JP2016137553A - Polishing apparatus and polishing method - Google Patents
Polishing apparatus and polishing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016137553A JP2016137553A JP2015014627A JP2015014627A JP2016137553A JP 2016137553 A JP2016137553 A JP 2016137553A JP 2015014627 A JP2015014627 A JP 2015014627A JP 2015014627 A JP2015014627 A JP 2015014627A JP 2016137553 A JP2016137553 A JP 2016137553A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polishing
- polishing tool
- magnetic
- tool
- abrasive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
Description
本発明は、非磁性材料からなる研磨対象物を研磨するための研磨装置および研磨方法に関する。 The present invention relates to a polishing apparatus and a polishing method for polishing a polishing object made of a nonmagnetic material.
従来、研磨対象物としての各種の製品の表面仕上げに様々な研磨方法が用いられている。このうち、研磨対象物が比較的複雑な表面形状を有している場合（たとえば、研磨対象物に曲率が略一定の曲面が含まれる場合や多少の凹凸面が含まれる場合等）に好適に利用できる研磨方法として、磁気研磨法が知られている。 Conventionally, various polishing methods are used for surface finishing of various products as polishing objects. Among these, it is preferable when the polishing object has a relatively complicated surface shape (for example, when the polishing object includes a curved surface with a substantially constant curvature or some uneven surface). As a polishing method that can be used, a magnetic polishing method is known.
磁気研磨法は、研磨装置の加工部の周囲に磁石を配置するとともに、研磨剤に含まれる砥粒として磁性砥粒を用い、磁力を用いて研磨対象物に磁性砥粒を押し付けることで研磨を行なうものである。当該磁気研磨法においては、磁性砥粒が磁力線に沿って並ぶことで研磨ツールの先端にブラシ様の磁性砥粒の集合体（一般に粒子ブラシと称される）が形成されることになり、研磨対象物に磁力によって磁性砥粒が略均一に押しつけられることで比較的複雑な形状の表面の研磨を可能にするものである。 In the magnetic polishing method, a magnet is disposed around the processing portion of a polishing apparatus, magnetic abrasive grains are used as abrasive grains contained in the polishing agent, and polishing is performed by pressing the magnetic abrasive grains against an object to be polished using a magnetic force. To do. In the magnetic polishing method, the magnetic abrasive grains are arranged along the magnetic field lines to form an aggregate of brush-like magnetic abrasive grains (generally referred to as a particle brush) at the tip of the polishing tool. The surface of a relatively complicated shape can be polished by pressing the magnetic abrasive grains substantially uniformly against the object by a magnetic force.
ここで、磁気研磨法を用いて磁性材料からなる研磨対象物を研磨する場合には、当該研磨対象物と研磨装置に設置された磁石との間に、対応した一対の磁極が形成されることで磁場が生成されるようにし、当該磁場によって上述した粒子ブラシが形成されて研磨が行なわれるようにする。 Here, when a polishing object made of a magnetic material is polished using the magnetic polishing method, a corresponding pair of magnetic poles are formed between the polishing object and a magnet installed in the polishing apparatus. Thus, a magnetic field is generated, and the above-described particle brush is formed by the magnetic field so that polishing is performed.
一方、磁気研磨法を用いて非磁性材料からなる研磨対象物を研磨する場合には、研磨対象物を通過するように磁場が生成される必要があり、研磨対象物を挟み込むように研磨装置に一対の磁石が設置され、これら一対の磁石間に、対応した一対の磁極が形成されることで磁場が生成されるようにし、当該磁場によって上述した粒子ブラシが形成されて研磨が行なわれるようにする。 On the other hand, when a polishing object made of a non-magnetic material is polished using the magnetic polishing method, a magnetic field needs to be generated so as to pass through the polishing object, and the polishing apparatus is sandwiched between the polishing objects. A pair of magnets are installed, and a corresponding pair of magnetic poles are formed between the pair of magnets so that a magnetic field is generated, and the above-described particle brush is formed by the magnetic field so that polishing is performed. To do.
なお、この磁気研磨法が具体的に開示された文献としては、たとえば特開２００２−２６５９３３号公報（特許文献１）、特開平５−１１１８２１号公報（特許文献２）、特開２０１０−５２１２３号公報（特許文献３）等がある。 References that specifically disclose this magnetic polishing method include, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-265933 (Patent Document 1), Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-1111821 (Patent Document 2), and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-52123. There exists a gazette (patent document 3) etc.
このうち、上記特許文献２および３には、磁性砥粒を含む研磨剤中に磁性材料からなる複数の球体を添加し、当該球体を含む研磨剤を用いて研磨を行なう磁気研磨法が開示されている。当該特許文献２および３に開示の磁気研磨法においては、研磨剤中に含まれる潤滑油等の非磁性材料によって磁性砥粒に作用する磁力が弱められてしまうことが防止でき、磁性砥粒の研磨対象物に対する押し付け力の低下が抑制できる。 Among these, Patent Documents 2 and 3 disclose a magnetic polishing method in which a plurality of spheres made of a magnetic material are added to an abrasive containing magnetic abrasive grains, and polishing is performed using the abrasive containing the sphere. ing. In the magnetic polishing methods disclosed in Patent Documents 2 and 3, it is possible to prevent the magnetic force acting on the magnetic abrasive grains from being weakened by a nonmagnetic material such as lubricating oil contained in the abrasive. A decrease in the pressing force against the object to be polished can be suppressed.
また、磁性砥粒を用いない点で上述した磁気研磨法とは異なるものの、磁力を利用した研磨方法として、特開平５−４２４７６号公報（特許文献４）に開示のものがある。当該特許文献４に開示の研磨方法は、磁性材料からなる研磨対象物に油性ワックス等を用いて非磁性材料からなる砥粒を予め塗布しておき、研磨ツールと研磨対象物との間に、対応した一対の磁極が形成されるように研磨ツールを磁石にて構成し、研磨ツールと研磨対象物との間に磁性材料からなる複数の球体を介在させつつ研磨を行なうようにしたものである。 Further, although different from the above-described magnetic polishing method in that magnetic abrasive grains are not used, a polishing method using magnetic force is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-42476 (Patent Document 4). In the polishing method disclosed in Patent Document 4, abrasive particles made of a non-magnetic material are previously applied to a polishing object made of a magnetic material using an oily wax or the like, and between the polishing tool and the polishing object, The polishing tool is composed of a magnet so that a corresponding pair of magnetic poles is formed, and polishing is performed while a plurality of spheres made of a magnetic material are interposed between the polishing tool and the object to be polished. .
上記特許文献４に開示の研磨方法は、研磨対象物に予め塗布されている砥粒に対して、磁性材料からなる複数の球体を磁力によって押し付けるように作用させるものであり、研磨に際して研磨ツールと研磨対象物との間に、対応した一対の磁極が形成されるようにする点において、上述した磁気研磨法と共通したものである。 The polishing method disclosed in Patent Document 4 is to act to press a plurality of spheres made of a magnetic material by magnetic force against abrasive grains previously applied to an object to be polished. This is the same as the above-described magnetic polishing method in that a corresponding pair of magnetic poles are formed between the object to be polished.
ここで、磁性砥粒は、磁性材料からなる磁性粒子の表面に非磁性材料からなる複数の砥粒を結合させることで形成されるものであり、一般に磁性粒子の表面に砥粒を造粒や焼結あるいは化学的手法等によって結合させることで製造されるものである。そのため、当該磁性砥粒を含む研磨剤は、一般的な研磨剤に比較して非常に高価であり、結果として研磨に要するコストが増大してしまう問題があった。 Here, the magnetic abrasive grains are formed by bonding a plurality of abrasive grains made of a non-magnetic material to the surface of magnetic grains made of a magnetic material. Generally, abrasive grains are formed on the surface of magnetic grains. It is manufactured by bonding by sintering or chemical methods. Therefore, the abrasive | polishing agent containing the said magnetic abrasive grain is very expensive compared with a general abrasive | polishing agent, and there existed a problem that the cost required for grinding | polishing will increase as a result.
また、上記特許文献１ないし３に開示される如くの磁気研磨法を用いて非磁性材料からなる研磨対象物を研磨する場合においては、上述したように研磨対象物を挟み込むように研磨装置に一対の磁石を設置することが必要になる。 Further, when a polishing object made of a non-magnetic material is polished using the magnetic polishing method as disclosed in Patent Documents 1 to 3, a pair of polishing apparatuses are sandwiched between the polishing objects as described above. It is necessary to install a magnet.
その場合、非磁性材料からなる研磨対象物の厚みが十分に薄い場合には、非常に強力な磁場を発生させることで研磨対象物を通過するように磁場が生成できるため、大型でかつ高価な設備が必要にはなるものの、その研磨を行なうことが可能になる。 In that case, if the thickness of the polishing object made of a non-magnetic material is sufficiently thin, a magnetic field can be generated so as to pass through the polishing object by generating a very strong magnetic field. Although equipment is required, the polishing can be performed.
しかしながら、非磁性材料からなる研磨対象物の厚みがある程度厚い場合には、磁性砥粒を研磨対象物に十分な押し付け力をもって押し付けることができる程度にまで強力な磁場を発生させることが事実上できないため、その研磨を行なうこと自体が困難となってしまう。 However, when the thickness of the polishing object made of a non-magnetic material is somewhat thick, it is practically impossible to generate a strong magnetic field to such an extent that the magnetic abrasive grains can be pressed against the polishing object with a sufficient pressing force. Therefore, the polishing itself becomes difficult.
また、上記特許文献１ないし３に開示される如くの磁気研磨法を用いた場合であっても、非磁性材料からなる研磨対象物が非常に複雑な形状を有している場合（たとえば、研磨対象物が部位ごとに曲率半径が変化するような自由曲面等を含んでいる場合等）においては、磁性砥粒を研磨対象物に対して均一な押し付け力にて押し付けることが困難になってしまい、所望の精度での研磨が行なえないこととなってしまう。 Further, even when the magnetic polishing method as disclosed in Patent Documents 1 to 3 is used, a polishing object made of a nonmagnetic material has a very complicated shape (for example, polishing) In the case where the object includes a free curved surface whose curvature radius changes for each part), it becomes difficult to press the magnetic abrasive grains against the object to be polished with a uniform pressing force. Therefore, polishing with desired accuracy cannot be performed.
このように、磁気研磨法を用いた場合であっても、非磁性材料からなる研磨対象物を研磨する場合には、研磨に要するコストが大幅に増大してしまったり、所望の精度での研磨が行なえなかったり、そもそもその研磨自体が行なえなかったりするといった問題が存在していた。 As described above, even when the magnetic polishing method is used, when polishing a polishing object made of a nonmagnetic material, the cost required for polishing is greatly increased, or polishing with a desired accuracy is performed. However, there was a problem that polishing could not be performed or the polishing itself could not be performed in the first place.
また、上記特許文献４に開示される如くの研磨方法を用いた場合であっても、磁性砥粒を用いない点において研磨に要するコストは一部低減できるものの、やはり非磁性材料からなる研磨対象物を研磨する場合には、研磨に要するコストが大幅に増大してしまったり、所望の精度での研磨が行なえなかったり、そもそもその研磨自体が行なえなかったりするといった問題が存在していた。 Further, even when the polishing method as disclosed in Patent Document 4 is used, although the cost required for polishing can be partially reduced in that no magnetic abrasive grains are used, the object to be polished is also made of a nonmagnetic material. In the case of polishing an object, there have been problems that the cost required for polishing is greatly increased, polishing with a desired accuracy cannot be performed, or polishing itself cannot be performed in the first place.
したがって、本発明の目的は、多くの制約なく容易にかつ安価に非磁性材料からなる研磨対象物を研磨することができる新規な研磨装置および研磨方法を提供することにあり、特に、非磁性材料からなる研磨対象物の厚みが厚い場合や当該研磨対象物が非常に複雑な表面形状を有している場合等においても所望の精度にて研磨が行なえる研磨装置および研磨方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a novel polishing apparatus and polishing method capable of polishing an object to be polished made of a nonmagnetic material easily and inexpensively without many restrictions, and in particular, a nonmagnetic material. To provide a polishing apparatus and a polishing method capable of polishing with a desired accuracy even when the polishing object is made of a thick material or when the polishing object has a very complicated surface shape. is there.
本発明に基づく研磨装置は、非磁性材料からなる研磨対象物を研磨するためのものであって、研磨対象物に対して相対運動可能な研磨ツールと、上記研磨ツールに塗布された研磨剤とを備えている。上記研磨剤は、磁性材料からなる複数の球体と、上記複数の球体の各々の表面に被膜状に付着してなる液状バインダと、上記液状バインダによって上記複数の球体の各々の表面上において分散された状態で保持された非磁性材料からなる複数の砥粒とを含んでいる。上記研磨ツールの表面近傍には、上記研磨ツールの表面の一部から出て上記研磨ツールの表面の他の一部に戻るように上記研磨ツールに一対の磁極が形成されることで磁場が生成されており、当該磁場によって上記複数の球体が上記研磨ツールに磁着されることで上記研磨剤中に磁性クラスタが形成されている。本発明に基づく研磨装置においては、上記研磨剤を上記研磨ツールによって研磨対象物に押圧しつつ上記研磨ツールを研磨対象物に対して相対運動させることで研磨対象物を研磨するに際し、上記磁場のみによって上記磁性クラスタが形成された状態が維持される。
上記本発明に基づく研磨装置にあっては、上記研磨ツールが、軸線周りに自転可能であることが好ましく、その場合には、研磨対象物を研磨するに際し、上記研磨ツールが自転することが好ましい。
A polishing apparatus according to the present invention is for polishing a polishing object made of a non-magnetic material, and is a polishing tool that can move relative to the polishing object, and an abrasive applied to the polishing tool. It has. The abrasive is dispersed on the surface of each of the plurality of spheres by the plurality of spheres made of a magnetic material, a liquid binder adhered to the surface of each of the plurality of spheres, and the liquid binder. And a plurality of abrasive grains made of a nonmagnetic material held in a wet state. A magnetic field is generated in the vicinity of the surface of the polishing tool by forming a pair of magnetic poles on the polishing tool so as to exit from a part of the surface of the polishing tool and return to another part of the surface of the polishing tool. The plurality of spheres are magnetically attached to the polishing tool by the magnetic field, so that magnetic clusters are formed in the abrasive. In the polishing apparatus according to the present invention, when polishing the polishing object by moving the polishing tool relative to the polishing object while pressing the abrasive against the polishing object with the polishing tool, only the magnetic field is used. Thus, the state in which the magnetic cluster is formed is maintained.
In the polishing apparatus according to the present invention, the polishing tool is preferably capable of rotating about an axis, and in this case, the polishing tool is preferably rotated when polishing an object to be polished. .
上記本発明に基づく研磨装置にあっては、上記研磨剤が、上記研磨ツールの軸線方向に位置する先端部に塗布されていることが好ましい。 In the polishing apparatus according to the present invention, it is preferable that the abrasive is applied to a tip portion located in the axial direction of the polishing tool.
上記本発明に基づく研磨装置にあっては、上記一対の磁極のうちの一方が、上記研磨ツールの上記先端部に形成されていることが好ましい。 In the polishing apparatus according to the present invention, it is preferable that one of the pair of magnetic poles is formed at the tip of the polishing tool.
上記本発明に基づく研磨装置にあっては、上記研磨ツールの上記先端部が、上記研磨ツールの軸線方向に沿って外側に向けて膨出する形状を有していることが好ましい。 In the polishing apparatus according to the present invention, it is preferable that the tip portion of the polishing tool has a shape bulging outward along the axial direction of the polishing tool.
上記本発明に基づく研磨装置にあっては、上記磁場を生成する手段が、永久磁石であってもよく、その場合には、上記永久磁石によって上記研磨ツールの上記先端部が構成されていることが好ましい。 In the polishing apparatus according to the present invention, the means for generating the magnetic field may be a permanent magnet, and in that case, the tip of the polishing tool is constituted by the permanent magnet. Is preferred.
上記本発明に基づく研磨装置にあっては、上記研磨ツールの上記先端部の根元部分における軸線方向と直交する断面形状が円形状であってもよく、また、上記複数の砥粒の外形が、いずれも球状または不定形状であってもよい。その場合に、上記研磨ツールの上記先端部の上記根元部分における直径をＲとし、上記複数の球体の平均直径をＤとし、上記複数の砥粒の最大外形寸法をｄとすると、Ｒ／１０００≦Ｄ≦Ｒ／１０の条件と、Ｄ／１０００≦ｄ≦Ｄ／１０の条件とが満たされていることが好ましい。 In the polishing apparatus according to the present invention, the cross-sectional shape orthogonal to the axial direction at the root portion of the tip of the polishing tool may be circular, and the outer shapes of the plurality of abrasive grains are Either may be spherical or indefinite. In this case, if the diameter at the root portion of the tip of the polishing tool is R, the average diameter of the plurality of spheres is D, and the maximum outer dimension of the plurality of abrasive grains is d, R / 1000 ≦ It is preferable that the condition of D ≦ R / 10 and the condition of D / 1000 ≦ d ≦ D / 10 are satisfied.
上記本発明に基づく研磨装置にあっては、上記複数の球体が、鋼球であり、上記複数の砥粒が、アルミナ系砥粒であり、上記液状バインダが、油であることが好ましい。 In the polishing apparatus according to the present invention, it is preferable that the plurality of spheres are steel balls, the plurality of abrasive grains are alumina-based abrasive grains, and the liquid binder is oil.
本発明に基づく研磨方法は、非磁性材料からなる研磨対象物を研磨するための方法であって、磁性材料からなる複数の球体、上記複数の球体の各々の表面に被膜状に付着してなる液状バインダ、および、上記液状バインダによって上記複数の球体の各々の表面上において分散された状態で保持された非磁性材料からなる複数の砥粒を含む研磨剤を、上記研磨対象物に対して相対運動可能な研磨ツールに塗布することにより、上記研磨ツールの表面の一部から出て上記研磨ツールの表面の他の一部に戻るように上記研磨ツールに一対の磁極が形成されることで上記研磨ツールの表面近傍に形成された磁場によって上記複数の球体が上記研磨ツールに磁着されることで上記研磨剤中に磁性クラスタが形成されようにする工程と、上記研磨剤を上記研磨ツールによって上記研磨対象物に押圧しつつ上記研磨ツールを上記研磨対象物に対して相対運動させることにより、上記磁場のみによって上記磁性クラスタが形成された状態を維持しつつ上記研磨対象物を研磨する工程とを備えている。 The polishing method according to the present invention is a method for polishing an object to be polished made of a non-magnetic material, and is attached to the surfaces of a plurality of spheres made of a magnetic material and the plurality of spheres. A polishing agent comprising a liquid binder and a plurality of abrasive grains made of a non-magnetic material held in a dispersed state on each surface of the plurality of spheres by the liquid binder, relative to the object to be polished By applying to a movable polishing tool, a pair of magnetic poles are formed on the polishing tool so as to exit from a part of the surface of the polishing tool and return to another part of the surface of the polishing tool. A step of causing the plurality of spheres to be magnetically attached to the polishing tool by a magnetic field formed in the vicinity of the surface of the polishing tool so that magnetic clusters are formed in the polishing agent; and Polishing the polishing object while maintaining the state in which the magnetic cluster is formed only by the magnetic field by moving the polishing tool relative to the polishing object while pressing the polishing object with the polishing tool. And a process of performing.
本発明によれば、多くの制約なく容易にかつ安価に非磁性材料からなる研磨対象物を研磨することが可能になり、特に、非磁性材料からなる研磨対象物の厚みが厚い場合や当該研磨対象物が非常に複雑な表面形状を有している場合等においても所望の精度にて研磨ができることになる。 According to the present invention, it becomes possible to easily and inexpensively polish an object to be polished made of a nonmagnetic material without many restrictions, and particularly when the object to be polished made of a nonmagnetic material is thick. Even when the object has a very complicated surface shape, polishing can be performed with a desired accuracy.
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or common parts are denoted by the same reference numerals in the drawings, and description thereof will not be repeated.
図１は、本発明の実施の形態における研磨装置のブロック図である。図２は、図１に示す研磨装置の加工部の構成を示す模式図であり、図３は、図１に示す研磨装置の研磨ツールの先端部近傍の拡大模式図である。また、図４は、研磨ツールに塗布した状態における研磨剤内部の拡大模式断面図である。以下、これら図１ないし図４を参照して、本実施の形態における研磨装置１について説明する。 FIG. 1 is a block diagram of a polishing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a processing unit of the polishing apparatus illustrated in FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged schematic diagram of the vicinity of the tip of the polishing tool of the polishing apparatus illustrated in FIG. FIG. 4 is an enlarged schematic cross-sectional view of the inside of the abrasive when applied to the polishing tool. Hereinafter, with reference to these FIG. 1 thru | or FIG. 4, the grinding | polishing apparatus 1 in this Embodiment is demonstrated.
図１ないし図３に示すように、研磨装置１は、研磨ツール１０と、研磨ツール１０の先端部に塗布された研磨剤２０と、研磨対象物としてのワーク１００を保持するテーブル３０と、各種の駆動機構４０〜４５と、これら各種の駆動機構４０〜４５の動作を制御する各種の制御部５０，６０とを主として備えている。 As shown in FIGS. 1 to 3, the polishing apparatus 1 includes a polishing tool 10, a polishing agent 20 applied to the tip of the polishing tool 10, a table 30 that holds a workpiece 100 as an object to be polished, The drive mechanisms 40 to 45 and various control units 50 and 60 for controlling the operations of the various drive mechanisms 40 to 45 are mainly provided.
研磨装置１の主軸は、図２中に示すＺ軸方向に沿って延在している。当該主軸には、たとえばスピンドルからなる主軸回転駆動機構４０が取付けられており、上述した研磨ツール１０は、当該主軸回転駆動機構４０を介して主軸に取付けられている。これにより、研磨ツール１０は、図２中に示すＺ軸周りに自転可能に駆動されることになる。また、主軸には、たとえばモータ等を駆動源とするＸ軸方向送り駆動機構４１、Ｙ軸方向送り駆動機構４２およびＺ軸方向送り駆動機構４３が取付けられている。これにより、研磨ツール１０は、図２中に示すＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の直交３軸方向に移動可能に駆動されることになる。 The main shaft of the polishing apparatus 1 extends along the Z-axis direction shown in FIG. A main shaft rotation drive mechanism 40 made of, for example, a spindle is attached to the main shaft, and the above-described polishing tool 10 is attached to the main shaft via the main shaft rotation drive mechanism 40. As a result, the polishing tool 10 is driven to rotate about the Z axis shown in FIG. Further, an X-axis direction feed drive mechanism 41, a Y-axis direction feed drive mechanism 42, and a Z-axis direction feed drive mechanism 43 using, for example, a motor as a drive source are attached to the main shaft. As a result, the polishing tool 10 is driven to be movable in three axial directions orthogonal to the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction shown in FIG.
上述した主軸回転駆動機構４０は、回転制御部５０によってその動作が制御される。より詳細には、回転制御部５０は、主軸回転駆動機構４０を駆動することで主軸の回転運動を制御し、これにより研磨ツール１０の自転を制御する。一方、上述したＸ軸方向送り駆動機構４１、Ｙ軸方向送り駆動機構４２およびＺ軸方向送り駆動機構４３は、送り制御部６０によってその動作が制御される。より詳細には、送り制御部６０は、Ｘ軸方向送り駆動機構４１、Ｙ軸方向送り駆動機構４２およびＺ軸方向送り駆動機構４３を駆動することで主軸の並進運動を制御し、これにより研磨ツール１０の移動を制御する。 The operation of the spindle rotation driving mechanism 40 described above is controlled by the rotation control unit 50. More specifically, the rotation control unit 50 controls the rotational movement of the main shaft by driving the main shaft rotation drive mechanism 40, thereby controlling the rotation of the polishing tool 10. On the other hand, the operations of the X-axis direction feed drive mechanism 41, the Y-axis direction feed drive mechanism 42, and the Z-axis direction feed drive mechanism 43 described above are controlled by the feed control unit 60. More specifically, the feed control unit 60 controls the translational movement of the main shaft by driving the X-axis direction feed drive mechanism 41, the Y-axis direction feed drive mechanism 42, and the Z-axis direction feed drive mechanism 43, thereby polishing. The movement of the tool 10 is controlled.
テーブル３０の上面には、図示しないチャックが回転可能に設けられており、テーブル３０は、当該チャックにワーク１００が固定されることでワーク１００を保持する。テーブル３０には、たとえばモータ等を駆動源とするＢ軸周り送り駆動機構４４が取付けられており、チャックには、たとえばモータ等を駆動源とするＣ軸周り送り駆動機構４５が取付けられている。これにより、ワーク１００は、図２中に示すＢ軸周りおよびＣ軸周りの２方向に回転可能に駆動されることになる。なお、ここで、Ｂ軸は、テーブル３０が初期位置にある状態において上述したＸ軸に合致する軸であり、Ｃ軸は、テーブル３０が初期位置にある状態において上述したＺ軸に合致する軸である。 A chuck (not shown) is rotatably provided on the upper surface of the table 30, and the table 30 holds the workpiece 100 by fixing the workpiece 100 to the chuck. For example, a B-axis feed mechanism 44 using a motor or the like as a drive source is attached to the table 30, and a C-axis feed drive mechanism 45 using a motor or the like as a drive source is attached to the chuck. . Thereby, the workpiece 100 is driven to be rotatable in two directions around the B axis and the C axis shown in FIG. Here, the B axis is an axis that matches the X axis described above when the table 30 is in the initial position, and the C axis is an axis that matches the Z axis described above when the table 30 is in the initial position. It is.
上述したＢ軸周り送り駆動機構４４およびＣ軸周り送り駆動機構４５は、送り制御部６０によってその動作が制御される。より詳細には、送り制御部６０は、Ｂ軸周り送り駆動機構４４およびＣ軸周り送り駆動機構４５を駆動することでテーブル３０およびこれに設けられたチャックの回転運動を制御し、これによりワーク１００の回転を制御する。なお、送り制御部６０は、主軸の並進運動とチャックの回転運動とを同期して制御する。 The operations of the B-axis feed driving mechanism 44 and the C-axis feed driving mechanism 45 described above are controlled by the feed control unit 60. More specifically, the feed control unit 60 controls the rotational movement of the table 30 and the chuck provided thereon by driving the B-axis feed drive mechanism 44 and the C-axis feed drive mechanism 45, thereby 100 rotations are controlled. The feed control unit 60 controls the translational motion of the main shaft and the rotational motion of the chuck in synchronization.
ここで、テーブル３０としては、非磁性材料からなるものを用いることが好ましい。ただし、研磨ツール１０に設けられた後述する永久磁石１２によって生成される磁場が研磨時において影響を受けない程度に、研磨ツール１０とテーブル３０との間の距離が離れている場合等においては、テーブル３０は、その全部または一部が磁性材料にて構成されていてもよい。 Here, it is preferable to use a table 30 made of a nonmagnetic material. However, in a case where the distance between the polishing tool 10 and the table 30 is far enough that a magnetic field generated by a permanent magnet 12 described later provided in the polishing tool 10 is not affected during polishing, etc. The table 30 may be entirely or partially made of a magnetic material.
また、図１に示すように、研磨装置１は、上述した機能ブロックに加え、主軸位置検出部４６とチャック位置検出部４７とを備えている。主軸位置検出部４６は、主軸の直交３軸方向における位置を検出し、これを送り制御部６０に対して出力する。また、チャック位置検出部４７は、チャックの回転２方向における位置を検出し、これを送り制御部６０に対して出力する。送り制御部６０は、これら主軸位置検出部４６およびチャック位置検出部４７から入力された位置情報をもとに、必要に応じて各種の送り駆動機構４１〜４５をサーボ制御することで主軸およびチャックの位置を制御し、これにより研磨ツール１０とワーク１００の相対的な位置を調整する。 As shown in FIG. 1, the polishing apparatus 1 includes a spindle position detection unit 46 and a chuck position detection unit 47 in addition to the functional blocks described above. The main shaft position detector 46 detects the position of the main shaft in the three orthogonal directions, and outputs this to the feed controller 60. Further, the chuck position detection unit 47 detects the position of the chuck in the two rotation directions, and outputs this to the feed control unit 60. The feed control unit 60 servo-controls the various feed drive mechanisms 41 to 45 as necessary based on the position information input from the spindle position detection unit 46 and the chuck position detection unit 47, thereby controlling the spindle and chuck. And the relative position between the polishing tool 10 and the workpiece 100 is adjusted.
以上により、研磨ツール１０は、ワーク１００に対して相対運動可能に構成されることになり、後述する研磨の際に、ワーク１００に対して研磨剤２０を押し当てた状態を維持しつつワーク１００に対して相対運動することができる。 As described above, the polishing tool 10 is configured to be capable of relative movement with respect to the workpiece 100, and the workpiece 100 is maintained while pressing the abrasive 20 against the workpiece 100 during polishing described later. Can move relative to
図３に示すように、研磨ツール１０は、当該研磨ツール１０の軸線ＡＸ方向に沿って延在する円柱状の回転体１１と、軸線ＡＸ方向における回転体１１の一端部に固定された永久磁石１２とを有している。回転体１１は、研磨ツール１０の軸線ＡＸが上述した主軸と合致することとなるように、当該軸線ＡＸ方向における図示しない他端部が上述したスピンドルに固定されている。これにより、研磨ツール１０の先端部が永久磁石１２によって構成されることになるとともに、これら回転体１１および永久磁石１２からなる研磨ツール１０が、図中において矢印ＤＲ１で示すように軸線ＡＸ周りに自転可能に構成されることになる。 As shown in FIG. 3, the polishing tool 10 includes a columnar rotating body 11 extending along the axis AX direction of the polishing tool 10 and a permanent magnet fixed to one end of the rotating body 11 in the axis AX direction. 12. The rotating body 11 is fixed to the above-described spindle at the other end (not shown) in the direction of the axis AX so that the axis AX of the polishing tool 10 matches the above-described main axis. As a result, the tip end portion of the polishing tool 10 is constituted by the permanent magnet 12, and the polishing tool 10 composed of the rotating body 11 and the permanent magnet 12 is arranged around the axis AX as indicated by an arrow DR1 in the drawing. It is configured to be able to rotate.
ここで、回転体１１が磁性材料にて構成されている場合には、当該回転体１１に永久磁石１２が磁着することでこれらが結合されていてもよいし、他の手法によってこれらが結合されていてもよい。また、回転体１１が非磁性材料にて構成されている場合には、磁着以外の他の手法によってこれらが結合されることになる。 Here, when the rotator 11 is made of a magnetic material, the permanent magnet 12 may be magnetically attached to the rotator 11, or they may be coupled by another method. May be. Moreover, when the rotary body 11 is comprised with the nonmagnetic material, these will be couple | bonded by methods other than magnetic attachment.
研磨ツール１０の先端部を構成する永久磁石１２は、その先端面が半球面形状を有している。これにより、研磨ツール１０の先端部は、軸線ＡＸ方向に沿って外側に向けて膨出する形状を有している。 The permanent magnet 12 constituting the tip of the polishing tool 10 has a hemispherical tip surface. Thereby, the front-end | tip part of the grinding | polishing tool 10 has a shape which bulges outside along the axis line AX direction.
また、永久磁石１２は、その一対の磁極（Ｎ極およびＳ極）が軸線ＡＸ方向において並ぶように回転体１１に固定されている。ここで、本実施の形態においては、研磨ツール１０の先端部に一対の磁極のうちのＳ極が形成されるように永久磁石１２が配置されている。これにより、研磨ツール１０の先端部近傍の表面には、研磨ツール１０の先端面から出て研磨ツール１０の周面に戻るように磁場（図中においては、当該磁場を磁力線Ｌにて模式的に表わしている）が生成されることになる。 Further, the permanent magnet 12 is fixed to the rotating body 11 so that the pair of magnetic poles (N pole and S pole) are aligned in the axis AX direction. Here, in the present embodiment, the permanent magnet 12 is arranged so that the S pole of the pair of magnetic poles is formed at the tip of the polishing tool 10. Thereby, a magnetic field (in the drawing, the magnetic field is schematically represented by a line of magnetic force L on the surface in the vicinity of the front end portion of the polishing tool 10 so as to exit from the front end surface of the polishing tool 10 and return to the peripheral surface of the polishing tool 10. Will be generated).
一方、図３および図４に示すように、研磨剤２０は、磁性材料からなる複数の球体２１と、液状バインダ２２と、非磁性材料からなる複数の砥粒２３とを含んでいる。研磨剤２０は、研磨ツール１０の上述した先端部およびその近傍に所定量だけ塗布されており、これにより研磨ツール１０の先端部およびその近傍は、当該研磨剤２０によって覆われている。 On the other hand, as shown in FIGS. 3 and 4, the abrasive 20 includes a plurality of spheres 21 made of a magnetic material, a liquid binder 22, and a plurality of abrasive grains 23 made of a nonmagnetic material. A predetermined amount of the abrasive 20 is applied to the above-described tip of the polishing tool 10 and the vicinity thereof, and the tip of the polishing tool 10 and the vicinity thereof are covered with the abrasive 20.
複数の球体２１は、上述した永久磁石１２によって生成された磁場によって磁化されている。そのため、これら複数の球体２１は、当該磁場によって研磨ツール１０の先端部近傍に磁着されることになり、これら磁着した複数の球体２１によって研磨剤２０中に磁性クラスタが形成されることになる。 The plurality of spheres 21 are magnetized by the magnetic field generated by the permanent magnet 12 described above. Therefore, the plurality of spheres 21 are magnetically attached to the vicinity of the tip of the polishing tool 10 by the magnetic field, and a magnetic cluster is formed in the abrasive 20 by the plurality of spheres 21 magnetically attached. Become.
液状バインダ２２は、磁性クラスタを形成する複数の球体２１の隙間を充填するとともに、磁性クラスタの最外殻部を構成する部分の複数の球体２１の外側表面を覆っている。より詳細には、液状バインダ２２は、その表面張力によって複数の球体２１の各々の表面上に被膜状に付着している。ここで、液状バインダ２２は、複数の球体２１の隙間を完全に埋めていてもよいが、本実施の形態においては、図４に示すようにその内部に微細な空隙２４が多く含まれることとなるようにしている。なお、図２および後述する図４および図５においては、作図の都合上、上記空隙２４の図示は省略している。 The liquid binder 22 fills the gaps between the plurality of spheres 21 forming the magnetic clusters and covers the outer surfaces of the plurality of spheres 21 constituting the outermost shell portion of the magnetic clusters. More specifically, the liquid binder 22 is attached in the form of a film on the surface of each of the plurality of spheres 21 due to its surface tension. Here, the liquid binder 22 may completely fill the gaps between the plurality of spheres 21, but in the present embodiment, as shown in FIG. 4, many fine voids 24 are included therein. It is trying to become. In FIG. 2 and FIGS. 4 and 5 to be described later, the gap 24 is not shown for the sake of drawing.
複数の砥粒２３は、液状バインダ２２によって複数の球体２１の各々の表面上において分散された状態で保持されている。これにより、複数の砥粒２３は、液状バインダ２２と同様に、磁性クラスタを形成する複数の球体２１の隙間に位置しているとともに、磁性クラスタの最外殻部を構成する部分の複数の球体２１の外側表面上にも位置している。 The plurality of abrasive grains 23 are held in a dispersed state on the surfaces of the plurality of spheres 21 by the liquid binder 22. Thereby, like the liquid binder 22, the some abrasive grain 23 is located in the clearance gap between the some spheres 21 which form a magnetic cluster, and the some sphere of the part which comprises the outermost shell part of a magnetic cluster Also located on the outer surface of 21.
ここで、研磨剤２０中に含まれる液状バインダ２２の重量比は、研磨剤２０中に含まれる複数の球体２１の重量比に比べて十分に少なくてよい。すなわち、液状バインダ２２は、当然に潤滑剤としての機能を果たすものでもあるが、その主たる機能は複数の砥粒２３を複数の球体２１の表面上において保持することにあり、この砥粒２３の保持が実現されれば必要以上にその量を増やす必要はない。換言すれば、研磨剤２０中に含まれる液状バインダ２２の量が多すぎる場合には、これによって複数の球体２１に作用する磁力が弱められてしまい、結果として必要な量の球体２１の磁着が困難になったり、研磨ツール１０から砥粒２３を含む余剰の液状バインダ２２が垂れ落ちてしまったりすることにもなりかねない。 Here, the weight ratio of the liquid binder 22 contained in the abrasive 20 may be sufficiently smaller than the weight ratio of the plurality of spheres 21 contained in the abrasive 20. That is, the liquid binder 22 naturally functions as a lubricant, but its main function is to hold a plurality of abrasive grains 23 on the surfaces of the plurality of spheres 21. If retention is realized, there is no need to increase the amount more than necessary. In other words, when the amount of the liquid binder 22 contained in the abrasive 20 is too large, the magnetic force acting on the plurality of spheres 21 is weakened by this, and as a result, the necessary amount of the spheres 21 are magnetically attached. May become difficult, or the excess liquid binder 22 containing the abrasive grains 23 may fall off from the polishing tool 10.
したがって、研磨剤２０に添加される液状バインダ２２の量は、これらを考慮して必要最小限とすることが好ましい。それ故に、本実施の形態においては、前述のように、研磨ツール１０の先端に研磨剤２０を塗布した状態において、複数の球体２１の表面に液状バインダ２２が被膜状に付着することで研磨剤２０中に多くの空隙が含まれることとなるように、複数の球体２１と液状バインダ２２と砥粒２３の重量比が調製されている。 Therefore, it is preferable that the amount of the liquid binder 22 added to the abrasive 20 be the minimum necessary in consideration of these. Therefore, in the present embodiment, as described above, in the state where the abrasive 20 is applied to the tip of the polishing tool 10, the liquid binder 22 adheres to the surface of the plurality of spheres 21 in the form of a film. The weight ratio of the plurality of spheres 21, the liquid binder 22, and the abrasive grains 23 is adjusted so that many voids are included in 20.
上述した球体２１としては、好適には鋼球が使用できるが、磁性材料からなる球体であれば、どのようなものでもその使用が可能である。また、上述した液状バインダとしては、好適には油が使用できるが、複数の球体２１の表面上において複数の砥粒２３を保持することができるとともに潤滑剤として機能するものであれば、どのようなものでもその使用が可能である。また、砥粒２３としては、好適にはアルミナ系砥粒が使用できるが、研磨対象物であるワーク１００に応じて他の種類の砥粒も当然に用いることができる。なお、砥粒２３の外形は、球状であってもよいし、非球状の不定形状であってもよい。 A steel ball can be preferably used as the sphere 21 described above, but any sphere made of a magnetic material can be used. Also, as the above-described liquid binder, oil can be preferably used. However, any liquid binder can be used as long as it can hold a plurality of abrasive grains 23 on the surface of the plurality of spheres 21 and functions as a lubricant. Anything can be used. As the abrasive grains 23, alumina-based abrasive grains can be preferably used, but other types of abrasive grains can naturally be used depending on the workpiece 100 that is the object to be polished. The outer shape of the abrasive grains 23 may be spherical or non-spherical indefinite.
ここで、研磨ツール１０の先端部の根元部分における、軸線ＡＸと直交する断面における研磨ツール１０の直径をＲとし、複数の球体２１の平均直径をＤとし、複数の砥粒２３の最大外形寸法をｄとした場合には、これらＲ、Ｄおよびｄが、Ｒ／１０００≦Ｄ≦Ｒ／１０の条件と、Ｄ／１０００≦ｄ≦Ｄ／１０の条件とを満たしていることが好ましい。当該条件を満たすことにより、後述する研磨の際に、研磨に適した大きさの磁性クラスタが形成できるとともに、砥粒２３を適切にワーク１００に対して押し付けることができる。 Here, the diameter of the polishing tool 10 in the cross section orthogonal to the axis AX at the base portion of the tip of the polishing tool 10 is R, the average diameter of the plurality of spheres 21 is D, and the maximum outer dimensions of the plurality of abrasive grains 23. Is d, it is preferable that R, D and d satisfy the condition of R / 1000 ≦ D ≦ R / 10 and the condition of D / 1000 ≦ d ≦ D / 10. By satisfying the condition, a magnetic cluster having a size suitable for polishing can be formed during polishing, which will be described later, and the abrasive grains 23 can be appropriately pressed against the workpiece 100.
図５は、図１に示す研磨装置を用いた研磨方法の第１の例を示す模式図である。以下、この図５と前述の図２とを参照して、上述した研磨装置１を用いた本実施の形態における研磨方法の第１の例について説明する。 FIG. 5 is a schematic view showing a first example of a polishing method using the polishing apparatus shown in FIG. Hereinafter, a first example of the polishing method in the present embodiment using the polishing apparatus 1 described above will be described with reference to FIG. 5 and FIG. 2 described above.
図２に示すように、上述した研磨装置１を用いて研磨を行なうに際しては、まず、研磨ツール１０とテーブル３０とを初期位置にセットする。 As shown in FIG. 2, when performing polishing using the above-described polishing apparatus 1, first, the polishing tool 10 and the table 30 are set to an initial position.
次に、図２および図５（Ａ）に示すように、研磨ツール１０の先端部に研磨剤２０を所定量だけ塗布するとともに、研磨対象物である非磁性材料からなるワーク１００の研磨対象面１０１が露出するようにワーク１００をテーブル３０上にセットする。このとき、上述したように、研磨ツール１０の先端部に塗布された研磨剤２０中においては、研磨ツール１０に設けられた永久磁石１２によって生成された磁場により、複数の球体２１が研磨ツール１０に磁着されることによって磁性クラスタが形成されることになる。 Next, as shown in FIGS. 2 and 5A, a predetermined amount of abrasive 20 is applied to the tip of the polishing tool 10, and the surface to be polished of the workpiece 100 made of a non-magnetic material that is a polishing target. The workpiece 100 is set on the table 30 so that 101 is exposed. At this time, as described above, in the abrasive 20 applied to the tip portion of the polishing tool 10, the plurality of spheres 21 are made to the polishing tool 10 by the magnetic field generated by the permanent magnet 12 provided in the polishing tool 10. Magnetic clusters are formed by being magnetically attached to each other.
次に、図５（Ａ）に示すように、研磨ツール１０を軸線ＡＸ周りに図中矢印ＤＲ１方向に向けて自転させる。このとき、複数の球体２１に対する永久磁石１２の磁着力を予め適切に調整しておくとともに、研磨ツール１０の自転の周速を適切に管理することにより、研磨剤２０に遠心力が作用することで研磨ツール１０の先端部から研磨剤２０が脱落することが確実に防止できる。 Next, as shown in FIG. 5A, the polishing tool 10 is rotated about the axis AX in the direction of the arrow DR1 in the figure. At this time, the centrifugal force acts on the polishing agent 20 by appropriately adjusting the magnetizing force of the permanent magnet 12 to the plurality of spheres 21 in advance and appropriately managing the peripheral speed of rotation of the polishing tool 10. Thus, it is possible to reliably prevent the abrasive 20 from dropping from the tip of the polishing tool 10.
次に、図５に示す第１の例においては、研磨ツール１０をＺ軸方向に沿って図中矢印ＤＲ２方向に向けて下降させることにより、研磨ツール１０の先端に塗布された研磨剤２０がワーク１００の研磨対象面１０１に向けて押圧されるようにする。このとき、研磨ツール１０の下降後において、研磨ツール１０の先端部とワーク１００の研磨対象面１０１とが接触することなく、これらの間の軸線ＡＸ方向におけるギャップが予め定めた距離だけ確保されるようにする。 Next, in the first example shown in FIG. 5, the polishing agent 10 applied to the tip of the polishing tool 10 is lowered by lowering the polishing tool 10 along the Z-axis direction in the direction of the arrow DR2 in the figure. The workpiece 100 is pressed toward the surface 101 to be polished. At this time, after the polishing tool 10 is lowered, the tip of the polishing tool 10 and the surface to be polished 101 of the workpiece 100 do not come into contact with each other, and a gap in the axis AX direction between them is ensured by a predetermined distance. Like that.
その際、研磨剤２０の下面がワーク１００の研磨対象面１０１に接触することにより、研磨剤２０中の磁性クラスタがその形状を変化させることになる。ここで、磁性クラスタは、上述したように永久磁石１２によってのみ磁着されたものであるため、その磁着力を上回る外力が付与されることで自在にその形状が変化することになり、研磨剤２０が接触する部分の研磨対象面１０１の形状に倣った形状に変化する。 At that time, when the lower surface of the abrasive 20 comes into contact with the surface 101 to be polished of the workpiece 100, the magnetic cluster in the abrasive 20 changes its shape. Here, since the magnetic cluster is magnetized only by the permanent magnet 12 as described above, the shape is freely changed by applying an external force exceeding the magnetizing force. It changes into a shape that follows the shape of the surface to be polished 101 at the part that 20 contacts.
そのため、研磨ツール１０による押圧力は、磁性クラスタを介してワーク１００の研磨対象面１０１に接触して位置する部分の砥粒２３に付与されることになり、当該砥粒２３によって研磨剤２０に接触する部分の研磨対象面１０１の研磨が進行することになる。 Therefore, the pressing force by the polishing tool 10 is applied to the abrasive grains 23 located in contact with the polishing target surface 101 of the workpiece 100 through the magnetic cluster, and the abrasive grains 23 apply the abrasive 20 to the abrasive 20. Polishing of the surface 101 to be polished in contact with the portion proceeds.
次に、図５（Ｂ）に示すように、上述した研磨ツール１０の先端部とワーク１００の研磨対象面１０１との間の距離が常時一定に保たれるように研磨ツール１０のＺ軸方向における位置を調整しながら、研磨ツール１０をＸ軸方向に沿って図中に示す矢印ＤＲ３方向に向けて所定速度で送ることにより、研磨ツール１０をワーク１００に対して相対的に移動させ、これによりワーク１００の研磨対象面１０１の研磨をさらに進行させる。 Next, as shown in FIG. 5B, the Z-axis direction of the polishing tool 10 so that the distance between the tip of the polishing tool 10 and the surface 101 to be polished of the workpiece 100 is always kept constant. The polishing tool 10 is moved relative to the workpiece 100 by feeding the polishing tool 10 at a predetermined speed along the X-axis direction in the direction of the arrow DR3 shown in the drawing while adjusting the position at Thus, the polishing of the surface 101 to be polished of the workpiece 100 is further advanced.
この研磨ツール１０のＸ軸方向に沿った送りの際にも、研磨剤２０は、研磨ツール１０の先端部に付着した状態を維持し、当該研磨剤２０に接触する部分の研磨対象面１０１の形状の変化に応じて磁性クラスタが時々刻々とその形状を変化させることにより、研磨ツール１０を走査させた範囲において、研磨対象面１０１の研磨が行なわれることになる。 Even when the polishing tool 10 is fed along the X-axis direction, the abrasive 20 remains attached to the tip of the polishing tool 10, and the portion of the surface 101 to be polished that contacts the abrasive 20 is in contact with the polishing tool 10. The surface of the object to be polished 101 is polished in the range in which the polishing tool 10 is scanned by changing the shape of the magnetic cluster every moment according to the change in shape.
その後、ワーク１００の研磨対象面１０１の全面の研磨が終了するまで、研磨ツール１０の送り方向を種々変更しつつワーク１００に対する研磨ツール１０の相対運動を継続させ、当該研磨対象面１０１の全面の研磨が終了した時点で研磨ツール１０をＺ軸方向に沿って上昇させ、その後、研磨ツール１０の自転を停止する。 Thereafter, the relative movement of the polishing tool 10 with respect to the workpiece 100 is continued while variously changing the feeding direction of the polishing tool 10 until the polishing of the entire surface 101 of the workpiece 100 is completed, and the entire surface of the polishing target surface 101 is thereby changed. When the polishing is completed, the polishing tool 10 is raised along the Z-axis direction, and then the rotation of the polishing tool 10 is stopped.
以上により、ワーク１００の研磨が完了する。なお、上記においては、研磨剤２０をワーク１００に接触させるに先立って研磨ツール１０を自転させることとした場合を例示したが、研磨剤２０をワーク１００に接触させた後に研磨ツール１０を自転させることとしてもよい。 Thus, the polishing of the workpiece 100 is completed. In the above description, the polishing tool 10 is rotated before the abrasive 20 is brought into contact with the workpiece 100. However, the polishing tool 10 is rotated after the abrasive 20 is brought into contact with the workpiece 100. It is good as well.
このように、上述した研磨装置１を用いつつ上述した第１の例の如くの研磨方法に従って研磨を行なうことにより、研磨対象面の形状に応じて自在にその先端の形状が変化可能な研磨工具を実現することができる。そのため、研磨対象物に曲率が略一定の曲面が含まれる場合や多少の凹凸面が含まれる場合のみならず、研磨対象物が部位ごとに曲率半径が変化するような自由曲面等を含んでいる場合等においても、略均一な押し付け力をもってして砥粒を研磨対象面に向けて押し付けることが可能になり、所望の精度での研磨が行なえることになる。 As described above, a polishing tool that can freely change the shape of its tip according to the shape of the surface to be polished by performing polishing according to the polishing method as in the first example described above while using the polishing apparatus 1 described above. Can be realized. Therefore, not only when the object to be polished includes a curved surface with a substantially constant curvature or some uneven surface, but the object to be polished includes a free curved surface or the like whose curvature radius changes for each part. Even in such cases, it becomes possible to press the abrasive grains toward the surface to be polished with a substantially uniform pressing force, and polishing with a desired accuracy can be performed.
また、上述した説明から明らかなように、上述した研磨装置１を用いつつ上述した第１の例の如くの研磨方法に従って研磨を行なうことにより、研磨ツールに設けられた磁石以外に、非磁性材料からなる研磨対象物を挟み込むように別の磁石を配置することを要しない。これは、本実施の形態に基づいた研磨方法は、上記特許文献１ないし３に開示される如くの磁気研磨法や上記特許文献４に開示される如くの研磨方法とは異なり、磁力を用いて砥粒を研磨対象物に押し付けるものではなく、磁力を利用して自在にその先端の形状が変化可能な研磨工具を実現しつつ、当該研磨工具による押圧力によって砥粒を研磨対象物に押し付けるものであることによる。 Further, as apparent from the above description, non-magnetic material other than the magnet provided in the polishing tool is obtained by performing polishing according to the polishing method as in the first example described above while using the polishing apparatus 1 described above. It is not necessary to arrange another magnet so as to sandwich the object to be polished. This is because the polishing method based on the present embodiment is different from the magnetic polishing method disclosed in Patent Documents 1 to 3 and the polishing method disclosed in Patent Document 4 described above. Rather than pressing the abrasive grains against the object to be polished, a polishing tool that can freely change its tip shape using magnetic force and pressing the abrasive grains against the object to be polished by the pressing force of the polishing tool Because it is.
そのため、非磁性材料からなる研磨対象物の形状がどのような形状であっても（すなわち、当該非磁性材料からなる研磨対象物の厚みが薄くても厚くても）、その研磨を行なうことが可能になる効果が得られるばかりでなく、大型で高価な設備を要せずに安価にかつ容易に非磁性材料からなる研磨対象物の研磨が行なえる効果が得られることになる。 Therefore, polishing can be performed regardless of the shape of the polishing object made of a nonmagnetic material (that is, whether the polishing object made of the nonmagnetic material is thin or thick). In addition to the effects that can be achieved, it is possible to obtain an effect that polishing of a polishing object made of a nonmagnetic material can be performed inexpensively and easily without requiring large and expensive equipment.
さらには、上述した研磨装置１を用いつつ上述した第１の例の如くの研磨方法に従って研磨を行なうことにより、磁性砥粒の如くの高価な砥粒を含む研磨剤を用いる必要もないため、この意味においても安価にかつ容易に非磁性材料からなる研磨対象物の研磨が行なえることになる。 Furthermore, it is not necessary to use a polishing agent containing expensive abrasive grains such as magnetic abrasive grains by performing polishing according to the polishing method as in the first example described above while using the polishing apparatus 1 described above. In this sense as well, it is possible to easily polish an object to be polished made of a nonmagnetic material at low cost.
したがって、本実施の形態に基づいた研磨方法によれば、多くの制約なく容易にかつ安価に非磁性材料からなる研磨対象物を研磨することが可能になる。 Therefore, according to the polishing method based on the present embodiment, it becomes possible to polish a polishing object made of a nonmagnetic material easily and inexpensively without many restrictions.
図６は、図１に示す研磨装置を用いた研磨方法の第２の例を示す模式図である。以下、この図６を参照して、上述した研磨装置１を用いた本実施の形態における研磨方法の第２の例について説明する。 FIG. 6 is a schematic diagram showing a second example of a polishing method using the polishing apparatus shown in FIG. Hereinafter, a second example of the polishing method in the present embodiment using the above-described polishing apparatus 1 will be described with reference to FIG.
図６（Ａ）に示すように、図６に示す第２の例においては、研磨対象物である非磁性材料からなるワーク１００の研磨対象面１０１をテーブル３０上にセットした後に、テーブル３０をＢ軸周りに回転させ、ワーク１００の研磨対象面１０１が、研磨剤２０が塗布された研磨ツール１０の先端部の側方に配置されるようにする。 As shown in FIG. 6A, in the second example shown in FIG. 6, after setting the polishing target surface 101 of the workpiece 100 made of a nonmagnetic material, which is a polishing target, on the table 30, the table 30 is The surface to be polished 101 of the workpiece 100 is arranged around the tip of the polishing tool 10 coated with the abrasive 20 by rotating around the B axis.
次に、研磨ツール１０を軸線ＡＸ周りに図中矢印ＤＲ１方向に向けて自転させた後、研磨ツール１０をＹ軸方向に沿って図中矢印ＤＲ４方向に向けてワーク１００に近づくように移動させることにより、研磨ツール１０の先端に塗布された研磨剤２０がワーク１００の研磨対象面１０１に向けて押圧されるようにする。このとき、研磨ツール１０の移動後において、研磨ツール１０の先端部に隣接する部分の周面とワーク１００の研磨対象面１０１とが接触することなく、これらの間の軸線ＡＸ方向と直交する方向におけるギャップが予め定めた距離だけ確保されるようにする。 Next, after rotating the polishing tool 10 around the axis AX in the direction of the arrow DR1 in the figure, the polishing tool 10 is moved along the Y axis direction in the direction of the arrow DR4 in the figure so as to approach the workpiece 100. As a result, the abrasive 20 applied to the tip of the polishing tool 10 is pressed toward the surface 101 to be polished of the workpiece 100. At this time, after the movement of the polishing tool 10, the circumferential surface of the portion adjacent to the tip of the polishing tool 10 and the polishing target surface 101 of the workpiece 100 do not come into contact with each other, and the direction perpendicular to the axis AX direction therebetween. The gap at is secured by a predetermined distance.
その際、研磨剤２０の側面がワーク１００の研磨対象面１０１に接触することにより、研磨剤２０中の磁性クラスタがその形状を変化させることになる。ここで、磁性クラスタは、上述したように永久磁石１２によってのみ磁着されたものであるため、その磁着力を上回る外力が付与されることで自在にその形状が変化することになり、研磨剤２０が接触する部分の研磨対象面１０１の形状に倣った形状に変化する。 At that time, when the side surface of the abrasive 20 contacts the surface to be polished 101 of the workpiece 100, the magnetic cluster in the abrasive 20 changes its shape. Here, since the magnetic cluster is magnetized only by the permanent magnet 12 as described above, the shape is freely changed by applying an external force exceeding the magnetizing force. It changes into a shape that follows the shape of the surface to be polished 101 at the part that 20 contacts.
そのため、研磨ツール１０による押圧力は、磁性クラスタを介してワーク１００の研磨対象面１０１に接触して位置する部分の砥粒２３に付与されることになり、当該砥粒２３によって研磨剤２０に接触する部分の研磨対象面１０１の研磨が進行することになる。 Therefore, the pressing force by the polishing tool 10 is applied to the abrasive grains 23 located in contact with the polishing target surface 101 of the workpiece 100 through the magnetic cluster, and the abrasive grains 23 apply the abrasive 20 to the abrasive 20. Polishing of the surface 101 to be polished in contact with the portion proceeds.
次に、図６（Ｂ）に示すように、上述した研磨ツール１０の先端部に隣接する部分の周面とワーク１００の研磨対象面１０１との間の距離が常時一定に保たれるように研磨ツール１０のＹ軸方向における位置を調整しながら、研磨ツール１０をＸ軸方向に沿って図中に示す矢印ＤＲ５方向に向けて所定速度で送ることにより、研磨ツール１０をワーク１００に対して相対的に移動させ、これによりワーク１００の研磨対象面１０１の研磨をさらに進行させる。 Next, as shown in FIG. 6B, the distance between the peripheral surface of the portion adjacent to the tip of the polishing tool 10 and the polishing target surface 101 of the workpiece 100 is always kept constant. While adjusting the position of the polishing tool 10 in the Y-axis direction, the polishing tool 10 is sent to the workpiece 100 with respect to the workpiece 100 by feeding the polishing tool 10 along the X-axis direction in the direction of the arrow DR5 shown in the drawing. By relatively moving, the polishing of the surface 101 to be polished of the workpiece 100 is further advanced.
この研磨ツール１０のＸ軸方向に沿った送りの際にも、研磨剤２０は、研磨ツール１０の先端部に付着した状態を維持し、当該研磨剤２０に接触する部分の研磨対象面１０１の形状の変化に応じて磁性クラスタが時々刻々とその形状を変化させることにより、研磨ツール１０を走査させた範囲において、研磨対象面１０１の研磨が行なわれることになる。 Even when the polishing tool 10 is fed along the X-axis direction, the abrasive 20 remains attached to the tip of the polishing tool 10, and the portion of the surface 101 to be polished that contacts the abrasive 20 is in contact with the polishing tool 10. The surface of the object to be polished 101 is polished in the range in which the polishing tool 10 is scanned by changing the shape of the magnetic cluster every moment according to the change in shape.
その後、ワーク１００の研磨対象面１０１の全面の研磨が終了するまで、研磨ツール１０の送り方向を種々変更しつつワーク１００に対する研磨ツール１０の相対運動を継続させ、当該研磨対象面１０１の全面の研磨が終了した時点で研磨ツール１０をＹ軸方向に沿ってワーク１００から遠ざかるように移動させ、その後、研磨ツール１０の自転を停止する。 Thereafter, the relative movement of the polishing tool 10 with respect to the workpiece 100 is continued while variously changing the feeding direction of the polishing tool 10 until the polishing of the entire surface 101 of the workpiece 100 is completed, and the entire surface of the polishing target surface 101 is thereby changed. When the polishing is completed, the polishing tool 10 is moved away from the workpiece 100 along the Y-axis direction, and then the rotation of the polishing tool 10 is stopped.
以上により、ワーク１００の研磨が完了する。なお、上記においては、研磨剤２０をワーク１００に接触させるに先立って研磨ツール１０を自転させることとした場合を例示したが、研磨剤２０をワーク１００に接触させた後に研磨ツール１０を自転させることとしてもよい。 Thus, the polishing of the workpiece 100 is completed. In the above description, the polishing tool 10 is rotated before the abrasive 20 is brought into contact with the workpiece 100. However, the polishing tool 10 is rotated after the abrasive 20 is brought into contact with the workpiece 100. It is good as well.
このように、上述した研磨装置１を用いつつ上述した第２の例の如くの研磨方法に従って研磨を行なうことにより、研磨対象面の形状に応じて自在にその先端の形状が変化可能な研磨工具を実現することができる。したがって、この場合にも、上述した第１の例において説明した効果と同様の効果を得ることができる。 As described above, a polishing tool that can freely change the shape of its tip according to the shape of the surface to be polished by performing polishing according to the polishing method as in the second example described above while using the polishing apparatus 1 described above. Can be realized. Therefore, also in this case, the same effect as that described in the first example can be obtained.
ここで、上述した第１の例においては、研磨ツール１０の軸線ＡＸとワーク１００の研磨対象面１０１とが略直交する状態で研磨を行なう場合を例示し、上述した第２の例においては、研磨ツール１０の軸線ＡＸとワーク１００の研磨対象面１０１とが略平行となる状態で研磨を行なう場合を例示した。しかしながら、本実施の形態に基づいた研磨方法は、上述したように磁力を利用して自在にその先端の形状が変化可能な研磨工具を実現するものであるため、当該研磨ツール１０がワーク１００に干渉しない範囲において、任意の角度でこれらを近づけて研磨を行なうことができる。したがって、研磨時において、研磨ツール１０を所定方向に向けて送りつつテーブル３０の角度を種々変化させることも可能であり、その加工自由度は、非常に高いものとなる。 Here, in the first example described above, a case where polishing is performed in a state where the axis AX of the polishing tool 10 and the polishing target surface 101 of the workpiece 100 are substantially orthogonal to each other is illustrated, and in the second example described above, A case where the polishing is performed in a state where the axis AX of the polishing tool 10 and the surface to be polished 101 of the workpiece 100 are substantially parallel is illustrated. However, since the polishing method according to the present embodiment realizes a polishing tool whose tip shape can be freely changed using magnetic force as described above, the polishing tool 10 is applied to the workpiece 100. Polishing can be performed by bringing them close to each other at an arbitrary angle within a range where interference does not occur. Therefore, during polishing, it is possible to change the angle of the table 30 while feeding the polishing tool 10 in a predetermined direction, and the degree of freedom in processing becomes very high.
また、上述した第１の例および第２の例においては、いずれも研磨ツール１０をワーク１００に対して並進させることで送った場合を例示したが、研磨ツール１０の送り方向はこれに限定されず、研磨ツール１０がワーク１００に対して公転するようにこれを送ってもよいし、他のどのような送り方を採用してもよい。また、研磨ツール１０を必ずしも自転させる必要もなく、ワーク１００側を回転させてもいし、これらのいずれも回転させないこととしてもよい。すなわち、研磨に際して研磨ツール１０とワーク１００とが何らかの形で相対運動すれば足り、その態様は何ら限定されるものではない。 Further, in the first example and the second example described above, the case where the polishing tool 10 is sent by being translated with respect to the workpiece 100 is exemplified, but the feed direction of the polishing tool 10 is limited to this. First, this may be sent so that the polishing tool 10 revolves with respect to the workpiece 100, or any other feeding method may be adopted. Further, the polishing tool 10 does not necessarily have to rotate, and the workpiece 100 side may be rotated, or none of them may be rotated. In other words, it is sufficient that the polishing tool 10 and the workpiece 100 relatively move in some form during polishing, and the mode is not limited at all.
さらには、研磨剤２０が研磨ツール１０の先端部に塗布されている必要も必ずしもなく、たとえばローラ状の研磨ツールの周面にのみ塗布されていてもよい。すなわち、研磨に際して研磨剤２０がワーク１００に接触しさえすれば、その態様は何ら限定されるものではない。 Further, the abrasive 20 need not necessarily be applied to the tip of the polishing tool 10, and may be applied only to the peripheral surface of a roller-like polishing tool, for example. That is, as long as the polishing agent 20 comes into contact with the workpiece 100 during polishing, the mode is not limited at all.
図７は、第１変形例に係る研磨装置の研磨ツールの先端部近傍の拡大模式図である。図８は、第２および第３変形例に係る研磨ツールの先端部近傍の拡大模式図である。また、図９は、第４変形例に係る研磨装置の研磨ツールの先端部近傍の拡大模式図である。以下、これら図７ないし図９を参照して、第１ないし第４変形例に係る研磨ツールについて説明する。 FIG. 7 is an enlarged schematic view of the vicinity of the tip of the polishing tool of the polishing apparatus according to the first modification. FIG. 8 is an enlarged schematic view of the vicinity of the tip of the polishing tool according to the second and third modifications. FIG. 9 is an enlarged schematic view of the vicinity of the tip of the polishing tool of the polishing apparatus according to the fourth modification. Hereinafter, with reference to these FIG. 7 thru | or FIG. 9, the grinding | polishing tool which concerns on a 1st thru | or 4th modification is demonstrated.
図７に示すように、第１変形例に係る研磨ツール１０は、回転体１１に取付けられた永久磁石１２に形成された一対の磁極の位置においてのみ、上述した実施の形態の場合と相違している。すなわち、第１変形例に係る研磨ツール１０においては、一対の磁極であるＮ極およびＳ極が、研磨ツール１０の軸線ＡＸと直交する方向に並んで形成されている。 As shown in FIG. 7, the polishing tool 10 according to the first modified example is different from the above-described embodiment only at the positions of the pair of magnetic poles formed on the permanent magnet 12 attached to the rotating body 11. ing. That is, in the polishing tool 10 according to the first modification, the N pole and the S pole, which are a pair of magnetic poles, are formed side by side in a direction orthogonal to the axis AX of the polishing tool 10.
このように構成した場合にも、研磨対象面の形状に応じて自在にその先端の形状が変化可能な研磨工具を実現することができる。したがって、この場合にも、上述した実施の形態において説明した効果と同様の効果を得ることができる。 Even in such a configuration, it is possible to realize a polishing tool whose tip shape can be freely changed according to the shape of the surface to be polished. Therefore, also in this case, the same effect as the effect described in the above embodiment can be obtained.
図８（Ａ）に示すように、第２変形例に係る研磨ツール１０は、その軸線ＡＸ方向における先端部の形状においてのみ、上述した実施の形態の場合と相違している。具体的には、第２変形例に係る研磨ツール１０においては、その先端部の中央位置に平面部が形成されているとともに、当該先端部の周縁位置に当該平面部と研磨ツール１０の周面とになだらかに接続する湾曲面が形成されている。この場合にも、研磨ツール１０の先端部は、軸線ＡＸ方向に沿って外側に膨出する形状を有することになる。 As shown in FIG. 8A, the polishing tool 10 according to the second modified example is different from the above-described embodiment only in the shape of the tip in the axis AX direction. Specifically, in the polishing tool 10 according to the second modification, a flat portion is formed at the center position of the tip portion, and the flat portion and the peripheral surface of the polishing tool 10 are arranged at the peripheral position of the tip portion. A curved surface is formed so as to connect gently. Also in this case, the tip of the polishing tool 10 has a shape that bulges outward along the axis AX direction.
図８（Ｂ）に示すように、第３変形例に係る研磨ツール１０も、その軸線ＡＸ方向における先端部の形状においてのみ、上述した実施の形態の場合と相違している。具体的には、第３変形例に係る研磨ツール１０においては、その先端部が平面部のみによって形成されている。この場合には、研磨ツール１０の先端部は、軸線ＡＸ方向に沿って外側に膨出する形状を有さないことになる。 As shown in FIG. 8B, the polishing tool 10 according to the third modification is also different from the above-described embodiment only in the shape of the tip in the axis AX direction. Specifically, in the polishing tool 10 according to the third modification, the tip portion is formed only by the flat portion. In this case, the tip of the polishing tool 10 does not have a shape that bulges outward along the axis AX direction.
このように構成したいずれの場合にも、研磨対象面の形状に応じて自在にその先端の形状が変化可能な研磨工具を実現することができる。したがって、これらのいずれの場合にも、上述した実施の形態において説明した効果と同様の効果を得ることができる。ただし、非磁性材料からなる研磨対象物の研磨対象面が相当程度に湾曲している場合等においては、より安定的に磁性クラスタを含む研磨剤を研磨対象面に向けて押し付けることができるように、ある程度外側に向けて膨出した先端部とすることが好ましい。 In any case configured as described above, it is possible to realize a polishing tool whose tip shape can be freely changed according to the shape of the surface to be polished. Therefore, in any of these cases, the same effects as those described in the above-described embodiment can be obtained. However, when the surface to be polished of the object to be polished made of a non-magnetic material is curved to a considerable extent, the abrasive containing magnetic clusters can be more stably pressed toward the surface to be polished. It is preferable that the tip end bulges outward to some extent.
図９に示すように、第４変形例は、研磨ツール１０に永久磁石が具備されることなく回転体１１のみによって構成されており、代わりに、当該研磨ツール１０を具備する研磨装置に電磁石７０が設けられてなる構成を示すものである。この場合、電磁石７０は、たとえば研磨ツール１０の周面に所定の距離をもって対向するように環状に固定的に配置される。 As shown in FIG. 9, the fourth modification is configured by only the rotating body 11 without the permanent magnet being provided in the polishing tool 10. Instead, the electromagnet 70 is added to the polishing apparatus including the polishing tool 10. Shows a configuration provided with. In this case, the electromagnet 70 is fixedly arranged in an annular shape so as to face the circumferential surface of the polishing tool 10 with a predetermined distance, for example.
その場合、電磁石７０が通電されることにより、研磨ツール１０には、上述した実施の形態の場合と同様に一対の磁極が形成されることになり、研磨ツール１０の先端部近傍の表面には、研磨ツール１０の先端面から出て研磨ツール１０の周面に戻るように磁場が生成されることになる。 In that case, when the electromagnet 70 is energized, a pair of magnetic poles is formed on the polishing tool 10 as in the above-described embodiment, and the surface near the tip of the polishing tool 10 is formed on the surface. Then, a magnetic field is generated so as to exit from the front end surface of the polishing tool 10 and return to the peripheral surface of the polishing tool 10.
このように構成した場合にも、研磨対象面の形状に応じて自在にその先端の形状が変化可能な研磨工具を実現することができる。したがって、この場合にも、上述した実施の形態において説明した効果と同様の効果を得ることができる。 Even in such a configuration, it is possible to realize a polishing tool whose tip shape can be freely changed according to the shape of the surface to be polished. Therefore, also in this case, the same effect as that described in the above-described embodiment can be obtained.
図１０は、検証試験における第１ないし第３条件を示す図である。図１１ないし図１３は、検証試験における研磨加工前、研磨加工中および研磨加工後の研磨剤の状態を示す写真である。また、図１４は、検証試験の結果を示す表である。以下、本発明の効果を確認した検証試験の試験条件および試験結果について説明する。 FIG. 10 is a diagram illustrating first to third conditions in the verification test. 11 to 13 are photographs showing the state of the abrasive before, during, and after the polishing process in the verification test. FIG. 14 is a table showing the results of the verification test. Hereinafter, test conditions and test results of a verification test for confirming the effect of the present invention will be described.
図１０に示すように、本検証試験は、上述した実施の形態における研磨装置を実際に構築し、これを用いて上述した実施の形態における研磨方法に従って、研磨ツール１０を異なる角度で非磁性材料からなる研磨対象物としてのワーク１００に近づけて研磨を行なったものである。 As shown in FIG. 10, in this verification test, the polishing apparatus in the above-described embodiment is actually constructed, and using this, the polishing tool 10 is made of a nonmagnetic material at different angles according to the polishing method in the above-described embodiment. Polishing is performed close to the workpiece 100 as an object to be polished.
研磨ツール１０としては、円柱状の外形を有する直径が１０［ｍｍ］の回転体の先端に直径が１０［ｍｍ］の球状の永久磁石を固定したものを使用した。研磨剤２０としては、潤滑油に直径が０．３５［ｍｍ］の鋼球と平均粒径が１．０［μｍ］のアルミナとを混合したものを用いた。ここで、鋼球とアルミナと潤滑油の重量比は、９：１：３である。当該研磨剤２０は、ペースト状のスラリーであり、研磨ツール１０への塗布量は、６．５［ｇ］とした。 As the polishing tool 10, a cylindrical permanent magnet with a spherical permanent magnet having a diameter of 10 [mm] fixed to the tip of a rotating body having a diameter of 10 [mm] was used. As the abrasive 20, a lubricant mixed with a steel ball having a diameter of 0.35 [mm] and alumina having an average particle diameter of 1.0 [μm] was used. Here, the weight ratio of the steel balls, alumina, and lubricating oil is 9: 1: 3. The said abrasive | polishing agent 20 was a paste-form slurry, and the application quantity to the grinding | polishing tool 10 was 6.5 [g].
非磁性材料からなるワーク１００としては、円盤状の真鍮を用いた。当該ワーク１００の研磨対象面１０１の研磨加工前の表面粗さは、Ｒａ（算術平均粗さ）が１．００［μｍ］であり、Ｒｚ（最大高さ粗さ）が４．７７［μｍ］であった。 As the workpiece 100 made of a nonmagnetic material, disc-shaped brass was used. As for the surface roughness of the workpiece 100 before polishing, Ra (arithmetic mean roughness) is 1.00 [μm] and Rz (maximum height roughness) is 4.77 [μm]. Met.
研磨加工に際しては、第１ないし第３条件として、それぞれ図１０（Ａ）ないし図１０（Ｃ）に示す如くの試験条件を採用した。 In the polishing process, the test conditions as shown in FIGS. 10A to 10C were adopted as the first to third conditions, respectively.
すなわち、図１０（Ａ）に示すように、第１条件は、研磨ツール１０の軸線ＡＸとワーク１００の研磨対象面１０１との成す角度（θ）が９０［ｄｅｇ］となるようにこれらを配置し、研磨対象面１０１に研磨剤２０が接触した状態としてこれを図中に示すＸ軸方向に向けて送ったものである。 That is, as shown in FIG. 10A, the first condition is that the angle (θ) formed between the axis AX of the polishing tool 10 and the surface to be polished 101 of the workpiece 100 is 90 [deg]. Then, the abrasive 20 is in contact with the surface to be polished 101 and is sent in the X-axis direction shown in the figure.
図１０（Ｂ）に示すように、第２条件は、研磨ツール１０の軸線ＡＸとワーク１００の研磨対象面１０１との成す角度（θ）が４５［ｄｅｇ］となるようにこれらを配置し、研磨対象面１０１に研磨剤２０が接触した状態としてこれを図中に示すＸ軸方向に向けて送ったものである。 As shown in FIG. 10B, the second condition is that the angle (θ) formed between the axis AX of the polishing tool 10 and the surface to be polished 101 of the workpiece 100 is 45 [deg], This is a state in which the polishing agent 20 is in contact with the surface to be polished 101 and is sent in the X-axis direction shown in the figure.
図１０（Ｃ）に示すように、第３条件は、研磨ツール１０の軸線ＡＸとワーク１００の研磨対象面１０１との成す角度（θ）が０［ｄｅｇ］となるようにこれらを配置し、研磨対象面１０１に研磨剤２０が接触した状態としてこれを図中に示すＸ軸方向に向けて送ったものである。 As shown in FIG. 10C, the third condition is that the angle (θ) formed between the axis AX of the polishing tool 10 and the surface to be polished 101 of the workpiece 100 is 0 [deg], This is a state in which the polishing agent 20 is in contact with the surface to be polished 101 and is sent in the X-axis direction shown in the figure.
なお、当該第１ないし第３条件のいずれにおいても、研磨ツール１０の回転数は７５０［ｍｉｎ−１］とし、送り速度は１０［ｍｍ／ｍｉｎ］とし、研磨ツール１０の先端部とワーク１００の研磨対象面１０１とのギャップは１．０［ｍｍ］に常時維持することとし、加工時間は２０［ｍｉｎ］とした。 In any of the first to third conditions, the rotational speed of the polishing tool 10 is 750 [min −1 ], the feed rate is 10 [mm / min], the tip of the polishing tool 10 and the workpiece 100 are The gap with the surface 101 to be polished was always maintained at 1.0 [mm], and the processing time was 20 [min].
ここで、図１１に示すように、研磨加工前の状態においては、第１ないし第３条件のいずれの場合においても、研磨ツール１０の先端部を覆うように研磨剤２０が略球状に付着した状態になることが確認された。なお、外部から観察できる範囲においては、研磨剤２０中に含まれる鋼球が、互いに磁着していることが確認できた。 Here, as shown in FIG. 11, in the state before the polishing process, the abrasive 20 adhered in a substantially spherical shape so as to cover the tip of the polishing tool 10 in any of the first to third conditions. Confirmed to be in a state. In addition, in the range which can be observed from the outside, it has confirmed that the steel balls contained in the abrasive | polishing agent 20 were mutually magnetized.
図１２（Ａ）に示すように、第１条件においては、研磨加工中において研磨剤２０が略円錐台状に研磨ツール１０の先端部に付着した状態にあり、その下面がワーク１００の研磨対象面１０１に接触していることが確認できた。 As shown in FIG. 12A, in the first condition, the polishing agent 20 is attached to the tip of the polishing tool 10 in a substantially truncated cone shape during the polishing process, and the lower surface is the object to be polished of the workpiece 100. It was confirmed that the surface 101 was in contact.
また、図１２（Ｂ）に示すように、第２条件においては、研磨加工中において研磨剤２０が略円錐状に研磨ツール１０の先端部に付着した状態にあり、その周面がワーク１００の研磨対象面１０１に接触していることが確認できた。 As shown in FIG. 12B, in the second condition, the abrasive 20 is attached to the tip of the polishing tool 10 in a substantially conical shape during the polishing process, and the peripheral surface thereof is the workpiece 100. It was confirmed that the surface to be polished 101 was in contact.
また、図１２（Ｃ）に示すように、第３条件においては、研磨加工中において研磨剤２０が略有底円筒状に研磨ツール１０の先端部に付着した状態にあり、その周面がワーク１００の研磨対象面１０１に接触していることが確認できた。 Further, as shown in FIG. 12C, in the third condition, the polishing agent 20 is attached to the tip of the polishing tool 10 in a substantially bottomed cylindrical shape during the polishing process, and its peripheral surface is the workpiece. It was confirmed that 100 surfaces to be polished 101 were in contact.
すなわち、第１ないし第３条件のいずれにおいても、研磨加工中において研磨剤２０が研磨対象面１０１に倣った形状に変化しており、磁性クラスタが自在に変形していることが確認された。 That is, in any of the first to third conditions, it was confirmed that the abrasive 20 changed into a shape following the surface to be polished 101 during the polishing process, and the magnetic clusters were freely deformed.
図１３（Ａ）に示すように、第１条件においては、研磨加工後においても研磨加工中と同様に、研磨剤２０が略円錐台状に研磨ツール１０の先端部に付着した状態にあり、研磨ツール１０の先端部が露出することなく、研磨剤２０によって覆われていることが確認できた。すなわち、研磨加工中において、研磨剤２０の下面がその全面において研磨対象面１０１に接触していたことが推測される。 As shown in FIG. 13 (A), in the first condition, the abrasive 20 is attached to the tip of the polishing tool 10 in a substantially truncated cone shape after the polishing, as in the polishing. It was confirmed that the tip of the polishing tool 10 was covered with the abrasive 20 without being exposed. That is, it is presumed that the lower surface of the abrasive 20 was in contact with the entire surface 101 to be polished during the polishing process.
図１３（Ｂ）に示すように、第２条件においては、研磨加工後においても研磨加工中と同様に、研磨剤２０が略円錐状に研磨ツール１０の先端部に付着した状態にあった。 As shown in FIG. 13 (B), under the second condition, the abrasive 20 was attached to the tip of the polishing tool 10 in a substantially conical shape even after the polishing, as in the polishing.
図１３（Ｃ）に示すように、第３条件においては、研磨加工後においても研磨加工中と同様に、研磨剤２０が略有底筒状に研磨ツール１０の先端部に付着した状態にあった。 As shown in FIG. 13 (C), under the third condition, the abrasive 20 was attached to the tip of the polishing tool 10 in a substantially bottomed cylindrical shape even after the polishing, as in the polishing. It was.
図１４に示すように、第１条件においては、ワーク１００の研磨対象面１０１の研磨加工後の表面粗さが、そのＸ軸方向におけるＲａが０．５２［μｍ］に、そのＸ軸方向におけるＲｚが３．０２［μｍ］に、そのＹ軸方向におけるＲａが０．７２［μｍ］に、そのＹ軸方向におけるＲｚが３．５７［μｍ］に、それぞれ低減していることが確認できた。 As shown in FIG. 14, in the first condition, the surface roughness after polishing of the surface to be polished 101 of the workpiece 100 is such that Ra in the X-axis direction is 0.52 [μm], and in the X-axis direction. It was confirmed that Rz was reduced to 3.02 [μm], Ra in the Y-axis direction was reduced to 0.72 [μm], and Rz in the Y-axis direction was reduced to 3.57 [μm]. .
また、第２条件においては、ワーク１００の研磨対象面１０１の研磨加工後の表面粗さが、そのＸ軸方向におけるＲａが０．６８［μｍ］に、そのＸ軸方向におけるＲｚが２．８５［μｍ］に、そのＹ軸方向におけるＲａが０．８２［μｍ］に、そのＹ軸方向におけるＲｚが３．６６［μｍ］に、それぞれ低減していることが確認できた。 Further, under the second condition, the surface roughness after polishing of the surface to be polished 101 of the workpiece 100 is such that Ra in the X-axis direction is 0.68 [μm] and Rz in the X-axis direction is 2.85. In [μm], it was confirmed that Ra in the Y-axis direction was reduced to 0.82 [μm] and Rz in the Y-axis direction was reduced to 3.66 [μm].
また、第３条件においては、ワーク１００の研磨対象面１０１の研磨加工後の表面粗さが、そのＸ軸方向におけるＲａが０．８０［μｍ］に、そのＸ軸方向におけるＲｚが３．５６［μｍ］に、そのＹ軸方向におけるＲａが０．６６［μｍ］に、そのＹ軸方向におけるＲｚが２．８９［μｍ］に、それぞれ低減していることが確認できた。 In the third condition, the surface roughness of the workpiece 100 after the polishing of the surface 101 to be polished is such that Ra in the X-axis direction is 0.80 [μm] and Rz in the X-axis direction is 3.56. In [μm], it was confirmed that Ra in the Y-axis direction was reduced to 0.66 [μm] and Rz in the Y-axis direction was reduced to 2.89 [μm].
以上の結果に基づけば、上記第１ないし第３条件のいずれにおいても研磨が行なえていることが確認されたと言え、また、研磨ツール１０を異なる角度で非磁性材料からなる研磨対象物としてのワーク１００に近づけて研磨を行なった場合にも、ほぼ均等に研磨が行なえていることも確認されたと言える。 Based on the above results, it can be said that it was confirmed that the polishing could be performed under any of the first to third conditions, and the workpiece as a polishing object made of a nonmagnetic material at different angles. It can be said that even when the polishing was performed close to 100, it was confirmed that the polishing could be performed almost evenly.
したがって、上記本発明に基づいた研磨装置および研磨方法を利用して非磁性材料の研磨を行なうことにより、研磨対象面の形状に応じて自在にその先端の形状が変化可能な研磨工具を実現することができ、その結果、研磨対象物に曲率が略一定の曲面が含まれる場合や多少の凹凸面が含まれる場合のみならず、研磨対象物が部位ごとに曲率半径が変化するような自由曲面等を含んでいる場合等においても、所望の精度での研磨が行なえることになり、さらには高価な磁性砥粒や大型で高価な設備等を用いずとも安価にかつ容易に非磁性材料からなる研磨対象物を研磨することが可能になることが、実験的にも確認されたと言える。 Therefore, by polishing the nonmagnetic material using the polishing apparatus and polishing method based on the present invention, a polishing tool whose tip shape can be freely changed according to the shape of the surface to be polished is realized. As a result, not only when the object to be polished includes a curved surface with a substantially constant curvature or some uneven surface, but also a free-form surface whose curvature radius changes for each part of the object to be polished Can be polished with a desired accuracy, and even from expensive non-magnetic materials without using expensive magnetic abrasive grains or large and expensive equipment. It can be said that it was confirmed experimentally that it becomes possible to polish the polishing object.
なお、本発明に基づいた研磨装置および研磨方法は、金属および非金属の区別なく非磁性材料からなるものであれば、どのようなものでもその研磨が可能なものであり、特に、金型の型面の表面仕上げや光学部品の表面仕上げ等に好適に適用することができる。 The polishing apparatus and the polishing method based on the present invention can be polished by any material as long as it is made of a non-magnetic material without distinction between metal and non-metal. It can be suitably applied to surface finishing of mold surfaces and surface finishing of optical components.
今回開示した上記実施の形態およびその変形例はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。 The above-described embodiment and modifications thereof disclosed herein are illustrative in all respects and are not restrictive. The technical scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
１ 研磨装置、１０ 研磨ツール、１１ 回転体、１２ 永久磁石、２０ 研磨剤、２１ 球体、２２ 液状バインダ、２３ 砥粒、２４ 空隙、３０ テーブル、４０ 主軸回転駆動機構、４１ Ｘ軸方向送り駆動機構、４２ Ｙ軸方向送り駆動機構、４３ Ｙ軸方向送り駆動機構、４４ Ｂ軸周り送り駆動機構、４５ Ｃ軸周り送り駆動機構、４６ 主軸位置検出部、４７ チャック位置検出部、５０ 回転制御部、６０ 送り制御部、７０ 電磁石、１００ ワーク、１０１ 研磨対象面。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polishing apparatus, 10 Polishing tool, 11 Rotating body, 12 Permanent magnet, 20 Abrasive, 21 Sphere, 22 Liquid binder, 23 Abrasive grain, 24 Gap, 30 Table, 40 Spindle rotation drive mechanism, 41 X axis direction feed drive mechanism 42 Y-axis direction feed drive mechanism, 43 Y-axis direction feed drive mechanism, 44 B-axis feed mechanism, 45 C-axis feed drive mechanism, 46 spindle position detector, 47 chuck position detector, 50 rotation controller, 60 Feed control unit, 70 electromagnet, 100 workpiece, 101 surface to be polished.
Claims (9)
研磨対象物に対して相対運動可能な研磨ツールと、
前記研磨ツールに塗布された研磨剤とを備え、
前記研磨剤は、磁性材料からなる複数の球体と、前記複数の球体の各々の表面に被膜状に付着してなる液状バインダと、前記液状バインダによって前記複数の球体の各々の表面上において分散された状態で保持された非磁性材料からなる複数の砥粒とを含み、
前記研磨ツールの表面近傍には、前記研磨ツールの表面の一部から出て前記研磨ツールの表面の他の一部に戻るように前記研磨ツールに一対の磁極が形成されることで磁場が生成され、当該磁場によって前記複数の球体が前記研磨ツールに磁着されることで前記研磨剤中に磁性クラスタが形成され、
前記研磨剤を前記研磨ツールによって研磨対象物に押圧しつつ前記研磨ツールを研磨対象物に対して相対運動させることで研磨対象物を研磨するに際し、前記磁場のみによって前記磁性クラスタが形成された状態が維持される、研磨装置。 A polishing apparatus for polishing a polishing object made of a nonmagnetic material,
A polishing tool capable of relative movement with respect to an object to be polished;
An abrasive applied to the polishing tool,
The abrasive is dispersed on the surface of each of the plurality of spheres by the plurality of spheres made of a magnetic material, a liquid binder attached to the surface of each of the plurality of spheres, and the liquid binder. A plurality of abrasive grains made of a non-magnetic material held in a state of
Near the surface of the polishing tool, a magnetic field is generated by forming a pair of magnetic poles on the polishing tool so as to exit from a part of the surface of the polishing tool and return to another part of the surface of the polishing tool. The magnetic particles are magnetically attached to the polishing tool by the magnetic field to form magnetic clusters in the abrasive,
When polishing the polishing object by moving the polishing tool relative to the polishing object while pressing the polishing agent against the polishing object with the polishing tool, the magnetic cluster is formed only by the magnetic field. Is maintained, polishing equipment.
研磨対象物を研磨するに際し、前記研磨ツールが自転する、請求項１に記載の研磨装置。 The polishing tool is capable of rotating about an axis;
The polishing apparatus according to claim 1, wherein the polishing tool rotates when the object to be polished is polished.
前記永久磁石によって前記研磨ツールの前記先端部が構成されている、請求項３から５のいずれかに記載の研磨装置。 The means for generating the magnetic field is a permanent magnet;
The polishing apparatus according to claim 3, wherein the tip portion of the polishing tool is constituted by the permanent magnet.
前記複数の砥粒の外形が、いずれも球状または不定形状であり、
前記研磨ツールの前記先端部の前記根元部分における直径をＲとし、前記複数の球体の平均直径をＤとし、前記複数の砥粒の最大外形寸法をｄとした場合に、Ｒ／１０００≦Ｄ≦Ｒ／１０の条件を満たすとともに、Ｄ／１０００≦ｄ≦Ｄ／１０の条件を満たす、請求項３から６のいずれかに記載の研磨装置。 The cross-sectional shape orthogonal to the axial direction at the root portion of the tip of the polishing tool is circular,
The outer shapes of the plurality of abrasive grains are all spherical or indefinite shapes,
R / 1000 ≦ D ≦ when the diameter at the root portion of the tip of the polishing tool is R, the average diameter of the plurality of spheres is D, and the maximum external dimension of the plurality of abrasive grains is d. The polishing apparatus according to claim 3, wherein the polishing apparatus satisfies the condition of R / 10 and satisfies the condition of D / 1000 ≦ d ≦ D / 10.
前記複数の砥粒が、アルミナ系砥粒であり、
前記液状バインダが、油である、請求項１から７のいずれかに記載の研磨装置。 The plurality of spheres are steel balls,
The plurality of abrasive grains are alumina-based abrasive grains,
The polishing apparatus according to claim 1, wherein the liquid binder is oil.
磁性材料からなる複数の球体、前記複数の球体の各々の表面に被膜状に付着してなる液状バインダ、および、前記液状バインダによって前記複数の球体の各々の表面上において分散された状態で保持された非磁性材料からなる複数の砥粒を含む研磨剤を、前記研磨対象物に対して相対運動可能な研磨ツールに塗布することにより、前記研磨ツールの表面の一部から出て前記研磨ツールの表面の他の一部に戻るように前記研磨ツールに一対の磁極が形成されることで前記研磨ツールの表面近傍に形成された磁場によって前記複数の球体が前記研磨ツールに磁着されることで前記研磨剤中に磁性クラスタが形成されようにする工程と、
前記研磨剤を前記研磨ツールによって前記研磨対象物に押圧しつつ前記研磨ツールを前記研磨対象物に対して相対運動させることにより、前記磁場のみによって前記磁性クラスタが形成された状態を維持しつつ前記研磨対象物を研磨する工程とを備える、研磨方法。 A polishing method for polishing a polishing object made of a nonmagnetic material,
A plurality of spheres made of a magnetic material, a liquid binder adhered to the surface of each of the plurality of spheres, and a state of being dispersed on each surface of the plurality of spheres by the liquid binder. A polishing agent containing a plurality of abrasive grains made of a non-magnetic material is applied to a polishing tool that can move relative to the object to be polished, so that the surface of the polishing tool is removed from a part of the surface of the polishing tool. By forming a pair of magnetic poles on the polishing tool so as to return to another part of the surface, the plurality of spheres are magnetically attached to the polishing tool by a magnetic field formed in the vicinity of the surface of the polishing tool. Allowing magnetic clusters to form in the abrasive;
While moving the polishing tool relative to the polishing object while pressing the abrasive against the polishing object by the polishing tool, the state where the magnetic cluster is formed only by the magnetic field is maintained. A polishing method comprising: polishing a polishing object.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015014627A JP2016137553A (en) | 2015-01-28 | 2015-01-28 | Polishing apparatus and polishing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015014627A JP2016137553A (en) | 2015-01-28 | 2015-01-28 | Polishing apparatus and polishing method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016137553A true JP2016137553A (en) | 2016-08-04 |
Family
ID=56558740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015014627A Pending JP2016137553A (en) | 2015-01-28 | 2015-01-28 | Polishing apparatus and polishing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2016137553A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108857604A (en) * | 2018-08-16 | 2018-11-23 | 辽宁科技大学 | The magnetic grinder and processing method of annular groove inside and outside a kind of multi-angle conical surface workpiece |
| WO2024045493A1 (en) * | 2022-08-30 | 2024-03-07 | 大连理工大学 | Shape-controlled flexible polishing method for microarray mold |
-
2015
- 2015-01-28 JP JP2015014627A patent/JP2016137553A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108857604A (en) * | 2018-08-16 | 2018-11-23 | 辽宁科技大学 | The magnetic grinder and processing method of annular groove inside and outside a kind of multi-angle conical surface workpiece |
| CN108857604B (en) * | 2018-08-16 | 2023-08-08 | 辽宁科技大学 | Magnetic grinding device and processing method for inner and outer annular grooves of multi-angle conical surface workpiece |
| WO2024045493A1 (en) * | 2022-08-30 | 2024-03-07 | 大连理工大学 | Shape-controlled flexible polishing method for microarray mold |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR940007405B1 (en) | Micro-abrading method and tool | |
| JP2682260B2 (en) | Micro polishing method and micro polishing tool | |
| JP2007021660A (en) | Method of mirror-polishing complicated shape body, and mirror-polishing device | |
| JP5061296B2 (en) | Flat double-side polishing method and flat double-side polishing apparatus | |
| JP2006224227A (en) | Magnetic polishing method | |
| JP2007167968A (en) | Mirror finished surface polishing method and mirror finished surface polishing device | |
| JP2016137553A (en) | Polishing apparatus and polishing method | |
| KR101391810B1 (en) | Polishing system using of mr fluid | |
| JP2007021661A (en) | Method of mirror-polishing complicated shape body, and mirror-polishing device | |
| JP2007296598A (en) | Magnetic polishing method and wafer polishing device | |
| WO2006030854A1 (en) | Complex profile body polishing method and polishing apparatus | |
| JP2007098541A (en) | Polishing tool and polish method | |
| Wu et al. | Nano-precision polishing of CVD SiC using MCF (magnetic compound fluid) slurry | |
| JP5499414B2 (en) | Method for increasing shape restoring force of particle-dispersed mixed functional fluid using fluctuating magnetic field, polishing apparatus and polishing method using the same | |
| JP5025275B2 (en) | Polishing tool | |
| JP2006082213A (en) | Method of cutting work and cutting work/mirror polishing device | |
| JP4471197B2 (en) | Polishing method that does not require processing pressure control | |
| JP2005186239A (en) | Grinding method using magnetic abrasive grain, and grinder | |
| JP2006088283A (en) | Method and device for polishing and coating mirror surface | |
| JP5129902B2 (en) | Surface polishing method and apparatus for substrate mounting plate for substrate mounting apparatus | |
| JP5628563B2 (en) | Polishing equipment | |
| JPS6239172A (en) | Magnetic polishing machine | |
| JP2015064920A (en) | Manufacturing method of glass substrate for magnetic disk | |
| KR101591569B1 (en) | Polishing apparatus for the aspheric lens | |
| CN112318233B (en) | Grinding device and polishing process for 3D printing elongated hole |