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.

在超精确的钻石切割中，如果将工具轮廓完美地转移到饰面表面，那么尖端脊的粗糙度决定了饰面表面粗糙度的到达极限，并且尖端山脊的锋利和均匀性提高了加工精度。因此，为了实现单个数量级的更准确的加工表面并提高脆性材料处理的切削效率，必须提高钻石工具的尖端尖端的形状准确性，并开发高精度的钻石工具和测量和评估技术的高精度尖端抛光方法，以开发出尖端的形状。这项研究旨在使用由短波长激光光的精细形状引起的衍射现象为超精确的钻石工具切削边缘开发一种非接触式尖端测量方法。今年，我们使用Diamond工具切割边缘形状和钻石工具切削缘的尖端形状研究了衍射的光强度分布之间的关系。今年的结果总结如下：（1）光学系统和基本实验的构建一种实验装置，可以在清洁室中构建具有高空间分辨率的弱，高阶衍射光强度的分布（第10阶段）。实验设备的结构如下。首先，将波长为488 nm（输出160 mW）的AR激光用作光源，并且使用高放大倍率镜头（x40）将激光光浓缩到衍射极限至约0.5μm。构建了一个光学系统，以照亮刀具切削缘的尖端。接下来，使用高度敏感的CCD区域传感器来测量弱的高阶衍射强度，然后安装在旋转阶段，并在扫描较大的衍射角以形成可以容纳更高阶光测量的检测光学系统时测量衍射光强度。使用上述实验设备，将激光照射到超精确钻石工具的尖端，并研究了高阶衍射光的衍射角与高阶衍射光的衍射光强度之间的关系。（2）基于基本的实验实验，以研究超精确钻石工具尖端的衍射光的特征。根据确定的光学系统的分辨率，合并了一个新的检测光学系统，其中通过使用PRISM的临界角度，通过高灵敏度和空间分辨率进一步测量了高阶衍射光强度分布，并将新的检测光学系统纳入其中，在其中，可以在其中测量高级衍射光，以高敏感性和高高的确定性来测量。首先，使用尖端尖端的具有不同圆形曲率半径的超精确钻石工具用于研究圆形曲率半径和高阶衍射光特性之间的关系。此外，使用压电驱动器样品阶段，在移动具有5 nm至15 nm的超精确钻石工具时，进行了一个实验，以测量高阶衍射光的变化，以及在尖端和高阶衍射光强度分布的圆形曲率半径之间的定性关系。