JP2010094752A - Lapping agent, and device and method of lapping - Google Patents

Lapping agent, and device and method of lapping Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lapping agent having abrasive grains floating for a long time to work a workpiece with a complicated shape into a uniform mirror-finished surface, preferably a lapping agent further exhibiting cooling effects of evaporation heat, and a method and a device for lapping using the agent. <P>SOLUTION: The lapping agent 27 used in the lapping device 2 contains a lapping agent medium including water and water soluble polymer, and abrasive grains. The water soluble polymer comprises polyethylene oxide (PEO), polyacrylamide (PAA) or acrylate metallic salt, and the abrasive grains are made of diamond or alumina. The lapping agent 27 is prepared by mixing the water soluble polymer into water so as to be a concentration of 5 wt.% or less and thereafter mixing the abrasive grains thereinto. Further, lower alcohol is preferably added to the water. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ラップと工作物とを相対移動させてラップ剤中の砥粒によって表面加工を行うラッピング加工方法およびラッピング装置に関するものであり、詳しくは、複雑形状の工作物を均一な鏡面にラップするために砥粒を長時間浮遊させるラップ剤、好ましくは気化熱冷却効果をさらに奏するラップ剤、及びこれを含んだラッピング装置及びラッピング加工方法に関する。加えて、従来のラッピング加工技術にさらに超音波振動を適用したラッピング装置及びラッピング加工方法に関する。   The present invention relates to a lapping method and a lapping apparatus in which surface processing is performed by abrasive grains in a lapping agent by moving a lapping and a workpiece relative to each other, and more specifically, lapping a workpiece having a complicated shape on a uniform mirror surface. Therefore, the present invention relates to a lapping agent that floats abrasive grains for a long time, preferably a lapping agent that further exhibits a vaporization heat cooling effect, and a lapping apparatus and lapping method including the lapping agent. In addition, the present invention relates to a lapping apparatus and a lapping method in which ultrasonic vibration is further applied to the conventional lapping technique.

ラッピング加工とは、ラップと称する工具と工作物との間にラップ剤を介在させ、ラップと工作物との相対運動によって工作物の表面を加工するものであり、工作物表面の面粗度の向上、平坦度・平滑度の向上を目的とするものである。ラップ剤としては、通常、遊離砥粒を液体中に分散させた懸濁液を用いる。このラッピング加工を行う装置は、一般的にラッピング専用の装置であり、他の工作機械や加工装置と共用できるものではなかった。   In lapping, a lapping agent is interposed between a tool called a lap and a workpiece, and the surface of the workpiece is machined by relative movement between the lap and the workpiece. The purpose is to improve the flatness and smoothness. As the lapping agent, a suspension in which free abrasive grains are dispersed in a liquid is usually used. An apparatus for performing this lapping process is generally an apparatus dedicated to lapping and cannot be shared with other machine tools and processing apparatuses.

遊離砥粒を用いる従来の加工装置としては、下記の特許文献１および特許文献２などが公知である。特許文献１には、弾性球体工具を回転駆動させ研磨液中の工作物を加工するための加工ヘッドが記載されている。特許文献２には、回転スピンドルによって弾性球体工具を回転させ、スラリー中に分散させた研磨砥粒を介して自由曲面の研磨加工を行う研磨装置が記載されている。   As conventional processing apparatuses using loose abrasive grains, the following Patent Document 1 and Patent Document 2 are well known. Patent Document 1 describes a processing head for rotating an elastic spherical tool to process a workpiece in a polishing liquid. Patent Document 2 describes a polishing apparatus that rotates an elastic spherical tool with a rotating spindle and polishes a free curved surface through polishing abrasive grains dispersed in a slurry.

以上のように、ラッピング加工を行うためにはラッピング専用の装置が必要となり、工作機械に加えてラッピング装置を設置するためには、設置スペースの確保や設備コストの大幅増加が避けられず、製品の加工・製造コストの増加を招いていた。特許文献１および特許文献２に記載された加工装置も専用機であり同様の問題点がある。さらに、特許文献１および特許文献２の工具は、回転駆動する必要があり、工具の構造や駆動機構が複雑になるという問題点があった。   As described above, lapping equipment is necessary to perform lapping, and in order to install lapping equipment in addition to machine tools, it is inevitable to secure installation space and increase equipment costs. Increased the processing and manufacturing costs. The processing apparatuses described in Patent Document 1 and Patent Document 2 are also dedicated machines and have similar problems. Furthermore, the tools of Patent Document 1 and Patent Document 2 need to be rotationally driven, and there is a problem that the structure of the tool and the drive mechanism become complicated.

また、一般的にラッピング加工は加工能率の点ではあまり良好ではなく、さらなる加工能率の向上が求められていた。さらに、加工位置へのラッピング剤の供給に関しても、一定かつ均一な供給を行うためには作業者の熟練技術や注意深い作業が必要であった。   In general, lapping is not so good in terms of processing efficiency, and further improvement in processing efficiency has been demanded. Furthermore, with regard to the supply of the wrapping agent to the processing position, skilled techniques and careful work by the operator are required in order to perform a constant and uniform supply.

これらの問題点に対して、本願発明の発明者らは、特許文献３及び特許文献４に示すように、在来の工作機械を利用して簡単な構成の工具により高精度かつ高加工能率の自動加工を可能とするラッピング工具および装置を既に提案している。特に特許文献４に記載の技術によれば、ラップ端子として直径６ｍｍのナイロン球体を使用し、ラップ剤として、水、水飴、及びダイヤモンド砥粒の混合液を使用し、工作物として超硬合金Ｖ１０（ＪＩＳ表記）の平面形状のラッピング加工（二次元の平面ラップ加工）を行ったところ、表面粗さ（最大高さＲｚ）０．０７μｍの平滑な鏡面が得ることが可能となっている。
特開平５−９２３６２号公報 特開２００２−３６１５４６号公報 特許第４０８１５５１号公報 特開２００８−１９４７９６号公報 In order to solve these problems, the inventors of the present invention, as shown in Patent Document 3 and Patent Document 4, use a conventional machine tool to achieve high precision and high machining efficiency. Lapping tools and devices that enable automatic machining have already been proposed. In particular, according to the technique described in Patent Document 4, a nylon sphere having a diameter of 6 mm is used as a wrapping terminal, a mixed liquid of water, water tank, and diamond abrasive grains is used as a wrapping agent, and a cemented carbide V10 is used as a workpiece. When a planar shape lapping process (two-dimensional plane lapping process) of (JIS notation) is performed, a smooth mirror surface having a surface roughness (maximum height Rz) of 0.07 μm can be obtained.
Japanese Patent Laid-Open No. 5-92362 JP 2002-361546 A Japanese Patent No. 4081551 JP 2008-194796 A

しかしながら、より複雑な形状の工作物を加工する場合（例えば三次元形状に対して側面加工する場合）やより大型の形状の工作物を加工する場合には、ラップ加工時間が長時間となり、ラップ剤の砥粒が重力により沈降し、高さ方向（鉛直方向）でラップ剤中の砥粒分布密度が変化してしまうため、均一な表面粗さを得ることが困難になってしまうという致命的な問題があった。   However, when processing a workpiece with a more complicated shape (for example, when processing a side surface with respect to a three-dimensional shape) or when processing a workpiece with a larger shape, the lapping time becomes longer and the lapping time becomes longer. The abrasive grains settle down due to gravity, and the abrasive distribution density in the lapping agent changes in the height direction (vertical direction), which makes it difficult to obtain uniform surface roughness. There was a serious problem.

また、粘度の高いラップ剤内でラップ端子を長時間往復運動させると、ラップ剤及びラップ剤内に浸漬された工作物が発熱してしまうという問題もあった。   Further, when the wrap terminal is reciprocated for a long time in the wrapping agent having a high viscosity, there is also a problem that the wrapping agent and the workpiece immersed in the wrapping agent generate heat.

また、粘度の高いラップ剤内で工作物（特に、複雑形状の工作物）にラッピング加工を施すには、ラップ端子を効率よく摺動させる必要があるが、本発明者が既に提案しているバネ等の弾性支持部による単純な往復運動だけでは十分ではないという問題があった。   Moreover, in order to lapping a workpiece (particularly, a workpiece having a complicated shape) in a lapping agent having a high viscosity, it is necessary to efficiently slide the lapping terminal, but the present inventor has already proposed. There has been a problem that a simple reciprocating motion by an elastic support portion such as a spring is not sufficient.

そこで、本発明は、以上のようなラッピング加工における問題点や欠点を改善し、複雑形状の工作物を均一な鏡面にラップするために砥粒を長時間浮遊させるラップ剤、及びこれを含んだラッピング加工方法及びラッピング装置を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention includes a lapping agent that improves the problems and disadvantages in the lapping process as described above, and floats abrasive grains for a long time in order to wrap a complex-shaped workpiece on a uniform mirror surface, and the same. An object is to provide a lapping method and a lapping apparatus.

また、本発明は、上記浮遊効果に加え、ラップ剤や工作物の発熱を効果的に除去するラップ剤、及びこれを含んだラッピング加工方法及びラッピング装置を提供することを目的とする。   Another object of the present invention is to provide a lapping agent that effectively removes heat generated from the lapping agent and the workpiece, and a lapping method and lapping apparatus including the lapping agent, in addition to the floating effect.

また、本発明は、このような特殊なラップ剤中でラップ端子を効率よくさせる摺動させる手段を備えたラッピング装置及びラッピング加工方法を提供することを目的とする。   Another object of the present invention is to provide a wrapping apparatus and a wrapping processing method provided with means for sliding the wrap terminal efficiently in such a special wrapping agent.

本発明者は、鋭意検討の末、新たなラップ剤媒体として水に水溶性ポリマーを混ぜた液体を使用することを着想し、（１）ポリマーを水溶させることで、網状になった高分子によりラップ剤の粘弾性力が増加し、微小砥粒の落下を防止できること、（２）発熱に対して水との親和性の高くかつ気化熱冷却効果の高い低級アルコールが有効であること、（３）超音波振動技術がラッピング端子の効果的な摺動に有効であることを見出し、本発明を完成するに至った。   The present inventor has conceived of using a liquid obtained by mixing water-soluble polymer in water as a new wrapping agent medium after intensive study, and (1) by making the polymer water-soluble, The viscoelastic force of the lapping agent is increased and the fine abrasive grains can be prevented from falling. (2) A lower alcohol having a high affinity for water and a high vaporization cooling effect is effective against heat generation. (3 ) It has been found that ultrasonic vibration technology is effective for effective sliding of the wrapping terminal, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明では次の１〜１８の構成をとるものである。
１．水と水溶性ポリマーと有したラップ剤媒体と、砥粒と、を含んだラップ剤であって、
前記水溶性ポリマーは、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＡ）、またはアクリル酸金属塩であり、
前記砥粒は、ダイヤモンドまたはアルミナからなり、
前記ラップ剤は、前記水に前記水溶性ポリマーを５重量パーセント以下の濃度で混ぜ合わせた後に、前記砥粒を混ぜ合わせることによって生成されることを特徴とするラップ剤。
２．前記１に記載のラップ剤であって、
前記水には低級アルコールが添加されていることを特徴とするラップ剤。
３．前記１又は前記２に記載のラップ剤であって、
前記低級アルコールがエタノールであり、
前記低級アルコールの重量が、前記水の重量を１としたときに、１以上であることを特徴とするラップ剤。
４．低級アルコールと水溶性ポリマーとを有したラップ剤媒体と、砥粒と、を含んだラップ剤であって、
前記水溶性ポリマーは、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＡ）、またはアクリル酸金属塩であり、
前記砥粒は、ダイヤモンドまたはアルミナからなり、
前記ラップ剤は、前記低級アルコールに前記水溶性ポリマーを５重量パーセント以下の濃度で混ぜ合わせた後に、前記砥粒を混ぜ合わせることによって生成されることを特徴とするラップ剤。
５．合成樹脂からなるラップ端子と前記ラップ端子を弾性的に支持する弾性支持部とを備えたラッピング工具と、工作物を取り付けるためのテーブルと、前記ラッピング工具と前記テーブルとを互いに直交する３軸方向に相対的に移動させる送り機構と、前記テーブル上に設けられかつラップ剤を貯留して該ラップ剤中に前記工作物の加工部を浸漬させるための加工槽と、を有したラッピング装置であって、
前記ラップ剤は、水と水溶性ポリマーと有したラップ剤媒体と、砥粒と、を含み、
前記水溶性ポリマーは、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＡ）、またはアクリル酸金属塩であり、
前記砥粒は、ダイヤモンドまたはアルミナからなり、
前記ラップ剤は、前記水に前記水溶性ポリマーを５重量パーセント以下の濃度で混ぜ合わせた後に、前記砥粒を混ぜ合わせることによって生成されることを特徴とするラッピング装置。
６．前記５に記載のラッピング装置であって、
前記ラップ剤の前記水には低級アルコールが添加されていることを特徴とするラップ剤。
を特徴とするラッピング装置。
７．前記６に記載のラッピング装置であって、
前記低級アルコールがエタノールであり、
前記低級アルコールの重量が、前記水の重量を１としたときに、１以上であることを特徴とするラッピング装置。
８．合成樹脂からなるラップ端子と前記ラップ端子を弾性的に支持する弾性支持部とを備えたラッピング工具と、工作物を取り付けるためのテーブルと、前記ラッピング工具と前記テーブルとを互いに直交する３軸方向に相対的に移動させる送り機構と、前記テーブル上に設けられかつラップ剤を貯留して該ラップ剤中に前記工作物の加工部を浸漬させるための加工槽と、を有したラッピング装置であって、
前記ラップ剤は、低級アルコールと水溶性ポリマーとを有したラップ剤媒体と、砥粒と、を含み、
前記水溶性ポリマーは、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＡ）、またはアクリル酸金属塩であり、
前記砥粒は、ダイヤモンドまたはアルミナからなり、
前記ラップ剤は、前記低級アルコールに前記水溶性ポリマーを５重量パーセント以下の濃度で混ぜ合わせた後に、前記砥粒を混ぜ合わせることによって生成されることを特徴とするラッピング装置。
９．前記５〜８のいずれか1項に記載のラッピング装置であって、
前記ラップ端子がポリプロピレン（ＰＰ）樹脂を含んだ球形の中実体であることを特徴とするラッピング装置。
１０．前記５〜９のいずれか1項に記載のラッピング装置であって、
前記工作物の材質が超硬合金からなり、かつ、
前記工作物の前記加工部に対する前記ラップ端子の押付圧力を１０ｘ１０６Ｐａ以上に設定することを特徴とするラッピング装置。
１１．前記５〜１０のいずれか１項に記載のラッピング装置であって、
前記ラップ端子と前記弾性支持部との間に、超音波振動子と共振体とを含んだ超音波振動部を有することを特徴とするラッピング装置。
１２．合成樹脂からなるラップ端子と前記ラップ端子を弾性的に支持する弾性支持部とを備えたラッピング工具と、工作物を取り付けるためのテーブルと、前記ラッピング工具と前記テーブルとを互いに直交する３軸方向に相対的に移動させる送り機構と、前記テーブル上に設けられかつラップ剤を貯留して該ラップ剤中に前記工作物の加工部を浸漬させるための加工槽と、を有したラッピング装置を用いたラッピング加工方法であって、
前記ラップ剤を生成して前記加工槽に貯留する工程と、
前記ラップ端子を前記ラップ剤中で往復振動させながら、該ラップ端子が前記工作物の前記加工部に押付・離間するように該ラップ端子によって該加工部を打叩する工程と、
前記送り機構を用いて、前記ラッピング工具と前記テーブルとを互いに直交する３軸方向に相対的に移動させる工程と、を含み、かつ、
前記ラップ剤は、水と水溶性ポリマーと有したラップ剤媒体と、砥粒と、を含み、
前記水溶性ポリマーは、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＡ）、またはアクリル酸金属塩であり、
前記砥粒は、ダイヤモンドまたはアルミナからなり、
前記ラップ剤の生成工程は、前記水に前記水溶性ポリマーを５重量パーセント以下の濃度で混ぜ合わせた後に、前記砥粒を混ぜ合わせることによって生成されることを特徴とするラッピング加工方法。
１３．前記１２に記載のラッピング加工方法であって、
前記ラップ剤の前記水には低級アルコールが添加されていることを特徴とするラッピング加工方法。
１４．前記１３に記載のラッピング加工方法であって、
前記低級アルコールがエタノールであり、
前記低級アルコールの重量が、前記水の重量を１としたときに、１以上であることを特徴とするラッピング加工方法。
１５．合成樹脂からなるラップ端子と前記ラップ端子を弾性的に支持する弾性支持部とを備えたラッピング工具と、工作物を取り付けるためのテーブルと、前記ラッピング工具と前記テーブルとを互いに直交する３軸方向に相対的に移動させる送り機構と、前記テーブル上に設けられかつラップ剤を貯留して該ラップ剤中に前記工作物の加工部を浸漬させるための加工槽と、を有したラッピング装置を用いたラッピング加工方法であって、
前記ラップ剤を生成して前記加工槽に貯留する工程と、
前記ラップ端子を前記ラップ剤中で往復振動させながら、該ラップ端子が前記工作物の前記加工部に押付・離間するように該ラップ端子によって該加工部を打叩する工程と、
前記送り機構を用いて、前記ラッピング工具と前記テーブルとを互いに直交する３軸方向に相対的に移動させる工程と、を含み、かつ、
前記ラップ剤は、低級アルコールと水溶性ポリマーと有したラップ剤媒体と、砥粒と、を含み、
前記水溶性ポリマーは、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＡ）、またはアクリル酸金属塩であり、
前記砥粒は、ダイヤモンドまたはアルミナからなり、
前記ラップ剤の生成工程は、前記低級アルコールに前記水溶性ポリマーを５重量パーセント以下の濃度で混ぜ合わせた後に、前記砥粒を混ぜ合わせることによって生成されることを特徴とするラッピング加工方法。
１６．前記１２〜１５のいずれか1項に記載のラッピング加工方法であって、
前記ラップ端子がポリプロピレン（ＰＰ）樹脂を含んだ球形の中実体であることを特徴とするラッピング加工方法。
１７．前記１２〜１６のいずれか1項に記載のラッピング加工方法であって、
前記工作物の材質が超硬合金からなり、かつ、
前記工作物の打叩工程において、前記加工部に対する前記ラップ端子の押付圧力を１０ｘ１０６Ｐａ以上に設定することを特徴とするラッピング加工方法。
１８．前記１２〜１７のいずれか１項に記載のラッピング加工方法であって、
前記ラッピング工具は前記ラップ端子と前記弾性支持部との間に、超音波振動子と共振体とを含んだ超音波振動部をさらに有し、かつ、
前記工作物の打叩工程において、前記ラップ端子の前記往復運動に超音波振動を付与させることを特徴とするラッピング加工方法。 That is, in the present invention, the following configurations 1 to 18 are adopted.
1. A lapping agent comprising a lapping agent medium having water and a water-soluble polymer, and abrasive grains,
The water-soluble polymer is polyethylene oxide (PEO), polyacrylamide (PAA), or acrylic acid metal salt,
The abrasive is made of diamond or alumina,
The lapping agent is produced by mixing the water-soluble polymer with the water at a concentration of 5 weight percent or less and then mixing the abrasive grains.
2. The wrapping agent according to 1 above,
A wrapping agent, wherein a lower alcohol is added to the water.
3. The wrapping agent according to 1 or 2 above,
The lower alcohol is ethanol;
The lapping agent, wherein the weight of the lower alcohol is 1 or more when the weight of the water is 1.
4). A lapping agent comprising a lapping agent medium having a lower alcohol and a water-soluble polymer, and abrasive grains,
The water-soluble polymer is polyethylene oxide (PEO), polyacrylamide (PAA), or acrylic acid metal salt,
The abrasive is made of diamond or alumina,
The lapping agent is produced by mixing the water-soluble polymer with the lower alcohol at a concentration of 5 weight percent or less and then mixing the abrasive grains.
5). A wrapping tool comprising a wrap terminal made of synthetic resin and an elastic support part for elastically supporting the wrap terminal, a table for attaching a workpiece, and a triaxial direction in which the wrapping tool and the table are orthogonal to each other And a processing tank that is provided on the table and stores a lapping agent and immerses the processing portion of the workpiece in the lapping agent. And
The lapping agent includes a lapping agent medium having water and a water-soluble polymer, and abrasive grains.
The water-soluble polymer is polyethylene oxide (PEO), polyacrylamide (PAA), or acrylic acid metal salt,
The abrasive is made of diamond or alumina,
The wrapping agent is produced by mixing the water-soluble polymer with the water at a concentration of 5 weight percent or less and then mixing the abrasive grains.
6). 6. The wrapping apparatus according to 5 above,
A wrapping agent, wherein a lower alcohol is added to the water of the wrapping agent.
Wrapping device characterized by.
7). The wrapping apparatus according to 6, wherein
The lower alcohol is ethanol;
The wrapping apparatus, wherein the weight of the lower alcohol is 1 or more when the weight of the water is 1.
8). A wrapping tool comprising a wrap terminal made of synthetic resin and an elastic support part for elastically supporting the wrap terminal, a table for attaching a workpiece, and a triaxial direction in which the wrapping tool and the table are orthogonal to each other And a processing tank that is provided on the table and stores a lapping agent and immerses the processing portion of the workpiece in the lapping agent. And
The lapping agent includes a lapping agent medium having a lower alcohol and a water-soluble polymer, and abrasive grains,
The water-soluble polymer is polyethylene oxide (PEO), polyacrylamide (PAA), or acrylic acid metal salt,
The abrasive is made of diamond or alumina,
The lapping device is produced by mixing the abrasive particles after mixing the water-soluble polymer with the lower alcohol at a concentration of 5 weight percent or less.
9. The wrapping apparatus according to any one of 5 to 8, wherein
The lapping apparatus, wherein the wrap terminal is a spherical solid body containing polypropylene (PP) resin.
10. The wrapping apparatus according to any one of 5 to 9, wherein
The material of the workpiece is made of cemented carbide, and
A lapping apparatus, wherein a pressing pressure of the lap terminal against the processing portion of the workpiece is set to 10 × 10 6 Pa or more.
11. The wrapping apparatus according to any one of 5 to 10, wherein
A wrapping apparatus comprising an ultrasonic vibration section including an ultrasonic vibrator and a resonator between the wrap terminal and the elastic support section.
12 A wrapping tool comprising a wrap terminal made of synthetic resin and an elastic support part for elastically supporting the wrap terminal, a table for attaching a workpiece, and a triaxial direction in which the wrapping tool and the table are orthogonal to each other A wrapping apparatus having a feed mechanism that moves relative to the table and a processing tank that is provided on the table and stores the wrapping agent and immerses the processing portion of the workpiece in the wrapping agent. A wrapping method,
Generating the lapping agent and storing it in the processing tank;
Hitting the processed portion with the wrap terminal so that the wrap terminal is pressed against and separated from the processed portion of the workpiece while reciprocally vibrating the wrap terminal in the wrap agent;
Using the feed mechanism, relatively moving the lapping tool and the table in the three axial directions orthogonal to each other, and
The lapping agent includes a lapping agent medium having water and a water-soluble polymer, and abrasive grains.
The water-soluble polymer is polyethylene oxide (PEO), polyacrylamide (PAA), or acrylic acid metal salt,
The abrasive is made of diamond or alumina,
The lapping agent generation step is generated by mixing the water-soluble polymer with the water at a concentration of 5 weight percent or less and then mixing the abrasive grains.
13. 13. The lapping method according to the above 12,
A lapping method, wherein a lower alcohol is added to the water of the wrapping agent.
14 14. The lapping method according to 13, wherein
The lower alcohol is ethanol;
The lapping method, wherein the weight of the lower alcohol is 1 or more when the weight of the water is 1.
15. A wrapping tool comprising a wrap terminal made of synthetic resin and an elastic support part for elastically supporting the wrap terminal, a table for attaching a workpiece, and a triaxial direction in which the wrapping tool and the table are orthogonal to each other A wrapping apparatus having a feed mechanism that moves relative to the table and a processing tank that is provided on the table and stores the wrapping agent and immerses the processing portion of the workpiece in the wrapping agent. A wrapping method,
Generating the lapping agent and storing it in the processing tank;
Hitting the processed portion with the wrap terminal so that the wrap terminal is pressed against and separated from the processed portion of the workpiece while reciprocally vibrating the wrap terminal in the wrap agent;
Using the feed mechanism, relatively moving the lapping tool and the table in the three axial directions orthogonal to each other, and
The lapping agent includes a lapping agent medium having a lower alcohol and a water-soluble polymer, and abrasive grains,
The water-soluble polymer is polyethylene oxide (PEO), polyacrylamide (PAA), or acrylic acid metal salt,
The abrasive is made of diamond or alumina,
The lapping agent producing step is produced by mixing the abrasive grains after mixing the water-soluble polymer with the lower alcohol at a concentration of 5 weight percent or less.
16. The lapping method according to any one of 12 to 15, wherein
The lapping method, wherein the wrap terminal is a spherical solid body containing polypropylene (PP) resin.
17. The lapping method according to any one of 12 to 16, wherein
The material of the workpiece is made of cemented carbide, and
In the lapping process of the workpiece, the lapping process method is characterized in that a pressing pressure of the lap terminal against the machining part is set to 10 × 10 6 Pa or more.
18. The lapping method according to any one of 12 to 17, wherein
The lapping tool further includes an ultrasonic vibration part including an ultrasonic vibrator and a resonator between the wrap terminal and the elastic support part, and
In the lapping process of the workpiece, an ultrasonic vibration is applied to the reciprocating motion of the lap terminal.

本発明は、以上のように構成されているので、以下のような効果を奏する。   Since this invention is comprised as mentioned above, there exist the following effects.

本発明のラップ剤を使用することにより、長時間均一にダイヤモンド砥粒を浮遊させることができ、長時間の加工時間を要する大型金型や複雑形状金型のラッピング加工に有効なラッピング装置及びラッピング加工方法を実現することができる。   By using the lapping agent of the present invention, diamond abrasive grains can be floated uniformly for a long time, and a lapping apparatus and lapping effective for lapping of large dies and complex dies requiring a long processing time. A processing method can be realized.

さらに、本発明のラップ剤に低級アルコール類を添加することにより、ラップ剤が蒸発してその気化熱冷却効果を発揮し、従来問題となっていた金型の発熱を効果的に除去することができる。この気化熱冷却効果は、下記の超音波振動子を含んだラッピング工具による高速ラッピングにおいて顕著に生じ得る発熱に対して特に有効である。   Furthermore, by adding lower alcohols to the wrapping agent of the present invention, the wrapping agent evaporates and exhibits its evaporative heat cooling effect, effectively removing the heat generation of the mold that has been a problem in the past. it can. This evaporative heat cooling effect is particularly effective for heat generation that can be remarkably generated in high-speed lapping by a lapping tool including the following ultrasonic vibrator.

ラッピング加工のための摺動スペースがほとんど無い複雑形状の加工部位に対しても、本発明の超音波振動子と共振体とを含んだラッピング工具を適用することによって、きわめて効率の良い高速ラッピング加工が可能になる。   By applying the lapping tool including the ultrasonic vibrator and the resonator of the present invention to a machining part with a complicated shape that has almost no sliding space for lapping, extremely efficient high-speed lapping can be performed. Is possible.

以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づき説明するが、本発明は、下記の具体的な実施態様に何等限定されるものではない。なお、各図において同一又は対応する部材には同一符号を用いる。   Hereinafter, although the present invention is explained based on an embodiment shown in a drawing, the present invention is not limited to the following concrete embodiment at all. In the drawings, the same reference numerals are used for the same or corresponding members.

[ラッピング工具の構成]
図１は、本発明のラッピング工具１の構成を示す図である。ラッピング工具１を在来の工作機械に取り付けてラッピング加工を行うことができる。取付部１１は、ラッピング工具１を後述の往復駆動部３（図２参照）の出力軸３１に取り付けるためのものである。取付部１１の上部には接続穴１７が形成されている。接続穴１７に往復駆動部３の出力軸３１を挿入して、固定ボルト１６によって取付部１１と出力軸３１とを固定する。 [Configuration of lapping tool]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a lapping tool 1 of the present invention. The lapping tool 1 can be attached to a conventional machine tool for lapping. The attachment part 11 is for attaching the lapping tool 1 to the output shaft 31 of the reciprocating drive part 3 (refer FIG. 2) mentioned later. A connection hole 17 is formed in the upper portion of the attachment portion 11. The output shaft 31 of the reciprocating drive unit 3 is inserted into the connection hole 17, and the attachment unit 11 and the output shaft 31 are fixed by the fixing bolt 16.

取付部１１の下方には調整ねじ１３が接続されている。調整ねじ１３は、調整ダイアル１２の内周側の雌ねじに螺合しており、また、キーとキー溝などの機構により取付部１１に対して回転しないようにされている。さらに、調整ねじ１３は、上部を取付部１１内部の空洞部１８に収納されており、取付部１１に対して上下に位置調節可能となっている。調整ダイアル１２は取付部１１に対して回転可能に支持されており、回転をロックすることも可能となっている。したがって、調整ダイアル１２のロックを解除して回転させれば調整ねじ１３を上下に移動させることができ、調整ダイアル１２をロックすれば調整ねじ１３の位置を固定することができる。   An adjustment screw 13 is connected below the attachment portion 11. The adjustment screw 13 is screwed into a female screw on the inner peripheral side of the adjustment dial 12 and is prevented from rotating with respect to the attachment portion 11 by a mechanism such as a key and a key groove. Furthermore, the upper part of the adjustment screw 13 is accommodated in the cavity 18 inside the attachment part 11, and the position of the adjustment screw 13 can be adjusted vertically with respect to the attachment part 11. The adjustment dial 12 is supported so as to be rotatable with respect to the mounting portion 11 and can be locked in rotation. Therefore, if the adjustment dial 12 is unlocked and rotated, the adjustment screw 13 can be moved up and down, and if the adjustment dial 12 is locked, the position of the adjustment screw 13 can be fixed.

調整ねじ１３の下端部にはコイルばね状の弾性支持部１４が固定されている。また、弾性支持部１４の下端部には球形状のラップ端子１５が固定されている。ラップ端子１５はポリアミド系樹脂（いわゆるナイロンなど）からなる中実体である。ラップ端子１５は、適度な柔軟性を有し、ラップ剤２７中の遊離砥粒を適度に保持する材質が好ましい。ポリアミド系樹脂やポリプロピレン樹脂などの合成樹脂が適している。弾性支持部１４はコイルばねのばね定数に従って上下に伸縮可能である。弾性支持部１４によりラップ端子１５は弾性的に支持されている。   A coil spring-like elastic support portion 14 is fixed to the lower end portion of the adjustment screw 13. A spherical wrap terminal 15 is fixed to the lower end portion of the elastic support portion 14. The wrap terminal 15 is a solid body made of polyamide resin (so-called nylon or the like). The wrap terminal 15 is preferably made of a material that has appropriate flexibility and appropriately holds the free abrasive grains in the wrapping agent 27. Synthetic resins such as polyamide resins and polypropylene resins are suitable. The elastic support portion 14 can be expanded and contracted vertically according to the spring constant of the coil spring. The wrap terminal 15 is elastically supported by the elastic support portion 14.

取付部１１に対するラップ端子１５の突出量は、調整ダイアル１２を回動させることにより調整することができる。調整ダイアル１２および調整ねじ１３が、突出量調整部を構成する。取付部１１に対するラップ端子１５の位置（突出量）を調整することによって、工作物に対するラップ端子１５の押付力を調整することができ、工作物の種類や目的とする表面精度に応じた最適な押付力を容易に設定することができる。   The protrusion amount of the wrap terminal 15 relative to the attachment portion 11 can be adjusted by rotating the adjustment dial 12. The adjustment dial 12 and the adjustment screw 13 constitute a protrusion amount adjustment unit. By adjusting the position (protrusion amount) of the lap terminal 15 with respect to the mounting portion 11, the pressing force of the lap terminal 15 against the workpiece can be adjusted, and the optimum according to the type of workpiece and the target surface accuracy. The pressing force can be set easily.

[ラッピング装置の構成]
図２は、本発明のラッピング装置２の構成を示す図である。ラッピング装置２は、在来の工作機械を利用することができ、図示のような立形の工作機械（例えば、マシニングセンタやフライス盤）の主軸に往復駆動部３とラッピング工具１を取り付けることにより、本発明のラッピング装置２とすることができる。そのため、専用のラッピング装置を設置する必要がなく、設置スペースの確保や設備コストの大幅増加という問題を避けることができる。その結果として、製品の加工・製造コストを低減することができる。 [Configuration of wrapping equipment]
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the wrapping apparatus 2 of the present invention. A conventional machine tool can be used as the wrapping device 2, and the reciprocating drive unit 3 and the wrapping tool 1 are attached to the main shaft of a vertical machine tool (for example, a machining center or a milling machine) as shown in the figure. It can be set as the wrapping apparatus 2 of invention. Therefore, it is not necessary to install a dedicated wrapping apparatus, and problems such as securing an installation space and a significant increase in equipment cost can be avoided. As a result, the processing / manufacturing cost of the product can be reduced.

ラッピング装置２のベッド２１の後方からはコラム２２が立設され、コラム２２には主軸頭２３がＺ軸方向（ここでは鉛直方向）に移動可能に設けられている。また、主軸頭２３をＺ軸方向に移動させるためのＺ軸送り機構がコラム２２に設けられているが、ここでは図示を省略している。Ｚ軸送り機構は、ボールナットおよびＺ軸送りねじによるボールねじ機構とＺ軸送りモータとからなるものでよい。   A column 22 is erected from the rear of the bed 21 of the wrapping device 2, and a spindle head 23 is provided on the column 22 so as to be movable in the Z-axis direction (here, the vertical direction). Further, although a Z-axis feed mechanism for moving the spindle head 23 in the Z-axis direction is provided in the column 22, illustration is omitted here. The Z-axis feed mechanism may be composed of a ball screw mechanism including a ball nut and a Z-axis feed screw and a Z-axis feed motor.

主軸頭２３には回転可能に主軸２４が支持されている。主軸２４は回転しないように固定することも可能になっている。主軸２４の下端部には工具を交換可能に取り付けるための工具装着部が設けられている。往復駆動部３は、ラッピング工具１を往復振動させるための駆動部である。ここではＺ軸方向に往復駆動部３の出力軸３１が往復振動を行い、往復振動の振動数は１０〜２０Ｈｚ程度、振幅は５ｍｍ程度が適当である。   A main shaft 24 is rotatably supported on the main shaft head 23. The main shaft 24 can be fixed so as not to rotate. A tool mounting portion for attaching a tool in a replaceable manner is provided at the lower end portion of the main shaft 24. The reciprocating drive unit 3 is a drive unit for reciprocating vibration of the lapping tool 1. Here, the output shaft 31 of the reciprocating drive unit 3 performs reciprocal vibration in the Z-axis direction, and the frequency of the reciprocating vibration is about 10 to 20 Hz and the amplitude is about 5 mm.

往復駆動部３の出力軸３１にはラッピング工具１が固定され、往復駆動部３上部に設けられたテーパシャンクが主軸２４下端の工具装着部に装着固定される。往復駆動部３は、内部に設置した電動モータ等によって出力軸３１に往復運動を発生させるようにしてもよいし、または、主軸２４の回転運動を出力軸３１の往復運動に変換する機構を内部に設けるようにしてもよい。後者の場合には、往復駆動部３の本体を主軸頭２３に対して回転止めする構造が必要である。   The lapping tool 1 is fixed to the output shaft 31 of the reciprocating drive unit 3, and a taper shank provided at the upper part of the reciprocating drive unit 3 is mounted and fixed to the tool mounting portion at the lower end of the main shaft 24. The reciprocating drive unit 3 may be configured to generate a reciprocating motion on the output shaft 31 by an electric motor or the like installed therein, or an internal mechanism for converting the rotational motion of the main shaft 24 into the reciprocating motion of the output shaft 31. You may make it provide in. In the latter case, a structure for stopping the rotation of the main body of the reciprocating drive unit 3 with respect to the spindle head 23 is required.

ベッド２１の上面には、工作物４を載置固定するためのテーブル２５が設置されている。テーブル２５はＺ軸方向に直交する水平面上のＸ，Ｙ軸方向に移動可能に設けられている。また、テーブル２５をＸ，Ｙ軸方向に移動させるためのＸ軸送り機構およびＹ軸送り機構が設けられているが、ここでは図示を省略している。Ｘ軸送り機構およびＹ軸送り機構もボールねじ機構と送りモータとからなるものでよい。Ｘ，Ｙ，Ｚ軸は互いに直交し直交座標系をなすものである。Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の各送り機構により、ラッピング工具１と工作物４とは、直交３軸方向に相対移動が可能となっており、３次元の任意曲面形状の加工が可能である。   A table 25 for mounting and fixing the workpiece 4 is installed on the upper surface of the bed 21. The table 25 is provided so as to be movable in the X and Y axis directions on a horizontal plane orthogonal to the Z axis direction. Further, although an X-axis feed mechanism and a Y-axis feed mechanism for moving the table 25 in the X and Y axis directions are provided, illustration is omitted here. The X-axis feed mechanism and the Y-axis feed mechanism may also be composed of a ball screw mechanism and a feed motor. The X, Y, and Z axes are orthogonal to each other to form an orthogonal coordinate system. The wrapping tool 1 and the workpiece 4 can be moved relative to each other in three orthogonal directions by the X, Y, and Z axis feed mechanisms, and can process a three-dimensional arbitrary curved surface.

テーブル２５上に固定された工作物４の周囲を包囲するように加工槽２６が設置されている。加工槽２６とテーブル２５との接続部はシール等により水密に保たれ、ラップ剤２７が漏れ出ないようにされている。加工槽２６の内部にラップ剤２７を貯留して、工作物４が完全にラップ剤２７中に浸漬されるようにする。加工槽２６の上面は開放されており、加工の妨げとなることはない。なお、在来の工作機械を利用する場合には、加工槽２６は簡単に取り外し可能な構造とすることが好ましい。   A processing tank 26 is installed so as to surround the periphery of the workpiece 4 fixed on the table 25. The connecting portion between the processing tank 26 and the table 25 is kept watertight by a seal or the like so that the wrapping agent 27 does not leak out. The lapping agent 27 is stored inside the processing tank 26 so that the workpiece 4 is completely immersed in the lapping agent 27. The upper surface of the processing tank 26 is open and does not hinder processing. When a conventional machine tool is used, it is preferable that the processing tank 26 has a structure that can be easily removed.

[通常のラッピング加工動作の説明]
実際の加工は次のようにして行う。工作物４および加工槽２６をテーブル２５上に取り付け、加工槽２６内にラップ剤２７を注入して、工作物４がラップ剤２７中に浸漬されるようにする。調整ダイアル１２を回動させてラップ端子１５の上下位置を調整し、ラップ端子１５の工作物４に対する押付力を設定する。往復駆動部３の振動駆動を開始するとともに、主軸頭２３を加工位置まで下降させる。そして、加工表面の形状に沿ってＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の相対移動を行いラッピング加工を行う。なお、ラッピング工具１は回転せず往復振動のみが付加される。 [Description of normal lapping operation]
Actual processing is performed as follows. The workpiece 4 and the processing tank 26 are mounted on the table 25, and the wrapping agent 27 is injected into the processing tank 26 so that the workpiece 4 is immersed in the wrapping agent 27. The adjustment dial 12 is rotated to adjust the vertical position of the lap terminal 15 to set the pressing force of the lap terminal 15 against the workpiece 4. The vibration drive of the reciprocating drive unit 3 is started and the spindle head 23 is lowered to the machining position. Then, relative movement in the X, Y, and Z axis directions is performed along the shape of the processing surface to perform lapping processing. Note that the lapping tool 1 does not rotate and only reciprocating vibration is applied.

ラッピング工具１の往復振動により、ラップ端子１５が工作物４表面に押しつけられたり工作物４表面から離れたりする。ラップ端子１５のこの運動により、ラップ端子１５と工作物４の間にラップ剤２７の流入および流出が永続的に繰り返される。これによりラップ端子１５と工作物４の間にラップ剤２７の供給、排除が繰り返されて、自動的に新鮮なラップ剤２７に更新されるとともに、ラップ剤２７中の砥粒の運動により加工能率が向上する。また、加工槽２６の使用により、ラップ剤２７の供給に作業者の熟練技術が必要なくなり、ラッピング装置２の自動運転が可能となる。   Due to the reciprocating vibration of the lapping tool 1, the lap terminal 15 is pressed against the surface of the workpiece 4 or separated from the surface of the workpiece 4. Due to this movement of the lap terminal 15, the inflow and outflow of the lap agent 27 are permanently repeated between the lap terminal 15 and the workpiece 4. As a result, the supply and removal of the wrapping agent 27 is repeated between the lap terminal 15 and the workpiece 4, and the wrapping agent 27 is automatically updated to a fresh wrapping agent 27, and the processing efficiency is improved by the movement of the abrasive grains in the wrapping agent 27. Will improve. In addition, the use of the processing tank 26 eliminates the need for the skill of the operator to supply the wrapping agent 27, and the wrapping apparatus 2 can be automatically operated.

なお、ラッピング工具１と工作物４とのＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の相対移動は、前加工のＮＣ加工プログラムを、そのまま利用したり、オフセット量の変更などの僅かな修正で利用することができる。同じＮＣ加工プログラムを利用する場合でも、調整ダイアル１２を回動させてラップ端子１５の上下位置を調整することにより、ラップ端子１５の工作物４に対する押付力を任意に設定可能である。   The relative movement of the lapping tool 1 and the workpiece 4 in the X, Y, and Z-axis directions can be performed using the NC machining program of the previous machining as it is or with slight modifications such as changing the offset amount. it can. Even when the same NC machining program is used, the pressing force of the lap terminal 15 against the workpiece 4 can be arbitrarily set by rotating the adjustment dial 12 to adjust the vertical position of the lap terminal 15.

なお、図２では、加工槽２６をテーブル２５上に取り付けるようにしているが、加工槽の形態はこのようなものに限定されず、加工表面にラップ剤２７を保持できるものであればどのようなものでもよい。例えば、上面のみ開放された容器を加工槽としてもよく、工作物の加工部の周囲を粘土やシール材で形成した壁によって包囲するようにしてもよい。粘土やシール材は工作物上に直接設置することもできる。また、前述のように、加工槽を用いた方が好ましいが、加工槽を使用しない加工も可能である。   In FIG. 2, the processing tank 26 is mounted on the table 25, but the form of the processing tank is not limited to this, and any type can be used as long as the lapping agent 27 can be held on the processing surface. It may be anything. For example, a container opened only on the upper surface may be used as a processing tank, and the periphery of the processed portion of the workpiece may be surrounded by a wall formed of clay or a sealing material. Clay and sealing materials can also be installed directly on the workpiece. Further, as described above, it is preferable to use a processing tank, but processing without using a processing tank is also possible.

[複雑形状の工作物に対するラッピング加工に好適なラップ端子の製造方法]
次に、複雑形状の工作物４に対するラッピング加工に好適なラップ端子１５の製造方法について説明する。図３に示すように、まず、放電加工や研削加工などにより予め前加工された表面粗さの大きな工作物４（図示の例では三次元のＬ字形状の工作物４）の加工予定部４ａに、離型と前加工面の表面粗さ改善の目的で離型用のシリコンやワックス（以下、「離型剤」と呼ぶ）４０を塗る（ステップＳ１、図３（ａ）参照）。これにより表面粗さの谷の部分に離型剤４０が充填され、加工予定部４ａの内側表面が滑らかになるとともに、加工予定部４ａ内側付近の全体の輪郭形状は維持される。 [Method of manufacturing lapping terminals suitable for lapping on workpieces with complex shapes]
Next, a method for manufacturing the lap terminal 15 suitable for lapping processing on the workpiece 4 having a complicated shape will be described. As shown in FIG. 3, first, a processing scheduled portion 4a of a workpiece 4 (three-dimensional L-shaped workpiece 4 in the illustrated example) having a large surface roughness pre-processed in advance by electric discharge machining or grinding. Then, silicon or wax for release (hereinafter referred to as “release agent”) 40 is applied for the purpose of releasing and improving the surface roughness of the pre-processed surface (see step S1, FIG. 3A). As a result, the release agent 40 is filled in the valley portion of the surface roughness, the inner surface of the processing planned portion 4a is smoothed, and the entire contour shape near the inside of the processing planned portion 4a is maintained.

その後、補強のための骨材（以下、「補強骨材」と呼ぶ）４２を固定したのちに合成樹脂４１を注入・固化させる（ステップＳ２、図３（ｂ）参照）。なお、補強骨材４２には、鋼製、銅製、黄銅製、黒鉛製など骨材が挙げられるが、必ずしもこれに限定されない。特に、前段の放電加工等で使用された黄銅製や黒鉛製の棒状電極が入手容易性及び再利用の点から好ましく、図３（ｂ）のように補強骨材４２の端部が多少拡大していることが好ましい。また、合成樹脂４１には、エポキシ樹脂やアクリル樹脂が例示されるが必ずしもこれに限定されない。   Then, after fixing the reinforcing aggregate (hereinafter referred to as “reinforcing aggregate”) 42, the synthetic resin 41 is injected and solidified (see step S2, FIG. 3B). The reinforcing aggregate 42 includes aggregates such as steel, copper, brass, and graphite, but is not necessarily limited thereto. In particular, a brass or graphite rod-shaped electrode used in the former electrical discharge machining or the like is preferable from the viewpoint of availability and reuse, and the end portion of the reinforcing aggregate 42 is somewhat enlarged as shown in FIG. It is preferable. The synthetic resin 41 is exemplified by an epoxy resin and an acrylic resin, but is not necessarily limited thereto.

加えて、補強骨材４２は、本製造方法により作製されたラップ端子１５の一部を構成することになり、ラップ端子１５を補強することで、ラップ端子１５が構造材料として工作物４に確固たるラップ圧力をかけられるようになる。さらに、補強骨材１５は、ラップ端子１５の寿命の延命という重要な効果も持つ。合成樹脂４１は、樹脂自身（樹脂表面）に砥粒を適度に取り込み、保持して、工作物４をきわめて効率よく加工することができる。   In addition, the reinforcing aggregate 42 constitutes a part of the wrap terminal 15 manufactured by this manufacturing method, and the wrap terminal 15 is firmly fixed to the workpiece 4 as a structural material by reinforcing the wrap terminal 15. The lap pressure can be applied. Further, the reinforcing aggregate 15 has an important effect of extending the life of the wrap terminal 15. The synthetic resin 41 can appropriately take and hold abrasive grains on the resin itself (resin surface) and process the workpiece 4 very efficiently.

このとき、合成樹脂４１が付着・固化したラップ端子１５の局所的な表面形状は、加工予定部４ａの形状が転写されることになるが、離型剤４０の厚さ分だけ転写されるラップ端子１５の形状は小さくなる。これにより、ラッピング加工を施す工作物４と本発明により製作されたラップ端子１５との間に間隙ができ、この間隙に砥粒が効率よく入り込んでラッピング加工性や加工速度を著しく向上する。この間隙は、さらに後述する超音波ラッピングのための摺動スペースとなる。その後、型（前述の工作物４の加工予定部４ａ）からラップ端子１５を離型することによって高精度なラップ端子１５が出来上がる（ステップＳ３、図３（ｃ）参照）。   At this time, the local surface shape of the wrap terminal 15 to which the synthetic resin 41 is adhered and solidified is the shape of the planned processing portion 4a, but the wrap is transferred by the thickness of the release agent 40. The shape of the terminal 15 is reduced. As a result, a gap is formed between the workpiece 4 to be lapped and the lap terminal 15 manufactured according to the present invention, and abrasive grains efficiently enter the gap to significantly improve lapping workability and machining speed. This gap becomes a sliding space for ultrasonic wrapping described later. Thereafter, the wrap terminal 15 is released from the mold (the processing scheduled portion 4a of the workpiece 4 described above), thereby completing the wrap terminal 15 with high accuracy (see step S3, FIG. 3C).

図４に、図３に示す工程で製作したラップ端子１５を用いて半径ｒ２．４ｍｍのコーナー部にラッピング加工を施した加工例（仕上面）を示す。このように、三次元形状など複雑形状の工作物４に対するラッピング加工であっても、局所的に入り組んだ箇所にラップ端子１５が適合するようになり、全面を均一な表面粗さにすることができ、ひいては、工作物４の高品位加工を実現することが可能となる。   FIG. 4 shows a processing example (finished surface) in which lapping is performed on a corner portion having a radius of r2.4 mm using the wrap terminal 15 manufactured in the process shown in FIG. As described above, even when lapping the workpiece 4 having a complicated shape such as a three-dimensional shape, the wrap terminal 15 is adapted to a locally intricate portion, and the entire surface can be made to have a uniform surface roughness. As a result, high-quality machining of the workpiece 4 can be realized.

なお、上記加工例では、工作物４のＲ（アール）形状の加工予定部４ａ（コーナー部）を利用してラップ端子１５を作製したが、必ずしもＲ（アール）形状に限定されず、通常の（単純形状の）ラップ端子１５が入り込みにくい微細な空間が多数あるきわめて複雑な工作物４の複雑形状であってもよく、この複雑形状に適合可能なラップ端子１５を上記加工例と同様の手間と時間で容易に製作することができる。   In the above processing example, the wrap terminal 15 is manufactured using the R (R) -shaped processing scheduled portion 4a (corner portion) of the workpiece 4, but the wrap terminal 15 is not necessarily limited to the R (R) shape, The complicated shape of the extremely complicated workpiece 4 having a large number of fine spaces in which the wrap terminal 15 (simple shape) is difficult to enter may be used. And can be easily manufactured in time.

[超音波振動技術をさらに適用したラッピング工具の構成]
次に、超音波振動技術をさらに適用したラッピング工具１について説明する。 [Configuration of lapping tool further applied with ultrasonic vibration technology]
Next, the lapping tool 1 to which the ultrasonic vibration technique is further applied will be described.

本発明者による公知の特許文献４に記載のラッピング加工では、適当なラップ圧力をかけながらラップ端子１５を摺動させることが必要であった。しかし、複雑形状をなす工作物４へのラッピング加工では、たとえ精度のよいラップ端子１５ができても、ラッピング加工のためのラップ端子１５の摺動が、精度よくしかも効率よく行うことが困難である。   In the lapping process described in Patent Document 4 known by the present inventor, it is necessary to slide the wrap terminal 15 while applying an appropriate wrap pressure. However, in the lapping process on the workpiece 4 having a complicated shape, it is difficult to slide the lapping terminal 15 for lapping with high accuracy and efficiency even if the lapping terminal 15 has high accuracy. is there.

そこで、図５に示すように、図１のラッピング工具１のバネ（弾性支持部１４）とラップ端子１５の間に超音波振動子１９ａと共振体１９ｂとを備えた超音波振動部１９を取り付け、ラップ圧はバネ力で付与し、ラッピング加工のための送りは超音波振動子１９ａで行う構成（以下、「超音波ラッピング工具」と呼ぶ。）とした。   Therefore, as shown in FIG. 5, an ultrasonic vibration unit 19 including an ultrasonic vibrator 19a and a resonator 19b is attached between the spring (elastic support portion 14) of the lapping tool 1 of FIG. The lapping pressure is applied by a spring force, and feeding for lapping is performed by the ultrasonic vibrator 19a (hereinafter referred to as “ultrasonic lapping tool”).

なお、超音波振動部１９は、超音波振動子１９ａと電源とを接続しかつ振幅量を調節するアンプ１９ｃをさらに備える。また、図示の共振体１９ｂは、中央部が中空となるようにロ字形に形成されている。弾性支持部１４とラップ端子１５の間に設けられる共振体１９ｂは、ラップ端子１５の大きさ、見かけ上の密度や剛性に応じて、共振体１９ｂの厚さ（剛性）を変化させ、効率よく共振させられるように設計されている。   The ultrasonic vibration unit 19 further includes an amplifier 19c that connects the ultrasonic transducer 19a and a power source and adjusts the amount of amplitude. The illustrated resonator 19b is formed in a square shape so that the center is hollow. The resonator 19b provided between the elastic support portion 14 and the wrap terminal 15 efficiently changes the thickness (rigidity) of the resonator 19b according to the size, apparent density, and rigidity of the wrap terminal 15. Designed to resonate.

仮に、この超音波ラッピング工具１を、３μｍの振幅で５０ｋＨｚの周波数で振動させれば、３μｍ×５００００往復／秒（言い換えれば、３μｍ×１０００００回／秒または３００ｍｍ／秒の送り）でラッピング加工することになり、ラッピングのための摺動スペースがほとんどないにも関わらず、きわめて効率の良いラッピング加工が可能になる。   If this ultrasonic lapping tool 1 is vibrated at a frequency of 50 kHz with an amplitude of 3 μm, lapping is performed at 3 μm × 50000 reciprocations / second (in other words, 3 μm × 100,000 times / second or 300 mm / second feed). In other words, even though there is almost no sliding space for lapping, highly efficient lapping can be performed.

[ラップ剤媒体及び砥粒の比重及び砥粒の落下速度の検討]
次に、本発明のラップ剤２７について説明する。上述のとおり、本発明者が従来提案したラッピング技術を平面ラップ加工だけでなく三次元の複雑な形状の工作物４に対する加工に適用することを考えた場合、工作物４を部位によって偏り無く安定した仕上げ面を実現するためには、ラップ剤２７の媒体中で砥粒を長時間浮遊させること、言い換えれば、ラップ剤２７の媒体と砥粒の比重差を小さくすることが必要である。 [Examination of specific gravity of lapping agent medium and abrasive grains and falling speed of abrasive grains]
Next, the wrapping agent 27 of the present invention will be described. As described above, when applying the lapping technique proposed by the present inventor not only to the flat lapping process but also to the machining of the workpiece 3 having a complicated three-dimensional shape, the workpiece 4 is stable without deviation depending on the part. In order to realize the finished surface, it is necessary to float the abrasive grains in the medium of the lapping agent 27 for a long time, in other words, to reduce the specific gravity difference between the medium of the lapping agent 27 and the abrasive grains.

本発明者が従来提案したラップ剤２７媒体である水あめの比重は１．４程度であり、ダイヤモンド砥粒に比べ媒体の比重が約半分程度小さいため、攪拌等によって均一浮遊させた砥粒は時間経過とともに重力の影響により容器の底面に落下することになる．ラッピングに要する加工時間内のみ均一に砥粒が分布していれば仕上げ面への影響はないと考えられるが、加工時間は工作物４の大きさや形状に著しく左右されることから、できるだけ長い時間砥粒を均一に浮遊させることのできるラップ剤媒体を使用する必要がある。   The specific gravity of water candy, which is the wrapping agent 27 medium conventionally proposed by the present inventor, is about 1.4, and the specific gravity of the medium is about half smaller than that of diamond abrasive grains. Over time, it will fall to the bottom of the container due to the influence of gravity. If the abrasive grains are evenly distributed only within the processing time required for lapping, it is considered that there is no effect on the finished surface. However, the processing time is remarkably influenced by the size and shape of the workpiece 4, so that it takes as long as possible. It is necessary to use a wrapping medium that can float the abrasive grains uniformly.

砥粒の落下速度を小さくし、媒体中に均一に浮遊させるために、媒体中の砥粒一粒に働く力の釣り合いを考えると、理論上その落下速度はストークスの式より下記数式１で表わされる。   Considering the balance of forces acting on one abrasive grain in the medium in order to reduce the falling speed of the abrasive grains and make it float evenly in the medium, theoretically, the falling speed is expressed by the following formula 1 from Stokes' formula. It is.

ここで、vは砥粒の落下速度[ｍ／ｓ]、Ｄは砥粒の平均直径[ｍ]、ρＤ，ρｆはそれぞれ砥粒とラップ剤媒体の密度[ｋｇ／ｍ３]、ηはラップ剤媒体の粘性係数[Ｐａ・ｓ]、そしてｇは重力加速度[ｍ／ｓ２]である。上記数式１より、落下速度は砥粒径の二乗に比例し、ラップ剤媒体の粘性抵抗に反比例することがわかる。 Here, v is the falling speed [m / s] of the abrasive grains, D is the average diameter [m] of the abrasive grains, ρ D and ρ f are the density [kg / m 3 ] and η of the abrasive grains and the lapping agent medium, respectively. Is the viscosity coefficient [Pa · s] of the wrapping medium, and g is the gravitational acceleration [m / s 2 ]. From the above formula 1, it can be seen that the falling speed is proportional to the square of the abrasive grain size and inversely proportional to the viscosity resistance of the lapping medium.

因みに従来のラップ剤媒体である水あめは、安価に入手しやすい液体の中では比較的高い粘度（粘性抵抗）を有し、理論上（上記数式１の計算上）砥粒に働く浮力と粘性抵抗とによる均一的な浮遊化が期待できる。しかしながら、実際に予備実験を行ってみたところ、長時間均一に砥粒（例えば、砥粒径が＃４００程度の砥粒）を浮遊させるには至らなかった。   Incidentally, candy candy, which is a conventional lapping agent medium, has a relatively high viscosity (viscosity resistance) among liquids that are easily available at low cost, and theoretically (calculation of Equation 1) buoyancy and viscosity resistance acting on abrasive grains. It can be expected to float evenly. However, when a preliminary experiment was actually performed, the abrasive grains (for example, abrasive grains having an abrasive grain size of about # 400) were not floated uniformly for a long time.

[水溶性ポリマーを用いた砥粒の均一浮遊化]
このように従来のラップ剤（水あめ）では、砥粒に働く浮力と粘性抵抗とによる砥粒の均一浮遊化は難しかったため、本発明では、新たなラップ剤媒体として水に水溶性ポリマーを混ぜた液体を採用した。水溶性ポリマーを採用した理由は、ポリマーを水溶させることで、網状になった高分子によりラップ剤２７の粘弾性力が増加し、微小砥粒の落下を防ぐことが見込めたからである。 [Uniform suspension of abrasive grains using water-soluble polymer]
Thus, in the conventional lapping agent (water candy), it was difficult to uniformly float the abrasive grains due to the buoyancy and viscous resistance acting on the abrasive grains. Therefore, in the present invention, a water-soluble polymer was mixed in water as a new lapping agent medium. Adopted liquid. The reason for adopting the water-soluble polymer is that it is expected that the polymer is made water-soluble so that the viscoelastic force of the wrapping agent 27 is increased by the polymer having a network shape, and the fine abrasive grains are prevented from falling.

本発明の水溶性ポリマーとして、砥粒の均一浮遊化の観点から、ポリエチレンオキシド（Polyethylene oxide，ＰＥＯ−８）やポリアクリルアミド（Polyacrylamide，ＰＡＡ）が好ましいが、必ずしもこれに限定されず、高分子の網状化によりラップ剤２７の粘弾性力を増加させる材料であればよい。例えば、親水性の高い、アクリル酸ナトリウム、アクリル酸カリウム、メタクリル酸カリウム等のアクリル酸金属塩が挙げられる。なお、ＰＥＯ−８、ＰＡＡは、ともに人体には無害であり環境負荷も無いことから排水処理施設や化粧品などの分野にわたって使用されているポリマーである。従って、これらのポリマーをラップ剤２７として使用した後も、これらのポリマーと砥粒及び切屑とを分離すれば生活用水と同様に排水処理ができるという利点（リサイクル及び環境調和の面での利点）もある。   The water-soluble polymer of the present invention is preferably polyethylene oxide (Polyethylene oxide, PEO-8) or polyacrylamide (Polyacrylamide, PAA) from the viewpoint of uniform suspension of abrasive grains, but is not necessarily limited thereto, and is not limited to a polymer. Any material that increases the viscoelastic force of the wrapping agent 27 by reticulation may be used. Examples thereof include highly acrylate metal salts such as sodium acrylate, potassium acrylate, and potassium methacrylate, which are highly hydrophilic. PEO-8 and PAA are both polymers that are used in fields such as wastewater treatment facilities and cosmetics because they are harmless to the human body and have no environmental impact. Therefore, even after using these polymers as the wrapping agent 27, if these polymers are separated from the abrasive grains and chips, it is possible to perform wastewater treatment in the same way as domestic water (advantages in terms of recycling and environmental harmony). There is also.

以下に、本発明においてラップ剤媒体として提案する水溶性ポリマーが、砥粒を均一浮遊化させることができるかどうかを実験によって確認した。   Below, it was confirmed by experiment whether the water-soluble polymer proposed as a wrapping agent medium in the present invention can uniformly float abrasive grains.

図６はその実験概要図を示す。砥粒が試験管内のラップ剤媒体中を落下していく様子を試験管側面からマイクロスコープを用いて、ラップ剤２７の液面より１０，２０，３０ｍｍの位置において観察を行った。その実験条件は表1に示すように、使用したポリマーはポリエチレンオキシド（Polyethylene oxide，ＰＥＯ−８）とポリアクリルアミド（Polyacrylamide，ＰＡＡ）の二種類を、水にそれぞれ０．１，０．５，１，２，３重量パーセント（ｗｔ％）の割合で混ぜたものを用いた。砥粒にはダイヤモンドを用い、粒径を＃４００−５００，＃１２００，＃２５００の三種類を用いて加工する。砥粒の平均落下速度を測定することで、砥粒がラップ剤媒体中を長時間浮遊できるかどうか評価した。   FIG. 6 shows a schematic diagram of the experiment. The state of the abrasive grains falling in the wrapping agent medium in the test tube was observed from the side surface of the test tube at a position of 10, 20, 30 mm from the liquid surface of the wrapping agent 27 using a microscope. The experimental conditions are as shown in Table 1, and the polymers used were polyethylene oxide (PEO-8) and polyacrylamide (PAA) in water, 0.1, 0.5, 1 in water, respectively. , A mixture of 2 to 3 weight percent (wt%) was used. Diamond is used for the abrasive grains, and the grain sizes are processed using three types of # 400-500, # 1200, and # 2500. By measuring the average drop speed of the abrasive grains, it was evaluated whether the abrasive grains could float in the wrapping agent medium for a long time.

図７に＃４００−５００の砥粒の落下速度の実験結果を示す。図７にはラップ剤媒体としてＰＥＯ，ＰＡＡのポリマーを使用した実験結果の他に、比較例として、従来の平面ラップで用いていた水で８０％の濃度に希釈した水あめの三種類について、落下速度の測定結果を示している。図７中の縦軸は砥粒落下速度（μｍ／ｓ）を対数化した値を、横軸はポリマーの水溶の割合を質量比で示している。なお、上述のとおりラップ剤２７液面下１０，２０，３０ｍｍの各箇所で砥粒の落下速度を測定したが、いずれの測定箇所においても速度差はまったく見られなかったため、図７には液面下２０ｍｍの値のみを示している。   FIG. 7 shows the experimental results of the dropping speed of # 400-500 abrasive grains. In addition to the experimental results using PEO and PAA polymers as the wrapping agent media, FIG. 7 shows, as a comparative example, three types of candy diluted to 80% concentration with water used in conventional flat wrapping. The measurement result of speed is shown. In FIG. 7, the vertical axis indicates the logarithm of the abrasive grain drop rate (μm / s), and the horizontal axis indicates the water ratio of the polymer in mass ratio. Note that, as described above, the falling speed of the abrasive grains was measured at each point of 10, 20, and 30 mm below the surface of the lapping agent 27. However, no speed difference was observed at any of the measurement points. Only the value of 20 mm below the surface is shown.

まず、ラップ剤媒体として従来使用してきた濃度８０％の水あめ（比較例の結果、図７中破線）では砥粒落下速度は７．９μｍ／ｓと大きく、ダイヤモンドの均一分布には問題があることがわかる。   First, the 80% concentration candy used as a wrapping agent medium (the comparative example, broken line in FIG. 7) has a large abrasive drop speed of 7.9 μm / s, and there is a problem with the uniform distribution of diamond. I understand.

一方、ＰＥＯ，ＰＡＡの水溶性ポリマーの実験結果を検討すると、ＰＥＯの場合（図７中■印）は２％以上で、ＰＡＡの場合（図７中○印）は０．５％以上で、砥粒落下速度が１．０μｍ／ｓ以下となっている。これらの値は、水あめを用いた場合の１０分の１以下の落下速度である。これは、多大な加工時間を要する大型金型や複雑形状金型のラッピング加工においてラップ剤２７として十分使用できることを意味する。また、図示しないが、砥粒径が＃１２００，＃２５００と小さくなるにつれて上記数式１より、砥粒一粒当たりの重力による影響が小さくなり落下速度が低くなるため、同じ濃度の媒体では、粒径が小さいほど砥粒をより均一に保つことができた。   On the other hand, when examining the experimental results of water-soluble polymers of PEO and PAA, the case of PEO (marked with ■ in FIG. 7) is 2% or more, and the case of PAA (marked with ○ in FIG. 7) is 0.5% or more. The abrasive grain falling speed is 1.0 μm / s or less. These values are drop speeds of 1/10 or less when candy is used. This means that it can be sufficiently used as the wrapping agent 27 in lapping of large dies and complex dies that require a great amount of processing time. Although not shown in the drawing, as the abrasive grain size becomes smaller as # 1200 and # 2500, the influence of gravity per abrasive grain becomes smaller and the falling speed becomes lower from Equation 1 above. The smaller the diameter, the more uniform the abrasive grains.

図７の結果をさらに考察する。単純な形状をなしかつ小さな工作物４に対しては従来の水あめでもラップ剤媒体として使用することができるが、複雑形状をなしかつ大型の工作物４に対しては、使用する砥粒径が小さくなるにつれて所望の表面粗さまでの加工時間が非常に長くなるため、より長時間浮遊させることのできる本発明のポリマーのほうが使用に適しているといえる。なお、ＰＡＡのほうが同じ濃度でもＰＥＯより砥粒を均一に浮遊させることができているのは、両者を同じ割合で水溶させた場合、ＰＡＡの方が高い粘度になるため落下速度がより小さくなったものと考えられる。従って、水溶性ポリマー、好ましくはＰＡＡやＰＥＯ、を使用したラップ剤２７は、大型かつ複雑な形状をなす工作物４に対する自動ラッピングに適していると言える。   Consider further the results of FIG. For simple workpieces and small workpieces 4, even conventional candy can be used as a lapping medium, but for complex workpieces and large workpieces 4, the abrasive grain size used is Since the processing time to the desired surface roughness becomes very long as it becomes smaller, it can be said that the polymer of the present invention that can float for a longer time is more suitable for use. It should be noted that the PAA can float the abrasive grains more uniformly than PEO even at the same concentration. When both are made water-soluble at the same ratio, the falling speed is lower because PAA has a higher viscosity. It is thought that. Accordingly, it can be said that the lapping agent 27 using a water-soluble polymer, preferably PAA or PEO, is suitable for automatic wrapping of the workpiece 4 having a large and complicated shape.

なお、図７からＰＥＯ、ＰＡＡとも高濃度になるにつれて砥粒の落下速度は低下していくものの、急激な低下とはならず（各曲線の勾配は減少）に所定の値に漸近していく。落下速度だけの観点から言えばポリマー密度が高濃度であることに超したことはないが、５ｗｔ％を超えると溶液の粘性が不均一になり、加工精度が著しく悪くなる。従って、ＰＡＡをラップ剤媒体として使用する場合、好適なポリマー濃度は０．０１〜５ｗｔ％となる。   From FIG. 7, the drop speed of the abrasive grains decreases as the concentrations of both PEO and PAA increase, but it does not suddenly decrease (the gradient of each curve decreases) but gradually approaches a predetermined value. . From the standpoint of the drop speed alone, the polymer density has never exceeded that of a high concentration, but if it exceeds 5 wt%, the viscosity of the solution becomes non-uniform and the processing accuracy is remarkably deteriorated. Therefore, when PAA is used as the wrapping medium, the preferred polymer concentration is 0.01-5 wt%.

一方、ＰＥＯをラップ剤媒体として使用する場合、さらに低濃度域（約１．３ｗｔ％未満）では、従来の水あめをラップ剤媒体として使用した場合の砥粒落下速度よりも、ラップ剤媒体中の砥粒の落下速度が大きくなってしまうため、長時間（例えば、５時間以上）のラッピング加工に対して砥粒を均一に分布させることが困難となる。従って、ＰＥＯ使用時の好適な濃度は、１．３〜５ｗｔ％（さらに好ましくは、２〜５ｗｔ％）であるといえる。   On the other hand, when PEO is used as a wrapping agent medium, in a lower concentration range (less than about 1.3 wt%), the abrasive dropping speed in the case of using conventional candy candy as the wrapping agent medium is higher than that in the wrapping agent medium. Since the falling speed of the abrasive grains is increased, it is difficult to uniformly distribute the abrasive grains for a long time (for example, 5 hours or more) lapping. Therefore, it can be said that a suitable concentration when using PEO is 1.3 to 5 wt% (more preferably 2 to 5 wt%).

[ラップ剤の好適使用条件の検討]
図７の結果から水溶性ポリマーを使用することで砥粒の均一分布が可能となった。ここではさらに、ラップ端子１５に取り込まれ実際に工作物４を加工する砥粒の分布密度が最適となる加工条件を明らかにし、開発したラップ剤２７の好適使用条件の検討を行った。 [Study on preferred conditions for using lapping agents]
From the results of FIG. 7, uniform distribution of the abrasive grains became possible by using the water-soluble polymer. Here, further, the processing conditions in which the distribution density of the abrasive grains that are taken into the lap terminal 15 and actually process the workpiece 4 are optimized are clarified, and the preferred use conditions of the developed wrapping agent 27 are examined.

上述したように本発明のラッピング装置２の加工原理として、ラップ剤２７中を浮遊している砥粒が加工の際にラップ端子１５に食い込み固定され、この固定された砥粒が主に工作物４の表面粗さを改善している。ここで、ラップ端子１５の単位面積当たりに取り込むことができる砥粒数を増加させることができれば、砥粒の交換動作の必要回数が減り、一度のツールパスでより効率的に加工を行うことができると考えられる。そのためにはラップ剤媒体に混合する砥粒の比率を大きくし、ラップ剤２７中の砥粒の絶対量を増やせばよいことが容易に考えられる。   As described above, as the processing principle of the lapping apparatus 2 of the present invention, the abrasive particles floating in the wrapping agent 27 bite into the lap terminal 15 and fixed during the processing, and the fixed abrasive particles are mainly used as a workpiece. The surface roughness of 4 is improved. Here, if the number of abrasive grains that can be taken in per unit area of the lap terminal 15 can be increased, the number of necessary abrasive grain replacement operations can be reduced, and processing can be performed more efficiently with a single tool path. It is considered possible. For that purpose, it is easily considered that the ratio of the abrasive grains mixed in the wrapping agent medium is increased and the absolute amount of the abrasive grains in the wrapping agent 27 is increased.

しかしながら、必要以上に砥粒を混合させた場合、ラップ剤２７コストの増加によるコストパフォーマンスの悪化を招く。本発明のラッピング装置２では効率よく砥粒をラップ端子１５に取り込ませるために、ラッピング工具１にはラッピング運動とは独立した、工作物４平面に対して垂直方向の往復運動をさせることで砥粒の取り込みを行っている。
そこでまず、この砥粒取り込みの運動に関して、砥粒取り込み数に強く関与すると考えられる加工条件を実験により明らかにした。 However, when abrasive grains are mixed more than necessary, cost performance is deteriorated due to an increase in the cost of the lapping agent 27. In the lapping apparatus 2 of the present invention, the lapping tool 1 is made to reciprocate in the direction perpendicular to the plane of the workpiece 4 independently of the lapping movement so that the abrasive grains can be efficiently taken into the lapping terminal 15. Grain is taken up.
Thus, first, the processing conditions considered to be strongly related to the number of abrasive grains taken in with respect to the movement of the abrasive grains taking up were clarified by experiments.

図８に砥粒取り込み数を調べるための実験のセットアップを示す。図中に示すようにNCフライス装置のテーブルに設置した倒立顕微鏡上で、ラッピングツールが実際の加工と同じ動きでラップ剤２７を充てんした容器中の工作物４上に押し付けられたときに、ラップ端子１５に食い込んで固定化された砥粒の数を測定した。ここで、（１）ラップ剤媒体に対する砥粒の混合比、（２）媒体の種類および濃度、（３）ラップ端子１５の材質および（４）ラップ端子押付圧力により食い込む砥粒の数は変化するため、これら四つの要素がそれぞれ砥粒取り込み数にどのように影響するか品質工学を用いて確認した。   FIG. 8 shows an experimental setup for examining the number of incorporated grains. As shown in the figure, when the lapping tool is pressed onto the workpiece 4 in the container filled with the lapping agent 27 with the same movement as the actual processing on the inverted microscope installed on the table of the NC milling apparatus, The number of abrasive grains that bite into the terminal 15 and was fixed was measured. Here, (1) the mixing ratio of abrasive grains to the wrapping agent medium, (2) the type and concentration of the medium, (3) the material of the wrap terminal 15 and (4) the number of abrasive grains that bite by the lap terminal pressing pressure vary. Therefore, it was confirmed using quality engineering how these four factors affect the number of abrasive grains taken in.

表２に品質工学に用いた四つの制御因子および設定した水準を示す。図７の結果から＃４００−５００のダイヤモンド砥粒を長時間保持できるように、ラップ剤媒体の濃度として、ＰＥＯを１％と２％とした二種類、ＰＡＡを1%の濃度とした一種類の計三種類に設定した。ラップ端子１５材料としては、従来から使用しているポリプロピレン（ＰＰ）のほかに、ナイロン（Ｎｙｌｏｎ）および熱処理を行っていない炭素鋼（ＳＳ４００）も用いた。ラップ端子１５の形状は直径１０ｍｍの球形である。   Table 2 shows the four control factors used in quality engineering and the set levels. From the results shown in FIG. 7, two types of wrapping agent medium concentrations of 1% and 2% PEO and one type of PAA concentration of 1% are provided so that diamond abrasive grains of # 400-500 can be held for a long time. The total of three types was set. As a material for the wrapping terminal 15, nylon (Nylon) and carbon steel (SS400) not subjected to heat treatment were used in addition to the conventionally used polypropylene (PP). The shape of the wrap terminal 15 is a spherical shape having a diameter of 10 mm.

図９の（ａ）と（ｂ）に品質工学より求めた砥粒取り込み数の感度とＳＮ比の要因効果図を示す。砥粒混合比（図９中、Ａ１〜Ａ３）に関しては、これが多いほど一回のラップ端子１５の押し付けで多くの砥粒を取り込むことができることがわかる。使用したラップ剤媒体はＰＥＯ，ＰＡＡいずれのポリマーを用いた場合（図９中、Ｂ１〜Ｂ３）でも、感度の値に大きな違いは見られないため、設定した濃度ではいずれも砥粒の取り込み数にラップ剤媒体は影響しないことがうかがえる。ラップ端子材料（図９中、Ｃ１〜Ｃ３）に関してはポリプロピレン（ＰＰ）が一番砥粒を取り込むことができ、炭素鋼（ＳＳ４００）ではまったく砥粒が食い込まないことがわかる。   9 (a) and 9 (b) show factor effect diagrams of the sensitivity of the number of incorporated grains obtained from quality engineering and the SN ratio. Regarding the abrasive grain mixing ratio (A1 to A3 in FIG. 9), it can be seen that the larger the number, the more abrasive grains can be taken in by pressing the lapping terminal 15 once. Even when the polymer used is either PEO or PAA (B1 to B3 in FIG. 9), no significant difference is seen in the sensitivity value. It can be seen that the wrapping medium has no effect. With regard to the wrap terminal material (C1 to C3 in FIG. 9), it can be seen that polypropylene (PP) can take in most abrasive grains and carbon steel (SS400) does not bite any abrasive grains.

なお、ラップ端子押付圧力（Ｄ１〜Ｄ３）はいずれの圧力値でも大きな違いは見られなかった。しかしながら、ラップ端子１５の最適な押し付け圧力については、砥粒の取り込み数だけではなく、加工中の砥粒の保持力に大きく影響すると考え、図８と同様のセットアップでさらに詳細な実験を行った。ここで、使用したラップ剤媒体は濃度２％のＰＥＯであり、ラップ端子１５材料は砥粒の取り込みが多いポリプロピレン（ＰＰ）を使用した。なお、この時設定したラップ剤媒体と砥粒との混合比は、上述の品質工学の実験において一番大きな値と同様にし、質量比（砥粒：媒体）を１：１０とした。   In addition, the lap | terminal terminal pressing pressure (D1-D3) did not see the big difference in any pressure value. However, the optimum pressing pressure of the wrap terminal 15 is considered to greatly affect not only the number of abrasive grains taken in but also the holding power of the abrasive grains during processing, and a more detailed experiment was conducted with the same setup as in FIG. . Here, the lapping agent medium used was PEO having a concentration of 2%, and the lapping terminal 15 was made of polypropylene (PP) having a large amount of abrasive grains. The mixing ratio between the lapping medium and the abrasive grains set at this time was set to the largest value in the above-described quality engineering experiment, and the mass ratio (abrasive grains: medium) was set to 1:10.

図１０にラップ端子押付圧力の違いによる砥粒取り込み数の変化の測定結果を示す。縦軸はラップ端子押付面の１．０×１．０ｍｍ２の範囲に食い込んだ砥粒数を示し、横軸はラップ端子押付圧力を示している。ラップ端子押付圧力が１０ｘ１０６（１０ＭＰａ）以下の場合、取り込める砥粒の数は平均4個と少ないが、逆に１０ＭＰａ以上の圧力であれば、一定数の砥粒を取り込めることがわかる。 FIG. 10 shows the measurement result of the change in the number of abrasive grains taken in due to the difference in the lap terminal pressing pressure. The vertical axis represents the number of abrasive grains that have entered the 1.0 × 1.0 mm 2 range of the lap terminal pressing surface, and the horizontal axis represents the lap terminal pressing pressure. When the lap terminal pressing pressure is 10 × 10 6 (10 MPa) or less, the average number of abrasive grains that can be taken in is as small as four, but conversely, if the pressure is 10 MPa or higher, a certain number of abrasive grains can be taken in.

なお、このラップ端子押付圧力は加工対象の工作物の材質にも依存するものであり、上記の値は超硬合金（Ｖ１０ ＪＩＳ規格）を使用した結果から導き出されたものである。一方、詳細な説明は省略するが、超硬合金より柔らかいＳＫＤ（Steel Kogu Dice）材、つまり金型用鋼、を使用した場合は、４〜５ＭＰａ以上の押付圧力が好適であった。   The lap terminal pressing pressure also depends on the material of the workpiece to be processed, and the above value is derived from the result of using cemented carbide (V10 JIS standard). On the other hand, although detailed description is omitted, when an SKD (Steel Kogu Dice) material softer than cemented carbide, that is, steel for molds, is used, a pressing pressure of 4 to 5 MPa or more is suitable.

また、実際の加工ではラップ端子１５に取り込まれた砥粒が工作物４を削り
、その際いくつかの砥粒は加工時に生じる抵抗力によりラップ端子１５先端部から脱落し、その割合は加工条件に左右されると考えられる。そこで、加工条件と砥粒の保持率の関係を調べた。 Further, in actual machining, abrasive grains taken into the lap terminal 15 scrape the workpiece 4, and at this time, some abrasive grains fall off from the tip of the lap terminal 15 due to the resistance force generated during machining, and the ratio depends on the machining conditions. It is thought that it depends on. Therefore, the relationship between the processing conditions and the retention rate of abrasive grains was examined.

実験方法については、図８と同様の装置を用い、先の図１０に準じて３０ＭＰａの取り込み圧力で砥粒を取り込んだ後、１５，３０，６０ＭＰａのラップ圧力を個々に加えながら５００，１５００，３０００ｍｍ／ｍｉｎのラップ速度で１ストローク（１０ｍｍ）のみラップを行い、加工の前後の砥粒の保持率（つまり、残存した砥粒数÷最初に取り込んだ砥粒数×１００）を＃４００−５００，＃１２００，＃２５００それぞれの砥粒において調査した。   As for the experimental method, using the same apparatus as in FIG. 8, the abrasive grains were taken in at a take-up pressure of 30 MPa according to FIG. 10, and then a lapping pressure of 15, 30, 60 MPa was applied individually to 500, 1500, Lapping is performed only for one stroke (10 mm) at a lapping speed of 3000 mm / min, and the retention rate of abrasive grains before and after processing (that is, the number of remaining abrasive grains divided by the number of first incorporated abrasive grains × 100) is # 400-500. , # 1200 and # 2500 were investigated for each abrasive grain.

図１１（ａ）にラップ速度が５００ｍｍ／ｍｉｎ、（ｂ）に１５００ｍｍ／ｍｉｎ、（ｃ）に３０００ｍｍ／ｍｉｎの場合の実験結果をそれぞれ示す。（ａ），（ｂ），（ｃ）に大きな差異が見られないことから、調べた範囲内ではラップ速度は砥粒の脱落には大きく影響しないことがうかがえる。一方、ラップ圧力については圧力が６０ＭＰａのときは保持率がいずれの条件でも５０〜８０％と良好であるが、１５ＭＰａの場合は３０％程度の保持率となってしまうという条件もあった。   FIG. 11A shows experimental results when the lap speed is 500 mm / min, FIG. 11B shows 1500 mm / min, and FIG. 11C shows 3000 mm / min. Since no significant difference is observed in (a), (b), and (c), it can be seen that the lapping speed does not significantly affect the falling off of the abrasive grains within the examined range. On the other hand, as for the lap pressure, when the pressure is 60 MPa, the retention rate is as good as 50 to 80% under any condition, but there is also a condition that the retention rate is about 30% when the pressure is 15 MPa.

図１１の結果から砥粒の脱落を低減し効率よい加工を行うためにはラップ圧力をある程度高くする必要があるが、必要以上に高いラップ圧力で加工を行った場合は工作物４の最終仕上げ面がむしろ粗くなってしまう。本発明で対象とする超硬合金（Ｖ１０）については、図１１の結果よりラップ速度３０００ｍｍ／ｍｉｎ，ラップ圧力６０ＭＰａの加工条件がより効率よい加工が行える条件であることが明らかになった。   From the results shown in FIG. 11, it is necessary to increase the lapping pressure to a certain degree in order to reduce the drop of abrasive grains and perform efficient machining. However, when machining is performed at a lapping pressure higher than necessary, the final finish of the workpiece 4 is finished. The surface will be rather rough. With respect to the cemented carbide (V10) targeted in the present invention, it has been clarified from the results of FIG. 11 that the processing conditions with a lap speed of 3000 mm / min and a lap pressure of 60 MPa are conditions that allow more efficient processing.

以上から、大型形状のラッピングのために長時間砥粒を保持することができ、効率よくラップ端子１５に砥粒を取り込ませることができるラップ剤２７および加工条件を決定することができた。   From the above, it was possible to determine the lapping agent 27 and the processing conditions that can hold the abrasive grains for a long time for lapping in a large shape and can efficiently take the abrasive grains into the lapping terminal 15.

[三次元形状の工作物への加工実験および評価]
以下に、実際にこのラップ剤２７を用いて超硬合金（Ｖ１０）の加工を行い、本発明のラップ剤２７の評価を行った。対象とする工作物４の形状は図１２に示すように高さ方向に３００ｍｍの段差を持つ工作物４でダイヤモンド電着工具を用いて表面粗さＲｚ＝２．０μｍに前加工を行ったものを使用した。また、ラップ剤２７注入直後にＡ面を加工し、その後０．５，１，２，及び５ｈ（時間）後にＢ面もしくはＣ面を加工した。なお、表３にラッピングを行う際の加工条件を示す。 [Processing experiments and evaluation of 3D workpieces]
In the following, cemented carbide (V10) was actually processed using this wrapping agent 27, and the wrapping agent 27 of the present invention was evaluated. As shown in FIG. 12, the shape of the target workpiece 4 is a workpiece 4 having a step of 300 mm in the height direction and preprocessed to a surface roughness Rz = 2.0 μm using a diamond electrodeposition tool. It was used. Further, the A surface was processed immediately after the wrapping agent 27 was injected, and then the B surface or C surface was processed after 0.5, 1, 2, and 5 hours (hours). Table 3 shows the processing conditions for lapping.

図１３は、その実験結果のうち、Ａ面加工後５時間後に加工を施したＢ面及びＣ面の表面粗さＲｚ（実線Ａ、Ｂ、Ｃ上の○印）を示す。なお、図１３の縦軸に示す粗さはラップ方向に対して直角方向と水平方向に測定した二つの値のうち、粗いほうの値を示している。また、図１３中の一点鎖線Ａ’、Ｂ’、Ｃ’上のＸ印は、比較例として従来のラップ剤２７（濃度８０％水あめ）を使用してＡ’面を加工し、その後０．５時間後にＢ’面もしくはＣ’面を加工した結果を示している。   FIG. 13 shows the surface roughness Rz (circles on solid lines A, B, and C) of the B and C surfaces that were processed 5 hours after the A surface processing, among the experimental results. The roughness shown on the vertical axis in FIG. 13 indicates the coarser value of the two values measured in the direction perpendicular to the lap direction and in the horizontal direction. Further, the X marks on the alternate long and short dash lines A ′, B ′, and C ′ in FIG. 13 use the conventional wrapping agent 27 (concentration 80% water candy) as a comparative example to process the A ′ surface, and then 0. The result of processing the B ′ surface or the C ′ surface after 5 hours is shown.

図１３の結果から、比較例の従来のラップ剤２７を用いた場合、Ａ’面加工直後のわずか０．５時間（３０分）後でもＣ’面は砥粒＃４００，＃１２００で表面粗さの改善は見られず、ラップ剤２７が本来の機能を発揮していないことがわかる。ここでＢ’面は水平面であるため、Ｃ’面よりもダイヤモンドの残量があることがうかがえるが、下方にダイヤモンドが沈降したため表面粗さの改善の速度が低下している。   From the results shown in FIG. 13, when the conventional lapping agent 27 of the comparative example is used, the surface C ′ is roughened with abrasive grains # 400 and # 1200 even after only 0.5 hours (30 minutes) immediately after the A ′ surface processing. No improvement is seen, and it can be seen that the wrapping agent 27 does not perform its original function. Here, since the B 'plane is a horizontal plane, it can be seen that the remaining amount of diamond is larger than that of the C' plane. However, since the diamond has settled downward, the speed of improvement of the surface roughness is reduced.

一方、開発したラップ剤２７では、Ａ面加工後５時間もたっているにも関わらず、Ｂ面、Ｃ面ともＡ面と同様の表面粗さで加工（三次元形状の加工）ができており、長時間のダイヤモンド均一分布が可能なラップ剤２７の効果がうかがえる。なお、図１４は、本発明のラップ剤２７を含んだラッピング装置２により実際に加工された加工面を示す。以上の結果から開発したラップ剤２７は、大型金型、複雑形状金型のラッピングに有効であると考える。   On the other hand, with the developed wrapping agent 27, both the B and C surfaces can be processed with the same surface roughness as the A surface (three-dimensional shape processing), even though it has been 5 hours after the A surface processing. It can be seen that the effect of the wrapping agent 27 capable of a uniform diamond distribution for a long time can be seen. FIG. 14 shows a processed surface actually processed by the lapping apparatus 2 including the lapping agent 27 of the present invention. It is considered that the wrapping agent 27 developed from the above results is effective for lapping large dies and complex dies.

[低級アルコールを添加したラップ剤]
次に、別の態様のラップ剤２７について説明する。ここで、上述のラップ剤２７の成分（水、水溶性ポリマー、及び砥粒）のうち、水に低級アルコールを添加した以外の点は基本的に同様であるため、その他の説明は省略する。ここで、前記低級アルコールとして、下記の理由及び実験結果からエタノール（エチルアルコール）が好ましいが、水との親和性の高くかつ後述の気化熱冷却効果を発揮するものであればこれに限定されない。例えば、メタノール（メチルアルコール）、イソプロピルアルコール、エチレングリコールなどの低級アルコール（炭素Ｃの数が１〜４まで）であってもよい。 [Lapping agent with lower alcohol added]
Next, another embodiment of the wrapping agent 27 will be described. Here, among the components of the above-described wrapping agent 27 (water, water-soluble polymer, and abrasive grains), the points other than the addition of the lower alcohol to water are basically the same, and other explanations are omitted. Here, ethanol (ethyl alcohol) is preferable as the lower alcohol from the following reasons and experimental results. However, the lower alcohol is not limited to this as long as it has a high affinity with water and exhibits the evaporative heat cooling effect described below. For example, it may be a lower alcohol (the number of carbon C is 1 to 4) such as methanol (methyl alcohol), isopropyl alcohol, or ethylene glycol.

精密なラッピング加工を行う場合には、加工発熱による精度低下が大きな問題となる。この問題は、上述した超音波振動を適用した高速なラッピング加工ではきわめて大きな問題となる。   When performing a precise lapping process, a decrease in accuracy due to processing heat generation becomes a serious problem. This problem becomes a very big problem in the high-speed lapping process to which the above-described ultrasonic vibration is applied.

水の気化熱量は２２５０ｋＪ／ｋｇ、エタノールは８５５ｋＪ／ｋｇである。ラッピング加工による発熱が生じた場合、ラップ剤２７が蒸発してその気加熱冷却効果で発熱の効果的な除去が望まれる。この要望に対して、気化熱量が２２５０ｋＪ／ｋｇと大きく、しかも安価な水が有効である。   The heat of vaporization of water is 2250 kJ / kg, and ethanol is 855 kJ / kg. When heat is generated by the lapping process, the wrapping agent 27 evaporates and it is desired to effectively remove the heat due to the air heating and cooling effect. In response to this demand, water with a large heat of vaporization of 2250 kJ / kg and inexpensive water is effective.

しかしながら、水の沸点は１００℃（１０００ｈＰａ（＝hectopascal，１０２ｘＰａ）において）であり，なかなか気化しずらい液体である。 However, the boiling point of water is 100 ° C. (at 1000 hPa (= hectopascal, 10 2 × Pa)), and it is a liquid that is hard to vaporize.

そこで、本実施例では、水をエタノールに変えることにより、エタノールの沸点は７８．３℃（１０００ｈＰａにおいて）であり，ラッピング加工点での気化反応を容易に行うことができ、水に比べて気化熱量は低いものの、むしろ強制冷却能力は高くなる。また、重量比で水：エタノール＝７：３の場合の沸点は８３．５℃（１０００ｈＰａ)であり、ラッピング加工条件にあわせて水とエタノールの併用が冷却効率を上げることになる。   Therefore, in this example, by changing water to ethanol, the boiling point of ethanol is 78.3 ° C. (at 1000 hPa), and the vaporization reaction at the lapping processing point can be easily performed. Although the amount of heat is low, the forced cooling capacity is rather high. Further, the boiling point of water: ethanol = 7: 3 by weight is 83.5 ° C. (1000 hPa), and the combined use of water and ethanol increases the cooling efficiency in accordance with the lapping process conditions.

このように、ラップ剤２７で使用していた水を、水とエタノール、もしくはエタノールのみに代替して、ラッピング加工中の発熱を除去し、熱変形による加工精度低下を防止できるといえる。   Thus, it can be said that the water used in the wrapping agent 27 can be replaced with water and ethanol, or ethanol alone, to remove heat generated during the lapping process and prevent a decrease in processing accuracy due to thermal deformation.

図１５は、エタノールの添加による金型の温度変化を示す。具体的には、エタノールと水との混合比を１：１にした場合の温度変化と２：１にした場合の温度変化とを示し、比較例として市販の研磨剤を使用したときの温度変化を示す。図１５から、比較例に対してエタノールと水との混合比が１：１の場合には金型の温度上昇を半分以下に抑制でき、また、上記混合比が２：１の場合には金型の温度上昇を実質的に除去可能であることが判明した。   FIG. 15 shows the temperature change of the mold due to the addition of ethanol. Specifically, it shows the temperature change when the mixing ratio of ethanol and water is 1: 1 and the temperature change when it is 2: 1, and the temperature change when a commercially available abrasive is used as a comparative example. Indicates. From FIG. 15, when the mixing ratio of ethanol and water is 1: 1 with respect to the comparative example, the temperature rise of the mold can be suppressed to less than half, and when the mixing ratio is 2: 1 It has been found that the mold temperature rise can be substantially eliminated.

以上のように、本発明のラップ端子あるいは超音波振動子を備えたラッピング工具、又はラップ剤を備えたラッピング装置によれば、下記の作用効果を発揮させることができる。
（１）三次元形状など複雑形状の工作物に対するラッピング加工であっても、局所的に入り組んだ箇所に本発明のラップ端子が適合するようになり、全面を均一な表面粗さにすることができ、ひいては、製品の高品位加工を実現することが可能となる。
（２）ラッピング加工のための摺動スペースがほとんど無い複雑形状の加工部位に対しても、本発明の超音波ラッピング工具によって、きわめて効率の良いラッピング加工が可能になる。
（３）本発明のラップ剤を使用することにより、長時間均一にダイヤモンド砥粒を浮遊させることができ、長時間の加工時間を要する大型金型や複雑形状金型のラッピング加工に有効である。
（４）さらに、本発明のラップ剤に低級アルコール類を添加することにより、ラップ剤が蒸発してその気化熱冷却効果を発揮し、従来問題となっていた金型の発熱を効果的に除去することができる。この気化熱冷却効果は、上記（２）の超音波ラッピング工具による高速ラッピングにおいて顕著に生じ得る発熱に対して特に有効である。 As described above, according to the lapping tool including the lapping terminal or the ultrasonic transducer of the present invention or the lapping apparatus including the lapping agent, the following effects can be exhibited.
(1) Even when lapping a workpiece having a complicated shape such as a three-dimensional shape, the wrap terminal of the present invention is adapted to a locally intricate portion, and the entire surface can be made to have a uniform surface roughness. As a result, it is possible to realize high quality processing of the product.
(2) An extremely efficient lapping process can be performed by the ultrasonic lapping tool of the present invention even on a complex-shaped machining site having almost no sliding space for lapping.
(3) By using the lapping agent of the present invention, diamond abrasive grains can be floated uniformly for a long time, which is effective for lapping of large dies and complex dies that require a long processing time. .
(4) Furthermore, by adding lower alcohols to the wrapping agent of the present invention, the wrapping agent evaporates and exhibits its vaporization heat cooling effect, effectively removing the heat generation of the mold that has been a problem in the past. can do. This evaporative heat cooling effect is particularly effective for heat generation that can be remarkably generated in the high-speed lapping by the ultrasonic lapping tool (2).

本発明は前記実施例に限定されることなく、特許請求の記載した発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲に含まれることはいうまでもない。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the invention described in the claims, and it goes without saying that these are also included in the scope of the present invention.

本発明のラッピング工具の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the lapping tool of this invention. 本発明のラッピング装置の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the wrapping apparatus of this invention. 本発明のラップ端子の製造方法を示した図である。It is the figure which showed the manufacturing method of the wrap terminal of this invention. 本発明のラップ端子を用いてラッピング加工を施した工作物の仕上げ面を示した図である。It is the figure which showed the finished surface of the workpiece which performed the lapping process using the lapping terminal of this invention. 本発明のラッピング工具（超音波ラッピング工具）の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the lapping tool (ultrasonic lapping tool) of this invention. ラップ剤中の砥粒の落下速度を測定する実験装置の概略を示した図である。It is the figure which showed the outline of the experimental apparatus which measures the fall speed | rate of the abrasive grain in a lapping agent. 砥粒の落下速度の実験結果を示した図である。It is the figure which showed the experimental result of the fall speed of an abrasive grain. 砥粒取り込み数を評価するための実験装置の概略を示した図である。It is the figure which showed the outline of the experimental apparatus for evaluating abrasive grain taking-in number. 品質工学により求めた砥粒取り込み数の感度とＳＮ比の要因効果図を示した図である。It is the figure which showed the factor effect figure of the sensitivity of the abrasive grain taking-in number calculated | required by quality engineering, and SN ratio. ラップ端子押付圧力が砥粒の取り込みに及ぼす影響を示した図である。It is the figure which showed the influence which the lapping terminal pressing pressure has on the taking-in of an abrasive grain. ラッピング加工条件と砥粒保持率との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between lapping process conditions and an abrasive grain retention rate. ラッピング加工実験対象の工作物の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the workpiece of a lapping process test object. 好適なラップ剤及び加工条件でラッピング加工した後の図１２の工作物の表面粗さを示した図である。FIG. 13 shows the surface roughness of the workpiece of FIG. 12 after lapping with the preferred lapping agent and processing conditions. 好適なラップ剤及び加工条件でラッピング加工した後の仕上げ面を示した図である。It is the figure which showed the finished surface after lapping with a suitable lapping agent and processing conditions. 本発明のラップ剤（エタノール添加）が金型の温度変化に及ぼす影響を示した図である。It is the figure which showed the influence which the lapping agent (ethanol addition) of this invention has on the temperature change of a metal mold | die.

符号の説明Explanation of symbols

１ ラッピング工具
２ ラッピング装置
３ 往復駆動部
４ 工作物
４ａ 加工予定部（コーナー部）
１１ 取付部
１２ 調整ダイアル
１３ 調整ねじ
１４ 弾性支持部
１５ ラップ端子
１６ 固定ボルト
１７ 接続穴
１８ 空洞部
１９ 超音波振動部
１９ａ 超音波振動子
１９ｂ 共振体
１９ｃ アンプ
２１ ベッド
２２ コラム
２３ 主軸頭
２４ 主軸
２５ テーブル
２６ 加工槽
２７ ラップ剤
３１ 出力軸
４０ 離型剤
４１ 合成樹脂
４２ 補強骨材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Lapping tool 2 Lapping device 3 Reciprocating drive part 4 Workpiece 4a Process scheduled part (corner part)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Mounting part 12 Adjustment dial 13 Adjustment screw 14 Elastic support part 15 Lap terminal 16 Fixing bolt 17 Connection hole 18 Hollow part 19 Ultrasonic vibration part 19a Ultrasonic vibrator 19b Resonator 19c Amplifier 21 Bed 22 Column 23 Spindle head 24 Spindle 25 Table 26 Processing tank 27 Lapping agent 31 Output shaft 40 Release agent 41 Synthetic resin 42 Reinforced aggregate

Claims (18)

水と水溶性ポリマーと有したラップ剤媒体と、砥粒と、を含んだラップ剤であって、
前記水溶性ポリマーは、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＡ）、またはアクリル酸金属塩であり、
前記砥粒は、ダイヤモンドまたはアルミナからなり、
前記ラップ剤は、前記水に前記水溶性ポリマーを５重量パーセント以下の濃度で混ぜ合わせた後に、前記砥粒を混ぜ合わせることによって生成されることを特徴とするラップ剤。 A lapping agent comprising a lapping agent medium having water and a water-soluble polymer, and abrasive grains,
The water-soluble polymer is polyethylene oxide (PEO), polyacrylamide (PAA), or acrylic acid metal salt,
The abrasive is made of diamond or alumina,
The lapping agent is produced by mixing the water-soluble polymer with the water at a concentration of 5 weight percent or less and then mixing the abrasive grains. 請求項１に記載のラップ剤であって、
前記水には低級アルコールが添加されていることを特徴とするラップ剤。 The wrap agent according to claim 1,
A wrapping agent, wherein a lower alcohol is added to the water. 請求項１又は請求項２に記載のラップ剤であって、
前記低級アルコールがエタノールであり、
前記低級アルコールの重量が、前記水の重量を１としたときに、１以上であることを特徴とするラップ剤。 The wrapping agent according to claim 1 or 2,
The lower alcohol is ethanol;
The lapping agent, wherein the weight of the lower alcohol is 1 or more when the weight of the water is 1. 低級アルコールと水溶性ポリマーとを有したラップ剤媒体と、砥粒と、を含んだラップ剤であって、
前記水溶性ポリマーは、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＡ）、またはアクリル酸金属塩であり、
前記砥粒は、ダイヤモンドまたはアルミナからなり、
前記ラップ剤は、前記低級アルコールに前記水溶性ポリマーを５重量パーセント以下の濃度で混ぜ合わせた後に、前記砥粒を混ぜ合わせることによって生成されることを特徴とするラップ剤。 A lapping agent comprising a lapping agent medium having a lower alcohol and a water-soluble polymer, and abrasive grains,
The water-soluble polymer is polyethylene oxide (PEO), polyacrylamide (PAA), or acrylic acid metal salt,
The abrasive is made of diamond or alumina,
The lapping agent is produced by mixing the water-soluble polymer with the lower alcohol at a concentration of 5 weight percent or less and then mixing the abrasive grains. 合成樹脂からなるラップ端子と前記ラップ端子を弾性的に支持する弾性支持部とを備えたラッピング工具と、工作物を取り付けるためのテーブルと、前記ラッピング工具と前記テーブルとを互いに直交する３軸方向に相対的に移動させる送り機構と、前記テーブル上に設けられかつラップ剤を貯留して該ラップ剤中に前記工作物の加工部を浸漬させるための加工槽と、を有したラッピング装置であって、
前記ラップ剤は、水と水溶性ポリマーと有したラップ剤媒体と、砥粒と、を含み、
前記水溶性ポリマーは、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＡ）、またはアクリル酸金属塩であり、
前記砥粒は、ダイヤモンドまたはアルミナからなり、
前記ラップ剤は、前記水に前記水溶性ポリマーを５重量パーセント以下の濃度で混ぜ合わせた後に、前記砥粒を混ぜ合わせることによって生成されることを特徴とするラッピング装置。 A wrapping tool comprising a wrap terminal made of synthetic resin and an elastic support part for elastically supporting the wrap terminal, a table for attaching a workpiece, and a triaxial direction in which the wrapping tool and the table are orthogonal to each other And a processing tank that is provided on the table and stores a lapping agent and immerses the processing portion of the workpiece in the lapping agent. And
The lapping agent includes a lapping agent medium having water and a water-soluble polymer, and abrasive grains.
The water-soluble polymer is polyethylene oxide (PEO), polyacrylamide (PAA), or acrylic acid metal salt,
The abrasive is made of diamond or alumina,
The wrapping agent is produced by mixing the water-soluble polymer with the water at a concentration of 5 weight percent or less and then mixing the abrasive grains. 請求項５に記載のラッピング装置であって、
前記ラップ剤の前記水には低級アルコールが添加されていることを特徴とするラップ剤。
を特徴とするラッピング装置。 The wrapping apparatus according to claim 5,
A wrapping agent, wherein a lower alcohol is added to the water of the wrapping agent.
Wrapping device characterized by. 請求項６に記載のラッピング装置であって、
前記低級アルコールがエタノールであり、
前記低級アルコールの重量が、前記水の重量を１としたときに、１以上であることを特徴とするラッピング装置。 The wrapping device according to claim 6,
The lower alcohol is ethanol;
The wrapping apparatus, wherein the weight of the lower alcohol is 1 or more when the weight of the water is 1. 合成樹脂からなるラップ端子と前記ラップ端子を弾性的に支持する弾性支持部とを備えたラッピング工具と、工作物を取り付けるためのテーブルと、前記ラッピング工具と前記テーブルとを互いに直交する３軸方向に相対的に移動させる送り機構と、前記テーブル上に設けられかつラップ剤を貯留して該ラップ剤中に前記工作物の加工部を浸漬させるための加工槽と、を有したラッピング装置であって、
前記ラップ剤は、低級アルコールと水溶性ポリマーとを有したラップ剤媒体と、砥粒と、を含み、
前記水溶性ポリマーは、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＡ）、またはアクリル酸金属塩であり、
前記砥粒は、ダイヤモンドまたはアルミナからなり、
前記ラップ剤は、前記低級アルコールに前記水溶性ポリマーを５重量パーセント以下の濃度で混ぜ合わせた後に、前記砥粒を混ぜ合わせることによって生成されることを特徴とするラッピング装置。 A wrapping tool comprising a wrap terminal made of synthetic resin and an elastic support part for elastically supporting the wrap terminal, a table for attaching a workpiece, and a triaxial direction in which the wrapping tool and the table are orthogonal to each other And a processing tank that is provided on the table and stores a lapping agent and immerses the processing portion of the workpiece in the lapping agent. And
The lapping agent includes a lapping agent medium having a lower alcohol and a water-soluble polymer, and abrasive grains,
The water-soluble polymer is polyethylene oxide (PEO), polyacrylamide (PAA), or acrylic acid metal salt,
The abrasive is made of diamond or alumina,
The lapping device is produced by mixing the abrasive particles after mixing the water-soluble polymer with the lower alcohol at a concentration of 5 weight percent or less. 請求項５〜８のいずれか1項に記載のラッピング装置であって、
前記ラップ端子がポリプロピレン（ＰＰ）樹脂を含んだ球形の中実体であることを特徴とするラッピング装置。 A wrapping apparatus according to any one of claims 5 to 8,
The lapping apparatus, wherein the wrap terminal is a spherical solid body containing polypropylene (PP) resin. 請求項５〜９のいずれか1項に記載のラッピング装置であって、
前記工作物の材質が超硬合金からなり、かつ、
前記工作物の前記加工部に対する前記ラップ端子の押付圧力を１０ｘ１０６Ｐａ以上に設定することを特徴とするラッピング装置。 The wrapping device according to any one of claims 5 to 9,
The material of the workpiece is made of cemented carbide, and
A lapping apparatus, wherein a pressing pressure of the lap terminal against the processing portion of the workpiece is set to 10 × 10 6 Pa or more. 請求項５〜１０のいずれか１項に記載のラッピング装置であって、
前記ラップ端子と前記弾性支持部との間に、超音波振動子と共振体とを含んだ超音波振動部を有することを特徴とするラッピング装置。 A wrapping apparatus according to any one of claims 5 to 10, wherein
A wrapping apparatus comprising an ultrasonic vibration section including an ultrasonic vibrator and a resonator between the wrap terminal and the elastic support section. 合成樹脂からなるラップ端子と前記ラップ端子を弾性的に支持する弾性支持部とを備えたラッピング工具と、工作物を取り付けるためのテーブルと、前記ラッピング工具と前記テーブルとを互いに直交する３軸方向に相対的に移動させる送り機構と、前記テーブル上に設けられかつラップ剤を貯留して該ラップ剤中に前記工作物の加工部を浸漬させるための加工槽と、を有したラッピング装置を用いたラッピング加工方法であって、
前記ラップ剤を生成して前記加工槽に貯留する工程と、
前記ラップ端子を前記ラップ剤中で往復振動させながら、該ラップ端子が前記工作物の前記加工部に押付・離間するように該ラップ端子によって該加工部を打叩する工程と、
前記送り機構を用いて、前記ラッピング工具と前記テーブルとを互いに直交する３軸方向に相対的に移動させる工程と、を含み、かつ、
前記ラップ剤は、水と水溶性ポリマーと有したラップ剤媒体と、砥粒と、を含み、
前記水溶性ポリマーは、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＡ）、またはアクリル酸金属塩であり、
前記砥粒は、ダイヤモンドまたはアルミナからなり、
前記ラップ剤の生成工程は、前記水に前記水溶性ポリマーを５重量パーセント以下の濃度で混ぜ合わせた後に、前記砥粒を混ぜ合わせることによって生成されることを特徴とするラッピング加工方法。 A wrapping tool comprising a wrap terminal made of synthetic resin and an elastic support part for elastically supporting the wrap terminal, a table for attaching a workpiece, and a triaxial direction in which the wrapping tool and the table are orthogonal to each other A wrapping apparatus having a feed mechanism that moves relative to the table and a processing tank that is provided on the table and stores the wrapping agent and immerses the processing portion of the workpiece in the wrapping agent. A wrapping method,
Generating the lapping agent and storing it in the processing tank;
Hitting the processed portion with the wrap terminal so that the wrap terminal is pressed against and separated from the processed portion of the workpiece while reciprocally vibrating the wrap terminal in the wrap agent;
Using the feed mechanism, relatively moving the lapping tool and the table in the three axial directions orthogonal to each other, and
The lapping agent includes a lapping agent medium having water and a water-soluble polymer, and abrasive grains.
The water-soluble polymer is polyethylene oxide (PEO), polyacrylamide (PAA), or acrylic acid metal salt,
The abrasive is made of diamond or alumina,
The lapping agent generation step is generated by mixing the water-soluble polymer with the water at a concentration of 5 weight percent or less and then mixing the abrasive grains. 請求項１２に記載のラッピング加工方法であって、
前記ラップ剤の前記水には低級アルコールが添加されていることを特徴とするラッピング加工方法。 The lapping method according to claim 12, comprising:
A lapping method, wherein a lower alcohol is added to the water of the wrapping agent. 請求項１３に記載のラッピング加工方法であって、
前記低級アルコールがエタノールであり、
前記低級アルコールの重量が、前記水の重量を１としたときに、１以上であることを特徴とするラッピング加工方法。 The lapping method according to claim 13, wherein
The lower alcohol is ethanol;
The lapping method, wherein the weight of the lower alcohol is 1 or more when the weight of the water is 1. 合成樹脂からなるラップ端子と前記ラップ端子を弾性的に支持する弾性支持部とを備えたラッピング工具と、工作物を取り付けるためのテーブルと、前記ラッピング工具と前記テーブルとを互いに直交する３軸方向に相対的に移動させる送り機構と、前記テーブル上に設けられかつラップ剤を貯留して該ラップ剤中に前記工作物の加工部を浸漬させるための加工槽と、を有したラッピング装置を用いたラッピング加工方法であって、
前記ラップ剤を生成して前記加工槽に貯留する工程と、
前記ラップ端子を前記ラップ剤中で往復振動させながら、該ラップ端子が前記工作物の前記加工部に押付・離間するように該ラップ端子によって該加工部を打叩する工程と、
前記送り機構を用いて、前記ラッピング工具と前記テーブルとを互いに直交する３軸方向に相対的に移動させる工程と、を含み、かつ、
前記ラップ剤は、低級アルコールと水溶性ポリマーと有したラップ剤媒体と、砥粒と、を含み、
前記水溶性ポリマーは、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリアクリルアミド（ＰＡＡ）、またはアクリル酸金属塩であり、
前記砥粒は、ダイヤモンドまたはアルミナからなり、
前記ラップ剤の生成工程は、前記低級アルコールに前記水溶性ポリマーを５重量パーセント以下の濃度で混ぜ合わせた後に、前記砥粒を混ぜ合わせることによって生成されることを特徴とするラッピング加工方法。 A wrapping tool comprising a wrap terminal made of synthetic resin and an elastic support part for elastically supporting the wrap terminal, a table for attaching a workpiece, and a triaxial direction in which the wrapping tool and the table are orthogonal to each other A wrapping apparatus having a feed mechanism that moves relative to the table and a processing tank that is provided on the table and stores the wrapping agent and immerses the processing portion of the workpiece in the wrapping agent. A wrapping method,
Generating the lapping agent and storing it in the processing tank;
Hitting the processed portion with the wrap terminal so that the wrap terminal is pressed against and separated from the processed portion of the workpiece while reciprocally vibrating the wrap terminal in the wrap agent;
Using the feed mechanism, relatively moving the lapping tool and the table in the three axial directions orthogonal to each other, and
The lapping agent includes a lapping agent medium having a lower alcohol and a water-soluble polymer, and abrasive grains,
The water-soluble polymer is polyethylene oxide (PEO), polyacrylamide (PAA), or acrylic acid metal salt,
The abrasive is made of diamond or alumina,
The lapping agent producing step is produced by mixing the abrasive grains after mixing the water-soluble polymer with the lower alcohol at a concentration of 5 weight percent or less. 請求項１２〜１５のいずれか1項に記載のラッピング加工方法であって、
前記ラップ端子がポリプロピレン（ＰＰ）樹脂を含んだ球形の中実体であることを特徴とするラッピング加工方法。 The lapping method according to any one of claims 12 to 15,
The lapping method, wherein the wrap terminal is a spherical solid body containing polypropylene (PP) resin. 請求項１２〜１６のいずれか1項に記載のラッピング加工方法であって、
前記工作物の材質が超硬合金からなり、かつ、
前記工作物の打叩工程において、前記加工部に対する前記ラップ端子の押付圧力を１０ｘ１０６Ｐａ以上に設定することを特徴とするラッピング加工方法。 The lapping method according to any one of claims 12 to 16, comprising:
The material of the workpiece is made of cemented carbide, and
In the lapping process of the workpiece, the lapping process method is characterized in that a pressing pressure of the lap terminal against the machining part is set to 10 × 10 6 Pa or more. 請求項１２〜１７のいずれか１項に記載のラッピング加工方法であって、
前記ラッピング工具は前記ラップ端子と前記弾性支持部との間に、超音波振動子と共振体とを含んだ超音波振動部をさらに有し、かつ、
前記工作物の打叩工程において、前記ラップ端子の前記往復運動に超音波振動を付与させることを特徴とするラッピング加工方法。 The lapping method according to any one of claims 12 to 17,
The lapping tool further includes an ultrasonic vibration part including an ultrasonic vibrator and a resonator between the wrap terminal and the elastic support part, and
In the lapping process of the workpiece, an ultrasonic vibration is applied to the reciprocating motion of the lap terminal.
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