短パルスレーザ照射によるアブレーション加工を利用したレーザ研磨技術の提案

利用短脉冲激光照射进行烧蚀加工的激光抛光技术的提案

• 批准号: 21K03834
• 负责人: 糸魚川 文広
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03834/
• 关键词: フェムト秒レーザ; ナノ秒レーザ; アブレーション加工; ダイヤモンド工具; 表面改質; 短パルスレーザ加工; 切削; トライボロジー; 機械加工; レーザ加工; 微細加工

本研究の目的は，超短パルスレーザ（フェムト秒レーザ）照射によるアブレーション加工を利用した新しい表面研磨技術を提案し，その有効性を検証することである．上記の目的を達成するために2022年度では，CVDダイヤモンド工具などへの短パルスレーザ照射（フェムト秒レーザやナノ秒レーザ）により工具刃先の鋭利性が向上することとともにラマン分光計測などによりダイヤモンドの結晶性が向上し，それが耐摩耗性の向上に有効であることを明らかにした．今年度は，被加工材（CVDダイヤモンド工具）の粒子密度分布が刃先成形性に及ぼす影響を調査した．単層膜および多層膜CVDダイヤモンドでは刃先成形性に差が生じており，粒子境界での局所的なエネルギー吸収などが刃先成形性の悪化に影響することを明らかにした．また，膜内の粒子径分布の有無は，刃先面における粗さ分布の発生原因になることが明らかとなった．加えて2022年度では，昨年度明らかになった加工機の機械的な振動に対して，レーザ光学系の再設計およびレーザ加工機の再設計を行った．改良したレーザ加工機はすでに完成済みであり，次年度においては改良後のレーザ加工機を用いて同システムの精度を検証する予定である．加えて，これまで経験に決定していた加工条件（レーザ重なり率やレーザ送り量，レーザ照射角度，レーザ強度など）の最適値を予測可能な加工モデルの構築を引き続き実施する．また，加工できる刃先切れ刃領域の拡大は本技術の産業応用に向けて重要な課題であり，引き続き検討する．

The purpose of this study is to propose a new surface grinding technology for ultra-short duration irradiation and to demonstrate its effectiveness. The above objectives were achieved in 2022, when CVD tools were used for short periods of time, the sharpness of tool edges was increased, and the crystallinity of tool edges was increased. This year, the particle density distribution of the workpiece (CVD tool) was investigated for its influence on the formability and hardness of the cutting edge. Single layer film and multilayer film CVD film have different effects on the preformability of the cutting edge. The particle diameter distribution in the film is not reversed, and the cause of the coarse particle diameter distribution in the blade surface is not reversed. In addition, in 2022, the mechanical vibration of the processing machine was reduced, and the redesign of the optical system was carried out. The accuracy of the improved processing machine was verified in the following year. In addition, the process parameters determine the optimum processing conditions (weight ratio, feed rate, irradiation angle, intensity) and predict the possible processing conditions. The field of cutting edge machining is an important topic in the industrial application of this technology.

项目成果

短パルスレーザ照射による表面改質とそのトライボロジー特性の改善

短脉冲激光辐照表面改性及其摩擦学性能的改善

• 发表时间: 2021
• 作者: Kazuhiro ODA;Takayuki SHINMOTO and Nao-Aki NODA;劉暁旭，田中良樹，前川覚，小野晋吾，糸魚川文広
• 通讯作者: 劉暁旭，田中良樹，前川覚，小野晋吾，糸魚川文広

レーザにより平滑化処理されたCVDダイヤモンドコーティング工具の表面粗さに関する研究

激光光整CVD金刚石涂层刀具表面粗糙度研究

• 发表时间: 2022
• 作者: ルイス・ディアゴ;篠田淳一;萩原一郎;萩原一郎;Hagiwara,I;萩原一郎;Hagiwara,I. and Kondoh,A;萩原一郎,奈良知惠;萩原一郎;Hagiwara,I;萩原一郎;髙梨椋平，内舘道正;松井亮太，糸魚川文広，前川覚，劉暁旭
• 通讯作者: 松井亮太，糸魚川文広，前川覚，劉暁旭