2層クラッド素材による長波長電磁波用高精度金属ミラー製作技術の確立

建立使用双层熔覆材料的长波长电磁波高精度金属镜制造技术

• 批准号: 25917004
• 负责人: 青山 正樹
• 金额: $ 0.19万
• 依托单位: Institute for Molecular Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-25917004/
• 关键词: 2層クラッド材; 長波長電磁波用ミラー; 形状誤差

長波長電磁波用の高精度金属ミラーを、従来からある一般的なNC加工機により低コストで製作するための技術を検討した。通常、切削加工時における製作物の形状誤差は、製作物の固定時に生じる変形、残留歪の解放、切削時の発熱による熱歪など、特に材料の剛性不足の時に顕著になると考えられる。そのため基板材料にセラミクスを用いて素材強度を高め、変形を抑制することを狙った。本課題ではミラー面にアルミニウム合金A5052を、セラミクス基板材料には、アルミニウム合金の熱膨張係数に近いセラミクス素材を選定し、ジルコニアセラミクスを用いた2層クラッド材ミラーの製作を試みた。2層クラッド素材の製作には真空環境下でのミラーの使用を考慮し、真空用接着剤(トールシール)を用いて接着することで製作を行った。製作サイズは、ジルコニア基板50㎜×50㎜厚み3mm、アルミニウム合金45㎜×45㎜厚み5㎜とした。2層クラッド材の加工抑制効果を確認するために、製作した2層クラッド材およびアルミニウム合金単体を、アルミ合金部分の厚みが2mmとなるまでφ6mmスクエアエンドミルにて平面加工を行った。その結果アルミニウム合金単体の場合の平面度は、X方向30.7μm (RMS)、Y方向11.0μm (RMS)であった。また2層クラッド材の平面度はX方向1.3μm (RMS)、Y方向1.9μm (RMS)であり、2層クラッド材を使用した場合の加工精度改善に大きな有効性が確認された。またR3.0㎜ボールエンドミルを使用して2層クラッド材に対してミラー形状を模したR90凹面の加工を行い、非接触3次元形状測定装置(NH-3)で形状測定を行った。その結果、曲率演算結果90.12㎜、R2乗誤差0.999998となり、良好な曲面形状加工が可能であることが確認された。これまでに2層クラッド材による高精度ミラー製作の前例は無く、この方法の有効性が確認されたことから、加工歪を考慮した加工効率の悪い低負荷な切削条件ではなく、一般の町工場や試作工場において、一般的な加工方法による効率的な製作を可能とすることができるものと思われる。

我们已经研究了一项技术，用于使用常规的一般NC加工机制造高精度金属镜，以低成本为长波电磁波。通常，在切割过程中制造产品的形状误差被认为在制造产品不足时尤其明显，例如，当固定制造的产品固定，残留应变的释放以及在切割过程中产生热量引起的热失真时发生的变形。因此，将陶瓷用作底物材料，以增加材料强度并抑制变形。在此主题中，选择了铝合金A5052作为镜面，并选择了接近铝合金热膨胀系数的陶瓷材料作为陶瓷基板材料，并试图使用氧化锆陶瓷制造两层外壳。通过使用真空粘合剂（TAL密封）将材料粘合到材料中，以考虑在真空环境中使用镜子，从而进行了两层外壳材料的制造。生产尺寸为50mm x 50mm厚，厚3mm，铝合金45mm x 45mm厚。为了确认抑制两层外壳材料的加工的效果，使用φ6mmSquare End Mill进行了制造的两层外壳材料和单独的铝合金进行平面处理，直到铝合金部分的厚度为2mm。结果，单独的铝合金的平坦度在X方向上为30.7μm（RMS），在Y方向上为11.0μm（RMS）。两层外壳材料的平坦度在X方向（RMS）的1.3μm和Y方向（RMS）的1.9μm，并且可以证实，在使用两层外壳材料时，它在提高加工精度方面非常有效。此外，处理了两层外壳材料以形成镜面表面的凹面表面，并使用非接触式3D形状测量装置（NH-3）测量形状。结果，曲率计算导致90.12 mm，R方误差为0.999998，并且可以证实可以进行良好的弯曲表面形状处理。到目前为止，还没有使用两层外壳材料来制造高精度镜的先例，并且已经确认了该方法的有效性，并且人们认为，在一般的本地和原型工厂中，可以在一般的本地和原型工厂中实现有效的制造，而不是在高负载切割条件下具有较差的加工效率，以考虑加工效率。