JP4197803B2 - Grinding method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズやプリズム等のガラスからなる光学素子などの脆性材の研削法に関する。
【0002】
【従来の技術】
脆性材であるガラス(光学ガラス)から、レンズやプリズムなどの光学素子を製造するために研削が行われる。この研削には、脆性材の表面に対して球面や平面形状を創成するための粗加工となるカーブジェネレーティング加工と、ダイヤモンドペレットなどによる共擦り(ラッピング)によるスムージング加工とがある。図5は『光学部品加工用語』(光学工業技術協会発行)に記載されているカーブジェネレーティング加工を示し、(a)は光学ガラス102から凸面形状を研削し、(b)は光学ガラス102から凹面形状を研削する場合である。
【0003】
光学ガラス102は被加工物ホルダ103に貼り付けられており、この光学ガラス102に対し所望の球面形状が創成できる角度αにカップ状のダイヤモンド砥石101を傾斜させて研削する。角度αは砥石ホルダ105の砥石軸110と被加工物ホルダ103のワーク軸120とのなす角度である。この角度αを保持させた状態で、砥石101および光学ガラス102の双方を回転させて創成を行うものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、被研削物を研削するための研削能率と得られる表面粗さ品質とは、相反する関係にあるため、研削能率を高めると、得られる表面粗さが低下し、逆に表面粗さを向上させると、研削能率が低下する。すなわち研削能率を向上させるためには、砥石が有する砥粒径を大きくして切り込み量を大きく確保する必要がある。しかし砥粒径が大きくなり、切り込み量が大きくなれば、得られる表面粗さが低下する。又、このように切り込み量が大きい場合、ガラスのような脆性材料では、破壊(割れ)が発生して材料の内部にまで亀裂であるクラックが進行するため、表面粗さがさらに低下する問題を有している。
【0005】
そこで本発明は、高い研削能率を有する研削工具を用いながら、同時に高い表面粗さを得ることができる研削法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の研削方法は、コロイダルシリカ液に含まれるシリカ超微粒子が有した界面電位二重層を利用し、砥石表面にシリカ粒子を吸着させて、脆性材である被加工物の表面に対して研削作用と同時に研磨作用を施すものである。
【0007】
すなわち、請求項1の発明は、光学素子などの脆性材を砥石により研削する方法において、アルミニウム、亜鉛、ニッケル、マグネシウム又は銅のいずれかをボンド材として有する砥石を用い、前記砥石と前記脆性材との間に、シリカ粒子を含有し且つアルカリ液であるコロイダルシリカ液を介在させ、前記コロイダルシリカ液中で界面電位二重層を形成する前記シリカ粒子と、前記ボンド材の金属イオンとを反応させてゲル化した生成物を、前記砥石の表面に付着させて、前記脆性材を研削加工すると共に研磨加工することを特徴とする。
【0008】
アルカリ液であるコロイダルシリカ液に含まれるシリカ超微粒子は、水酸基を吸着することによって負に帯電しており、極微弱な力ではあるが金属表面に吸着する。一方、アルカリ液中では、アルミニウム、亜鉛、銅、ニッケル、マグネシウムの金属は侵されることが知られている。このような金属をボンド材として利用している砥石を、アルカリ液であるコロイダルシリカ液の中で用いて脆性材の研削加工を行うと、アルカリ液により砥石のボンド材が浸食されてボンド材からプラスに帯電した金属イオンとして溶出する。この溶出によって水酸基を付着してマイナスに帯電しているシリカ超微粒子が、その砥石の表層で金属イオンと反応し、ゲル化した生成物(シリカゲル)が生じて砥石表面に付着する。
【0009】
この状態が砥石の表層で発生するため、砥石が有するダイヤモンドやcBNなどの砥粒による通常の研削加工にあわせて、表面に付着したシリカ超微粒子の研磨作用が加味され、水溶性研削液を用いた通常の研削加工以上の表面粗さを得ることができる。
【0010】
また砥石表面にシリカ超微粒子が付着するため、砥石表面から突き出す砥粒の突き出し量が小さくなることから、砥石が有する砥粒の切り込み深さも小さくなり、より高い表面粗さを得ることができる。同時にゲル化した超微粒子の膜が、砥石と被研削物の界面に介在して、両者の加工に伴う振動を吸収する緩衝材の役割も果たすことから、高い表面粗さを得ることができる。このような作用に加えて、ゲル化した膜が介在しても、研削砥粒による研削が行われることに変わりがないため、研削能率が低下することはない。
【0011】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記コロイダルシリカ液が、水溶性の研削液を含有していることを特徴とする。
【0012】
この発明では、コロイダルシリカの液中に水溶性の研削液を混ぜていることから、砥石と被研削物との界面で活性化作用が作用し、研削により生じたスラッジの排出性が高まり、研削キズ(スクラッチ)の発生防止による表面粗さの向上を得られる。また研削液が有する潤滑作用によって研削抵抗力を軽減することもでき、研削加工による振動や発熱を抑えることができ、より高い表面粗さや形状の安定性を確保することができる。
【0013】
請求項3の発明は、請求項1または2の発明において、前記コロイダルシリカ液が、金属イオンを含有していることを特徴とする。
【0014】
この発明では、コロイダルシリカの液中に金属イオンを含有させることにより、含有させた金属イオンとシリカ超微粒子とが付着し、金属イオンの電荷や量に応じた大きさを有するゲルが生成されて液中に介在する。このゲルは、液中では水酸基を更に付着しているため、徐々に軟化して液体状になって砥石表面に付着する。このようにコロイダルシリカの液中に、あらかじめ金属イオンを含有させることで、ある程度の大きさを有するゲルを生成しておき、該ゲルを砥石の表面に付着させることにより、より短時間での砥石の表面へのシリカ超微粒子の付着を促ることができるため、シリカ超微粒子の高い研磨能力を確保できる。
【0017】
【発明の実施の形態】
(実施の形態1)
図1及び図2(a)、(b)、は本発明の実施の形態1であり、図2(a)はアルミボンド砥石にコロイダルシリカ液を用いて光学ガラスの研削加工を行ったときの表面粗さ計測結果を、(b)にはアルミボンド砥石に既存の水溶性研削液を用いて研削加工を行ったときの表面粗さ計測結果を示す。
【0018】
この実施の形態では、図1に示すように既存のカーブジェネレーター(以下、CG機)にアルミボンド砥石1を取り付け、水溶性研削液の代わりにコロイダルシリカ液2をノズル2aから噴出して加工部位にかけながら、光学ガラス3を研削する。アルミボンド砥石1は、ダイヤモンド砥粒を、高純度のアルミニウムをボンド材として用いた砥石であり、この実施の形態では、新日産ダイヤモンド工業(株)で製造・販売されているアルミボンド砥石(#600、集中度100)を用いた。
【0019】
コロイダルシリカ液2は、シリカ純度が高く半導体の研磨等で用いられる日産化学工業(株)のスノーテックス30(商品名、スノーテックスはシリカ超微粒子を30重量%含むコロイダルシリカ液である。)を、純水で6重量%に希釈して用いた。このシリカ液2内のシリカ超微粒子はマイナスに帯電している。被研削物である脆性材としての光学ガラス3には、(株)オハラより製造・販売されているFPL51(商品名)およびBSL7(商品名)の2種類を用いた。
【0020】
また研削加工機は、既存のカーブジェネレータを用い、この実施の形態では、共立精機(株)のKCG−3型(商品名)を使用した。このカーブジェネレータの砥石ホルダ1aにアルミボンド砥石1を装着し、光学ガラス3を被加工物ホルダ3aに取り付けて、アルミボンド砥石1および光学ガラス3をそれぞれ回転しながら総切り込み量約1mmの研削を行った。このときのアルミボンド砥石1の周速度は10m/秒、光学ガラス3の周速度は0.1m/秒である。又、この研削では、ノズル2aからコロイダルシリカ液2を供給した。
【0021】
図2(a)および(b)は、光学ガラス3としてFPL51を用いた際の表面粗さの計測結果を示す。同じ研削条件で既存の水溶性の研削液を用いてアルミボンド砥石1による研削加工を行った場合の平均表面粗さRaは、図2(b)に示すように、0.320μmであるのに対し、この実施の形態のアルミボンド砥石1にコロイダルシリカ液2を供給しながら研削を行った場合は、図2(a)で示すように、平均表面粗さRaが約1/6に相当する0.052μmまで向上した。他の光学ガラスにおいてもほぼ同様の傾向となった。
【0022】
この理由を説明すると、マイナスに帯電したシリカ超微粒子を有するコロイダルシリカ液をアルミボンド砥石1に供給すると、シリカ超微粒子は極微弱な力ではあるが、アルミボンド砥石に吸着する。さらにコロイダルシリカ液2はアルカリ液であるため、アルミニウムは侵され、3価のアルミニウムイオンが溶出する。この溶出では、水酸基を付着してマイナスに帯電した状態で吸着してきたシリカ超微粒子が、その表層でアルミニウムイオンとさらに強力に吸着し、ゲル化して砥石の表面で付着が生じる。この状態が研削砥石の表層で発生するため、砥石が有するダイヤモンド砥粒による通常の研削加工に加えて、付着したシリカ超微粒子の研磨が作用し、水溶性研削液を用いた通常の研削加工以上の表面粗さを得ることができたものである。
【0023】
従って、シリカ超微粒子を含まない通常の水溶性の研削液で加工を行った際の表面粗さに比べ、超微粒子の研磨作用が作用するため、より良好な表面粗さを得ることができる。また砥石表面にシリカ超微粒子が付着するため、砥石表面から突き出すダイヤモンド砥粒の突き出し量が小さくなる。このため、アルミボンド砥石自体が有する砥粒の切り込み深さも小さくなり、より高い表面粗さを得ることができる。
【0024】
なお、この実施の形態では、アルミニウムボンド砥石1を用いたが、アルカリ液での溶出が発生する金属によるボンド材を用いた砥石であれば良く、亜鉛、銅、ニッケル、マグネシウムのいずれかを使用することができる。又、シリカ超微粒子の含有量が6重量%のコロイダルシリカ液2を用いたが、これに限定されるものではなく、3〜30重量%の範囲内でその濃度を適宜、選択することができる。この場合の選択は、加工の作業性、CG機へのダメージ等の影響度を考慮して決定することができる。
【0025】
このような実施の形態では、シリカ超微粒子の研磨作用を付加させて研削するため、より表面粗さの高い研削面を得ることができる。
【0026】
(実施の形態2)
図3(a)、(b)は本発明の実施の形態2であり、図3(a)は、この実施の形態の研削法で得られた表面粗さの計測結果、(b)は研削加工中のアルミニウムボンド砥石1を回転させるモーターの電流値の増加分を示す。図3(b)の特性図では、縦軸に研削加工しないとき(いわゆる空転時)の砥石側のモータ(砥石を回転させるモータ)の電流値を基準(0.00)として、各レンズを研削するときのモータの電流の増加分をプロットし、横軸にレンズの研削個数(光学ガラスに研削を施してレンズを30個創成する場合のレンズの研削個数)をプロットしてある。この(b)における特性曲線Aはコロイダルシリカ液のみを用いた研削加工を、Bはコロイダルシリカ液と研削液とを混在させた時の研削加工を示す。
【0027】
この実施の形態の特徴は、コロイダルシリカ液2の中に、わずかに水溶性の研削液を混在させた点である。すなわち、この実施の形態では、実施の形態1と同様な既存のカーブジェネレーター(GC機)に、アルミボンド砥石1を取り付けて研削するが、この研削加工中に供給するコロイダルシリカ液2の中に、わずかに水溶性の研削液を混ぜて用い、光学ガラス3を研削するものである。コロイダルシリカ液2としては、日産化学工業(株)のスノーテックス30を純水で6重量%に希釈した液を用いた。
【0028】
この実施の形態では、アルミボンド砥石1、コロイダルシリカ液2、光学ガラス3、カーブジェネレータは実施の形態1と同様とした。水溶性の研削液としては、(株)マブチ・エスアンドティーが販売しているグリーンカット(商品名)を用い、この研削液をコロイダルシリカ液2に1.5vol%の濃度で加えた。なお、コロイダルシリカ液2を水溶性研削液で6vol%以上に希釈すると、シリカ超微粒子による研磨作用の効果が得られ難く、水溶性研磨液のみを用いた研削加工時の表面粗さに近くなって、望ましい結果が得られなかった。
【0029】
図3(a)に示すように、アルミボンド砥石1に水溶性の研削液を混ぜたコロイダルシリカ液2を供給しながら研削を行った場合は、図2(b)で示したアルミボンド砥石に水溶性研削液のみを供給しながら研削を行った場合の0.320μmに比べて、約1/8の高い表面粗さ精度である0.043μmを確保していることが解る。またコロイダルシリカ液への水溶性研削液の混入により、図3(b)で示すように、研削加工中の砥石を回転させるモータに流れる電流を、約1/3〜1/5程度にまで低減させることができる。
【0030】
このような実施の形態によれば、実施の形態1と同様に、付着したシリカ超微粒子の研磨作用が加味され、同時に微量であるが水溶性研削液を混ぜることにより、研削液が有する界面活性作用の効果が得られ、より良好な表面粗さを得ることができる。なお、コロイダルシリカ液自体(シリカ超微粒子を30重量%含有するあるいは実施の形態1のように5倍に希釈したコロイダルシリカ液)だけでは、研磨材であるシリカ超微粒子を含むが、元来研削液としての作用を付与されたものではないので、研削されたガラスのスラッジ(削りカス)の排出や、被加工物と砥石との研削加工域での潤滑作用が極めて低いものである。
【0031】
図3(b)で示すように、30個のレンズを連続的に得る研削加工中に、各レンズを得るたびにアルミボンド砥石1を回転させるモーターの電流値は、コロイダルシリカ液2にグリーンカット研削液を微量混在させた場合(特性曲線B)、コロイダルシリカ液2(特性曲線A)のみで研削加工を行ったときの、約1/3〜1/5程度となる。これは研削加工域において、実施の形態1に比して本実施の形態では、微量であるが研削液を混在させているため、スラッジの排出や加工域での潤滑性が向上し、これにより研削加工中に伴う抵抗力が低下して、モーターに流れる電流値が低下したものである。
【0032】
これにより、この実施の形態では、シリカ超微粒子の研磨作用による良好な表面粗さを得るとともに、水溶性研削液が有する界面活性作用により、研削で発生したスラッジの排出性が向上して、常に砥石が有するダイヤモンド砥石や、付着したシリカ超微粒子の研削・研磨作用を安定的に確保でき、高い表面粗さを得ることができる。従って、シリカ超微粒子による研磨作用と共に、研削液の界面活性作用とによって、より良好な表面粗さを得ることができる。
【0033】
(実施の形態3)
この実施の形態では、実施の形態1のコロイダルシリカ液2の中に、微量の金属イオンを添加して含有させるものである。コロイダルシリカ液2に銅イオンを1vol%の濃度で混在させ、その液中にアルミボンド砥石を浸したところ、アルミボンド砥石のアルミ材の表面にコロイダルシリカ液に含有されるシリカ超微粒子が析出することが観察された。これは銅イオンを含むコロイダルシリカ液にアルミボンド砥石を浸すと、銅イオンがシリカ超微粒子表面に付着している水酸基と反応して、アルミボンド砥石の表面でゲル化した生成物が生じるためであり、ゲル化した生成物は、徐々に軟化して液体状になり、さらに水酸基を付着して、アルカリで溶出したアルミニウムイオンと結合し、これによりアルミボンド砥石表面にシリカ超微粒子の凝集体が付着するものである。
【0034】
この実施の形態においても、実施の形態1と同じアルミボンド砥石1及び銅イオンを1vol%で混在させたコロイダルシリカ液を用い、光学ガラス3を研削したところ、その表面粗さは図4に示すように、Ra0.048μmとなり、既存の水溶性研削液を用いて研削加工を行った際の表面粗さRa0.320μmより大幅に面粗さが向上した。
【0035】
このような実施の形態によれば、コロイダルシリカ液2にわずかの銅イオンを含有させることで、シリカ超微粒子の析出速度を高めることができるものである。含有した銅イオンがシリカ超微粒子表面に付着している水酸基と反応して、ゲル化した生成物が生じ、さらにこのゲル化した生成物がアルカリで溶出したアルミニウムイオンとアルミボンド砥石1の表面で反応し、銅を析出させると共に、シリカ超微粒子をアルミボンド砥石表面に付着させるためである。
【0036】
従って、銅イオンと、アルカリで溶出したアルミボンド砥石1の表層間で、還元反応による銅イオンの析出に伴う局部電池が形成され、アルミニウムボンドの溶出のみで得ていた電気エネルギーよりも、より高い電位を得ることができ、より早く、かつ強くシリカ超微粒子を付着成長させることができる。この銅イオンは、コロイダルシリカ液に1vol%未満(例えば、0.8vol%、0.4vol%)で添加しても砥石表面にシリカ超微粒子の析出速度を高めることができ、また、この砥石を用いて加工した場合には、既存の水溶性研削液を用いた研削加工による表面粗さよりも面粗さが向上する。なお、この実施の形態では金属イオンとして銅イオンを用いたが、カルシウムイオン、ナトリウムイオンでも同様な効果を有するものである。
【0037】
この実施の形態では、シリカ超微粒子の強い付着力の確保と、早い成長速度を確保するために銅イオンなどの金属イオンを含有させたが、実施の形態2に示した水溶性の研削液も同時に含有させることにより、水溶性の研削液による界面活性作用を得ることができる。即ち、実施の形態2で述べたように、研削液が有する界面活性作用による研磨加工での加工作用力を向上する作用があることから、研削液を含有させることにより、シリカ超微粒子の析出速度が高まる上に、研削液による研削抵抗力の低減の作用が付加し、これにより被加工物の加工を迅速に行うことができるものである。
【0038】
なお、この実施の形態では、コロイダルシリカ液2に銅イオンを混在させ、その液中にアルミボンド砥石を浸すことによりアルミボンド砥石のアルミ材を溶出させたが、これに限らず、銅イオン含有のコロイダルシリカ液中にアルミニウムブロック材を浸してブロック材からアルミニウムイオンを溶出させ、その後にこのコロイダルシリカ液中にアルミボンド砥石を浸してアルミボンド砥石表面にシリカ超微粒子の凝集体を付着させても良い。
【0039】
このような実施の形態によれば、シリカ超微粒子のより強い付着と、早い成長とを行うことができ、効率の高い研磨作用を確保することができる。
【0040】
なお、以上の各実施の形態では、コロイダルシリカ液を脆性材の表面に介在させる方法として、ノズルからコロイダルシリカ液を吹き付けているが、コロイダルシリカ液中に脆性材表面と砥石の加工面とを浸漬させることによりコロイダルシリカ液をこれらの間に介在させて研削を行ってもよい。
【0041】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、シリカ超微粒子の研磨作用を付加させて研削するため、より表面粗さの高い研削面を得ることができる。
【0042】
請求項2の発明によれば、シリカ超微粒子による研磨作用と共に、研削液の界面活性作用とによって、より良好な表面粗さを得ることができる。
【0043】
請求項3の発明によれば、シリカ超微粒子のより強い付着と、早い成長とを行うことができ、効率の高い研磨作用を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】加工を行う装置の部分破断正面図である。
【図2】研削加工を行った場合の平均表面粗さの特性図であり、(a)は実施の形態1を、(b)は既存の研削液の場合を示す。
【図3】(a)は実施の形態2によって研削加工を行った場合の平均表面粗さの特性図、(b)は研削加工の際のモータの電流値の特性図である。
【図4】実施の形態4によって研削加工を行った場合の平均表面粗さの特性図である。
【図5】(a)及び(b)は、従来の研削加工を示す正面図である。
【符号の説明】
1 アルミニウムボンド砥石
2 コロイダルシリカ液
3 光学ガラス[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for grinding brittle materials such as optical elements made of glass such as lenses and prisms.
[0002]
[Prior art]
Grinding is performed to produce an optical element such as a lens or a prism from glass (optical glass) which is a brittle material. This grinding includes a curve generating process, which is a rough process for creating a spherical surface or a planar shape on the surface of a brittle material, and a smoothing process by co-rubbing (lapping) with diamond pellets. FIG. 5 shows the curve generating process described in “Optical component processing terminology” (published by the Optical Industry and Technology Association), (a) grinding the convex shape from the
[0003]
The
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In general, the grinding efficiency for grinding an object to be ground and the obtained surface roughness quality are in a contradictory relationship. Therefore, when the grinding efficiency is increased, the obtained surface roughness decreases, and conversely the surface roughness decreases. When improved, the grinding efficiency decreases. That is, in order to improve the grinding efficiency, it is necessary to increase the abrasive grain size of the grindstone to ensure a large cutting amount. However, if the abrasive grain size increases and the depth of cut increases, the surface roughness obtained decreases. In addition, when the cutting depth is large in this way, in a brittle material such as glass, fracture (cracking) occurs and the crack, which is a crack, progresses to the inside of the material, so that the surface roughness further decreases. Have.
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a grinding method capable of simultaneously obtaining a high surface roughness while using a grinding tool having a high grinding efficiency.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the grinding method of the present invention uses an interfacial potential double layer possessed by silica ultrafine particles contained in a colloidal silica liquid, adsorbs silica particles on the surface of a grindstone, and is a brittle material to be processed. A polishing action is performed simultaneously with a grinding action on the surface of an object.
[0007]
That is, the invention of
[0008]
The silica ultrafine particles contained in the colloidal silica liquid, which is an alkaline liquid, are negatively charged by adsorbing hydroxyl groups, and adsorb on the metal surface although it is extremely weak. On the other hand, it is known that aluminum, zinc, copper, nickel, and magnesium metals are attacked in the alkaline solution. When a grindstone using such a metal as a bond material is ground in a colloidal silica liquid, which is an alkaline liquid, and the brittle material is ground, the bond material of the grindstone is eroded by the alkaline liquid, Elutes as positively charged metal ions. Due to this elution, the ultrafine silica particles that are negatively charged due to the attachment of hydroxyl groups react with metal ions on the surface layer of the grindstone to produce a gelled product (silica gel) and adhere to the grindstone surface.
[0009]
Since this condition occurs on the surface of the grindstone, the grinding action of the ultrafine silica particles adhering to the surface is taken into account in accordance with normal grinding with diamond or cBN abrasive grains of the grindstone. It is possible to obtain a surface roughness higher than that of the normal grinding process.
[0010]
In addition, since silica ultrafine particles adhere to the surface of the grindstone, the amount of abrasive grains protruding from the surface of the grindstone is reduced. Therefore, the cutting depth of the abrasive grains of the grindstone is also reduced, and higher surface roughness can be obtained. At the same time, the ultrafine particle film that has gelled intervenes at the interface between the grindstone and the object to be ground, and also serves as a cushioning material that absorbs vibrations caused by the processing of both, so that a high surface roughness can be obtained. In addition to such an action, even if a gelled film is interposed, the grinding efficiency is not reduced because the grinding with the abrasive grains is not changed.
[0011]
The invention of
[0012]
In this invention, since a water-soluble grinding liquid is mixed in the liquid of colloidal silica, an activation action acts at the interface between the grindstone and the object to be ground, and the discharge of sludge generated by grinding is enhanced. The surface roughness can be improved by preventing the occurrence of scratches (scratches). Also, the grinding resistance can be reduced by the lubricating action of the grinding fluid, vibration and heat generation due to grinding can be suppressed, and higher surface roughness and shape stability can be ensured.
[0013]
The invention of
[0014]
In this invention, by including metal ions in the liquid of colloidal silica, the included metal ions and silica ultrafine particles are adhered, and a gel having a size corresponding to the charge and amount of metal ions is generated. Intervene in the liquid. Since this gel further adheres hydroxyl groups in the liquid, it gradually softens and becomes liquid to adhere to the grindstone surface. In this way, by containing metal ions in the colloidal silica liquid in advance, a gel having a certain size is generated, and the gel is attached to the surface of the grindstone, thereby shortening the grindstone in a shorter time. As a result, it is possible to promote the adhesion of the ultrafine silica particles to the surface of the silica, and thus it is possible to ensure the high polishing ability of the ultrafine silica particles.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
FIGS. 1 and 2 (a) and 2 (b) are the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 (a) shows a case where optical glass is ground using a colloidal silica liquid for an aluminum bond grindstone. The surface roughness measurement result is shown in (b), and the surface roughness measurement result when grinding is performed on an aluminum bond grindstone using an existing water-soluble grinding liquid is shown.
[0018]
In this embodiment, as shown in FIG. 1, an
[0019]
The
[0020]
The grinding machine used was an existing curve generator, and in this embodiment, KCG-3 type (trade name) manufactured by Kyoritsu Seiki Co., Ltd. was used. The
[0021]
2A and 2B show measurement results of surface roughness when FPL51 is used as the
[0022]
Explaining this reason, when a colloidal silica liquid having negatively charged silica ultrafine particles is supplied to the
[0023]
Therefore, since the polishing action of the ultrafine particles acts as compared with the surface roughness when processing is performed with a normal water-soluble grinding liquid not containing silica ultrafine particles, a better surface roughness can be obtained. Further, since silica ultrafine particles adhere to the surface of the grindstone, the amount of diamond abrasive grains protruding from the surface of the grindstone becomes small. For this reason, the cutting depth of the abrasive grains of the aluminum bond grindstone itself is also reduced, and higher surface roughness can be obtained.
[0024]
In this embodiment, the
[0025]
In such an embodiment, since grinding is performed by adding the polishing action of silica ultrafine particles, a ground surface with higher surface roughness can be obtained.
[0026]
(Embodiment 2)
FIGS. 3A and 3B are
[0027]
A feature of this embodiment is that a slightly water-soluble grinding liquid is mixed in the
[0028]
In this embodiment, the
[0029]
As shown in FIG. 3A, when grinding is performed while supplying a
[0030]
According to such an embodiment, like the first embodiment, the polishing action of the attached silica ultrafine particles is taken into account, and at the same time, the surface activity of the grinding fluid is obtained by mixing a small amount of water-soluble grinding fluid. The effect of an effect | action is acquired and more favorable surface roughness can be obtained. In addition, the colloidal silica liquid itself (containing colloidal silica liquid containing 30% by weight of silica ultrafine particles or diluted 5 times as in the first embodiment) contains silica ultrafine particles as an abrasive, but is originally ground. Since it does not have an action as a liquid, it is very low in the action of discharging ground glass sludge and the lubricating action in the grinding area between the workpiece and the grindstone.
[0031]
As shown in FIG. 3 (b), the current value of the motor that rotates the
[0032]
As a result, in this embodiment, while obtaining a good surface roughness due to the polishing action of the ultrafine silica particles, the surface-active action of the water-soluble grinding fluid improves the discharge of sludge generated by grinding, and always The grinding / polishing action of the diamond grindstone of the grindstone and the adhered silica ultrafine particles can be stably secured, and high surface roughness can be obtained. Therefore, better surface roughness can be obtained by the polishing action by the ultrafine silica particles and the surface active action of the grinding fluid.
[0033]
(Embodiment 3)
In this embodiment, a trace amount of metal ions is added and contained in the
[0034]
Also in this embodiment, when the
[0035]
According to such an embodiment, the deposition rate of silica ultrafine particles can be increased by adding a small amount of copper ions to the
[0036]
Therefore, a local battery is formed between the copper ion and the surface layer of the
[0037]
In this embodiment, metal ions such as copper ions are included in order to ensure strong adhesion of ultrafine silica particles and to ensure a high growth rate. However, the water-soluble grinding fluid shown in
[0038]
In this embodiment, the copper material is mixed in the
[0039]
According to such an embodiment, stronger adhesion of silica ultrafine particles and faster growth can be performed, and a highly efficient polishing action can be ensured.
[0040]
In each of the above embodiments, as a method for interposing the colloidal silica liquid on the surface of the brittle material, the colloidal silica liquid is sprayed from the nozzle. Grinding may be performed by interposing a colloidal silica liquid between them.
[0041]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, grinding is performed by adding the polishing action of the ultrafine silica particles, so that a ground surface with higher surface roughness can be obtained.
[0042]
According to the second aspect of the present invention, better surface roughness can be obtained by the polishing action by the ultrafine silica particles and the surface active action of the grinding fluid.
[0043]
According to the invention of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially cutaway front view of an apparatus for processing.
FIGS. 2A and 2B are characteristics diagrams of average surface roughness when grinding is performed. FIG. 2A shows the first embodiment, and FIG. 2B shows the case of an existing grinding fluid.
3A is a characteristic diagram of average surface roughness when grinding is performed according to
FIG. 4 is a characteristic diagram of average surface roughness when grinding is performed according to Embodiment 4;
FIGS. 5A and 5B are front views showing a conventional grinding process. FIGS.
[Explanation of symbols]
1
Claims (3)
アルミニウム、亜鉛、ニッケル、マグネシウム又は銅のいずれかをボンド材として有する砥石を用い、
前記砥石と前記脆性材との間に、シリカ粒子を含有し且つアルカリ液であるコロイダルシリカ液を介在させ、
前記コロイダルシリカ液中で界面電位二重層を形成する前記シリカ粒子と、前記ボンド材の金属イオンとを反応させてゲル化した生成物を、前記砥石の表面に付着させて、
前記脆性材を研削加工すると共に研磨加工することを特徴とする研削法。In a method of grinding a brittle material such as an optical element with a grindstone,
Using a grindstone having any of aluminum, zinc, nickel, magnesium or copper as a bond material,
Between the grindstone and the brittle material, a colloidal silica liquid that contains silica particles and is an alkaline liquid is interposed,
The silica particles that form an interfacial potential double layer in the colloidal silica liquid and the gelled product obtained by reacting the metal ions of the bond material are attached to the surface of the grindstone,
A grinding method characterized by grinding and polishing the brittle material .
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