小曲率凹球面光学ガラスの高効率超精密研磨を実現するため、回転磁場下で粘度と粒子の動的分布の特徴を兼ね備えた磁性混合流体の特性を十分に活用し、新型半球形研磨装置を提案した。Ansoft Maxwellシミュレーションを使用して、軸方向に磁化された円柱形永久磁石とその上部にそれぞれ平面鉄片および凹面鉄片を装着した3種類の磁源構造の磁場分布を解析したところ、凹面鉄片の装着により「エッジ効果」が強化され、大きな磁場領域がより集中して分布することが判明し、磁石の寸法と偏心距離をさらにシミュレーションで最適化した。異なる研磨液成分および磁石偏心距離における磁性混合流体の挙動を比較し、最適な研磨液組成および磁石偏心距離を決定した。最後に、曲率半径15.4 mm、中心深さ2.24 mmの凹球面K9ガラスに対して研磨実験を行い、90分後に面形精度RMSは0.719 μmから11.7 nmに低減し、表面粗さR_aは0.552 μmから9.656 nmに低減した。新型研磨装置は、小曲率凹球面ワークの高効率ナノレベル研磨を実現できる。

超精密加工;磁性混合流体;小曲率凹球面;エッジ効果;磁場最適化;研磨液挙動