高速流体利用の非接触研磨法による曲面形状の高精度・高能率加工

使用高速流体进行非接触式研磨，实现高精度、高效率的曲面加工

• 批准号: 09650126
• 负责人: 鈴木 浩文
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09650126/
• 关键词: 高速流体研磨法; 非接触研磨; 高精度・高能率加工; 遊離砥粒; 複合加工; コロイダルシリカ; 光学ガラスの鏡面研磨

近年,オプト・エレクトロニクスの著しい発展に伴い,レンズやミラーなど光学部品の需要が急増している.一般に光学部品は研削加工で形状を創成した後,別工程で研磨加工による鏡面加工を行う必要があり,工作物の取付けや工具の位置決めなどの非加工時間の短縮をはかるには,加工プロセスの連続性が重要である.そこで本研究では,微粒のレジンボンドダイヤモンド砥石を用いて通常の研削加工を行った後,砥石を後退させて加工面とのすき間δを設け,加工点に研磨液を高速で衝突させて最終仕上げを行い,工具と加工面とは非接触状態にあり,遊離砥粒だけで鏡面加工が行う方法(高速流体研磨法)を提案した.本研究では,はじめに研削加工後に工具と工作物を取り外すことなく,同じ機械上でポストプロセスで工具と工作物のギャップに極微粒の研磨粒子を高速で流入させて研削面を非接触で研磨加工する加工システムを開発した.次に,粘性流体に対するナビアストークスの方程式を用いて,加工のモデル化を行い,加工速度に影響を与える加工液の挙動の理論的に解析し,加工メカニズムを解明した.加工実験では,工具(砥石)に微粒のレジンボンド・ダイヤモンド砥石を使用し,研磨液にコロイダル・シリカ(SiO_2)を用いて,平面形状の光学ガラスの鏡面加工の検討を行った.その結果,砥石と工作物の加工臨界ギャップ長は7μmであり,加工液の粘性が高いほど加工精度が高く,また,工具を直交する方向に交互に走査した方が加工精度が良好であることが明らかとなった.この場合,約3.3nmRmaxの超平滑な加工面が得られ,本方法の実用の可能性が実証された.

近年来，随着光电子学的显着发展，对透镜、反射镜等光学零件的需求迅速增加。一般情况下，光学零件在通过磨削形成形状后，需要在抛光机中进行镜面精加工。因此，为了缩短安装工件和定位刀具等非加工时间，加工过程的连续性非常重要。因此，在本研究中，我们开发了一种细粒树脂结合剂金刚石磨料。使用油石进行正常磨削后，砂轮向后移动，使其与已加工表面之间产生间隙δ，通过使抛光液与已加工点高速碰撞来进行最终精加工，确保刀具和加工表面是非接触式接触的磨粒。我们提出了一种通过磨削实现镜面抛光的方法（高速流体抛光方法）。在这项研究中，我们首先尝试在同一台机器上的后处理中最小化工具和工件之间的间隙，而无需移除工具和磨削后的工件。我们开发了一种加工系统，通过高速流动的细磨粒来非接触地抛光磨削表面。接下来，我们使用粘性流体的纳维-斯托克斯方程对加工进行建模，并研究了加工速度对加工速度的影响。加工实验中，使用细粒树脂结合剂金刚石磨石作为工具（磨石），使用胶体二氧化硅作为抛光液。采用(SiO_2)对平面光学玻璃进行镜面精加工研究。结果表明,砂轮与工件之间的临界加工间隙长度为7μm,加工液粘度越高,加工精度越高。 还很明显，当刀具在正交方向上交替扫描时，加工精度更好，获得了粗糙度约为 3.3 nmRmax 的超光滑加工表面，证明了该方法的实际应用可能性。 。