短パルスレーザ照射によるアブレーション加工を利用したレーザ研磨技術の提案

利用短脉冲激光照射进行烧蚀加工的激光抛光技术的提案

• 批准号: 21K03834
• 负责人: 糸魚川 文広
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03834/
• 关键词: フェムト秒レーザ; ナノ秒レーザ; アブレーション加工; ダイヤモンド工具; 表面改質; 短パルスレーザ加工; 切削; トライボロジー; 機械加工; レーザ加工; 微細加工; フェムト秒レーザ; ナノ秒レーザ; アブレーション加工; ダイヤモンド工具; 表面改質; 短パルスレーザ加工; 切削; トライボロジー; 機械加工; レーザ加工; 微細加工

本研究の目的は，超短パルスレーザ（フェムト秒レーザ）照射によるアブレーション加工を利用した新しい表面研磨技術を提案し，その有効性を検証することである．上記の目的を達成するために2022年度では，CVDダイヤモンド工具などへの短パルスレーザ照射（フェムト秒レーザやナノ秒レーザ）により工具刃先の鋭利性が向上することとともにラマン分光計測などによりダイヤモンドの結晶性が向上し，それが耐摩耗性の向上に有効であることを明らかにした．今年度は，被加工材（CVDダイヤモンド工具）の粒子密度分布が刃先成形性に及ぼす影響を調査した．単層膜および多層膜CVDダイヤモンドでは刃先成形性に差が生じており，粒子境界での局所的なエネルギー吸収などが刃先成形性の悪化に影響することを明らかにした．また，膜内の粒子径分布の有無は，刃先面における粗さ分布の発生原因になることが明らかとなった．加えて2022年度では，昨年度明らかになった加工機の機械的な振動に対して，レーザ光学系の再設計およびレーザ加工機の再設計を行った．改良したレーザ加工機はすでに完成済みであり，次年度においては改良後のレーザ加工機を用いて同システムの精度を検証する予定である．加えて，これまで経験に決定していた加工条件（レーザ重なり率やレーザ送り量，レーザ照射角度，レーザ強度など）の最適値を予測可能な加工モデルの構築を引き続き実施する．また，加工できる刃先切れ刃領域の拡大は本技術の産業応用に向けて重要な課題であり，引き続き検討する．

这项研究的目的是通过超短脉冲激光（飞秒激光）辐射提出一种新的表面抛光技术，并验证其有效性。为了实现上述目标，在2022财年，在CVD钻石工具等上，短脉冲激光照射（飞秒激光器和纳米秒激光），改善工具切割边缘的清晰度，以及通过拉曼光谱测量值改善钻石结晶度，从而有效地耐磨性。今年，我们研究了加工材料（CVD钻石工具）对尖端可塑性的颗粒密度分布的影响。据表明，单层膜和多层CVD钻石之间的尖端可可差差异发生，并且粒子边界处的局部能量吸收会影响尖端可折叠性的恶化。还揭示了膜内粒径分布的存在或不存在可能在切削缘表面上引起粗糙度分布。此外，在2022财年，重新设计了激光光学系统，并根据去年揭示的机器机械振动进行了重新设计。改进的激光加工机已经完成，在下一个会计年度，将使用改进的激光加工机对系统进行验证。此外，我们将继续构建一个可以预测加工条件的最佳值（例如激光重叠率，激光进料速率，激光照射角，激光强度等）。此外，扩大可以加工的尖端领域是该技术的工业应用的重要问题，我们将继续考虑这一点。