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，随着光电学的显着发展，对镜片和镜子等光学组件的需求迅速增加。通常，必须通过磨削和在单独的过程中进行镜像制成的光学组件，而加工过程的连续性对于减少非协助时间（例如安装工件和定位工具）很重要。因此，在这项研究中，为了通过研磨来创建形状，有必要执行镜面表面处理。在使用石头进行正常磨削后，将磨石缩回以形成GAPδ在加工表面上形成间隙δ，并在高速速度下在处理点上碰撞抛光液以执行最终完成。工具和加工表面处于非接触状态，仅使用游离磨料（高速流体抛光方法）进行镜面处理。在这项研究中，首次磨削后，工具和工件之间的差距是通过在同一台机器上进行后处理而无需删除工具和工件的。我们开发了一个处理系统，该系统允许细磨料颗粒高速流入并磨碎地面而无需接触。接下来，我们使用Navier Stokes方程进行粘性流体进行了建模，并分析了影响处理速度的加工液体的行为，并阐明了处理机制。在加工实验中，将细树脂键钻石磨石用作工具（磨石），将胶体二氧化硅用作抛光液体。使用（SIO_2），我们研究了平面光学玻璃的镜面处理。结果，磨石和工件之间的临界间隙长度为7μm，加工液体的粘度越高，加工精度越高，当工具沿垂直于方向的方向交替扫描时，加工精度就越好。在这种情况下，获得了约3.3 nm rmax的超平滑加工表面，证明了该方法的实际潜力。