JP2011051089A - Polishing tool and machining method for workpiece - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レンズやミラー等の光学素子あるいは光学素子成形用金型等の被加工物の加工に使用される研磨工具及び被加工物の加工方法に関するものである。 The present invention relates to a polishing tool used for processing a workpiece such as an optical element such as a lens or a mirror or an optical element molding die, and a method for processing the workpiece.
現在、レンズやミラー等の光学素子あるいは光学素子成形用金型等の被加工物の各点で曲率が異なるいわゆる非軸対称自由曲面の表面形状を仕上げ研磨する場合に、被加工物表面の面積に比べて小さい接触面積の研磨工具を用いて研磨加工を行っている。この研磨工具は、回転軸に円盤状の研磨体が取付けられて構成されており、研磨装置に装着される。この種の研磨工具を用いた研磨加工では、研磨体を一定の回転速度で回転させながら研磨体の外周表面を被加工物表面に一定圧力で圧接させ、除去深さに応じて計算された滞留時間に基づいて送り方向の速度を変化させて直線溝状に任意の深さで部分除去を行う。そして、被加工物又は研磨工具を送り方向と直交する方向に送りピッチ分だけ一定間隔ずらし、除去部分を重ねることにより、被加工物の全面を任意の形状に研磨加工する。このとき、以下のプレストンの経験式に示すように研磨除去量rが変動する。
r=P×V×K×T
Currently, the surface area of a workpiece is used when finishing and polishing the surface shape of a so-called non-axisymmetric free-form surface that has a different curvature at each point of the workpiece such as an optical element such as a lens or a mirror or a mold for molding an optical element. The polishing process is performed using a polishing tool having a smaller contact area compared to the above. This polishing tool is configured by attaching a disc-shaped polishing body to a rotating shaft, and is attached to a polishing apparatus. In polishing using this type of polishing tool, the outer peripheral surface of the polishing body is pressed against the workpiece surface at a constant pressure while rotating the polishing body at a constant rotation speed, and the retention calculated according to the removal depth Partial removal is performed at an arbitrary depth in a straight groove shape by changing the speed in the feed direction based on time. Then, the entire surface of the workpiece is polished into an arbitrary shape by shifting the workpiece or the polishing tool by a predetermined interval by the feed pitch in a direction orthogonal to the feed direction and overlapping the removed portions. At this time, the polishing removal amount r varies as shown in the following Preston empirical formula.
r = P × V × K × T
ただし、r:研磨除去量、P:圧力、V:研磨工具と被加工物表面の相対速度、K:プロセス変数(研磨工具の材質及び外周表面状態を含む)、T:滞留時間である。上述の式に従って研磨除去すると、研磨工具一回転周期の圧力、速度、工具表面性状の分布によって被加工物表面に研磨工具一回転周期のうねりが発生し、光学素子の被加工物表面の品位が低下することが知られている。これは、工具一回転の間に圧力、工具回転速度、研磨体表面の空孔の占有面積分布や厚み分布により、工具一回転周期のプロセス変動が発生するためである。このため、従来は、研磨工具をX軸方向に走査して被加工物の表面を研磨した後、形態の異なる研磨工具により、再度、研磨加工を施すか、又は同一の研磨工具をX軸方向と直交するY軸方向に走査して被加工物の表面を研磨していた。これにより被加工物である光学素子の表面のうねりを平滑化し、光学素子の表面の品位の低下を抑制していた(特許文献1参照)。 Where r: polishing removal amount, P: pressure, V: relative speed between polishing tool and workpiece surface, K: process variable (including polishing tool material and outer peripheral surface condition), and T: dwell time. When polishing and removal is performed according to the above formula, waviness of the polishing tool with one rotation period is generated on the surface of the work piece due to the pressure, speed, and tool surface property distribution of the polishing tool with one rotation period, and the quality of the work surface of the optical element is improved. It is known to decline. This is because a process fluctuation of one rotation period of the tool occurs due to pressure, tool rotation speed, distribution of the occupied area of holes on the surface of the polishing body, and thickness distribution during one rotation of the tool. For this reason, conventionally, after polishing the surface of the workpiece by scanning the polishing tool in the X-axis direction, the polishing tool is again applied with a polishing tool having a different form, or the same polishing tool is moved in the X-axis direction. The surface of the workpiece was polished by scanning in the Y-axis direction orthogonal to the workpiece. Thereby, the surface waviness of the optical element which is a workpiece is smoothed, and the deterioration of the surface quality of the optical element is suppressed (see Patent Document 1).
しかしながら、上記従来の方法では、研磨工具による研磨加工後、被加工物表面のうねりを平滑化させるために、再度、形態の異なる研磨工具により研磨加工を施さなければならないので、研磨加工時間が延びてしまう。この結果、光学素子等の被加工物の生産性が低下し、また、被加工物の製作コストにも影響することとなる。 However, in the above conventional method, after the polishing process by the polishing tool, in order to smooth the undulation of the surface of the workpiece, the polishing process must be performed again by a polishing tool having a different form, so that the polishing process time is extended. End up. As a result, the productivity of a workpiece such as an optical element is lowered, and the production cost of the workpiece is also affected.
また、上記従来の方法では、被加工物表面のうねりを低減することはできるが、同一の研磨体で複数回に亘って被加工物表面を研磨加工することとなるので、目標とする形状からずれてしまい、光学素子等の被加工物表面の品位が低下することがある。例えば、加工条件によっては、研磨体と被加工物の間に均一に研磨液が入り込まず、研磨体の被加工物との接触面内で研磨除去の進展速度が異なる場合がある。この結果、場所によって研磨除去深さが異なる表面仕上がりとなり、被加工物の表面の品位が低下することがある。 Further, in the above conventional method, the waviness of the workpiece surface can be reduced. However, since the workpiece surface is polished a plurality of times with the same polishing body, the target shape can be reduced. It may shift | deviate and the quality of workpiece surfaces, such as an optical element, may fall. For example, depending on the processing conditions, the polishing liquid may not uniformly enter between the polishing body and the workpiece, and the polishing removal progress speed may be different within the contact surface of the polishing body with the workpiece. As a result, the surface finish having different polishing removal depths depending on the location may result, and the surface quality of the workpiece may be degraded.
そこで、本発明は、高品位な被加工物表面を短時間で形成できる研磨工具及び被加工物の加工方法を提供することを目的とするものである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a polishing tool capable of forming a high-quality workpiece surface in a short time and a workpiece processing method.
本発明は、被加工物の表面を研磨加工する研磨工具であって、回転軸と、前記回転軸に設けられ、外周表面を加工面とする円盤状の第1の研磨体と、前記第1の研磨体に隣接して前記回転軸に設けられ、外周表面を加工面とする円盤状の第2の研磨体とを備え、前記第1の研磨体は、前記第2の研磨体よりも外周表面が空孔率の高い形状に形成され、前記第2の研磨体は、前記第1の研磨体よりも剛性の高い材質からなることを特徴とする。 The present invention is a polishing tool for polishing the surface of a workpiece, the rotating shaft, a disc-shaped first polishing body provided on the rotating shaft and having an outer peripheral surface as a processing surface, and the first A disc-shaped second polishing body provided on the rotating shaft adjacent to the polishing body and having an outer peripheral surface as a processing surface, wherein the first polishing body has an outer periphery that is more peripheral than the second polishing body. The surface is formed in a shape having a high porosity, and the second polishing body is made of a material having rigidity higher than that of the first polishing body.
また、本発明は、被加工物の表面を研磨加工する被加工物の加工方法であって、同一の回転軸に隣接して取付けられた外周表面を加工面とする円盤状の第1の研磨体及び第2の研磨体を、前記被加工物に圧接させて、前記第1の研磨体及び前記第2の研磨体を前記回転軸と平行な方向に、前記被加工物に対して相対的に移動させ、前記第1の研磨体は、前記第2の研磨体よりも外周表面が空孔率の高い形状に形成され、前記第2の研磨体は、前記第1の研磨体よりも剛性の高い材質からなり、前記第2の研磨体によって、前記第1の研磨体による加工により形成されたうねりを除去することを特徴とする。 The present invention is also a processing method for a workpiece for polishing the surface of the workpiece, the first disc-shaped polishing having an outer peripheral surface mounted adjacent to the same rotating shaft as a processing surface. A body and a second abrasive body are brought into pressure contact with the workpiece, and the first abrasive body and the second abrasive body are relative to the workpiece in a direction parallel to the rotation axis. The first polishing body has an outer peripheral surface with a higher porosity than the second polishing body, and the second polishing body is more rigid than the first polishing body. The swell formed by processing by the first polishing body is removed by the second polishing body.
本発明によれば、第1の研磨体の外周表面が空孔率の高い形状に形成されたことにより、被加工物表面と第1の研磨体の外周表面との間に研磨液の膜ができにくくなり、膜による浮き上がりが抑制され、高い研磨除去能率を得ることができる。また、第1の研磨体とは異なる第2の研磨体が剛性の高い材質からなるので、第2の研磨体の外周表面がうねりの谷部には接触しにくく、山部には接触し易くなり、うねりの平滑化能力が高くなる。そして、これら互いに異なる機能を有する第1の研磨体及び第2の研磨体を隣接して回転軸に設けたため、研磨による除去とうねりの平滑化とを一度に行え、高品位な被加工物表面を短時間で得ることができる。 According to the present invention, since the outer peripheral surface of the first polishing body is formed in a shape having a high porosity, a film of the polishing liquid is formed between the workpiece surface and the outer peripheral surface of the first polishing body. This makes it difficult to prevent the film from being lifted, and a high polishing removal efficiency can be obtained. In addition, since the second polishing body, which is different from the first polishing body, is made of a highly rigid material, the outer peripheral surface of the second polishing body is less likely to contact the undulation valley and easy to contact the peak. As a result, the ability to smooth the swell increases. Since the first polishing body and the second polishing body having different functions are provided on the rotating shaft adjacent to each other, removal by polishing and smoothing of undulation can be performed at a time, and the surface of the high-quality workpiece Can be obtained in a short time.
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[第1実施形態]
図1に示す研磨装置100は、研磨装置本体に装着されている研磨工具10を用いて、不図示のXYステージに載置された被加工物Wの表面に加工を施すものである。被加工物Wは、表面Waが平面、球面、或いは非軸対称自由曲面等の非水平面である。この被加工物Wは、例えば、レンズやミラー等の光学素子あるいは光学素子成形用金型等である。研磨工具10は、回転軸1と、互いに隣接するように回転軸1に設けられた、少なくとも2つの円盤状の研磨体7,8からなり、研磨工具10の回転軸1が研磨装置100の工具回転装置3に取付けられることで、研磨装置本体に回転可能に支持されている。第1の研磨体7と第2の研磨体8は、外周表面が加工面7a,8aとなっている。第1の研磨体7と第2の研磨体8は、それぞれ円盤面の中心部を貫通する回転軸1に固定されている。これにより、第1の研磨体7と第2の研磨体8は、互いに隣接するように回転軸1に取付けられる。この研磨工具10は、工具回転装置3に取付けられ、工具回転装置3により回転軸1回りに回転駆動される。そして、研磨工具10を被加工物Wに圧接させて、第1の研磨体7及び第2の研磨体8を回転軸1と平行な方向に、被加工物Wに対して相対的に移動させて加工する。研磨工具10の被加工物Wに対する相対的な移動は、例えば、不図示のXYステージによる被加工物Wの移動によって実行される。
[First Embodiment]
A
研磨装置100は、工具回転装置3に連結された支持部材4を上下方向に移動させる不図示のZコラムを備えている。ここでは、図1に示すように、上方向をZ軸方向、下方向を−Z軸方向と称することにする。研磨装置100は、研磨工具10の回転軸1を一定の回転速度で回転させながら、Zコラムを−Z軸方向に下降させることで、研磨工具10の各研磨体7,8の加工面である外周表面7a,8aを被加工物Wの表面Waに圧接させるよう動作する。そして、研磨装置100は、被加工物Wの表面Waへの圧接力、研磨体7,8の外周表面7a,8aの表面Waに対する相対速度及び滞留時間を調整することにより、各研磨体7,8の被加工物Wの表面Waへの押し込み深さを制御する。そして−Z軸方向の加圧方向に各研磨体7,8を被加工物Wの表面Waに圧接させて回転させている状態で、回転軸1と平行な移動方向である送り方向Sに送ることにより、表面Waには送り方向Sに直線状に延びる所定の切り込み深さ及び所定の幅の溝が形成される。被加工物Wの表面Waに対して研磨工具10を移動させる方法として、被加工物Wを研磨工具10に対して移動させてもよいし、研磨工具10を被加工物Wに対して移動させるようにしてもよい。
The
本第1実施形態では、研磨工具10の回転軸1は、研磨工具10と、研磨対象である被加工物Wとの相対的な移動方向と平行に配置される。各研磨体7,8は、円盤面の中心部を貫通する回転軸1に固定されており、中心部を中心に回転軸1と一体に回転する。
In the first embodiment, the rotating shaft 1 of the polishing tool 10 is disposed in parallel with the relative movement direction of the polishing tool 10 and the workpiece W to be polished. Each of the
研磨体7は、発泡樹脂で形成された第1の研磨体であり、外周表面7aには、多数の空孔が形成されている。この発泡樹脂としては、発泡ポリウレタン樹脂が好ましい。これに対し、研磨体8は、無発泡樹脂で形成された第2の研磨体であり、外周表面8aには、空孔はほとんど形成されていない。つまり、研磨体7の外周表面7aは、研磨体8の外周表面8aよりも空孔率の高い形状に形成されている。この無発泡樹脂としては、無発泡ポリウレタン樹脂が好ましい。研磨体8は、無発泡ポリウレタン樹脂で形成されているので、発泡ポリウレタン樹脂で形成されている研磨体7よりも剛性が高く弾性変形しにくい。言い換えれば、研磨体7は、研磨体8よりも剛性が低く弾性変形しやすい。
The polishing
研磨体8は、研磨体7に隣接して配置されており、研磨体8は、研磨工具10と被加工物との相対的な移動方向が、送り方向(X軸方向)となる時、研磨体7に対して上流側に位置するように配置されている。そして、研磨体7は、研磨体8よりも僅かに大径に形成されている。なお研磨体7は、被加工物Wの表面Waに押圧される圧力による研磨体7の弾性変形量と研磨体8の弾性変形量の差分と同じ量だけ、研磨体8と比較して大きい半径で形成されている。この形状であれば、加圧された際に研磨体7と研磨体8が被加工物Wに押し付けられる荷重が同一になる。
The polishing
なお、研磨体8の厚さは、1.0mm以上1.5mm以下が好ましい。1.0mmより小さいと、研磨体8の剛性が低いため、研磨体8が被加工物Wの表面Waの形状にならってしまい、うねりが除去できない。1.5mmより大きいと、研磨体7とその隙間を含めて4mmを超えてしまい、除去痕のサイズが4mmより大きくなる。このため、短い波長の形状を修正することができず、必要な加工精度を得ることができなくなる。研磨体7の厚さは、研磨体8より厚く、かつ研磨体8と隙間を加えて4mm以下となる厚みに設定することが好ましい。研磨体7より研磨体8が厚くなると、研磨体8で生成したうねりを研磨体7で平滑化しきれない。つまり、研磨体7は、研磨体8よりも厚く形成されている。研磨体の厚さとは、回転軸と垂直に交わる研磨体の側面である円盤面間の距離のことである。また、本第1実施形態では、互いに隣接する研磨体7,8の間隔を0.5mm以下としている。これは、研磨体7、研磨体8及びその隙間の合計を4mm以下にすることで、除去痕のサイズを4mm以下として必要な加工精度を確保するためである。このように間隔を空けて各研磨体7,8を回転軸1に配置する。
In addition, as for the thickness of the grinding | polishing
以上の構成により、研磨工具10を用いて被加工物Wの表面Waを研磨加工する際に、研磨体7,8を回転軸1の回転方向に回転させながら−Z軸方向に下降させ、研磨体7,8の外周表面7a,8aを被加工物Wの表面Waに圧接させる。研磨体7は、発泡ポリウレタン樹脂で形成されているので、弾性変形して被加工物Wの表面に密着しながら回転する。
With the above configuration, when polishing the surface Wa of the workpiece W using the polishing tool 10, the polishing
また、研磨体7は、発泡ポリウレタン樹脂で形成されているので、外周表面7aには多数の空孔が形成されており、形成した空孔に研磨液(研磨砥粒)が空孔に入り込み易い。したがって、研磨体7の外周表面7aと、被加工物Wの表面Waとの間に研磨液の膜が形成されるのを抑制することができ、研磨体7が表面Waに対して浮き上がるのを抑制することができる。また、多数の空孔により研磨砥粒を多量に保持することができ、研磨体7の外周表面7aと被加工物Wの表面Waの間に供給される研磨砥粒の数が増加するため、研磨除去能率が高くなる。このように、研磨体7によって被加工物Wの表面Waが効果的に研磨されるが、被加工物Wの表面Waには、研磨体7によって周期的なうねりが形成されることがある。
Further, since the polishing
研磨工具10の被加工物Wに対する移動方向が、図1に示すように、送り方向S(X軸方向)の場合、研磨体7によって被加工物Wの表面Waに形成されたうねりは、研磨体7の次に(最後に)通過する研磨体8により平滑化される。具体的に説明すると、研磨体8は、無発泡ポリウレタン樹脂で形成されているので、研磨体7よりも剛性が高く、被加工物Wの表面Waへ圧接しても、弾性変形しにくい。したがって、研磨体8の外周表面8aは、うねりの谷部には接触にくく山部には接触し易いので、研磨体8によるうねりの平滑化能力が高い。この研磨体8により被加工物Wの表面Waに形成されたうねりの山部が除去され、被加工物Wの表面Waが効果的に平滑化される。
When the moving direction of the polishing tool 10 relative to the workpiece W is the feed direction S (X-axis direction) as shown in FIG. 1, the waviness formed on the surface Wa of the workpiece W by the polishing
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第2実施形態である研磨工具11を、図2(a)に示す。図1と同一部分には同一符号を附して説明を省略する。研磨工具11は、回転軸1と、互いに隣接するように回転軸1に設けられた、3つの円盤状の研磨体7,8,9からなり、研磨工具11の回転軸1が研磨装置100の工具回転装置3に取付けられることで、研磨装置本体に回転可能に支持されている。第1の研磨体7と第2の研磨体8と第3の研磨体9は、外周表面が加工面7a,8a,9aとなっている。第1の研磨体7と第2の研磨体8と第3の研磨体9は、それぞれ円盤面の中心部を貫通する回転軸1に固定されている。これにより、第1の研磨体7と第2の研磨体8、及び第1の研磨体7と第3の研磨体9は、互いに隣接するように回転軸1に取付けられ、中心部を中心に回転軸1と一体に回転する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. A polishing
研磨体9は研磨体8と同様、無発泡樹脂で形成され、外周表面9aには、空孔はほとんど形成されていない。つまり、研磨体7の外周表面7aは、研磨体9の外周表面9aよりも空孔率の高い形状に形成されている。この無発泡樹脂としては、無発泡ポリウレタン樹脂が好ましい。研磨体9は、無発泡ポリウレタン樹脂で形成されているので、発泡ポリウレタン樹脂で形成されている研磨体7よりも剛性が高く弾性変形しにくい。言い換えれば、研磨体7は、研磨体9よりも剛性が低く弾性変形しやすい。
The polishing
次に、研磨工具11を用いた本実施形態における被加工物の加工方法について図2(b)を用いて説明する。研磨工具11は、被加工物Wの表面WaにX軸方向に亘って溝を形成した後、研磨工具11を送り方向S(X軸方向)と直交するY軸方向に一定間隔P(送りピッチ)だけずらし、既に形成されている溝に一部を重ねて送り戻り方向(−X軸方向)に移動する。本実施形態においては、このように、研磨工具11をY軸方向に一定間隔Pずつスライドさせる。研磨工具11の被加工物に対する移動方向を、送り方向(X軸方向)と送り戻り方向(−X軸方向)とに交互に切り換えて、被加工物Wの全表面に任意の形状に研磨加工を施す。なお、被加工物Wの表面Waに対して研磨工具11を移動させる方法として、被加工物Wを研磨工具11に対して移動させてもよいし、研磨工具11を被加工物Wに対して移動させるようにしてもよい。
Next, the processing method of the to-be-processed object in this embodiment using the
研磨体9は、研磨体7に隣接して配置されており、研磨体9は、研磨工具11の被加工物に対する移動方向が、送り戻り方向(−X軸方向)となる際の、研磨体7に対する上流側に配置される。
The polishing
また、研磨工具11を、被加工物Wに対して送り戻り方向(−X軸方向)に相対移動させる場合、研磨体7により被加工物Wの表面Waに形成されるうねりは、研磨体7の次に(最後に)通過する研磨体9により平滑化される。つまり、研磨体9は、無発泡ポリウレタン樹脂で形成されているので、上記研磨体8と同様に、研磨体7よりも剛性が高く、うねり平滑化能力も高いため、被加工物Wの表面Waが効果的に平滑化される。第2実施形態では、研磨体7の両側に剛性の高い研磨体8,9が隣接配置されている。したがって、研磨工具11の被加工物に対する移動方向が、送り方向S(X軸方向)と送り戻り方向(−X軸方向)とに交互に切り換わる場合に、いずれの方向においても、研磨による除去の後、うねりの平滑化を行うことができる。
In addition, when the polishing
以上、研磨工具11の被加工物に対する移動方向が、送り方向(X軸方向)の場合には、研磨体7で表面Waを研磨除去した後に研磨体8で表面Waのうねりを平滑化する。また、送り戻り方向(−X軸方向)の場合には、研磨体7で表面Waを研磨除去した後に研磨体9で表面Waのうねりを平滑化する。したがって、研磨工具11の被加工物Wに対する移動方向と直交する方向にピッチPずつずらしながら、移動方向を交互に切り換えて移動させることにより、被加工物Wの表面全体の研磨除去とうねりの平滑化とを一度に行うことができる。つまり、研磨工具11を被加工物Wの表面Waに対して一回走査するだけで、研磨除去とうねりの平滑化とを行うことができる。このように、各研磨体に異なる機能を持たせたことにより、自由曲面形状の研磨に際して、高品位な被加工物表面を短時間で得ることができる。
As described above, when the moving direction of the polishing
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について説明する。第3実施形態である研磨工具12を、図3(a)に示す。図2と同一部分には同一符号を附して説明を省略する。図3(a)において、研磨体9の外周表面9aには、0.1mm以上、研磨体9の厚み以下の複数の溝9bが回転軸と平行な方向に沿って2°以下刻みで形成されている。仮に深さが0.1mmより小さい場合、研磨体9を加圧した際、研磨体9が変形し溝の底部が被加工物Wの表面Waに接触してしまい、溝の効果を発揮できないことがある。研磨体9の外周表面9aには、複数の溝9bが形成されているので、研磨体9の外周表面9aと、被加工物Wの表面Waとの間に研磨液の膜が形成されるのを抑制することができ、研磨体9が表面Waに対して浮き上がるのを抑制することができる。したがって、被加工物Wの表面Waに形成されたうねりの平滑化能力がさらに向上する。この溝は、研磨体8にも形成されていてもよく、研磨体9には形成せず、研磨体8のみに形成されていてもよい。研磨体8または研磨体9の片方のみに形成すると、溝を形成した方の研磨体のうねり平滑化能力が向上し、研磨体8および研磨体9両方に形成すると、研磨体8および研磨体9両方のうねり平滑化能力が向上し、より高品位な被加工物表面を得ることができる。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. A polishing
[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態について説明する。第4実施形態である研磨工具13を、図3(b)に示す。図2と同一部分には同一符号を附して説明を省略する。図3(b)において、本第4実施形態では、研磨工具13は、第1の研磨体である研磨体7、第2の研磨体である研磨体8の(両)側面8c,8dに接触して設けられるステンレス等の金属板からなる変形防止用の円盤状の支持部材21a,21bを備えている。支持部材21a,21bは、被加工物Wの表面Waに接触しないように半径が研磨体8よりも小さく設定されている。支持部材21a,21bは研磨体8の弾性変形量より0.1mm小さく設定するのがよい。これより大きいと、研磨体8が弾性変形したときに支持部材21a、21bが、被加工物Wの表面Waに接触してしまい、これより小さいと、研磨体8を支持するのに十分な剛性を得ることができなくなることがある。なお、支持部材21a、21bは、厚さが0.1mm以上0.5mm以下であることが好ましい。これより厚いと他の研磨体と接触し、これより薄いと研磨体8を支持するの十分な剛性を得ることができないことがある。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. A polishing
以上の構成により、研磨加工中に研磨体8が送り方向Sに力を受けても、支持部材21a,21bに研磨体8が支持されているので、研磨体8のよれを防止することができる。これにより、研磨体8がよれることで発生する研磨除去のムラを抑制することができ、より高品位な被加工物表面を得ることが可能となる。また、支持部材21a,21bにより、研磨体8の剛性に関して、より低い剛性の材料を選択することも可能となる。この支持部材は、研磨体9にも形成されていてもよく、研磨体8には形成せず、研磨体9のみに形成されていてもよい。研磨体8又は研磨体9の片方のみに形成すると、形成した研磨体の研磨除去のムラを抑制することができ、研磨体8及び研磨体9の両方に形成すると、両方の研磨体の研磨除去のムラを抑制することができるため、より高品位な被加工物表面を得ることが可能である。
With the above configuration, even when the polishing
[第5実施形態]
次に、本発明の第5実施形態について説明する。第5実施形態である研磨工具14を、図3(c)に示す。図2と同一部分には同一符号を附して説明を省略する。図3(c)において、研磨工具14は、円盤状の3つの研磨体22,23,24を備えている。研磨体22は、発泡樹脂としての発泡ポリウレタン樹脂で形成された第1の研磨体であり、外周表面22aには、多数の空孔が形成されている。これに対し、研磨体23は、無発泡樹脂としての無発泡ポリウレタン樹脂で形成された第2の研磨体であり、研磨体24は、無発泡樹脂としての無発泡ポリウレタン樹脂で形成された第3の研磨体である。外周表面23a,24aには、空孔はほとんど形成されていない。つまり、研磨体22の外周表面22aは、研磨体23,24の外周表面23a,24aよりも空孔率の高い形状に形成されている。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described. A polishing
また、研磨体23,24は、無発泡ポリウレタン樹脂で形成されているので、発泡ポリウレタン樹脂で形成されている研磨体22よりも剛性が高く弾性変形しにくい。言い換えれば、研磨体22は、研磨体23,24よりも剛性が低く弾性変形しやすい。研磨体23,24は、研磨体22に隣接して配置されている。研磨体23は、研磨工具の被加工物に対する移動方向が送り方向S(X軸方向)となる際の研磨体22に対する移動方向上流に配置され、研磨体24は、移動方向が、送り戻り方向(−X軸方向)となる際の研磨体22に対する移動方向上流に配置されている。そして、研磨体22は、研磨体23,24よりも僅かに大径に形成されている。
In addition, since the polishing
なお、研磨体23及び研磨体24の移動方向と平行な方向の厚さは、例えば1.0mmに設定されている。研磨体22の厚さは、例えば2.0mmに設定されている。これは、研磨体22、研磨体23、及び研磨体24の厚みの合計を4mm以下にすることで、除去痕のサイズを4mm以下として必要な加工精度を確保するためである。つまり、研磨体22は、研磨体23及び研磨体24よりも厚く形成されている。また、研磨体23,24の外周表面23a,24aには、深さ0.1mm以上、研磨体23及び24の厚み以下の複数の溝23b,24bが回転軸方向と平行な方向に沿って2°以下の刻みで形成されている。深さが0.1mm以下の場合、研磨体23,24を加圧した際、研磨体23,24が変形し溝の底部が被加工物Wの表面Waに接触してしまい、溝の効果を発揮できない。また、角度に関しては、2°より大きいと研磨液の膜が発生し、研磨体が被加工物表面に接触することを妨げるため、加工能率が著しく小さくなる。また、本第5実施形態では、互いに隣接する研磨体22,23の間隔及び研磨体22,24の間隔を空けず0mmとし、各研磨体22,23,24を回転軸1に配置している。間隔を開けないと、工具全体の除去痕が小さくなるため、より短い波長の形状まで修正加工することができ、高品位な被加工物表面を得ることができる。
The thickness in the direction parallel to the moving direction of the polishing
本第5実施形態では、研磨体23と研磨体24とは、同一材質で同一形状(同一の径、同一の幅及び同一の溝間隔)に形成されており、研磨体22を挟んで左右対称に構成されている。したがって、本第5実施形態では、上記第1実施形態と同様の作用効果を奏するほか、各研磨体23,24において、研磨工具の被加工物に対する移動方向が+X軸方向、−X軸方向のどちらでも研磨体22にて発生したうねりを同様に平滑化することが可能となる。したがって、自由曲面形状の研磨に際して、より高品位な被加工物表面を短時間で得ることができる。また、本第5実施形態では、研磨体23,24には溝23b,24bが形成されている。したがって、研磨工具の被加工物に対する移動方向が+X軸方向、−X軸方向のいずれにおいても、各研磨体23,24が浮き上がるのを抑制することができ、効果的にうねりを平滑化することができる。
In the fifth embodiment, the polishing
なお、上記実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。上記第4実施形態では、支持部材21a,21bの形状を円盤状、材質をステンレスとしたが、研磨体8のよれを防止することができれば、その形状及び材質は任意に設定することが可能である。また、第4実施形態では、研磨体8に支持部材21a,21bを設けたが、研磨体7又は研磨体9にも同様に支持部材を設けてもよく(すなわち、第1及び第2の研磨体のうち、少なくとも一方に支持部材を設けてもよく)、この場合も同様の効果を奏するものである。
Although the present invention has been described based on the above embodiment, the present invention is not limited to this. In the fourth embodiment, the
また、第1実施形態では、互いに隣接する研磨体7,8の間隔を0.5mmとしたが、その間隔は任意であり、どの間隔に設定しても同様の効果を奏するものである。また、上記第5実施形態では、研磨体22,23及び研磨体22,24の間隔を0mmとしたが、研磨体の配置が左右対称であればその間隔は任意であり、どの間隔に設定しても同様の効果を奏するものである。
Moreover, in 1st Embodiment, although the space | interval of the mutually adjacent grinding | polishing
また、上記第2〜第5実施形態では、研磨体が3つの場合について説明したが、これに限定するものではない。上記第2〜第5実施形態では、研磨工具の被加工物に対する移動方向がX軸方向と−X軸方向とに交互に切り換わる場合について説明したが、移動方向が一方向のみの場合には、研磨体7(研磨体22)に対して送り方向下流の研磨体は省略可能である。 Moreover, although the said 2nd-5th embodiment demonstrated the case where there were three polishing bodies, it is not limited to this. In the second to fifth embodiments, the case where the moving direction of the polishing tool with respect to the workpiece is alternately switched between the X-axis direction and the −X-axis direction has been described. However, when the moving direction is only one direction, The polishing body downstream in the feed direction with respect to the polishing body 7 (polishing body 22) can be omitted.
また、研磨体7と研磨体8との間に別の研磨体を介挿させておいてもよく、また、研磨体7と研磨体9との間に別の研磨体を介挿させておいてもよい。同様に、研磨体22と研磨体23との間に別の研磨体を介挿させておいてもよく、また、研磨体22と研磨体24との間に別の研磨体を介挿させておいてもよい。この場合、研磨体8,23又は研磨体9,22が最後に被加工物表面を通過することとなり、効果的にうねりを平滑化することができる。なお、この場合、研磨体7,22を挟んで左右対称に同数の研磨体を設けるのがよい。
Further, another polishing body may be interposed between the polishing
また、上記第1〜第5実施形態では、発泡樹脂が発泡ポリウレタン樹脂の場合について説明したが、発泡樹脂が発泡エポキシ樹脂や発泡フェノール樹脂等であってもよい。同様に、無発泡樹脂が無発泡ポリウレタン樹脂の場合について説明したが、無発泡樹脂が無発泡エポキシ樹脂や無発泡フェノール樹脂等であってもよい。 Moreover, although the said 1st-5th embodiment demonstrated the case where foaming resin was foaming polyurethane resin, foaming resin may be foaming epoxy resin, foaming phenol resin, etc. Similarly, although the case where the non-foamed resin is a non-foamed polyurethane resin has been described, the non-foamed resin may be a non-foamed epoxy resin, a non-foamed phenol resin, or the like.
1 回転軸
7 研磨体(第1の研磨体)
8 研磨体(第2の研磨体)
9 研磨体(第3の研磨体)
10,11,12,13,14 研磨工具
1 Rotating
8 Polishing body (second polishing body)
9 Abrasive body (third abrasive body)
10, 11, 12, 13, 14 Polishing tool
Claims (6)
前記回転軸に設けられ、外周表面を加工面とする円盤状の第1の研磨体と、
前記第1の研磨体に隣接して前記回転軸に設けられ、外周表面を加工面とする円盤状の第2の研磨体とを備え、
前記第1の研磨体は、前記第2の研磨体よりも外周表面が空孔率の高い形状に形成され、
前記第2の研磨体は、前記第1の研磨体よりも剛性の高い材質からなることを特徴とする被加工物の表面を研磨加工する研磨工具。 A rotation axis;
A disc-shaped first polishing body provided on the rotating shaft and having an outer peripheral surface as a processing surface;
A disc-shaped second polishing body provided on the rotary shaft adjacent to the first polishing body and having a peripheral surface as a processing surface;
The first polishing body has an outer peripheral surface formed in a shape having a higher porosity than the second polishing body,
The polishing tool for polishing a surface of a workpiece, wherein the second polishing body is made of a material having rigidity higher than that of the first polishing body.
同一の回転軸に隣接して取付けられた外周表面を加工面とする円盤状の第1の研磨体及び第2の研磨体を、前記被加工物に圧接させて、前記第1の研磨体及び前記第2の研磨体を前記回転軸と平行な方向に、前記被加工物に対して相対的に移動させ、
前記第1の研磨体は、前記第2の研磨体よりも外周表面が空孔率の高い形状に形成され、
前記第2の研磨体は、前記第1の研磨体よりも剛性の高い材質からなり、
前記第2の研磨体によって、前記第1の研磨体による加工により形成されたうねりを除去することを特徴とする被加工物の加工方法。 A processing method of a workpiece for polishing the surface of the workpiece,
A disc-shaped first polishing body and a second polishing body having a peripheral surface attached adjacent to the same rotating shaft as a processing surface are pressed against the workpiece, and the first polishing body and Moving the second polishing body relative to the workpiece in a direction parallel to the rotation axis;
The first polishing body has an outer peripheral surface formed in a shape having a higher porosity than the second polishing body,
The second polishing body is made of a material having higher rigidity than the first polishing body,
A method of processing a workpiece, wherein waviness formed by processing by the first polishing body is removed by the second polishing body.
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