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高速剪断流によるEEM加工方法 実績あり

国内特許コード P110004586
整理番号 Y98-P107
掲載日 2011年7月21日
出願番号 特願平10-347596
公開番号 特開2000-167770
登録番号 特許第3860352号
出願日 平成10年12月7日(1998.12.7)
公開日 平成12年6月20日(2000.6.20)
登録日 平成18年9月29日(2006.9.29)
発明者
  • 森 勇藏
  • 石川 俊夫
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 高速剪断流によるEEM加工方法 実績あり
発明の概要 【課題】 回転体を用いずに、制御された範囲及び分布を有する一定の速度勾配以上の剪断流を被加工物表面に沿って発生させることによって、加工槽の小型化、加工液の有機汚染防止、流れの安定化を図り、更にギャップの制御が容易であり、加工液中の粗粒の影響による外乱がなく、高品質の加工を高能率で行うことが可能な高速剪断流による加工方法を提供する。
【解決手段】 超純水を主体とした加工槽内に被加工物2と高圧力ノズル1とを所定の間隔を置いて配設し、被加工物の表面近傍に高圧力ノズルから噴射した超純水の高速剪断流を発生させるとともに、超純水の流れによって被加工物と化学的な反応性のある微粒子を被加工物表面に供給し、被加工物と化学結合した微粒子を高速剪断流にて取り除いて被加工物表面の原子を除去し、加工を進行させてなる。
従来技術、競合技術の概要


従来、粒径10-9~10-6mの微粒子を分散した懸濁液からなる加工液を被加工物の加工面に沿って流動させて、該微粒子を加工面上に略無荷重の状態で接触させ、その際の微粒子と加工面界面での相互作用(一種の化学結合)により、加工面原子を原子単位に近いオーダで除去して加工する、いわゆるEEM(Elastic Emission Machining) による超精密鏡面加工は、本発明者によって開発され既に知られている。このEEMは、結晶学的には化学エッチングと同等の優れた表面が得られ且つ加工制御性を有するという特徴を備えている。



従来のEEMを使った加工では、ポリウレタン製等の低弾性率高分子材料からなる加工用球体又は円柱体(回転体)を、被加工物の加工面に対して微小ギャップを保ちながら回転させて加工面近傍に加工液流を発生させ、そして球体の場合には該球体を加工面全面に走査して、加工面上の微小領域に形成されるポイント状加工痕を連続させて、全面を精密に自由曲面加工し、円柱体の場合には該円柱体の軸方向を基準として所定角度傾斜した方向へ前記被加工物を相対的に平行移動させ、又は前記円柱体を相対的に軸方向へ往復移動させ且つ被加工物を該円柱体の軸方向と略直交する方向へ相対的に平行移動させて微粒子と加工面界面での相互作用により面加工を進行する超精密鏡面加工方法を既に提案している。つまり、これまでのEEMでは、被加工物表面に対向した回転体が作る弾性流体潤滑流れによって、被加工物表面に粉末粒子を供給していた。



しかし、従来のEEMでは以下に示すような問題点を有している。先ず、回転体と被加工物との間の微小ギャップに一様な流れを作るためには、回転体の周囲で発生する不要な流れが影響を与えないように加工槽を大型化する必要があった。また、回転体の材質にポリウレタン製等の低弾性率高分子材料を使用する必要があったため、寸法精度や耐久性が劣るばかりでなく、加工液の有機汚染が発生し、更に水による膨潤滑のため回転体が変形し、流れの安定性が得られないといった欠点を有する。更に別の問題点として、球体の回転体では非対称なポイント状加工痕しか得られないこと、微小ギャップが1μm程度のため加工液中の粗粒の影響による外乱を受け易いこと、加工能率が低いことが挙げられる。

産業上の利用分野


本発明は、被加工物の加工面に微粒子を流動接触させて歪み、クラック及び熱変質等を全く生じさせずに加工を進行させる高速剪断流によるEEM加工方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
超純水を主体として満たした加工槽内に被加工物と高圧力ノズルとを所定の間隔を置いて配設し、被加工物の表面近傍に高圧力ノズルから噴射した超純水によって該被加工物の表面に沿って速度勾配が5m/sec・μm以上の高速剪断流を発生させるとともに、超純水の流れによって被加工物の表面原子と化学的な反応性のある粒径10-9~10-6mの微粒子を被加工物表面に供給し、被加工物の表面原子と化学結合した微粒子を高速剪断流にて取り除いて被加工物表面の原子を除去し、加工を進行させてなることを特徴とする高速剪断流によるEEM加工方法。

【請求項2】
前記高圧力ノズルの噴出口が円孔である請求項1記載の高速剪断流によるEEM加工方法。

【請求項3】
前記高圧力ノズルの噴出口がスリット孔である請求項1記載の高速剪断流によるEEM加工方法。

【請求項4】
前記高圧力ノズルから超純水に微粒子を分散させた加工液を噴射してなる請求項1~3何れかに記載の高速剪断流によるEEM加工方法。

【請求項5】
前記高圧力ノズルから超純水を噴射し、該高圧力ノズル近傍に配した微粒子供給ノズルから微粒子を分散させた濃縮加工液を吐出させてなる請求項1~3何れかに記載の高速剪断流によるEEM加工方法。

【請求項6】
加工槽内に超純水に微粒子を分散させた加工液を満たし、前記高圧力ノズルから超純水を噴射してなる請求項1~3何れかに記載の高速剪断流によるEEM加工方法。

【請求項7】
前記高圧力ノズルによって発生した高速剪断流の後流側に回収手段を配設し、加工液を回収してなる請求項1~6何れかに記載の高速剪断流によるEEM加工方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP1998347596thum.jpg
出願権利状態 登録
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