JP5094974B2 - 研削装置および研削方法 - Google Patents
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Description
これに対して、例えば、研削時間の短縮を図るために、次の製造方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。この製造方法では、酸化セリウムを含む正方晶酸化ジルコニア粒子と、酸化アルミニウム粒子とを主成分とするセラミックス材料が使用される。成形加工体を形成後に予備焼結を行い、予備焼結体を研削加工後に緻密焼結を行う。これによって、歯科用補綴物が製造される。
また、これとは別に、次の製造方法も提案されている(例えば、特許文献2参照。)。この製造方法では、酸化イットリウムと、アルミニウム、ガリウム、ゲルマニウム、およびインジウムのいずれかの酸化物とを含むセラミックス材料が使用される。同様に、成形加工体を形成後に予備焼結を行い、予備焼結体を研削加工後に緻密焼結を行う。これによって、歯科用補綴物が製造される。
また、加工工具や被加工物の損傷を防ぐために、次の製造方法が提案されている(例えば、特許文献3参照。)。この製造方法では、切削加工時に回転切削工具と被加工物とが冷却される。具体的には、図8に示すように、切削装置800は、被加工物801が、塊状物固定用回転治具804で保持された状態で、槽805に溜められている冷却液806に浸される。コントローラ808が、スピンドル803を制御して、回転切削工具802を回転駆動させる。被加工物801が、冷却液806に浸された状態で、スピンドル803で回転駆動されている回転切削工具802によって切削加工される。これによって、容易に、回転切削工具802と被加工物801とを冷却しつつ、切削加工によって生じた切削粉を回収することができる。
以下、本発明に係わる実施の形態1について説明する。
まず、本実施の形態における研削装置の構成について説明する。
ここでは、一例として、研削装置100は、回転研削工具102と、スピンドル103と、被加工物保持機構104と、槽105と、冷却液106と、振動発生機構107a〜107fと、コントローラ108とを備える。
被加工物101は、セラミックス製の円柱形の材料である。具体的には、酸化ジルコニウム65.9〜69.9重量%、酸化セリウム10.1〜11.1重量%、酸化アルミニウム19.5〜23.5重量%、酸化チタン0.01〜0.03重量%、および酸化マグネシウム0.04〜0.08重量%を含む原料配合物による成形加工体の緻密焼結体である。日本国特許第2945935号に記載された方法によって得られる。
回転研削工具102は、ダイヤモンド粒子を含有する研削部分を有し、スピンドル103で回転駆動され、回転軸を中心に高速回転する。高速回転しているときに、研削部分に接触した材料を研削加工する。
スピンドル103は、研削加工に必要な回転駆動力を回転研削工具102に付与する。
被加工物保持機構104は、回転研削工具102の回転軸に交差する方向に沿って被加工物101を保持する。
槽105は、冷却液106が溜められている容器である。例えば、大きさが、Y方向で300mm、X方向で240mmである。底面から液面までの高さが75mmになるまで、冷却液106が満たされている。被加工物保持機構104で保持されている被加工物101が冷却液106の中に浸されている。研削加工時に、回転研削工具102の研削部分が冷却液106の中に浸される。被加工物101と回転研削工具102とが冷却される。
冷却液106としては、例えば、タイユ株式会社製水溶性切削液WX−805Hを水道水で20倍に希釈したものを使用することができる。
振動発生機構107a〜107fは、軸振動型の振動子である。具体的には、直径50mmの軸振動するボルト締めランジュバン振動子である。冷却液106に定在波が発生する条件で、各周期振動が決定されている。また、周期振動発振器(不図示)で周期振動駆動され、研削加工条件に応じて、冷却液106に対して縦波を含む所望の振動を付与する。
振動発生機構107a,107bは、軸方向をY方向とし、X方向に5mmの隙間を空けて一列に並び、図中において、槽105の左側面中央、かつ槽105の底面と冷却液106の液面との真ん中に設置されている。択一的に使用され、槽105に溜められている冷却液106に対して、槽105の左側面から振動を与える。
振動発生機構107c,107dは、軸方向をX方向とし、Y方向に5mmの隙間を空けて一列に並び、図中において、槽105の前面中央、かつ槽105の底面と冷却液106の液面との真ん中に設置されている。択一的に使用され、槽105に溜められている冷却液106に対して、槽105の前面から振動を与える。
振動発生機構107e,107fは、軸方向をZ方向とし、Y方向に5mmの隙間を空けて一列に並び、図中において、槽105の底面中央に設置されている。択一的に使用され、槽105に溜められている冷却液106に対して、槽105の底面から振動を与える。
ここでは、振動発生機構107a〜107fの各々から付与される周期振動は次のとおりである。なお、液中を伝わる音の速さが1500m/sである。
次に、振動発生機構107a,107c,107eを使用したときに冷却液106に生じる定在波と、振動発生機構107b,107d,107fを使用したときに冷却液106に生じる定在波について説明する。
ここで、回転研削工具102が被加工物101と接触する部分にキャビテーションが発生する過程について説明する。
さらに、図3A,図3Bに示すように、黒い部分は、被加工物保持機構104で保持されている円柱形の被加工物101に対して、中心軸を通り、円柱上面に沿い、中心軸に垂直な方向に横切り、被加工物保持機構104と被加工物101との付け根を横切るようにして生じる。
次に、研削装置100において被加工物101を研削加工するときに使用される研削加工条件について説明する。
次に、研削装置100を使用した研削方法について説明する。
以上、本実施形態では、冷却液106に周期振動を付与しながら研削加工を行う。これによって、周期振動を付与しない場合と比較して、回転研削工具102に研削粉が付着することを抑制することができる。回転研削工具102の研削部分(ダイヤモンド粒子の部分)と被加工物101との確実な接触を促進することができる。研削加工時の加工抵抗(負荷)を低減することができる。加工抵抗(負荷)の低減によって、加工時の回転研削工具102の送り速度や切り込み量を大きくすることができる。結果、回転研削工具102が破損する等の不具合を回避しつつ、研削加工時間を短縮することができる。例えば、セラミックス完全緻密焼結体等を被加工物とし、上顎3番歯のコーピング研削加工を行った場合において、時間を10%短縮することができた。
(1)なお、被加工物101として、イットリア系正方晶ジルコニア(Y−TZP)等の他のセラミックス材料が使用されるとしてもよい。また、予備焼結体または未焼結体が使用されるとしてもよい。また、他の難削性の材料が使用されるとしてもよい。また、直方体の材料や、材料保持のための固定治具が取り付けられた材料などが使用されるとしてもよい。
101 被加工物
102 回転研削工具
103 スピンドル
104 被加工物保持機構
105 槽
106 冷却液
107a 振動発生機構
107b 振動発生機構
107c 振動発生機構
107d 振動発生機構
107e 振動発生機構
107f 振動発生機構
108 コントローラ
601 キャビティ
800 切削装置
801 被加工物
802 回転切削工具
803 スピンドル
804 塊状物固定用回転治具
805 槽
806 冷却液
808 コントローラ
Claims (12)
- 冷却液に浸された被加工物を研削加工する回転研削工具と、
前記冷却液に振動を付与してキャビテーションを発生させる振動発生機構と、
前記回転研削工具の使用時に前記振動発生機構にキャビテーションを発生させる制御手段とを備え、
前記制御手段が、前記振動発生機構を制御して、前記冷却液が溜められている槽の側面から反対側の側面までの長さの整数分の1を半波長とする縦波を前記冷却液に発生させる
ことを特徴とする研削装置。 - 冷却液に浸された被加工物を研削加工する回転研削工具と、
前記冷却液に振動を付与してキャビテーションを発生させる振動発生機構と、
前記回転研削工具の使用時に前記振動発生機構にキャビテーションを発生させる制御手段とを備え、
前記制御手段が、前記振動発生機構を制御して、前記冷却液が溜められている槽の底面から前記冷却液の液面までの長さの整数分の1を半波長とする縦波を前記冷却液に発生させる
ことを特徴とする研削装置。 - 前記制御手段が、前記振動発生機構に対して、ON/OFFと、振幅の大きさとを、加工領域および加工段階に応じて調整する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の研削装置。 - 前記被加工物が、セラミックス系材料かつ歯科用補綴物の原料である
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の研削装置。 - 回転研削工具を使用して冷却液に浸された被加工物を研削加工するときに、前記冷却液に振動を付与してキャビテーションを発生させる振動発生工程を含み、
前記振動発生工程において、前記冷却液が溜められている槽の側面から反対側の側面までの長さの整数分の1を半波長とする縦波を前記冷却液に発生させる
ことを特徴とする研削方法。 - 回転研削工具を使用して冷却液に浸された被加工物を研削加工するときに、前記冷却液に振動を付与してキャビテーションを発生させる振動発生工程を含み、
前記振動発生工程において、前記冷却液が溜められている槽の底面から前記冷却液の液面までの長さの整数分の1を半波長とする縦波を前記冷却液に発生させる
ことを特徴とする研削方法。 - 回転研削工具を使用して冷却液に浸された被加工物を研削加工するときに、前記冷却液に振動を付与してキャビテーションを発生させる振動発生工程を含み、
前記振動発生工程において、前記冷却液に発生する縦波による疎密変化の大きい部分付近に、前記被加工物の加工領域が配置された状態で、振動を付与する
ことを特徴とする研削方法。 - 回転研削工具を使用して冷却液に浸された被加工物を研削加工するときに、前記冷却液に振動を付与してキャビテーションを発生させる振動発生工程を含み、
前記振動発生工程において前記冷却液に発生した縦波による疎密変化の大きい部分のうち、前記被加工物と接触しない部分に前記回転研削工具を移動する移動工程を含む
ことを特徴とする研削方法。 - 回転研削工具を使用して冷却液に浸された被加工物を研削加工するときに、前記冷却液に振動を付与してキャビテーションを発生させる振動発生工程を含み、
前記振動発生工程において、加工領域および加工段階に応じて、ON/OFFと振幅の大きさとを調整し、
前記振動発生工程において、振幅を2段階に切替えながら振動を調整する
ことを特徴とする研削方法。 - 前記振動発生工程において、前記回転研削工具の回転軸方向又は前記回転軸と交差する方向に振動する縦波を前記冷却液に発生させる
ことを特徴とする請求項5から9のいずれか1項に記載の研削方法。 - 前記振動発生工程において、第1の周波数の振動と、第1の周波数とは異なる第2の周波数の振動とを択一的に付与する
ことを特徴とする請求項5から10のいずれか1項に記載の研削方法。 - セラミックス系材料である前記被加工物を研削加工して歯科用補綴物を製造する
ことを特徴とする請求項5から11のいずれか1項に記載の研削方法。
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