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東工大、切削工具の刃先と対象物距離をナノ単位で測る技術開発

日刊工業新聞
東工大、切削工具の刃先と対象物距離をナノ単位で測る技術開発-エバネッセント光利用

TITECH_nanoscale_cutting_measurement_image.jpg

東京工業大学精密工学研究所の新野秀憲教授と吉岡勇人准教授、澤野宏助教らは、
精密加工用の切削工具が対象物に触れる寸前の距離を測る技術を開発したと報じられています。


刃先との距離を400nmから検出でき、10nm-100nmの分解能で測定できるとの事で
刃先を当てる前に切り込み量を精密に制御できるようになるとしています。

TITECH_nanoscale_cutting_measurement_cutter_image.jpg
試作したダイヤモンド工具(このダイヤチップの先にレーザーを入れて反射させる)

光が全反射すると界面から光がしみ出すエバネッセント光を利用して対象物と刃先の距離を測る方式との事。
刃先のダイヤモンドにレーザーを照射し、刃先面で反射させて強度変化を計測します。
対象物に近づくと刃先からしみ出るエバネッセント光が散乱して反射光が弱くなる事を利用しているそうです。

波長635nmのレーザーで測定したところ、ステンレス鋼では400nm、高炭素クロム鋼では500nmから
反射強度が下がり始め、接触時に最大で2.5-3%下がったとの事です。

ダイヤチップの形状を変えるだけで導入可能で、刃先に光学系を搭載するため
刃物が回転しない旋盤などに提案するとしています。
現在はドライ切削で測定原理を実証した段階で、今後、切削中に切り込み量を調整したり、
ビビリの検出、刃先の摩耗把握などに応用するとの事です。
切削液をかけると刃先と液で屈折率が変わるため、レーザー入射角などを最適化するとしています。


実際の切断では切削液がかかる状態になるため、光学系の制御の難易度は上がりそうですね。
実用に即した環境での開発が望まれます。

関連リンク
東京工業大学 新野・吉岡研究室

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