キャビテーションを利用した3次元屈曲穴内面の超精密表面改質吸引研磨加工法の開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15560097
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 大橋 一仁 岡山大学, 工学部, 教授 (10223918)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤原 貴典 岡山大学, 地域共同研究センター, 助教授 (20274011) ; 塚本 真也 岡山大学, 工学部, 教授 (80163773)
• Keywords: キャビテーション / 超精密 / 研磨加工 / 遊離微粉砥粒 / ガラス / 形状精度 / 砥粒濃度 / キャビテーション衝撃圧力

Research Abstract

吸引キャビテーション流を利用した新しい超精密表面改質研磨加工現象の基本性能を明らかにするため,絞り駆動式超精密吸引キャビテーション援用加工装置を試作した。この装置は,工作物表面上において遊離微粉砥粒を混入した加工液に吸引負圧環境に伴うキャビテーションを発生させ,キャビテーションの発生位置すなわち加工位置を絞りの駆動により工作物表面に沿って連続的に移動させ研磨加工を行う装置である。工作物にソーダライムガラス,遊離微粉砥粒にWA4000(平均砥粒径:3.3μm)を選定し,その加工特性を検討した。その結果,絞り中央から下流における加工液の流動形態が,材料除去量ならびに表面粗さに大きく影響することが明らかになった。すなわち,吸引口から絞りまでの流路の形状によってキャビテーションを伴う加工液の流れに乱れが比較的大規模に発生する場合は,乱れが比較的少ない場合に比べて材料除去量および表面粗さともに大きくなることが明らかになった。このことは,吸引口を設ける位置を含めた流路の構造を十分考慮する必要性を示し,本実験において今後さらに検討する予定である。また,砥粒濃度を10,20,30%wt.に設定して実験を行った結果,材料除去量ならびに表面粗さともに砥粒濃度が大きいほど増大するが,特に30%wt.においてその傾向が顕著になることが明らかになった。さらに,加工液の流動の幅方向における形状精度を検討した結果,流路の端部では,流路中央に比べて材料除去量が大きくなり,6mmの流路幅の場合,形状精度が10nm以下に納まる領域は,流路中央の約4mmであることが明らかになった。この傾向は,実験的に求めたキャビテーション衝撃圧力の分布にほぼ一致することも確認された。

Research Products

• [Publications] Kazuhito Ohashi: "Development of Cavitation Aided Machining for Finishing Fine Surface"Proceedings of The Eighteenth Annual ASPE Meeting. 1-4 (2003)
• [Publications] 大橋 一仁: "キャビテーション援用加工による水晶の精密加工"2003年度精密工学会中国四国支部岡山地方学術講演会講演論文集. 1-2 (2003)