超精密ダイヤモンド工具切れ刃の非接触先端形状計測に関する研究

超精密金刚石刀具切削刃非接触刀尖形状测量研究

基本信息

批准号：
06750123
负责人：
高谷裕浩
金额：
$ 0.7万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1994
资助国家：
日本
起止时间：
1994 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

超精密ダイヤモンド切削加工は工具輪郭の仕上げ面への転写性が完全であれば,切れ刃稜の粗さが仕上げ面粗さの到達限界を決定し,切れ刃稜が鋭利で一様性が高いほど加工精度は向上する.従って,さらに一桁上の加工表面精度を実現し脆性材料の加工における切削能率を向上するためにはダイヤモンド工具の切れ刃先端の形状精度の向上が不可欠であり,ダイヤモンド工具の高精度な刃先研磨法と切れ刃先端形状の測定評価技術の開発が急がれている.そこで本研究は短波長レーザ光の微細形状による回折現象を利用した超精密ダイヤモンド工具切れ刃の非接触先端形状計測法を開発することを目的としている.本年度は,ダイヤモンド工具切れ刃稜形状による回折光強度分布測定実験によって,高次の微小回折光強度とダイヤモンド工具切れ刃の先端形状との関係について調べた.当該年度の研究成果をまとめると以下のとおりである.(1)光学系の構築と基礎実験微弱な高次の回折光強度分布までを高い空間分解能で計測できる実験装置をクリーンルーム(クラス10)内に構築した.実験装置の構成は次にようなものである.まず,波長488nmのArレーザ(出力160mW)を光源に用い,レーザ光を高倍率対物レンズ(×40)によって回折限界まで集光しφ0.5μm程度のスポット光として工具切れ刃稜先端に照射するための光学系を構成した.次に,微弱な高次回折光強度を測定するために高感度なCCDエリアセンサを用い,さらにこれを回転ステージに装着し,広い回折角をスキャンさせながら回折光強度を測定することにより高次光の測定に対応できる検出光学系を構成した.以上の実験装置を用いて,レーザ光を超精密ダイヤモンド工具の切れ刃先端に照射し,レーザスポット径,入射角,偏光状態などの入射条件と高次回折光の回折角および回折光強度との関係を調べた.(2)超精密ダイヤモンド工具の切れ刃先端による回折光の特性を調べる実験基礎実験に基づいて決定した光学系の分解能に従い,高次回折光強度分布をさらに高感度,高空間分解能で測定するため,プリズムの臨界角を利用する方法で高次回折光を分離し,高感度化と高い空間分解能で測定できる新たな検出光学系を組み込んだ.まず,切れ刃稜先端丸み曲率半径の異なる超精密ダイヤモンド工具を用いて,丸み曲率半径と高次回折光特性の関係を調べた.さらに,ピエゾドライブの試料ステージを用いて,超精密ダイヤモンド工具を5nm〜15nmの精度で移動しながら高次回折光の変化を測定する実験を行い,切れ刃稜先端丸み曲率半径と高次回折光強度分布の定性的な関係を明らかにした.

在超精密金刚石切削中，如果刀具轮廓完美地转移到成品表面上，切削刃的粗糙度将决定成品表面粗糙度的极限，切削刃将锋利且高度均匀，因此，为了提高切削刃的粗糙度，切削刃的粗糙度将决定切削刃的粗糙度。在加工脆性材料、金刚石时实现高一个数量级的加工表面精度并提高切削效率提高金刚石工具切削刃尖端的形状精度至关重要，迫切需要开发高精度的金刚石工具切削刃抛光方法和切削刃形状的测量评估技术。开发一种利用光的微观形状引起的衍射现象的超精密金刚石刀具切削刃的非接触式刀尖形状测量方法。今年，我们通过使用金刚石工具切削刃的脊线形状测量衍射光的强度分布的实验，研究了高阶微小衍射光的强度与金刚石工具切削刃的尖端形状之间的关系。总结了今年的研究成果（1）光学系统的构建和基础实验弱高阶衍射光的强度分布。我们在洁净室（10 级）中构建了一个实验装置，其测量范围可达 100 微米。使用高倍物镜（×40）将激光束聚焦至衍射极限，并产生约 φ0.5 μm 的光斑。构建光学系统以光照射工具切削刃的尖端，然后使用高灵敏度CCD面传感器测量微弱的高次衍射光的强度，并将其安装在旋转台上。 ,通过在扫描宽衍射角的同时测量衍射光的强度，构建了能够测量高阶光的检测光学系统。利用上述实验设备，将激光照射到超精密金刚石刀具切削刃尖端，测量激光光斑直径、入射角、偏振态等入射条件，以及衍射角和衍射角。 (2)基于基础实验研究超精密金刚石刀具切削刃尖端的衍射光特性的实验。为了根据所确定的光学系统的分辨率，以更高的灵敏度和更高的空间分辨率来测量高阶衍射光的强度分布，我们采用了新的检测光学系统，可以对不同尺寸的超精密金刚石工具进行测量。切削刃尖端圆角半径。我们研究了圆度曲率半径与高阶衍射光特性之间的关系。此外，使用压电驱动的样品台，在用超精密金刚石工具移动超精密金刚石工具时测量了高阶衍射光的变化。进行了实验以阐明切削刃尖端的曲率半径与高阶衍射光的强度分布之间的定性关系。