JP2010214505A - 変動磁場を利用した粒子分散型混合機能性流体の形状復元力の増大方法とこれを利用した研磨装置および研磨法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】静磁場下では低い形状復元力しか示さない粒子分散型混合機能性流体に変動磁場を印加すると、大きな形状復元力を示すようになる。このような流体を柔軟性研磨工具として用い、加工に必要な相対運動を付与することにより、微細溝底面や側面といった三次元形状表面に倣って平滑化を実現することができる。
【選択図】図1
Description
図1の加工原理を具現化して自製した加工装置を用いて、粒子分散型混合機能性流体における形状復元力の比較を行った。偏心距離5mmでディスク状ネオジ磁石(Nd−Fe−B、寸法:φ18×10mm、残留磁束密度:1.24T、保磁力:923kA/m、表面磁束密度(ホールプローブによる実測値):0.41T)を、モーターにより回転数1000rpmで公転運動させた。非磁性板にはアルミ板を用い、間隙δは0.5mmとした。なお、アルミ板に生じる渦電流の影響は大きくないことが確認済みである。粒子分散型混合機能性流体の構成比を表1に示す。また、その供給量は1mLとした。工作物には挙動の観察を容易にするためにアクリル板を用い、静磁場、変動磁場下それぞれにおいて、押し付け前後における粒子分散型混合機能性流体の形状の相違を観察した。
図1の加工原理を具現化して自製した加工装置を用いて、変動磁場を印加しながら微細溝形状被加工物の研磨加工を行った。被加工物には高硬度非磁性快削鋼HPM75、溝幅450μm、溝深さ200μmとした。溝はエンドミルで作製し、溝上部は研削仕上げした。工作物回転数nwは150rpmとし、送り速度5mm/s、送り振幅15mmとした。加工条件は実施例1と同様である。なお、20分毎に粒子分散型混合機能性流体を新しいものと交換し、180分間研磨を行った。
(粒子分散型混合機能性流体の形状の観察)
ビデオカメラを用いて観察した。結果を図2に示した。
(被加工面の表面粗さ)
研磨加工前後の表面粗さ(Ra)をキーエンス社製三次元レーザー顕微鏡「VK-8710」を用いて測定した。結果を表2、図3に示した。
2 モーター(回転動力源)
3 21 磁石
4 22 非磁性板
5 23 粒子分散型混合機能性流体
6 磁力線
7 24 被工作物(被磁性材料)
8 25 モーターの回転(回転速度ns)
9 被加工物テーブルの回転(回転速度nw)
10 間隙δ(磁石と被磁性板)
11 間隙Δ(非磁性板と被加工物)
12 26 中心軸(モーターの回転、被加工物テーブル)
13 27 中心軸(磁石)
14 偏心距離
15 28 磁化の方向
16 被加工物テーブルの送り
31 未加工面(微細溝曲部)
32 未加工面(微細溝)
33 研磨後加工面(微細溝曲部)
34 研磨後加工面(微細溝)
Claims (4)
- 粒子分散型混合機能性流体に変動磁場を印加することにより、流体中に含まれる磁気クラスタ(磁性粒子の磁力線方向に対する鎖状配列)の形成を促進し、形状復元力を増大させる方法。そして、これを被加工物形状に柔軟に変形できる研磨工具(研磨パッド)として利用し、三次元構造の形状精度を低下させることなく、表面を平滑化できる研磨法。
- 粒子分散型混合機能性流体は、強磁性粒子(材質:カルボニル鉄粉、平均粒径1〜10μm)、磁性微粒子(材質:マグネタイト、平均粒径1〜10nm)、砥粒微粒子(材質:アルミナ砥粒やダイヤモンド砥粒、セリウム砥粒等の研磨材、平均粒径0.01μm〜10μm)、分散媒(水、油等)のすべてが混合された流体である請求項1記載の研磨方法。
- 永久磁石をスピンドル中心軸に対して一定距離(数mm程度)偏心させて公転運動させることにより生じる変動磁場下において粒子分散型混合機能性流体を研磨工具とする請求項1および2記載の研磨方法。
- 永久磁石を公転運動させる機構および粒子分散型混合機能性流体を備える研磨装置であって、非磁性板を介して粒子分散型混合機能性流体に変動磁場を加えることができ、これを非磁性材料の被加工面上押し付け、被加工面との間に相対運動を与えることを特徴とする研磨装置。
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