大型超精密非球面金型の機上3D計測法の開発

大型超精密非球面模具在机3D测量方法开发

• 批准号: 21760104
• 负责人: 曹 国輝
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Chubu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21760104/
• 关键词: 非球面金型; 超精密非球面加工; 超精密計測; 3D測定システム; 硬X線望遠鏡

硬X線望遠鏡ASTRO-H用反射鏡の製作には、直径120mmから450mmまでの数多くの非球面金型が必要であり、その形状精度は±50nm以下が要求され、表面粗さは0.3nmrms以下の面が要求される。その非球面金型にPt/C多層膜を成膜し、その外に軽量基板を接着し、金型と多層膜の間で離型することにより反射鏡を製作する。精密な非球面反射鏡を製作するには、先ず超精密な大型非球面金型が必要であるが、非球面外周面の3D形状を5nm単位で測定できる装置は存在しない。また、超精密ダイヤモンド切削だけではなく、超精密ポリシングが必要である。加工後に金型形状を測定し、再加工するには3D形状計測は加工機上で行なうことが鉄則となる。そのために、次世代の硬X線望遠鏡用大型非球面金型を加工後に超精密非球面加工装置上で超精密3D形状計測する方法の開発を行なう。1.零膨張係数の平面原器の平面度誤差を解析し、その解析結果をもとに超精密加工機のY軸とZ軸の真直度を測定して、精密な補正をした。2.大型超精密非球面機上3D測定システムを構築した。3.前述の1および2を実施した上で、直径300mm、高さ100mmの硬X線望遠鏡用円筒アルミニウム合金金型を超精密ダイヤモンド切削加工し、構築した3D測定システムで形状精度を測定した。市販3Dオフ・ラインの測定機の精度はよくないですので、測定システムの円筒測定に対する妥当性を検証することはできませんでした。4.直径300mm、高さ100mmの硬X線望遠鏡用非球面無電解ニッケル金型を超精密ダイヤモンド切削加工し、形状精度を構築した3D測定システムで測定した、精度は30nmできた。基本的な機上3D測定システムで誤差範囲の予測機能を実現した。

For the manufacture of mirror for ASTRO-H hard X-ray telescope, the number of aspheric gold type with diameter from 120mm to 450mm is required, the shape accuracy is required to be ±50nm or less, and the surface thickness is required to be 0.3 nmrms or less. Aspherical Pt/C multilayer film formation, external measurement substrate bonding, gold type multilayer film separation, mirror fabrication Precision aspherical mirror manufacturing, first ultra-precision large aspherical gold type is necessary, aspherical outer surface 3D shape is 5nm single position measurement device exists The ultra-precision machining is necessary. After processing, the shape of the metal is measured, and the 3D shape is measured on the processing machine. The development of ultra-precision 3D shape measurement method on ultra-precision aspheric machining equipment after machining large aspheric gold models for next generation hard X-ray telescopes 1. Analysis of flatness error of planar elements with zero expansion coefficient and determination of Y axis and Z axis straightness of ultra-precision machining machine 2. Construction of 3D Measurement System on Large Ultra-precision Aspheric Machine 3. The above 1 and 2 parts were used to measure the shape accuracy of the hard X-ray telescope cylinder with a diameter of 300mm and a height of 100 mm. The accuracy of the measurement machine of the 3D printer is verified by the accuracy of the measurement system and the accuracy of the cylinder measurement system. 4. 300mm diameter, 100mm high hard X-ray telescope aspheric non-electrolytic metal type ultra-precision machining, shape accuracy construction, 3D measurement, measurement accuracy 30nm Basic on-board 3D measurement and error range prediction functions are implemented

项目成果

Fabrication of Pt/C Multilayer-Coated Thin Foil Aspherical Mirrors for Hard X-ray Telescope Loaded in ASTRO-H Satellite

ASTRO-H 卫星硬 X 射线望远镜用 Pt/C 多层镀膜薄箔非球面镜的制造

• 发表时间: 2009
• 作者: Yoshiharu NAMBA;Guohui CAO
• 通讯作者: Guohui CAO