JP3077994B2 - Electrolytic dressing grinding equipment - Google Patents
Electrolytic dressing grinding equipmentInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、機械加工分野における研削加工で用いられ
る加工法及び加工装置に係わり、特に、鏡面性状と精密
状創成を実現するための変位テーブル及び電解ドレッシ
ング研削を用いた鏡面形状創成方法及び装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a processing method and a processing apparatus used in grinding in the field of mechanical processing, and in particular, a displacement table for realizing a mirror surface property and a precise property. And a method and apparatus for creating a mirror surface shape using electrolytic dressing grinding.
(従来の技術) 従来、光学レンズやミラー等の精密な鏡面性状と形状
精度を有する超精密機能部品の加工は、極めて複雑かつ
多数の加工工程を必要としている。その加工工程は、ま
ず、研削加工で大まかな製品形状を付与した後にラッピ
ングやポリッシングといった遊離砥粒を用いた研磨加工
が行われている。このような加工方法は、極めて原始的
であり、しかも生産性の向上のみならず自動化が困難な
ために、未だに人的手段に頼る割合が少なくない。2. Description of the Related Art Conventionally, processing of an ultra-precision functional component having precise mirror surface properties and shape accuracy, such as an optical lens and a mirror, requires an extremely complicated and many processing steps. In the processing step, first, a rough product shape is given by grinding, and then polishing using free abrasive grains such as lapping or polishing is performed. Such a processing method is very primitive, and it is difficult to automate as well as to improve the productivity. Therefore, the ratio of relying on human means is still small.
本発明者等は、高精度メタルボンド超微粒砥石(CIFB
−D砥石)に微弱な電気分解によるインプロセスドレッ
シング作用を付与することによって、極めて安定性に富
む高能率な鏡面研削加工方法を開発し、特願昭63−1230
5号に提案した。この電解インプロセスドレッシング研
削法によって、特に硬脆材料の鏡面研削加工を全工程に
おいて適用できるようになり、例えば、光学レンズ、放
射光ミラー等の総合的加工システムの開発が望まれてい
る。The present inventors have developed a high-precision metal bond ultra-fine grain grinding wheel (CIFB
-D grinding wheel) by applying an in-process dressing action by weak electrolysis, developed a highly stable and highly efficient mirror surface grinding method.
No. 5 proposed. This electrolytic in-process dressing grinding method makes it possible to apply particularly the mirror grinding of hard and brittle materials in all steps. For example, development of a comprehensive processing system such as an optical lens and a radiation mirror is desired.
一方、加工中に被加工物を積層形圧電素子などの固体
アクチュエータにより、加振駆動させることによって、
被加工物の衝撃破壊作用による高加工能率化を目的とす
る砥粒加工用被加工物加振装置が特願昭62−155340に提
案されている。この装置においては、高強度メタルボン
ド超砥粒砥石との複合効果が期待されている。On the other hand, during processing, the workpiece is vibrated and driven by a solid actuator such as a laminated piezoelectric element,
Japanese Patent Application No. 62-155340 proposes a work-piece vibrating apparatus for abrasive grain processing aiming at high working efficiency by the impact breaking action of the work. In this apparatus, a combined effect with a high-strength metal bond superabrasive grindstone is expected.
更に、上記電解インプロセスドレッシング研削法の長
所である研削性能の恒常性、高研削比及び高精度化とい
った特性を活かしつつ、より高除去能率を狙って、これ
らの加工原理及び装置を融合させた電解ドレス振動研削
加工方法及び装置が特願平1−51327号に提案されてい
る。Furthermore, while utilizing the advantages of the above-described electrolytic in-process dressing grinding method, such as the homework of grinding performance, high grinding ratio, and high accuracy, the processing principles and apparatuses were integrated with the aim of higher removal efficiency. An electrolytic dress vibration grinding method and apparatus have been proposed in Japanese Patent Application No. 1-51327.
(発明が解決しようとする課題) 上述したように、本発明の目的とする硬脆材料から成
る光学レンズや放射光ミラーあるいは純平面の研削加工
に対して、従来の低結合性砥石研削、ラッピング、ポリ
ッシングによる加工方法を用いると、長大な加工時間を
必要とし、しかも人的手段によるので精度が安定せず、
生産性が低い等の種々の問題があった。また、上記電解
インプロセスドレッシング研削、電解ドレス振動研削等
の加工方法を用いて、精密鏡面性状、形状精度を可能と
する方法は未だ開発されていない。特に、レンズやミラ
ーは形状的に放物面、球面、非球面を有するので、この
ような面の形状精度を研削加工において達成することは
極めて困難であった。(Problems to be Solved by the Invention) As described above, the conventional low-coupling grindstone grinding and lapping methods are used to grind an optical lens, a synchrotron radiation mirror or a pure plane made of a hard and brittle material, which is the object of the present invention. However, using a processing method by polishing requires a long processing time, and the accuracy is not stable because of human means.
There were various problems such as low productivity. Further, no method has been developed yet that enables a precise mirror surface property and shape accuracy by using a processing method such as the electrolytic in-process dressing grinding and the electrolytic dress vibration grinding. In particular, since lenses and mirrors have a parabolic surface, a spherical surface, and an aspherical surface in shape, it has been extremely difficult to achieve such surface accuracy in grinding.
本発明は、本発明者等が開発した上記電解インプロセ
スドレッシング研削加工、電解ドレス振動研削加工等の
基礎技術に基づき、単に振動破砕加工を行うのではな
く、精密位置決め用変位テーブルと鏡面研削法とを融合
させて精密な鏡面性状、高い形状精度を可能とし、品質
管理、短納期化、自動化を実現する超精密鏡面形状創成
研削加工方法及び装置を提供することを目的とする。The present invention is based on the basic technology such as electrolytic in-process dressing grinding and electrolytic dress vibration grinding developed by the present inventors, and does not simply perform vibration crushing, but uses a displacement table for precise positioning and a mirror surface grinding method. It is an object of the present invention to provide an ultra-precision mirror surface shape creation grinding method and apparatus which enables precise mirror surface properties and high shape accuracy by realizing quality control, short delivery time, and automation.
(課題を解決するための手段) 上記の課題は、回転駆動される導電性砥石と、該導電
性砥石を陽極側とし、導電性砥石の砥石面に接触するよ
うに供給される研削液を陰極側として、上記陽極と陰極
との間に電圧を印加するための給電手段と、被加工物を
固定的に保持するための上板を有し、且つ、被加工物を
上記砥石面に向かって微小変位させたり、微小角度だけ
傾斜させたりするように上板を変位させるためのアクチ
ュエータを有する変位テーブルと、アクチュエータの各
々に変位駆動信号を供給する駆動信号供給手段と、上記
アクチュエータの各々の変位及び加工負荷を検知するた
めのセンサと、上記駆動信号供給手段が出力する変位駆
動信号を上記センサが出力する検出信号に応じて制御し
て、被加工物に所望量の変位及び傾斜を正確に付与する
ために、変位テーブルの変位量及び傾斜量を適宜補正す
るための平行処理制御装置とを備えている、被加工物に
鏡面性状の曲面の研削加工を行うための電解ドレッシン
グ研削装置によって達成することができる。(Means for Solving the Problems) The above-described problems are solved by a conductive grindstone that is driven to rotate, a grinding fluid supplied so as to contact the grindstone surface of the conductive grindstone with the conductive grindstone being an anode side, and a cathode. As a side, a power supply means for applying a voltage between the anode and the cathode, and an upper plate for fixedly holding the workpiece, and the workpiece facing the grinding wheel surface A displacement table having an actuator for displacing the upper plate so as to be slightly displaced or inclined by a small angle, a drive signal supply means for supplying a displacement drive signal to each of the actuators, and a displacement for each of the actuators And a sensor for detecting a processing load, and a displacement drive signal output by the drive signal supply means are controlled in accordance with a detection signal output by the sensor, so that a desired amount of displacement and inclination of the workpiece can be accurately determined. And a parallel processing control device for appropriately correcting the displacement amount and the tilt amount of the displacement table, and an electrolytic dressing grinding device for grinding a mirror-like curved surface on the workpiece. Can be achieved.
(作 用) 以下に、本発明を更に詳細に説明する。(Operation) Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
CIFB−D砥石は、鋳鉄ファイバーの基材にダイヤモン
ド砥粒を混合・焼結したもので、砥粒は鋳鉄ファイバー
の強い結合力によって保持されている。電解ドレッシン
グ研削は、前記CIFB−D砥石と電極間の研削液を介して
微弱電流を供給し、インプロセスで目立てを行い、その
砥粒の突き出しにより切削に近い作用で硬脆材料を容易
に除去加工するものである。従って、微細砥粒のCIFB−
D砥石を用いて、これに微弱電流を制御して印加するこ
とにより、確実な砥粒の突き出しが維持されて、極めて
高精度な表面性状の鏡面が得られる。The CIFB-D grindstone is obtained by mixing and sintering diamond abrasive grains with a cast iron fiber base material, and the abrasive grains are held by the strong bonding force of the cast iron fibers. In electrolytic dressing grinding, a weak current is supplied via the grinding fluid between the CIFB-D grinding wheel and the electrode, dressing is performed in-process, and the hard and brittle material is easily removed by the protrusion of the abrasive grains by an action similar to cutting. It is to be processed. Therefore, the fine abrasive CIFB-
By controlling and applying a weak current to the D grindstone, reliable projection of the abrasive grains is maintained, and a mirror surface with extremely high precision surface properties can be obtained.
また、本発明の目的とする球面、非球面の形状加工
は、変位テーブルの正確な位置的制御によって行われ
る。第7図(A)〜(D)は球面、非球面加工の形状形
態を示す。または第6A図、第6B図には、加工状態及び変
位テーブルを位置制御する3本のアクチュエータの配置
を示す。更に第5A図、第5B図には、変位テーブルの姿勢
の遷移過程を模式図で示す。Further, the shape processing of the spherical surface and the aspherical surface as the object of the present invention is performed by accurate positional control of the displacement table. FIGS. 7 (A) to 7 (D) show shapes of spherical and aspherical surfaces. 6A and 6B show an arrangement of three actuators for controlling the processing state and the position of the displacement table. Further, FIGS. 5A and 5B are schematic views showing the transition process of the posture of the displacement table.
まず、第7図(A)の凹面形状加工の際の各アクチュ
エータの位置制御を第5A図の遷移過程で説明する。砥石
面がワーク面と接触を始める過程aから、接触し所定の
形状加工を終える過程gまでの間に与えられる各変位の
関係を図示してある。本加工の場合、第6A図のアクチュ
エータ62、63の変位は常に同一である。加工開始前の過
程aにおいては全アクチュエータ変位は0であるが、砥
石とワークの接触開始過程bと共にアクチュエータ61を
62、63に対し大きく変位させる。過程cに至りアクチュ
エータ61の変位を小さくし中間過程dにおいては全変位
を同等とする。以降はe、f過程と順次アクチュエータ
62、63の変位を61より大きくさせ、最終過程gで再び全
変位を0とする。First, the position control of each actuator at the time of processing the concave shape in FIG. 7A will be described in the transition process of FIG. 5A. The relationship between the respective displacements applied from the process a in which the grinding wheel surface starts to contact the work surface to the process g in which the grinding wheel surface comes into contact with and finishes the predetermined shape processing is illustrated. In the case of this processing, the displacements of the actuators 62 and 63 in FIG. 6A are always the same. In the process a before the start of the machining, the total actuator displacement is 0, but the actuator 61 is moved together with the contact start process b of the grinding wheel.
Displace greatly with respect to 62 and 63. In step c, the displacement of the actuator 61 is reduced, and in the intermediate step d, the total displacement is made equal. Thereafter, the actuators are sequentially performed in steps e and f.
The displacements of 62 and 63 are made larger than 61, and the total displacement is set to 0 again in the final process g.
これに対し、第7図(B)の凸形状では、上述の凹形
状の制御の場合とアクチュエータ61と62、63の変位関係
としては全く逆の制御を与える。A−A断面に関する形
状であるため、アクチュエータ62及び63の変位は第5A図
に示す各過程と同様同一に制御される。On the other hand, in the case of the convex shape shown in FIG. 7 (B), the control of the displacement of the actuators 61, 62 and 63 is completely opposite to that in the case of the above-described control of the concave shape. Since the shape is related to the AA cross section, the displacement of the actuators 62 and 63 is controlled in the same manner as in the respective steps shown in FIG. 5A.
更に、第7図(C)、同(D)の形状は2方向断面に
曲面形状をもつ形状加工の場合である。同図(C)で
は、同図(A)の場合と同一のA−A断面に関する制御
と、これに直交するB−B断面に関する制御過程(第5B
図参照)の組み合わせが必要になる。それぞれの制御
は、変位ソフトウエアによる対処で同時に行うことが可
能である。ただし、1方向断面凸/凹面及び2方向断面
凸面に関しては、カップ砥石による加工が可能であるも
のの、2方向断面凹面に関しては第6B図に示すようなス
トレート砥石の使用が前提となってくる。しかし、制御
方向は、第5A図に示すA−A断面に関する凹面の同一の
方向が適用できる。上述の加工形状の複合形状は、当然
それぞれの制御方式の組み合わせで可能である。Further, FIGS. 7 (C) and 7 (D) show the case of shape processing having a curved shape in a cross section in two directions. In FIG. 10C, the control for the same AA section as in the case of FIG. 10A and the control process for the BB section orthogonal to this section (No. 5B)
(See the figure). Each control can be performed at the same time by coping with displacement software. However, the convex / concave surface in one direction and the convex surface in two directions can be processed by a cup grindstone, but the use of a straight grindstone as shown in FIG. 6B is premised on the concave surface in two directions. However, the same control direction can be applied to the concave surface with respect to the AA cross section shown in FIG. 5A. The composite shape of the above-mentioned processing shapes can of course be achieved by a combination of the respective control methods.
上記で説明した変位テーブルの制御方式は、3本のア
クチュエータを用いた例で示したが、アクチュエータの
数を4本またはそれ以上とすることにより、駆動本数の
均等な位置制御の割り当てが可能となる。また、加工施
工によるデータの蓄積が制御システムのCPUの記憶装置
に対してなされ、適正な変位テーブルの制御方式、制御
条件を確立することが可能である。Although the control method of the displacement table described above is described using an example in which three actuators are used, by setting the number of actuators to four or more, it is possible to allocate position control evenly in the number of drive lines. Become. In addition, data is accumulated in the storage device of the CPU of the control system by the processing and execution, and it is possible to establish an appropriate displacement table control method and control conditions.
(発明の効果) 本発明は、一般の平面研削盤などの上に本発明の変位
テーブルをセットして電解ドレッシング研削を採用する
ことにより、変位テーブルの正確な微小位置決め制御と
微細砥粒先端による研削が複合されるので、多くの効果
をもたらすことができる。例えば、加工機固有の振動、
低動剛性のような精密研削に致命的な問題から回避し
て、また、加工中に負荷が加わっても変位テーブルの可
変剛性的な制御プログラムを適用して回避できる。その
結果、一般の低精度加工機上で高精度の平面、平面性状
加工を実現することが可能になった。(Effects of the Invention) The present invention employs electrolytic dressing grinding by setting the displacement table of the present invention on a general surface grinder or the like, thereby enabling accurate fine positioning control of the displacement table and the use of fine abrasive tips. Since the grinding is combined, many effects can be obtained. For example, vibrations unique to processing machines,
It can be avoided from a critical problem such as low dynamic rigidity in precision grinding, and can be avoided by applying a variable rigidity control program of the displacement table even if a load is applied during machining. As a result, it has become possible to realize high-precision plane and planar texture processing on a general low-precision processing machine.
また、本発明によれば、レンズ、ミラー等の球面、非
球面を高精度な面性状かつ精密形状で創成することがで
きる。つまり、従来極めて困難とされたガラス、シリコ
ン、炭化ケイ素等の硬脆材料の球面、非球面あるいは純
平面を創成することが可能になった。従って、このよう
な材質を強いられる特殊機能性部品、例えば放射光ミラ
ー等を所望の形状を付与し、かつ表面粗さ、平面度等の
表面性状を高精度に作製することが可能になった。更
に、本発明により、従来の製造工程を一新し、自動化、
無人化が可能な加工工程に移行すると共に高品質、高性
能の製品を提供することができる。Further, according to the present invention, it is possible to create a spherical surface and an aspherical surface of a lens, a mirror or the like with a highly accurate surface property and a precise shape. That is, it has become possible to create a spherical surface, an aspherical surface, or a pure plane of a hard and brittle material such as glass, silicon, and silicon carbide, which has been extremely difficult in the past. Therefore, it is possible to impart a desired shape to a special functional component, for example, a radiation mirror or the like, to which such a material is imposed, and to produce the surface properties such as surface roughness and flatness with high precision. . Furthermore, according to the present invention, the conventional manufacturing process has been renewed,
It is possible to shift to an unmanned processing step and provide a high-quality and high-performance product.
(実施例) 以下に、本発明を図面を用いて詳細に説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図は本発明を実施するための装置全体の構成図で
ある。電解ドレッシングにより精密に形状及び砥粒の突
き出しが付与された導電性砥石5は、研削機械の回転軸
にセットされ回転駆動する。電解インプロセスドレッシ
ング研削は、砥石5を(+)極の電位に設定するための
給電体2及び砥石面に近接して設置された(−)電極3
を介して、電源装置1から供給される電力により開始さ
れる。この時、導電性研削液が導電性砥石面と(−)電
極間にクーラントノズル4によって供給される。これら
の手段によって、導電性砥石面は加工中でも常時砥粒の
突き出しが維持されるため、微細砥粒による鏡面性状の
付与、並びに精密な形状加工に対処することができる。FIG. 1 is a configuration diagram of an entire apparatus for carrying out the present invention. The conductive grindstone 5 to which the shape and the protrusion of the abrasive grains are precisely given by the electrolytic dressing is set on the rotating shaft of the grinding machine and driven to rotate. In the electrolytic in-process dressing grinding, the power supply 2 for setting the grindstone 5 to the potential of the (+) pole and the (−) electrode 3 placed close to the grindstone surface are used.
, And is started by the electric power supplied from the power supply device 1 via At this time, the conductive grinding liquid is supplied between the conductive grinding wheel surface and the (−) electrode by the coolant nozzle 4. By these means, the projection of the abrasive grains is always maintained during the processing on the conductive grinding wheel surface, so that it is possible to cope with the impartation of the mirror surface property by the fine abrasive grains and the precise shape processing.
一方、同図においては、前記電解インプロセスドレッ
シング研削加工と平行して、研削加工機12上に設置され
た変位テーブル(第2図に詳細に示す)13の駆動によ
り、被加工物17の位置が精密に制御される。この時、変
位テーブルは、その変位駆動信号を供給する駆動信号供
給手段14及び、変位テーブル内部に組み込まれた実変位
・負荷を加工中に計測する検出手段からの信号を中継す
る計測信号中継手段15の平行処理制御装置16によって、
極めて精密に変位駆動・制御が行われる。On the other hand, in the same figure, in parallel with the electrolytic in-process dressing grinding, the position of the workpiece 17 is controlled by driving a displacement table (shown in detail in FIG. 2) 13 installed on the grinding machine 12. Is precisely controlled. At this time, the displacement table is provided with a drive signal supply means 14 for supplying the displacement drive signal and a measurement signal relay means for relaying a signal from a detection means incorporated in the displacement table for measuring an actual displacement / load during machining. By 15 parallel processing controllers 16,
The displacement drive / control is performed very precisely.
第2図は、第1図の変位テーブル13の構造を示す平面
断面図である。この変位テーブルは、被加工物を保持・
位置決めする上板18とテーブル全体を研削加工機上に保
持するベース19とに大別できる。これらの間に、前記ベ
ースから上板の所定の変位・位置決めを実現するための
駆動手段であるアクチュエータ20が配置されている。ア
クチュエータの下端部は、ベース上面に固定され、アク
チュエータ上端部には、上板と接しアクチュエータの変
位を上板に伝達するための伝達板片21が固定されてい
る。この伝達板片は、精密な位置決めのために3本ある
アクチュエータの、個々の異なる変位を確実に上板18に
伝達できるようにその中央部に曲面立体形状が施されて
いる。これと同時に、精密な位置決めを実現するため、
伝達板片21上部と上板18が常時所定の圧力で確実に接す
るよう、予圧支柱22が予圧スプリング23の弛緩力を得、
上板18とベース19とでアクチュエータ20を所定の予圧で
密着させる機構を有す。また、上板18外周部及びベース
部19外周部には、実加工で必要となる加工液(クーラン
ト)が変位テーブル内部へ侵入するのを防止するOリン
グ24、25が配され、上板部ケーシング26及びベース部ケ
ーシング27の内面によってシールされる。この時、上板
部ケーシング26下面とベース部ケーシング27上面間には
薄板28が挟まれ、各部固定用ボルト29、30、31により、
薄板28と上板18、上板部ケーシング26と薄板28、薄板28
とベース部ケーシング27、及びベース部ケーシング27と
ベース19が確実に固定・保持される。従って、薄板28
は、ひいては上板18とベース部19間に、加工中にせん断
力(上板部を水平方向に押す力)が加わった場合にも、
充分な横方向剛性が実現される。更に、上板18とベース
19との実変位もしくは、両者間に存在する負荷を検出す
るためのセンサ32が、保持・固定具34によりベース19底
部に配置されている。センサはリング状アクチュエータ
20の中央に貫通し、伝達板片21下面から伸びる検出棒33
と対向もしくは接触して変位を検出して、外部の制御系
からアクチュエータに信号入力し、上板18を駆動する。
また、ベース19底部には、加工液の侵入を防止するベー
ス底面ケーシング35及びベース底面シール薄板36が固定
されている。複数本あるアクチュエータ、センサの駆動
及び検出信号を伝達するためのケーブルは、ベース底面
ケーシング等に設けられた穴を介して、変位テーブル外
部に通じている。実際の加工時には、変位テーブル上板
18上面部に固定される被加工物固定・保持用の試料板37
が装着される。更に、変位テーブルベース部19には加工
機上への装着を容易なものとするため、固定・保持用の
手段が設けられている。FIG. 2 is a plan sectional view showing the structure of the displacement table 13 in FIG. This displacement table holds the workpiece
An upper plate 18 for positioning and a base 19 for holding the entire table on a grinding machine can be roughly classified. An actuator 20, which is a driving means for realizing a predetermined displacement and positioning of the upper plate from the base, is disposed between them. A lower end of the actuator is fixed to the upper surface of the base, and a transmission plate piece 21 that is in contact with the upper plate and transmits the displacement of the actuator to the upper plate is fixed to the upper end of the actuator. This transmission plate piece has a curved three-dimensional shape at the center thereof so that different displacements of three actuators can be reliably transmitted to the upper plate 18 for precise positioning. At the same time, to achieve precise positioning,
The preload strut 22 obtains the relaxing force of the preload spring 23 so that the upper portion of the transmission plate piece 21 and the upper plate 18 always contact at a predetermined pressure.
A mechanism is provided for bringing the actuator 20 into close contact with the upper plate 18 and the base 19 at a predetermined preload. O-rings 24 and 25 for preventing a machining liquid (coolant) required for actual machining from entering the inside of the displacement table are arranged on the outer peripheral portion of the upper plate 18 and the outer peripheral portion of the base portion 19. Sealed by the inner surfaces of the casing 26 and the base casing 27. At this time, a thin plate 28 is sandwiched between the lower surface of the upper plate casing 26 and the upper surface of the base unit casing 27, and by fixing bolts 29, 30, 31 for each part,
Thin plate 28 and upper plate 18, upper plate part casing 26 and thin plate 28, thin plate 28
The base casing 27 and the base casing 27 and the base 19 are securely fixed and held. Therefore, the thin plate 28
Then, even if a shearing force (force pressing the upper plate in the horizontal direction) is applied during processing between the upper plate 18 and the base 19,
Sufficient lateral stiffness is achieved. Furthermore, upper plate 18 and base
A sensor 32 for detecting the actual displacement with respect to 19 or the load existing between them is arranged at the bottom of the base 19 by a holding / fixing tool 34. Sensor is a ring actuator
Detection rod 33 that penetrates through the center of 20 and extends from the lower surface of transmission plate piece 21
The displacement is detected by facing or contacting with the actuator, and a signal is input to the actuator from an external control system to drive the upper plate 18.
Further, a base bottom casing 35 and a base bottom seal thin plate 36 for preventing intrusion of a machining fluid are fixed to the bottom of the base 19. Cables for transmitting drive signals and detection signals of a plurality of actuators and sensors communicate with the outside of the displacement table through holes provided in a base bottom casing or the like. During actual machining, the upper plate of the displacement table
18 Specimen plate for fixing and holding the workpiece fixed to the upper surface 37
Is attached. Further, the displacement table base portion 19 is provided with a fixing / holding means for facilitating mounting on the processing machine.
第3図は、変位テーブルの制御システムのブロック図
である。第2図に示す変位テーブル13の制御は以下のよ
うに行われる。変位テーブルの駆動量を検知したセンサ
32からの信号39は、所定の振幅に増幅するアンプ42を介
し、その信号の一部がシステムオペレータへと表示する
目的で接続されたシンクロスコープ43に伝達され、また
一方はA/D変換器44に導入される。A/D変換器44を介し
て、検出信号は制御システムの心臓部であるCPU45へと
入力される。CPUで演算された信号はD/A変換器46に入
り、アクチュエータ20の駆動回路40へと出力され、アク
チュエータの電力を供給する直流電源41により駆動す
る。CPU45からは、前記2系統の入出力信号の他に、シ
ステム・オペレータに本システムの駆動・制御状態を表
示するディスプレー47、並びに駆動・制御結果をハード
コピー化するためのプリンタ48に接続されている。CPU
における信号処理としては、初期のソフトウェア上で演
算処理された駆動信号をD/A変換器を介し、変位テーブ
ルのアクチュエータに供給するための指令処理を受け持
ち、一方ではA/D変換器から入力された検出信号を参照
することで、初期の変位テーブル駆動信号が適正なもの
であるか否かを判断し、その駆動信号にインプロセスで
補正・修正を加えるフィードバック機能をも備えてい
る。尚、このCPUは、本制御システム単体で、変位テー
ブルの制御機能に加え、研削加工機も連動して制御でき
る適用性を備えている。FIG. 3 is a block diagram of a control system of the displacement table. The control of the displacement table 13 shown in FIG. 2 is performed as follows. Sensor that detects the amount of drive of the displacement table
A signal 39 from 32 is transmitted through an amplifier 42 that amplifies to a predetermined amplitude to a synchroscope 43 connected for the purpose of displaying a part of the signal to a system operator, and one is an A / D converter. Introduced in 44. Via the A / D converter 44, the detection signal is input to the CPU 45, which is the heart of the control system. The signal calculated by the CPU enters the D / A converter 46, is output to the drive circuit 40 of the actuator 20, and is driven by the DC power supply 41 that supplies power to the actuator. In addition to the two input / output signals, the CPU 45 is connected to a display 47 for displaying a drive / control state of the system to a system operator, and a printer 48 for hard-copying the drive / control results. I have. CPU
As the signal processing in the above, it is responsible for the command processing for supplying the drive signal calculated on the initial software to the actuator of the displacement table via the D / A converter, while the input signal is input from the A / D converter. A feedback function is also provided for determining whether or not the initial displacement table drive signal is appropriate by referring to the detected signal, and for in-process correcting / correcting the drive signal. This CPU alone has the applicability of controlling the grinding machine in addition to the control function of the displacement table by the control system alone.
以下に、硬脆材料の炭化ケイ素を用いて放射光ミラー
(凹面鏡)を想定し、径30mm×長さ51mmのサンプルで加
工した実験例を説明する。第1図の研削加工機及び機器
等の仕様を第1表に示す。Hereinafter, an experimental example will be described in which a synchrotron radiation mirror (concave mirror) is assumed using silicon carbide as a hard and brittle material and processed with a sample having a diameter of 30 mm and a length of 51 mm. Table 1 shows the specifications of the grinding machine and equipment shown in FIG.
まず、#100C砥石等を用いてCIFB−D砥石のツルーイ
ングを行い、また電解ドレッシングにより初期目立てを
行った。電解ドレッシング研削加工は粗仕上、中仕上、
最終仕上の3段階で行うこととし、変位テーブルは最終
仕上においてのみ使用した。このときの研削条件は、砥
石周速1200m/min、送り速度100mm/min、である。次に、
被加工物の炭化ケイ素を研削加工機にセットした変位テ
ーブル上に接着固定し、粗粒CIFB−Dストレート砥石#
600により径30mm×長さ51mmの丸棒を角材に加工した。
切り込み量は15μmである。続いてあらかじめツルーイ
ング及び目立てを行ったCIFB−D砥石#1200に交換し
て、粗仕上で被加工物の表面に形成された梨地面を光沢
が得られる程度に中仕上を行った。切り込み量は15μm
である。この状態で初期加工平面度0.5μm前後であっ
た。最終仕上は微粒CIFB−D砥石#4000によるElid鏡面
研削を、切り込み量を2μmと1μmの2段階で行っ
た。このときのElid条件は、印加電圧90V、ピーク電流2
4A、パルス周波数on12μs、off3μsである。凹面ミラ
ーの曲率はR60mである。変位テーブルは1バス当たりの
加工距離51mm中において、最大変位6.5μmの指定・制
御を施した。これは、加工開始点から単調に変位を増や
し被加工物中央部で最大変位とし、再び単調に減少させ
るという極めて精密なR加工の制御である。その結果、
第4図に示すような、加工面形状も最大変位部で6.5μ
mの凹部が創成された。変位テーブルの仕様を第2表
に、また変位テーブル制御系の仕様を第3表に示す。
尚、変位テーブルのアクチュエータは、150V印加時に1
6.5μmの変位が得られる。 First, truing of the CIFB-D grinding wheel was performed using a # 100C grinding wheel or the like, and initial dressing was performed by electrolytic dressing. Electrolytic dressing grinding process is rough finish, medium finish,
This was performed in three stages of the final finish, and the displacement table was used only in the final finish. The grinding conditions at this time are a grinding wheel peripheral speed of 1200 m / min and a feed speed of 100 mm / min. next,
The silicon carbide of the workpiece is bonded and fixed on a displacement table set on a grinding machine, and coarse-grain CIFB-D straight grinding wheel #
A round bar having a diameter of 30 mm and a length of 51 mm was processed into a square bar by using 600.
The cut depth is 15 μm. Subsequently, it was replaced with a CIFB-D grindstone # 1200 that had been truing and dressing in advance, and the finished surface formed on the surface of the workpiece in the rough finish was medium-finished to the extent that gloss was obtained. Cut depth 15μm
It is. In this state, the initial processing flatness was about 0.5 μm. The final finish was performed by Elid mirror surface grinding using a fine-grain CIFB-D grinding wheel # 4000 in two stages of a cut amount of 2 μm and 1 μm. The Elid condition at this time is as follows: applied voltage 90 V, peak current 2
4A, pulse frequency on12 μs, off3 μs. The curvature of the concave mirror is R60m. The displacement table was designated and controlled with a maximum displacement of 6.5 μm within a processing distance of 51 mm per bus. This is an extremely precise control of the R processing in which the displacement is monotonically increased from the machining start point, is maximized at the center of the workpiece, and is monotonously decreased again. as a result,
As shown in Fig. 4, the processing surface shape is 6.5μ at the maximum displacement.
m recesses were created. Table 2 shows the specifications of the displacement table, and Table 3 shows the specifications of the displacement table control system.
Note that the actuator on the displacement table
A displacement of 6.5 μm is obtained.
第4図において、加工面粗さを測定した結果、Ra=6
〜8nm、Rmax=40〜50nmが得られ、Elid研削に本質的な
微細砥粒先端による塑性流動に近い面を呈していること
がわかった。 In FIG. 4, the measured surface roughness was Ra = 6.
88 nm and R max = 40-50 nm were obtained, and it was found that the surface exhibited a surface close to plastic flow due to the tip of fine abrasive grains essential for Elid grinding.
本実施例において、通常の加工機に#4000CIFB−D砥
石によるElid研削を適用し、変位テーブルに所定の制御
を施し、高精度の面性状かつ精密形状の創成を実現する
ことができた。In this embodiment, Elid grinding using a # 4000CIFB-D grindstone was applied to a normal processing machine, a predetermined control was performed on the displacement table, and it was possible to realize creation of a highly accurate surface property and a precise shape.
第1図は、本発明による装置の構成を示す概略図であ
り、 第2図は、第1図の変位テーブルの構成を示す断面図で
あり、 第3図は、変位テーブルの制御システムのブロック図で
あり、 第4図は、本実施例で研削加工した精密形状加工品の例
を示す図であり、 第5A図及び第5B図は、変位テーブルの姿勢の遷移過程を
模式的に示す図であり、 第6A図及び第6B図は、加工状態及び変位テーブルを位置
制御する3本のアクチュエータの配置を示す図であり、 第7図は、被加工物の加工形状形態の例を示す図であ
る。 (符号の説明) 1……電源、2……給電体、3……陰電極、 4、4″……クーラントノズル、5……砥石、 12……研削加工機、13……変位テーブル、 14……駆動信号供給手段、 15……計測信号供給手段、 16……平行処理制御装置、17店……被加工物、 18……上板、19……ベース、21……伝達板片、 20、61、62、63……アクチュエータ、 22……予圧支持、23……スプリング、 24、25……Oリング、 26、27、35……ケーシング、 28、36……薄板、 29、30、31……固定用ボルト、 32……センサ、33……検出棒、 34……固定具、37……試料板、 39……センサ信号、40……駆動回路、 41……直流電源、42……アンプ、 43……シンクロスコープ、 44……A/D変換器、45……CPU、 46……D/A変換器、47……ディスプレー、 48……プリンタ。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the displacement table of FIG. 1, and FIG. 3 is a block diagram of a control system for the displacement table. FIG. 4 is a diagram showing an example of a precision-shaped workpiece that has been ground in the present embodiment. FIGS. 5A and 5B are diagrams schematically showing a transition process of the posture of the displacement table. 6A and 6B are diagrams showing an arrangement of three actuators for controlling a machining state and a position of a displacement table, and FIG. 7 is a diagram showing an example of a machining shape of a workpiece. It is. (Explanation of symbols) 1... Power source 2... Power supply 3... Negative electrode 4. 4 ″... Coolant nozzle 5... Grindstone 12... Grinding machine 13. ... drive signal supply means, 15 ... measurement signal supply means, 16 ... parallel processing control device, 17 stores ... workpiece, 18 ... top plate, 19 ... base, 21 ... transmission plate piece, 20 , 61, 62, 63 ... Actuator, 22 ... Preload support, 23 ... Spring, 24, 25 ... O-ring, 26, 27, 35 ... Casing, 28, 36 ... Thin plate, 29, 30, 31 …… Fixing bolt, 32 …… Sensor, 33 …… Detector rod, 34 …… Fixer, 37 …… Sample plate, 39 …… Sensor signal, 40 …… Drive circuit, 41 …… DC power supply, 42 …… Amplifier, 43… Synchroscope, 44… A / D converter, 45… CPU, 46… D / A converter, 47… Display, 48… Printer.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B24B 53/00 B24B 53/00 D (72)発明者 鍾 兆偉 埼玉県和光市広沢2番1号 理化学研究 所内 (56)参考文献 特開 平2−53557(JP,A) 特開 平1−188266(JP,A) 実開 平1−138563(JP,U) 実開 昭63−67070(JP,U) 実開 昭63−74269(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B24B 13/00 B23H 5/00 B23H 5/06 B23Q 1/30 B24B 41/06 B24B 53/00 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI B24B 53/00 B24B 53/00 D (72) Inventor Zhao Zhong 2-1, Hirosawa, Wako-shi, Saitama Pref. RIKEN (56) References JP-A-2-53557 (JP, A) JP-A-1-188266 (JP, A) JP-A-1-138563 (JP, U) JP-A-63-67070 (JP, U) JP-A-63 −74269 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B24B 13/00 B23H 5/00 B23H 5/06 B23Q 1/30 B24B 41/06 B24B 53/00
Claims (4)
石を陽極側とし、導電性砥石の砥石面に接触するように
供給される研削液を陰極側として、上記陽極と陰極との
間に電圧を印加するための給電手段と、被加工物を固定
的に保持するための上板を有し、且つ、被加工物を上記
砥石面に向かって微小変位させたり、微小角度だけ傾斜
させたりするように上板を変位させるためのアクチュエ
ータを有する変位テーブルと、アクチュエータの各々に
変位駆動信号を供給する駆動信号供給手段と、上記アク
チュエータの各々の変位及び加工負荷を検知するための
センサと、上記駆動信号供給手段が出力する変位駆動信
号を上記センサが出力する検出信号に応じて制御して、
被加工物に所望量の変位及び傾斜を正確に付与するよう
に、変位テーブルの変位量及び傾斜量を適宜補正するた
めの平行処理制御装置とを備えている、被加工物に鏡面
性状の曲面の研削加工を行うための電解ドレッシング研
削装置。1. An anode and a cathode, wherein a conductive grindstone which is rotationally driven and a grinding fluid supplied so as to contact the grindstone surface of the conductive grindstone are used as a cathode side with the conductive grindstone as an anode side. A power supply means for applying a voltage therebetween, and an upper plate for fixedly holding the workpiece, and slightly displacing the workpiece toward the grindstone surface or inclining by a small angle A displacement table having an actuator for displacing the upper plate such that the upper plate is displaced, a drive signal supply means for supplying a displacement drive signal to each of the actuators, and a sensor for detecting the displacement and the processing load of each of the actuators And, controlling the displacement drive signal output by the drive signal supply means according to the detection signal output by the sensor,
A parallel processing control device for appropriately correcting the displacement amount and the inclination amount of the displacement table so that the desired amount of the displacement and the inclination can be accurately given to the workpiece; and a mirror-like curved surface on the workpiece. Dressing grinding equipment for grinding of steel.
上に、上記センサが配置されている、ことを特徴とする
請求項(1)に記載の装置。2. The device according to claim 1, wherein the sensor is arranged on a central axis in the operation direction of the actuator.
って少なくとも3つ配置されている、ことを特徴とする
請求項(1)に記載の装置。3. The apparatus according to claim 1, wherein at least three actuators are arranged along a surface of the upper plate.
ある、ことを特徴とする請求項(1)に記載の装置。4. The apparatus according to claim 1, wherein said actuator is a laminated piezoelectric element.
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JP13085490A JP3077994B2 (en) | 1990-05-21 | 1990-05-21 | Electrolytic dressing grinding equipment |
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JPH0425365A JPH0425365A (en) | 1992-01-29 |
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JP (1) | JP3077994B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100762074B1 (en) * | 2000-06-20 | 2007-10-01 | 리켄 | Apparatus for elid grinding to produce fine shape |
CN102717318A (en) * | 2012-05-18 | 2012-10-10 | 常熟晶玻光学科技有限公司 | Processing process of 3D (three-dimensional) substrate |
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CN1320982C (en) * | 2003-12-26 | 2007-06-13 | 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所 | Method for srinding non spherical optical lens using active pressure poshiling disc |
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-
1990
- 1990-05-21 JP JP13085490A patent/JP3077994B2/en not_active Expired - Lifetime
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