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。

我们使用常规的NC加工机检查了一项用于生产长 - 电磁波的高准确金属镜的技术。通常，在切割时生产的形状误差被认为是当材料不足时（例如变形，残余变形的释放以及由于切割过程中的热量产生而引起的热量失真）而被认为是明显的。因此，我们旨在使用陶瓷作为底物材料提高材料强度并抑制变形。在此任务中，在镜面上选择了铝合金A5052，并选择了陶瓷底物材料，用于接近铝合金的热膨胀系数的陶瓷，并使用氧化锌陶瓷的两种层状材料生产尝试过。考虑到在真空环境中使用镜子来生产两层层层材料，它是通过使用真空粘合剂（高密封）粘附产生的。生产尺寸为50 mm x 50毫米厚3毫米，铝合金45 mm x 45 mm厚，厚5毫米。为了确认两种层层层材料的加工效果，仅计划使用φ6mm平方端磨机，直到铝合金的厚度为2 mm，就计划了两种层状材料和铝合金。结果，仅铝合金的水平为30.7μm（RMS）和11.0μm（RMS）。两种层层材料的平坦度为1.3μm（RMS）和1.9μm（RMS），这对于提高使用两个层层层层材料时的加工精度很重要。此外，使用R3.0㎜BallEnd磨机对两层外壳材料进行R90凹面表面，并使用非接触式3D形状测量设备（NH-3）进行形状测量。结果，在R2误差中证实了良好的弯曲表面形状，即90.12 mM曲率和0.9999998 R2。使用两种层层材料，尚无先例生产高精确镜的生产，并且由于已经确认了该方法的有效性，因此，考虑到处理失真，它不是较低的加载条件，而是处理效率较差，而是一般的。城镇工厂似乎可以在原型工厂进行一般处理方法的有效生产。