CN103889653A - 金刚石切割工具的加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金刚石切削工具的加工设备，能够进行比现有技术更简单的高品质轮廓抛光。金刚石切削工具的加工设备100的组成包括一个底座部分α；一个保持机构β，设置在底座部分α上，有着对金刚石进行抛光的固定支臂，围绕Y轴进行往复旋转；一个抛光机构γ，设置在底座部分α上，通过围绕Z轴旋转的抛光面5s对金刚石进行抛光。该加工设备100的抛光机构γ设置有，抛光面5s的旋转抛光体5，以及相对金刚石的抛光面5s在Z轴方向进行升降的抛光面升降机构单元。

Description

金刚石切割工具的加工装置

技术领域

本项发明是一种打磨抛光钻坯，制造金刚石切割工具的加工装置。

背景技术

以前，大家所熟悉的是固定型的钻坯切割工具。它主要采用的是在单结晶的钻坯上安装切割刀片，通过它在基本金属或直柄上上蜡，或是采用夹具，铆接等机械式的方法。这类切割工具用于非球面透镜模具等的超精密加工时，切割刀片呈高精度的圆弧形，这个圆弧形通常是长期打磨形成的。

专利文献1中就明确指出，切割打磨钻坯来制造金刚石切削工具的加工装置应该有保持臂杆与研磨面，保持臂杆用来平衡含有钻坯成分的金刚石刨刀，研磨面可水平旋转。用以前那些加工装置打磨钻坯时，第一道工序必须将金刚石固定在旋转的研磨面上，用计测器测量金刚石的被研磨面，确认被研磨面的研磨状态，经过多次重复上述动作来打磨出近似圆弧的多角形状。接下来，进入第二道工序，因为是最后抛磨加工工序，要使金刚石切割工具在平衡臂杆周边连续移动，所以这道工序中就采用了制作带有圆弧形切割刀片的金刚石切割工具的方法。（参考专利文献1的工序图）

除此以外，还有一种通过高能量加工机器来制作金刚石切割工具刀刃的方法。比如，专利文献2中就提到采用激光加工金刚石工具刀刃的方法，专利文献3中则提到通过ＦＩＢ加工的方法。

特公平8-352号公报特开平7-156003号公报特开2007-30095号公报

发明内容

近年来，用于非球面加工，且轮廓精准度能达几十纳米的金刚石切割工具的市场需求量越来越大，但上面专利文献中提到的方法很难制造出轮廓精准度高的金刚石切割工具。

金刚石因硬质不同会发生各向异性现象，所以制作轮廓精准度高的工具时，如果采用专利文献1中带磨盘研磨加工方法的话各向异性就会直接影响轮廓精准度。定压研磨加工时，机械的弹性变形带来的担量会使机器先加工易加工的结晶方位，这就会破坏轮廓的精准度，在拥有理想轮廓精准度的金刚石切割工具上加工钻坯就变得十分困难。

为避免研磨面的偏磨损耗以及钻坯上出现研磨痕迹，以前的加工装置上的钻坯保持臂杆部分在工作的时候，必须使研磨面的接触点不断在研磨面上往返运动。这个往返运动是沿着保持臂杆的纵向方向进行的，所以加工钻坯时，它的被研磨面加工方向几乎保持不变。为将刀刃打制成圆弧形，要让保持臂杆来回运动，并且不断变换钻坯被研磨面的加工角度。这个过程中，研磨面的加工方向有时候刚好固定在钻坯结晶方位难加工的方向，这样一来，这个方向的加工进度就跟不上。

另外，专利文献1中第一道工序中的普通金刚石工具的成形加工，比抛磨加工的加工量要大得多。与车边加工相比，采用成形加工方法加工被研磨面略显粗糙的钻坯时，可以通过增大金刚石砂砾的直径来提高加工速度。使用单一的磨盘成形抛磨的加工时，粗大砂砾导致的研磨面粗糙度增加了，但是在抛磨加工时要防止细小的砂砾接触钻坯被研磨面。这又要花费大量时间，同时也会大大降低金刚石的加工精度。

另一方面，采用高能量加工制造金刚石切割工具，虽然不会发生金刚石硬度的各向异性现象，但是不可避免地会损伤钻坯表层。钻坯受损的表层，会导致被切割材料对金刚石切割工具的浸润性增加，使用金刚石切割工具切割的时候，刀刃容易与被切割材料黏在一起，刀刃容易出现缺口，最终破坏金刚石的加工精准度。所以，尽管上面提到的机械式研磨尚存在问题，但为除去钻坯表面的受损层，最终还是需要采用这种机械式抛磨加工工序。

本发明鉴于上述情况，其目的之一是提供比以往更快更简单地进行轮廓精度较高的切削及可进行研磨加工的金刚石切削工具的加工装置。

本发明的金刚石切削工具的加工装置是由台座，和设置在台座上部有金刚石且保持研磨对象的保持构造，以及设置在台座上部，研磨面在其中心轴周围旋转，根据其旋转的研磨面将金刚石轮廓进行圆弧状研磨的研磨构造构成的金刚石切削工具的加工装置。本发明研磨装置规定相互直交的X轴、Y轴、Z轴，上述研磨面的中心轴为Z轴时，安装在本发明加工装置上的研磨构造，具有研磨面的旋转研磨体和研磨面侧的旋转构造，以及研磨面侧的升降构造的特征。在此上述研磨面侧的旋转构造，拥有支撑旋转研磨体旋转的研磨面侧的轴承部分。此外上述研磨面侧的升降构造，真对金刚石可将研磨面以Z轴方向升降。

具备上述构造的金刚石切削工具的研磨装置，可将研磨面接近金刚石按尺寸加工，因此可将金刚石进行高精度的轮廓加工。于此相反，以往的嵌接盘的加工方法，是将金刚石接近研磨面，将金刚石向研磨面推压的定压加工。如上所述金刚石的硬度各不相同，即使同样的压力将金刚石推压给研磨面，由于金刚石的结晶方位不同加工进度也会有所差异。因此若将金刚石进行轮廓精度较高的加工，需要熟练的技能。

如上述作为本发明加工装置的一个形态，上述研磨面侧的升降构造部分，是将支撑旋转研磨体的研磨面侧的轴承部内侧底部进行Z轴方向进退，真对金刚石研磨面可进行Z轴方向升降的构造，且旋转研磨体可设为在研磨面侧的轴承部装卸自由的研磨体升降状态。

作为研磨体升降状态的具体构成，参考后述如图4所示的实施形态，研磨面侧的升降构造部分7是具备与研磨面的轴承部分60的内底部60c合为一体的内侧构件7i，以及设置在内侧构件7i***的环状外侧构件7o，且内侧构件7i的***面和外侧构件7o的内围面为螺丝配合构成。届时旋转外侧构件7o时，通过推进螺丝可使与内侧构件7i为一体的内底部60c进行Z轴方向升降。

研磨体升降状态下，对固定在高钢性机体（以及保持侧旋转构造）上的金刚石，可根据推进旋转研磨体上螺丝来设定切入尺寸，从而可抑制由金刚石硬度不同而引起的轮廓精度恶化。这样的尺寸加工，与通过装置系的弹性变形切入的定压加工不同，可根据旋转研磨体的旋转精度在形状精度上形成工具刀尖。

此外旋转研磨体可从研磨面侧的轴承部自由装卸，可对每个旋转研磨体的研磨面进行修正。若研磨面的表面状态存在多数不同的旋转研磨体时，很容易将控制加工精度研磨面的表面状态时常切换为最佳状态，因此对上述面进行修正时也不会延迟作业，可稳定地进行高精度的加工。此外由于旋转研磨体是可装卸的构成，例如在对金刚石进行粗加工时可将旋转研磨体放在金刚石轮，精加工时可选择有金刚石游离研磨颗粒的金属研磨面。这样通过在各加工过程中选择合适的研磨面，可迅速地进行轮廓精度较高的加工。由于旋转研磨体的装卸可将金刚石固定在机体上进行，因此根据工程切换旋转研磨体时，也可准确地测出间隙角及圆弧形状半圆的尺寸。

上面提到的新发明的加工装置是一种轴受部升降装置。研磨面的升降机，使研磨面整个轴受部往z轴方向前后移动，钻坯的研磨面往z轴方面上下移动，且研磨面的轴受部固定在研磨面升降机上。

轴受部的升降机的主要构成部分是升降机装置7’，如图8所示，升降机装置7’包括固定在底座α上的基台70’，能让研磨面在基台上在z轴方向上自由上下移动的天板71’以及在天板71’上安装研磨面的轴受部60’。将保持研磨对象的保持结构固定在台座部α上天板71’以外的部分，就可以开始让研磨面接近钻坯定寸切割。

轴受部升降装置与研磨体升降装置一样，可以定寸切割钻坯。在轴受部升降装置里，研磨面的轴受部可以从研磨面的升降装置自由安装或拆卸，在研磨体升降装置里，旋转研磨体也可以从研磨面的轴受部自由安装或拆卸，可以根据用途轻松更换研磨面。

新发明的加工装置的另一个构成部分是保持装置与研磨装置。保持装置由沿Y方向伸长，能在末端单边平衡研磨对象的平衡臂杆部材和使平衡臂杆部材沿着Y轴周边的圆弧来回运动的旋转装置，研磨装置包括使研磨面的旋转装置沿着X轴平行方向呈直线型或圆弧型来回运动的来回装置。

上面主要介绍了新发明的钻坯切割工具加工装置的全部构成。在这个加工装置中，研磨面的旋转装置可以靠近与保持臂杆的Y轴呈直角相交的X轴，呈直线型或圆弧形来回运动。也就是说，由研磨面的旋转装置支撑的旋转研磨体的研磨面，靠近X轴，呈直线型或圆弧形来回运动。这种构造，可以不断改变研磨面接近钻坯结晶方位的方向，也可以防止钻坯的被加工面变成难加工的方向，从而可以抛光加工出轮廓精度高的圆弧形金刚石形状。以前那种保持臂杆沿着Y轴来回运动的加工方法，研磨面接近钻坯结晶方面的方向就被固定，无法改变。因此在抛光加工工序中，为磨制出圆弧形让保持臂杆来回运动的时候，钻坯的某些研磨面的加工就很难有进展。

研磨面的旋转装置沿着平行于X轴的方向来回运动，也就是让研磨面沿着靠近X轴的方向来回运动时，以钻坯与研磨面的接触点为顶点，以来回运动过程中旋转研磨体的研磨面上的旋转中心的轨迹为底边构成一个三角形，钻坯与研磨面的接触点的角度θ应控制在5°～180°之间内为佳。钻坯加工方向的角度变化范围也为5°～180°，圆锥加工形成的高次结晶面也可以在5°～180°之间变化加工方向，这种变化过程能让加工方向与符合加工的条件两者的契合度更高。如果这个角度为180°，来回运动过程中旋转研磨体的研磨面上的旋转中心点的轨迹就是钻坯与研磨面的接触点。

上面已经提过，保持装置也是这种新发明的加工装置的一个构成部分，保持装置包括安装在底座上的基部，保持臂杆，测角器台，旋转台，保持升降机装置。保持臂杆，沿着Y轴方向伸长，能在末端单边平衡研磨对象。为保证保持臂杆的前端沿着x轴周边的圆弧旋转测角器台支撑着保持臂杆的底部。旋转台支撑着测角器台，使得它可以沿着Y轴旋转。而且保持升降机装置使保持臂杆，测角器台，旋转台整体往Z轴方向移动。

因为有保持升降机装置，所以加工时，可以将钻坯固定在Z轴上的合适位置。加工完成时，钻坯容易从Z轴上方滑脱，保持臂杆又可以保证安全地取出钻坯。

保持升降机装置作为这种新发明的加工装置的构成部分之一，包括棒状体，锤部材与接触压调整装置。棒状体安装在旋转台上有测角器的另一侧。锤部材安装在棒状体上，可自由滑动。接触压调整装置可以改变位于棒状体较长方向的锤部材的位置，从而平衡保持升降机运作时整个部材的重量与锤部材的重量，通过调整重量的平衡，就可以调整研磨对象接触研磨面时的压力。

因为有测角器台与旋转台，所以平面研磨钻坯时，可以精准调整钻坯研磨面的角度。具体来说，测定安放在保持臂杆上的钻坯3次元的形状，根据这个形状来决定被研磨面的角度，按照所定的尺寸精度与形状精度进行抛光加工。尤其是当加工尺寸与形状都不规则的天然钻坯时，可以有效地在钻坯上形成一个刻面。

这个构造中，因为锤部材的安装位置是可变化的，所以保持研磨对象与研磨面的角度不变，就可以很容易地调整钻坯与研磨面的接触压力。

粗加工钻坯时，也可以不使用这种新发明的加工装置，高能量加工机同样可以完成。连续来回转动钻坯来抛光加工时用这种新发明的加工装置即可。

即使不是很娴熟的技术工人，使用新发明的金刚石切割工具加工装置，也可以制作出轮廓精度高的金刚石切割工具。

附图说明

运作形态1是金刚石切割工具加工装置的概略图，图中（Ａ）平面图，（Ｂ）是正面图。

保持装置（Ａ）平面图，（Ｂ）是右侧面图。研磨装置，Ａ）平面图，（Ｂ）是正面图。

研磨装置中的旋转研磨体育研磨面的轴受部的扩大断面图。它是一个说明研磨钻坯时加工装置重要部分运作的图纸。（Ａ）旋转研磨体侧面图。（Ｂ）旋转研磨体的平面图。

图5（Ａ）是让保持装置的支撑端旋转的说明图。运作形态2是保持装置的正面图，运作形态2是研磨装置的概略图。

具体实施方式

下面，参照图纸，说明本项新发明的运作形态。各图纸上都明确标注了呈直角相交的X轴Y轴以及Z轴。（XY面是水平面，z轴是垂直轴）。此外，各图纸上，同一种或是相似的部材都用同一种符号表记。

【运作形态1】

整体构造

图1中的金刚石切割工具加工装置100由底座α（图纸上只表记了底座α的天板），安装在底座α上保持钻坯等研磨对象的保持装置β以及研磨固定在保持装置β上的钻坯的研磨装置构成。在本装置的运作形态中，研磨面5s设置成与水平面（XY面）平行的。下面，详细说明各个构成部分。

底座部α

底座部α是一个框状体（图纸上只标记了天板），内部设有各个装置β，驱动γ的电源装置，控制装置β与驱动γ的控制装置。底座部α的天板里可安装加工装置100的电源开关，带输入研磨条件的输入开关（可设置成触摸屏的）的触摸控制板。当然，也可以在有线或无线网络环境下，将加工装置100连接电脑，在电脑上操作加工装置100。

保持构造β

保持构造β包括单边保持研磨对象的保持部材1，使保持部材沿着Y轴附近旋转的保持旋转装置2，以及使保持部材1的支撑部分沿着X轴附近呈圆弧形旋转的保持旋转装置3。

保持部材1

如图2所示，保持部材1包括固定研磨对象9的保持臂杆10，装有保持臂杆10的旋转台11。旋转台11是支撑保持臂杆10的部材，同时也是后述保持旋转装置2的构成部材。

前面提到的保持臂杆10，前端有一个“［”形的把持部位，部材整体呈腕状。可以直接拧紧螺帽固定安放在把持部分的研磨对象9，也可以在把持部位垫一个垫圈，通过对研磨对象9平衡地施加压力来固定。要被固定研磨对象9可以是通过机械方式（上蜡，铆接，夹具等）固定的东西，也可以是钻坯90。

该装置的运作***中，保持臂杆10的把持部位附近安装有音效激光10a。音效激光10a可以检测保持臂杆的振动。通过检测保持臂杆的振动，就可以准确把握由保持臂杆固定的研磨对象9是否与研磨面5s接触了，以及接触程度如何。

装有保持臂杆10的旋转台11由轴部11a，轴部11a一端的圆盘部11b构成。圆盘部11b周边有等距分布的螺帽孔11h。保持臂杆就安装在这些螺帽孔11h中。也就是说，保持臂杆10安装在靠近外沿的地方，远离旋转台11圆盘部11b的中心。

上面提到的旋转台面11上的螺帽孔11ｈ，可安装保持臂杆的螺帽孔11ｈ处，在其相对的位置，最好是能安装锤部材10ｂ。（参照图2，5,6）前面讲过，保持臂杆10偏离圆盘部11b的中心，因为转动旋转台11或研磨钻坯90时，转动旋转台11的继动器负荷过大。所以通过在旋转台的另一边安装锤部材10ｂ来保持平衡，不仅可以减轻继动器的负荷，还可以防止保持臂杆移位。也可以分别以保持臂杆10与两个锤部材10ｂ为正三角形的顶点，构成一个三角形。

《固定侧旋转机构部2》

固定侧旋转机构部2包括一个旋转底座11，和一个支持旋转底座11轴部11A能自在旋转的固定侧轴承部20。固定侧轴承部20内部有使用气体的静压轴承部20A，和提供轴部11A旋转力的马达等的驱动源20B。这样的构成，使得配置在旋转底座11的圆盘部分11A上的固定支臂10能够沿着Y轴的圆弧轨道进行反复旋转（参照图2（A）的空心箭头）。固定支臂10的反复旋转范围，圆弧的最佳范围是所要求的轮廓精度的角度范围的两端各增加10°左右。例如，如果轮廓精度要求在120°的范围内，针对该角度范围两端分别各增加10°，合计增加20°，在140°的范围内使固定支臂10进行反复旋转为最佳。

通过提供一种用于旋转固定支臂10的固定侧旋转机构部2，可以如后所述的抛光方法的项目那样，能在金刚石90上形成圆弧形状的前刀面。

《固定侧回旋机构部3》

固定侧回旋机构部3包括一个箱型的底座部分30。底座部分30是保持机构β整体的基座部分，竖立于底座部分α（参照图1）的顶板。底座部分30的侧面（平行于YZ平面的平面）上设置有圆弧形的狭缝30s，以及能够沿着该狭缝30s自在往复的支持轴30r。并且，通过支持轴30r，把固定侧轴承部20支撑在底座部分30侧面。因此，在保持部材1支端的固定侧轴承部20，能够沿X轴的圆弧轨道自在地回旋（参照图2（B）的空心箭头）。

固定侧轴承部20的回旋程度，可由手动进行调整。在本实施形态中，由于支撑固定侧轴承部20的支持轴30r的是一个螺栓，松开该螺栓，使固定侧轴承部20沿着狭缝30s移动后，将螺栓拧紧即可。手动调整时，最好能有提供一个尺度作为回旋程度的指标。当然，固定侧轴承部20的回旋也可以由加工装置100自动进行调整。该情况下，需要在底座部分30的内部配置使支持轴30r移动的驱动源。

通过提供一种能使固定侧轴承部20旋转的固定侧回旋机构部3，可以如后所述的抛光方法的项目那样，由于抛光面5s的固定支臂10的倾斜是可以变更的，当固定支臂10上固定的金刚石90形成圆弧形状时，能够连续地进行切口斜角的加工。此外，通过固定侧回旋机构部3，固定支臂10高度方向的位置（与抛光面5s正交方向的位置）可以几乎没有变化的情况下，根据固定支臂10的抛光面5s倾斜，因此能压紧后述的抛光面一侧的升降机构部分7（参照图4）。如果固定支臂10的高度变大了的话，为对应该高度变化，抛光面一侧的升降机构部分7也需要变大。

＜抛光机构γ＞

如图3所示，抛光机构γ包括一个竖立在底座部分α顶板上的脚片4。脚片4的上面有两条沿X轴方向平行延伸的轨道4r。轨道4r上搭载着包括有导向装置4g的滑台4B。因此，滑台4B能够在轨道4r上沿着轨道4r的延伸方向（X轴方向）移动。

滑台4B上的构成包括了，一个有着抛光面5s的旋转抛光体5，和一个使旋转抛光体5以Z轴为旋转轴进行旋转的抛光面一侧的旋转机构部6，和一个使旋转抛光体5在Z轴方向上升降的抛光面一侧的升降机构部分7（参照图4，下文叙述），以及一个使旋转抛光体5在XY平面（与抛光面5s平行的面）上沿X轴方向往复运动的抛光面一侧的往复运动机构部8。下文将对这些构成进行说明。

《旋转抛光体5》

旋转抛光体5，如图4所示，包括了一个圆柱形的轴部5A，和一个架设在轴部5A前端的圆盘部分5B。圆盘部分5B的上面则形成为抛光面5s。

包含着抛光面5s的圆盘部分5B的一部分，是能够从其他部分拆卸的。包含着抛光面5s的圆盘部分5B可以是装着金刚石砥粒的金刚石车轮，也可以是装着铸铁制的抛光板。金刚石车轮是用于对金刚石90进行粗抛光，铸铁制的抛光板则是用于金刚石90的精密抛光。另外，也可以将圆盘部分5B整个从轴部5A拆卸出来。

旋转抛光体5的下端部（和圆盘部分5B相反的一端）配置有一个推力球5c。因此，把旋转抛光体5***到后述的抛光面一侧的轴承部60内部的话，通过推力球5c，可将旋转抛光体5支撑在抛光面一侧的轴承部60的内底部60c。

圆盘部分5B的根部分是和从动皮带轮62B为一体的。该从动皮带轮62B是下文要说明的抛光面一侧的旋转机构部6的传输单元62的构成部材，使从动皮带轮62B旋转的话，与其一起的旋转抛光体5也会旋转。

《抛光面一侧的旋转机构部6》

如图3所示，抛光面一侧的旋转机构部6包括，一个将外露状态下的抛光面5s收纳于上述旋转抛光体5内部的抛光面一侧的轴承部60，和一个内藏有使旋转抛光体5旋转的动力源马达的动力源单元61，以及一个将马达的旋转力传输至旋转抛光体5的传输单元62。

｛抛光面一侧的轴承部60｝

如图4所示，抛光面一侧的轴承部60，是一个能将旋转抛光体5收纳于内部的圆筒状体。抛光面一侧的轴承部60的纵向中间的外周面有凸缘部60f，通过凸缘部60f能将抛光面一侧的轴承部60固定于滑台4B（图3参照）上。

另外，抛光面一侧的轴承部60的内部是由流体轴承其中的一种使用气体的静压轴承部60A，60B所构成的。本实施方案的静压轴承部60A，60B由于是多孔类型，由吸气口601导入的气体将导入到抛光面一侧的轴承部60的内部，以该气体可支撑旋转抛光体5在抛光面一侧的轴承部60内部自由旋转。剩余的气体，则由排気口602排出。

静压轴承部60A，60B的合计长度为（旋转抛光体5的轴方向长度）最好是旋转抛光体5的轴部5A直径的2倍以上。这样能稳定旋转抛光体5的旋转。

抛光面一侧的轴承部60的内底部60c上，由于旋转抛光体5的推力球5c而形成凹痕。因此，旋转收纳于抛光面一侧的轴承部60的旋转抛光体5的话，由于陀螺效应，旋转抛光体5能够稳定地旋转。而且，推力球设置在内底部60c，旋转抛光体5上也可以有凹陷来嵌入该推力球。

抛光面一侧的轴承部60的内周面（没有形成静压轴承部60A，60B的部分）与旋转抛光体5的外周面之间的间隙，最好为5／100～1／10mm。间隙在这个范围内，旋转抛光体5就能容易地从抛光面一侧的轴承部60拆卸下来。而且，这个范围的间隙，会比较普通的静压轴承部的间隙大，根据陀螺效应，旋转抛光体5的旋转轴不会摇晃，能够稳定地旋转。

｛动力源单元61｝

动力源单元61，如图3所示，是和抛光面一侧的轴承部60一样固定在滑台4B上的。动力源单元61的马达先端设置有主动皮带轮62A。

｛传输单元62｝

传输单元62包括一个设置于动力源单元61马达上的主动皮带轮62A，和一个在旋转抛光体5上的从动皮带轮62B，以及一个连接两皮带轮62A，62B的传动带62c。由马达带动主动皮带轮62A旋转的话，通过传动带62c，将带动配置有从动皮带轮62B的旋转抛光体5旋转。

《抛光面一侧的升降机构部分7》

本实施方案中，抛光面一侧的升降机构部分7，如图4所示，是通过升降抛光面一侧的轴承部60的内底部60c，使由内底部60c的推力球5c所支撑的旋转抛光体5进行升降的。具体来说，抛光面一侧的升降机构部分7包括，内底部60c外周所设置的内侧部材7i，以及在内侧部材7i***的外侧部材7o。

内侧部材7i的内周面嵌合在内底部60c，7i，60c两者合为一体。另外，内侧部材7i的外周面和外侧部材7o的内周面形成螺纹，通过旋转外侧部材7o，使内侧部材7i进行升降。因此，通过旋转外侧部材7o，内底部60c所固定的旋转抛光体5（即抛光面5s）也会沿垂直方向（Z轴方向）升降。

旋转抛光体5的升降比例取决于环状部材7i，7o的螺纹的间距。间距越小，旋转抛光体5的升降量就越容易进行微调整。例如，通过使外侧部材7o旋转一次，抛光面5s升降1mm，这样就能够对金刚石90进行高精度的抛光。

《抛光面一侧的往复运动机构部》

抛光面一侧的往复运动机构部8，如图3所示，包括一个保持机构β的底座部分30（结合参照图1（B））正面所配置的动力源单元80。动力源单元80的内部内藏有马达和曲柄机构。曲柄机构的曲轴连杆80r的一端是与滑台4B相连接的。如已经提到的那样，滑台4B是安装在轨道4r上可自由滑动的，动力源单元80的马达动作的话，滑台4B就会在水平面（抛光面）上沿X轴方向反复动作。即，固定于滑台4B上抛光面一侧的旋转机构部6，和通过抛光面一侧的旋转机构部6进行旋转的旋转抛光体5都会在X轴方向上进行往复运动。如上文所述，加上动力源单元80，连同包含导向装置4g的滑台4B和轨道4r被视为抛光面一侧的往复运动机构部8。

＜抛光过程＞

通过图5,6，来说明使用上述金刚石切削工具的加工设备100进行金刚石切削工具抛光的过程（必要时请参照图1～4）。

首先，如图5（A）所示，固定于柄91上的金刚石90作为抛光对象90被固定在固定支臂10的尖端上，固定支臂10保持水平状态。然后，通过抛光面一侧的旋转机构部6使旋转抛光体5旋转，手动操作抛光面一侧的升降机构部分7使旋转抛光体5上升，使抛光面5s接近金刚石90并强制使其切入。这时，被固定支臂10所固定的旋转底座11会牢牢固定于固定侧轴承部20，固定支臂10不会上下晃动，因此能进行精密的抛光。

抛光时，保持机构β的固定侧旋转机构部2（参照图2）和抛光机构γ的抛光面一侧的往复运动机构部8（参照图3）都会进行运动。通过使固定侧旋转机构部2进行运动，如图5（A）所示，固定着金刚石90的固定支臂10沿着Y轴的圆弧轨道往复运动（参照空心箭头），在金刚石90上形成圆弧形状。

另外，通过使抛光面一侧的往复运动机构部8进行运动，如图5（B）所示，抛光面5s将在XY平面（水平面）上沿X轴方向所延伸的直线轨道进行往复运动（参照空心箭头）。这里，通过使抛光面5s在水平面上进行往复运动，如图5（B）中的实线箭头和点线箭头所示，可以看出金刚石90的抛光面5s的加工方向是有变化的。众所周知，由于金刚石的硬度是异方性的，存在着易于加工的方向和难于加工的方向。但是，如果像前文所述那样能够使加工方向经常变化的话，就能够对金刚石90进行高效率的抛光。

此外，在本实施形态中研磨面5s的来回范围如下。把金刚石90与研磨面5S的接触点设为顶点，通过来回运作旋转研磨体的研磨面5s上的旋转中心点所形成的轨迹为底边的三角形（图面上以双划线来表示）。然后使金刚石90与研磨面5s的接触点形成的角度θ为140°角，来规定研磨面5s的来回范围。

如上所述使研磨面5s上升，研磨面5s与金刚石90接触开始定尺寸的切入加工。这时发生的震动可通过设置在保持机体10的音响感知器10a测量，以便判断加工状态。

例如，在定尺寸切入加工的初期，因为是从金刚石90的圆弧状轮廓的凸起开始研磨，加工的声音是断续的，但随着加工的进展圆弧状轮廓被圆滑地加工，加工声音变为连续。随着不断加工声音逐渐减少。可利用该现象在加工声音在一定音量以下时，可判断加工已经终了。这样通过音响感知器10a判断加工状态，可以高效率地进行高精度的加工。

金刚石90形成圆弧形状后，然后在金刚石上形成间隙角。具体如下，暂且将研磨面5s下降，如图6所示，使保持侧回旋结构3运作，将保持机体10的保持侧轴承20沿Y轴周围做圆弧轨道移动。这样真对研磨面5s可改变金刚石90的倾斜度。之后与圆弧形状的形成同样，边旋转研磨体5边上升，根据需要通过来回旋转保持工具侧结构2对金刚石90进行研磨。

如上述说明，根据本实施形态的金刚石切削工具的加工装置100，可以不受金刚石90的硬度不均的影响，无需技能便可将金刚石90进行高精度的轮廓形状研磨。此外，根据加工装置100，金刚石90的圆弧形状加工从粗加工到精加工，根据研磨工程更换最合适的旋转研磨体5，无需从加工装置100卸下金刚石90。

[实施形态2]

在实施形态2中，对是保持研磨对象9的实施形态1的保持结构β更换为如图7所示保持结构β’的构成进行说明。因为保持结构β’以外的构成与实施形态1同样，之后参照图7主要对保持结构β’进行说明。当然本实施形态的构成也是研磨面5s接近金刚石90的构成。

图7是保持结构β’的正面图。保持结构β’具备底部2’、保持机体10’、测角台11、旋转台12’、保持侧升降结构15’和接触压调整结构16’。保持侧升降结构15’拥有微头152’和直线轨道154’。接触压调整结构16’拥有棒状体13’和锤构件14’及交叉头结构162’。

底部2’具备安置在底座部α上的磁力座20’、安置在磁力座20’上的轨道22’、以及支持将轨道22’向Y－Y方向自由滑动的滑动阶段21’。在滑动阶段21’上还形成了保持阶段23’。

保持机体10’是沿着Y轴方向延伸，在其尖端将研磨对象9保持悬臂状的构件。保持机体10’的根底侧固定在下面说明的测角台11’上。

测角台11’是为了保持机体10’的先端沿着X轴周边的圆弧旋转而支撑保持机体10’的根底侧（参照图面中白色箭头）。在测角台11’上安装了调节保持机体10’的先端侧倾斜的微头111’。例如微头111’旋转一刻度，保持机体10’在X轴周围旋转0.006°。根据该测角台11’，针对研磨面5s（参照图1等）可调整研磨对象9的角度，对保持机体10’可纠正研磨对象9的安装误差。

旋转台12’使测角台11’在Y轴周围做旋转。该旋转台12’例如转动无图示微头一刻度，保持机体10’在Y轴周围旋转0.013°。根据该旋转台12’，针对研磨面5s（参照图1等）可调整研磨对象9的角度（斜角），对保持机体10’可纠正研磨对象9的安装误差。此外旋转台12’旋转后，可通过固定螺丝等来固定旋转台12’。

保持侧升降结构15’是针对底部2’的保持阶段23’，支持旋转台12’、测角台11’、以及保持机体10’整体地向Z轴方向移动的结构。具体的是通过直线导轨154’将旋转台12’针对保持阶段23’自由滑动。即根据保持侧升降结构部15’，旋转台12’、测角台11’以及保持机体10’整体对旋转研磨体5（参照图1等）保持角度的同时向Z轴方向移动。

此外，保持侧升降结构部15’具备规定旋转台12’的最低点位置的微头152’。根据直线导轨154’使旋转台12’下降时，通过微头152’主轴的先端与保持阶段23’侧的连接对象连接，可决定旋转台12’的最低点位置。该最低点位置可对微头152’主轴的突出量进行微调整。这样对微头152’规定的位置上方，与旋转台12’一体的保持机体10’以及测角台11’可根据保持侧升降结构15’容许滑动，但向上述规定位置下方的滑动被制止（限制）。由此可抑制研磨对象9过度地研磨。

一方面，接触压调整机构16’是针对金刚石90的研磨面5s调整接触压的机构。棒状体13’、锤部构件14’及交错头机构162’可利用该调整。

棒状体13’是在旋转台12’上设有测角台11’侧相反方向延伸的构件。该棒状体13’装有滑动自由的锤构件14’。而且棒状体13’通过交叉头结构162’与旋转台12’、测角台11’以及保持机体10’连接。这样以支点156’为中心的棒状体13’的摇动，可根据交叉头结构162’将保持机体10’、测角台11’以及旋转台12’变换为Z轴上的来回运动。因此在上述锤构件14’的棒状体13’上调节较长方向的位置，可改变抬起旋转台12’、和与其一体的测角台11’以及保持机体10’的力量。即通过变动在棒状体13’上较长方向的锤构件14’的位置，调整跟保持侧升降结构部15’一体运作的旋转台12’、测角台11’以及保持机体10’（含研磨对象9）的重量与锤构件14’侧的重量平衡，通过该平衡调整可调整研磨对象9接触研磨面5s（参照图1等）的压力。更具体的就是将锤构件14’向旋转台12’侧移动，针对研磨面5s固定研磨对象9的角度，两台12’、11’向上抬起的力量减少，针对研磨面5s研磨对象9的接触压力变大，若将锤构件14’向远离旋转台12’侧移动，两台12’、11’向上抬起的力量增大，针对研磨面5s研磨对象9的接触压力变小。加工研磨对象9时，根据锤构件14’侧的重量与保持侧升降结构部15’一体运作构件重量的恰当平衡，微头152’的主轴先端与连接对象为非接触状态，研磨对象9与研磨面5s以恰当的接触压接触。

根据具备上述构成的金刚石切削工具的加工装置，能平面研磨安装在保持机体10’上的研磨对象9的金刚石90。此外根据测角台11’与旋转台12’，对保持机体10’可精确地补正安装研磨对象9的误差。

本实施形态的加工装置还具备让研磨对象9向Y－Y方向来回移动的保持侧来回结构3’。保持侧来回结构3’具备安装在磁力座21’上的动力源30’（摇动马达）和曲柄结构31’。装备在曲柄结构31’上的曲柄棒310’的一端安装在动力源30’，其它端安装在滑动阶段21’上面，操动曲柄结构31’，可使滑动阶段21’向Y－Y方向来回滑动。其结果设在滑动阶段21’上面的保持阶段23’也会向Y－Y方向来回滑动，保持安装在保持阶段23’上的研磨对象9的保持机体10’也向Y－Y方向来回滑动。

保持侧来回结构3’在金刚石90平面研磨时运作即可。这样可以抑制旋转研磨体5（参照图1等）的研磨面5s的偏磨耗，且在金刚石90上不产生研磨条痕。通过使用磁力座21’，在阶段底部α上可轻易改变磁力座21’的安装位置。这样旋转研磨体5的研磨面5s的运动方向，针对金刚石90的结晶方位即使是较难加工的方向及加工很难进展时，通过改变对保持机体10’的旋转研磨体5s的角度，可将加工方向由难变易。

虽然本实施形态的加工装置也是由研磨面5s接近金刚石的构成，但在金刚石90的研磨加工终了时，启动保持侧升降结构15’，从研磨面5s撤离金刚石较好。这样在金刚石90隔离时伤损金刚石90的可能性较低。

[实施形态3]

实施形态3是对将研磨对象9的实施形态1，2的研磨结构γ替换为如图8所示研磨结构γ’的构成说明。因为研磨结构γ’以外的构成与实施形态1，2同样，之后参照图8主要说明研磨结构γ’的构成，有关保持结构的图示及说明均省略。此外该实施形态3也可对进行修正研磨面5s的研磨面修正结构900一并说明。

在实施形态中1说明的研磨结构γ如图4所示，针对研磨面侧的轴承部分60旋转研磨体5是可以自由装卸的构成，因此只要更换旋转研磨体5便可使研磨面5s变为新的。但是在该构成中，研磨金刚石时，在研磨面侧的轴承部分60内支持旋转研磨体5的推力球5c与其受力部（凹陷）会集中定尺寸切入的反力。这样进行长时间研磨时等推力球5c及其受力部变形，在旋转研磨体5时研磨面5s在晃动面产生偏移，有旋转研磨体5的升降精度低下的可能。因此在实施形态3中采用了可消除该问题点的研磨结构γ’。

如图8所示，研磨结构γ’的旋转研磨体5’，具备有着研磨面5s’的圆盘部分5b’以及为连接·固定在后述该圆盘部分5b’（研磨面侧的轴承部分60a’）的旋转部60b’的垫片5c’。此外，该垫片5c’与圆盘部分5b’分别准备，也可之后再与圆盘部分5b’连接。

一方面研磨体侧的旋转结构6’具备可使旋转研磨体5’旋转的研磨面侧的轴承部分60’，在该轴承60’的内部收纳有旋转部分60b’和空气供应部分60c’的空气轴承（静压轴承60a’）。空气轴承60a’的旋转部分60b’针对空气供应部分60c’通过空气层被固定在旋转轴方向及旋转径方向。因此固定在该空气轴承60a’的旋转部60b’上的旋转研磨体5’，在旋转时不会轻易移位。此外，轴承60’的内部固定着动力源61’，空气轴承60a’的旋转部分60b’与该动力源61’直接连接，是可根据动力源61’直接旋转研磨体5’的构成。在具备这样构成的本实施形态的研磨结构γ’中空气轴承60a’通过空气层，可分散地接收定尺寸切入的反力，不再有反力集中的地方，如图8所示的本实施形态的研磨结构γ’，如图4所示在推力球5c上旋转研磨体5是一点悬挂的构成，不必担心构成要素的变形而使旋转精度劣化。这样即使长时间对金刚石进行研磨，在旋转体5’上很难发生旋转研磨体5’的旋转精度伤损的变形。此外如图8中动力源61’藏在轴承部分60’中，如图3，4所示通过滑轮及传动带传送设置在外部动力源的动力旋转研磨体5为好。通过滑轮和传动带来传达外部动力源的驱动力而得到研磨旋转体5’的驱动力时，像传动带容易装卸的那样将外部的动力源设为稍微滑动的结构较好。

如上述在本实施形态中采用了旋转研磨体5’和研磨面侧的旋转结构6’为一体的旋转体组合，该旋转体组合不包含使研磨面5s’升降的结构。于是在本实施形态中采用了使上述旋转体组合升降的研磨面侧的升降结构部分7’。

研磨面侧的升降结构7’具备固定在阶段底座α上的底阶段70’和在底阶段70’上针对底阶段70’支持向Z轴方向升降自由的顶板71’。不特别限制支持顶板71’升降自由的底阶段70’的构成，例如可以是利用油压等的流动式升高装置或机械式升高装置等众所周知的构成。如图8所示的底阶段70’是机械式升高装置，有着与面接触的支持体701’、702’以及螺丝轴703’。下方的支持体701’是根据螺丝轴703’能向纸面左右方向滑动的构成。上方的支持体702’是可沿无图示滑动结构在纸面上下方向（Z轴方向）移动，但是不能向纸面左右方向移动的构成。因此旋转螺丝轴703’将下方的支持体701’向纸面右侧移动，上方的支持体702’会上升，下方的支持体701’向纸面左侧移动，上方的支持体702’会下降。具有这样结构的底阶段70’适合将重量物品进行高精度地升降。

在上述研磨面侧的升降结构7’的顶板71’上研磨面侧的轴承部分60’（即旋转体组合）用螺钉固定。一方面保持被研磨面5_s’研磨的金刚石的保持结构（在图8中无显示）安装在顶板71’以外的部分（代表性的是阶段底部α上，）。通过采用这样的构成，使研磨面5s’接近由无图示保持结构保持的研磨对象的金刚石，对金刚石进行定尺寸切入。此外由于旋转体组合仅仅是由螺钉固定在顶板71’上，进行研磨面5s’的交换及面修正时，松动螺钉将旋转体组合从本发明的加工装饰上卸下即可。

除了从本发明的加工装置上卸下旋转体组合进行研磨面5s’的面修正以外，也可在加工装置上安装研磨面修正结构900，在加工装置上对研磨面5s’进行简单的修正。

研磨面修正结构900有磨削研磨面5s’的磨石910、将该磨石910保持在研磨面5s’上的磨石保持部分920以及在上部支持该磨石保持部分920的磨石支持阶段930。磨石支持阶段930有磁力座931、固定在磁力座931上的架阶段932以及安装在架阶段932上水平方向自由滑动的滑动座933，在该滑动座933上固定着磨石保持部分920。磨石保持部分920有向研磨面5s’上水平方向延伸的机体921，其尖端侧设置了为安装磨石910的磨石安装工具922，通过该磨石安装工具922将磨石910保持在研磨面5s’上。磨石910是杯型磨石，也可用杯型以外的平型磨石。此外磨石支持阶段930根据摇动用马达等的摇动手段（无图示），可将滑动座933向纸面左右方向来回，这样可将磨石保持部分920向机体921较长的方向摇动。即可以使安装在磨石保持部分920（机体921）的磨石安装工具922上的磨石910向研磨面5s’的半径方向摇动（参照白色箭头）。此外磨石安装工具922上有能使接触研磨面5s的磨石910的研磨面旋转的旋转用马达等旋转手段（无图示），根据该旋转手段可将磨石91旋转（参照黑色箭头）。磨石支持阶段930根据磁力座931的磁力可自由装卸在顶板71’的上面。若磨石910的高度与研磨面5s的位置一致，磨石支持阶段930也可安装在阶段底座α上。

在本发明的金刚石切削工具的加工装置中，需要修正研磨面5s’时，将研磨面修正结构900安装在顶板71’，在研磨体5’旋转的状态下，旋转磨石910的同时使其摇动，对研磨面5s’进行修正。研磨面5s’的修正终了后，从顶板71’卸下研磨面修正结构900。根据上述说明的研磨面修正结构900，可以不从顶板71’上卸下研磨面侧的旋转结构部6’，对研磨面5s’进行修正，从而进行面震动较少的高精度修正。当然不言而喻，研磨面修正结构900也可利用于实施形态1，2的加工装置的面修正。

［实施形态4］

作为金刚石切削工具的加工装置，也可从实施形态1～3的构成中省略研磨面侧的来回结构8（参照图1，3）。因为研磨面侧来回结构8与是本发明特长的对金刚石进行定尺寸切入的构成无直接关系。

此外本发明不仅限于上述实施形态，只要在不脱离本发明要旨的范围内可实施适当的变更。例如，由研磨面侧的来回结构8形成的来回轨道变为圆弧轨道而构成同结构8也可。

本发明的金刚石切削工具的加工装置，例如可以很好地利用在金刚石切削工具的制造上。

100 金刚石切削工具的加工装置

α 阶段底部

β 保持结构

1 保持构件

10  保持机体 10a 音响传感器 10b 锤构件

11  旋转座 11a 轴部 11b 圆盘部 11h 螺丝孔

2 保持侧旋转结构部

20 保持侧轴承部 20a 静压轴承 20b 驱动源

3 保持侧旋转结构

30 座部        30s 缝隙 30r 支撑轴

γ 研磨结构

4 脚片 4B 滑动阶段 4r 轨道 4g 指南

5 旋转研磨体

5s 研磨面 5a 轴部  5b 圆盘部 5c 推力球

6 研磨面侧的旋转结构

60 研磨面侧的轴承部分  60a，60b 静压轴承 60c内底部

60f 法兰盘 601 进气口 602 排气口

61 动力源部

62 传送部 62a 主动滑轮 62b 被动滑轮 62c 传送带

7 研磨面侧的升降结构

7i 内侧构件 7o 外侧构件

8 研磨面侧的来回结构

80 动力源 80r 曲柄杆

β’ 保持结构

10’ 保持机体

11’ 测角台 111’ 微头

12’ 旋转台

13’ 棒状体 14’ 锤构件

15’ 保持侧升降结构部

152’ 微头 154’ 线性指南 156’ 支点

16’ 接触压调整结构部

162’ 交叉头结构

2’ 底部

20’ 磁力座 21’ 滑动阶段 22’ 轨道

23’ 保持阶段

γ’ 研磨结构

3’ 保持侧来回结构部

30’ 动力源部 31’ 曲柄结构 310’ 曲柄杆

5’ 旋转研磨体

5s’ 研磨面 5b’ 圆盘部 5c’ 垫片

6’ 研磨面侧的旋转结构部分

60’ 研磨面侧的轴承部 61’ 动力源部

60a’ 空气轴承（静压轴承） 60b’ 旋转部分 60c’ 空气供应部分

7’ 研磨面侧的升降结构

70’ 底阶段 71’ 顶板

701’，702’ 支持体 703’ 螺丝轴

9 研磨对象

90 金刚石 91柄

900 研磨面修正结构

910 磨石

920 磨石保持部

921 机体     922磨石安装工具

930 磨石支持阶段

931 磁力座    932 架阶段 933滑动座

Claims (6)

1.金刚石加工工具的加工设备包括底座部分和设置在底座部分上用来固定金刚石进行抛光的固定机构，以及设置在底座部分上，使抛光面围绕中心轴旋转，通过旋转的抛光面将金刚石进行抛光的抛光机构。相互垂直相交的规定为X轴、Y轴、Z轴，当抛光面的中心轴定位Z轴的情况下，金刚石切削工具的加工设备的特征在于一种抛光机构，该抛光机构包括有抛光面的旋转抛光体，和具备能将記旋转抛光体支持进行旋转的抛光面轴承的抛光面回转机构单元，以及相对于金刚石，使抛光面在Z轴方向进行升降的抛光面升降机构部单元。

2.抛光面升降机构部是使支撑的旋转抛光体的抛光面的轴承部的内底部在Z轴方向上进退，并且金刚石抛光面在Z轴方向进行升降的机构，权利要求1所述的金刚石切削工具的加工设备的特征在于，旋转抛光体是由可拆卸抛光面轴承部所支撑的。

3.抛光面的升降机构部是、抛光面轴承部整体在Z轴方向上进退，并且金刚石抛光面在Z轴方向进行升降的机构，权利要求1所述的金刚石切削工具的加工设备的特征在于，抛光面轴承部可拆卸地固定在抛光面升降机构部。

4.保持机构的构成是具备沿Y轴方向延伸，在其尖端有能将抛光对象悬臂式固定的固定支臂的保持部材，和使保持部材沿着Y轴周五的圆弧进行往复旋转保持回转机构单元。权利要求1～3所述的金刚石切削工具的加工设备的特征在于，抛光机构是具备能将抛光面的回转机构部在几乎平行于X轴分析上，进行直线或圆弧的往复运动的往复机构部。

5.权利要求1～3所述的金刚石切削工具的加工设备的特征在于，保持机构的构成为底座部分上所放置基部，和沿Y轴方向延伸，在其尖端有能将抛光对象悬臂式固定的固定支臂，和支撑着能使固定支臂尖端围绕X轴进行圆弧旋转的固定支臂底座的测角台，和能让测角台围绕Y轴旋转的旋转台，以及将固定支臂，测角台及旋转台相对于基部，整体在Z轴方向上移动的保持升降机构部。

6.旋转台上所设置的测角台一侧，在相反侧设置了棒状体和使棒状体能自在滑动的重件。权利要求5所述的金刚石切削工具的加工设备的特征在于，接触压力调整机构。该接触压力调整机构是通过棒状体纵向上重件位置的改变，保持側升降机构部能整体根据移动材的重量和重件側的重量调整平衡，并通过该平衡调整，调整抛光对象的抛光面的接触圧力。

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