JP2011194561A - Chamfering device for disk-like workpiece - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、HDD(ハードディスクドライブ)の記録媒体として広く用いられているガラスやセラミックスなどの硬質脆性材料からなる円盤状ワークの外周角の面取加工装置に関するものである。 The present invention relates to a chamfering device for an outer peripheral angle of a disk-shaped workpiece made of a hard brittle material such as glass or ceramics, which is widely used as a recording medium for HDD (Hard Disk Drive).
HDDの記録媒体として用いる円盤状のワークは、高い記録密度と安定した高速回転を実現するために、情報の記録面となる表裏面の高い面精度が要求されると共に、その外周部の加工においても、高い加工精度が要求される。従来、この種円盤状ワークの表裏面は、2回の研削加工(ラッピング)とその後の仕上げ研磨とによって加工されており、外周部は、外周研削と面取加工とによって加工されている。その一般的な加工順序は、表裏面の1次研削を行ったあと、外周研削と面取を行い、そのあと表裏面の2次研削を行って研磨仕上げするというものである。 In order to realize high recording density and stable high-speed rotation, disk-shaped workpieces used as HDD recording media require high surface accuracy on the front and back surfaces that serve as information recording surfaces. However, high processing accuracy is required. Conventionally, the front and back surfaces of this kind of disk-shaped workpiece have been processed by two times of grinding (lapping) and subsequent finish polishing, and the outer peripheral portion has been processed by outer peripheral grinding and chamfering. The general processing order is to perform primary grinding on the front and back surfaces, then perform peripheral grinding and chamfering, and then perform secondary grinding on the front and back surfaces to finish polishing.
外周角(表裏面と外周面との間の稜線)の面取加工は、従来、図8に示すように、総形砥石6を用いて行っている。すなわち、加工しようとする円盤状ワーク1を鉛直方向の回転ワーク軸11の上端に水平に保持してその軸心回りに回転し、当該ワーク軸11と平行な面取砥石軸61に装着した総形砥石6を回転させて、砥石の外周に設けた台形溝65に円盤状ワーク1の外周部を挿入することにより、上下の外周角を同時に面取するというものである。この場合の円盤状ワーク1の面取面16における砥石6の摺擦方向は、図9に矢印dで示すように、円盤状ワーク1の円の接線方向である。
The chamfering of the outer peripheral angle (ridge line between the front and rear surfaces and the outer peripheral surface) is conventionally performed using a general-
硬質脆性板の研削においては、研削面とこれに隣接する面との角の部分に微少な割れや欠け(チッピング)が発生する。図8に示した従来の面取加工においては、面取面16と情報の記録面となる表裏面17との間の角18に50ミクロン程度のチッピングが発生する可能性があった。このチッピングは、前述した2次研削加工の研削代と研磨代とからなる取り代を60ミクロン程度とすることで除去していた。
In grinding a hard brittle plate, minute cracks and chips (chipping) occur at the corners between the ground surface and the adjacent surface. In the conventional chamfering process shown in FIG. 8, there is a possibility that chipping of about 50 microns occurs at a
円盤状ワークの生産性を向上させ、円盤状ワークをより安価に提供できるようにするために、円盤状ワークの加工工程の短縮化が要望されている。例えば、上記の加工において、研削加工を1工程にできないかという要望がある。2次研削加工を省略して面取加工のあと直ちに研磨仕上を行うことができれば、円盤状ワークの加工工程を大幅に短縮できる。 In order to improve the productivity of the disk-shaped workpiece and to provide the disk-shaped workpiece at a lower cost, there is a demand for shortening the machining process of the disk-shaped workpiece. For example, in the above processing, there is a demand for whether grinding can be performed in one step. If the secondary grinding process is omitted and the polishing finish can be performed immediately after the chamfering process, the machining process of the disk-shaped workpiece can be greatly shortened.
また、従来の面取加工用の総形砥石6は、金属ベース上にダイヤモンド砥粒を電着してなる砥石であり、砥石が摩耗したときには、砥石6自体の交換が必要であった。また、総形砥石であり、砥石軸61とワーク軸11が平行であるために、砥石とワークの接触線が長く、かつ円盤状の表裏の角を同時に加工するため、加工負荷も大きいという問題があった。
Further, the
この発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、面取面16と情報の記録面となる表裏面17との間の角18に生ずるチッピングの発生を可及的に防止することにより、面取加工後の2次研削加工を省略できるようにすることを第一の課題としている。
The present invention has been made to solve these problems, and to prevent as much as possible the occurrence of chipping at the
また、加工負荷が小さく、かつ砥石が摩耗したときにも砥石の交換をすることなく、砥石と円盤状ワークとの相対位置の調整によって高精度の加工形状を維持できる円盤状ワークの面取装置を得ることを課題としている。 In addition, a chamfering device for a disk-shaped workpiece that can maintain a highly accurate machining shape by adjusting the relative position of the grinding wheel and the disk-shaped workpiece without changing the grinding wheel even when the processing load is small and the wheel is worn. The challenge is to obtain.
この出願の発明に係る円盤状ワークの面取装置は、軸心を鉛直方向にして設けられた回転ワーク軸11と、当該ワーク軸11の上端に設けられて加工しようとする円盤状ワーク1を水平に保持するワークホルダ12と、当該ワークホルダ12で保持された円盤状ワーク1の外周角を摺擦するカップ状の面取砥石2と、この面取砥石を装着した砥石軸21と、この砥石軸を回転駆動する砥石モータ23とを備えている。
The disk-shaped workpiece chamfering apparatus according to the invention of this application includes a rotating
面取砥石軸21は、これに装着した面取砥石2の周縁が円盤状ワーク1の外周角の一箇所で接触するように、ワーク軸11の軸心と斜めに立体交差する方向で設けられている。例えば、面取砥石軸21は、ワーク軸11の軸心を含む面pから一方の側に偏倚させかつ当該面と平行な面s内で軸心を斜めにして設けられている。
The chamfering grindstone shaft 21 is provided in a direction obliquely intersecting with the axis of the
砥石モータ23は、面取砥石2と円盤状ワーク1との接触箇所における面取砥石2の摺擦方向dが円盤状ワーク1の内側から外側へと向かう方向、すなわち面取砥石2の外周が円盤状ワーク1の面取面16を表裏面17側から外周面15側へと移動する方向となるように、面取砥石2を回転駆動する。
The grindstone motor 23 has a direction in which the rubbing direction d of the
面取砥石2は、円盤状ワーク1の上面側の外周角を摺擦する上面取砥石2aと、下面側の外周角を摺擦する下面取砥石2bとを一対にして設けるのが好ましい。上下の面取砥石2a、2bは、円盤状ワークを挟んでその直径方向の両側に配置するか、両者を近接させて片側に配置する。前者の配置によれば、一対の面取砥石2a、2bの加工反力をバランスさせることができる。
The
上下一対の面取砥石2a、2bを設けたときは、円盤状ワーク1の外周面15を研削する外周砥石5を設けることで、円盤状ワーク1の外周面15と面取面16の加工とを同時に又は連続して行うことができる。外周砥石5は、一対の面取砥石2a、2bが円盤状ワーク1を摺擦する位置a、bを結んだ線の中点と直交する線上に軸心を一致させて設けるのが好ましい。
When the upper and lower pair of
一対の面取砥石2a、2bを円盤状ワーク1の片側に近接させて設けたときは、外周砥石5の配置位置は、円盤状ワーク1を挟んで面取砥石2a、2bと対向する位置とする。これにより、面取砥石2の加工反力と外周砥石5の加工反力をバランスさせることができる。
When the pair of
この発明の面取装置では、砥石2が円盤状ワーク1の面取面16を、情報の記録面となる表裏面17から外周面15に向う方向に摺擦して、外周角の面取を行う。これにより、砥石2の摺擦方向dの上流側となる面取面16と表裏面17との間の角18に生ずるチッピングの発生が減少し、砥石が離れて行く方向となる面取面16と外周面15との間の角19におけるチッピングの発生が増大する。外周面側の角19のチッピングは、大きな問題にはならないので、表裏面側の角18のチッピングが減少することによって、2次研削加工を省略することができることによる利益が大きい。
In the chamfering apparatus of the present invention, the
また、面取砥石2が円盤状ワーク1の外周角の一箇所のみを摺擦しており、かつその摺擦方向が摺擦長さの短い面取面の幅方向であるため、砥石2に作用する負荷が小さい。更に砥石2が摩耗したときは、その摩耗量に応じてワーク軸11と砥石軸21との位置関係を調整することにより、すなわち砥石が摩耗した分だけ砥石軸21をワーク軸11に近付ける方向に送るか、又は摩耗した分だけ砥石軸21を軸方向にワークに向けて進出させることにより、砥石を交換することなく、高精度の面取加工を行うことができる。
Further, since the
以下、図面を参照して、この発明の実施例を説明する。図1ないし図4は、上下一対の面取砥石2(2a、2b)を加工対象となる円盤状ワーク1の直径方向の両端の位置に配置した第1実施例を示した図である。5は円盤状ワーク1の外周面15を研削加工する外周砥石である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 4 are views showing a first embodiment in which a pair of upper and lower chamfering grindstones 2 (2a, 2b) are arranged at both ends in the diameter direction of a disk-
円盤状ワーク1は、鉛直方向のワーク軸11の上端のワークホルダ12に保持されている。ワーク軸11は、図示しない主軸モータで、比較的遅い速度(2〜200rpm)で回転駆動される。上下のカップ状砥石2a、2bは、それぞれ砥石軸21a、21bの先端に装着され、砥石モータ23a、23bにより、図の矢印Ra、Rb方向に比較的高速(5000〜15000rpm)で回転駆動される。
The disk-
上下の砥石モータ23a、23bは、図示しない上下の砥石台にそれぞれ搭載されており、これらの砥石台は、NC制御される図示しない送りモータ及び送りねじにより、砥石軸21a、21bと平行に進退する。砥石台を進出させると、カップ状砥石2のカップの周縁25が円盤状ワーク1の外周角に接触し、当該外周角の面取加工が行われる。面取寸法は、NC装置に設定した砥石台の進出終了位置により決定される。
The upper and lower
砥石軸21a、21bの軸心は、同一の鉛直面s上に配置されており、この砥石軸配置面sは、ワーク軸11の軸心を含む面pと平行で、かつ距離eだけ偏倚している。砥石軸21a、21bは、砥石軸配置面s上で45度傾斜した角度で配置されている。その結果、図3に示すカップ状砥石2の周縁25は、図2の平面視で円盤状ワーク1の外周とカップ状砥石2a、2bの周縁25の楕円弧とが交差する2点の内のワーク軸配置面pに近い側の点である一箇所a、bで円盤状ワーク1の外周角に接触する。
The axes of the
そして、カップ状砥石2a、2bの回転方向が図1に矢印Ra、Rbで示す方向であることから、この接触箇所a、bにおいて、カップ状砥石の周縁25は、図4の矢印dで示すように、円盤状ワーク1の内側から外側に向けて円盤状ワーク1の外周角を摺擦する。すなわち、円盤状ワーク1の面取面16は、図4、5に示すように、ワークの表裏面17側から外周面15側へと弧状に走行する砥石周縁25によって研削される。
And since the rotation direction of the cup-
図3に例示したカップ状砥石2は、その周縁部分の内側と外側とが粒度の異なる砥石25iと25eで形成されたいわゆるマルチ砥石で、砥石軸21の傾斜角を変えることにより、粗研削と仕上げ研削とが行われるものである。
The cup-shaped
外周砥石5は、周面が円筒形の砥石で、ワーク軸11に平行に設けた外周砥石軸51に装着されている。外周砥石軸51は、ワーク軸11に対して接近離隔する図示しない砥石台に軸支されており、回転しながら円盤状ワーク1に接触することによって、円盤状ワーク1の外周面15を研削加工する。この外周面の研削加工は、従来装置と異なる所はない。
The outer
図6及び7は、上下一対の面取砥石2a、2bを円盤状ワーク1の片側に近接させて配置した第2実施例を示した図で、第1実施例で説明した部材と同一の部材には同一の符号が付してある。面取砥石2a、2bは、第1実施例と同様に砥石モータ23a、23bで回転駆動(5000〜15000rpm)される砥石軸21a、21bに装着されている。
6 and 7 are views showing a second embodiment in which a pair of upper and
砥石軸21a、21bの軸心は、ワーク軸11の軸心を含む面pと平行でかつ距離eだけ偏倚したそれぞれの砥石軸配置面sa、sbに45度傾斜した角度で配置されている。その結果、上下の面取砥石2a、2bの周縁は、図6の平面視で円盤状ワーク1の外周とカップ状砥石2a、2bの周縁25の楕円弧とが交差する点a、bで円盤状ワーク1の外周角に接触する。
The shaft centers of the
上下の面取砥石の砥石軸21a、21bは、同一の送り台26にそれぞれの砥石軸の軸方向に進退自在に装着した砥石台24a、24bに軸支されている。一般的には、砥石モータ33としてビルトイン型のモータを用い、当該モータの回転子軸を砥石軸とする。この場合は、砥石モータ23a、23bを砥石台24a、24bに固定することにより、砥石軸21a、21bが砥石台24a、24bに軸支される。
The
送り台26をワーク軸11に向けて進出させることにより、面取砥石2a、2bの周縁25が円盤状ワーク1の上下の外周角に同時に接触する。砥石モータ23a、23bが面取砥石2a、2bを図の矢印Ra、Rbで示す方向に回転駆動している関係上、第1実施例と同様に、上下の面取砥石2a、2bは、円盤状ワーク1の上下の外周角を内側から外側へと摺擦して、当該外周角の面取加工を行う。
By moving the
上下の面取面16の寸法は、送り台26の進出位置(ワーク軸11側への移動終了位置)によって設定される。面取砥石が摩耗したときの補正は、上下の砥石2a、2bの摩耗量が等しければ、送り台26の進出位置の補正により補正できるが、上下の砥石2a、2bりの摩耗量が異なるときは、それぞれの砥石を軸支している砥石台24a、24bの砥石軸方向の進出位置を補正することにより補正する。
The dimensions of the upper and lower
以上説明したように、この発明の面取装置は、面取砥石2の周縁25がワーク軸11に保持された円盤状ワーク1の外周角に一箇所で接触し、当該接触箇所における面取砥石の摺擦方向が円盤状ワーク1の内側から外側に向う方向となるように、砥石軸21の位置及び砥石モータ23の回転方向が設定されている。
As described above, in the chamfering device of the present invention, the
このように、円盤状ワークの外周角を砥石で内側から外側へと摺擦して面取を行うと、加工された面取面16と情報の記録面となる円盤状ワークの表裏面17との間の角18におけるチッピングの発生を防止することができ、従来行われていた表裏面17の2次研削加工を省略して、表裏面の1次研削加工、外周加工及び面取加工並びに仕上研磨の3工程で円盤状ワークの研削・研磨を行うことができ、加工工程の大幅な短縮が可能になる。
Thus, when chamfering is performed by rubbing the outer peripheral angle of the disk-shaped workpiece from the inside to the outside with a grindstone, the processed chamfered
1 円盤状ワーク
2a、2b カップ状の面取砥石
11 ワーク軸
12 ワークホルダ
16 面取面
17 表裏面
18 角
21 砥石軸
23 砥石モータ
a、b ワークと面取砥石の接触箇所
d 面取砥石の摺擦方向
p ワーク軸の軸心を含む面
Ra、Rb 面取砥石の回転方向
s 砥石軸の配置面
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記砥石軸が、これに装着したカップ状の面取砥石の周縁が前記円盤状ワークの外周角の一箇所に接触するように前記ワーク軸の軸心と立体交差する方向で設けられ、
前記砥石モータが、面取砥石の周縁と円盤状ワークとの接触箇所における面取砥石の摺擦方向が円盤状ワークの内側から外側へと向かう方向となる回転方向に、面取砥石を回転駆動することを特徴とする、
円盤状ワークの面取装置。 A rotating work shaft provided with the shaft center in the vertical direction, a work holder provided at the upper end of the work shaft to hold the disc-shaped work horizontally, and an outer peripheral angle of the disk-shaped work held by the work holder. In a chamfering device for a disk-shaped workpiece, comprising a chamfering grindstone for rubbing and a grindstone motor for rotationally driving a grindstone shaft of the chamfering grindstone,
The grindstone shaft is provided in a direction that three-dimensionally intersects with the axis of the workpiece shaft so that the peripheral edge of the cup-shaped chamfering grindstone mounted on the grindstone shaft contacts one location of the outer peripheral angle of the disc-shaped workpiece,
The grinding wheel motor drives the chamfering grindstone in a rotational direction in which the rubbing direction of the chamfering grindstone at the contact point between the peripheral edge of the chamfering grindstone and the disc-shaped workpiece is directed from the inside to the outside of the disc-shaped workpiece. It is characterized by
A chamfering device for disk-shaped workpieces.
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