CN105773365B - 复合磨床以及研磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及复合磨床以及研磨方法。复合磨床在以旋转工作台(5)的旋转轴线为中心的圆周上配置有工件保持装置(61、62、63、64)的旋转中心。该复合磨床具备：立柱(3a、3b、3c)，其沿与旋转轴线正交的方向进退；砂轮座(4a、4b、4c)，其配置于立柱并沿与旋转轴线平行的方向进退；以及砂轮(9a、9b)，其配置于砂轮座并绕与旋转轴线平行的砂轮轴旋转。通过旋转工作台(5)的旋转使以研磨部位的中心与工作主轴的中心一致的方式端面保持于工件保持装置的工件(W)依次移动，并执行多个研磨工序从而对工件的内周面、外周面进行研磨。

Description

复合磨床以及研磨方法

技术领域

本发明涉及在旋转工作台保持多个工件，并且利用多个砂轮按照每 次旋转工作台的旋转而推进工序并研磨工件的复合磨床以及研磨方法。

背景技术

在利用多个工序对具备旋转面的研磨部位的工件进行研磨的情况 下，边在多个磨床间依次移送工件边对其进行研磨。

另外，在晶片的平面研磨中，存在如下技术：具备上表面保持多个 晶片的旋转工作台、以及与旋转工作台对置地配置的多个研磨装置，利 用旋转工作台的旋转来依次进给晶片，并利用各研磨器对规定的工序进 行加工。参照日本特开2012－240186号公报。

当边在多个磨床间依次移送工件边对各工序进行研磨的情况下，由 于在每个工序中安装、取下工件，所以工件的保持位置在每个工序中不 同，恐怕会使精度降低。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种能够保持具备旋转面的研磨部位 的工件不变地实施多个研磨工序的复合磨床以及研磨方法。

作为本发明的一形态的复合磨床具备：

旋转工作台；

多个工件主轴台，上述多个工件主轴台具备工作主轴，上述工作主 轴具有与作为上述旋转工作台的旋转中心的旋转轴线平行的旋转轴，该 多个工件主轴台以使上述工作主轴的中心配置在以上述旋转轴线为中 心的圆周上的方式设置于上述旋转工作台；

工件保持装置，其设置于上述工作主轴的端部；

多个立柱，其沿与上述旋转轴线正交的方向进退；

多个砂轮座，其配置于上述立柱并沿与上述旋转轴线平行的方向进 退；

砂轮，其配置于多个上述砂轮座并绕与上述旋转轴线平行的砂轮轴 旋转；

工件定位装置，其确定被上述工件保持装置保持的工件的保持位 置；以及

控制装置，其对上述旋转工作台、上述工件主轴台、上述立柱、上 述砂轮座、上述砂轮、以及上述工件定位装置进行控制，以使得通过上 述旋转工作台的旋转而使被上述工件保持装置保持的工件向上述砂轮 的研磨位置依次移动，进而利用多个上述砂轮对该工件进行研磨。

上述复合磨床针对具备旋转面亦即研磨部位的工件，以使上述旋转 面的研磨部位的中心与上述工作主轴的中心一致的方式保持上述工件， 并且边使上述工件旋转边利用上述砂轮对上述研磨部位进行研磨。

根据上述形态的复合磨床，可以实现如下复合磨床：能够将具备旋 转面的工作部位的工件保持于工件保持装置并使之旋转，通过旋转工作 台的旋转而使其依次移动，并且在保持工件的状态下在多个工序中进行 研磨。

在上述形态的复合磨床中，也可以构成为：在上述工件具备圆筒的 外周面与平坦的侧面的情况下，上述工件保持装置保持上述工件的上述 侧面。

根据上述形态的复合磨床，由于保持圆筒状的工件的平坦的侧面， 所以可以实现即使工件直径变化，也能够利用同一工件保持装置来进行 保持的复合磨床。

在上述形态的复合磨床中，也可以构成为：上述工件定位装置通过 以下方式进行上述工件的定位，即，将具备与上述旋转轴线平行且相互 交叉的两个平面亦即基准面的基准部件定位成：与上述旋转轴线正交的 方向上的从上述工作主轴的中心到两个上述基准面的距离，与上述工件 的圆筒的外周面的半径相等，并使上述工件的圆筒的外周面与构成上述 基准面的两个平面接触。

根据上述形态的复合磨床，可以实现如下复合磨床：通过使基准部 件定位成从工作主轴的中心到两个基准面的距离与工件的圆筒的外周 面的半径相等，从而即使工件直径变化，也能够以使工件的中心与主轴 的旋转中心一致的方式进行保持。

在上述形态的复合磨床中，也可以构成为上述工件保持装置利用磁 力来吸引上述工件的上述侧面。

根据上述形态的复合磨床，由于利用磁力来吸引并保持圆筒状的工 件的平坦的侧面，所以能够实现容易进行工件的安装、取下的复合磨床。

附图说明

图1是表示本实施方式的复合磨床的整体结构的概略图。

图2是本实施方式的旋转工作台的俯视图。

图3是图2的A－A剖视图。

图4是表示各工序的研磨状态的图。

图5A是表示研磨工序的工序图。

图5B是表示研磨工序的工序图。

具体实施方式

通过以下参照附图对实施方式进行描述，本发明的上述及其它特征 和优点会变得更加清楚，其中，对相同的元件标注相同的标记。

以下，基于将轴承的外圈作为工件来进行研磨的复合磨床，对本发 明的实施方式进行说明。

如图1所示，复合磨床1具备床2，并且在床2上具备能够绕垂直 的C轴(旋转轴线)旋转的旋转工作台5。另外，在床2上具备与C轴 正交且水平的、能够沿Xa轴方向往复移动的立柱3a、能够沿Xb轴方 向往复移动的立柱3b、以及能够沿Xc轴方向往复移动的立柱3c。在各 立柱的侧面具备与C轴平行的、能够沿Za轴方向进退的砂轮座4a、能 够沿Zb轴方向进退的砂轮座4b、以及能够沿Zc轴方向进退的砂轮座 4c。砂轮座4a将砂轮9a支承为旋转自如，砂轮座4b将砂轮9b支承为 旋转自如，砂轮9a、9b被砂轮轴旋转马达(省略图示)旋转驱动。砂 轮座4c保持砂轮9c。

如图2所示，在旋转工作台5，在以C轴为中心的同一圆周上等分 地配置有四个工件保持装置61、62、63、64。具体而言，如图3所示， 工件主轴台81固定于旋转工作台5的里面。工件主轴台81具备被主 轴主体811支承为旋转自如并且被未图示的马达旋转驱动的工作主轴 812。工件主轴台81的工作主轴812的旋转轴心与C轴平行并且等分 地配置于以C轴为中心的同一圆周上。工件保持装置61保持于工作主 轴812的上端，从而工件保持装置61的旋转中心也等分地配置于以C 轴为中心的同一圆周上。工件保持装置61利用磁力将工件吸引至端面来 进行保持。为了方便表示，在图3中仅示出了工件保持装置61、工件主 轴台81、主轴主体811以及工作主轴812。工件保持装置62、63、64 的构成与工件保持装置61相同，故省略图示。

如图1所示，以夹持旋转工作台5的方式在与立柱的配置位置对置 的床2上配置有工件定位装置7。工件定位装置7具备固定于床2的 定位主体71、以及支承于定位主体71从而能够在直线上进退的基准部 件72。如图2所示，基准部件72具备与C轴平行、即与工作主轴812 的轴线平行且相互交叉的平面的基准面72a、72b。这里，将对置的基准 面72a与72b所成的角度作为交叉角度，将交叉角度二等分的直线作为 m。以使基准部件72的进退方向为直线m的方向、并使直线m与转 位至工件定位装置7近前的工件保持装置61、62、63、64的旋转中心 一致的方式，配置旋转工作台5与工件定位装置7。由此，具备同时与 基准面72a、72b接触的旋转面的外周面的工件W的中心位于直线m 上，因此，通过与工件W的外周面的半径对应地调整基准部件72的进 退位置，能够使工件W的中心与工件保持装置61、62、63、64的旋转 中心一致。即，从工作主轴812的旋转中心到基准面72a、72b的距离 与工件W的外周面的半径相等。

该复合磨床1具备控制装置30，作为控制装置30的功能的结构， 具备对立柱3a、3b、3c的进给进行控制的X轴控制部31、对砂轮座4a、 4b、4c的进给进行控制的Z轴控制部32、对旋转工作台5的旋转进行 控制的C轴控制部33、对工件主轴台81的旋转与工件保持装置61、 62、63、64的吸引进行控制的主轴控制部34、对工件定位装置7的基 准部件72的进退进行控制的定位控制部35、对砂轮9a、9b的旋转进行 控制的砂轮轴控制部36、记录数据、程序的记录部37等。

控制装置30基于预先设定的控制数据来控制各装置，从而能够实施 多个研磨工序。

以下，基于图4、图5A、以及图5B，对作为工件的轴承外圈的外 径研磨、轨道面研磨、以及轨道面超精加工的工序进行说明。

如图4的状态A所示，将旋转工作台5定位于工件保持装置61 与工件定位装置7对置的位置的状态设为初始状态，将此时的旋转工作 台5的旋转位置设为C＝0。

首先，将工件W1安装于工件保持装置61。具体而言，将工件W1 搬入工件定位装置7的基准部件72所前进的位置，并使工件W1的外 周面与基准面72a、72b同时接触，在该状态下利用磁力将工件吸引并保 持于工件保持装置61。之后，使基准部件72后退。可以由作业者进行 工件W的搬入、搬出，或者也可以使用搬入搬出装置来进行工件W的 搬入、搬出(S1)。使旋转工作台5向右旋转90度，从而使旋转工作台 5的旋转位置为C＝90。由此，如图4的状态B所示，工件W1转位 至与砂轮9a对置的位置，工件保持装置62转位至与工件定位装置7 对置的位置(S2)。实施工件W1的外径研磨工序。具体而言，在使工件 W1与砂轮9a旋转的状态下，以使砂轮9a与工件W1的外周面接触 的方式基于外径研磨程序来控制立柱3a与砂轮座4a的进给。在规定的 研磨结束后，使砂轮9a向待机位置后退(S3)。与步骤S3并行地将工 件W2安装于工件保持装置62(S4)。

使旋转工作台5向右旋转90度，从而使旋转工作台5的旋转位置为C＝180。由此，如图4的状态C所示，工件W1转位至与砂轮9b 30对置的位置，工件W2转位至与砂轮9a对置的位置，工件保持装置 63转位至与工件定位装置7对置的位置(S5)。实施工件W2的外径研磨 工序(S6)。实施工件W1的轨道面研磨工序。具体而言，在使工件W1 与砂轮9b旋转的状态下，以使砂轮9b与工件W1的内周的轨道面接触 的方式，基于轨道面研磨程序来控制立柱3b与砂轮座4b的进给。在规 定的研磨结束后，使砂轮9b向待机位置后退(S7)。与步骤S6、步骤 S7并行地将工件W3安装于工件保持装置63(S8)。使旋转工作台5向 右旋转90度，从而使旋转工作台5的旋转位置为C＝270。由此，如图 4的状态D所示，工件W1转位至与砂轮9c对置的位置，工件W2转 位至与砂轮9b对置的位置，工件W3转位至与砂轮9a对置的位置，工 件保持装置64转位至与工件定位装置7对置的位置(S9)。

实施工件W3的外径研磨工序(S10)。实施工件W2的轨道面研磨 工序(S11)。实施工件W1的轨道面超精加工工序。具体而言，在使工 件W1旋转的状态下，以使静止的砂轮9c与工件W1的内周的轨道面 接触的方式基于轨道面超精加工程序来控制立柱3c与砂轮座4c的进 给。在规定的超精加工结束后，使砂轮9c向待机位置后退(S12)。与 步骤S10、步骤S11、步骤S12并行地将工件W4安装于工件保持装置 64(S13)。使旋转工作台5向右旋转90度，从而使旋转工作台5的旋 转位置为C＝360。由此，如图4的状态E所示，工件W1转位至与工 件定位装置7对置的位置，工件W2转位至与砂轮9c对置的位置，工 件W3转位至与砂轮9b对置的位置，工件W4转位至与砂轮9a对置的 位置(S14)。

实施工件W4的外径研磨工序(S15)。实施工件W3的轨道面研磨 工序(S16)。实施工件W2的轨道面超精加工工序(S17)。与步骤S15、 步骤S16、步骤S17并行地将工件W1取下，之后将工件W5安装于工 件保持装置61(S18)。使旋转工作台5向左旋转270度，从而使旋转 工作台5的旋转位置为C＝90。由此，如图4的状态F所示，工件W2 转位至与工件定位装置7对置的位置，工件W3转位至与砂轮9c对置 的位置，工件W4转位至与砂轮9b对置的位置，工件W5转位至与砂 轮9a对置的位置(S19)。

实施工件W5的外径研磨工序(S20)。实施工件W4的轨道面研磨 工序(S21)。实施工件W3的轨道面超精加工工序(S22)。与步骤S20、 步骤S21、步骤S22并行地将工件W2取下、之后将工件W6安装于工 件保持装置62(S23)。使旋转工作台5向右旋转90度，从而使旋转工作台5的旋转位置为C＝180。由此，如图4的状态G所示，工件W3 转位至与工件定位装置7对置的位置，工件W4转位至与砂轮9c对置 的位置，工件W5转位至与砂轮9b对置的位置，工件W6转位至与砂 轮9a对置的位置(S24)。

实施工件W6的外径研磨工序(S25)。实施工件W5的轨道面研磨 工序(S26)。实施工件W4的轨道面超精加工工序(S27)。与步骤S25、 步骤S26、步骤S27并行地将工件W3取下，之后将工件W7安装于工 件保持装置63(S28)。使旋转工作台5向右旋转90度，从而使旋转工作台5的旋转位置为C＝270。由此，如图4的状态H所示，工件W4 转位至与工件定位装置7对置的位置，工件W5转位至与砂轮9c对置 的位置，工件W6转位至与砂轮9b对置的位置，工件W7转位至与砂 轮9a对置的位置(S29)。

实施工件W7的外径研磨工序(S30)。实施工件W6的轨道面研磨 工序(S31)。实施工件W7的轨道面超精加工工序(S32)。与步骤S30、 步骤S31、步骤S32并行地将工件W4取下，之后将工件W8安装于工 件保持装置64(S33)。

并且，在继续进行连续运转的情况下，取下工件W5以后的工件并 安装工件W9以后的工件，并且重复进行步骤S19～步骤S33，从而连续 地实施复合研磨。

以上，若使用本实施例的研磨方法，则在将工件安装于工件定位装 置的状态下，能够从最初工序的外周面研磨加工至最终工序的轨道面超 精加工，由于中途不进行工件的安装、取下，所以在各工序中不会发生 工件的位置偏移。因此，各工序所取的加工面的相对位置精度提高。

在上述实施方式中，在旋转工作台5上将四个工件保持装置61、62、 63、64等分地配置在同一圆周上，但是工件保持装置的个数可以为希望 的个数，另外也可以不等分地进行配置。

另外，工件保持装置利用磁力来吸引工件，但是可以利用真空吸附 进行吸引，也可以冻结液体地将工件保持装置与工件紧固在一起。

Claims (3)

1.一种复合磨床，其特征在于，具备：

旋转工作台；

多个工件主轴台，其具备工作主轴，所述工作主轴具有与作为所述旋转工作台的旋转中心的旋转轴线平行的旋转轴，所述多个工件主轴台以所述工作主轴的中心配置在以所述旋转轴线为中心的圆周上的方式设置于所述旋转工作台；

工件保持装置，其设置于所述工作主轴的端部；

多个立柱，所述多个立柱沿与所述旋转轴线正交的方向进退；

多个砂轮座，所述多个砂轮座配置于所述立柱并沿与所述旋转轴线平行的方向进退；

砂轮，其配置于多个所述砂轮座并绕与所述旋转轴线平行的砂轮轴旋转；工件定位装置，其确定被所述工件保持装置保持的工件的保持位置；以及控制装置，其对所述旋转工作台、所述工件主轴台、所述立柱、所述砂轮座、所述砂轮、以及所述工件定位装置进行控制，以使得通过所述旋转工作台的旋转而使被所述工件保持装置保持的工件依次向所述砂轮的研磨位置移动，进而利用多个所述砂轮对该工件进行研磨，

针对具备旋转面亦即研磨部位的工件，

以使所述旋转面的研磨部位的中心与所述工作主轴的中心一致的方式保持所述工件，并且边使所述工件旋转边利用所述砂轮对所述研磨部位进行研磨，

在所述工件具备圆筒的外周面与平坦的侧面的情况下，所述工件保持装置保持所述工件的所述侧面，

所述工件定位装置通过以下方式进行所述工件的定位，即，将具备与所述旋转轴线平行且相互交叉的两个平面亦即基准面的基准部件定位成：与所述旋转轴线正交的方向上的从所述工作主轴的中心到两个所述基准面的距离，与所述工件的圆筒的外周面的半径相等，并使所述工件的圆筒的外周面与构成所述基准面的所述两个平面接触。

2.根据权利要求1所述的复合磨床，其特征在于，

所述工件保持装置利用磁力来吸引所述工件的所述侧面。

3.一种研磨方法，其特征在于，

使用权利要求1或2所述的复合磨床来研磨具备旋转面的研磨部位的工件。