磁場と電場印加による微細構造表面の形状精度を向上する研削・研磨ホイールの開発研究

研究开发通过施加磁场和电场来提高微结构表面形状精度的磨削和抛光轮

• 批准号: 22K03869
• 负责人: 山本 久嗣
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: National Institute of Technology, Toyama College
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03869/
• 关键词: 磁気混合流体; 磁場・電場; 精密研磨; 平面研磨; 精密研磨加工

本研究では磁気混合流体（以下MCF）加工液を用いた加工表面の形状精度に優れた研削加工と研磨加工の機能を有する電磁場印加型研削・研磨ホイール(以下，EMFホイールと呼ぶ)を開発し，その基本的加工特性を明らかにする．具体的には，EMFホイールの往復運動下における磁場のみ，ならびに磁場と電場を同時に印加した際の加工除去量特性，加工深さの分布特性，表面粗さ，および，電流特性を明らかにする．実験装置は工具に回転を与えるモーターとそのトルクを計測する回転トルク計を有する動力部とワーク固定部を工具に対して前後に動かす電動アクチュエーター部で構成されている．工具は同極を向かい合わせに設置された永久磁石に樹脂製の絶縁体を挟み込み，さらにその外側から樹脂円板を積層された状態で固定されている．また，両リング状永久磁石はＳＵＳ製の工具軸を介して通電可能な仕組みとなっている．リング状永久磁石間は樹脂円板により絶縁されているために，この2つの磁石に高電圧がそれぞれ印加されることで磁石間に電場を形成することが可能となる．磁場のみの無電場の場合(E = 0 V/mm)，加工除去量はn = 300 rpmでピークとなり，その後は減少する．この特性はリング状永久磁石を用いた当研究室で実施した円筒内面加工の場合と同じである(砥粒加工学会誌2019)．電場を印加すると，多くの条件で加工除去量が大きくなることがわかった．また電場のみ，磁場電場の同時印加の研磨前後の断面曲線を確認すると，磁場電場同時印加したものの中に加工深さは深く，平坦な加工痕が得られる条件が見つかった．今後は工具とワークの間隔等を変化させた実験を進めていく．

在本研究中，我们开发了一种电磁场应用型磨削/抛光轮（以下简称EMF轮），它使用磁性混合流体（以下简称MCF）加工液，具有磨削和抛光功能，形状精度优异。明确了加工表面的基本加工特性。具体来说，我们将明确电动势轮往复运动时仅施加磁场时以及同时施加磁场和电场时的加工去除量特性、加工深度分布特性、表面粗糙度和电流特性。 。实验设备由使工具旋转的电机、具有测量扭矩的旋转扭矩计的动力部分以及使工件固定部分相对于工具前后移动的电动执行器组成。该工具通过夹在同极相对的永磁体之间的树脂绝缘体和从外侧分层的树脂盘来固定。此外，两个环形永磁体均设计为通过 SUS 工具轴通电。由于环形永磁体通过树脂盘绝缘，因此可以通过向这两个磁体中的每一个施加高电压来在磁体之间产生电场。在仅磁场且无电场的情况下(E＝0V/mm)，加工去除量在n＝300rpm时达到峰值，并且此后减少。该特性与我们实验室中使用环形永磁体进行圆柱形内表面加工的情况相同（Journal of the Abrasive Processing Society 2019）。研究发现，当施加电场时，加工去除量在许多条件下都会增加。此外，当我们检查仅同时施加电场和磁场时抛光前后的横截面曲线时，我们发现加工深度很深，并且发现了当磁力作用时获得平坦加工痕迹的条件。同时施加场和电场。今后，我们将通过改变刀具与工件之间的距离来进行实验。