JP2012166317A

JP2012166317A - 長尺状ワークピースの研削方法

Info

Publication number: JP2012166317A
Application number: JP2011030387A
Authority: JP
Inventors: Junichiro Shigemitsu; 純一郎重光; Shoji Suzuki; 祥司鈴木
Original assignee: Okamoto Machine Tool Works Ltd
Current assignee: Okamoto Machine Tool Works Ltd
Priority date: 2011-02-16
Filing date: 2011-02-16
Publication date: 2012-09-06

Abstract

【課題】長さが５〜１０ｍのＴ−ダイを真直度１．０μｍ以下の精度に加工したい。
【解決手段】平面研削装置の機枠６の前後に取り付けた一対のワーク表面クーラント液供給管２０ａ，２０ｂよりクーラント液を常時ワークｗ表面に供給してワーク表面全域にクーラント液膜を形成させてワーク全域温度を一定に保ち、砥石車３による研削加工を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂フィルム成形用Ｔ−ダイ、溶工用Ｔ―ダイ、液体カーテン幕形成Ｔ−ダイなどの長さが５〜１０ｍと長い長尺状ワークピースを砥石車、平研削砥石（ＰＣＤ砥石、カップホイール砥石、ピッチポリィシャーなどの研削（研磨）工具を用い、平坦で反りの小さい長尺状ワークピースに研削加工する方法に係る。

長尺状ワークピースの表面をピッチポリィシャーで一方向研削加工して工具軌跡島模様の無いＴ−ダイに機械加工することは知られている。

例えば、特開２００６−７３７３号公報（特許文献１）は、図２に示すフレーム６上に設けられたワークテーブル４、研磨ヘッド１０のスピンドル軸の下端に軸承された研磨工具保持板、該研磨工具保持板表面に貼付されたピッチ研磨工具３、該ピッチ研磨工具を軸承する前記スピンドル軸の回転駆動装置、左右移動駆動装置ならびに昇降装置、および、前記ワークテーブル上に載置されたワーク面とこれに対向する前記ピッチ研磨工具面間に研磨剤を供給する研磨剤供給ノズル、ドレッサ１２、数値制御装置８を備えるピッチ研磨装置１００を提案する。

このピッチ研磨装置を用い、フレーム６上に設けられたワークテーブル６に固定された金属メッキブロック材（ワーク）表面に、スピンドル軸の下端に軸承された研磨工具保持板に貼付されたピッチ研磨工具３のピッチ面を押圧し、ワーク表面とこれに対向する前記ピッチ研磨工具面間に研磨剤を供給しながらピッチ研磨工具を回転させながら一方向に移動させ、ワークの一方向ピッチ研磨を行い、ワークに残っていた砥石車縞跡を消滅させるとともに、砥石車を利用した精密研削装置を用いて精密研磨されたワークと比較して表面粗さの値が１／４〜１／６倍と小さくなったより優れた研磨鏡面を呈現させることができる。

また、上記ピッチ研磨工具に代えて、特開２００６−３１５０８８号公報（特許文献２）は、円盤状基台の一方の表面に、直径５〜２０ｍｍ、高さ１〜１０ｍｍの円板状ダイヤモンド焼結体ペレットの複数を隣接するペレット間の距離を少なくとも３ｍｍ以上離して同心円上に等間隔に複数設けたディスク状研削砥石であって、前記円板状ダイヤモンド焼結体ペレットは、平均粒径１〜６μｍ、ＪＩＳ粒度２，５００〜８，０００番のダイヤモンド粒子を樹脂バインダーで結合し、ペレット状に成型したものを焼結して得たダイヤモンド焼結体ペレットで形成されているＰＣＤペレット研削砥石を用い、これをスピンドル軸にＰＣＤペレット層が下面を向くように取り付け、研削装置のワークテーブル上に載置された超硬合金製ワークの表面に研削剤を供給しつつ、前記スピンドル軸回りに回転するＰＣＤペレット研削砥石のＰＣＤペレットをワーク表面に押圧し、ＰＣＤペレットの一方向への送りをかけながらワークを切り込むことにより超硬合金ワーク表面を研削加工する方法を提案する。

本願特許出願人は、特開２００６−１０２８６７号公報（特許文献３）にて図３に示すフレーム（機枠）６上に左右方向に往復移動可能に設けられたワークテーブル４を案内するスライド本体とガイド本体よりなる油静圧直動案内装置、前記ワークテーブル４に直交して設けられた前後方向に往復移動可能なサドル７を案内する油静圧直動案内装置、数値制御装置８、前記サドル７上に起立して固定されたコラム９、該コラムに砥石車３を軸承する砥石軸を備える砥石ヘッド１０を固定した滑走体を上下方向に昇降させる油静圧直動案内装置、および、砥石車回転駆動機構を備える精密平面研削装置１００を提案した。

上記特許文献３に記載の超精密平面研削装置１００を用いて左右長さ４２５０ｍｍ、前後幅８００ｍｍ寸法のワークを平面研削加工したワークの前後方向の真直度は０．３μｍ、左右方向の真直度は１．３μｍと小さいもので、長尺状ワークピースの精密研削加工に適する超精密平面研削装置と言える。

２０１０年１２月に、超精密平面研削盤“ＵＰＧ”（商品名）（株式会社岡本工作機械製作所のカタログ「超精密平面研削盤“ＵＰＧ Series”」、２００７年４月印刷）を購入したＴ−ダイ製造機メーカーより、左右幅１０ｍのＴ−ダイを機械加工するに、左右方向の加工ワークピースの真直度が２．５μｍ以下となる超精密平面研削盤の製作依頼があった。

特開２００６−７３７３号公報特開２００６−３１５０８８号公報特開２００６−１０２８６７号公報

岡本工作機械製作所のカタログ「超精密平面研削盤"ＵＰＧ Series"」、２００７年４月頒布

本願発明者らは、上記特許文献１に記載のピッチ研磨装置、特許文献２に記載の平面研磨装置および特許文献３に記載の平面記載装置は、長尺状ワークピースの左右方向の長さが５０００ｍｍ程度のものなら反りのない鏡面を有する研削（研磨）加工されたワークピースを与えるが、長さが７０００〜１２０００ｍｍと長尺のワークピースでは、ワークに反りが生じ、左右の長手方向の真直度が１．３〜２．５μｍと前後方向の真直度０．１〜０．３μｍと比較して大きい値を示す原因は、工具直径が２５０〜３６０ｍｍ径、または砥石車の直径が２００〜３６０ｍｍ径、砥石車幅が２５〜６０ｍｍ幅では、工具とワークピースが接する加工点に供給される研削液の量では、研削作用点から遠く離れているワークピース部分の表面がワークテーブルの左右往復反転移動する間に乾燥してしまうことが原因で機械加工中のワークピースの表面温度が一定していないことに起因すると推量した。

ワークピースの電磁チャックの温度管理のみでは、かかるユーザーの希望を解決することが出来ないので、ワークピースの研削（研磨）加工中においてもワークピースおよび電磁チャックの温度が一定（プラスマイナス１．０℃以内）に保たてるように、ワークテーブル前後の機枠にクーラント液供給管１対を研削（研磨）装置に取り付け、温度管理が為されたクーラント液をワークピースの表面に常時供給してワークピース表面に常時クーラント液膜が形成されることによりワークピースおよび電磁チャックの温度を一定に保つことができることを実験し、本願発明に想到した。

本発明の請求項１は、
ａ）機枠上に左右方向に設けられた案内レール上を左右方向に往復移動できるように設けられたワークテーブル、
ｂ）噴出口を多数設けたクーラント液供給管１対を前記ワークテーブルの前後の機枠に取り付けたワーク表面クーラント液供給機構、
ｃ）コラムに上下昇降可能に取り付けた工具軸に軸承された研削（研磨）工具、
ｄ）前記研削工具の近傍に設けられ、研削工具とワークとが接する加工点に研削液を供給する研削液供給ノズル、
を備える研削装置を用い、
前記ワークテーブル上にワークを固定し、ワークテーブルを左右方向に往復反転移動させ
前記一対のワーク表面クーラント液供給機構よりクーラント液を前記ワーク表面に供給してワーク表面全域にクーラント液膜を形成させるとともに、前記研削液供給ノズルより前記研削工具に向けて研削液を供給し、
回転する前記研削工具を下降させて前記左右方向に往復反転移動するワークテーブル上に固定されたワーク表面に当接させてワーク表面の研削加工を開始し、
前記ワークと研削工具の相対的な動きにより研削工具でワーク表面を研削加工する
ことを特徴とする長尺状ワークピースの研削方法を提供するものである。

研削加工中において、常時、ワーク表面全域にクーラント液膜が形成され、ワークの温度を一定に保つことができるので、反りの小さい、真直度のバラツキが小さい研削加工ワークを製作することができる。

図１はワーク表面全域にクーラント液膜を形成させている状態を示す斜視図である。図２はピッチ研磨装置の正面図である。図３は超精密平面研削装置の斜視図である。

本発明を実施する研削装置は、研削装置が噴出口を多数設けたクーラント液供給管１対２０ａ，２０ｂを前記ワークテーブルの前後の機枠に取り付けたワーク表面クーラント液供給機構２０を備える点を除いては、前記特許文献１、特許文献２、特許文献３記載および既知のコラム式、サドル式、門型の平面（研磨）研削装置１００が使用できる。

研削工具３としては、砥石車、カップホイール型ダイヤモンド砥石、平砥石、ピッチポリシャ、ＰＣＤ研削砥石などを使用することができる。

図１において、ワーク表面クーラント液供給機構２０は、孔径２〜５ｍｍの噴出口２０ｄを３０ｃｍ間隔に多数設けた口径８〜１５ｍｍのクーラント液供給管一対２０ａ，２０ｂを前記ワークテーブル４の前後の機枠２に取り付けており、クーラント液供給管２０ａ，２０ｂの長さは、ワークテーブル４の左右移動幅より１０〜２０ｃｍ若干長い長さとなっている。前記クーラント液供給管一対２０ａ，２０ｂの先端は分岐管２０ｃに結合され、この分岐管にクーラント液タンクからポンプでクーラント液が供給され、噴出口２０ｄより噴流２０ｅがワークｗ上面に供給される。この噴出口２０ｄのクーラント液供給管上での穿孔位置は、噴出口より１０〜２５０リットル／分の割合で噴流されるクーラント液がワーク上表面に届くように設けられ、供給されたクーラント液がワークテーブル４の左右移動によりワーク上表面に液膜を形成するとともに、電磁チャック１３にも垂下、もしくは電磁チャック１３にもクーラント液の噴流２０ｅがかかって電磁チャックを冷却する。更に、ワークテーブル４をも冷却する。

研削工具（砥石車）３の近傍には、研削工具３とワークｗとが接する加工点に研削液を供給する研削液供給ノズル１１が設けられ、研削液（クーラント液）が２〜３０リットル／分の割合で供給される。

クーラント液、研削液はそれぞれ別のクーラント液タンクに貯蔵され、それらの保管温度は、コラム９やワークテーブル４、電磁チャックを冷却するクーラント液と略同一温度に保たてられる。

実施例
コラム型超精密平面研削盤“ＵＰＧ１２０００”（商品名）のワークテーブル４の前後の機枠６に、孔径４ｍｍの噴出口を３０ｃｍ間隔に多数設けた口径１２ｍｍ、長さ１２０５０ｍｍのクーラント液供給管一対２０ａ，２０ｂを取り付け、これらクーラント液供給管の一方の端を分岐管に連結し、分岐管の先をクーラント液タンクに臨ませ、ポンプによりクーラント液を分岐管に供給できる構造とした。

研削工具３として、砥石径３００ｍｍ、砥石幅５０ｍｍの砥石車を用い、前後幅４８００ｍｍ、左右長さ１２０００ｍｍ寸法のワークテーブル４上にワークｗを電磁チャックを介して固定した。

前記ワークテーブル４を左右方向に往復反転移動させ、前記一対のワーク表面クーラント液供給機構２０よりクーラント液を１つの噴出孔より４０リットル／分の割合で前記ワーク表面上に供給してワーク表面全域にクーラント液膜を形成させるとともに、前記研削液供給ノズル１１より前記砥石車３に向けて１０リットル／分量の研削液を供給した。

回転する前記砥石車３を下降させて前記左右方向に往復反転移動するワークテーブル４上に固定されたワーク表面に当接させてワーク表面の研削加工を開始した。

前記ワークｗと砥石車３の相対的な動き（前後、左右、上下）により砥石車３でワーク表面を研削加工し、ワークの前後方向の真直度が０．３μｍ、ワークの左右方向の真直度が０．６μｍの研削加工ワークを得た。

本発明の長尺状ワークピースの研削方法は、反りが小さく、鏡面研磨された真直度が０．３〜１．０μｍのＴ−ダイを製造できる。

１００平面研削装置
ｗワーク
３研削工具
４ワークテーブル
５作業ステージ
６機枠
７サドル
９コラム
１０研削ヘッド
１１研削液供給ノズル
２０ａ，２０ｂクーラント液供給管

Claims

ａ）機枠上に左右方向に設けられた案内レール上を左右方向に往復移動できるように設けられたワークテーブル、
ｂ）噴出口を多数設けたクーラント液供給管１対を前記ワークテーブルの前後の機枠に取り付けたワーク表面クーラント液供給機構、
ｃ）コラムに上下昇降可能に取り付けた工具軸に軸承された研削（研磨）工具、
ｄ）前記研削工具の近傍に設けられ、研削工具とワークとが接する加工点に研削液を供給する研削液供給ノズル、
を備える研削装置を用い、
前記ワークテーブル上にワークを固定し、ワークテーブルを左右方向に往復反転移動させ
前記一対のワーク表面クーラント液供給機構よりクーラント液を前記ワーク表面に供給してワーク表面全域にクーラント液膜を形成させるとともに、前記研削液供給ノズルより前記研削工具に向けて研削液を供給し、
回転する前記研削工具を下降させて前記左右方向に往復反転移動するワークテーブル上に固定されたワーク表面に当接させてワーク表面の研削加工を開始し、
前記ワークと研削工具の相対的な動きにより研削工具でワーク表面を研削加工する
ことを特徴とする長尺状ワークピースの研削方法。