CN100411808C - 工件固定剂及使用该固定剂的机械加工方法和工件固定台 - Google Patents

Abstract

谋求使用熔化/凝固式工件固定剂的机械加工方法的作业性提高。利用其自身的熔化及凝固来进行工件(1)的固定的熔化/凝固式工件固定剂(3)的熔化开始温度与熔化结束温度的温度差在2℃以内。

Description

工件固定剂及使用该固定剂的机械加工方法和工件固定台

技术领域

本发明涉及利用其自身的熔化及凝固来进行工件固定的熔化/凝固式工件固定剂及使用该工件固定剂的机械加工方法。

本发明涉及工件固定台、工件的固定方法及机械加工方法，特别适用于板厚较薄的工件的精密机械加工。

背景技术

这种的熔化/凝固式工件固定剂适于固定工件来进行切削加工等机械加工的情况，其所固定的工件是指不能使用磁体式工件固定法的、由不锈钢、非铁金属、陶瓷等材料制成的工件，特别是薄板或强度低而易破损的工件。

作为这样的机械加工法，例如在专利文献1中记载了以下的机械加工方法：对由链烷烃等热塑性树脂构成的熔化/凝固式工件固定剂加热而使其熔化，使工件(塑料透镜)进入该熔化状态的工件固定剂，接着，通过冷却并凝固工件固定剂，经由工件固定剂将工件固定在固定台上，在该状态下对工件进行机械加工，在该机械加工结束后，通过温水、热风等加热工件固定剂而使其熔化，从固定台上取下工件。

专利文献1：特开平11-198014号公报

可是，本发明的发明人对使用以往的熔化/凝固式工件固定剂进行工件固定的机械加工方法进行了详细研究，发现固定剂的熔化/凝固的变化缓慢成为了导致机械加工的作业性降低的主要原因。

即、以往的链烷烃是一般由几种物质的混合物构成的纯度很低的物质，所以以往的链烷烃类固定剂的熔化开始温度与熔化结束温度的温度差、以及凝固开始温度与凝固结束温度的温度差例如是超过10℃的很大的值。

这样，工件固定剂从熔化/凝固的开始到结束为止的变化是具有大的温度差的缓慢变化，所以在工件固定之际使工件固定剂冷却而凝固时，从凝固开始到凝固结束为止的时间变长。同样地，在取下工件之际对工件固定剂加热而使其熔化时，从熔化开始到熔化结束为止的时间变长。由此，产生了机械加工的作业性降低的问题。

在现有技术中，有在对被加工物(工件)进行机械加工时、作为将工件临时固定在固定台上的固定剂的临时固定用粘接剂(例如，参照专利文献2)。

工件在临时固定于固定台上的状态下被机械加工，在加工后将温水浇在工件及固定台上来溶解粘接剂，由此可以简单地将工件从固定台上取下。

专利文献2：特开平7-224270号公报

可是，在上述现有技术中，即使在流动状态下将固定剂涂敷在固定台上，也会在固定台与工件的界面上形成数μm的膜厚的粘接层，这就妨碍了将工件相对于固定台的平行度保持一定。即、根据现有技术来固定工件的方法，难于进行精密机械加工。

发明内容

本发明鉴于上述问题，目的在于提高使用熔化/凝固式工件固定剂的机械加工方法的作业性。

本发明的另一目的在于，提供工件固定台、工件固定方法及使用该工件固定台的机械加工方法，通过消除工件与固定工件的固定台的界面的固定剂膜厚，在工件加工后得到高的平行度。

为了实现上述目的，根据本发明的第1方案，是利用其自身的熔化及凝固来进行工件固定的熔化/凝固式工件固定剂，其特征在于熔化开始温度与熔化结束温度的温度差在2℃以内。

在此，对工件固定剂的熔点测定法进行说明。图4表示熔点测定装置，加热装置10是可调节升温速度的电热式装置，对载置于其上表面上的加热台11进行加热。加热台11为金属制的板形状，在板形状的表面上形成有陶瓷类的耐热涂层。

热电偶12是对加热台11的温度进行检测的检测机构，因为热容量较小，所以热响应性良好。热电偶12是在加热台11的表面上邻接工件固定剂3地粘贴的粘贴式装置。另外，13是放大固定剂3的状态的放大镜，14表示目视观察者。

首先，在正式测定工件固定剂3的熔化开始温度之前，从保存容器采集微量、例如0.05～0.06克的工件固定剂3并将其置于加热台11上，对其加热而使其熔化。然后，马上将加热台11的温度调回到室温附加而使工件固定剂3固化。这样，使得易于将加热台11的热量传给工件固定剂3。

另外，所谓“回到室温附近”，是指回到比室温(25℃)高的温度(30℃)。这样，因为回到比室温高的温度(30℃)，所以即使开始测定熔化开始温度，工件固定剂3固有的熔化开始温度也不会变化。

其后，以下面的方式正式开始工件固定剂3的熔点测定。即、以一定的升温速度、例如每分钟5℃的升温速度对加热台11加热，工件固定剂3的一部分开始熔化，用放大镜13目视观察工件固定剂3的颜色从白色开始变为透明这一情况，将该工件固定剂3的颜色开始变为透明时的温度输入并存储到未图示的电脑中。将其设为该工件固定剂3的第一次的熔化开始温度。

然后，继续加热，仍用放大镜13目视观察到所有的工件固定剂3都变为透明而熔化结束这一情况，将该所有的工件固定剂3都变为透明时的温度输入并存储到未图示的电脑中。将其设为该工件固定剂3的第一次的熔化结束温度。

接着，再次使加热台11回到室温附近之后，仍然完全同样地以每分钟5℃的恒定升温速度进行加热，从而测定第二次的熔化开始温度和熔化结束温度。反复进行规定次数、例如5次的上述步骤，将该5次的测定值的平均值分别设为该工件固定剂3的熔化开始温度与熔化结束温度。本发明中的熔点是指该熔化开始温度。

另外，对完全熔化而处于液体状态的工件固定剂进行冷却，工件固定剂开始凝固时的温度是凝固开始温度，工件固定剂的凝固结束时的温度是凝固结束温度。该凝固开始温度与熔化结束温度几乎为同一温度，凝固结束温度与熔化开始温度几乎为同一温度，所以在工件固定剂的熔化开始温度与熔化结束温度的温度差在2℃以内时，凝固开始温度与凝固结束温度的温度差也在2℃以内。

如上所述，对于熔化开始温度与熔化结束温度的温度差在2℃以内的工件固定剂，具体地说，通过使用第3方案中的链烷烃或聚乙烯/乙二醇并提高其纯度而得到。

例如，对于将碳数16的正构链烷烃(C₁₆H₃₄)的纯度提高到99％(重量％，以下相同)以上的工件固定剂，其熔化开始温度为18℃、熔化结束温度为18.7℃。因此，该熔化开始与熔化结束的温度差可以设定为0.7℃这样的微小值。

此外，对于将由碳数18的正构链烷烃：91％、碳数17的正构链烷烃：6.7％、碳数19的正构链烷烃：2.3％构成的正构链烷烃的纯度提高到99.3％的工件固定剂，其熔化开始温度为22.5℃、熔化结束温度为22.8℃。因此，该熔化开始与熔化结束的温度差可以设定为0.3℃这样的微小值。

此外，对于平均分子量为1540的聚乙烯/乙二醇，其熔化开始温度为46℃、熔化结束温度为47.2℃。因此，该熔化开始与熔化结束的温度差可以设定为1.2℃这样的微小值。

进而，作为第3方案中的链烷烃，也可以使用以下(1)～(5)所示的正构链烷烃与非正构链烷烃组合而成的链烷烃。另外，组成比例的％都是指重量百分比。

(1)链烷烃：正构链烷烃(正构石蜡)的成分合计88.99％、剩余部分为非正构链烷烃

正构链烷烃的组成

碳数18的正构链烷烃：0.08％

碳数19的正构链烷烃：0.41％

碳数20的正构链烷烃：1.76％

碳数21的正构链烷烃：5.61％

碳数22的正构链烷烃：10.66％

碳数23的正构链烷烃：14.76％

碳数24的正构链烷烃：14.50％

碳数25的正构链烷烃：12.42％

碳数26的正构链烷烃：9.08％

碳数27的正构链烷烃：6.58％

碳数28的正构链烷烃：4.04％

碳数29的正构链烷烃：2.88％

碳数30的正构链烷烃：2.09％

碳数31的正构链烷烃：1.50％

碳数32的正构链烷烃：1.02％

碳数33的正构链烷烃：0.72％

碳数34的正构链烷烃：0.37％

碳数35的正构链烷烃：0.24％

碳数36的正构链烷烃：0.14％

碳数37的正构链烷烃：0.08％

碳数38的正构链烷烃：0.05％

以上正构链烷烃的成分合计88.99％、剩余部分为非正构链烷烃。

由这样的组成(1)构成的链烷烃的平均碳数为24.74，分子量分布的标准偏差为2.86，该标准偏差越小表示越剧烈的分子量分布。此外，该组成(1)的链烷烃的最大分子量为534，最小分子量为254。因此，分子量分布宽度为280。

这样的组成(1)的链烷烃的熔化开始温度：50.4℃、熔化结束温度：51.7℃。因此，熔化开始温度与熔化结束温度的温度差可以设定为1.3℃这样的微小值。

(2)链烷烃：正构链烷烃的成分合计88.64％、剩余部分为非正构链烷烃

正构链烷烃的组成

碳数18的正构链烷烃：0.07％

碳数19的正构链烷烃：0.28％

碳数20的正构链烷烃：1.10％

碳数21的正构链烷烃：3.38％

碳数22的正构链烷烃：6.92％

碳数23的正构链烷烃：10.86％

碳数24的正构链烷烃：12.67％

碳数25的正构链烷烃：12.74％

碳数26的正构链烷烃：11.17％

碳数27的正构链烷烃：9.18％

碳数28的正构链烷烃：6.43％

碳数29的正构链烷烃：4.73％

碳数30的正构链烷烃：3.01％

碳数31的正构链烷烃：2.16％

碳数32的正构链烷烃：1.42％

碳数33的正构链烷烃：0.98％

碳数34的正构链烷烃：0.55％

碳数35的正构链烷烃：0.36％

碳数36的正构链烷烃：0.22％

碳数37的正构链烷烃：0.15％

碳数38的正构链烷烃：0.11％

碳数39的正构链烷烃：0.09％

碳数40的正构链烷烃：0.06％

以上正构链烷烃的成分合计88.64％、剩余部分为非正构链烷烃。

由这样的组成(2)构成的链烷烃的平均碳数为25.61，分子量分布的标准偏差为3.05，最大分子量为562，最小分子量为254。因此，分子量分布宽度为366。这样的组成(2)的链烷烃的熔化开始温度：52.5℃、熔化结束温度：53.7℃。因此，熔化开始温度与熔化结束温度的温度差可以设定为1.2℃这样的微小值。

(3)链烷烃：正构链烷烃的成分合计89.57％、剩余部分为非正构链烷烃

正构链烷烃的组成

碳数19的正构链烷烃：0.09％

碳数20的正构链烷烃：0.34％

碳数21的正构链烷烃：1.31％

碳数22的正构链烷烃：3.50％

碳数23的正构链烷烃：7.09％

碳数24的正构链烷烃：10.36％

碳数25的正构链烷烃：12.57％

碳数26的正构链烷烃：12.68％

碳数27的正构链烷烃：11.75％

碳数28的正构链烷烃：8.80％

碳数29的正构链烷烃：6.99％

碳数30的正构链烷烃：4.74％

碳数31的正构链烷烃：3.41％

碳数32的正构链烷烃：2.42％

碳数33的正构链烷烃：1.70％

碳数34的正构链烷烃：0.93％

碳数35的正构链烷烃：0.54％

碳数36的正构链烷烃：0.25％

碳数37的正构链烷烃：0.10％

以上正构链烷烃的成分合计89.57％、剩余部分为非正构链烷烃。

由这样的组成(3)构成的链烷烃的平均碳数为26.56，分子量分布的标准偏差为2.94，最大分子量为520，最小分子量为268。因此，分子量分布宽度为252。这样的组成(3)的链烷烃的熔化开始温度：54.6℃、熔化结束温度：55.6℃。因此，熔化开始温度与熔化结束温度的温度差可以设定为1.0℃这样的微小值。

(4)链烷烃：正构链烷烃的成分合计71.11％、剩余部分为非正构链烷烃

正构链烷烃的组成

碳数23的正构链烷烃：0.08％

碳数24的正构链烷烃：0.16％

碳数25的正构链烷烃：0.39％

碳数26的正构链烷烃：0.87％

碳数27的正构链烷烃：1.52％

碳数28的正构链烷烃：1.99％

碳数29的正构链烷烃：2.68％

碳数30的正构链烷烃：3.14％

碳数31的正构链烷烃：3.71％

碳数32的正构链烷烃：3.94％

碳数33的正构链烷烃：4.07％

碳数34的正构链烷烃：4.37％

碳数35的正构链烷烃：4.94％

碳数36的正构链烷烃：5.49％

碳数37的正构链烷烃：6.00％

碳数38的正构链烷烃：5.44％

碳数39的正构链烷烃：4.50％

碳数40的正构链烷烃：3.71％

碳数41的正构链烷烃：3.01％

碳数42的正构链烷烃：2.53％

碳数43的正构链烷烃：1.94％

碳数44的正构链烷烃：1.55％

碳数45的正构链烷烃：1.06％

碳数46的正构链烷烃：0.84％

碳数47的正构链烷烃：0.58％

碳数48的正构链烷烃：0.45％

碳数49的正构链烷烃：0.33％

碳数50的正构链烷烃：0.32％

碳数51的正构链烷烃：0.26％

碳数52的正构链烷烃：0.21％

碳数53的正构链烷烃：0.19％

碳数54的正构链烷烃：0.17％

碳数55的正构链烷烃：0.15％

碳数56的正构链烷烃：0.13％

碳数57的正构链烷烃：0.11％

碳数58的正构链烷烃：0.09％

碳数59的正构链烷烃：0.08％

碳数60的正构链烷烃：0.06％

碳数61的正构链烷烃：0.05％

以上正构链烷烃的成分合计71.11％、剩余部分为非正构链烷烃。

由这样的组成(4)构成的链烷烃的平均碳数为36.34，分子量分布的标准偏差为5.70，最大分子量为856，最小分子量为324。因此，分子量分布宽度为532。这样的组成(4)的链烷烃的熔化开始温度：72.1℃、熔化结束温度：73.4℃。因此，熔化开始温度与熔化结束温度的温度差可以设定为1.3℃这样的微小值。

(5)链烷烃：正构链烷烃的成分合计75.78％、剩余部分为非正构链烷烃

正构链烷烃的组成

碳数29的正构链烷烃：0.08％

碳数30的正构链烷烃：0.23％

碳数31的正构链烷烃：0.69％

碳数32的正构链烷烃：1.36％

碳数33的正构链烷烃：1.77％

碳数34的正构链烷烃：2.02％

碳数35的正构链烷烃：2.21％

碳数36的正构链烷烃：2.41％

碳数37的正构链烷烃：3.02％

碳数38的正构链烷烃：3.58％

碳数39的正构链烷烃：3.52％

碳数40的正构链烷烃：3.94％

碳数41的正构链烷烃：4.13％

碳数42的正构链烷烃：5.15％

碳数43的正构链烷烃：4.95％

碳数44的正构链烷烃：5.54％

碳数45的正构链烷烃：4.55％

碳数46的正构链烷烃：4.71％

碳数47的正构链烷烃：3.53％

碳数48的正构链烷烃：3.08％

碳数49的正构链烷烃：2.38％

碳数50的正构链烷烃：2.16％

碳数51的正构链烷烃：1.68％

碳数52的正构链烷烃：1.35％

碳数53的正构链烷烃：1.21％

碳数54的正构链烷烃：1.00％

碳数55的正构链烷烃：0.85％

碳数56的正构链烷烃：0.80％

碳数57的正构链烷烃：0.63％

碳数58的正构链烷烃：0.59％

碳数59的正构链烷烃：0.49％

碳数60的正构链烷烃：0.41％

碳数61的正构链烷烃：0.34％

碳数62的正构链烷烃：0.38％

碳数63的正构链烷烃：0.36％

碳数64的正构链烷烃：0.30％

碳数65的正构链烷烃：0.23％

碳数66的正构链烷烃：0.15％

以上正构链烷烃的成分合计75.78％、剩余部分为非正构链烷烃。

由这样的组成(5)构成的链烷烃的平均碳数为43.69，分子量分布的标准偏差为6.81，最大分子量为926，最小分子量为408。因此，分子量分布宽度为518。这样的组成(5)的链烷烃的熔化开始温度：86.2℃、熔化结束温度：87.9℃。因此，熔化开始温度与熔化结束温度的温度差可以设定为1.7℃这样的微小值。

此外，作为第3方案中的聚乙烯/乙二醇，可以使用下面的物质。例如，平均分子量为1540的聚乙烯/乙二醇，其熔化开始温度为46℃、熔化结束温度为47.2℃。因此，该熔化开始与熔化结束的温度差可以设定为1.2℃这样的微小值。

此外，平均分子量为4000的聚乙烯/乙二醇，其分子量的最大值为5464、最小值为1689、数平均分子量Mn为2866、重量平均分子量Mw为2935、Z平均分子量Mz为3004、分子量分布分散度(越接近1表示越剧烈的分布)Mw/Mn为1.0238、Mz/Mw为1.0237。该平均分子量为4000的聚乙烯/乙二醇的熔化开始温度为55.1℃、熔化结束温度为56.4℃。因此，熔化开始与熔化结束的温度差可以设定为1.3℃这样的微小值。

这样，作为工件固定剂，通过使用熔化开始温度与熔化结束温度的温度差在2℃以内的工件固定剂，在冷却凝固处于液体状态的工件固定剂来固定工件之际、以及对凝固而处于固体状态的工件固定剂进行加热熔化来取下工件之际，仅对工件固定剂进行相当于2℃左右的微小温度变化的加热、冷却即可。

因此，可以在短时间内高效地进行工件的固定作业及工件的取下作业。而且，因为用于加热·冷却工件固定剂的温度变化幅度很小，所以工件的热膨胀变化也很小，可以提高工件的机械加工精度，并且降低相对于工件材质的热应力，从而抑制材料劣化。

此外，熔化开始温度与粘接面温度之差越大，工件固定剂的粘接强度越大。因此，因为前述组成(1)～(5)构成的链烷烃都处于熔化开始温度为50℃以上的比较高温的区域，所以增大了工件固定剂的熔化开始温度与粘接面温度的差值，提高了粘接强度。

在此，通过图5对工件固定剂的粘接强度的测定方法具体地加以说明，图5A表示相当于固定对象的工件的T形试样20。该T形试样20的材质是SUS304，其表面粗糙度为4.0Rz。此外，T形试样20的尺寸如图5A所示。

图5B简略表示对工件固定剂3的粘接强度进行测定的拉伸试验法。在本试验法中，作为工件固定剂3，使用熔化开始温度为72.1℃、熔化结束温度为73.4℃的链烷烃(前述组成(4)的链烷烃)。固定台21的材质是SUS440，其表面粗糙度为3.0Rz。

通过工件固定剂3(前述组成(4)的链烷烃)将T形试样20固定在该固定台21的表面上，在T形试样20上连结推拉量器22，对推拉量器22施加拉伸力F，测定T形试样20从固定台21脱离时的拉伸力F。这就是工件固定剂3的粘接强度。

然后，改变固定台21的表面温度、即、工件固定剂3的粘接面温度来测定工件固定剂3的粘接强度时，如下所述，得到工件固定剂3的熔化开始温度与粘接面温度的差值越大则粘接强度越大的测定结果。

即、在粘接面温度为25℃(熔化开始温度与粘接面温度的差值为47.1℃)时粘接强度为6kg/cm²。

在粘接面温度为17℃(熔化开始温度与粘接面温度的差值为55.1℃)时粘接强度为11kg/cm²。

在粘接面温度为11℃(熔化开始温度与粘接面温度的差值为61.1℃)时粘接强度为25kg/cm²。

在以相同的粘接强度将T形试样20固定时，若工件固定剂3的熔化开始温度与熔化结束温度的差较大，则必须将工件固定剂3加热到高温才可熔化，作业效率变差。

特别是，在将工件安装到线电极电火花加工等机械加工的装置(参照后述的图6)的状态下，将较大的工件加热到高温需要很长的时间，这就产生了严重的问题。在这样的情况下，如果熔化开始温度与熔化结束温度的差较小，则能够以较低的温度来保证必要的粘接强度，从而相应地缩短作业时间。

如果像本发明的第2方案那样，使工件固定剂的熔化开始温度与熔化结束温度的差在1℃以内，那么以上所述的作用效果会更有效地发挥。

另外，在第3方案中限定的链烷烃或聚乙烯/乙二醇具有以下优点：在凝固时的工件粘接强度(工件固定力)大、且相对于金属为非腐蚀性、不必担心污染环境。

虽然例如在特开2004-156033号公报中介绍了以水杨酸电介质为主成分的固定剂及固定方法，但是该物质有异味且毒性强，不适于在加工现场使用。即、若在固定工件时对固定剂加热，则会产生恶臭，需要特别的排气、除去装置。尽管这样还是会在衣服上附着臭气而不为作业者所喜欢。

此外，取下固定的工件并进行清洗时产生的固定剂的公害处理非常麻烦。因此成为加工成本上升的主要原因。水杨酸电介质本身的材料价格也比链烷烃和聚乙烯/乙二醇高。

在本发明中，用作工件固定剂的链烷烃和聚乙烯/乙二醇不仅本身没有毒性，而且在加热、固定时不会产生有害物质，且工件的取下、后清洗也使用不会造成公害的水溶性的清洗液进行就足够了。

例如，将含有中性的表面活性剂的清洗液原液、具体来说商品名：ダイカクリ-ンS(制造商：株式会社アルボ-ス)的液体用约10倍的水稀释，将所得的清洗液加热到固定剂的熔点以上，只要将工件浸渍在该清洗液中，就能够除去附着在工件上的链烷烃。

其后，进而若将工件浸渍在仍为熔点以上的温水中，则还能够除去附着在工件上的微量链烷烃。对于对该工件进行清洗后的清洗液，若回到室温，则熔化了的链烷烃会固化而浮在表面上，所以只要将其取出并再次加热，该清洗液就可再次用于除去链烷烃。

该商品名：ダイカクリ-ンS也可用作含有中性的界面活性剂的厨房用品合成洗剂，所以不会腐蚀铝或锌等两性金属，且从公害、安全角度来说不会产生问题，可以使用。

此外，因为聚乙烯/乙二醇无害且为水溶性，所以对加工后的工件进行水洗而变脏了的清洗液可以同样地作为一般的工业废水加以处理。

此外，链烷烃或者聚乙烯/乙二醇从实际应用上来说能够容易地将熔点调节到易于进行熔化/凝固操作的室温附近的温度区域。

在本发明的第4方案中，在前述1～3的方案的任一个所述的熔化/凝固式工件固定剂中，特征在于前述熔化开始温度与前述熔化结束温度在18℃～30℃的范围内。

根据该方案，在室温附近的温度区域，对工件固定剂仅进行相当于2℃左右的微小温度变化的加热、冷却即可，所以可有效地降低工件加工前后的热膨胀变化及热应力。

在本发明的第5方案中，机械加工方法的特征在于，使前述1～4的方案的任一个中的熔化/凝固式工件固定剂(3)在熔化状态下与固定台(2)上的工件(1)接触，

通过冷却并凝固前述工件固定剂(3)，将前述工件(1)固定在前述固定台(2)上，在该状态下对前述工件(1)进行机械加工，

在前述机械加工结束后对前述工件固定剂(3)进行加热而使其熔化，由此从前述固定台(2)取下前述工件(1)。

由此，可以提供能够发挥前述第1～4的方案的作用效果的机械加工方法。

为了实现上述目的，在本发明的第6方案中，特征在于，利用熔化及凝固的固定剂(105、150)对工件(104)进行固定的固定台(101、200)具有载置工件的工件固定面(102、202)，在工件固定面上形成有可使固定剂在熔化状态下流动的槽(103、103a、103b、130、131、131a、203)。

根据本发明，因为在载置工件的工件固定面上形成有槽，所以熔化状态的固定剂难以进入到工件与工件固定面的接触面内，而优先地流满该槽地流动。由此，工件与工件固定面能够在槽以外的部位直接接触并使间隙为零，并且在流满了槽中的固定剂凝固后，通过使该固定剂所接触的工件下表面与槽接合来固定工件与工件固定面。此时，在工件与工件固定面的接触面内不会形成固定剂的膜，不会损害工件与工件固定面的平行度。

另外，如第7方案那样，将工件固定面上的槽的形成范围设置在比工件大且比工件固定面小的区域，由此可以使工件与工件固定面的整个接触范围内都存在槽，可以增大进入槽内的固定剂与工件下表面的接触面积，提高固定强度，并且可以防止固定剂从工件固定面向外流出。

本发明的第8方案的特征在于，槽距离工件固定面的深度沿着槽的形成方向逐渐变深。

根据本方案，因为槽的深度沿着槽的形成方向设有梯度，所以熔化状态的固定剂易于从深度小的槽部分沿着梯度流入到深度大的槽部分，可以容易地使固定剂分布在整个槽内。

此外，如第9方案那样，槽可以在工件固定面上呈放射线状地形成。此时，如果槽距离工件固定面的深度如第10方案那样，越靠近放射线的中心(132)形成得越深，则熔化状态的固定剂能够从放射线状的外周部分向槽的梯度方向即放射中心容易地流动。

如第11方案那样，利用对前述6～10的方案的任一个中的工件固定台进行加热的加热机构(109、109a、109b)，将工件固定面的温度加热到固定剂的熔点以上的温度，由此在固定剂以熔化状态流入槽之后，工件与槽中的熔融状态的固定剂(105a、105b、150a、150b)紧贴，之后将工件固定面的温度冷却到熔点以下来凝固固定剂，由此将工件固定在工件固定面上。

另外，如第12方案那样，能够使用紧贴在工件固定台上的面状加热器(109、109a)、或者埋入到工件固定台中的埋入加热器(109b)。

或者，如第13方案那样，将前述6～10的方案的任一个中的工件固定台的工件固定面的温度预先设为常温，使用熔点处于常温与冰点温度0℃之间的温度区域中的材料作为固定剂，固定剂以熔化状态流入保持为常温的工件固定面上的槽之后，将工件固定面的温度冷却到熔点以下来凝固固定剂，由此可以将工件固定在工件固定面上。另外，所谓常温，是指不加热也不冷却的一般温度、例如10℃～40℃的范围的温度。

即、如果使用熔点比常温低的固定剂，则无需强制加热该固定剂，该固定剂可在常温的工件固定面上处于熔化状态。进而，例如通过在工件固定台上浇上比常温低且比冰点温度高的水，将工件固定面的温度冷却到比熔点低，熔化状态的固定剂就可以容易地凝固。另外，对于从工件固定台除去工件来说，例如将常温左右的水浇在工件固定台上而使工件固定面的温度比固定剂的熔点温度要高，由此可容易地使固定剂处于熔化状态，将工件从工件固定面取下。

如第14方案那样，熔化状态的固定剂可通过空气流(108a)促进流动，容易地流入槽中。

此外，如第15方案那样，在工件固定面的外周上预先形成用于使冷却用的液体(107)流动的冷却用液体通路(106)，通过使温度比固定剂的熔点低的冷却用液体流过冷却用液体通路，使工件固定台的温度降低，从而可使槽中的熔化状态的固定剂凝固。

或者，如第16方案那样，通过将温度比固定剂的熔点低的冷却用液体(107a)浇在工件固定台及工件的至少某一个上，使工件固定面的温度降低，从而可以使槽中的熔化状态的固定剂凝固。

或者，如第17方案那样，通过将装入了温度比固定剂的熔点低的液体(114)的金属容器(113)载置在工件上，冷却工件、进一步冷却工件固定面，从而可以使槽中的熔化状态的固定剂凝固。

由此，固定剂在熔化状态下保持着与工件紧贴的状态，无需移动固定台就可当场进行固定剂的冷却、凝固，所以工件不会在工件固定面上发生偏离，不会阻碍工件的精密加工。

此外，如第18方案那样，在工件通过凝固了的固定剂而与工件固定面固定在一起的状态下进行机械加工，其后通过将温度比熔点高的液体(107b)浇在工件固定台及工件的至少某一个上，通过热传导使凝固状态的固定剂熔化，由此可容易地将工件从工件固定台取下。另外，所谓温度比固定剂的熔点高的液体，可以使用例如高温的水(即热水)或磨削水等加工液。

另外，如第19方案那样，通过前述第17方案的工件固定方法被固定在工件固定台上、并进行了机械加工的工件，在从工件固定台取下之后，通过进行退火处理，可以消除机械加工的应力。

本发明的第20方案是将前述第6～第10的方案的任一个中的一个工件固定台与另一个工件固定台分别设为第1固定台(101)及第2固定台(200)，通过第1加热工序将第1固定台的工件固定面(102)加热到第1熔点以上，使具有第1熔点的第1固定剂(105)流入第1固定台的槽(103、103a、103b)，由此使工件的第1面(104a)与第1固定台的工件固定面粘接在一起，其后通过第1冷却工序将工件冷却到第1熔点以下的温度，由此将第1面固定在第1固定台上，对与第1面对置的第2面(104b)进行机械加工之后，通过第2加热工序将第2固定台的工件固定面(202)加热到温度比第1熔点高的第2熔点以上，使具有第2熔点的第2固定剂(150)流入第2固定台的槽(203)，由此维持着工件的第1面与第1固定台的固定状态使工件的第2面与第2固定台的工件固定面粘接在一起，通过第1及第2的固定台夹入工件，通过熔化凝固工序将工件的温度调节到第1熔点与第2熔点之间的温度，在维持第2面与第2固定台的固定状态的同时分离第1面与第1固定台之后，对第1面进行机械加工，通过再熔化工序使工件的温度上升到第2熔点以上，使第2固定剂熔化，从第2固定台取下第2面。

根据本发明，在第1加热工序中，将具有比较低温的第1熔点的第1固定剂加热到第1熔化以上而使其熔化，进而，在第1冷却工序中冷却到比第1熔点低的温度而使其凝固，由此将接触状态的工件的第1面与第1固定台固定在一起，对与第1面对置的第2面进行机械加工。进而，在第2加热工序中，将具有比第1熔点高的第2熔点的固定剂加热到第2熔点而使其熔化，进而，作为熔化凝固工序，调节到比第2熔点低且比第1熔点高的中间温度而使第2固定剂凝固，由此对接触状态的、机械加工后的第2面与第2固定台进行固定，并且在中间温度时第1固定剂的熔化状态下分离第1面与第1固定台，对露出的第1面进行机械加工。这样，可以对工件的相互对置的第1及第2面分别在固定于固定台上的状态下进行机械加工，所以可以提高两面的面粗糙度，还可以提高两面的平行度。

另外，在再熔化工序中，如第21的方案那样，可以通过将温度比第2熔点高的液体(107b)浇在第2固定台及工件的至少某一个上，使第2固定剂熔化。

另外，上述各机构的括弧内的标记表示与后述的实施方式中记载的具体机构相对应的关系。

附图说明

图1是在本发明的第1实施方式中使用的机械加工装置的主要部分的概略立体图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是图1的固定台的俯视图。

图4是本发明的工件固定剂的熔点测定法的说明图。

图5A是本发明的工件固定剂的粘接强度测定法中所用的试样的立体图。

图5B是使用图5A的试样的粘接强度测定法的说明图。

图6是本发明的第2实施方式的线电极电火花加工方法的说明图。

图7是第2实施方式的线电极电火花加工方法的一次加工的说明图。

图8是第2实施方式的线电极电火花加工方法的一次加工后的防漏带的粘贴工序的说明图。

图9是表示第2实施方式的线电极电火花加工方法的二次加工后的工件的立体图。

图10是本发明的第3实施方式的工件固定台及工件的立体图。

图11是图10中的A-B间的剖视概略图。

图12是表示第3实施方式中的加工机的概略构成的图。

图13是表示第3实施方式的机械加工的顺序的图((a)～(e))。

图14是表示第4实施方式的冷却工序的图。

图15A是表示第5实施方式的工件固定台的俯视图。

图15B是图15A中的C-D间的剖视概略图。

图16是表示第5实施方式的机械加工的顺序的图((a)～(e))。

图17是表示第6实施方式中的机械加工顺序的一部分的图。

图18是表示第7实施方式的机械加工的顺序的图((a)～(c))。

具体实施方式

(第1实施方式)

以下，基于附图说明本发明的第1实施方式。

熔化/凝固式工件固定剂在机械加工中用于将工件(被加工物)固定在固定台上，在本实施方式中，使用光学半导体(例如蓝色发光二极管)的蓝宝石基板作为工件，相对于该蓝宝石基板实施超精密表面研磨加工。

图1～图3是表示本实施方式的超精密表面研磨加工方法的图，工件1是直径50mm、厚度0.3mm的圆板状的蓝宝石基板。带有槽的固定台2由磁性材料的铁类材料(例如S50C、SUS430等)形成为具有矩形的外形。

在固定台2的表面上形成注入工件固定剂3的槽部4。该槽部4的形状，如图3所例示的那样，为组合了多个同心圆部与多个放射状直线部的形状。由此，槽部4的多个同心圆部相互间都通过放射状直线部而连通，所以只要从特定的一个部位向槽部4内注入熔化了的液体状的工件固定剂3，就可以将液体状的工件固定剂3注入到槽部4的整个区域内。

此外，通过作成组合了多个同心圆部与多个放射状直线部的槽状，能够使槽部4的工件固定剂3均匀地接触工件1的底面部的各部分。

在固定台2的表面中，未形成槽部4的部分如图2所示地成为与工件1直接接触的平面部2a。由此，工件1与固定台2的间隙消除，可以维持着良好的平行度相对于固定台2固定工件1。

在固定台2的表面上，在槽部4的最大圆形部的外周侧形成有由矩形的凹槽构成的冷却水通路5。该冷却水通路5起到以下作用：对通过未图示的冷却水供给机构浇到固定台2的表面上的冷却水进行收集起来，并从排水口5a排出。在此，作为冷却水，可以使用研磨加工用的冷却水与用于冷却工件固定剂3而使其凝固的冷却水这两种。

本实施方式的工件固定剂3使用的是熔化开始温度(熔点)22.5℃、熔化结束温度22.8℃的正构链烷烃。这样的熔化开始与熔化结束的温度差为0.3℃的微小值的链烷烃通过以下方式得到：具体地说，将由碳数18的正构链烷烃：91％、碳数17的正构链烷烃：6.7％、碳数19的正构链烷烃：2.3％构成的正构链烷烃的纯度提高到99.3％。

接着，对本实施方式的超精密表面研磨加工具体地加以说明，将由圆板状的蓝宝石基板构成的工件1如图1、2所示那样载置在固定台2表面的槽部4及平面部2a上。然后，用保护片(未图示)覆盖工件1的上表面，之后经由保护片在工件1上载置约500克的压重物。

由此，可以避免由于后述的液体状态的工件固定剂3而使工件1从固定台2浮起的问题，因此，可以使工件1的下表面与固定台2表面的平面部2a无间隙地紧贴。

在此，保护片防止压重物对工件1的损伤，作为保护片的材质，为与工件固定剂3的粘接力小的材质，具体地说，硅酮橡胶比较合适。

接着，将载置了工件1的固定台2置于电热式的加热板(未图示)上，对固定台2进行加热，使固定台2的表面温度为比工件固定剂3的熔点高的温度即23℃。

接着，将完全熔化而处于液体状态的工件固定剂3注入到固定台2的槽部4内。在此，因为固定台2如上所述地被预热到23℃，所以液体状态的工件固定剂3接触槽部4的表面时不会凝固，在保持液体状态的情况下顺畅地分布到槽部4的整个区域中。注入工件固定剂3，直至其填满槽部4内并与工件1的下表面接触。

另外，液体状态的工件固定剂3被收容在由不锈钢等金属形成的金属容器中，将该金属容器置于电热式的加热板上，将该金属容器加热到23℃，由此使工件固定剂3在金属容器内部始终维持液体状态。

接着，向固定台2的冷却水通路5内供给温度小于工件固定剂3的熔点的冷却水，通过该冷却水将固定台2表面冷却到21℃。由此，槽部4内的工件固定剂3凝固而发生相变，从液体状态变为固体状态，从而能够将工件1紧贴固定在固定台2表面上。

接着，从固定台2上取下压重物和保护片。此时，由于保护片由与工件固定剂3的粘接力小的硅酮橡胶构成，所以可以容易地从工件固定剂3剥离保护片。

其后，用电磁力将固定了工件1的固定台2固定在研磨机的电磁吸盘上，一边将温度小于工件固定剂3的熔点的、21℃的冷却水浇到工件1上，一边用研磨工具对工件1表面进行规定量(例如，0.6微米)的研磨加工。该研磨加工的冷却水流入到固定台2的冷却水通路5之后，从排水口5a向固定台2外部排出。

工件1的研磨加工结束时，将温度比工件固定剂3的熔点高的23℃的冷却水浇到工件1表面上。由此，工件固定剂3熔化而变成液体状态，工件固定剂3对工件1固定的状态被解除，可以简单地从固定台2取下工件1。另外，成为液体状态的工件固定剂3与冷却水一起流入冷却水通路5并从排水口5a向固定台2外部排出。工件1的后清洗是浸渍在前述的ダイカクリ-ン清洗液中进行的。

从以上的说明可知，根据本实施方式，通过将槽部4内的、在23℃的条件下处于液体状态的工件固定剂3冷却到21℃，工件固定剂3凝固而可进行工件1的固定。工件1的加工结束后，通过将在21℃的条件下凝固的工件固定剂3加热到23℃而使其熔化，由此可以从固定台2取下工件1。

这样，通过23℃与21℃之间的仅为2℃的温度变化幅度使工件固定剂3发生凝固、熔化的相变，进行工件1的固定及取下，所以可以在短时间内进行工件1的固定及取下，提高机械加工的作业性。

此外，在23℃与21℃的室温附近的温度区域中，且以2℃的微小的温度变化幅度进行工件1的固定及取下，所以工件1的加工前后的热膨胀差值也为微小的量。因此，可以提高机械加工的加工精度，并且降低相对于工件1材质的热应力，从而抑制工件1的材料劣化。

另外，作为上述的第1实施方式，对使用光学半导体的蓝宝石基板作为工件1的例子进行了说明，但该蓝宝石基板是工件1的一个应用例，除此之外，本发明还可应用于由不锈钢、非铁金属、陶瓷等材料制成的薄板或强度低而容易破裂的工件1的机械加工。

此外，在上述第1实施方式中，说明了对工件1进行研磨加工的例子，但本发明不限于研磨加工，当然也可应用于线电极电火花加工、铣削加工等机械加工。

(第2实施方式)

第2实施方式涉及在线电极电火花加工中应用本发明的工件固定剂的例子。图6表示第2实施方式的线电极电火花加工方法，工件1由钢材(S50C)形成为宽度100mm、深度100m、高度100mm的立方体。

在第2实施方式的线电极电火花加工方法中，如图7所示，从工件1的加工开始点1a朝向加工停止点1b，沿着规定的加工轨迹进行线电极电火花加工(一次加工工序)。

具体地说，在工件1的周边填充了加工液(水)的状态下，通过由端子31a、31b连接在工件1和金属线30上的加工电源施加高频电压，并且使载置了工件1的工件台(未图示)沿着规定轨迹移动，由此对工件1进行电火花加工。

通过该线电极电火花加工，形成从工件1的上表面1c贯通到底面1d的一定宽度(例如0.3mm)的加工槽32。通过反复进行多次(例如3次)用于形成该加工槽32的线电极电火花加工，可以减小加工槽32的表面粗糙度。通过该加工槽32而在工件1的中央部形成切取部33。

在一次加工中，留有未加工的未加工部34，在加工停止点1b暂时停止电火花加工。该电火花加工停止后，从加工装置内部暂时除去工件1周边的加工液(水)。

接着，如图8所示，在工件1的底面1d上粘贴耐热性的防漏带35来进行密封以堵住加工槽32。该防漏带35的形状可以成形为沿着预先掌握的加工槽32的形状。

接着，将内置了电热加热器的磁橡胶加热器36(图6)安装在除了工件1的上表面1c之外的其它5个面上，对工件1进行加热。

在此，工件1的加热温度为工件固定剂3a的熔化结束温度以上的温度、具体地说为53℃。另外，从室温的25℃到53℃为止的工件升温时间为15分钟。工件固定剂3a是非水溶性的物质，具体地说是熔化开始温度50.4℃、熔化结束温度51.7℃的链烷烃(前述组成(1)的链烷烃)。

如上所述地将工件1加热到53℃以上后，将固体状的固定剂3a涂敷在工件1的上表面1c上而使其熔化。固定剂3a熔化后，在该熔化了的固定剂3a上放置防脱落用板37。

接着，在工件1的上表面1c的加工槽32中的、未加工部34的附近部位，具体地说在加工开始点1a附近涂敷非水溶性的导电性工件固定剂3b。使用与上述工件固定剂3a相同的链烷烃(前述组成(1)的链烷烃)作为该工件固定剂3b，其熔化开始温度50.4℃、熔化结束温度51.7℃。

但是，工件固定剂3b为了确保导电性而混合有碳粒子。具体地说，以前述组成(1)的链烷烃的50重量％与平均粒径5微米的碳粒子50重量％的比率来构成工件固定剂3b。

因为通过防漏带35密封了加工槽32的底面部，所以即使熔化了的工件固定剂3a、3b流入加工槽32内，也不会下落到加工槽32的外部。

其后，从工件1上取下磁橡胶加热器36，将工件1冷却到固定剂3a、3b的熔化开始温度即50.4℃以下，使构成固定剂3a、3b的链烷烃凝固(固化)。

作为此时的工件冷却方法，可以自然冷却，也可以将浸水的布等粘贴在工件1上。固定剂3a、3b凝固后，通过在加工装置的内部填满保持在20℃的一定温度的加工用水，工件1与防脱落用板37都被冷却到20℃。

由此，因为固定剂3a、3b的熔化开始温度(50.4℃)与粘接面温度(20℃)的温度差为30.4℃，所以固定剂3a、3b的粘接强度被保证在5kg/cm²的水平。因此，工件切取部33被保持在工件1的主体上而不会脱落。

工件固定剂3b具有导电性，所以对剩余的未加工部34进行加工时仍可确保工件切取部33的导电性。因此，未加工部34也可通过多次(例如3次)的电火花加工来良好地精加工表面粗糙度。

然后，相对于未加工部34实施线电极电火花加工(实施二次加工)，如图9所示地切除未加工部34。由此，能够从工件1的主体完全地切取工件切取部33。在该情况下，也可通过防脱落用板37和固定剂3a将工件切取部33保持在工件1的主体上。因此，可以防止工件切取部33被完全切取后脱落变形的问题。

要在切除未加工部34后取下工件切取部33，可以将工件1浸渍在固定剂3a、3b的熔化结束温度即51.7℃以上的温水中，或者再次用磁橡胶加热器36将工件1加热到51.7℃以上。

(第3实施方式)

以下，基于附图说明本发明的第3实施方式。图10是第3实施方式的工件固定台101与工件104的立体图。另外，在后面说明工件104的固定及加工的顺序。

工件固定台101为由钢材(S50C)形成为长度100mm、宽度100m、厚度15mm的长方体形状，在工件固定面102的最外周部上形成有矩形的冷却用液体通路106，其是用于使从冷却用液体供给口107供给的例如水等冷却用液体107a流过的槽。进而，在冷却用液体通路106的外壁上形成有用于从冷却用液体通路106排出冷却用液体的排水口106a。

工件固定面102的冷却用液体通路106的内侧形成工件接触面102a，其比工件固定面102小，为长度80mm×宽度80mm的大小，在其表面上形成有用于填满后述的固定剂的棋盘格状的槽部103，所述槽部103由矩形外周的槽103a、和位于其内侧并连接槽103a的对置边的格子状的槽103b形成。

1条槽的形状呈开口宽度3mm×深度0.5mm的三角形截面，格子间隔为5mm。另外，槽深度不一定是恒定的，例如也可以沿着槽103b的形成方向逐渐加深。由此，可以促进后述的熔化状态的固定剂105a向槽103b中的深度增大方向的流动性。

工件接触面102a与工件104的粘接强度(最大荷载)由作为固定剂本身的材料特性的剪切力以及工件104正下方的槽部103的开口面积(＝开口宽度×槽长度)所确定。即、槽部103的开口面积是在工件104与工件接触面102a之间不直接接触的部位的面积，因此，可以说槽部103的开口面积与粘接强度成比例。但是，因为槽部103的开口面积越大，则使用的固定剂105a、105b的量也变多，因此无需将开口面积增大到必要以上、即、增多槽103b的条数。

在工件固定面102(详细地说是工件接触面102a)上放置工件104。第3实施方式的工件104是直径50mm×厚度0.5mm的石英玻璃。即、槽部103的形成范围比工件104要大，格子状的槽103b比工件104的接触端部更向外侧延伸。

另外，在图11中，示出了工件固定台101放置在作为加热机构的加热板109上的情况。

图11作为图10的A-B剖面，概略地表示工件104由固定剂105a、105b固定在固定台101上的状态。工件104的一个面(第1面)104a与工件固定面102的工件接触面102a直接接触。作为固定剂105a的熔点75℃的链烷烃在熔融状态下流动并填充到形成于工件固定面102上的槽103a、103b中。

即、熔化状态的链烷烃的大部分105a填满槽103b，并且剩余的链烷烃105b漏出并堆积在工件104的端部周边。固定剂105a、105b不能存在于第1面104a与工件接触面102a之间。因此，能够使工件104与工件固定面102的间隙为零。

链烷烃由于从熔化状态冷却到熔点以下的温度而凝固，成为槽103b的固定剂105a，对工件104的第1面104a与槽103b的底面(在图11中为三角柱的斜面)进行粘接固定。此外，工件104端部周边的固定剂105b也有助于工件104与工件接触面102a的粘接固定。

接着，对工件104的机械加工的顺序进行说明。图12是表示用于第3实施方式的机械加工方法的加工机的概略构成的图。

在作为磨床的加工机主体120上方，设置具有防止危险用的磨具盖121的旋转磨具122，经由固定剂105a、105b将工件104的下表面(第1面)104a固定在工件固定台101上。该由钢材(S50C)形成的工件固定台101被磁吸附在电磁吸盘式的工作台123上，通过使工作台123前后左右地运动，利用旋转磨具122对固定于工件固定台101上的工件104的上表面(第2面)104b进行磨削。

此时，在工件104的被加工部即第2面104b上，从冷却剂储藏部128经由冷却剂软管127、流量调节用的冷却剂开闭龙头126以及冷却剂散布口125，散布作为加工液的冷却剂129。这样，散布在工件104的第2面104b上的冷却剂129一边除去加工时产生的切屑一边流到工作台123下方的冷却剂承接件124中，从该冷却剂承接件124返回冷却剂储藏部128。

另外，冷却剂储藏部128备有均未图示的去除切屑的机构、向加工部供给冷却剂129的供给泵、以及对供给的冷却剂129的温度进行调节的调温机构。

图13是以工件固定台101及工件104为中心表示机械加工的顺序的图。在将工件104装配到加工机上之前，首先将工件104固定在工件固定台101上。如图13(a)所示，将没有载置任何物品的工件固定台101载置在水平状态的加热板109上，加热到比固定剂105a的熔点(75℃)高的90℃(图13(a))。

接着，如图13(b)所示，在该工件固定台101被加热了的状态下，在工件固定面102上，详细地说，在格子状的槽103b的形成区域上放置石英玻璃的工件104，之后，在工件104的上表面104b上经由工件保护用的硅酮橡胶111放置压重物。由此，工件104的下表面(第1面)104a与工件固定台101的工件固定面102无间隙地紧贴。

进而，使另外被加热到熔点(75℃)以上而呈液体状的作为固定剂105的链烷烃流入工件104周围的格子状的槽103b中。此时，液体状的固定剂105a快速流入工件104的下表面104a下方的、被加热了的槽103b中并将其无间隙地填满。然后，在工件104与工件固定面102的槽103b之间全部由固定剂105a填满之后，切断加热板109的电源开关。

接着，如图13(c)所示，从液体供给口107使常温的水(冷却用液体)107a流入形成于工件固定台101的冷却用液体通路106，将工件固定台101的温度冷却到固定剂105a的熔点即75℃以下，使固定剂105a、105b凝固(冷却工序)。此时，冷却用的水107a从排水口106a排出并持续供给到冷却用液体通路106，由此可以缩短冷却时间。

接着，如图13(d)所示，在固定剂105a、105b凝固后，取下压重物110等，将固定了工件104的工件固定台101固定在电磁吸盘式的磨床的工作台123上，作为机械加工工序，一边喷出冷却剂129一边对工件104的上表面(第2面)104b进行约50μm的表面磨削。

在机械加工后，如图13(e)所示，在工件104固定于工件固定台101上的状态下，从磨床工作台123取下，从液体供给口107将固定剂105a、105b的熔点(75℃)以上的90℃的热水107b浇在工件104及工件固定面102上，使固定剂105a、105b再熔化，从工件固定台101取下工件104。另外，在该固定剂105a、105b的再熔化工序中，也可以与上述(a)同样地，将工件固定台101载置到加热板109上并通过加热板109进行加热。

在本第3实施方式中，因为进行薄板(厚度0.5mm的石英玻璃板)的磨削(50μm)，所以有时会产生加工应变，从工件固定台1取下工件104时在工件104上产生反作用力。为了进行工件104的加工后的去应力，用碳化氢类清洗剂(例如NSクレ-ン(ジヤバンエナジ-制)完全脱脂后，用铝板夹着石英玻璃工件104，在1150℃下、在电炉中进行1小时的退火处理。

如上所述，即使在对非金属材料的石英玻璃工件104进行机械加工的情况下，也可以使用可熔化凝固的固定剂105a、105b将工件104简便地固定在工件固定台101上。此外，固定工件104与工件固定台101时，可以使两者的间隙为零，所以可以提高工件104的加工精度、特别是平行度。

(第4实施方式)

接着，对本发明的第4实施方式的机械加工顺序进行说明。另外，本第4实施方式与上述第3实施方式主要在工件104的材质及形状、固定剂105的熔点这些方面不同，其他的构成等相同。以下，以与第3实施方式不同的部分为中心，使用表示与第3实施方式共用的构成的图10～图13进行说明。另外，在表示加工顺序的图13中，在本第4实施方式中取代图13(c)所示的工序，而进行图14所示的工序。

第4实施方式中的工件固定台101与上述第3实施方式为同一构成。即、S50C、100×100×15(mm)的外尺寸、形成有槽部103的区域为80×80mm、棋盘格状的槽103a、103b开口宽度3mm×深度0.5mm、槽间隔5mm等。此外，在工件固定面102的外周部上设有冷却用液体通路106及排水口106a这一点也与第3实施方式相同。

将该工件固定台101在加热板109上加热到比固定剂105的熔点(51℃)高的70℃(图13(a))。

然后，在该加热后的工件固定台101的工件固定面102上，在本第4实施方式中，放置了直径40mm×厚度0.4mm的蓝宝石板的工件104之后，在该工件104的上表面104a上经由硅酮橡胶111放置金属制成的压重物110。由此，蓝宝石板的工件104的下表面(第1面)104a与工件固定台101的工件固定面102无间隙地紧贴。

在该工件104及工件固定台101的加热状态下，在本第4实施方式中，若将作为固定剂105的固体状的链烷烃(熔点51℃)涂敷在工件104的端部的周围的槽103b，则固体状的固定剂105马上熔化而成为液体，流入槽103b中，无间隙地填满工件104正下方的槽103b(图13(b))。

切断加热板109的电源开关，为了冷却固定剂105a、105b，在本第4实施方式中如图14所示，将冷却用的水114放入热传导率高的铝制的盛水容器113内，放置在金属制成的压重物110的上方。由此，工件104及工件固定台101的热量经由硅酮橡胶111及压重物110传导给盛水容器113，工件104及其附近的工件固定台101被冷却。另外，盛水容器可以是如图14所示那样形成有开口部的容器，也可以是密闭型的容器。

工件104被冷却到比固定剂105的熔点51℃低的温度后，固定剂105a、105b凝固。由此将工件104固定在工件固定台101，之后，从工件104取下盛水容器113、压重物110及硅酮橡胶111，将工件固定台101放置并固定在电磁吸盘式的磨床工作台123上，一边放出冷却剂129一边进行20μm的表面研磨机械加工工序(图13(d))。

加工后，将工件固定台101在固定着加工后的工件104的状态下从磨床工作台123取下，从液体供给口107将固定剂105a、105b的熔点(51℃)以上的70℃的热水107b浇在工件104及工件固定面102上，使固定剂105再熔化，从工件固定台101取下工件104(图13(e))。

为了进行工件104的加工后的去应力，在本第4实施方式中也用碳化氢类清洗剂完全脱脂后，用铝板夹着蓝宝石工件104，在800℃下、在电炉中进行1小时的退火处理。

(第5实施方式)

接着，对本发明的第5实施方式进行说明。在本第5实施方式中，如图15所示，与上述第3及第4实施方式的不同在于工件固定台101及槽部103的形状。另外，图15A是第5实施方式中的工件固定台101的俯视图，图15B是图15A的C-D剖视图。

本第5实施方式的工件固定台101是由S50C制成的长度300mm×宽度300mm×厚度15mm的长方体块体，在其表面的工件固定面102上形成有6条放射线状的槽130、连结放射线状槽130的端部的最外周圆的槽131、以及多个同心圆状的槽131a。各槽130、131、131a的开口宽度为3mm。

在放射线状的槽130中，从外周开始朝向放射中心132，距离工件固定面102的槽深度逐渐加深。即、最外周圆的槽131的直径为250mm、槽深度为0.2mm，放射线状槽130的最外周部的槽深度也为0.2mm。此外，在放射中心132的槽深度为1.5mm、从最外周部到放射中心132为止的槽深度的梯度为直线梯度。另外，各同心圆的槽131a在与上述放射线状的槽130的交点处形成为与放射线状的槽130的深度相等。

这样，本第5实施方式中的工件固定台101的放射线状的槽130设有从外周部朝向中心部逐渐变深的梯度，所以液体状的固定剂105易于从外周部流入中心部。因此，在工件104与工件固定台101的接触面积较大的情况下，容易使固定剂105分布到工件104正下方的整个槽部103中。另外，在本第5实施方式中，希望槽部103的大小(工件固定面102中的形成面积)形成为比工件固定台101的表面即工件固定面102小且比工件104大。

另外，在本第5实施方式的工件固定台101的底面(与工件固定面对置的面)102b上设有多个例如水或加工液等冷却用液体的通路101a。

接着，基于图16说明本第5实施方式中的工件104的加工顺序。另外，在本第5实施方式中也与上述第3及第4实施方式同样地使用图12所示的磨床。

首先，如图16(a)所示，在铺设于电磁吸盘式的磨床工作台123上的隔热用的硅酮橡胶片112上放置工件固定台101上。进而，在工件固定台101的表面即工件固定面102上安装磁体式的硅酮橡胶加热器109a，由此将工件固定面102加热到70℃。

接着，从工件固定面102取下硅酮橡胶加热器109a，在工件固定面102上放置直径200mm×厚度2mm的石英制的工件104。此时，配置成工件104的圆中心、与形成于工件固定面102上的槽部103的放射中心132大致一致。进而，在工件104的上表面104b上经由保护用的硅酮橡胶111放置金属制成的压重物110。由此，石英制成的工件104与工件固定面102(详细地说为工件接触面102a)无间隙地紧贴。

作为加热而呈液体状的固定剂105的链烷烃(熔点51℃)流入到石英制成的工件104的周围的槽131、131a中。此时，液体状的固定剂105可以沿着放射线状的槽131的梯度而从外周侧容易地流入中心部(图16(b))。

在整个槽部103(特别是，工件104正下方的槽)内填充了固定剂105a、105b之后，将由冷却剂储藏部128调温至室温了的加工液即磨削水129从冷却剂散布口125排出，流入工件固定台101的背面102b的冷却用液体通路101a，由此冷却工件固定台101及工件104(图16(c))。

工件固定台101的温度被冷却到固定剂105的熔点即51℃以下而使固定剂105a、105b凝固，将工件104固定在工件固定面102上。其后，取下铺设于工件104的底面104a下方的隔热用硅酮橡胶片112，将工件固定台101直接放置并固定在电磁吸盘式的磨床工作台123上，对工件104的上表面104b进行表面磨削(图16(d))。

在机械加工后，如图16((e))所示，在工件固定台101上固定着工件104的状态下，从磨床工作台123取下，从液体供给口107将固定剂105a、105b的熔点(51℃)以上的70℃的热水107b浇在工件104及工件固定面102上，使固定剂105a、105b再熔化，从工件固定台101取下工件104。另外，如果需要，可与上述第3及第4实施方式同样地，进行用于工件104的去应力的退火处理。

(第6实施方式)

接着，对本发明的第6实施方式进行说明。另外，本第6实施方式与第5实施方式同样地，使用在工件固定面102有形成了放射线状槽130及多个同心圆状槽131、131a的工件固定台101，除此之外，工件104的尺寸及材质、工件固定台101的尺寸、固定剂105的熔点等不同。以下，以与第5实施方式不同的部分为中心，参照表示与第5实施方式共用的构成的图12及图15、图16进行说明。另外，在表示加工顺序的图16中，在本第6实施方式中取代图16(a)、图16(b)的工序，而进行图17所示的工序。

本第6实施方式的工件固定台101是由S 50C制成的长度500mm×宽度500mm×厚度25mm的长方体形状。槽部103具有与图15(a)、图15(b)所示的第5实施方式相同的、6条放射线状的槽130以及多个同心圆状的槽131、131a，最外周圆的槽131的直径为450mm。各槽130、131、131a的槽开口宽度为3mm，槽深度在最外周圆位置上为0.5mm、在放射中心132为3mm，其间的深度变化成为直线梯度。

另一方面，在第6实施方式中，固定剂105使用的是在室温下为液体即熔点18℃的链烷烃。因此，不必如上述第3～第5实施方式那样，为了固定工件104而暂时熔化固定剂105的加热工序。

接着，说明第6实施方式中的加工顺序。

首先，将工件固定台101放置在磨床的电磁吸盘式工作台123上，在该固定面102上放置直径400mm×厚度4mm的玻璃制的工件104，使两者的圆中心大致一致。进而，经由保护用的硅酮橡胶111在工件104的上表面104a上放置金属制成的压重物110。由此，玻璃制工件104与工件固定面102(详细地说为工件接触面102a)间隙为零地紧贴。

然后，在室温下使液体的固定剂105即链烷烃(熔点18℃)流入工件104的周边端部附近的槽130、131。此时，因为工件104的面积大，所以有时液体状的固定剂105不会充分地分布到工件正下方的槽部103中。在该情况下，如图17所示，使来自空气流喷嘴108的空气流108a吹向工件104的端部的槽130，将液体的固定剂105向槽130的放射中心132强制送入，由此可以使固定剂105a分布到工件104正下方的整个槽130、131a中。

工件104正下方的整个槽130、131a中都填充了固定剂105a后，将被调温到比熔点(18℃)低的10℃的磨削液129浇在载置于工件104的压重物110、工件104及工件固定面102上，将工件104及工件固定面102冷却到熔点18℃以下的温度。

由此，固定剂105a、105b凝固后，从工件104的上表面104b去除压重物110及硅酮橡胶111，在该状态下在磨床工作台123上对上表面104b进行表面研磨加工(图16(d))。

在机械加工后，如图16((e))所示，在工件固定台101上固定着工件104的状态下，从磨床工作台123取下，从液体供给口107将固定剂105a、105b的熔点(18℃)以上的25℃的室温的水107b浇在工件104及工件固定面102上，使固定剂105a、105b再熔化，从工件固定台101取下工件104。

(第7实施方式)

接着，说明本发明的第7实施方式。在本第7实施方式中，特征在于，用各自熔点不同的固定剂将金属薄板的工件104的正反两面固定在本发明的两个工件固定台101、200上来进行磨削加工。

以下，基于图18说明本第7实施方式的工件4的加工顺序。另外，对于与上述第3实施方式的加工顺序共用的部分省略附图并使用同一标记使说明简洁。

在本第7实施方式中，工件104是材质：A1050材料、尺寸：长度70mm×宽度40mm×板厚2mm的铝薄板。此外，作为第1及第2固定台的工件固定台101、220都是由S50C制成的长度100mm×宽度100mm×厚度15mm的长方体，在各工件固定面102、202上形成有与上述第1实施方式相同的棋盘格状的槽部103(槽的开口宽度3mm×深度0.5mm、槽间隔5mm)。

另外，在本第7实施方式中的工件固定台101、200上预先埋入有多个铠装加热器109b，由此无需使用加热板109或硅酮橡胶加热器109a或热水等其他加热机构，在载置着工件104的状态下，无需移动工件固定台101、200就可当场进行加热。

图18(a)表示对工件104的第2面104b进行磨削加工的第1加工工序。为了进行该第1加工工序而将工件104固定在工件固定台101上的顺序与上述第3实施方式大致相同，以下参照图13(a)～(c)简单地进行说明。

首先，将工件104载置在第1固定台101的工件固定面102上，以使其第1面104a与工件固定面102接触，在该状态下，通过埋入在第1固定台101内的铠装加热器109b加热到比第1固定剂的链烷烃的熔点(第1熔点51℃)高的温度(70℃)。

在工件104被加热到规定温度(70℃)的时刻，在与工件固定面102接触的工件104的第1面104a上涂敷第1固定剂105，放置在处于再度加热状态的工件固定面102上时，第1固定剂105完全熔化为液状，处于工件104的第1面104a与工件接触面102a的直接接触部位上的第1固定剂105向槽103b流入(第1加热工序)。

这样，成为工件104正下方的槽103b完全被第1固定剂105a填满且剩余的第1固定剂105b堆积在工件104的端部周围的状态，之后，停止由铠装加热器109b进行的加热，对工件104及第1固定台101进行冷却。该冷却以下述方式进行：温度为第1固定剂的第1熔点(51℃)以下的例如室温的水107a一边从排水口106a排出，一边流入设于工件固定台101的外周部的冷却用液体通路106中(第1冷却工序)。

由此，第1固定剂105a、105b凝固，工件104被固定在第1固定台101上。在该状态下，将第1固定台101固定在电磁吸盘式的加工机工作台123上，作为机械加工工序，用立铣刀122a对与工件104的第1面104a对置的第2面104b进行表面加工(图18(a))。

此时，另一个固定台即第2固定台200被预先加热到比第2固定剂150的熔点(第2熔点75℃)高的温度(90℃)。然后，将第2固定剂150涂敷在加热了的第2固定台200的工件固定面202上，使其熔化。

用第1固定台101和第2固定台200夹持工件104，以使熔化了该第2固定剂150的第2固定台200的工件固定面202与被机械加工的工件104的第2面104b接触(第2加热工序)。

此时，机械加工后的第1固定台101不被加热，工件104通过与第1面104a凝固在一起的第1固定剂105a而被固定，所以可以如图18(b)所示，在固定着工件104的状态下使第1固定台101反转，载置在置于下方的第2固定台200的第2工件固定面202上。

此时，通过第2固定台200的工件固定面202与机械加工后的工件104的第2面104b的接触，第1固定台101起到压重物的作用，从而处于第2固定台200的工件接触面202a与机械加工后的工件104的第2面104b的直接接触部位的、熔化为液体状的第2固定剂150，流入到形成于第2工件固定台200的工件固定面202上的槽203中。

然后，成为工件104的第2面104b正下方的槽203完全被第2固定剂150a填满且剩余的第2固定剂150b堆积在工件104的端部周围的状态，之后停止由铠装加热器109b进行的加热。

在这样由第1固定台101与第2固定台200夹持着工件104的状态下，将第1固定台101的温度加热到第1固定剂105的第1熔点(51℃)与第2固定剂150的第2熔点(75℃)的中间温度(60℃)。此时，第2固定台200停止加热，从为熔化第2固定剂150而加热到了比其熔点高的温度(90℃)的状态，经由工件104利用热传导变为与第1固定台101相同的中间温度。

工件104的温度变为中间温度(60℃)之后，填满了第2面104b与第2固定台200之间的槽203的第2固定剂150变为比熔点(75℃)低的温度而凝固，第2面104b与第2固定台200固定在一起。

另一方面，工件104的温度变为中间温度(60℃)后，填满了第1面104a与第1固定台101之间的槽103的第1固定剂105a因为处于比熔点(51℃)高的温度而熔化，变成液体状。因此，在固定着第2面104b与第2固定台200的状态下，可以容易地分离第1面104a与第1固定台101(熔化凝固工序)。

从工件104上取下第1固定台101之后，停止第2固定台200的加热，继续对第2固定台200及固定于其上的工件104进行冷却。将该第2固定台200固定在电磁吸盘式的加工机工作台123上，作为机械加工工序，用立铣刀122a对工件104的第1面104a进行表面加工(图18(c))。

在第1面104a的加工后，为了从第2固定台200取下工件104，将温度比第2固定剂150的熔点(75℃)高的温水107b浇在工件104及第2固定台200上，使第2面104b与第2固定台200之间的第2固定剂150熔化并流下(再熔化工序)。

这样，利用分别具有相互不同的熔点的第1固定剂105a及第2固定剂150，将工件104的第1面104a及与其对置的第2面104b依次固定在第1固定台101及第2固定台200上并进行表面加工，所以消除了各固定台与工件104的错位，可以提高加工后的工件的平行度。

(其他实施方式)

在上述各实施方式中，工件104不限于蓝宝石、石英、玻璃及金属等，也可以使用陶瓷或树脂等。此外，机械加工方法不限于表面磨削、表面研磨及铣削加工等，也可以应用于切断或开孔加工等。进而，固定台101、200的材质不限于钢材(S50C)，也可以使用磁体类的铁氧体类不锈钢或氧化铝等，可以根据工件或加工方法适当选择。

Claims (21)

1. 一种熔化/凝固式工件固定剂，利用其自身的熔化及凝固来进行工件固定，其特征在于，熔化开始温度与熔化结束温度的温度差在2℃以内。

2. 如权利要求1所述的熔化/凝固式工件固定剂，其特征在于，熔化开始温度与熔化结束温度的温度差在1℃以内。

3. 如权利要求1或2所述的熔化/凝固式工件固定剂，其特征在于，该工件固定剂由链烷烃或聚乙烯/乙二醇构成。

4. 如权利要求1所述的熔化/凝固式工件固定剂，其特征在于，前述熔化开始温度与前述熔化结束温度在18℃～30℃的范围内。

5. 一种机械加工方法，其特征在于，使前述权利要求1～4的任一项所述的熔化/凝固式工件固定剂(3)在熔化状态下与固定台(2)上的工件(1)接触，

通过冷却并凝固前述工件固定剂(3)，将前述工件(1)固定在前述固定台(2)上，在该状态下对前述工件(1)进行机械加工，

在前述机械加工结束之后，通过加热熔化前述工件固定剂(3)，将前述工件(1)从前述固定台(2)取下。

6. 一种工件固定台，是利用熔化及凝固的固定剂(105、150)对工件(104)进行固定的固定台(101、200)，其特征在于，具有载置前述工件的工件固定面(102、202)，在前述工件固定面上形成有可使前述固定剂在熔化状态下流动的槽(103、103a、103b、130、131、131a、203)。

7. 如权利要求6所述的工件固定台，其特征在于，前述工件固定面上的前述槽的形成范围是比前述工件大且比前述工件固定面小的区域。

8. 如权利要求6或7所述的工件固定台，其特征在于，前述槽距离前述工件固定面的深度沿着前述槽的形成方向逐渐变深。

9. 如权利要求6或7所述的工件固定台，其特征在于，前述槽在前述工件固定面上呈放射线状地形成。

10. 如权利要求9所述的工件固定台，其特征在于，前述槽距离前述工件固定面的深度形成为越靠近前述放射线的中心(132)越深。

11. 一种工件的固定方法，将工件固定在工件固定台上，其特征在于，利用对权利要求6～10的任一项所述的工件固定台进行加热的加热机构(109、109a、109b)，将前述工件固定面的温度加热到前述固定剂的熔点以上的温度，由此在前述固定剂以熔化状态流入前述槽之后，前述工件与前述槽中的熔融状态的固定剂(105a、105b、150a、150b)紧贴，之后将前述工件固定面的温度冷却到前述熔点以下来凝固前述固定剂，由此将前述工件固定在前述工件固定面上。

12. 如权利要求11所述的工件的固定方法，其特征在于，前述加热机构是紧贴在前述工件固定台上的面状加热器(109、109a)、或者埋入到前述工件固定台中的埋入加热器(109b)。

13. 一种工件的固定方法，将工件固定在工件固定台上，其特征在于，将权利要求6～10的任一项所述的工件固定台的工件固定面的温度设为常温，并使用熔点处于常温与冰点温度之间的温度区域内的材料作为前述固定剂，前述固定剂以熔化状态流入常温的前述工件固定面的前述槽之后，将前述工件固定面的温度冷却到前述熔点以下来凝固前述固定剂，由此将前述工件固定在前述工件固定面上。

14. 如权利要求11所述的工件的固定方法，其特征在于，前述熔化状态的固定剂利用空气流(108a)流入前述槽中。

15. 如权利要求11所述的工件的固定方法，其特征在于，在前述工件固定面的外周上形成用于使冷却用的液体(107a)流动的冷却用液体通路(106)，通过使温度比前述熔点低的前述冷却用液体流过前述冷却用液体通路，使前述熔化状态的固定剂凝固。

16. 如权利要求11所述的工件的固定方法，其特征在于，通过将温度比前述熔点低的冷却用液体(107a)浇在前述工件固定台及前述工件的至少某一个上，使前述熔化状态的固定剂凝固。

17. 如权利要求11所述的工件的固定方法，其特征在于，通过将装入了温度比前述熔点低的液体(114)的金属容器(113)载置在前述工件上，冷却前述工件，使前述熔化状态的固定剂凝固。

18. 如权利要求11所述的工件的固定方法，其特征在于，在通过前述凝固了的固定剂将前述工件与前述工件固定面固定在一起的状态下进行机械加工，其后通过将温度比前述熔点高的液体(107b)浇在前述工件固定台及前述工件的至少某一个上，使前述凝固状态的固定剂熔化，将前述工件从前述工件固定台取下。

19. 一种机械加工方法，其特征在于，通过权利要求17所述的工件固定方法被固定在前述工件固定台上、并进行了机械加工的工件，在从前述工件固定台取下之后，通过进行退火处理，消除前述机械加工的应变。

20. 一种机械加工方法，其特征在于，具有两个如权利要求6～10的任一项所述的工件固定台，将其中的一个工件固定台与另一个工件固定台分别设为第1固定台(101)及第2固定台(200)，

通过第1加热工序将前述第1固定台的工件固定面(102)加热到第1熔点以上，使具有前述第1熔点的第1固定剂(105)流入前述第1固定台的槽(103、103a、103b)，由此使前述工件的第1面(104a)与前述第1固定台的工件固定面粘接在一起，其后通过第1冷却工序将前述工件冷却到前述第1熔点以下的温度，由此将前述第1面固定在前述第1固定台上，对与前述第1面对置的第2面(104b)进行机械加工之后，

通过第2加热工序将前述第2固定台的工件固定面(202)加热到温度比前述第1熔点高的第2熔点以上，使具有前述第2熔点的第2固定剂(150)流入前述第2固定台的槽(203)，由此维持着前述工件的第1面与前述第1固定台的固定状态，使前述工件的前述第2面与前述第2固定台的工件固定面粘接在一起，通过前述第1及第2固定台夹入前述工件，

通过熔化/凝固工序将前述工件的温度调节到前述第1熔点与第2熔点之间的温度，在维持着前述第2面与前述第2固定台的固定状态的同时分离前述第1面与前述第1固定台，其后对前述第1面进行机械加工，

通过再熔化工序使前述工件的温度上升到前述第2熔点以上，使前述第2固定剂熔化，从前述第2固定台取下前述第2面。

21. 如权利要求20所述的机械加工方法，其特征在于，在前述再熔化工序中，通过将温度比前述第2熔点高的液体(107b)浇在前述第2固定台及前述工件的至少某一个上，使前述第2固定剂熔化。

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