CN100455411C - 粘弹性抛光器及使用它的研磨方法 - Google Patents

Abstract

一种用于研磨加工的粘弹性抛光器。该粘弹性抛光器，在中心部形成有规定的内周半径的孔部，并在固接着粘弹性抛光器的圆盘状台板的主表面上以等角度间隔多条地形成有从中心部向外周呈放射状的槽部。由此，具有能稳定地供给研磨液、且不需要对粘弹性层形成槽部的效果。

Description

粘弹性抛光器及使用它的研磨方法

技术领域

本发明涉及粘弹性抛光器及使用它的研磨方法。

背景技术

根据图14和图15对以往的粘弹性抛光器及使用它的研磨方法简单地进行说明。图14是粘弹性抛光器的俯视图，图15是其主要部分剖视图。

在图14和图15中，51是将粘弹性层52设在圆盘状台板54表面上的粘弹性抛光器，在该粘弹性层52上，同心圆状地形成有多条环状的槽部53。

并且，在使粘弹性抛光器51旋转的状态下，将研磨剂供给于粘弹性层52，并以规定的转速使被研磨物旋转、且以规定的压力向粘弹性抛光器51推压而进行研磨。

这时，夹持在粘弹性层52与被研磨物之间的研磨剂，因其推压力而成为向粘弹性层52的表面沉入的状态。因此，对于被研磨物的表面起除去作用的实效的砂粒切入深度也变小、即被研磨物的表面除去量也减小，最终，被研磨物的表面被加工成镜面。

又，在使用化学作用进行研磨的场合，由于研磨剂与被研磨物的接触时间及面积增大，故粘弹性层52的粘性和弹性较大是有利的。

因此，在使用粘弹性抛光器的研磨方法中，选择粘性和弹性率高的材料对提高质量是有利的。

在将被研磨物向这样的粘弹性抛光器51推压地进行研磨的研磨方法中，由于被研磨物与粘弹性抛光器以相互的面进行接触，故要将研磨剂向实际的研磨部分进行供给变得困难。

为了对付这种情况，在粘弹性层52上形成了图14所示的环状的槽部53(例如，参照日本专利特开平9-295255号和特开平10-58331号公报)。

然而，若采用上述以往的研磨方法，存在以下所示那样的问题：

1)因随着槽部加工的表面粘弹性的降低而引起研磨质量降低；

2)对于槽部加工需要成本；

3)由磨损引起的槽部形状的时效变化。

作为在粘弹性层52上形成槽部53的方法，主要使用机械加工。但是，由于对于柔软的材料要形成槽部53是困难的，故通过将粘弹性层52加压至其塑性变形而使表面硬度提高后，能进行槽部53的加工。

因此，在形成槽部53后，由于失去粘弹性，故研磨剂的埋入效果减小，其结果，使被研磨物的表面受损伤、或加工面的粗糙度劣化。

又，因加工槽部53的成本增高，并由于随着时间使粘弹性层52的表面磨损，故槽部53的深度也随时间变浅、其效果也就减少。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供能容易地维持研磨质量且成本低的粘弹性抛光器及研磨方法。

为了解决上述问题，本发明的第1技术方案，是在圆盘状台板的规定表面上设有粘弹性层而成的粘弹性抛光器，在上述圆盘状台板的规定表面上多条地形成从中心部向外周部呈放射状的槽部，使所述各放射状的槽部相对通过该圆盘状台板的中心点的中心线在±15度以下的角度范围进行交叉。

当采用这些粘弹性抛光器的结构时，不需要在设于圆盘状台板上的粘弹性层的表面上进行槽部的加工，能将研磨剂以有效的且低成本的结构向研磨部分供给。即，由于不需要在粘弹性层上设置槽部，故能维持高的粘性和弹性并提高研磨质量，且作用在研磨时的被研磨物上的动压变小，并由于能良好地维持被研磨物相对粘弹性抛光器的平行度，故研磨面的平坦度也变得良好，能获得良好的研磨质量。

另外，由于通过将槽部的角度适当调整成沿由圆盘状台板的转速产生的、在圆周上的离心力与惯性力的合成矢量的状态，能提高研磨剂的供给能力和切屑的排出能力，故能进一步改善研磨质量。

又，在上述粘弹性抛光器中的圆盘状的粘弹性层的中心部以规定半径形成孔部，并使各槽部的内周侧始端部位于比该孔部更外周侧。

当采用该粘弹性抛光器的结构时，由于研磨剂积存在设于粘弹性层的中心部的孔部中，故利用研磨时的旋转离心力能将研磨剂高效地向研磨部分供给。

又，在上述粘弹性抛光器中的、与粘弹性层对应的圆盘状台板的规定表面上，以同心圆状多条地形成环状的槽部。

当采用上述粘弹性抛光器的结构时，除了放射状的槽部以外，由于形成环状的槽部，并由于研磨剂的供给能更均匀地进行，故能进一步改善研磨质量。

又，作为上述粘弹性抛光器中的粘弹性层，使用至少在表面上形成许多气孔的材料。

当采用上述粘弹性抛光器的结构时，作为粘弹性层，由于使用至少在表面上形成许多气孔的材料，故研磨剂的保持效果优异，能提高研磨剂向研磨部分的供给效果。

又，在上述粘弹性抛光器中的粘弹性层的至少表面上含有研磨剂，作为该研磨剂，还将氧化铈用作为主要成分。

当采用这些粘弹性抛光器的结构时，由于在粘弹性层的至少表面上含有(分散)研磨剂，故能提高研磨剂供给于研磨部分的供给效果，因此，即使在利用干式研磨的场合，也能进行研磨。

又，由于粘弹性层中所含有的研磨剂是将氧化铈作为主要成分，故尤其通过对玻璃或水晶等的材料产生的化学作用，能实现提高研磨效率及改善加工面的粗糙度等。

另外，本发明的第2技术方案，是使用上述任一种的粘弹性抛光器的研磨方法，该方法在将被研磨物一边旋转一边向旋转的粘弹性抛光器的表面上推压地进行研磨时，使该被研磨物的旋转中心部与粘弹性层上的半径方向的宽度的中心部一致。

当采用该研磨方法时，由于使被研磨物的旋转中心部与粘弹性抛光器的粘弹性层的半径方向即宽度的中心部一致，故能较高地维持被研磨物上的研磨面的平行度及平坦度，并能改善加工表面的粗糙度。

又，在上述研磨方法中，将粘弹性抛光器与被研磨物的旋转方向及转速作成相同。

当采用该研磨方法时，通过将被研磨物与粘弹性抛光器的旋转方向及转速作成相同，就能使被研磨物与粘弹性抛光器的相对速度分布减小，因此，能改善研磨面上的平坦度及平行度。

又，在上述研磨方法中，将被研磨物的旋转半径所形成的轨迹的宽度作成比在粘弹性层的半径方向上的宽度大。

当采用该研磨方法时，由于将被研磨物的旋转半径所形成的轨迹的宽度作成比粘弹性层的半径方向的长度大，故能防止从粘弹性层经常向被研磨物突出时产生的粘弹性层的偏磨损，因此，能长时间使用抛光机，能实现运作成本的降低。

附图说明

图1是使用本发明实施例1的粘弹性抛光器的研磨装置的侧视图。

图2是该实施例1的粘弹性抛光器的俯视图。

图3是图2中A-A的剖视图。

图4是图2中B-B的剖视图。

图5是对该实施例1的粘弹性抛光器的研磨状态进行说明的主要部分的剖视图。

图6A是对以往例子的粘弹性抛光器在研磨时研磨液的动压分布进行说明的主要部分剖视图。

图6B是对同上实施例1的粘弹性抛光器在研磨时研磨液的动压分布进行说明的主要部分剖视图。

图7是对同上实施例1的粘弹性抛光器的研磨状态进行说明的主要部分剖视图。

图8是实施例2的粘弹性抛光器的俯视图。

图9是图8中C-C的剖视图。

图10是图8中D-D的剖视图。

图11是实施例3的粘弹性抛光器的俯视图。

图12是图11中E-E的剖视图。

图13是图11中F-F的剖视图。

图14是以往例子的研磨用粘弹性抛光器的俯视图。

图15是图14中G-G的剖视图。

具体实施方式

对本发明的粘弹性抛光器及使用它的研磨方法的多个实施例进行说明，而在实施例1中，对研磨装置的概略结构进行说明，并对实施例2以后的部分、仅对粘弹性抛光器及使用它的研磨方法进行说明。又，对实施例2以后的部分、主要着眼于与实施例1不同的部分进行说明。

根据图1～图7对本发明实施例1的粘弹性抛光器及使用该粘弹性抛光器对被研磨构件进行研磨的研磨装置进行说明。

首先，根据图1对研磨装置进行说明。

该研磨装置1，其结构具有：设在床身2上、在水平面内使粘弹性抛光器3旋转的旋转台4；在同一个床身2上的旋转台4的侧方位置所立设的支柱体5；在该支柱体5上通过上下方向的导轨6升降自如地设置的滑动构件7；设在支柱体5的上部、通过例如螺杆机构使滑动构件7进行升降的升降用电动机8；安装在上述滑动构件7上并在旋转用电动机9上具有绕铅垂轴心旋转的旋转轴部(也称为主轴)10的旋转头体11；设在该旋转头体11的旋转轴部10的下端部、对被研磨物W进行保持用的夹头12。

又，在该研磨装置1中，具有将液状的研磨剂(以下也称为研磨液)K向被研磨物W上的研磨部分供给用的研磨剂供给装置13。

接着，根据图2～图4对粘弹性抛光器进行说明。

图2是粘弹性抛光器的俯视图，图3是图2中A-A的剖视图，图4是图2中B-B的剖视图。

该粘弹性抛光器3，在外周形成为圆形的、即在规定的外周半径(R1)的圆盘状的台板(日文：台金)(圆盘状台板的一例子)21的主表面(规定表面)上固定着具有规定厚度、且在中心部形成有规定内周半径(R2)的孔部22a而成的规定宽度(L＝R1-R2)的环状粘弹性层22。而且，在上述圆盘状台板21的主表面上，以等角度间隔多根(例如12根)地形成有从中心部向外周呈放射状(半径方向上)的截面为矩形的槽部(以下也称为放射状的槽部)21a。

作为上述粘弹性层22，使用聚氨脂橡胶或起绒皮革等的表面起毛的材料、或使用将它们复合的材料(所谓复合材料)等。又，可以使用将气泡(气孔)等向聚氨脂橡胶中分散的材料(多孔性物质)、还可使用利用分散后的气泡相对研磨液具有浸透性或透过性的材料。

在使用这样的材质的材料的场合，可取得获取研磨液(也包括砂粒等的研磨材料)或切屑(研磨屑)的效果，又，为了提高弹性系数，利用气泡内所含有的空气对粘弹性的改善是有效的，可改善研磨质量(提高研磨质量)。又，即使在粘弹性层22中将研磨材料均匀地分散含有的场合，也能有效地改善研磨效率及研磨质量。即，研磨材料的保持效果优异，即使在干式研磨的场合，也能进行研磨。

另外，在粘弹性层22中分散的研磨材料，能根据被研磨物W的材质适当地进行选择。例如，被研磨物W为玻璃或水晶的场合，作为分散地含有的研磨材料，使用氧化铈。该场合，尤其通过对玻璃或水晶等材料产生的化学作用，能实现提高研磨效率及改善加工面的表面粗糙度等。

在上述研磨装置1中，进行研磨时，用设在旋转轴部10下端上的夹头12将被研磨物W保持，并利用旋转用电动机9使旋转轴部10旋转，且在利用旋转台4使粘弹性抛光器3旋转的状态下，利用升降用电动机8使滑动构件7下降，只要以规定的推压力将被研磨物W向粘弹性抛光器3的表面推压就可以。当然，这时，从研磨剂供给装置13将与被研磨物W的材质相适应的研磨液供给于研磨部分，并将研磨液K积存在粘弹性层22的孔部22a中。

在研磨时，如图5所示，在被研磨物W上作用着推压力P，因此，在槽部21a上的粘弹性层22处发生向该槽部21a内进入的挠曲量δ。

因此，通过由该挠曲量δ产生的粘弹性层22的凹状空间部S使研磨液K沿整体均匀地向研磨加工面进入，能进行良好的研磨。

在此，对在圆盘状台板21上所形成的槽部21a的更具体的结构及其作用进行说明。

如图5所示，当将规定推压力(分布负荷)P通过被研磨物W作用在粘弹性层22上时，对于槽部21a上的粘弹性层22b，产生用下式(1)所示的挠曲量δ。

δ＝5PW⁴/384EI……(1)

其中，E表示粘弹性层22的杨氏模量，I表示粘弹性层22的截面惯性矩。

又，将槽部21a上的粘弹性层22的厚度设为h，将宽度设为b，用下式(2)表示截面惯性矩I。

I＝bh(b²+h²)/12……(2)

又，对于槽部21a的宽度W及深度D₁，考虑粘弹性层22的杨氏模量，例如，将槽部21a的深度D₁设计成比粘弹性层22的挠曲量δ大。

上述槽部21a上的粘弹性层22b，由于在研磨时与被研磨物W为非接触，故不磨损，由于能将粘弹性层22的厚度保持一定，故能将粘弹性层22上产生的挠曲量δ始终维持一定。即，在与被研磨物W之间始终形成一定深度的挠度δ并能实现将稳定的研磨液K向该研磨部分的供给。

又，在粘弹性层22b上产生的凹状空间部S不仅有研磨液K的供给效果，还具有将研磨时产生的切屑捕获、并利用圆盘状台板21的旋转离心力进行排除的效果。其结果，能较高地(良好地)维持在研磨面上的平行度、平坦度、加工面的表面粗糙度等的研磨质量。

另外，也可以使槽部21a的深度D₁不一定比挠曲量δ大，但在槽部21a的深度D₁比挠度δ小的场合，粘弹性层22的底部就与槽部21a接触。该场合，由于槽部21a周边的粘弹性层22在研磨的同时被磨损，故凹状空间部S的深度随时间而变浅，使上述的效果减小。因此，最好是深度D₁比挠曲量δ大。

这时，通过对于粘弹性层22选择对于研磨液K具有浸透性或透过性的材料，能进一步提高研磨液K向该研磨面的供给能力。即，通过放射状槽21a并借助浸透或透过就能将研磨液K向凹状空间部S供给。因此，由于能将凹状空间部S和槽部21a的两方利用作为研磨液K的供给路径，故能实现更高的研磨质量。

又，通过对放射状的槽部21a在中途设置阻挡堤，上述的效果就更大。即，这是由于能将圆盘状台板21旋转时产生的离心力用作使研磨液K向槽部21a上的粘弹性层22b浸透或透过的压力的缘故。另外，在将放射状的槽部21a设置阻挡堤的部位，为了最大限度地利用离心力，希望设置在圆盘状台板21的外周部。

又，通过将多条的槽部21a形成为放射状，与未形成槽部21a的情况相比，能利用被研磨物W的旋转使在该被研磨物W与粘弹性层22之间充满的研磨液中发生的压力分布(动压分布)更均匀。

若具体地进行说明，在未设置槽21a的场合，如图6A所示，成为沿被研磨物W的全长(直径)倾斜的压力分布(成为在旋转方向的前端侧的压力比其后端侧的压力较大的分布)PD1。

与此相反，在留有规定间隔地设置槽部21a的场合，如图6B所示，动压分布被分散在多处。即，由于在槽部21a的部位压力变小，为了更正确地成为负压，在与被研磨物W之间发生的大的正的动压范围就缩短。

因此，整体作用在被研磨物W上的动压变小，由于能良好地维持被研磨物W相对粘弹性抛光器3的平行度，故其结果在研磨面上的平坦度也变得良好、能改善研磨质量。

另外，在研磨时，如图7所示，将被研磨物W的旋转中心WO作成与粘弹性层22的环状的宽度L的中点LO成为相同(也包括大致相同)。又，作为这时的研磨条件，将被研磨物W与粘弹性抛光器3的旋转方向及转速作成相同(也包括大致相同的情况)。

通过作成这样，被研磨物W与粘弹性抛光器3的相对速度分布，在被研磨物W的面内与部位无关地成为一定。因此，能较大地改善研磨加工后的被研磨物W的研磨面的平行度及平坦度。

又，通过将被研磨物W的外径(与被研磨物W的旋转半径描绘的轨迹的宽度相当)D₂作成比粘弹性层22的宽度L大，能防止粘弹性层22上的偏磨损。

采用上述粘弹性抛光器3的结构时，通过将槽部21a形成在圆盘状台板21的主表面上，实际上能获得与在粘弹性层22上形成槽部时同样的效果。即，由于不需要在粘弹性层22上形成槽部，故能利用粘弹性层原来的特性。又，由于也不需要对粘弹性层进行槽部的加工，故能实现降低粘弹性抛光器3的制造成本。

另外，由于圆盘状台板21上所形成的槽部21a的深度不取决于由研磨作用引起的磨损，故能始终维持一定，因此，能获得稳定的研磨质量。

另外，由于在粘弹性抛光器3的粘弹性层22的中心部形成孔部22a，故能将向研磨部分所供给的研磨液K积存在该孔部22a中，因此，能始终将研磨液K从中心向外周侧供给，并由于能通过在各槽部21a上的粘弹性层22b上产生的凹状空间部S进行供给，故能稳定地供给研磨液。

接着，根据图8～图10对本实施例2的粘弹性抛光器进行说明。

本实施例2的粘弹性抛光器，在上述实施例1的粘弹性抛光器上所设置的放射状的槽部，还同心圆状地形成有多条环状的槽部。在本说明中，着眼于不同的部分进行说明，并对与实施例1相同的结构构件标上相同符号且省略其说明。

即，如图8～图10所示，在圆盘状台板21的主表面(规定表面)上，除了放射状槽部21a以外，还同心圆状多条(例如2条)地形成半径不同的环状的槽部21b。另外，环状槽部21b的深度作成与放射状的槽部21a相同的深度，且对于其宽度例如作成稍窄。

这样，由于除了放射状槽部21a以外、同心圆状多条地形成环状的槽部21b，故能获得实施例1中记载的相同的效果，且实际上增加了将研磨液K向被研磨物W供给用的槽部，故能进一步提高研磨质量。另外，在将环状的槽部21b螺旋状地形成槽部来代替同心圆状形成槽部的情况也能获得同样的效果。

接着，根据图11～图13对本发明实施例3的粘弹性抛光器进行说明。

本实施例3的粘弹性抛光器，是将上述实施例1的粘弹性抛光器上所设置的放射状的槽部作成与其半径(即中心线)相对倾斜的粘弹性抛光器。在本说明中，也着眼于对不同的部分进行说明，并对与实施例1相同的结构构件标上相同符号且省略其说明。

即，如图11～图13所示，在圆盘状台板21的主表面(规定表面)上以等角度间隔多条地形成放射状槽部21a’时，是相对通过该圆盘状台板21的中心点O的中心线CL以±15度以下的角度范围θ进行交叉的结构。即，是相对作为中心线CL的半径以规定角度θ倾斜的结构。

在该场合，也能获得与实施例1中记载的相同的效果。

尤其，由于通过使由研磨时的旋转所产生的粘弹性抛光器3外周上的1点上的离心力与惯性力的合成矢量、与放射状的槽部21a’的交叉角度θ相一致，能加快在槽部21a’上的粘弹性层22b上产生的凹状空间部S中所流动的研磨液K的流速，故结果是能增加研磨液K的供给量。因此，能进一步改善研磨质量。

这里，表示了从粘弹性抛光器1的旋转中心放射状形成槽部的情况，而与实施例2同样，通过复合形成同心圆状的环状槽部，对于动压的降低及研磨液的稳定供给是有效的。

采用上述的各结构时，通过在固定了粘弹性层的圆盘状台板上形成放射状的槽部，能以不需要向粘弹性层形成槽部的低成本而提供研磨质量高的研磨用的粘弹性抛光器及研磨方法。

又，通过将在圆盘状台板上形成的放射状槽部相对中心线从+15度至-15度的角度范围中、即相对中心线以±15度以下的角度范围交叉地形成，故可提供即使在高速旋转下也能进行高效率研磨的粘弹性抛光器。

又，通过使用上述粘弹性抛光器、使被研磨物的旋转中心与粘弹性层上的半径方向宽度的中点相一致(也包括大致一致)地进行研磨，能提供在被研磨物上研磨面的平行度、平坦度、加工面的表面粗糙度等的研磨质量高的研磨方法。

产业上的可利用性

由于能将向该粘弹性抛光器供给研磨液的槽部形成在圆盘状台板侧，故其制造成本降低，例如，对于进行金属制的圆盘状板体的研磨变得有利。

Claims (9)

1、一种粘弹性抛光器，由在圆盘状台板的规定表面上设置粘弹性层而成，其特征在于，在所述圆盘状台板的规定表面上形成多条从中心部向外周部呈放射状的槽部，

使所述各放射状的槽部相对于通过所述圆盘状台板中心点的中心线以±15度以下的角度范围进行交叉。

2、如权利要求1所述的粘弹性抛光器，其特征在于，在圆盘状的粘弹性层中心部以规定半径形成孔部，并使各槽部的内周侧始端部位于比该孔部更靠近外周的位置。

3、如权利要求1所述的粘弹性抛光器，其特征在于，在与粘弹性层对应的圆盘状台板的规定表面上，以同心圆状形成多条环状的槽部。

4、如权利要求1所述的粘弹性抛光器，其特征在于，作为粘弹性层，使用至少在表面上形成许多气孔的材料。

5、如权利要求1所述的粘弹性抛光器，其特征在于，在粘弹性层的至少表面上含有研磨剂。

6、如权利要求5所述的粘弹性抛光器，其特征在于，研磨剂以氧化铈作为主要成分。

7、一种研磨方法，使用权利要求1中记载的粘弹性抛光器，其特征在于，在将被研磨物一边旋转一边向旋转的粘弹性抛光器的表面上推压而进行研磨时，使该被研磨物的旋转中心部与粘弹性层上的半径方向宽度的中心部一致。

8、如权利要求7所述的研磨方法，其特征在于，将粘弹性抛光器与被研磨物的旋转方向及转速作成相同。

9、如权利要求7所述的研磨方法，其特征在于，将被研磨物的旋转半径描绘的轨迹的宽度作成比在粘弹性层的半径方向上的宽度大。

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