| 研究概要 |
本研究は、超精密切削加工における加工精度を支配する最も基本的な要因であると考えられる,工作機械要素の運動精度をナノメートルレベルで評価し、これらの運動精度と加工精度との関連を、運動精度の仕上面への転写性という観点から明らかにしようとするもので、以下にあげる研究成果を得た。
1.被測定面に投射した光のある点での反射光量は被測定面の位値によって変化する。この原理にもとづき、差動増幅などの採用によってSN比を高め、サブナノメートルの分解能を持つ反射光電式変化計を開発した。
2.前述した超高感度反射光電式変位計をセンサとして用い、3点法を応用して、高精度静圧空気軸受の回転精度を測定し、軸や軸受の形状精度にもとづく軸振れは50nm程度あるものの、回転方向のある一点での軸振れの再現性は極めて高く、2nm以下であることが明らかになった。
3.レーザビームを直線基準として採用し、フィードバック用ピエゾ素子に支持された4分割フォトダイオードの中心が常にレーザビーム中心に位置するようにピエゾ素子を駆動し、その駆動電圧から光線基準からのずれを検出することによって、運動体の直進精度をナノメートルレベルで評価できる手法を開発した。
4.前述した手法を用いて、エアスライドおよび弾性ヒンジを利用した送り機構の運動精度を測定し、後者では数十μmの範囲では1nm以下の直進精度を持つことを明らかにした。
5.前述した静圧空気軸受を主軸に、弾性ヒンジを送り機構に用いてダイヤモンド工具による切削を行った結果、理想的な切削状態では、切削仕上面の形状精度は少なくともナノメートルレベルまでは工作機械の運動精度に支配され、それが仕上面に転写されることが明らかになった。
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