微細構造金型加工に対するレーザ援用マイクロ切削法に関する研究  [in Japanese] Application of Laser-assisted Machining to microstructural mold fabrication  [in Japanese]

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Abstract

光学素子成形用の微細構造金型を超精密切削により作製する際,バリや欠けといった欠陥がサブマイクロからマイクロメートルオーダで発生し,形状精度が低下する.さらに対象とする構造の微小化により欠陥の影響は相対的に増大するため,光学製品の更なる微細化,高精度化のためには欠陥の抑制が重要な課題となる.著者らはこの課題を解消する加工法として,レーザ援用切削を微細加工に適用したレーザ援用マイクロ切削法を提案している.本研究では本手法の有用性を検討するため,一連の実験および解析を行った.初めに移動熱源熱伝導解析を行い,レーザを援用する際の温度上昇量を定量的に明らかにした.その後,切削実験によってレーザ援用マイクロ切削の有効性について検証を行い,有意な温度の上昇,および切込み深さ5~20 μmの単一溝加工における切削抵抗低減効果を明らかにした.最後にマイクロピラミッド構造切削時に発生する欠陥を比較し,提案手法による欠陥抑制,および切込み深さ減少に伴う切削抵抗低減効果と欠陥抑制効果の増大を明らかにした.

Formation of burrs and chips is inevitable in the cutting process. In ultraprecision machining, which is used to fabricate structures on the submicrometer to micrometer scale, burrs and chips severely affect the quality of products. In this study, laser-assisted micromachining (LAM) is proposed to control these defects. Heat transfer analysis with a moving heat source was carried out to investigate the effects of laser scanning. The results of the analysis showed that laser scanning is effective for workpiece heating. LAM experiments were carried out to examine the effect on cutting force reduction and defect control. Decreases in specific cutting force were confirmed at cutting depths of 5 to 20 μm. The defects were reduced by laser assistance at cutting depths of 5 and 10 μm. The results of these experiments demonstrated that the effects of laser assistance on cutting become obvious when the target structure becomes smaller.

Journal

  • Journal of the Japan Society for Abrasive Technology

    Journal of the Japan Society for Abrasive Technology 59(10), 588-593, 2015

    The Japan Society for Abrasive Technology

Codes

  • NII Article ID (NAID)
    130005119479
  • NII NACSIS-CAT ID (NCID)
    AN10192823
  • Text Lang
    JPN
  • ISSN
    0914-2703
  • NDL Article ID
    026791226
  • NDL Call No.
    Z16-1147
  • Data Source
    NDL  J-STAGE 
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