機械彫刻は中間段階グレーティングを主導とする大きな輝線角および高い回折次数のグレーティングの主要な加工方法であり、その大きな輝線角特性により中間段階グレーティングの彫刻加工難易度が大幅に増加する。彫刻用刃物の刃先誤差が大きい場合、または工具が力の平衡設計でない場合、彫刻過程で工具が大きな水平方向トルクを受けやすく、工具の振動現象を引き起こしやすくなり、グレーティングの品質に影響を及ぼす。工具振動を抑制しグレーティング彫刻の安定性を向上させるために、彫刻用刃物の弾性支持機構の振動抑制性能について研究を行い、二重平行ばね支持機構を提案した。有限要素法によるシミュレーションで旧型および新型の刃物架構造の構造剛性とモード特性を比較分析し、加速度センサーを用いて両刃物架の彫刻工具の振動状態を測定し、振動抑制効果を比較した。結果は、二重平行ばね刃物架機構が彫刻トルクを受けた場合、工具の把持部および柔軟ヒンジ部の変形が従来構造に比べそれぞれ36％および24％削減され、一次モードが2.8倍向上したことを示した。振動信号の時域におけるベースライン両側の振幅はそれぞれ13.6％および22.5％低減した。グレーティング彫刻実験は新機構が中間段階グレーティングの彫刻製造に有利であり、提案した刃物架の最適設計方法および振動抑制技術がグレーティング彫刻製造技術に理論的指針を提供できることを示した。

機械彫刻法; 彫刻刃物架; 振動信号; 中間段階グレーティング