ダイヤモンドマイクロ切削工具エッジ形状のサブナノメートル超高精度計測法の研究

金刚石微切削刀具刃形亚纳米超高精度测量方法研究

• 批准号: 15F15060
• 负责人: 高 偉
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15F15060/
• 关键词: ナノ計測; 超精密計測; 分子動力学シミュレーション; ダイヤモンド工具; 原子間力顕微鏡; FS-FTS; 反転エッジ; 自律的計測

本研究題目では「次世代ダイヤモンドマイクロエッジ形状の自律校正」について取り組み，反転エッジ形状を利用した工具刃先のマイクロエッジ形状の新規な自律的測定法を確立し，その有効性を実験的に検証することを目的としている．本研究題目では，ダイヤモンド工具刃先のマイクロエッジを軟質金属表面に押し込み，表面に形成される反転エッジの形状とダイヤモンド工具刃先の形状から測定に起因する誤差を分離することで，マイクロエッジの自律的な絶対形状測定の算出を行う反転エッジ作動法の提案と検証を実施する．工具刃先マイクロエッジおよび反転エッジの形状は原子間力顕微鏡(Atomic force microscope: AFM)により測定し，それぞれの測定結果との比較からAFMプローブチップおよび測定の誤差を評価し，それぞれの絶対形状を取得する．平成28年度は高精度反転エッジの形成と反転エッジ作動法の実行可能性を実験的な検証を実施するために，高分解能反転エッジ形成システムの構築に取り組んだ．超精密インテンデーションシステムと高分解能変位検出システムにより構成された高分解能反転エッジ形成システムを開発し，軟質金属表面への反転エッジの形成および反転エッジ作動法による工具刃先マイクロエッジとAFMチップの自律的な形状計測を行った．その結果，本研究題目で開発した反転エッジ作動法はサブナノメートルの精度でそれぞれの形状を計測できることが実験的に確認され，本研究課題の目的であるダイヤモンド切削工具マイクロエッジの絶対形状の高精度計測に関する有効性が確認された．

该研究主题的重点是“下一代钻石微观形状的自动校准”，旨在建立一种使用倒边缘形状的工具切割边缘微观形状的新的自主方法，并通过实验验证其有效性。在本研究主题中，我们提出并验证一种倒边的操作方法，该方法通过将钻石工具边缘上的微饰物推到柔软的金属表面上来计算微型边缘的自主绝对形状测量，从而将误差从表面和钻石工具的表面形成的形状和固定边缘形成的形状中分离出来，从而将误差与钻石工具的形状形成。使用原子力显微镜（AFM）测量刀具切削缘微边和倒边缘的形状，并根据相应的测量结果比较AFM探针尖端的误差和测量结果，并获得了每个测量的绝对形状。 2016年，我们致力于建造高分辨率倒边形成系统，以对倒边缘激活方法的可行性进行实验验证。我们开发了一个高分辨率倒边形成系统，该系统由超精确的强化系统和高分辨率位移检测系统以及使用倒置边缘驱动方法的工具尖端微边和AFM芯片进行自主测量。结果，经过实验证实，本研究主题中开发的倒边缘驱动方法可以以亚纳米的准确性来测量每个形状，以及对钻石切割工具微观边缘绝对形状的高精度测量的有效性，这是本研究主题的目的。

项目成果

Performance Investigation of Ductile-Regime Single Point Diamond Microcutting of Optical Glass

光学玻璃延性态单点金刚石微切削性能研究

• 发表时间: 2016
• 作者: Yuan-Liu Chen;Keisuke Tohyama;Yuki Shimizu;So Ito;Wei Gao
• 通讯作者: Wei Gao

東北大学大学院工学研究科ファインメカニクス専攻 高・清水研究室

东北大学工学研究科精密机械系高和清水实验室

東北大学大学院工学研究科ファインメカニクス専攻高・清水・伊東研究室

东北大学工学研究科精密机械系高、清水、伊藤实验室

Molecular dynamics characterization of diamond tool probe and workpiece contact for FS-FTS based on-machine surface form measurement

基于机器表面形状测量的 FS-FTS 金刚石刀具探针和工件接触的分子动力学表征

• 发表时间: 2016
• 作者: Y.L. Chen;S. Wang;Y. Shimizu;S. Ito;W. Gao;B.F. Ju;陳遠流，サイインテイ，清水裕樹，伊東聡，高偉
• 通讯作者: 陳遠流，サイインテイ，清水裕樹，伊東聡，高偉

On-machine measurement of microtool wear and cutting edge chipping by using a diamond edge artifact

• DOI: 10.1016/j.precisioneng.2015.09.011
• 发表时间: 2016-01-01
• 期刊: PRECISION ENGINEERING-JOURNAL OF THE INTERNATIONAL SOCIETIES FOR PRECISION ENGINEERING AND NANOTECHNOLOGY
• 影响因子: 3.6
• 作者: Chen, Yuan-Liu;Cai, Yindi;Ju, Bing-Feng
• 通讯作者: Ju, Bing-Feng