JP2007098541A - Polishing tool and polish method - Google Patents

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JP2007098541A JP2005294394A JP2005294394A JP2007098541A JP 2007098541 A JP2007098541 A JP 2007098541A JP 2005294394 A JP2005294394 A JP 2005294394A JP 2005294394 A JP2005294394 A JP 2005294394A JP 2007098541 A JP2007098541 A JP 2007098541A
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俊之 北出
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To polish a minute curved surface accurately. <P>SOLUTION: A polishing tool 3 according to the invention has a permanent magnet 5 in a spherical shape, and a magnetic fluid 6 consisting of abrasive grains, magnetic powder, and a dispersing medium is held by the magnetic force on the permanent magnet 5 and is interposed in the gap between a workpiece W and the surface of the permanent magnet 5 so that it 6 is abutted to the surface of the workpiece W. The permanent magnet 5 in rotation and the workpiece W are put in relative movement while the size of the gap is kept constant. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、研磨加工の技術に関し、特に、光学素子の表面や光学素子成形用金型の表面などの高精度な研磨加工に好適な技術に関する。   The present invention relates to a polishing technique, and more particularly to a technique suitable for high-precision polishing such as the surface of an optical element or the surface of an optical element molding die.

前工程により得られた形状を維持しつつ当該前工程で生じた加工痕を均一に研磨する手法として、例えば特許文献１に開示されている、ポリッシャ工具を用いる研磨方法や、例えば特許文献２に開示されている、磁性流体を用いる研磨方法などがある。これらについて説明する。   As a technique for uniformly polishing the processing marks generated in the previous process while maintaining the shape obtained in the previous process, for example, a polishing method using a polisher tool disclosed in Patent Document 1 or, for example, Patent Document 2 There is a disclosed polishing method using a magnetic fluid. These will be described.

図４は、ポリッシャ工具を用いて研磨加工を行なう従来の研磨装置の例を示したものである。
図４において、工具テーブル１０１にはスピンドル１０２が取り付けられている。スピンドル１０２には着脱可能な研磨工具１０３がチャックされている。なお、スピンドル１０２の内部にはスピンドルモータ（図示省略）が備えられており、研磨工具１０３は当該スピンドルモータの回転に連動して回転する。研磨工具１０３の先端には不織布１０４が巻かれている。不織布１０４は、供給される研磨砥粒を保持するためのものである。 FIG. 4 shows an example of a conventional polishing apparatus that performs polishing using a polisher tool.
In FIG. 4, a spindle 102 is attached to the tool table 101. A detachable polishing tool 103 is chucked on the spindle 102. A spindle motor (not shown) is provided inside the spindle 102, and the polishing tool 103 rotates in conjunction with the rotation of the spindle motor. A nonwoven fabric 104 is wound around the tip of the polishing tool 103. The nonwoven fabric 104 is for holding supplied abrasive grains.

工具テーブル１０１の上部には、ねじロッド１０５が水平方向（Ｘ軸方向）に取り付けられている。ねじロッド１０５の一端には錘１０６が取り付けられており、ねじロッド１０５の他端に設けられているハンドル１０７を回転させると錘１０６が左右方向に移動して研磨荷重の制御が行える。   A screw rod 105 is attached to the upper part of the tool table 101 in the horizontal direction (X-axis direction). A weight 106 is attached to one end of the screw rod 105. When the handle 107 provided at the other end of the screw rod 105 is rotated, the weight 106 moves in the left-right direction, and the polishing load can be controlled.

工具テーブル１０１はスライド板１０９に取り付けられている。スライド板１０９は、スタンド１０８に固定されているガイド１１０に沿って、Ｚ軸方向（鉛直方向）の上下移動が可能となっており、これにより工具位置の調整を行うことができる。   The tool table 101 is attached to the slide plate 109. The slide plate 109 can be moved up and down in the Z-axis direction (vertical direction) along the guide 110 fixed to the stand 108, and thereby the tool position can be adjusted.

工具テーブル１０１の下方にはワークステージ１２１が配置されている。ワークステージ１２１はワークＷを着脱自在に保持することができる。また、固定ねじ１２２を回すことにより、ワークＷの芯出しをすることができる。なお、ワークＷを加工する際には、ワークステージ１２１をモータ（図示省略）により回転させる。   A work stage 121 is disposed below the tool table 101. The work stage 121 can detachably hold the work W. Further, the work W can be centered by turning the fixing screw 122. When processing the workpiece W, the workpiece stage 121 is rotated by a motor (not shown).

図４に示した研磨装置により研磨を行う場合には、まず、スライド板１０９を上昇させた状態でワークＷに研磨剤を塗布しておく。その後、スライド板１０９を下降させて研磨工具１０３をワークＷの表面に当接させる。なお、ワークＷの表面に加わる荷重は錘１０６により予め設定しておく。   In the case where polishing is performed by the polishing apparatus shown in FIG. 4, first, an abrasive is applied to the workpiece W with the slide plate 109 raised. Thereafter, the slide plate 109 is lowered to bring the polishing tool 103 into contact with the surface of the workpiece W. Note that the load applied to the surface of the workpiece W is set in advance by the weight 106.

加工の際にはワークテーブル１２１と研磨工具１０３との双方を回転させる。そして、研磨工具１０３とワークＷとの相対的な位置関係を制御して研磨加工部分がワークＷの表面形状に倣うようにしながら研磨加工を行う。   At the time of processing, both the work table 121 and the polishing tool 103 are rotated. Then, polishing is performed while controlling the relative positional relationship between the polishing tool 103 and the workpiece W so that the polishing portion follows the surface shape of the workpiece W.

次に図５について説明する。同図は、磁性流体を用いて研磨加工を行う従来の研磨装置の例を示したものである。
図５において、工具テーブル２０１にはスピンドル２０２が取り付けられている。スピンドル２０２には着脱可能な研磨工具２０３がチャックされている。なお、スピンドル２０２の内部にはスピンドルモータ（図示省略）が備えられており、研磨工具２０３は当該スピンドルモータの回転に連動して回転する。研磨工具２０３は、工具軸２０４と、磁界を発生させるコイル２０５とからなり、これらにより電磁石を構成している。ここで、コイル２０５に電流を流すと磁力が発生し、この磁力により、磁性及び研磨性を有する磁性流体２０６を工具軸２０４の円錐状の先端部で保持しておくことができる。 Next, FIG. 5 will be described. FIG. 1 shows an example of a conventional polishing apparatus that performs polishing using a magnetic fluid.
In FIG. 5, a spindle 202 is attached to the tool table 201. A detachable polishing tool 203 is chucked on the spindle 202. A spindle motor (not shown) is provided inside the spindle 202, and the polishing tool 203 rotates in conjunction with the rotation of the spindle motor. The polishing tool 203 includes a tool shaft 204 and a coil 205 that generates a magnetic field, and constitutes an electromagnet. Here, when a current is passed through the coil 205, a magnetic force is generated, and the magnetic fluid 206 having magnetism and abrasiveness can be held at the conical tip of the tool shaft 204 by this magnetic force.

工具テーブル２０１は、スライド板２０９に取り付けられている。スライド板２０９は、スタンド２０８に固定されたガイド２１０に沿って、Ｚ軸方向（鉛直方向）の上下移動が可能となっており、これにより工具位置の調整を行なうことができる。   The tool table 201 is attached to the slide plate 209. The slide plate 209 can be moved up and down in the Z-axis direction (vertical direction) along the guide 210 fixed to the stand 208, whereby the tool position can be adjusted.

工具テーブル２０１の下方にはワークステージ２２１が配置されている。ワークステージ２２１はワークＷを着脱自在に保持することができる。また、固定ねじ２２２を回すことにより、ワークＷの芯出しをすることができる。なお、ワークＷを加工する際には、ワークステージ２２１をモータ（図示省略）により回転させる。   A work stage 221 is disposed below the tool table 201. The work stage 221 can detachably hold the work W. Further, the work W can be centered by turning the fixing screw 222. When processing the workpiece W, the workpiece stage 221 is rotated by a motor (not shown).

図５に示した研磨装置により研磨を行う場合には、まず、スライド板２０９を上昇させた状態でコイル２０５に電流を流して研磨工具２０３を磁化し、その先端部で磁性流体２０６を保持させる。その後、スライド板２０９を下降させ、研磨工具２０３とワークＷとの間に磁性流体２０６が介在する状態となるまで近づける。但し、このとき、研磨工具２０３の先端はワークＷの表面に直に接触させることはない。   When polishing is performed by the polishing apparatus shown in FIG. 5, first, a current is passed through the coil 205 while the slide plate 209 is raised to magnetize the polishing tool 203, and the magnetic fluid 206 is held at its tip. . Thereafter, the slide plate 209 is lowered and brought close to a state where the magnetic fluid 206 is interposed between the polishing tool 203 and the workpiece W. However, at this time, the tip of the polishing tool 203 is not in direct contact with the surface of the workpiece W.

加工の際にはワークテーブル２２１及び研磨工具２０３の双方を回転させる。そして、研磨工具２０３とワークＷとの相対的な位置関係を制御して磁性流体２０６がワークＷの表面形状に倣うようにしながら研磨加工を行う。
特開平５−１３８５１９号公報 特開２００１−１９８７９８号公報 At the time of processing, both the work table 221 and the polishing tool 203 are rotated. Then, polishing is performed while controlling the relative positional relationship between the polishing tool 203 and the workpiece W so that the magnetic fluid 206 follows the surface shape of the workpiece W.
Japanese Patent Laid-Open No. 5-138519 JP 2001-198798 A

微小な形状の研磨を行う場合を考える。図４に例示したようなポリッシャ工具を用いる従来の研磨方法では、研磨工具１０３の曲率がワークＷの曲率より大きいと、研磨工具１０３がワークＷに干渉してしまうため、研磨することができないという問題があった。   Consider the case of polishing a minute shape. In the conventional polishing method using the polisher tool as illustrated in FIG. 4, if the curvature of the polishing tool 103 is larger than the curvature of the workpiece W, the polishing tool 103 interferes with the workpiece W, so that the polishing cannot be performed. There was a problem.

また、図５に例示したような磁性流体を用いる研磨方法では、一般的に使用されている平面形状の研磨工具２０３では、工具表面の磁束密度が均一でないため、磁性流体２０６が研磨工具２０３に均一に保持されないといった問題があり、また、研磨工具２０３における周速分布が一定でないため、ワークＷの表面を均一に研磨することが難しく、研磨前の形状を崩してしまうという問題もあった。   Further, in the polishing method using the magnetic fluid as illustrated in FIG. 5, the magnetic fluid 206 is applied to the polishing tool 203 because the magnetic flux density on the tool surface is not uniform in the planar polishing tool 203 that is generally used. There is a problem that it is not held uniformly, and since the peripheral speed distribution in the polishing tool 203 is not constant, it is difficult to polish the surface of the workpiece W uniformly and the shape before polishing is destroyed.

本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、微小な曲面の研磨を高精度に行えるようにすることである。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and a problem to be solved is to make it possible to polish a minute curved surface with high accuracy.

本発明の態様のひとつである研磨工具は、研磨砥粒と磁性粉と分散媒とからなる磁性流体を磁力により保持しながら回転する磁性流体保持部を有している研磨工具であって、当該磁性流体保持部が球形状であることを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。   A polishing tool according to one aspect of the present invention is a polishing tool having a magnetic fluid holding portion that rotates while holding a magnetic fluid composed of abrasive grains, magnetic powder, and a dispersion medium by magnetic force. The magnetic fluid holding part is characterized by a spherical shape, and the above-described problems are solved by this characteristic.

なお、上述した本発明に係る研磨工具において、当該磁性流体保持部が永久磁石で構成されているように構成してもよい。
また、本発明の別の態様のひとつである研磨方法は、研磨工具が有している球形状の磁性流体保持部に、研磨砥粒と磁性粉と分散媒とからなる磁性流体を磁力により保持させておき、ワークと当該磁性流体保持部の表面との隙間に当該磁性流体を介在させて当該磁性流体を当該ワークの表面に当接させ、当該隙間の間隔を一定に保ちつつ、回転している当該磁性流体保持部と当該ワークとを相対移動させることを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。 In the above-described polishing tool according to the present invention, the magnetic fluid holding part may be configured with a permanent magnet.
In addition, the polishing method according to another aspect of the present invention holds a magnetic fluid composed of abrasive grains, magnetic powder, and a dispersion medium by a magnetic force in a spherical magnetic fluid holding portion of a polishing tool. The magnetic fluid is interposed in the gap between the workpiece and the surface of the magnetic fluid holding part, the magnetic fluid is brought into contact with the surface of the workpiece, and the gap is rotated while keeping the gap gap constant. The magnetic fluid holding portion and the workpiece are moved relative to each other, and the above-described problems are solved by this feature.

なお、上述した本発明に係る研磨方法において、当該磁性流体保持部が永久磁石で構成されているものであってもよい。
また、前述した本発明に係る研磨方法において、当該磁性流体保持部と当該ワークとを相対移動させる過程において、当該ワーク表面の加工点における接線に対する当該研磨工具の当該ワークへの加重の方向が常に垂直になるように姿勢制御を行うふようにしてもよい。 In the above-described polishing method according to the present invention, the magnetic fluid holding part may be composed of a permanent magnet.
In the above-described polishing method according to the present invention, in the process of relatively moving the magnetic fluid holding unit and the workpiece, the direction of the load applied to the workpiece by the polishing tool with respect to the tangent at the processing point of the workpiece surface is always set. You may make it perform attitude | position control so that it may become perpendicular | vertical.

また、前述した本発明に係る研磨方法において、当該ワークにおける研磨対象の加工面は凹球面であり、球形状である当該磁性流体保持部の曲率を、当該凹球面の曲率以下とするようにしてもよい。   In the polishing method according to the present invention described above, the work surface to be polished in the workpiece is a concave spherical surface, and the curvature of the magnetic fluid holding portion having a spherical shape is set to be equal to or less than the curvature of the concave spherical surface. Also good.

本発明によれば、以上のようにすることにより、微小な曲面の研磨を高精度に行えるという効果を奏する。   According to the present invention, it is possible to polish a minute curved surface with high accuracy by doing the above.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１について説明する。同図は本実施例に係る研磨装置の構成を示したものである。
図１において、工具テーブル１にはスピンドル２が取り付けられている。スピンドル２には着脱可能な研磨工具３がチャックされている。なお、スピンドル２の内部にはスピンドルモータ（図示省略）が備えられており、研磨工具３は当該スピンドルモータの回転に連動して回転する。研磨工具３は、工具軸４と、球形状をした永久磁石５とからなる。永久磁石５は、その磁力によって磁性流体６を保持しておくことができ、磁性流体保持部として機能する。 With reference to FIG. The figure shows the configuration of the polishing apparatus according to the present embodiment.
In FIG. 1, a spindle 2 is attached to a tool table 1. A detachable polishing tool 3 is chucked on the spindle 2. The spindle 2 is provided with a spindle motor (not shown), and the polishing tool 3 rotates in conjunction with the rotation of the spindle motor. The polishing tool 3 includes a tool shaft 4 and a spherical permanent magnet 5. The permanent magnet 5 can hold the magnetic fluid 6 by its magnetic force, and functions as a magnetic fluid holding portion.

磁性流体６は、例えばダイヤモンド砥粒等の研磨砥粒と、磁性粒と、分散媒とからなる流体であり、磁性及び研磨性を有している。
工具テーブル１は、スライド板７に取り付けられている。スライド板７は、スタンド８に固定されたガイド９に沿って、Ｚ軸方向（鉛直方向）の上下移動が可能となっており、これにより工具位置の調整を行なうことができる。 The magnetic fluid 6 is a fluid composed of abrasive grains such as diamond abrasive grains, magnetic grains, and a dispersion medium, and has magnetism and polishing properties.
The tool table 1 is attached to the slide plate 7. The slide plate 7 can be moved up and down in the Z-axis direction (vertical direction) along the guide 9 fixed to the stand 8, thereby adjusting the tool position.

工具テーブル１の下方にはワークステージ２１が配置されている。ワークステージ２１は、ワークテーブル２２、ワークスピンドル２５、及びモータ２６からなる。
ワークテーブル２２は、ステッピングモータ（図示省略）により、同図に示すＸ軸方向
（水平方向）及びＺ軸方向（鉛直方向）に移動可能となっており、更に、別のモータ（図示省略）により、同図に示すＢ軸方向に揺動可能となっている。なお、このＸ軸方向、Ｚ軸方向、及びＢ軸方向の移動は、ＮＣ装置による数値制御に基づいて行われる。 A work stage 21 is disposed below the tool table 1. The work stage 21 includes a work table 22, a work spindle 25, and a motor 26.
The work table 22 can be moved in the X-axis direction (horizontal direction) and the Z-axis direction (vertical direction) shown in the figure by a stepping motor (not shown), and further by another motor (not shown). , Swingable in the B-axis direction shown in FIG. Note that the movement in the X-axis direction, the Z-axis direction, and the B-axis direction is performed based on numerical control by the NC device.

ワークテーブル２２上にはワーク保持具２３が取り付けられており、ワークＷを着脱自在に保持することができる。なお、ワークＷは固定ねじ２４によりワーク保持具２３へ固定する。   A work holder 23 is attached on the work table 22, and the work W can be detachably held. The workpiece W is fixed to the workpiece holder 23 with a fixing screw 24.

ワーク保持具２３の下方には、ワークスピンドル２５とワークスピンドル２５を回転させるモータ２６とが取り付けられている。モータ２６を回転させることによりワークＷを回転させることができる。   A work spindle 25 and a motor 26 that rotates the work spindle 25 are attached below the work holder 23. The workpiece W can be rotated by rotating the motor 26.

次に、図１に示した研磨装置を使用して行う、凸形状のワークＷの研磨の方法について説明する。
まず、凸形状であるワークＷをワークステージ２１に取り付ける。次に、ワークＷの位置を固定ねじ２４により調整し、ワークテーブル２２を回転させた際に、ワークＷの加工面の振れが生じないようにして固定する。続いて、研磨工具３の先端の永久磁石５に磁性流体６を磁力で付着させる。 Next, a method for polishing the convex workpiece W performed using the polishing apparatus shown in FIG. 1 will be described.
First, the workpiece W having a convex shape is attached to the workpiece stage 21. Next, the position of the workpiece W is adjusted with the fixing screw 24, and when the workpiece table 22 is rotated, the workpiece W is fixed so that the machining surface of the workpiece W does not shake. Subsequently, the magnetic fluid 6 is attached to the permanent magnet 5 at the tip of the polishing tool 3 by magnetic force.

次に、スピンドルモータによりスピンドル２を例えば１００ｒｐｍで回転させて研磨工具３を回転させる。併せて、モータ２６によりワークスピンドル２５を例えば１２０ｒｐｍで回転させてワークＷを回転させる。   Next, the spindle 2 is rotated at, for example, 100 rpm by the spindle motor to rotate the polishing tool 3. At the same time, the workpiece W is rotated by rotating the workpiece spindle 25 at, for example, 120 rpm by the motor 26.

次に、この状態でワークテーブル２２を水平方向に移動し、研磨工具３がワークＷの端面の加工開始位置の上方に位置するようにする。続いて、スライド板７を下降させて、ワークＷと研磨工具３の先端（すなわち永久磁石５）との隙間の間隔が例えば０．４ｍｍになるまで両者を近づけ、研磨工具３で保持されている磁性流体６がこの隙間に介在してワークＷに当接して研磨加工できる状態とする。   Next, in this state, the work table 22 is moved in the horizontal direction so that the polishing tool 3 is positioned above the machining start position of the end face of the work W. Subsequently, the slide plate 7 is moved down so that the gap between the workpiece W and the tip of the polishing tool 3 (that is, the permanent magnet 5) is brought close to, for example, 0.4 mm, and is held by the polishing tool 3. The magnetic fluid 6 is in contact with the workpiece W through the gap and is ready for polishing.

ワークＷの加工中は、ＮＣ装置による数値制御を実施することで、上記の隙間の間隔をそのまま一定に保ちつつ、図２に示すように、ワークＷ表面の加工点における接線に対し研磨工具３のワークＷへの加重の方向が常に垂直になるようにＸ軸方向及びＺ軸方向の位置制御を行いながら、当該加工点を中心にワークテーブル２２をＢ軸方向に揺動させることにより、ワークＷの中心部へと研磨工具３を走査させる。その後、ワークＷの端まで研磨工具３を走査させると研磨は一旦完了する。この動作を１サイクルとし、所望の鏡面形状が得られるまでこのサイクルを繰り返すことで、ワークＷの加工面全体に渡る研磨が行われる。   While the workpiece W is being machined, by performing numerical control by the NC device, the polishing tool 3 is applied to the tangent at the machining point on the surface of the workpiece W as shown in FIG. The workpiece table 22 is swung around the machining point in the B-axis direction while controlling the position in the X-axis direction and the Z-axis direction so that the weighting direction of the workpiece W is always vertical. The polishing tool 3 is scanned to the center of W. Thereafter, when the polishing tool 3 is scanned to the end of the workpiece W, the polishing is once completed. This operation is defined as one cycle, and this cycle is repeated until a desired mirror surface shape is obtained, whereby polishing over the entire processed surface of the workpiece W is performed.

以上のように、本実施例によれば、研磨工具３として先端形状が球形状である永久磁石５を使用する。こうすることにより、研磨工具３の表面における磁束密度がどの位置でも均一となるので、磁性流体６が研磨工具３の表面で均一に保持される。従って、研磨工具３に保持されている磁性流体６が加工中同等の状態でワークＷの加工面に接触し作用するので、ワークＷ表面の研磨が均一に行える。   As described above, according to the present embodiment, the permanent magnet 5 having a spherical tip shape is used as the polishing tool 3. By doing so, the magnetic flux density on the surface of the polishing tool 3 becomes uniform at any position, so that the magnetic fluid 6 is held uniformly on the surface of the polishing tool 3. Therefore, since the magnetic fluid 6 held by the polishing tool 3 contacts and acts on the processed surface of the workpiece W in an equivalent state during processing, the surface of the workpiece W can be uniformly polished.

また、この加工中、ワークＷの加工面と研磨工具３の先端である永久磁石５との隙間の間隔を一定に保ちつつ両者を相対移動することにより、ワークＷの加工点における磁力が常に一定となるので、ワークＷの何れの位置においても同じ状態で加工することができるようになり、ワークＷの全面を均一に研磨することが可能となる。   Further, during this processing, the magnetic force at the processing point of the workpiece W is always constant by relatively moving the gap between the processing surface of the workpiece W and the permanent magnet 5 that is the tip of the polishing tool 3 while maintaining a constant gap. Therefore, it becomes possible to process in the same state at any position of the workpiece W, and the entire surface of the workpiece W can be uniformly polished.

また、研磨工具３のワークＷへの加重の方向が、ワークＷの表面の加工点の接線に対し常に垂直な方向となるようにＮＣ装置で姿勢制御を行うことにより、ワークＷの加工面と研磨工具３との間に介在する磁性流体６の加工圧を、ワークＷのどの位置においても加工中同じにすることができるので、ワークＷの全面を均一に研磨することが可能となる。   Further, by controlling the posture with the NC device so that the direction of the weight applied to the workpiece W of the polishing tool 3 is always perpendicular to the tangent to the machining point on the surface of the workpiece W, the machining surface of the workpiece W Since the processing pressure of the magnetic fluid 6 interposed between the polishing tool 3 and the polishing tool 3 can be the same during processing at any position of the workpiece W, the entire surface of the workpiece W can be uniformly polished.

図３について説明する。同図は本実施例に係る研磨装置の構成を示したものである。
図３において、工具テーブル３１にはスピンドル３２が取り付けられている。スピンドル２には着脱可能な研磨工具部３３がチャックされている。なお、スピンドル３２の内部にはスピンドルモータ（図示省略）が備えられており、研磨工具部３３は当該スピンドルモータの回転に連動して回転する。 With reference to FIG. The figure shows the configuration of the polishing apparatus according to the present embodiment.
In FIG. 3, a spindle 32 is attached to the tool table 31. A detachable polishing tool 33 is chucked on the spindle 2. The spindle 32 is provided with a spindle motor (not shown), and the polishing tool portion 33 rotates in conjunction with the rotation of the spindle motor.

研磨工具部３３は、ワークＷとの干渉を避けるために、垂直（Ｚ軸方向）に固定されている。研磨工具部３３は、工具軸３４と、磁界を発生させるコイル３５とからなる。これらは電磁石を構成しており、電流をコイル３５に流すことで生じる磁力により、工具軸３４は、その先端に磁性流体３６を保持することができ、磁性流体保持部として機能する。なお、工具軸３４の先端は、研磨対象が凹球面であるワークＷにおける当該凹球面の曲率以下の曲率で球形状に成形されている。また、磁性流体３６は、例えばダイヤモンド砥粒等の研磨砥粒と、磁性粒と、分散媒とからなる流体であり、磁性及び研磨性を有している。   In order to avoid interference with the workpiece W, the polishing tool portion 33 is fixed vertically (Z-axis direction). The polishing tool unit 33 includes a tool shaft 34 and a coil 35 that generates a magnetic field. These constitute an electromagnet, and the tool shaft 34 can hold the magnetic fluid 36 at the tip of the tool shaft 34 by a magnetic force generated by passing an electric current through the coil 35, and functions as a magnetic fluid holding portion. Note that the tip of the tool shaft 34 is formed into a spherical shape with a curvature equal to or less than the curvature of the concave spherical surface of the workpiece W whose polishing target is a concave spherical surface. The magnetic fluid 36 is a fluid composed of abrasive grains such as diamond abrasive grains, magnetic grains, and a dispersion medium, and has magnetism and polishing properties.

図３に示されている研磨装置における上述したもの以外の構成要素は、図１に示した研磨装置におけるものと同一のものであるので、同一の符号を付してその説明を省略する。
次に、図３に示した研磨装置を使用して行うワークＷの研磨の方法について説明する。 The constituent elements other than those described above in the polishing apparatus shown in FIG. 3 are the same as those in the polishing apparatus shown in FIG.
Next, a method for polishing the workpiece W using the polishing apparatus shown in FIG. 3 will be described.

まず、研磨対象が凹球面であるワークＷをワークステージ２１に取り付ける。次に、ワークＷの位置を固定ねじ２４により調整し、ワークテーブル２２を回転させた際に、ワークＷの加工面の振れが生じないようにして固定する。続いて、コイル３５に電流を流して、工具軸３４の先端を磁化させ、当該先端に磁性流体３６を付着させる。   First, a workpiece W whose object to be polished is a concave spherical surface is attached to the workpiece stage 21. Next, the position of the workpiece W is adjusted with the fixing screw 24, and when the workpiece table 22 is rotated, the workpiece W is fixed so that the machining surface of the workpiece W does not shake. Subsequently, a current is passed through the coil 35 to magnetize the tip of the tool shaft 34, and the magnetic fluid 36 is attached to the tip.

次に、スピンドルモータによりスピンドル３２を例えば１００ｒｐｍで回転させて研磨工具３を回転させる。また、モータ２６によりワークスピンドル２５を例えば１２０ｒｐｍで回転させてワークＷを回転させる。   Next, the polishing tool 3 is rotated by rotating the spindle 32 at, for example, 100 rpm by the spindle motor. Further, the workpiece W is rotated by rotating the workpiece spindle 25 at, for example, 120 rpm by the motor 26.

次に、この状態でワークテーブル２２を移動し、研磨工具部３３が、ワークＷの端面の加工開始位置の上方に位置するようにする。続いて、スライド板７を下降させて、ワークＷと工具軸３４の先端との隙間の間隔が０．４ｍｍになるまで両者を近づけ、研磨工具３３で保持されている磁性流体３６がこの隙間に介在してワークＷに当接して研磨加工できる状態とする。   Next, the work table 22 is moved in this state so that the polishing tool part 33 is positioned above the machining start position of the end face of the work W. Subsequently, the slide plate 7 is lowered to bring the workpiece W and the tip of the tool shaft 34 close to each other until the gap between them becomes 0.4 mm, and the magnetic fluid 36 held by the polishing tool 33 enters this gap. It is in a state where it can be polished by contacting the workpiece W.

ワークＷの加工中は、ＮＣ装置による数値制御を実施することで、上記の隙間の間隔を保ちつつ、実施例１のときと同様に、ワークＷの加工点における接線に対し研磨工具部３３のワークＷへの加重の方向が常に垂直になるようにＸ軸方向及びＺ軸方向の位置制御を行いながら、当該加工点を中心にワークテーブル２２をＢ軸方向に揺動させることにより、ワークＷの中心部へと研磨工具部３３を走査させる。その後、ワークＷの端まで研磨工具部３３を走査させると研磨は一旦完了する。この動作を１サイクルとし、所望の鏡面形状が得られるまでこのサイクルを繰り返すことで、ワークＷの加工面全体に渡る研磨が行われる。   During the processing of the workpiece W, by performing numerical control by the NC device, the gap of the above-mentioned clearance gap is maintained, and the polishing tool portion 33 of the polishing tool portion 33 with respect to the tangent at the processing point of the workpiece W is maintained as in the first embodiment. By controlling the position in the X-axis direction and the Z-axis direction so that the weighting direction to the work W is always vertical, the work table 22 is swung in the B-axis direction around the processing point, thereby The polishing tool part 33 is scanned to the center part. Thereafter, when the polishing tool part 33 is scanned to the end of the workpiece W, the polishing is once completed. This operation is defined as one cycle, and this cycle is repeated until a desired mirror surface shape is obtained, whereby polishing over the entire processed surface of the workpiece W is performed.

以上のように、本実施例によれば、研磨工具部３３の工具軸３４の先端を、研磨対象が凹球面であるワークＷの曲率以下の球形状に成形しておき、この先端を磁化して磁性流体３６を付着させる。こうすることにより、微小な凹球面形状のワークＷを研磨することができる。   As described above, according to this embodiment, the tip of the tool shaft 34 of the polishing tool portion 33 is formed into a spherical shape having a curvature equal to or less than the curvature of the workpiece W whose polishing target is a concave spherical surface, and this tip is magnetized. The magnetic fluid 36 is attached. By so doing, a minute concave spherical workpiece W can be polished.

また、磁性流体３６を用いる研磨により、ワークＷの加工面と磁性流体３６とが面当りで接触するので、加工面にウネリを生じさせることなく均一に、効率良く研磨することができる。   Further, since the processing surface of the workpiece W and the magnetic fluid 36 come into contact with each other by polishing using the magnetic fluid 36, the processing surface can be uniformly and efficiently polished without causing undulation.

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上述した各実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良・変更が可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to each embodiment mentioned above, A various improvement and change are possible within the range which does not deviate from the summary of this invention.

実施例１に係る研磨装置の構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of a polishing apparatus according to Example 1. FIG. ワークと研磨工具との姿勢制御の様子を説明する図である。It is a figure explaining the mode of the attitude | position control of a workpiece | work and a grinding | polishing tool. 実施例２に係る研磨装置の構成を示す図である。6 is a diagram illustrating a configuration of a polishing apparatus according to Embodiment 2. FIG. ポリッシャ工具を用いて研磨加工を行なう従来の研磨装置の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the conventional grinding | polishing apparatus which grind | polishes using a polisher tool. 磁性流体を用いて研磨加工を行う従来の研磨装置の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the conventional grinding | polishing apparatus which grind | polishes using a magnetic fluid.

符号の説明Explanation of symbols

１、３１、１０１、２０１ 工具テーブル
２、３２、１０２、２０２ スピンドル
３、１０３、２０３ 研磨工具
４、３４、２０４ 工具軸
５ 永久磁石
６、３６、２０６ 磁性流体
７、１０９、２０９ スライド板
８、１０８、２０８ スタンド
９、１１０、２１０ ガイド
２１、１２１、２２１ ワークステージ
２２ ワークテーブル
２３ 保持具
２４、１２２、２２２ 固定ねじ
２５ ワークスピンドル
２６ モータ
３３ 研磨工具部
３５、２０５ コイル
１０４ 不織布
１０５ ねじロッド
１０６ 錘
１０７ ハンドル
Ｗ ワーク 1, 31, 101, 201 Tool table 2, 32, 102, 202 Spindle 3, 103, 203 Polishing tool 4, 34, 204 Tool axis 5 Permanent magnet 6, 36, 206 Magnetic fluid 7, 109, 209 Slide plate 8, 108, 208 Stand 9, 110, 210 Guide 21, 121, 221 Work stage 22 Work table 23 Holder 24, 122, 222 Fixing screw 25 Work spindle 26 Motor 33 Polishing tool part 35, 205 Coil 104 Non-woven fabric 105 Screw rod 106 Weight 107 Handle W Workpiece

Claims (6)

研磨砥粒と磁性粉と分散媒とからなる磁性流体を磁力により保持しながら回転する磁性流体保持部を有している研磨工具であって、当該磁性流体保持部が球形状であることを特徴とする研磨工具。   A polishing tool having a magnetic fluid holding portion that rotates while holding a magnetic fluid composed of abrasive grains, magnetic powder, and a dispersion medium by magnetic force, wherein the magnetic fluid holding portion is spherical. A polishing tool. 前記磁性流体保持部が永久磁石で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の研磨工具。   The polishing tool according to claim 1, wherein the magnetic fluid holding part is made of a permanent magnet. 研磨工具が有している球形状の磁性流体保持部に、研磨砥粒と磁性粉と分散媒とからなる磁性流体を磁力により保持させておき、
ワークと前記磁性流体保持部の表面との隙間に前記磁性流体を介在させて当該磁性流体を当該ワークの表面に当接させ、
前記隙間の間隔を一定に保ちつつ、回転している前記磁性流体保持部と前記ワークとを相対移動させる、
ことを特徴とする研磨方法。 In a spherical magnetic fluid holding part that the polishing tool has, a magnetic fluid composed of abrasive grains, magnetic powder, and a dispersion medium is held by magnetic force,
The magnetic fluid is brought into contact with the surface of the work by interposing the magnetic fluid in a gap between the work and the surface of the magnetic fluid holding portion,
While rotating the magnetic fluid holding part and the work relative to each other while keeping the gap interval constant,
A polishing method characterized by the above. 前記磁性流体保持部が永久磁石で構成されていることを特徴とする請求項３に記載の研磨方法。   The polishing method according to claim 3, wherein the magnetic fluid holding part is made of a permanent magnet. 前記磁性流体保持部と前記ワークとを相対移動させる過程において、当該ワーク表面の加工点における接線に対する前記研磨工具の当該ワークへの加重の方向が常に垂直になるように姿勢制御を行うことを特徴とする請求項３又は４に記載の研磨方法。   In the process of relatively moving the magnetic fluid holding unit and the workpiece, posture control is performed so that the direction of the weight applied to the workpiece of the polishing tool is always perpendicular to the tangent at the machining point on the workpiece surface. The polishing method according to claim 3 or 4. 前記ワークにおける研磨対象の加工面は凹球面であり、
球形状である前記磁性流体保持部の曲率を、前記凹球面の曲率以下とする、
ことを特徴とする請求項３から５までのうちのいずれか一項に記載の研磨方法。

The workpiece surface to be polished in the workpiece is a concave spherical surface,
The curvature of the magnetic fluid holding portion that is spherical is less than or equal to the curvature of the concave spherical surface,
The polishing method according to any one of claims 3 to 5, wherein:

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