超精密加工において加工前後に注意すべきポイントとは?

超精密加工では、わずかなズレが大きな誤差につながる!

ナノレベルの仕上げが必要となる超精密加工においては、加工条件はもちろんのことですが、加工前後のワーク取り扱い時に注意しなければいけません。
わずかにワークがずれて設置されているだけでも、加工後には大きな形状誤差につながってしまう場合も多々あります。
ここでは、超精密加工において加工前後に注意すべきポイントを現場レベルでまとめてみました。

加工前:機械とワークを密着させる

加工前にまず注意すべきポイントは、工作機械にワークを取り付ける際に、ワークを密着させることです。
例えば、工作機械のチャック面にわずかなホコリがついている場合、そのホコリの厚さの分だけワークの加工面が傾いてしまいます。
ホコリは数マイクロレベルの大きさのため、加工面が数マイクロずれてしまい、結果として大きな形状誤差につながってしまいます。

そのため、工作機械のチャック面には特に気をつけて洗浄したのちに、ワークを設置する必要があります。
場合によってはチャック面の平面出し加工を行う、もしくは砥石でチャック面を磨くこともあります。
また、ワークを治具に取り付けてから工作機械に設置する場合は、治具にも高い精度が求められます。
治具を何度も使用している場合は、治具の平面出し加工を行うことも必要です。

加工前:刃物中心とワーク回転中心を合わせる

超精密加工の中でも精度が求められる加工が、非球面加工です。
非球面加工の場合は、光学性能が求められるレンズとしての用途が多く、非常に高精度な加工が必要とされます。

そこで重要になるのが、刃物の中心とワーク回転中心を合わせる作業です。
非球面加工の場合は、刃物の接点がワークの中心部と外径部では異なり、刃物のズレがレンズ形状の誤差を生じさせるため、マイクロ以下のレベルで刃物中心をワーク回転中心に合わせなければいけません。

最も一般的な方法は、まず工具をセッティングし、ワークにはダミー材を設置し、ダミー加工を行う方法です。
ダミー加工を行った後、ダミーワークを測定することで刃物中心と回転中心のズレを算出し、工作機械に誤差分をフィードバックします。
この作業を何度も繰り返すことで、工具の刃先中心とワークの回転中心を合わせることができます。

加工後:切りくずで加工面を傷つけないに注意する

加工後の注意点としては、切りくずで加工面を傷つけないようにする点があげられます。
加工後のワークは、加工液と切りくずが付着しています。
そのため、清掃作業が必須になりますが、この清掃作業時に切りくずが加工面を傷つけてしまう場合が多々あります。
ナノレベルで整った加工面では、切りくずのわずかなかすりも大きな欠陥になってしまいます。

そのため、切りくずで加工面を傷つけないように、慎重に洗浄する必要があります。

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