CN102189460A - 圆盘状工件的倒角装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种由硬质脆性材料构成的圆盘状工件的倒角装置，通过尽可能地防止在倒角面与表背面之间的角产生碎屑，从而能够省略倒角加工后的二次磨削加工。该圆盘状工件的倒角装置具备：滑动摩擦由铅直方向的旋转工件轴保持的圆盘状工件的上表面侧和下表面侧的外周角的杯状上下砂轮、装配上下砂轮的上下倒角砂轮轴以及驱动砂轮轴旋转的砂轮电动机。上下砂轮轴以装配于砂轮轴的上下砂轮的周缘与圆盘状工件的上下倒角面分别在一个部位接触的方式沿与工件轴的轴心倾斜地立体相交的方向设置。砂轮电动机驱动这些砂轮旋转，所述砂轮的旋转方向为，使得在砂轮与圆盘状工件的接触部位，上下砂轮的滑动摩擦方向都为从圆盘状工件的内侧朝向外侧的方向。

Description

圆盘状工件的倒角装置

技术领域

本发明涉及一种作为HDD(硬盘驱动器)的存储介质被广泛使用的、由玻璃、陶瓷等硬质脆性材料构成的圆盘状工件的外周角的倒角加工装置。

背景技术

为了实现高存储密度和稳定的高速旋转，对用作HDD的存储介质的圆盘状工件的、作为信息存储面的表背面要求较高的面精度，并且对该圆盘状工件的外周部的加工也要求较高的加工精度。以往，通过两次磨削加工(研磨(lapping))和之后的抛光(仕上げ研磨)来加工这种圆盘状工件的表背面，并通过外周磨削和倒角加工来加工这种圆盘状工件的外周部。其一般的加工顺序为，在进行表背面的一次磨削后，进行外周磨削和倒角，然后进行表背面的二次磨削和抛光。

以往，如图8所示，外周角(表背面与外周面之间的棱线)的倒角加工采用成型砂轮6进行。即，将要加工的圆盘状工件1水平地保持在铅直方向的旋转工件轴11的上端并绕该旋转工件轴11的轴心旋转，并且使装配于与该工件轴11平行的倒角砂轮轴61上的成型砂轮6旋转，通过将圆盘状工件1的外周部插入于在砂轮的外周所形成的梯形槽65中，从而对圆盘状工件1的上外周角和下外周角同时进行倒角。在该情况下，砂轮6在圆盘状工件1的倒角面16处的滑动摩擦方向如图9中的箭头d所示地为圆盘状工件1的圆的切线方向。

在硬质脆性板的磨削中，在磨削面与跟磨削面相邻的面之间的角的部分处产生微少的裂纹、碎片(碎屑(chipping))。在图8所示的现有的倒角加工中，在倒角面16与作为信息存储面的表背面17之间的角18处可能产生50微米左右的碎屑。所述碎屑通过使由前述的二次磨削加工的磨削量和研磨量构成的加工余量达到60微米左右从而被除去。

专利文献1：日本特开2005-271105号公报

为了能够提高圆盘状工件的生产性并更为廉价地提供圆盘状工件，期望缩减圆盘状工件的加工工序。例如，期望在上述的加工中是否可以将磨削加工缩减为一道工序。如果能够省略二次磨削加工而在倒角加工之后马上进行抛光的话，能够大幅地缩减圆盘状工件的加工工序。

此外，现有的倒角加工用的成型砂轮6是将金刚石磨料电沉积于金属基体上而成的砂轮，当砂轮磨损后，需要进行砂轮6自身的更换。并且，砂轮6是成型砂轮，由于砂轮轴61与工件轴11是平行的，因此存在砂轮与工件的接触线长的问题，并且，由于同时加工圆盘状工件的表背侧的角，因此也存在着加工负荷大的问题。

发明内容

本发明正是为了解决这些问题而作出的，其第一课题在于通过尽可能地防止在倒角面16与作为信息存储面的表背面17之间的角18处产生碎屑，从而能够省略倒角加工后的二次磨削加工。

此外，本发明的课题为得到一种如下这样的圆盘状工件的倒角装置：加工负荷小，且即使是在砂轮磨损时也无需更换砂轮，能够通过调整砂轮与圆盘状工件的相对位置来维持高精度的加工形状。

本申请的发明涉及的圆盘状工件的倒角装置具备：旋转工件轴11，该旋转工件轴11以轴心处于铅直方向的方式设置；工件保持器12，该工件保持器12设于该工件轴11的上端并水平地保持要加工的圆盘状工件1；杯状的倒角砂轮2，该倒角砂轮2滑动摩擦由该工件保持器12保持的圆盘状工件1的外周角；砂轮轴21，该砂轮轴21用于装配该倒角砂轮；以及砂轮电动机23，该砂轮电动机23用于驱动该砂轮轴旋转。

倒角砂轮轴21采用使装配于该倒角砂轮轴21的倒角砂轮2的周缘与圆盘状工件1的外周角的一个部位接触的方式，沿与工件轴11的轴心倾斜地立体相交的方向设置。例如，倒角砂轮轴21以其轴心相对于铅直方向倾斜的方式设于从包含工件轴11的轴心在内的面p向一侧偏移且与该面p平行的面s内。

砂轮电动机23驱动倒角砂轮2旋转，使得倒角砂轮2在该倒角砂轮2与圆盘状工件1相接触的接触部位处的滑动摩擦方向d为从圆盘状工件1的内侧朝向外侧的方向、即倒角砂轮2的外周在圆盘状工件1的倒角面16上从表背面17侧向外周面15侧移动的方向。

优选的是，倒角砂轮2由上倒角砂轮2a和下倒角砂轮2b设置为一对，该上倒角砂轮2a滑动摩擦圆盘状工件1的上表面侧的外周角，该下倒角砂轮2b滑动摩擦圆盘状工件1的下表面侧的外周角。上倒角砂轮2a和下倒角砂轮2b隔着圆盘状工件地配置于该圆盘状工件的直径方向两侧，或者使所述上倒角砂轮2a和下倒角砂轮2b这两者接近地配置于单侧。通过前一种配置，能够使一对倒角砂轮2a、2b的加工反作用力平衡。

当设置上下一对的倒角砂轮2a、2b时，通过设置用于磨削圆盘状工件1的外周面15的外周砂轮5，能够同时或者连续地加工圆盘状工件1的外周面15和倒角面16。优选的是，外周砂轮5设置成使该外周砂轮5的轴心与如下这样的工件的直径方向的线一致：该线穿过将一对倒角砂轮2a、2b滑动摩擦圆盘状工件1的位置a、b连结起来的线的中点。

当将一对倒角砂轮2a、2b接近地设置于圆盘状工件1的单侧时，外周砂轮5的配置位置为隔着圆盘状工件1而与倒角砂轮2a、2b对置的位置。由此，能够使倒角砂轮2的加工反作用力与外周砂轮5的加工反作用力平衡。

在本发明的倒角装置中，砂轮2沿着从作为信息存储面的表背面17朝外周面15的方向滑动摩擦圆盘状工件1的倒角面16，从而对外周角进行倒角。由此，能够减少在表背面17与位于砂轮2的滑动摩擦方向d的上游侧的倒角面16之间的角18处产生的碎屑，增加在外周面15与位于砂轮离去方向的倒角面16之间的角19处产生的碎屑。由于外周面侧的角19的碎屑不会成为大的问题，因此通过减少表背面侧的角18的碎屑，能够省略二次磨削加工，由此益处大。

此外，倒角砂轮2仅滑动摩擦圆盘状工件1的外周角的一个部位，且该倒角砂轮2的滑动摩擦方向为倒角面的滑动摩擦长度短的宽度方向，因此作用于砂轮2的负荷小。进而，当砂轮2磨损时，通过根据其磨损量调整工件轴11与砂轮轴21之间的位置关系，即、将砂轮轴21向靠近工件轴11的方向进给砂轮被磨损掉的量，或者使砂轮轴21沿其轴向朝向工件前进砂轮被磨损掉的量，由此，无需更换砂轮就能够进行高精度的倒角加工。

附图说明

图1是从侧方观察第一实施例的主要部分的立体图。

图2是第一实施例的主要部分的俯视图。

图3是杯状砂轮的示意性剖视图。

图4是倒角加工过的圆盘状工件的外周部的局部俯视图。

图5是倒角加工过的圆盘状工件的外周部的局部剖视图。

图6是示出第二实施例的主要部分的俯视图。

图7是示出第二实施例的主要部分的侧视图。

图8是示出现有的倒角加工装置的主要部分的侧视图。

图9是利用现有装置进行倒角加工后的圆盘状工件的外周部的局部放大俯视图。

标号说明

1：圆盘状工件；2a、2b：杯状的倒角砂轮；11：工件轴；12：工件保持器；16：倒角面；17：表背面；18：角；21：砂轮轴；23：砂轮电动机；a、b：工件与倒角砂轮相接触的接触部位；d：倒角砂轮的滑动摩擦方向；p：包含工件轴的轴心在内的面；Ra、Rb：倒角砂轮的旋转方向；s：砂轮轴的配置面。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施例进行说明。图1至图4是示出将上下为一对的倒角砂轮2(2a、2b)配置于作为加工对象的圆盘状工件1的直径方向两端的位置的第一实施例的图。符号5是对圆盘状工件1的外周面15进行磨削加工的外周砂轮。

圆盘状工件1被保持于铅直方向的工件轴11上端的工件保持器12上。工件轴11由未图示的主轴电动机驱动从而以比较慢的速度(2～200rpm)旋转。上下的杯状砂轮2a、2b分别装配于砂轮轴21a、21b的末端，并由砂轮电动机23a、23b驱动着沿图中的箭头Ra、Rb方向以比较高的速度(5000～15000rpm)旋转。

上砂轮电动机23a和下砂轮电动机23b分别搭载于未图示的上砂轮座和下砂轮座，所述砂轮座借助于被数控控制的未图示的进给电动机和进给丝杠而与砂轮轴21a、21b平行地进退。当使砂轮座前进时，杯状砂轮2的杯的周缘25与圆盘状工件1的外周角接触，进行对该外周角的倒角加工。倒角尺寸由在数控装置中设定好的砂轮座的前进结束位置决定。

砂轮轴21a、21b的轴心配置于同一铅直面s上，该砂轮轴配置面s与包含工件轴11的轴心在内的面p平行且相对于该面p偏移距离e。砂轮轴21a、21b以相对于铅直方向倾斜45度的角度配置在砂轮轴配置面s上。其结果是，图3所示的杯状砂轮2的周缘25在图2的俯视图中的一个部位a、b与圆盘状工件1的外周角接触，所述部位a、b为圆盘状工件1的外周与杯状砂轮2a、2b的周缘25的椭圆弧相交的两点中的、靠近工件轴配置面p的一侧的点。

并且，由于杯状砂轮2a、2b的旋转方向是图1中的箭头Ra、Rb所示的方向，因此在所述接触部位a、b处，杯状砂轮的周缘25如图4的箭头d所示地从圆盘状工件1的内侧朝向外侧地滑动摩擦圆盘状工件1的外周角。即，圆盘状工件1的倒角面16由如图4、5所示地从工件的表背面17侧向外周面15侧呈弧状地运动的砂轮周缘25进行磨削。

在图3中举例示出的杯状砂轮2为周缘部分的内侧和外侧由粒度不同的砂轮25i和25e形成的所谓多功能砂轮，通过改变砂轮轴21的倾斜角，能够进行粗磨和精磨。

外周砂轮5是周面为圆筒形的砂轮，其装配于与工件轴11平行地设置的外周砂轮轴51。外周砂轮轴51被轴支撑于相对于工件轴11接近和离开的未图示的砂轮座，通过在外周砂轮轴51旋转的同时使外周砂轮5与圆盘状工件1接触，从而对圆盘状工件1的外周面15进行磨削加工。该外周面的磨削加工与现有装置没有区别。

图6和图7是示出将上下为一对的倒角砂轮2a、2b接近地配置于圆盘状工件1单侧的第二实施例的图，对与第一实施例中说明过的部件相同的部件标以相同符号。倒角砂轮2a、2b与第一实施例同样地装配于由砂轮电动机23a、23b驱动着旋转(5000～15000rpm)的砂轮轴21a、21b上。

砂轮轴21a、21b的轴心以相对于铅直方向倾斜45度的角度配置于各个砂轮轴配置面sa、sb，所述砂轮轴配置面sa、sb与包含工件轴11的轴心在内的面p平行且相对于该面p偏移距离e。其结果是，上下的倒角砂轮2a、2b的周缘在点a、b与圆盘状工件1的外周角接触，所述点a、b为在图6的俯视图中圆盘状工件1的外周与杯状砂轮2a、2b的周缘25的椭圆弧相交的点。

上下的倒角砂轮的砂轮轴21a、21b被轴支撑于砂轮座24a、24b，所述砂轮座24a、24b以在各个砂轮轴的轴向进退自如的方式装配于同一进给座26。一般来说，砂轮电动机23采用装入(built-in)式电动机，该电动机的转子轴成为砂轮轴。在该情况下，通过将砂轮电动机23a、23b固定于砂轮座24a、24b，从而将砂轮轴21a、21b轴支撑于砂轮座24a、24b。

通过使砂轮座26朝向工件轴11前进，倒角砂轮2a、2b的周缘25同时接触圆盘状工件1的上下的外周角。由于砂轮电动机23a、23b驱动倒角砂轮2a、2b向图中的箭头Ra、Rb所示的方向旋转的关系，与第一实施例同样地，上倒角砂轮2a和下倒角砂轮2b从圆盘状工件1的内侧向外侧滑动摩擦圆盘状工件1的上下的外周角，从而进行对所述外周角的倒角加工。

上下的倒角面16的尺寸通过进给座26的前进位置(向工件轴11侧移动的移动结束位置)来设定。对于倒角砂轮磨损后的修正，如果上下的砂轮2a、2b的磨损量相等的话，能够通过修正进给座26的前进位置来进行修正，而当上下的砂轮2a、2b的磨损量不同时，通过修正轴支撑各砂轮的砂轮座24a、24b的砂轮轴方向的前进位置来进行修正。

如以上所说明的那样，在本发明的倒角装置中，倒角砂轮2的周缘25与被保持于工件轴11的圆盘状工件1的外周角在一个部位接触，并将砂轮轴21的位置和砂轮电动机23的旋转方向设定成，使得倒角砂轮在该接触部位处的滑动摩擦方向为从圆盘状工件1的内侧朝向外侧的方向。

这样，在利用砂轮从圆盘状工件的内侧向外侧滑动摩擦该圆盘状工件的外周角从而进行倒角时，能够防止在被加工的倒角面16与作为信息存储面的圆盘状工件的表背面17之间的角18产生碎屑，能够省略以往进行的表背面17的二次磨削加工，而以表背面的一次磨削加工、外周加工和倒角加工、以及抛光这三道工序进行圆盘状工件的磨削和研磨，能够大幅地缩减加工工序。

Claims (4)

1.一种圆盘状工件的倒角装置，

该圆盘状工件的倒角装置具备：

旋转工件轴，该旋转工件轴以轴心处于铅直方向的方式设置；

工件保持器，该工件保持器设于该工件轴的上端，并水平地保持圆盘状工件；

倒角砂轮，该倒角砂轮滑动摩擦由该工件保持器保持的圆盘状工件的外周角；以及

砂轮电动机，所述砂轮电动机驱动该倒角砂轮的砂轮轴旋转，

该圆盘状工件的倒角装置的特征在于，

所述砂轮轴以装配于该砂轮轴的杯状的倒角砂轮的周缘与所述圆盘状工件的外周角的一个部位接触的方式，沿与所述工件轴的轴心立体相交的方向设置，

所述砂轮电动机驱动倒角砂轮旋转，倒角砂轮的旋转方向为，使得在倒角砂轮的周缘与圆盘状工件相接触的接触部位处，倒角砂轮的滑动摩擦方向为从圆盘状工件的内侧朝向外侧的方向。

2.根据权利要求1所述的圆盘状工件的倒角装置，其中，

所述倒角砂轮的砂轮轴以轴心倾斜的方式设置于向包含工件轴的轴心在内的面的一侧偏移且与该面平行的面内。

3.根据权利要求1或2所述的圆盘状工件的倒角装置，其中，

该圆盘状工件的倒角装置具备对圆盘状工件的上下的外周角分别进行倒角的上下为一对的倒角砂轮，所述一对的倒角砂轮以滑动摩擦该工件的方式配置在被保持于工件轴的圆盘状工件的直径方向两端的位置。

4.根据权利要求1或2所述的圆盘状工件的倒角装置，其中，

该圆盘状工件的倒角装置具备对圆盘状工件的上下的外周角分别进行倒角的上下为一对的倒角砂轮，所述一对的倒角砂轮以滑动摩擦该工件的方式配置在被保持于工件轴的圆盘状工件的直径方向的单侧且相互接近的位置，对该工件的外周面进行磨削的外周砂轮配置于隔着该工件与一对倒角砂轮对置的位置。

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