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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, magnetic grinding was carried out in a magnetic field. Using this method, we propose a method for making the surface of fine complex-shaped parts appear on the surface.また, magnetic grinding スラリーはミクロンサイズの magnetic particles を utilize するため, fine complex The surface of the 雑-shaped parts is smooth and smooth. This research proposes a new magnetic grinding method, which involves the movement of magnetic particles in a moving magnetic field and the interlocking movement of magnetic particles.させ, dispersed しながら stable にかつ uniform and ultra-precision processing を実appears するため, it is important to select the optimal な実験 conditions. In the third year of Reiwa, the analysis of the magnetic field and the optimal configuration of the magnetic field are explained, and the magnetic force of the magnetic particles in the moving magnetic field is received.をAnalysis and measurement, design of magnetic pole shape and measurement method, design of magnetic circuit, implementation of magnetic circuit formation and action conditions.さらに, prototype processing device を utilization し, SUS304 ステンレス steel plate を work object として grinding 実験を row い, DC magnetic field を used いた magnetic 気 grinding method にべて, high-grade が achieved されることが proven できた. In the 4th year of Reiwa, the surface of the fine complex-shaped parts has been carefully selected, and the magnetic field has been selected. Again, we will use the new 6-axis machining equipment of the 6-axis machining equipment. The test piece is automatically controlled by the ロボットアーム tip and fixed, and the ロボットアームにreturn mechanism is taken and paid. Automatic control of ロボットアームのプログラミングによる processing path, processing pressure (magnetic pressure Power) をControl しながらHigh-grade high-energy-rate processing を実now するOptimization of processing conditions を図る.まず, the working object is fixed at the tip, and the moving radius of the motor is 100mm, 150m m, 200mm high-definition setting, theoretical analysis and grinding operation.また, magnetic grinding スラリーの supply and the shape and size of the magnetic pole tip が machining characteristics に and ぼす influence を検した. The above-mentioned research results are published, the English journal has published one paper, the international conference (ICSIF2023) paper has published, and the Society of Precision Engineering academic lecture has published three papers.