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

基本信息

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

项目摘要

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．

本研究的目的是提出一种利用超短脉冲激光（飞秒激光）照射进行烧蚀加工的新型表面抛光技术，并验证其有效性。为了实现上述目标，2022年，我们将在CVD金刚石工具等上通过短脉冲激光照射（飞秒激光和纳秒激光）来提高工具刃口的锋利度，并通过拉曼光谱来改善金刚石结晶度。据透露，这可以有效提高耐磨性。今年，我们研究了工件材料（CVD 金刚石刀具）的颗粒密度分布对切削刃成形性的影响。结果表明，单层和多层 CVD 金刚石的边缘成形性存在差异，晶界处的局部能量吸收会影响边缘成形性的恶化。还揭示了膜内粒度分布的存在或不存在是切削刃表面上的粗糙度分布的原因。此外，2022年，我们针对去年出现的加工机机械振动问题，重新设计了激光光学系统和激光加工机。改进后的激光加工机已经完成，我们计划明年使用改进后的激光加工机验证系统的精度。此外，我们将继续构建加工模型，可以预测根据经验确定的加工条件（激光重叠率、激光进给速度、激光照射角度、激光强度等）的最佳值。此外，扩大可加工切削刃的范围是该技术工业应用的重要问题，将继续研究。