集束イオンビームによるダイヤモンド工具の高機能化と表面機能創成への応用

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本研究では工具表面に微細なテクスチャを作製し、そこで発現する摩擦の低下の作用を応用することで、優れた加工特性を有する超精密加工用のダイヤモンド切削工具の作製と機能性表面創生への応用を目的とする。工具の応用化のため、マイクロレンズアレイ作製などを想定した、単結晶ダイヤモンド製のボールエンドミルへの適用について検討した。集束イオンビーム照射と熱処理を併用することで、工具すくい面に微細なテクスチャを作製した。これを用いてNiPおよびアルミニウム合金の加工実験を行い、加工特性の違いについて検討した。溝加工を行った場合、テクスチャを作製した工具で工具・被削材間の摩擦が減少し、切削力が小さくなった。これより、ボールエンドミルにおいてもテクスチャによる効果を得ることが可能なことがわかった。一方、加工面に大きな変化は見られず、テクスチャによって加工面性状を維持したまま、加工特性を改善できることがわかる。また本実験条件下においては、送り量を変化させた場合でも一様なテクスチャの効果を得ることが可能であり、送り量が小さな場合でもテクスチャが十分に加工に関与する。穴加工した場合にも同様に効果が得られ、切削力の減少量は大きくなった。またテクスチャのない工具では加工距離の増加にともない切削力が大きくなり、摩耗が進行することを示唆している。一方、テクスチャを作製した場合にその増加量は小さく、摩耗が進行しにくい。これより、これより、ボールエンドミル加工においては耐摩耗性を改善することが可能であり、テクスチャがこれらの加工に対し、有効であることがわかった。