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

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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．