JP2016137553A - Polishing apparatus and polishing method - Google Patents

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俊樹 廣垣
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栄一 青山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new polishing apparatus capable of easily and inexpensively polishing a polishing object composed of a non-magnetic material without much restrictions.SOLUTION: The polishing apparatus comprises s polishing tool 10 and a polishing agent 20 applied onto the polishing tool 10. The polishing agent 20 includes: a plurality of spheres 21 composed of a magnetic material; a liquid binder 22 adhering like a film to the surface of each of the plurality of spheres 21; and a plurality of abrasive grains 23 comprising non-magnetic materials retained by the liquid binder 22 while dispersed on the surface of each of the spheres 21. In the vicinity of the surface of the polishing tool 10, a magnetic field is created by formation of a pair of magnetic poles in the polishing tool in such a way that the magnetic poles go out from a part of the surface of the polishing tool 10 and returns to the other part of the surface of the polishing tool 10, and a magnetic cluster is formed in the polishing agent 20 by magnetic attraction of the plurality of spheres 21 to the polishing tool 10. Even when in polishing work, such a state that the magnetic cluster is formed by the magnetic field only is maintained.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、非磁性材料からなる研磨対象物を研磨するための研磨装置および研磨方法に関する。   The present invention relates to a polishing apparatus and a polishing method for polishing a polishing object made of a nonmagnetic material.

従来、研磨対象物としての各種の製品の表面仕上げに様々な研磨方法が用いられている。このうち、研磨対象物が比較的複雑な表面形状を有している場合(たとえば、研磨対象物に曲率が略一定の曲面が含まれる場合や多少の凹凸面が含まれる場合等)に好適に利用できる研磨方法として、磁気研磨法が知られている。   Conventionally, various polishing methods are used for surface finishing of various products as polishing objects. Among these, it is preferable when the polishing object has a relatively complicated surface shape (for example, when the polishing object includes a curved surface with a substantially constant curvature or some uneven surface). As a polishing method that can be used, a magnetic polishing method is known.

磁気研磨法は、研磨装置の加工部の周囲に磁石を配置するとともに、研磨剤に含まれる砥粒として磁性砥粒を用い、磁力を用いて研磨対象物に磁性砥粒を押し付けることで研磨を行なうものである。当該磁気研磨法においては、磁性砥粒が磁力線に沿って並ぶことで研磨ツールの先端にブラシ様の磁性砥粒の集合体(一般に粒子ブラシと称される)が形成されることになり、研磨対象物に磁力によって磁性砥粒が略均一に押しつけられることで比較的複雑な形状の表面の研磨を可能にするものである。   In the magnetic polishing method, a magnet is disposed around the processing portion of a polishing apparatus, magnetic abrasive grains are used as abrasive grains contained in the polishing agent, and polishing is performed by pressing the magnetic abrasive grains against an object to be polished using a magnetic force. To do. In the magnetic polishing method, the magnetic abrasive grains are arranged along the magnetic field lines to form an aggregate of brush-like magnetic abrasive grains (generally referred to as a particle brush) at the tip of the polishing tool. The surface of a relatively complicated shape can be polished by pressing the magnetic abrasive grains substantially uniformly against the object by a magnetic force.

ここで、磁気研磨法を用いて磁性材料からなる研磨対象物を研磨する場合には、当該研磨対象物と研磨装置に設置された磁石との間に、対応した一対の磁極が形成されることで磁場が生成されるようにし、当該磁場によって上述した粒子ブラシが形成されて研磨が行なわれるようにする。   Here, when a polishing object made of a magnetic material is polished using the magnetic polishing method, a corresponding pair of magnetic poles are formed between the polishing object and a magnet installed in the polishing apparatus. Thus, a magnetic field is generated, and the above-described particle brush is formed by the magnetic field so that polishing is performed.

一方、磁気研磨法を用いて非磁性材料からなる研磨対象物を研磨する場合には、研磨対象物を通過するように磁場が生成される必要があり、研磨対象物を挟み込むように研磨装置に一対の磁石が設置され、これら一対の磁石間に、対応した一対の磁極が形成されることで磁場が生成されるようにし、当該磁場によって上述した粒子ブラシが形成されて研磨が行なわれるようにする。   On the other hand, when a polishing object made of a non-magnetic material is polished using the magnetic polishing method, a magnetic field needs to be generated so as to pass through the polishing object, and the polishing apparatus is sandwiched between the polishing objects. A pair of magnets are installed, and a corresponding pair of magnetic poles are formed between the pair of magnets so that a magnetic field is generated, and the above-described particle brush is formed by the magnetic field so that polishing is performed. To do.

なお、この磁気研磨法が具体的に開示された文献としては、たとえば特開2002−265933号公報(特許文献1)、特開平5−111821号公報(特許文献2)、特開2010−52123号公報(特許文献3)等がある。   References that specifically disclose this magnetic polishing method include, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-265933 (Patent Document 1), Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-1111821 (Patent Document 2), and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-52123. There exists a gazette (patent document 3) etc.

このうち、上記特許文献2および3には、磁性砥粒を含む研磨剤中に磁性材料からなる複数の球体を添加し、当該球体を含む研磨剤を用いて研磨を行なう磁気研磨法が開示されている。当該特許文献2および3に開示の磁気研磨法においては、研磨剤中に含まれる潤滑油等の非磁性材料によって磁性砥粒に作用する磁力が弱められてしまうことが防止でき、磁性砥粒の研磨対象物に対する押し付け力の低下が抑制できる。   Among these, Patent Documents 2 and 3 disclose a magnetic polishing method in which a plurality of spheres made of a magnetic material are added to an abrasive containing magnetic abrasive grains, and polishing is performed using the abrasive containing the sphere. ing. In the magnetic polishing methods disclosed in Patent Documents 2 and 3, it is possible to prevent the magnetic force acting on the magnetic abrasive grains from being weakened by a nonmagnetic material such as lubricating oil contained in the abrasive. A decrease in the pressing force against the object to be polished can be suppressed.

また、磁性砥粒を用いない点で上述した磁気研磨法とは異なるものの、磁力を利用した研磨方法として、特開平5−42476号公報(特許文献4)に開示のものがある。当該特許文献4に開示の研磨方法は、磁性材料からなる研磨対象物に油性ワックス等を用いて非磁性材料からなる砥粒を予め塗布しておき、研磨ツールと研磨対象物との間に、対応した一対の磁極が形成されるように研磨ツールを磁石にて構成し、研磨ツールと研磨対象物との間に磁性材料からなる複数の球体を介在させつつ研磨を行なうようにしたものである。   Further, although different from the above-described magnetic polishing method in that magnetic abrasive grains are not used, a polishing method using magnetic force is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-42476 (Patent Document 4). In the polishing method disclosed in Patent Document 4, abrasive particles made of a non-magnetic material are previously applied to a polishing object made of a magnetic material using an oily wax or the like, and between the polishing tool and the polishing object, The polishing tool is composed of a magnet so that a corresponding pair of magnetic poles is formed, and polishing is performed while a plurality of spheres made of a magnetic material are interposed between the polishing tool and the object to be polished. .

上記特許文献4に開示の研磨方法は、研磨対象物に予め塗布されている砥粒に対して、磁性材料からなる複数の球体を磁力によって押し付けるように作用させるものであり、研磨に際して研磨ツールと研磨対象物との間に、対応した一対の磁極が形成されるようにする点において、上述した磁気研磨法と共通したものである。   The polishing method disclosed in Patent Document 4 is to act to press a plurality of spheres made of a magnetic material by magnetic force against abrasive grains previously applied to an object to be polished. This is the same as the above-described magnetic polishing method in that a corresponding pair of magnetic poles are formed between the object to be polished.

特開2002−265933号公報JP 2002-265933 A 特開平5−111821号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-111821 特開2010−52123号公報JP 2010-52123 A 特開平5−42476号公報JP-A-5-42476

ここで、磁性砥粒は、磁性材料からなる磁性粒子の表面に非磁性材料からなる複数の砥粒を結合させることで形成されるものであり、一般に磁性粒子の表面に砥粒を造粒や焼結あるいは化学的手法等によって結合させることで製造されるものである。そのため、当該磁性砥粒を含む研磨剤は、一般的な研磨剤に比較して非常に高価であり、結果として研磨に要するコストが増大してしまう問題があった。   Here, the magnetic abrasive grains are formed by bonding a plurality of abrasive grains made of a non-magnetic material to the surface of magnetic grains made of a magnetic material. Generally, abrasive grains are formed on the surface of magnetic grains. It is manufactured by bonding by sintering or chemical methods. Therefore, the abrasive | polishing agent containing the said magnetic abrasive grain is very expensive compared with a general abrasive | polishing agent, and there existed a problem that the cost required for grinding | polishing will increase as a result.

また、上記特許文献1ないし3に開示される如くの磁気研磨法を用いて非磁性材料からなる研磨対象物を研磨する場合においては、上述したように研磨対象物を挟み込むように研磨装置に一対の磁石を設置することが必要になる。   Further, when a polishing object made of a non-magnetic material is polished using the magnetic polishing method as disclosed in Patent Documents 1 to 3, a pair of polishing apparatuses are sandwiched between the polishing objects as described above. It is necessary to install a magnet.

その場合、非磁性材料からなる研磨対象物の厚みが十分に薄い場合には、非常に強力な磁場を発生させることで研磨対象物を通過するように磁場が生成できるため、大型でかつ高価な設備が必要にはなるものの、その研磨を行なうことが可能になる。   In that case, if the thickness of the polishing object made of a non-magnetic material is sufficiently thin, a magnetic field can be generated so as to pass through the polishing object by generating a very strong magnetic field. Although equipment is required, the polishing can be performed.

しかしながら、非磁性材料からなる研磨対象物の厚みがある程度厚い場合には、磁性砥粒を研磨対象物に十分な押し付け力をもって押し付けることができる程度にまで強力な磁場を発生させることが事実上できないため、その研磨を行なうこと自体が困難となってしまう。   However, when the thickness of the polishing object made of a non-magnetic material is somewhat thick, it is practically impossible to generate a strong magnetic field to such an extent that the magnetic abrasive grains can be pressed against the polishing object with a sufficient pressing force. Therefore, the polishing itself becomes difficult.

また、上記特許文献1ないし3に開示される如くの磁気研磨法を用いた場合であっても、非磁性材料からなる研磨対象物が非常に複雑な形状を有している場合(たとえば、研磨対象物が部位ごとに曲率半径が変化するような自由曲面等を含んでいる場合等)においては、磁性砥粒を研磨対象物に対して均一な押し付け力にて押し付けることが困難になってしまい、所望の精度での研磨が行なえないこととなってしまう。   Further, even when the magnetic polishing method as disclosed in Patent Documents 1 to 3 is used, a polishing object made of a nonmagnetic material has a very complicated shape (for example, polishing) In the case where the object includes a free curved surface whose curvature radius changes for each part), it becomes difficult to press the magnetic abrasive grains against the object to be polished with a uniform pressing force. Therefore, polishing with desired accuracy cannot be performed.

このように、磁気研磨法を用いた場合であっても、非磁性材料からなる研磨対象物を研磨する場合には、研磨に要するコストが大幅に増大してしまったり、所望の精度での研磨が行なえなかったり、そもそもその研磨自体が行なえなかったりするといった問題が存在していた。   As described above, even when the magnetic polishing method is used, when polishing a polishing object made of a nonmagnetic material, the cost required for polishing is greatly increased, or polishing with a desired accuracy is performed. However, there was a problem that polishing could not be performed or the polishing itself could not be performed in the first place.

また、上記特許文献4に開示される如くの研磨方法を用いた場合であっても、磁性砥粒を用いない点において研磨に要するコストは一部低減できるものの、やはり非磁性材料からなる研磨対象物を研磨する場合には、研磨に要するコストが大幅に増大してしまったり、所望の精度での研磨が行なえなかったり、そもそもその研磨自体が行なえなかったりするといった問題が存在していた。   Further, even when the polishing method as disclosed in Patent Document 4 is used, although the cost required for polishing can be partially reduced in that no magnetic abrasive grains are used, the object to be polished is also made of a nonmagnetic material. In the case of polishing an object, there have been problems that the cost required for polishing is greatly increased, polishing with a desired accuracy cannot be performed, or polishing itself cannot be performed in the first place.

したがって、本発明の目的は、多くの制約なく容易にかつ安価に非磁性材料からなる研磨対象物を研磨することができる新規な研磨装置および研磨方法を提供することにあり、特に、非磁性材料からなる研磨対象物の厚みが厚い場合や当該研磨対象物が非常に複雑な表面形状を有している場合等においても所望の精度にて研磨が行なえる研磨装置および研磨方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a novel polishing apparatus and polishing method capable of polishing an object to be polished made of a nonmagnetic material easily and inexpensively without many restrictions, and in particular, a nonmagnetic material. To provide a polishing apparatus and a polishing method capable of polishing with a desired accuracy even when the polishing object is made of a thick material or when the polishing object has a very complicated surface shape. is there.

本発明に基づく研磨装置は、非磁性材料からなる研磨対象物を研磨するためのものであって、研磨対象物に対して相対運動可能な研磨ツールと、上記研磨ツールに塗布された研磨剤とを備えている。上記研磨剤は、磁性材料からなる複数の球体と、上記複数の球体の各々の表面に被膜状に付着してなる液状バインダと、上記液状バインダによって上記複数の球体の各々の表面上において分散された状態で保持された非磁性材料からなる複数の砥粒とを含んでいる。上記研磨ツールの表面近傍には、上記研磨ツールの表面の一部から出て上記研磨ツールの表面の他の一部に戻るように上記研磨ツールに一対の磁極が形成されることで磁場が生成されており、当該磁場によって上記複数の球体が上記研磨ツールに磁着されることで上記研磨剤中に磁性クラスタが形成されている。本発明に基づく研磨装置においては、上記研磨剤を上記研磨ツールによって研磨対象物に押圧しつつ上記研磨ツールを研磨対象物に対して相対運動させることで研磨対象物を研磨するに際し、上記磁場のみによって上記磁性クラスタが形成された状態が維持される。
上記本発明に基づく研磨装置にあっては、上記研磨ツールが、軸線周りに自転可能であることが好ましく、その場合には、研磨対象物を研磨するに際し、上記研磨ツールが自転することが好ましい。
A polishing apparatus according to the present invention is for polishing a polishing object made of a non-magnetic material, and is a polishing tool that can move relative to the polishing object, and an abrasive applied to the polishing tool. It has. The abrasive is dispersed on the surface of each of the plurality of spheres by the plurality of spheres made of a magnetic material, a liquid binder adhered to the surface of each of the plurality of spheres, and the liquid binder. And a plurality of abrasive grains made of a nonmagnetic material held in a wet state. A magnetic field is generated in the vicinity of the surface of the polishing tool by forming a pair of magnetic poles on the polishing tool so as to exit from a part of the surface of the polishing tool and return to another part of the surface of the polishing tool. The plurality of spheres are magnetically attached to the polishing tool by the magnetic field, so that magnetic clusters are formed in the abrasive. In the polishing apparatus according to the present invention, when polishing the polishing object by moving the polishing tool relative to the polishing object while pressing the abrasive against the polishing object with the polishing tool, only the magnetic field is used. Thus, the state in which the magnetic cluster is formed is maintained.
In the polishing apparatus according to the present invention, the polishing tool is preferably capable of rotating about an axis, and in this case, the polishing tool is preferably rotated when polishing an object to be polished. .

上記本発明に基づく研磨装置にあっては、上記研磨剤が、上記研磨ツールの軸線方向に位置する先端部に塗布されていることが好ましい。   In the polishing apparatus according to the present invention, it is preferable that the abrasive is applied to a tip portion located in the axial direction of the polishing tool.

上記本発明に基づく研磨装置にあっては、上記一対の磁極のうちの一方が、上記研磨ツールの上記先端部に形成されていることが好ましい。   In the polishing apparatus according to the present invention, it is preferable that one of the pair of magnetic poles is formed at the tip of the polishing tool.

上記本発明に基づく研磨装置にあっては、上記研磨ツールの上記先端部が、上記研磨ツールの軸線方向に沿って外側に向けて膨出する形状を有していることが好ましい。   In the polishing apparatus according to the present invention, it is preferable that the tip portion of the polishing tool has a shape bulging outward along the axial direction of the polishing tool.

上記本発明に基づく研磨装置にあっては、上記磁場を生成する手段が、永久磁石であってもよく、その場合には、上記永久磁石によって上記研磨ツールの上記先端部が構成されていることが好ましい。   In the polishing apparatus according to the present invention, the means for generating the magnetic field may be a permanent magnet, and in that case, the tip of the polishing tool is constituted by the permanent magnet. Is preferred.

上記本発明に基づく研磨装置にあっては、上記研磨ツールの上記先端部の根元部分における軸線方向と直交する断面形状が円形状であってもよく、また、上記複数の砥粒の外形が、いずれも球状または不定形状であってもよい。その場合に、上記研磨ツールの上記先端部の上記根元部分における直径をRとし、上記複数の球体の平均直径をDとし、上記複数の砥粒の最大外形寸法をdとすると、R/1000≦D≦R/10の条件と、D/1000≦d≦D/10の条件とが満たされていることが好ましい。   In the polishing apparatus according to the present invention, the cross-sectional shape orthogonal to the axial direction at the root portion of the tip of the polishing tool may be circular, and the outer shapes of the plurality of abrasive grains are Either may be spherical or indefinite. In this case, if the diameter at the root portion of the tip of the polishing tool is R, the average diameter of the plurality of spheres is D, and the maximum outer dimension of the plurality of abrasive grains is d, R / 1000 ≦ It is preferable that the condition of D ≦ R / 10 and the condition of D / 1000 ≦ d ≦ D / 10 are satisfied.

上記本発明に基づく研磨装置にあっては、上記複数の球体が、鋼球であり、上記複数の砥粒が、アルミナ系砥粒であり、上記液状バインダが、油であることが好ましい。   In the polishing apparatus according to the present invention, it is preferable that the plurality of spheres are steel balls, the plurality of abrasive grains are alumina-based abrasive grains, and the liquid binder is oil.

本発明に基づく研磨方法は、非磁性材料からなる研磨対象物を研磨するための方法であって、磁性材料からなる複数の球体、上記複数の球体の各々の表面に被膜状に付着してなる液状バインダ、および、上記液状バインダによって上記複数の球体の各々の表面上において分散された状態で保持された非磁性材料からなる複数の砥粒を含む研磨剤を、上記研磨対象物に対して相対運動可能な研磨ツールに塗布することにより、上記研磨ツールの表面の一部から出て上記研磨ツールの表面の他の一部に戻るように上記研磨ツールに一対の磁極が形成されることで上記研磨ツールの表面近傍に形成された磁場によって上記複数の球体が上記研磨ツールに磁着されることで上記研磨剤中に磁性クラスタが形成されようにする工程と、上記研磨剤を上記研磨ツールによって上記研磨対象物に押圧しつつ上記研磨ツールを上記研磨対象物に対して相対運動させることにより、上記磁場のみによって上記磁性クラスタが形成された状態を維持しつつ上記研磨対象物を研磨する工程とを備えている。   The polishing method according to the present invention is a method for polishing an object to be polished made of a non-magnetic material, and is attached to the surfaces of a plurality of spheres made of a magnetic material and the plurality of spheres. A polishing agent comprising a liquid binder and a plurality of abrasive grains made of a non-magnetic material held in a dispersed state on each surface of the plurality of spheres by the liquid binder, relative to the object to be polished By applying to a movable polishing tool, a pair of magnetic poles are formed on the polishing tool so as to exit from a part of the surface of the polishing tool and return to another part of the surface of the polishing tool. A step of causing the plurality of spheres to be magnetically attached to the polishing tool by a magnetic field formed in the vicinity of the surface of the polishing tool so that magnetic clusters are formed in the polishing agent; and Polishing the polishing object while maintaining the state in which the magnetic cluster is formed only by the magnetic field by moving the polishing tool relative to the polishing object while pressing the polishing object with the polishing tool. And a process of performing.

本発明によれば、多くの制約なく容易にかつ安価に非磁性材料からなる研磨対象物を研磨することが可能になり、特に、非磁性材料からなる研磨対象物の厚みが厚い場合や当該研磨対象物が非常に複雑な表面形状を有している場合等においても所望の精度にて研磨ができることになる。   According to the present invention, it becomes possible to easily and inexpensively polish an object to be polished made of a nonmagnetic material without many restrictions, and particularly when the object to be polished made of a nonmagnetic material is thick. Even when the object has a very complicated surface shape, polishing can be performed with a desired accuracy.

本発明の実施の形態における研磨装置のブロック図である。It is a block diagram of the polish device in an embodiment of the invention. 図1に示す研磨装置の加工部の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the process part of the grinding | polishing apparatus shown in FIG. 図1に示す研磨装置の研磨ツールの先端部近傍の拡大模式図である。FIG. 2 is an enlarged schematic view of the vicinity of a tip portion of a polishing tool of the polishing apparatus shown in FIG. 1. 研磨ツールに塗布した状態における研磨剤内部の拡大模式断面図である。It is an expansion schematic cross section inside the abrasive | polishing agent in the state apply | coated to the grinding | polishing tool. 図1に示す研磨装置を用いた研磨方法の第1の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 1st example of the grinding | polishing method using the grinding | polishing apparatus shown in FIG. 図1に示す研磨装置を用いた研磨方法の第2の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the 2nd example of the grinding | polishing method using the grinding | polishing apparatus shown in FIG. 第1変形例に係る研磨装置の研磨ツールの先端部近傍の拡大模式図である。It is an expansion schematic diagram of the front-end | tip part vicinity of the grinding | polishing tool of the grinding | polishing apparatus which concerns on a 1st modification. 第2および第3変形例に係る研磨ツールの先端部近傍の拡大模式図である。It is an expansion schematic diagram of the front-end | tip part vicinity of the polishing tool which concerns on a 2nd and 3rd modification. 第4変形例に係る研磨装置の研磨ツールの先端部近傍の拡大模式図である。It is an enlarged schematic diagram of the front-end | tip part vicinity of the grinding | polishing tool of the grinding | polishing apparatus which concerns on a 4th modification. 検証試験における第1ないし第3条件を示す図である。It is a figure which shows the 1st thru | or 3rd conditions in a verification test. 検証試験における研磨加工前の研磨剤の状態を示す写真である。It is a photograph which shows the state of the abrasive | polishing agent before the grinding | polishing process in a verification test. 検証試験における研磨加工中の研磨剤の状態を示す写真である。It is a photograph which shows the state of the abrasive | polishing agent in the grinding | polishing process in a verification test. 検証試験における研磨加工後の研磨剤の状態を示す写真である。It is a photograph which shows the state of the abrasive | polishing agent after the grinding process in a verification test. 検証試験の結果を示す表である。It is a table | surface which shows the result of a verification test.

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or common parts are denoted by the same reference numerals in the drawings, and description thereof will not be repeated.

図1は、本発明の実施の形態における研磨装置のブロック図である。図2は、図1に示す研磨装置の加工部の構成を示す模式図であり、図3は、図1に示す研磨装置の研磨ツールの先端部近傍の拡大模式図である。また、図4は、研磨ツールに塗布した状態における研磨剤内部の拡大模式断面図である。以下、これら図1ないし図4を参照して、本実施の形態における研磨装置1について説明する。   FIG. 1 is a block diagram of a polishing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a processing unit of the polishing apparatus illustrated in FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged schematic diagram of the vicinity of the tip of the polishing tool of the polishing apparatus illustrated in FIG. FIG. 4 is an enlarged schematic cross-sectional view of the inside of the abrasive when applied to the polishing tool. Hereinafter, with reference to these FIG. 1 thru | or FIG. 4, the grinding | polishing apparatus 1 in this Embodiment is demonstrated.

図1ないし図3に示すように、研磨装置1は、研磨ツール10と、研磨ツール10の先端部に塗布された研磨剤20と、研磨対象物としてのワーク100を保持するテーブル30と、各種の駆動機構40〜45と、これら各種の駆動機構40〜45の動作を制御する各種の制御部50,60とを主として備えている。   As shown in FIGS. 1 to 3, the polishing apparatus 1 includes a polishing tool 10, a polishing agent 20 applied to the tip of the polishing tool 10, a table 30 that holds a workpiece 100 as an object to be polished, The drive mechanisms 40 to 45 and various control units 50 and 60 for controlling the operations of the various drive mechanisms 40 to 45 are mainly provided.

研磨装置1の主軸は、図2中に示すZ軸方向に沿って延在している。当該主軸には、たとえばスピンドルからなる主軸回転駆動機構40が取付けられており、上述した研磨ツール10は、当該主軸回転駆動機構40を介して主軸に取付けられている。これにより、研磨ツール10は、図2中に示すZ軸周りに自転可能に駆動されることになる。また、主軸には、たとえばモータ等を駆動源とするX軸方向送り駆動機構41、Y軸方向送り駆動機構42およびZ軸方向送り駆動機構43が取付けられている。これにより、研磨ツール10は、図2中に示すX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向の直交3軸方向に移動可能に駆動されることになる。   The main shaft of the polishing apparatus 1 extends along the Z-axis direction shown in FIG. A main shaft rotation drive mechanism 40 made of, for example, a spindle is attached to the main shaft, and the above-described polishing tool 10 is attached to the main shaft via the main shaft rotation drive mechanism 40. As a result, the polishing tool 10 is driven to rotate about the Z axis shown in FIG. Further, an X-axis direction feed drive mechanism 41, a Y-axis direction feed drive mechanism 42, and a Z-axis direction feed drive mechanism 43 using, for example, a motor as a drive source are attached to the main shaft. As a result, the polishing tool 10 is driven to be movable in three axial directions orthogonal to the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction shown in FIG.

上述した主軸回転駆動機構40は、回転制御部50によってその動作が制御される。より詳細には、回転制御部50は、主軸回転駆動機構40を駆動することで主軸の回転運動を制御し、これにより研磨ツール10の自転を制御する。一方、上述したX軸方向送り駆動機構41、Y軸方向送り駆動機構42およびZ軸方向送り駆動機構43は、送り制御部60によってその動作が制御される。より詳細には、送り制御部60は、X軸方向送り駆動機構41、Y軸方向送り駆動機構42およびZ軸方向送り駆動機構43を駆動することで主軸の並進運動を制御し、これにより研磨ツール10の移動を制御する。   The operation of the spindle rotation driving mechanism 40 described above is controlled by the rotation control unit 50. More specifically, the rotation control unit 50 controls the rotational movement of the main shaft by driving the main shaft rotation drive mechanism 40, thereby controlling the rotation of the polishing tool 10. On the other hand, the operations of the X-axis direction feed drive mechanism 41, the Y-axis direction feed drive mechanism 42, and the Z-axis direction feed drive mechanism 43 described above are controlled by the feed control unit 60. More specifically, the feed control unit 60 controls the translational movement of the main shaft by driving the X-axis direction feed drive mechanism 41, the Y-axis direction feed drive mechanism 42, and the Z-axis direction feed drive mechanism 43, thereby polishing. The movement of the tool 10 is controlled.

テーブル30の上面には、図示しないチャックが回転可能に設けられており、テーブル30は、当該チャックにワーク100が固定されることでワーク100を保持する。テーブル30には、たとえばモータ等を駆動源とするB軸周り送り駆動機構44が取付けられており、チャックには、たとえばモータ等を駆動源とするC軸周り送り駆動機構45が取付けられている。これにより、ワーク100は、図2中に示すB軸周りおよびC軸周りの2方向に回転可能に駆動されることになる。なお、ここで、B軸は、テーブル30が初期位置にある状態において上述したX軸に合致する軸であり、C軸は、テーブル30が初期位置にある状態において上述したZ軸に合致する軸である。   A chuck (not shown) is rotatably provided on the upper surface of the table 30, and the table 30 holds the workpiece 100 by fixing the workpiece 100 to the chuck. For example, a B-axis feed mechanism 44 using a motor or the like as a drive source is attached to the table 30, and a C-axis feed drive mechanism 45 using a motor or the like as a drive source is attached to the chuck. . Thereby, the workpiece 100 is driven to be rotatable in two directions around the B axis and the C axis shown in FIG. Here, the B axis is an axis that matches the X axis described above when the table 30 is in the initial position, and the C axis is an axis that matches the Z axis described above when the table 30 is in the initial position. It is.

上述したB軸周り送り駆動機構44およびC軸周り送り駆動機構45は、送り制御部60によってその動作が制御される。より詳細には、送り制御部60は、B軸周り送り駆動機構44およびC軸周り送り駆動機構45を駆動することでテーブル30およびこれに設けられたチャックの回転運動を制御し、これによりワーク100の回転を制御する。なお、送り制御部60は、主軸の並進運動とチャックの回転運動とを同期して制御する。   The operations of the B-axis feed driving mechanism 44 and the C-axis feed driving mechanism 45 described above are controlled by the feed control unit 60. More specifically, the feed control unit 60 controls the rotational movement of the table 30 and the chuck provided thereon by driving the B-axis feed drive mechanism 44 and the C-axis feed drive mechanism 45, thereby 100 rotations are controlled. The feed control unit 60 controls the translational motion of the main shaft and the rotational motion of the chuck in synchronization.

ここで、テーブル30としては、非磁性材料からなるものを用いることが好ましい。ただし、研磨ツール10に設けられた後述する永久磁石12によって生成される磁場が研磨時において影響を受けない程度に、研磨ツール10とテーブル30との間の距離が離れている場合等においては、テーブル30は、その全部または一部が磁性材料にて構成されていてもよい。   Here, it is preferable to use a table 30 made of a nonmagnetic material. However, in a case where the distance between the polishing tool 10 and the table 30 is far enough that a magnetic field generated by a permanent magnet 12 described later provided in the polishing tool 10 is not affected during polishing, etc. The table 30 may be entirely or partially made of a magnetic material.

また、図1に示すように、研磨装置1は、上述した機能ブロックに加え、主軸位置検出部46とチャック位置検出部47とを備えている。主軸位置検出部46は、主軸の直交3軸方向における位置を検出し、これを送り制御部60に対して出力する。また、チャック位置検出部47は、チャックの回転2方向における位置を検出し、これを送り制御部60に対して出力する。送り制御部60は、これら主軸位置検出部46およびチャック位置検出部47から入力された位置情報をもとに、必要に応じて各種の送り駆動機構41〜45をサーボ制御することで主軸およびチャックの位置を制御し、これにより研磨ツール10とワーク100の相対的な位置を調整する。   As shown in FIG. 1, the polishing apparatus 1 includes a spindle position detection unit 46 and a chuck position detection unit 47 in addition to the functional blocks described above. The main shaft position detector 46 detects the position of the main shaft in the three orthogonal directions, and outputs this to the feed controller 60. Further, the chuck position detection unit 47 detects the position of the chuck in the two rotation directions, and outputs this to the feed control unit 60. The feed control unit 60 servo-controls the various feed drive mechanisms 41 to 45 as necessary based on the position information input from the spindle position detection unit 46 and the chuck position detection unit 47, thereby controlling the spindle and chuck. And the relative position between the polishing tool 10 and the workpiece 100 is adjusted.

以上により、研磨ツール10は、ワーク100に対して相対運動可能に構成されることになり、後述する研磨の際に、ワーク100に対して研磨剤20を押し当てた状態を維持しつつワーク100に対して相対運動することができる。   As described above, the polishing tool 10 is configured to be capable of relative movement with respect to the workpiece 100, and the workpiece 100 is maintained while pressing the abrasive 20 against the workpiece 100 during polishing described later. Can move relative to

図3に示すように、研磨ツール10は、当該研磨ツール10の軸線AX方向に沿って延在する円柱状の回転体11と、軸線AX方向における回転体11の一端部に固定された永久磁石12とを有している。回転体11は、研磨ツール10の軸線AXが上述した主軸と合致することとなるように、当該軸線AX方向における図示しない他端部が上述したスピンドルに固定されている。これにより、研磨ツール10の先端部が永久磁石12によって構成されることになるとともに、これら回転体11および永久磁石12からなる研磨ツール10が、図中において矢印DR1で示すように軸線AX周りに自転可能に構成されることになる。   As shown in FIG. 3, the polishing tool 10 includes a columnar rotating body 11 extending along the axis AX direction of the polishing tool 10 and a permanent magnet fixed to one end of the rotating body 11 in the axis AX direction. 12. The rotating body 11 is fixed to the above-described spindle at the other end (not shown) in the direction of the axis AX so that the axis AX of the polishing tool 10 matches the above-described main axis. As a result, the tip end portion of the polishing tool 10 is constituted by the permanent magnet 12, and the polishing tool 10 composed of the rotating body 11 and the permanent magnet 12 is arranged around the axis AX as indicated by an arrow DR1 in the drawing. It is configured to be able to rotate.

ここで、回転体11が磁性材料にて構成されている場合には、当該回転体11に永久磁石12が磁着することでこれらが結合されていてもよいし、他の手法によってこれらが結合されていてもよい。また、回転体11が非磁性材料にて構成されている場合には、磁着以外の他の手法によってこれらが結合されることになる。   Here, when the rotator 11 is made of a magnetic material, the permanent magnet 12 may be magnetically attached to the rotator 11, or they may be coupled by another method. May be. Moreover, when the rotary body 11 is comprised with the nonmagnetic material, these will be couple | bonded by methods other than magnetic attachment.

研磨ツール10の先端部を構成する永久磁石12は、その先端面が半球面形状を有している。これにより、研磨ツール10の先端部は、軸線AX方向に沿って外側に向けて膨出する形状を有している。   The permanent magnet 12 constituting the tip of the polishing tool 10 has a hemispherical tip surface. Thereby, the front-end | tip part of the grinding | polishing tool 10 has a shape which bulges outside along the axis line AX direction.

また、永久磁石12は、その一対の磁極(N極およびS極)が軸線AX方向において並ぶように回転体11に固定されている。ここで、本実施の形態においては、研磨ツール10の先端部に一対の磁極のうちのS極が形成されるように永久磁石12が配置されている。これにより、研磨ツール10の先端部近傍の表面には、研磨ツール10の先端面から出て研磨ツール10の周面に戻るように磁場(図中においては、当該磁場を磁力線Lにて模式的に表わしている)が生成されることになる。   Further, the permanent magnet 12 is fixed to the rotating body 11 so that the pair of magnetic poles (N pole and S pole) are aligned in the axis AX direction. Here, in the present embodiment, the permanent magnet 12 is arranged so that the S pole of the pair of magnetic poles is formed at the tip of the polishing tool 10. Thereby, a magnetic field (in the drawing, the magnetic field is schematically represented by a line of magnetic force L on the surface in the vicinity of the front end portion of the polishing tool 10 so as to exit from the front end surface of the polishing tool 10 and return to the peripheral surface of the polishing tool 10. Will be generated).

一方、図3および図4に示すように、研磨剤20は、磁性材料からなる複数の球体21と、液状バインダ22と、非磁性材料からなる複数の砥粒23とを含んでいる。研磨剤20は、研磨ツール10の上述した先端部およびその近傍に所定量だけ塗布されており、これにより研磨ツール10の先端部およびその近傍は、当該研磨剤20によって覆われている。   On the other hand, as shown in FIGS. 3 and 4, the abrasive 20 includes a plurality of spheres 21 made of a magnetic material, a liquid binder 22, and a plurality of abrasive grains 23 made of a nonmagnetic material. A predetermined amount of the abrasive 20 is applied to the above-described tip of the polishing tool 10 and the vicinity thereof, and the tip of the polishing tool 10 and the vicinity thereof are covered with the abrasive 20.

複数の球体21は、上述した永久磁石12によって生成された磁場によって磁化されている。そのため、これら複数の球体21は、当該磁場によって研磨ツール10の先端部近傍に磁着されることになり、これら磁着した複数の球体21によって研磨剤20中に磁性クラスタが形成されることになる。   The plurality of spheres 21 are magnetized by the magnetic field generated by the permanent magnet 12 described above. Therefore, the plurality of spheres 21 are magnetically attached to the vicinity of the tip of the polishing tool 10 by the magnetic field, and a magnetic cluster is formed in the abrasive 20 by the plurality of spheres 21 magnetically attached. Become.

液状バインダ22は、磁性クラスタを形成する複数の球体21の隙間を充填するとともに、磁性クラスタの最外殻部を構成する部分の複数の球体21の外側表面を覆っている。より詳細には、液状バインダ22は、その表面張力によって複数の球体21の各々の表面上に被膜状に付着している。ここで、液状バインダ22は、複数の球体21の隙間を完全に埋めていてもよいが、本実施の形態においては、図4に示すようにその内部に微細な空隙24が多く含まれることとなるようにしている。なお、図2および後述する図4および図5においては、作図の都合上、上記空隙24の図示は省略している。   The liquid binder 22 fills the gaps between the plurality of spheres 21 forming the magnetic clusters and covers the outer surfaces of the plurality of spheres 21 constituting the outermost shell portion of the magnetic clusters. More specifically, the liquid binder 22 is attached in the form of a film on the surface of each of the plurality of spheres 21 due to its surface tension. Here, the liquid binder 22 may completely fill the gaps between the plurality of spheres 21, but in the present embodiment, as shown in FIG. 4, many fine voids 24 are included therein. It is trying to become. In FIG. 2 and FIGS. 4 and 5 to be described later, the gap 24 is not shown for the sake of drawing.

複数の砥粒23は、液状バインダ22によって複数の球体21の各々の表面上において分散された状態で保持されている。これにより、複数の砥粒23は、液状バインダ22と同様に、磁性クラスタを形成する複数の球体21の隙間に位置しているとともに、磁性クラスタの最外殻部を構成する部分の複数の球体21の外側表面上にも位置している。   The plurality of abrasive grains 23 are held in a dispersed state on the surfaces of the plurality of spheres 21 by the liquid binder 22. Thereby, like the liquid binder 22, the some abrasive grain 23 is located in the clearance gap between the some spheres 21 which form a magnetic cluster, and the some sphere of the part which comprises the outermost shell part of a magnetic cluster Also located on the outer surface of 21.

ここで、研磨剤20中に含まれる液状バインダ22の重量比は、研磨剤20中に含まれる複数の球体21の重量比に比べて十分に少なくてよい。すなわち、液状バインダ22は、当然に潤滑剤としての機能を果たすものでもあるが、その主たる機能は複数の砥粒23を複数の球体21の表面上において保持することにあり、この砥粒23の保持が実現されれば必要以上にその量を増やす必要はない。換言すれば、研磨剤20中に含まれる液状バインダ22の量が多すぎる場合には、これによって複数の球体21に作用する磁力が弱められてしまい、結果として必要な量の球体21の磁着が困難になったり、研磨ツール10から砥粒23を含む余剰の液状バインダ22が垂れ落ちてしまったりすることにもなりかねない。   Here, the weight ratio of the liquid binder 22 contained in the abrasive 20 may be sufficiently smaller than the weight ratio of the plurality of spheres 21 contained in the abrasive 20. That is, the liquid binder 22 naturally functions as a lubricant, but its main function is to hold a plurality of abrasive grains 23 on the surfaces of the plurality of spheres 21. If retention is realized, there is no need to increase the amount more than necessary. In other words, when the amount of the liquid binder 22 contained in the abrasive 20 is too large, the magnetic force acting on the plurality of spheres 21 is weakened by this, and as a result, the necessary amount of the spheres 21 are magnetically attached. May become difficult, or the excess liquid binder 22 containing the abrasive grains 23 may fall off from the polishing tool 10.

したがって、研磨剤20に添加される液状バインダ22の量は、これらを考慮して必要最小限とすることが好ましい。それ故に、本実施の形態においては、前述のように、研磨ツール10の先端に研磨剤20を塗布した状態において、複数の球体21の表面に液状バインダ22が被膜状に付着することで研磨剤20中に多くの空隙が含まれることとなるように、複数の球体21と液状バインダ22と砥粒23の重量比が調製されている。   Therefore, it is preferable that the amount of the liquid binder 22 added to the abrasive 20 be the minimum necessary in consideration of these. Therefore, in the present embodiment, as described above, in the state where the abrasive 20 is applied to the tip of the polishing tool 10, the liquid binder 22 adheres to the surface of the plurality of spheres 21 in the form of a film. The weight ratio of the plurality of spheres 21, the liquid binder 22, and the abrasive grains 23 is adjusted so that many voids are included in 20.

上述した球体21としては、好適には鋼球が使用できるが、磁性材料からなる球体であれば、どのようなものでもその使用が可能である。また、上述した液状バインダとしては、好適には油が使用できるが、複数の球体21の表面上において複数の砥粒23を保持することができるとともに潤滑剤として機能するものであれば、どのようなものでもその使用が可能である。また、砥粒23としては、好適にはアルミナ系砥粒が使用できるが、研磨対象物であるワーク100に応じて他の種類の砥粒も当然に用いることができる。なお、砥粒23の外形は、球状であってもよいし、非球状の不定形状であってもよい。   A steel ball can be preferably used as the sphere 21 described above, but any sphere made of a magnetic material can be used. Also, as the above-described liquid binder, oil can be preferably used. However, any liquid binder can be used as long as it can hold a plurality of abrasive grains 23 on the surface of the plurality of spheres 21 and functions as a lubricant. Anything can be used. As the abrasive grains 23, alumina-based abrasive grains can be preferably used, but other types of abrasive grains can naturally be used depending on the workpiece 100 that is the object to be polished. The outer shape of the abrasive grains 23 may be spherical or non-spherical indefinite.

ここで、研磨ツール10の先端部の根元部分における、軸線AXと直交する断面における研磨ツール10の直径をRとし、複数の球体21の平均直径をDとし、複数の砥粒23の最大外形寸法をdとした場合には、これらR、Dおよびdが、R/1000≦D≦R/10の条件と、D/1000≦d≦D/10の条件とを満たしていることが好ましい。当該条件を満たすことにより、後述する研磨の際に、研磨に適した大きさの磁性クラスタが形成できるとともに、砥粒23を適切にワーク100に対して押し付けることができる。   Here, the diameter of the polishing tool 10 in the cross section orthogonal to the axis AX at the base portion of the tip of the polishing tool 10 is R, the average diameter of the plurality of spheres 21 is D, and the maximum outer dimensions of the plurality of abrasive grains 23. Is d, it is preferable that R, D and d satisfy the condition of R / 1000 ≦ D ≦ R / 10 and the condition of D / 1000 ≦ d ≦ D / 10. By satisfying the condition, a magnetic cluster having a size suitable for polishing can be formed during polishing, which will be described later, and the abrasive grains 23 can be appropriately pressed against the workpiece 100.

図5は、図1に示す研磨装置を用いた研磨方法の第1の例を示す模式図である。以下、この図5と前述の図2とを参照して、上述した研磨装置1を用いた本実施の形態における研磨方法の第1の例について説明する。   FIG. 5 is a schematic view showing a first example of a polishing method using the polishing apparatus shown in FIG. Hereinafter, a first example of the polishing method in the present embodiment using the polishing apparatus 1 described above will be described with reference to FIG. 5 and FIG. 2 described above.

図2に示すように、上述した研磨装置1を用いて研磨を行なうに際しては、まず、研磨ツール10とテーブル30とを初期位置にセットする。   As shown in FIG. 2, when performing polishing using the above-described polishing apparatus 1, first, the polishing tool 10 and the table 30 are set to an initial position.

次に、図2および図5(A)に示すように、研磨ツール10の先端部に研磨剤20を所定量だけ塗布するとともに、研磨対象物である非磁性材料からなるワーク100の研磨対象面101が露出するようにワーク100をテーブル30上にセットする。このとき、上述したように、研磨ツール10の先端部に塗布された研磨剤20中においては、研磨ツール10に設けられた永久磁石12によって生成された磁場により、複数の球体21が研磨ツール10に磁着されることによって磁性クラスタが形成されることになる。   Next, as shown in FIGS. 2 and 5A, a predetermined amount of abrasive 20 is applied to the tip of the polishing tool 10, and the surface to be polished of the workpiece 100 made of a non-magnetic material that is a polishing target. The workpiece 100 is set on the table 30 so that 101 is exposed. At this time, as described above, in the abrasive 20 applied to the tip portion of the polishing tool 10, the plurality of spheres 21 are made to the polishing tool 10 by the magnetic field generated by the permanent magnet 12 provided in the polishing tool 10. Magnetic clusters are formed by being magnetically attached to each other.

次に、図5(A)に示すように、研磨ツール10を軸線AX周りに図中矢印DR1方向に向けて自転させる。このとき、複数の球体21に対する永久磁石12の磁着力を予め適切に調整しておくとともに、研磨ツール10の自転の周速を適切に管理することにより、研磨剤20に遠心力が作用することで研磨ツール10の先端部から研磨剤20が脱落することが確実に防止できる。   Next, as shown in FIG. 5A, the polishing tool 10 is rotated about the axis AX in the direction of the arrow DR1 in the figure. At this time, the centrifugal force acts on the polishing agent 20 by appropriately adjusting the magnetizing force of the permanent magnet 12 to the plurality of spheres 21 in advance and appropriately managing the peripheral speed of rotation of the polishing tool 10. Thus, it is possible to reliably prevent the abrasive 20 from dropping from the tip of the polishing tool 10.

次に、図5に示す第1の例においては、研磨ツール10をZ軸方向に沿って図中矢印DR2方向に向けて下降させることにより、研磨ツール10の先端に塗布された研磨剤20がワーク100の研磨対象面101に向けて押圧されるようにする。このとき、研磨ツール10の下降後において、研磨ツール10の先端部とワーク100の研磨対象面101とが接触することなく、これらの間の軸線AX方向におけるギャップが予め定めた距離だけ確保されるようにする。   Next, in the first example shown in FIG. 5, the polishing agent 10 applied to the tip of the polishing tool 10 is lowered by lowering the polishing tool 10 along the Z-axis direction in the direction of the arrow DR2 in the figure. The workpiece 100 is pressed toward the surface 101 to be polished. At this time, after the polishing tool 10 is lowered, the tip of the polishing tool 10 and the surface to be polished 101 of the workpiece 100 do not come into contact with each other, and a gap in the axis AX direction between them is ensured by a predetermined distance. Like that.

その際、研磨剤20の下面がワーク100の研磨対象面101に接触することにより、研磨剤20中の磁性クラスタがその形状を変化させることになる。ここで、磁性クラスタは、上述したように永久磁石12によってのみ磁着されたものであるため、その磁着力を上回る外力が付与されることで自在にその形状が変化することになり、研磨剤20が接触する部分の研磨対象面101の形状に倣った形状に変化する。   At that time, when the lower surface of the abrasive 20 comes into contact with the surface 101 to be polished of the workpiece 100, the magnetic cluster in the abrasive 20 changes its shape. Here, since the magnetic cluster is magnetized only by the permanent magnet 12 as described above, the shape is freely changed by applying an external force exceeding the magnetizing force. It changes into a shape that follows the shape of the surface to be polished 101 at the part that 20 contacts.

そのため、研磨ツール10による押圧力は、磁性クラスタを介してワーク100の研磨対象面101に接触して位置する部分の砥粒23に付与されることになり、当該砥粒23によって研磨剤20に接触する部分の研磨対象面101の研磨が進行することになる。   Therefore, the pressing force by the polishing tool 10 is applied to the abrasive grains 23 located in contact with the polishing target surface 101 of the workpiece 100 through the magnetic cluster, and the abrasive grains 23 apply the abrasive 20 to the abrasive 20. Polishing of the surface 101 to be polished in contact with the portion proceeds.

次に、図5(B)に示すように、上述した研磨ツール10の先端部とワーク100の研磨対象面101との間の距離が常時一定に保たれるように研磨ツール10のZ軸方向における位置を調整しながら、研磨ツール10をX軸方向に沿って図中に示す矢印DR3方向に向けて所定速度で送ることにより、研磨ツール10をワーク100に対して相対的に移動させ、これによりワーク100の研磨対象面101の研磨をさらに進行させる。   Next, as shown in FIG. 5B, the Z-axis direction of the polishing tool 10 so that the distance between the tip of the polishing tool 10 and the surface 101 to be polished of the workpiece 100 is always kept constant. The polishing tool 10 is moved relative to the workpiece 100 by feeding the polishing tool 10 at a predetermined speed along the X-axis direction in the direction of the arrow DR3 shown in the drawing while adjusting the position at Thus, the polishing of the surface 101 to be polished of the workpiece 100 is further advanced.

この研磨ツール10のX軸方向に沿った送りの際にも、研磨剤20は、研磨ツール10の先端部に付着した状態を維持し、当該研磨剤20に接触する部分の研磨対象面101の形状の変化に応じて磁性クラスタが時々刻々とその形状を変化させることにより、研磨ツール10を走査させた範囲において、研磨対象面101の研磨が行なわれることになる。   Even when the polishing tool 10 is fed along the X-axis direction, the abrasive 20 remains attached to the tip of the polishing tool 10, and the portion of the surface 101 to be polished that contacts the abrasive 20 is in contact with the polishing tool 10. The surface of the object to be polished 101 is polished in the range in which the polishing tool 10 is scanned by changing the shape of the magnetic cluster every moment according to the change in shape.

その後、ワーク100の研磨対象面101の全面の研磨が終了するまで、研磨ツール10の送り方向を種々変更しつつワーク100に対する研磨ツール10の相対運動を継続させ、当該研磨対象面101の全面の研磨が終了した時点で研磨ツール10をZ軸方向に沿って上昇させ、その後、研磨ツール10の自転を停止する。   Thereafter, the relative movement of the polishing tool 10 with respect to the workpiece 100 is continued while variously changing the feeding direction of the polishing tool 10 until the polishing of the entire surface 101 of the workpiece 100 is completed, and the entire surface of the polishing target surface 101 is thereby changed. When the polishing is completed, the polishing tool 10 is raised along the Z-axis direction, and then the rotation of the polishing tool 10 is stopped.

以上により、ワーク100の研磨が完了する。なお、上記においては、研磨剤20をワーク100に接触させるに先立って研磨ツール10を自転させることとした場合を例示したが、研磨剤20をワーク100に接触させた後に研磨ツール10を自転させることとしてもよい。   Thus, the polishing of the workpiece 100 is completed. In the above description, the polishing tool 10 is rotated before the abrasive 20 is brought into contact with the workpiece 100. However, the polishing tool 10 is rotated after the abrasive 20 is brought into contact with the workpiece 100. It is good as well.

このように、上述した研磨装置1を用いつつ上述した第1の例の如くの研磨方法に従って研磨を行なうことにより、研磨対象面の形状に応じて自在にその先端の形状が変化可能な研磨工具を実現することができる。そのため、研磨対象物に曲率が略一定の曲面が含まれる場合や多少の凹凸面が含まれる場合のみならず、研磨対象物が部位ごとに曲率半径が変化するような自由曲面等を含んでいる場合等においても、略均一な押し付け力をもってして砥粒を研磨対象面に向けて押し付けることが可能になり、所望の精度での研磨が行なえることになる。   As described above, a polishing tool that can freely change the shape of its tip according to the shape of the surface to be polished by performing polishing according to the polishing method as in the first example described above while using the polishing apparatus 1 described above. Can be realized. Therefore, not only when the object to be polished includes a curved surface with a substantially constant curvature or some uneven surface, but the object to be polished includes a free curved surface or the like whose curvature radius changes for each part. Even in such cases, it becomes possible to press the abrasive grains toward the surface to be polished with a substantially uniform pressing force, and polishing with a desired accuracy can be performed.

また、上述した説明から明らかなように、上述した研磨装置1を用いつつ上述した第1の例の如くの研磨方法に従って研磨を行なうことにより、研磨ツールに設けられた磁石以外に、非磁性材料からなる研磨対象物を挟み込むように別の磁石を配置することを要しない。これは、本実施の形態に基づいた研磨方法は、上記特許文献1ないし3に開示される如くの磁気研磨法や上記特許文献4に開示される如くの研磨方法とは異なり、磁力を用いて砥粒を研磨対象物に押し付けるものではなく、磁力を利用して自在にその先端の形状が変化可能な研磨工具を実現しつつ、当該研磨工具による押圧力によって砥粒を研磨対象物に押し付けるものであることによる。   Further, as apparent from the above description, non-magnetic material other than the magnet provided in the polishing tool is obtained by performing polishing according to the polishing method as in the first example described above while using the polishing apparatus 1 described above. It is not necessary to arrange another magnet so as to sandwich the object to be polished. This is because the polishing method based on the present embodiment is different from the magnetic polishing method disclosed in Patent Documents 1 to 3 and the polishing method disclosed in Patent Document 4 described above. Rather than pressing the abrasive grains against the object to be polished, a polishing tool that can freely change its tip shape using magnetic force and pressing the abrasive grains against the object to be polished by the pressing force of the polishing tool Because it is.

そのため、非磁性材料からなる研磨対象物の形状がどのような形状であっても(すなわち、当該非磁性材料からなる研磨対象物の厚みが薄くても厚くても)、その研磨を行なうことが可能になる効果が得られるばかりでなく、大型で高価な設備を要せずに安価にかつ容易に非磁性材料からなる研磨対象物の研磨が行なえる効果が得られることになる。   Therefore, polishing can be performed regardless of the shape of the polishing object made of a nonmagnetic material (that is, whether the polishing object made of the nonmagnetic material is thin or thick). In addition to the effects that can be achieved, it is possible to obtain an effect that polishing of a polishing object made of a nonmagnetic material can be performed inexpensively and easily without requiring large and expensive equipment.

さらには、上述した研磨装置1を用いつつ上述した第1の例の如くの研磨方法に従って研磨を行なうことにより、磁性砥粒の如くの高価な砥粒を含む研磨剤を用いる必要もないため、この意味においても安価にかつ容易に非磁性材料からなる研磨対象物の研磨が行なえることになる。   Furthermore, it is not necessary to use a polishing agent containing expensive abrasive grains such as magnetic abrasive grains by performing polishing according to the polishing method as in the first example described above while using the polishing apparatus 1 described above. In this sense as well, it is possible to easily polish an object to be polished made of a nonmagnetic material at low cost.

したがって、本実施の形態に基づいた研磨方法によれば、多くの制約なく容易にかつ安価に非磁性材料からなる研磨対象物を研磨することが可能になる。   Therefore, according to the polishing method based on the present embodiment, it becomes possible to polish a polishing object made of a nonmagnetic material easily and inexpensively without many restrictions.

図6は、図1に示す研磨装置を用いた研磨方法の第2の例を示す模式図である。以下、この図6を参照して、上述した研磨装置1を用いた本実施の形態における研磨方法の第2の例について説明する。   FIG. 6 is a schematic diagram showing a second example of a polishing method using the polishing apparatus shown in FIG. Hereinafter, a second example of the polishing method in the present embodiment using the above-described polishing apparatus 1 will be described with reference to FIG.

図6(A)に示すように、図6に示す第2の例においては、研磨対象物である非磁性材料からなるワーク100の研磨対象面101をテーブル30上にセットした後に、テーブル30をB軸周りに回転させ、ワーク100の研磨対象面101が、研磨剤20が塗布された研磨ツール10の先端部の側方に配置されるようにする。   As shown in FIG. 6A, in the second example shown in FIG. 6, after setting the polishing target surface 101 of the workpiece 100 made of a nonmagnetic material, which is a polishing target, on the table 30, the table 30 is The surface to be polished 101 of the workpiece 100 is arranged around the tip of the polishing tool 10 coated with the abrasive 20 by rotating around the B axis.

次に、研磨ツール10を軸線AX周りに図中矢印DR1方向に向けて自転させた後、研磨ツール10をY軸方向に沿って図中矢印DR4方向に向けてワーク100に近づくように移動させることにより、研磨ツール10の先端に塗布された研磨剤20がワーク100の研磨対象面101に向けて押圧されるようにする。このとき、研磨ツール10の移動後において、研磨ツール10の先端部に隣接する部分の周面とワーク100の研磨対象面101とが接触することなく、これらの間の軸線AX方向と直交する方向におけるギャップが予め定めた距離だけ確保されるようにする。   Next, after rotating the polishing tool 10 around the axis AX in the direction of the arrow DR1 in the figure, the polishing tool 10 is moved along the Y axis direction in the direction of the arrow DR4 in the figure so as to approach the workpiece 100. As a result, the abrasive 20 applied to the tip of the polishing tool 10 is pressed toward the surface 101 to be polished of the workpiece 100. At this time, after the movement of the polishing tool 10, the circumferential surface of the portion adjacent to the tip of the polishing tool 10 and the polishing target surface 101 of the workpiece 100 do not come into contact with each other, and the direction perpendicular to the axis AX direction therebetween. The gap at is secured by a predetermined distance.

その際、研磨剤20の側面がワーク100の研磨対象面101に接触することにより、研磨剤20中の磁性クラスタがその形状を変化させることになる。ここで、磁性クラスタは、上述したように永久磁石12によってのみ磁着されたものであるため、その磁着力を上回る外力が付与されることで自在にその形状が変化することになり、研磨剤20が接触する部分の研磨対象面101の形状に倣った形状に変化する。   At that time, when the side surface of the abrasive 20 contacts the surface to be polished 101 of the workpiece 100, the magnetic cluster in the abrasive 20 changes its shape. Here, since the magnetic cluster is magnetized only by the permanent magnet 12 as described above, the shape is freely changed by applying an external force exceeding the magnetizing force. It changes into a shape that follows the shape of the surface to be polished 101 at the part that 20 contacts.

そのため、研磨ツール10による押圧力は、磁性クラスタを介してワーク100の研磨対象面101に接触して位置する部分の砥粒23に付与されることになり、当該砥粒23によって研磨剤20に接触する部分の研磨対象面101の研磨が進行することになる。   Therefore, the pressing force by the polishing tool 10 is applied to the abrasive grains 23 located in contact with the polishing target surface 101 of the workpiece 100 through the magnetic cluster, and the abrasive grains 23 apply the abrasive 20 to the abrasive 20. Polishing of the surface 101 to be polished in contact with the portion proceeds.

次に、図6(B)に示すように、上述した研磨ツール10の先端部に隣接する部分の周面とワーク100の研磨対象面101との間の距離が常時一定に保たれるように研磨ツール10のY軸方向における位置を調整しながら、研磨ツール10をX軸方向に沿って図中に示す矢印DR5方向に向けて所定速度で送ることにより、研磨ツール10をワーク100に対して相対的に移動させ、これによりワーク100の研磨対象面101の研磨をさらに進行させる。   Next, as shown in FIG. 6B, the distance between the peripheral surface of the portion adjacent to the tip of the polishing tool 10 and the polishing target surface 101 of the workpiece 100 is always kept constant. While adjusting the position of the polishing tool 10 in the Y-axis direction, the polishing tool 10 is sent to the workpiece 100 with respect to the workpiece 100 by feeding the polishing tool 10 along the X-axis direction in the direction of the arrow DR5 shown in the drawing. By relatively moving, the polishing of the surface 101 to be polished of the workpiece 100 is further advanced.

この研磨ツール10のX軸方向に沿った送りの際にも、研磨剤20は、研磨ツール10の先端部に付着した状態を維持し、当該研磨剤20に接触する部分の研磨対象面101の形状の変化に応じて磁性クラスタが時々刻々とその形状を変化させることにより、研磨ツール10を走査させた範囲において、研磨対象面101の研磨が行なわれることになる。   Even when the polishing tool 10 is fed along the X-axis direction, the abrasive 20 remains attached to the tip of the polishing tool 10, and the portion of the surface 101 to be polished that contacts the abrasive 20 is in contact with the polishing tool 10. The surface of the object to be polished 101 is polished in the range in which the polishing tool 10 is scanned by changing the shape of the magnetic cluster every moment according to the change in shape.

その後、ワーク100の研磨対象面101の全面の研磨が終了するまで、研磨ツール10の送り方向を種々変更しつつワーク100に対する研磨ツール10の相対運動を継続させ、当該研磨対象面101の全面の研磨が終了した時点で研磨ツール10をY軸方向に沿ってワーク100から遠ざかるように移動させ、その後、研磨ツール10の自転を停止する。   Thereafter, the relative movement of the polishing tool 10 with respect to the workpiece 100 is continued while variously changing the feeding direction of the polishing tool 10 until the polishing of the entire surface 101 of the workpiece 100 is completed, and the entire surface of the polishing target surface 101 is thereby changed. When the polishing is completed, the polishing tool 10 is moved away from the workpiece 100 along the Y-axis direction, and then the rotation of the polishing tool 10 is stopped.

以上により、ワーク100の研磨が完了する。なお、上記においては、研磨剤20をワーク100に接触させるに先立って研磨ツール10を自転させることとした場合を例示したが、研磨剤20をワーク100に接触させた後に研磨ツール10を自転させることとしてもよい。   Thus, the polishing of the workpiece 100 is completed. In the above description, the polishing tool 10 is rotated before the abrasive 20 is brought into contact with the workpiece 100. However, the polishing tool 10 is rotated after the abrasive 20 is brought into contact with the workpiece 100. It is good as well.

このように、上述した研磨装置1を用いつつ上述した第2の例の如くの研磨方法に従って研磨を行なうことにより、研磨対象面の形状に応じて自在にその先端の形状が変化可能な研磨工具を実現することができる。したがって、この場合にも、上述した第1の例において説明した効果と同様の効果を得ることができる。   As described above, a polishing tool that can freely change the shape of its tip according to the shape of the surface to be polished by performing polishing according to the polishing method as in the second example described above while using the polishing apparatus 1 described above. Can be realized. Therefore, also in this case, the same effect as that described in the first example can be obtained.

ここで、上述した第1の例においては、研磨ツール10の軸線AXとワーク100の研磨対象面101とが略直交する状態で研磨を行なう場合を例示し、上述した第2の例においては、研磨ツール10の軸線AXとワーク100の研磨対象面101とが略平行となる状態で研磨を行なう場合を例示した。しかしながら、本実施の形態に基づいた研磨方法は、上述したように磁力を利用して自在にその先端の形状が変化可能な研磨工具を実現するものであるため、当該研磨ツール10がワーク100に干渉しない範囲において、任意の角度でこれらを近づけて研磨を行なうことができる。したがって、研磨時において、研磨ツール10を所定方向に向けて送りつつテーブル30の角度を種々変化させることも可能であり、その加工自由度は、非常に高いものとなる。   Here, in the first example described above, a case where polishing is performed in a state where the axis AX of the polishing tool 10 and the polishing target surface 101 of the workpiece 100 are substantially orthogonal to each other is illustrated, and in the second example described above, A case where the polishing is performed in a state where the axis AX of the polishing tool 10 and the surface to be polished 101 of the workpiece 100 are substantially parallel is illustrated. However, since the polishing method according to the present embodiment realizes a polishing tool whose tip shape can be freely changed using magnetic force as described above, the polishing tool 10 is applied to the workpiece 100. Polishing can be performed by bringing them close to each other at an arbitrary angle within a range where interference does not occur. Therefore, during polishing, it is possible to change the angle of the table 30 while feeding the polishing tool 10 in a predetermined direction, and the degree of freedom in processing becomes very high.

また、上述した第1の例および第2の例においては、いずれも研磨ツール10をワーク100に対して並進させることで送った場合を例示したが、研磨ツール10の送り方向はこれに限定されず、研磨ツール10がワーク100に対して公転するようにこれを送ってもよいし、他のどのような送り方を採用してもよい。また、研磨ツール10を必ずしも自転させる必要もなく、ワーク100側を回転させてもいし、これらのいずれも回転させないこととしてもよい。すなわち、研磨に際して研磨ツール10とワーク100とが何らかの形で相対運動すれば足り、その態様は何ら限定されるものではない。   Further, in the first example and the second example described above, the case where the polishing tool 10 is sent by being translated with respect to the workpiece 100 is exemplified, but the feed direction of the polishing tool 10 is limited to this. First, this may be sent so that the polishing tool 10 revolves with respect to the workpiece 100, or any other feeding method may be adopted. Further, the polishing tool 10 does not necessarily have to rotate, and the workpiece 100 side may be rotated, or none of them may be rotated. In other words, it is sufficient that the polishing tool 10 and the workpiece 100 relatively move in some form during polishing, and the mode is not limited at all.

さらには、研磨剤20が研磨ツール10の先端部に塗布されている必要も必ずしもなく、たとえばローラ状の研磨ツールの周面にのみ塗布されていてもよい。すなわち、研磨に際して研磨剤20がワーク100に接触しさえすれば、その態様は何ら限定されるものではない。   Further, the abrasive 20 need not necessarily be applied to the tip of the polishing tool 10, and may be applied only to the peripheral surface of a roller-like polishing tool, for example. That is, as long as the polishing agent 20 comes into contact with the workpiece 100 during polishing, the mode is not limited at all.

図7は、第1変形例に係る研磨装置の研磨ツールの先端部近傍の拡大模式図である。図8は、第2および第3変形例に係る研磨ツールの先端部近傍の拡大模式図である。また、図9は、第4変形例に係る研磨装置の研磨ツールの先端部近傍の拡大模式図である。以下、これら図7ないし図9を参照して、第1ないし第4変形例に係る研磨ツールについて説明する。   FIG. 7 is an enlarged schematic view of the vicinity of the tip of the polishing tool of the polishing apparatus according to the first modification. FIG. 8 is an enlarged schematic view of the vicinity of the tip of the polishing tool according to the second and third modifications. FIG. 9 is an enlarged schematic view of the vicinity of the tip of the polishing tool of the polishing apparatus according to the fourth modification. Hereinafter, with reference to these FIG. 7 thru | or FIG. 9, the grinding | polishing tool which concerns on a 1st thru | or 4th modification is demonstrated.

図7に示すように、第1変形例に係る研磨ツール10は、回転体11に取付けられた永久磁石12に形成された一対の磁極の位置においてのみ、上述した実施の形態の場合と相違している。すなわち、第1変形例に係る研磨ツール10においては、一対の磁極であるN極およびS極が、研磨ツール10の軸線AXと直交する方向に並んで形成されている。   As shown in FIG. 7, the polishing tool 10 according to the first modified example is different from the above-described embodiment only at the positions of the pair of magnetic poles formed on the permanent magnet 12 attached to the rotating body 11. ing. That is, in the polishing tool 10 according to the first modification, the N pole and the S pole, which are a pair of magnetic poles, are formed side by side in a direction orthogonal to the axis AX of the polishing tool 10.

このように構成した場合にも、研磨対象面の形状に応じて自在にその先端の形状が変化可能な研磨工具を実現することができる。したがって、この場合にも、上述した実施の形態において説明した効果と同様の効果を得ることができる。   Even in such a configuration, it is possible to realize a polishing tool whose tip shape can be freely changed according to the shape of the surface to be polished. Therefore, also in this case, the same effect as the effect described in the above embodiment can be obtained.

図8(A)に示すように、第2変形例に係る研磨ツール10は、その軸線AX方向における先端部の形状においてのみ、上述した実施の形態の場合と相違している。具体的には、第2変形例に係る研磨ツール10においては、その先端部の中央位置に平面部が形成されているとともに、当該先端部の周縁位置に当該平面部と研磨ツール10の周面とになだらかに接続する湾曲面が形成されている。この場合にも、研磨ツール10の先端部は、軸線AX方向に沿って外側に膨出する形状を有することになる。   As shown in FIG. 8A, the polishing tool 10 according to the second modified example is different from the above-described embodiment only in the shape of the tip in the axis AX direction. Specifically, in the polishing tool 10 according to the second modification, a flat portion is formed at the center position of the tip portion, and the flat portion and the peripheral surface of the polishing tool 10 are arranged at the peripheral position of the tip portion. A curved surface is formed so as to connect gently. Also in this case, the tip of the polishing tool 10 has a shape that bulges outward along the axis AX direction.

図8(B)に示すように、第3変形例に係る研磨ツール10も、その軸線AX方向における先端部の形状においてのみ、上述した実施の形態の場合と相違している。具体的には、第3変形例に係る研磨ツール10においては、その先端部が平面部のみによって形成されている。この場合には、研磨ツール10の先端部は、軸線AX方向に沿って外側に膨出する形状を有さないことになる。   As shown in FIG. 8B, the polishing tool 10 according to the third modification is also different from the above-described embodiment only in the shape of the tip in the axis AX direction. Specifically, in the polishing tool 10 according to the third modification, the tip portion is formed only by the flat portion. In this case, the tip of the polishing tool 10 does not have a shape that bulges outward along the axis AX direction.

このように構成したいずれの場合にも、研磨対象面の形状に応じて自在にその先端の形状が変化可能な研磨工具を実現することができる。したがって、これらのいずれの場合にも、上述した実施の形態において説明した効果と同様の効果を得ることができる。ただし、非磁性材料からなる研磨対象物の研磨対象面が相当程度に湾曲している場合等においては、より安定的に磁性クラスタを含む研磨剤を研磨対象面に向けて押し付けることができるように、ある程度外側に向けて膨出した先端部とすることが好ましい。   In any case configured as described above, it is possible to realize a polishing tool whose tip shape can be freely changed according to the shape of the surface to be polished. Therefore, in any of these cases, the same effects as those described in the above-described embodiment can be obtained. However, when the surface to be polished of the object to be polished made of a non-magnetic material is curved to a considerable extent, the abrasive containing magnetic clusters can be more stably pressed toward the surface to be polished. It is preferable that the tip end bulges outward to some extent.

図9に示すように、第4変形例は、研磨ツール10に永久磁石が具備されることなく回転体11のみによって構成されており、代わりに、当該研磨ツール10を具備する研磨装置に電磁石70が設けられてなる構成を示すものである。この場合、電磁石70は、たとえば研磨ツール10の周面に所定の距離をもって対向するように環状に固定的に配置される。   As shown in FIG. 9, the fourth modification is configured by only the rotating body 11 without the permanent magnet being provided in the polishing tool 10. Instead, the electromagnet 70 is added to the polishing apparatus including the polishing tool 10. Shows a configuration provided with. In this case, the electromagnet 70 is fixedly arranged in an annular shape so as to face the circumferential surface of the polishing tool 10 with a predetermined distance, for example.

その場合、電磁石70が通電されることにより、研磨ツール10には、上述した実施の形態の場合と同様に一対の磁極が形成されることになり、研磨ツール10の先端部近傍の表面には、研磨ツール10の先端面から出て研磨ツール10の周面に戻るように磁場が生成されることになる。   In that case, when the electromagnet 70 is energized, a pair of magnetic poles is formed on the polishing tool 10 as in the above-described embodiment, and the surface near the tip of the polishing tool 10 is formed on the surface. Then, a magnetic field is generated so as to exit from the front end surface of the polishing tool 10 and return to the peripheral surface of the polishing tool 10.

このように構成した場合にも、研磨対象面の形状に応じて自在にその先端の形状が変化可能な研磨工具を実現することができる。したがって、この場合にも、上述した実施の形態において説明した効果と同様の効果を得ることができる。   Even in such a configuration, it is possible to realize a polishing tool whose tip shape can be freely changed according to the shape of the surface to be polished. Therefore, also in this case, the same effect as that described in the above-described embodiment can be obtained.

図10は、検証試験における第1ないし第3条件を示す図である。図11ないし図13は、検証試験における研磨加工前、研磨加工中および研磨加工後の研磨剤の状態を示す写真である。また、図14は、検証試験の結果を示す表である。以下、本発明の効果を確認した検証試験の試験条件および試験結果について説明する。   FIG. 10 is a diagram illustrating first to third conditions in the verification test. 11 to 13 are photographs showing the state of the abrasive before, during, and after the polishing process in the verification test. FIG. 14 is a table showing the results of the verification test. Hereinafter, test conditions and test results of a verification test for confirming the effect of the present invention will be described.

図10に示すように、本検証試験は、上述した実施の形態における研磨装置を実際に構築し、これを用いて上述した実施の形態における研磨方法に従って、研磨ツール10を異なる角度で非磁性材料からなる研磨対象物としてのワーク100に近づけて研磨を行なったものである。   As shown in FIG. 10, in this verification test, the polishing apparatus in the above-described embodiment is actually constructed, and using this, the polishing tool 10 is made of a nonmagnetic material at different angles according to the polishing method in the above-described embodiment. Polishing is performed close to the workpiece 100 as an object to be polished.

研磨ツール10としては、円柱状の外形を有する直径が10[mm]の回転体の先端に直径が10[mm]の球状の永久磁石を固定したものを使用した。研磨剤20としては、潤滑油に直径が0.35[mm]の鋼球と平均粒径が1.0[μm]のアルミナとを混合したものを用いた。ここで、鋼球とアルミナと潤滑油の重量比は、9:1:3である。当該研磨剤20は、ペースト状のスラリーであり、研磨ツール10への塗布量は、6.5[g]とした。   As the polishing tool 10, a cylindrical permanent magnet with a spherical permanent magnet having a diameter of 10 [mm] fixed to the tip of a rotating body having a diameter of 10 [mm] was used. As the abrasive 20, a lubricant mixed with a steel ball having a diameter of 0.35 [mm] and alumina having an average particle diameter of 1.0 [μm] was used. Here, the weight ratio of the steel balls, alumina, and lubricating oil is 9: 1: 3. The said abrasive | polishing agent 20 was a paste-form slurry, and the application quantity to the grinding | polishing tool 10 was 6.5 [g].

非磁性材料からなるワーク100としては、円盤状の真鍮を用いた。当該ワーク100の研磨対象面101の研磨加工前の表面粗さは、Ra(算術平均粗さ)が1.00[μm]であり、Rz(最大高さ粗さ)が4.77[μm]であった。   As the workpiece 100 made of a nonmagnetic material, disc-shaped brass was used. As for the surface roughness of the workpiece 100 before polishing, Ra (arithmetic mean roughness) is 1.00 [μm] and Rz (maximum height roughness) is 4.77 [μm]. Met.

研磨加工に際しては、第1ないし第3条件として、それぞれ図10(A)ないし図10(C)に示す如くの試験条件を採用した。   In the polishing process, the test conditions as shown in FIGS. 10A to 10C were adopted as the first to third conditions, respectively.

すなわち、図10(A)に示すように、第1条件は、研磨ツール10の軸線AXとワーク100の研磨対象面101との成す角度(θ)が90[deg]となるようにこれらを配置し、研磨対象面101に研磨剤20が接触した状態としてこれを図中に示すX軸方向に向けて送ったものである。   That is, as shown in FIG. 10A, the first condition is that the angle (θ) formed between the axis AX of the polishing tool 10 and the surface to be polished 101 of the workpiece 100 is 90 [deg]. Then, the abrasive 20 is in contact with the surface to be polished 101 and is sent in the X-axis direction shown in the figure.

図10(B)に示すように、第2条件は、研磨ツール10の軸線AXとワーク100の研磨対象面101との成す角度(θ)が45[deg]となるようにこれらを配置し、研磨対象面101に研磨剤20が接触した状態としてこれを図中に示すX軸方向に向けて送ったものである。   As shown in FIG. 10B, the second condition is that the angle (θ) formed between the axis AX of the polishing tool 10 and the surface to be polished 101 of the workpiece 100 is 45 [deg], This is a state in which the polishing agent 20 is in contact with the surface to be polished 101 and is sent in the X-axis direction shown in the figure.

図10(C)に示すように、第3条件は、研磨ツール10の軸線AXとワーク100の研磨対象面101との成す角度(θ)が0[deg]となるようにこれらを配置し、研磨対象面101に研磨剤20が接触した状態としてこれを図中に示すX軸方向に向けて送ったものである。   As shown in FIG. 10C, the third condition is that the angle (θ) formed between the axis AX of the polishing tool 10 and the surface to be polished 101 of the workpiece 100 is 0 [deg], This is a state in which the polishing agent 20 is in contact with the surface to be polished 101 and is sent in the X-axis direction shown in the figure.

なお、当該第1ないし第3条件のいずれにおいても、研磨ツール10の回転数は750[min−1]とし、送り速度は10[mm/min]とし、研磨ツール10の先端部とワーク100の研磨対象面101とのギャップは1.0[mm]に常時維持することとし、加工時間は20[min]とした。 In any of the first to third conditions, the rotational speed of the polishing tool 10 is 750 [min −1 ], the feed rate is 10 [mm / min], the tip of the polishing tool 10 and the workpiece 100 are The gap with the surface 101 to be polished was always maintained at 1.0 [mm], and the processing time was 20 [min].

ここで、図11に示すように、研磨加工前の状態においては、第1ないし第3条件のいずれの場合においても、研磨ツール10の先端部を覆うように研磨剤20が略球状に付着した状態になることが確認された。なお、外部から観察できる範囲においては、研磨剤20中に含まれる鋼球が、互いに磁着していることが確認できた。   Here, as shown in FIG. 11, in the state before the polishing process, the abrasive 20 adhered in a substantially spherical shape so as to cover the tip of the polishing tool 10 in any of the first to third conditions. Confirmed to be in a state. In addition, in the range which can be observed from the outside, it has confirmed that the steel balls contained in the abrasive | polishing agent 20 were mutually magnetized.

図12(A)に示すように、第1条件においては、研磨加工中において研磨剤20が略円錐台状に研磨ツール10の先端部に付着した状態にあり、その下面がワーク100の研磨対象面101に接触していることが確認できた。   As shown in FIG. 12A, in the first condition, the polishing agent 20 is attached to the tip of the polishing tool 10 in a substantially truncated cone shape during the polishing process, and the lower surface is the object to be polished of the workpiece 100. It was confirmed that the surface 101 was in contact.

また、図12(B)に示すように、第2条件においては、研磨加工中において研磨剤20が略円錐状に研磨ツール10の先端部に付着した状態にあり、その周面がワーク100の研磨対象面101に接触していることが確認できた。   As shown in FIG. 12B, in the second condition, the abrasive 20 is attached to the tip of the polishing tool 10 in a substantially conical shape during the polishing process, and the peripheral surface thereof is the workpiece 100. It was confirmed that the surface to be polished 101 was in contact.

また、図12(C)に示すように、第3条件においては、研磨加工中において研磨剤20が略有底円筒状に研磨ツール10の先端部に付着した状態にあり、その周面がワーク100の研磨対象面101に接触していることが確認できた。   Further, as shown in FIG. 12C, in the third condition, the polishing agent 20 is attached to the tip of the polishing tool 10 in a substantially bottomed cylindrical shape during the polishing process, and its peripheral surface is the workpiece. It was confirmed that 100 surfaces to be polished 101 were in contact.

すなわち、第1ないし第3条件のいずれにおいても、研磨加工中において研磨剤20が研磨対象面101に倣った形状に変化しており、磁性クラスタが自在に変形していることが確認された。   That is, in any of the first to third conditions, it was confirmed that the abrasive 20 changed into a shape following the surface to be polished 101 during the polishing process, and the magnetic clusters were freely deformed.

図13(A)に示すように、第1条件においては、研磨加工後においても研磨加工中と同様に、研磨剤20が略円錐台状に研磨ツール10の先端部に付着した状態にあり、研磨ツール10の先端部が露出することなく、研磨剤20によって覆われていることが確認できた。すなわち、研磨加工中において、研磨剤20の下面がその全面において研磨対象面101に接触していたことが推測される。   As shown in FIG. 13 (A), in the first condition, the abrasive 20 is attached to the tip of the polishing tool 10 in a substantially truncated cone shape after the polishing, as in the polishing. It was confirmed that the tip of the polishing tool 10 was covered with the abrasive 20 without being exposed. That is, it is presumed that the lower surface of the abrasive 20 was in contact with the entire surface 101 to be polished during the polishing process.

図13(B)に示すように、第2条件においては、研磨加工後においても研磨加工中と同様に、研磨剤20が略円錐状に研磨ツール10の先端部に付着した状態にあった。   As shown in FIG. 13 (B), under the second condition, the abrasive 20 was attached to the tip of the polishing tool 10 in a substantially conical shape even after the polishing, as in the polishing.

図13(C)に示すように、第3条件においては、研磨加工後においても研磨加工中と同様に、研磨剤20が略有底筒状に研磨ツール10の先端部に付着した状態にあった。   As shown in FIG. 13 (C), under the third condition, the abrasive 20 was attached to the tip of the polishing tool 10 in a substantially bottomed cylindrical shape even after the polishing, as in the polishing. It was.

図14に示すように、第1条件においては、ワーク100の研磨対象面101の研磨加工後の表面粗さが、そのX軸方向におけるRaが0.52[μm]に、そのX軸方向におけるRzが3.02[μm]に、そのY軸方向におけるRaが0.72[μm]に、そのY軸方向におけるRzが3.57[μm]に、それぞれ低減していることが確認できた。   As shown in FIG. 14, in the first condition, the surface roughness after polishing of the surface to be polished 101 of the workpiece 100 is such that Ra in the X-axis direction is 0.52 [μm], and in the X-axis direction. It was confirmed that Rz was reduced to 3.02 [μm], Ra in the Y-axis direction was reduced to 0.72 [μm], and Rz in the Y-axis direction was reduced to 3.57 [μm]. .

また、第2条件においては、ワーク100の研磨対象面101の研磨加工後の表面粗さが、そのX軸方向におけるRaが0.68[μm]に、そのX軸方向におけるRzが2.85[μm]に、そのY軸方向におけるRaが0.82[μm]に、そのY軸方向におけるRzが3.66[μm]に、それぞれ低減していることが確認できた。   Further, under the second condition, the surface roughness after polishing of the surface to be polished 101 of the workpiece 100 is such that Ra in the X-axis direction is 0.68 [μm] and Rz in the X-axis direction is 2.85. In [μm], it was confirmed that Ra in the Y-axis direction was reduced to 0.82 [μm] and Rz in the Y-axis direction was reduced to 3.66 [μm].

また、第3条件においては、ワーク100の研磨対象面101の研磨加工後の表面粗さが、そのX軸方向におけるRaが0.80[μm]に、そのX軸方向におけるRzが3.56[μm]に、そのY軸方向におけるRaが0.66[μm]に、そのY軸方向におけるRzが2.89[μm]に、それぞれ低減していることが確認できた。   In the third condition, the surface roughness of the workpiece 100 after the polishing of the surface 101 to be polished is such that Ra in the X-axis direction is 0.80 [μm] and Rz in the X-axis direction is 3.56. In [μm], it was confirmed that Ra in the Y-axis direction was reduced to 0.66 [μm] and Rz in the Y-axis direction was reduced to 2.89 [μm].

以上の結果に基づけば、上記第1ないし第3条件のいずれにおいても研磨が行なえていることが確認されたと言え、また、研磨ツール10を異なる角度で非磁性材料からなる研磨対象物としてのワーク100に近づけて研磨を行なった場合にも、ほぼ均等に研磨が行なえていることも確認されたと言える。   Based on the above results, it can be said that it was confirmed that the polishing could be performed under any of the first to third conditions, and the workpiece as a polishing object made of a nonmagnetic material at different angles. It can be said that even when the polishing was performed close to 100, it was confirmed that the polishing could be performed almost evenly.

したがって、上記本発明に基づいた研磨装置および研磨方法を利用して非磁性材料の研磨を行なうことにより、研磨対象面の形状に応じて自在にその先端の形状が変化可能な研磨工具を実現することができ、その結果、研磨対象物に曲率が略一定の曲面が含まれる場合や多少の凹凸面が含まれる場合のみならず、研磨対象物が部位ごとに曲率半径が変化するような自由曲面等を含んでいる場合等においても、所望の精度での研磨が行なえることになり、さらには高価な磁性砥粒や大型で高価な設備等を用いずとも安価にかつ容易に非磁性材料からなる研磨対象物を研磨することが可能になることが、実験的にも確認されたと言える。   Therefore, by polishing the nonmagnetic material using the polishing apparatus and polishing method based on the present invention, a polishing tool whose tip shape can be freely changed according to the shape of the surface to be polished is realized. As a result, not only when the object to be polished includes a curved surface with a substantially constant curvature or some uneven surface, but also a free-form surface whose curvature radius changes for each part of the object to be polished Can be polished with a desired accuracy, and even from expensive non-magnetic materials without using expensive magnetic abrasive grains or large and expensive equipment. It can be said that it was confirmed experimentally that it becomes possible to polish the polishing object.

なお、本発明に基づいた研磨装置および研磨方法は、金属および非金属の区別なく非磁性材料からなるものであれば、どのようなものでもその研磨が可能なものであり、特に、金型の型面の表面仕上げや光学部品の表面仕上げ等に好適に適用することができる。   The polishing apparatus and the polishing method based on the present invention can be polished by any material as long as it is made of a non-magnetic material without distinction between metal and non-metal. It can be suitably applied to surface finishing of mold surfaces and surface finishing of optical components.

今回開示した上記実施の形態およびその変形例はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。   The above-described embodiment and modifications thereof disclosed herein are illustrative in all respects and are not restrictive. The technical scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

1 研磨装置、10 研磨ツール、11 回転体、12 永久磁石、20 研磨剤、21 球体、22 液状バインダ、23 砥粒、24 空隙、30 テーブル、40 主軸回転駆動機構、41 X軸方向送り駆動機構、42 Y軸方向送り駆動機構、43 Y軸方向送り駆動機構、44 B軸周り送り駆動機構、45 C軸周り送り駆動機構、46 主軸位置検出部、47 チャック位置検出部、50 回転制御部、60 送り制御部、70 電磁石、100 ワーク、101 研磨対象面。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Polishing apparatus, 10 Polishing tool, 11 Rotating body, 12 Permanent magnet, 20 Abrasive, 21 Sphere, 22 Liquid binder, 23 Abrasive grain, 24 Gap, 30 Table, 40 Spindle rotation drive mechanism, 41 X axis direction feed drive mechanism 42 Y-axis direction feed drive mechanism, 43 Y-axis direction feed drive mechanism, 44 B-axis feed mechanism, 45 C-axis feed drive mechanism, 46 spindle position detector, 47 chuck position detector, 50 rotation controller, 60 Feed control unit, 70 electromagnet, 100 workpiece, 101 surface to be polished.

Claims (9)

非磁性材料からなる研磨対象物を研磨するための研磨装置であって、
研磨対象物に対して相対運動可能な研磨ツールと、
前記研磨ツールに塗布された研磨剤とを備え、
前記研磨剤は、磁性材料からなる複数の球体と、前記複数の球体の各々の表面に被膜状に付着してなる液状バインダと、前記液状バインダによって前記複数の球体の各々の表面上において分散された状態で保持された非磁性材料からなる複数の砥粒とを含み、
前記研磨ツールの表面近傍には、前記研磨ツールの表面の一部から出て前記研磨ツールの表面の他の一部に戻るように前記研磨ツールに一対の磁極が形成されることで磁場が生成され、当該磁場によって前記複数の球体が前記研磨ツールに磁着されることで前記研磨剤中に磁性クラスタが形成され、
前記研磨剤を前記研磨ツールによって研磨対象物に押圧しつつ前記研磨ツールを研磨対象物に対して相対運動させることで研磨対象物を研磨するに際し、前記磁場のみによって前記磁性クラスタが形成された状態が維持される、研磨装置。
A polishing apparatus for polishing a polishing object made of a nonmagnetic material,
A polishing tool capable of relative movement with respect to an object to be polished;
An abrasive applied to the polishing tool,
The abrasive is dispersed on the surface of each of the plurality of spheres by the plurality of spheres made of a magnetic material, a liquid binder attached to the surface of each of the plurality of spheres, and the liquid binder. A plurality of abrasive grains made of a non-magnetic material held in a state of
Near the surface of the polishing tool, a magnetic field is generated by forming a pair of magnetic poles on the polishing tool so as to exit from a part of the surface of the polishing tool and return to another part of the surface of the polishing tool. The magnetic particles are magnetically attached to the polishing tool by the magnetic field to form magnetic clusters in the abrasive,
When polishing the polishing object by moving the polishing tool relative to the polishing object while pressing the polishing agent against the polishing object with the polishing tool, the magnetic cluster is formed only by the magnetic field. Is maintained, polishing equipment.
前記研磨ツールが、軸線周りに自転可能であり、
研磨対象物を研磨するに際し、前記研磨ツールが自転する、請求項1に記載の研磨装置。
The polishing tool is capable of rotating about an axis;
The polishing apparatus according to claim 1, wherein the polishing tool rotates when the object to be polished is polished.
前記研磨剤が、前記研磨ツールの軸線方向に位置する先端部に塗布されている、請求項2に記載の研磨装置。   The polishing apparatus according to claim 2, wherein the polishing agent is applied to a tip portion located in an axial direction of the polishing tool. 前記一対の磁極のうちの一方が、前記研磨ツールの前記先端部に形成される、請求項3に記載の研磨装置。   The polishing apparatus according to claim 3, wherein one of the pair of magnetic poles is formed at the tip portion of the polishing tool. 前記研磨ツールの前記先端部が、前記研磨ツールの軸線方向に沿って外側に向けて膨出する形状を有している、請求項3または4に記載の研磨装置。   The polishing apparatus according to claim 3 or 4, wherein the tip portion of the polishing tool has a shape that bulges outward along the axial direction of the polishing tool. 前記磁場を生成する手段が、永久磁石であり、
前記永久磁石によって前記研磨ツールの前記先端部が構成されている、請求項3から5のいずれかに記載の研磨装置。
The means for generating the magnetic field is a permanent magnet;
The polishing apparatus according to claim 3, wherein the tip portion of the polishing tool is constituted by the permanent magnet.
前記研磨ツールの前記先端部の根元部分における軸線方向と直交する断面形状が円形状であり、
前記複数の砥粒の外形が、いずれも球状または不定形状であり、
前記研磨ツールの前記先端部の前記根元部分における直径をRとし、前記複数の球体の平均直径をDとし、前記複数の砥粒の最大外形寸法をdとした場合に、R/1000≦D≦R/10の条件を満たすとともに、D/1000≦d≦D/10の条件を満たす、請求項3から6のいずれかに記載の研磨装置。
The cross-sectional shape orthogonal to the axial direction at the root portion of the tip of the polishing tool is circular,
The outer shapes of the plurality of abrasive grains are all spherical or indefinite shapes,
R / 1000 ≦ D ≦ when the diameter at the root portion of the tip of the polishing tool is R, the average diameter of the plurality of spheres is D, and the maximum external dimension of the plurality of abrasive grains is d. The polishing apparatus according to claim 3, wherein the polishing apparatus satisfies the condition of R / 10 and satisfies the condition of D / 1000 ≦ d ≦ D / 10.
前記複数の球体が、鋼球であり、
前記複数の砥粒が、アルミナ系砥粒であり、
前記液状バインダが、油である、請求項1から7のいずれかに記載の研磨装置。
The plurality of spheres are steel balls,
The plurality of abrasive grains are alumina-based abrasive grains,
The polishing apparatus according to claim 1, wherein the liquid binder is oil.
非磁性材料からなる研磨対象物を研磨するための研磨方法であって、
磁性材料からなる複数の球体、前記複数の球体の各々の表面に被膜状に付着してなる液状バインダ、および、前記液状バインダによって前記複数の球体の各々の表面上において分散された状態で保持された非磁性材料からなる複数の砥粒を含む研磨剤を、前記研磨対象物に対して相対運動可能な研磨ツールに塗布することにより、前記研磨ツールの表面の一部から出て前記研磨ツールの表面の他の一部に戻るように前記研磨ツールに一対の磁極が形成されることで前記研磨ツールの表面近傍に形成された磁場によって前記複数の球体が前記研磨ツールに磁着されることで前記研磨剤中に磁性クラスタが形成されようにする工程と、
前記研磨剤を前記研磨ツールによって前記研磨対象物に押圧しつつ前記研磨ツールを前記研磨対象物に対して相対運動させることにより、前記磁場のみによって前記磁性クラスタが形成された状態を維持しつつ前記研磨対象物を研磨する工程とを備える、研磨方法。
A polishing method for polishing a polishing object made of a nonmagnetic material,
A plurality of spheres made of a magnetic material, a liquid binder adhered to the surface of each of the plurality of spheres, and a state of being dispersed on each surface of the plurality of spheres by the liquid binder. A polishing agent containing a plurality of abrasive grains made of a non-magnetic material is applied to a polishing tool that can move relative to the object to be polished, so that the surface of the polishing tool is removed from a part of the surface of the polishing tool. By forming a pair of magnetic poles on the polishing tool so as to return to another part of the surface, the plurality of spheres are magnetically attached to the polishing tool by a magnetic field formed in the vicinity of the surface of the polishing tool. Allowing magnetic clusters to form in the abrasive;
While moving the polishing tool relative to the polishing object while pressing the abrasive against the polishing object by the polishing tool, the state where the magnetic cluster is formed only by the magnetic field is maintained. A polishing method comprising: polishing a polishing object.
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