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磁気研磨法による微細複雑形状部品の表面仕上げ技術の開発

磁力抛光法微复杂形状零件表面精加工技术的开发

基本信息

批准号：
21K03786
负责人：
鄒艶華
金额：
$ 2.41万
依托单位：
Utsunomiya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では，磁気研磨スラリーが交番磁場中に生じたダイナミックな動きを利用して，微細複雑形状部品の表面仕上げを実現する方法を提案している．また，磁気研磨スラリーはミクロンサイズの磁性粒子を利用するため，微細複雑形状部品の表面にダメージを与えずかつナノレベルに仕上げることができる．本研究で提案している新しい磁気研磨法では，変動磁場中にある磁性粒子の活発な動きを磁性砥粒と連動させ，分散しながら安定的にかつ均一に超精密加工を実現するため，最適な実験条件の選定が重要である．令和3年度には，まず始めに磁場解析によって最適な磁場配置を解明し，磁性粒子が変動磁場の中に受けた磁力を解析・実測して，磁極形状・寸法の設計，磁気回路の設計を行い，磁気ブラシ形成及び作用条件を検討した．さらに，試作した加工装置を利用し，SUS304ステンレス鋼板を工作物として研磨実験を行い，直流磁場を用いた磁気研磨法に比べて，高品位化が達成されることが証明できた．令和4年度では，微細複雑形状部品の表面仕上げを実現するため，磁場の選定を再検討し，実用化に向けて6軸ロボットを利用した新しい加工装置を開発した．試験片は自動制御ロボットアーム先端に固定し，ロボットアームに回転機構を取り付けた．自動制御ロボットアームのプログラミングによる加工軌跡，加工圧力（磁気力）を制御しながら高品位高能率加工を実現する加工条件の最適化を図る．まず，工作物をロボットアーム先端に固定し，公転運動半径を100mm、150mm、200mmにそれぞれ設定し，理論解析及び研磨実験でそれぞれで検討を行った．また，磁気研磨スラリーの供給量及び磁極先端の形状・寸法が加工特性に及ぼす影響を検討した．以上の研究成果をまとめて，英文誌で１篇の論文が公表され，国際会議(ICSIF2023)で論文を発表し，精密工学会学術講演会などで３篇の論文が公表された．

In this study, a method for realizing the surface coating of fine complex shaped parts by using magnetic polishing technology to generate magnetic particles in alternating magnetic fields is proposed. The surface of the fine complex shaped part is not only used for magnetic polishing, but also used for magnetic particles. In this paper, a new magnetic grinding method is proposed. It is important to select the optimum conditions for ultra-precision machining, such as the activation of magnetic particles, the interaction of magnetic particles, the dispersion, the stability, the uniformity and the ultra-precision machining. In the third year of this year, the analysis of magnetic field, the analysis of optimum magnetic field configuration, the analysis and measurement of magnetic field in magnetic particles, the design of magnetic pole shape and size, the design of magnetic circuit, the formation and action conditions of magnetic field are discussed. In this paper, try to make use of the processing equipment, SUS304, steel plate, workpiece, grinding, DC magnetic field, magnetic grinding method, high-grade to achieve. In 2004, the surface of micro-complex parts was re-examined, and the 6-axis machining device was developed. The test piece automatically controls the position of the top fixed position of the top fixed position. Automatic control of machining trajectory, control of machining pressure (magnetic force) and optimization of machining conditions for high-grade and high-energy machining. For example, if the workpiece has a radius of motion of 100mm, 150mm and 200mm, the theoretical analysis and grinding of the workpiece will be discussed. The influence of the supply amount and the shape of the magnetic pole tip on the machining characteristics of the magnetic polishing machine is discussed. The above research results are presented in English, ICSIF2023, Precision Engineering Society Lecture, and 3 papers.