JP5114701B2 - マイクロツール研削装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、アスペクト比が大きく極細の微細工具を研削加工するためのマイクロツール研削装置及び方法に関する。

近年、微細形状を有する超小型部品の製作分野において、アスペクト比が大きく極細の微細工具を用いた高速回転・高速送り切削の研究、及びこれによる高精度・高品位加工の研究がめざましい進歩を遂げている。また、それらの加工技術に対応した工作機械の開発も急速に行われている。以下、本発明において、アスペクト比が大きく極細の微細工具を「マイクロツール」と呼ぶ。

しかしながら、精密切削や精密研削などの微細加工において必要不可欠となるマイクロツールは、製作に多大な時間と費用を要し、作業効率向上の妨げとなっていた。また、現在比較的容易に製作可能なマイクロツールは、代表径がサブミリ程度のものが限界であった。
すなわち、アスペクト比が大きく極細のマイクロツールを加工する際は、加工抵抗により破断や曲がり（歪み）が発生しやすい問題点がある。
また、仮にさらに微細な加工ができたとしても、加工表面が粗ければ加工による凹凸（すなわちスクラッチ痕）を起点としてき裂が発生しやすくなるなど、さまざまな理由によりその加工は困難を極めている。
したがって、例えば、１００μｍ以下の直径を有し、アスペクト比（直径に対する長さの比）が大きい（例えば１０以上の）マイクロツールを、表面粗さが滑らかでかつ高い寸法精度で製造することは、従来非常に困難であった。

そこで、本発明の発明者等は、先に特許文献１を創案し出願した。特許文献１の「微細形状加工用ＥＬＩＤ研削装置」は、図１９に示すように、導電性砥石７２と、Ｘ-Ｙテーブルと、砥石の外周面に近接して設けられかつＺ軸を中心に自由回転可能な電解用電極７６と、電極案内装置７８とを備える。電極案内装置７８は、一端部が電解用電極７６に固定された２本の接触子からなり、各接触子はＺ軸を中心とする直径方向に砥石とワークから間隔を隔てて延び、かつワークの一部を間隔を隔てて挟持するものである。

この装置は、導電性砥石７２を自転させ、ワークを水平なＸ−Ｙ面内で移動させて砥石に接触させることにより、ワーク７１の外面を砥石で研削することができる。また、電解用電極７６がＺ軸を中心に自由回転し、この電極を電極案内装置７８によりワーク７１から離れた位置に常に案内するので、電極とワークとの接触を回避しながら、電極を砥石の外周面に常に近接して位置決めできる。従って、この状態で、電極と砥石との間に導電性研削液を流し、砥石を電解ドレッシングで目立てすることにより、ＥＬＩＤ研削（電解インプロセスドレッシング研削）により、微細な砥粒を含む導電性砥石の目詰まりを防止し、加工抵抗を大幅に低減することができる。

また、このＥＬＩＤ研削により、高精度加工を高能率にでき、かつ優れた面粗さが得られるので、小さい加工抵抗と相まって、１００μｍ以下の直径を有する極細部品、アスペクト比が大きい細長部品、異形断面を有する異形部品、等の極細微細ピンを加工することができる。

特開２００２−１６５７号公報、「微細形状加工用ＥＬＩＤ研削装置」

本発明の発明者等は、上述した特許文献１の装置を用いて、先端２μｍ角のピラミッド型マイクロツールの研削加工に成功している。さらに、製作したマイクロツールを用いて、薄膜金属シートへのマイクロプレス試験を行い、非常に高品質な微細穴を得ることに成功した。

しかしながら、このマイクロツールの円筒研削に要した加工時間は１８０分と非常に長く、加工効率が低い問題点があった。

本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、表面粗さが滑らかで高い寸法精度を有し、かつアスペクト比が大きく極細のマイクロツールを、加工効率が高く短時間で加工することができるマイクロツール研削装置及び方法を提供することにある。

本発明によれば、細長い棒状のワークを所定の位置に保持するワーク保持装置と、ワークの軸心を中心に軸対称又は等間隔に配置されワークの外周面を加工する形状の砥石を有する複数の砥石装置と、該複数の砥石をワークに向けて移動する砥石移動装置とを備え、
前記各砥石は、軸心からの半径が漸増するテーパ部を有する２枚の円錐形砥石と、軸心を中心に一定の半径を有する２枚の円筒形砥石とからなり、
前記円筒形砥石及び円錐形砥石は、それぞれ対にして構成され、該円筒及び円錐の側面でワークを研削するものであり、
前記砥石移動装置により、前記各砥石を、ワークに向けて軸対称又は等間隔に同期して移動し、研削時のワークの変形を砥石自体により抑制する、ことを特徴とするマイクロツール研削装置が提供される。

また、本発明によれば、細長い棒状のワークを所定の位置に保持し、
ワークの外周面を加工する形状の前記円筒形砥石又は前記円錐形砥石を有する複数の砥石装置を、ワークの軸心を中心に軸対称又は等間隔に配置し、
前記各円筒形形状及び前記各円錐形砥石を、ワークに向けて軸対称又は等間隔に同期して移動し、研削時のワークの変形を砥石自体により抑制する、ことを特徴とするマイクロツール研削方法が提供される。

本発明の好ましい実施形態によれば、前記ワーク保持装置は、ワークを軸心を中心に回転駆動するワーク回転装置である。

また、本発明の好ましい別の実施形態によれば、前記ワーク保持装置は、ワークを軸心を中心に所定の角度ずつ回転させるワークインデックス装置である。

前記砥石は、その軸心を中心に回転駆動される導電性砥石であり、
更に、各砥石の外周面に近接して設けられた複数の電解用電極を備え、
複数対の電極と砥石との間に導電性研削液を流し、各砥石を電解ドレッシングで目立てしながら、複数の砥石でワークを研削する。

参考例では、前記砥石は、軸心を中心に一定の半径を有する円筒形砥石である。
本発明では、前記砥石は、軸心からの半径が漸増するテーパ部を有する円錐形砥石である。

本発明によれば、ワークの軸心を中心に軸対称又は等間隔に配置された形状（好ましくは同一形状）の砥石を有する複数の砥石装置を備え、各砥石を、ワークに向けて軸対称又は等間隔に同期して移動してワークの外周面を軸対称又は等間隔位置で研削するので、ワークに作用する加工力が軸対称又は等間隔となり、研削時のワークの変形を砥石自体により抑制することができる。従って、軸対称又は等間隔の複数方向から切り込みを与えることが可能であり、切り込み時におけるワークの変形（たわみ）を抑制でき、アスペクト比が大きく極細のマイクロツールであっても、加工効率が高く短時間で加工することができる。
また、砥石が導電性砥石であり、各砥石の外周面に近接して設けられた複数の電解用電極を備えることにより、各砥石を電解ドレッシングで目立てしながら、複数の砥石でワークを研削することができ、表面粗さが滑らかで高い寸法精度を有するマイクロツールを製作することができる。

以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図１は、マイクロツール研削装置の第１実施形態図を示す平面図、図２は、図１のＡ−Ａ線における断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線における断面図である。

図１に示すように、マイクロツール研削装置１０は、ワーク保持装置２０、砥石装置３０、及び砥石移動装置４０を備える。

ワーク保持装置２０は、ワーク１を所定の位置に保持する機能を有する。ワーク１は、マイクロツールを製造するための素材であり、例えば直径０．５〜５ｍｍ、長さ１０〜１２０ｍｍ程度の細長い棒状の超硬金属又はセラミック部材である。

図２に示すように、この例において、ワーク保持装置２０は、ワーク１の両端を把持する１対のチャック２２、両端のチャックを同期して回転させる動力伝達手段２４、及びワーク１をその軸心（Ｚ軸）を中心に回転させる回転駆動装置２６からなる。
動力伝達手段２４は、この例では、２組のプーリ２４ａ、１対のタイミングベルト２４ｂ、及び動力伝達シャフト２４ｃからなる。なお、プーリとタイミングベルトに代えて、歯車、その他の動力伝達機構を用いてもよい。
回転駆動装置２６は、ワーク１を軸心を中心に回転駆動するワーク回転装置であっても、ワーク１を軸心を中心に所定の角度ずつ回転させるインデックス装置であってもよい。
なお、この例において、ワーク１の軸心（Ｚ軸）は、水平に支持されているが、これに限定されず、Ｚ軸を鉛直、その他の任意の向きとすることができる。

砥石装置３０は、同一形状の砥石３１を有し、ワーク１の軸心（Ｚ軸）を中心に軸対称又は等間隔に配置されワーク１の外周面を加工する機能を有する。砥石３１は、導電性砥石であるのがよい。またこの例では、砥石３１は半径が一定の円板状導電性砥石（ストレート砥石）であり、それぞれ電動機３２によりその軸心を中心に回転駆動される。砥石３１の軸心は、この例では、ワーク１の軸心（Ｚ軸）に対し平行であるが、これに限定されず、傾斜していてもよい。

また、図３に二点鎖線で示すように、マイクロツール研削装置１０はさらに、導電性砥石３１の外周面に近接して設けられた複数の電解用電極１２と、電解用電極１２と導電性砥石３１との間に電解用電圧を印加するＥＬＩＤ電源１４と、電極と砥石との間に導電性研削液を流す研削液供給装置（図示せず）とを備え、電極１２と砥石３１との間に導電性研削液を流し、砥石３１を電解ドレッシングで目立てしながら、砥石３１を移動させ、ワーク１の外周面に接触させて加工するようになっている。

砥石移動装置４０は、複数の砥石３１をワーク１に向けて移動する機能を有する。
図３に示すように、砥石移動装置４０は、この例では、砥石３１を駆動する電動機３２が固定された左右１対のテーブル４２、各テーブルの下部に取り付けられたボールネジ用ナット４３、各ナットと螺合する１対のボールネジ４４、各ボールネジをその軸心（Ｘ軸）を中心に回転駆動する手動ハンドル４５とステッピングモータ４６、及び１対のボールネジの端部を着脱可能に連結する電磁クラッチ４７とからなる。
１対のボールネジ４４は、一方が右ネジ、他方が左ネジであり、電磁クラッチ４７で連結した状態で回転駆動することにより、各砥石３１を、ワーク１に向けて軸対称に同期して移動させ、研削時のワークの変形を軸対称位置の砥石により抑制するようになっている。
なお、電磁クラッチ４７を切って１対のボールネジ４４を分離することにより、手動ハンドル４５とステッピングモータ４６でそれぞれ別々に移動させることもできる。また、左右の位置調整のみに手動ハンドル４５を用いてもよい。

更に、マイクロツール研削装置１０は、ワーク１を砥石３１に対して軸方向（Ｚ軸方向）に移動する軸方向送り装置（図示せず）を備える。軸方向送り装置は、ワーク保持装置２０を移動しても、砥石装置３０を移動してもよい。

図４は、図１の装置におけるワーク１と砥石３１の斜視図であり、円筒加工時の軸構成を示している。
上述した装置を用い、この図に示すように、細長い棒状のワーク１をワーク保持装置２０により所定の位置に保持し、同一形状の複数の砥石３１をワーク１の軸心（Ｚ軸）を中心に軸対称又は等間隔に配置し、砥石移動装置４０により各砥石３１を、ワーク１に向けて軸対称又は等間隔に同期してＸ軸方向に移動してワークの外周面を又は等間隔位置で研削することにより、ワークに作用する加工力が軸対称又は等間隔となり、研削時のワークの変形を砥石自体により抑制する。

図５は、同一形状のストレート砥石を複数使用して加工する場合の配置例である。この図において、（Ａ）は砥石が２枚、（Ｂ）は３枚、（Ｃ）は４枚の場合である。
砥石３１が偶数の場合は、砥石をワーク１の軸心を中心に軸対称に配置する。また砥石３１が奇数の場合は、砥石をワーク１の軸心を中心に周方向に等間隔に配置する。

図５において、通常のストレート砥石を２枚以上使用して加工する場合、枚数が増えるほど加工できるマイクロツール最小径は大きくなってしまう。例えば、３枚の時（Ｂ）では、砥石半径Ｒに対し、加工可能なワーク径は０．１５５Ｒ程度、Ｒ＝３７．５ｍｍでは、１９４μｍ程度となる。４枚の時（Ｃ）は、０．４１４Ｒ程度となる。
従って、極細のマイクロツールを加工するためには、（Ａ）のように２枚のストレート砥石を用いるのが最も好ましい。

図６は、同一の円錐形砥石を複数使用して加工する場合の配置例である。この例で、 円錐形砥石は、軸心からの半径が漸増するテーパ部を有し、（Ａ）は円錐形砥石が２つ、（Ｂ）は３つの場合である。
この図のように先端が円錐状の砥石を使用すれば、３、４と砥石枚を増やしても、加工可能なマイクロツール最小径への制約は少なくできる。

図７（Ａ）は、図６（Ｂ）の断面Ａにおける砥石とワークの関係を示す図である。この図のように、砥石断面は真円ではなく楕円になっていることから、砥石同士の干渉が生じずに、十分小さいマイクロツールの加工が可能になることが分かる（円錐との相関図形が楕円）。
図７（Ｂ）は、砥石が４つの場合の同様の断面図である。この図に例示するように、砥石間に棒状の（−）電極１２を付設することでＥＬＩＤ研削（電解インプロセスドレッシング研削）も容易に実施できる。
図２０は、同一形状のストレート砥石２枚と円錐状砥石２枚を使用して加工する場合の第２の配置例であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は切断面における断面図である。この図に示すように、ストレート砥石２枚と円錐状砥石２枚をそれぞれ対にして構成するなどの複合方式でも、能率と微小化とたわみ抑制の効果が高い。

図８は、同一形状のストレート砥石を３枚使用して加工する場合の第３の配置例であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図である。
通常のストレート砥石を複数枚使用して、できるだけ小径のマイクロツールを加工する手段として、この図のように砥石３１をできるだけ薄刃として、位置をずらして同時に加工する。厳密には、マイクロツールの軸線Ｚ上の同位置からの切り込みではないが、砥石厚み分のずれであることから、変形は小さく実用可能である。

図９は、ワーク保持装置と砥石装置の位置関係を示す図であり、（Ａ）は、砥石３１の軸心がワーク１の軸心（Ｚ軸）に対し平行である場合、（Ｂ）は、砥石３１の軸心がワーク１の軸心（Ｚ軸）に対し傾斜している場合である。
図９（Ａ）において、２つの砥石軸は独立して制御可能であり、同時にワーク１に切り込むことも、別々に切り込むこともできる。また左右のＺ軸移動は砥石軸を動かしても、砥石軸ではなくワーク軸を動かしてもよい。更に、２つの砥石軸のＺ軸移動を別々にもできる。例えば特に長いワーク１で、両側をチャックして加工する場合は、片方の砥石だけでツール加工を行い、もう片方の砥石で先端部を切断することもできる。
図９（Ｂ）に示すように、砥石軸自体を回転／チルトさせることで、ストレート状のマイクロツール以外にテーパを付けることができる。

図１０は、同一形状のストレート砥石を２枚使用してワークを多角形に加工する場合を示しており、（Ａ）は多角形が偶数角（例えば四角形、六角形）である場合、（Ｂ）は多角形が奇数角（例えば五角形）である場合である。
図１０（Ａ）に示すように、偶数角数に加工する場合には、対向する面を同時に加工することができる。
また、奇数角数に加工する場合には、３枚以上の砥石で加工しようとすると、砥石径をかなり小さくする必要があるため、図１０（Ｂ）に示すように、片方の砥石回転軸をθ傾け、バックアップ部材２でワーク１の撓みを防止して加工することができる。
(参考例１)

（立形円筒研削加工機によるマイクロツール加工）
特許文献１の旋回電極式ＥＬＩＤ研削システムを搭載した小型立型円筒研削加工機によるマイクロツール加工を行った。その加工機の構造図を図１１に、加工方式の模式図を図１２に示す。図１１、図１２において、５１はワーク、５２は導電性砥石、５６は電解用電極、６０はＺ軸送りステージ、６１はＥＬＩＤ電源、６２は研削液供給装置である。
この加工機を用いて、表１に示す加工条件のもと、超硬合金のワークに回転運動を与えず、ＸＹステージの制御動作によりピラミッド型マイクロツールの加工を行った。特に、鋳鉄ボンドダイヤモンド砥石＃４０００を用いたＥＬＩＤ研削システムと、高精度ツルーイング方法を併用することで、先端２μｍ角のピラミッド型マイクロツールの製作に成功した。

図１３は、従来装置で製作したマイクロツールの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像であり、（Ａ）はワーク５１の加工部全体、（Ｂ）はそのＡ部拡大図である。この図からもわかるように、優れた加工表面性状とシャープなエッジ部が得られ、そのマイクロツールの機械的強度の上昇が確認できている。この結果から、特許文献１の装置により加工されたマイクロツールは、ミーリングやマイクロプレスのようなツールとしての機能を十分に果たすことが期待できる。
しかしながら、この円筒研削に要した加工時間は１８０分と長いことから、実用化のためにはより加工効率を向上させることが必要である。

（新しい卓上型円筒研削加工機の開発）
マイクロツール加工において、更なる加工効率の向上を目的として、２枚の砥石を用いた卓上型円筒研削加工機（図１に示したマイクロツール研削装置）の開発を行った。その開発した加工機の主な仕様を表２に示す。

この加工機（マイクロツール研削装置）は、図１１の小型縦形円筒研削加工機と同様、非常にコンパクトであり、外形寸法が幅５８０ｍｍ×奥行５８０ｍｍ×高さ６１０ｍｍである。この加工機の特徴は、本体のコンパクトさに加え、図１〜図４に示したように砥石ヘッド（砥石装置３０）を２頭搭載している点にある。
すなわち、Ｘ軸上に対向するように設置された２頭の砥石３１には、図３に示した電磁クラッチ４７により両方向からステップ切り込みを与えることが可能であり、ワークに作用する加工力が軸対称となるため、切り込み時におけるワークの変形（たわみ）を抑制でき、高精度なマイクロツールを製作することが可能である。

各構成軸は、精密級のスライドガイドを採用し、スライド長５１０ｍｍに対して平行度５μｍを実現している。Ｚ軸加工時、Ｚ軸方向の送りは軸方向送り装置（図示せず）により手動で行う。もちろんモータを取り付け、自動化も容易である。

２頭の砥石ヘッド（砥石装置３０）を搭載したＸ軸は、図３に示したように、ワークに対して、１）手動ハンドル４５で手動で切り込む方法と、２）ステッピングモータ４６で制御した自動切り込み方法のいずれかを選択することができる。
ワーク寸法はφ０．５ｍｍ〜５．０ｍｍ、最大長さ１２０ｍｍである。
なお、図２における回転駆動装置２６は、ワーク１を軸心を中心に所定の角度ずつ回転させるインデックスユニットであってもよく、これにより、マイクロツールの断面形状を任意の多角形形状に加工できる。このインデックスユニットは、ワークの円周に対して１００等分の割り出しが可能である。
さらに、本加工機には、図３に示したようにＥＬＩＤ研削システムを搭載でき、多角形（断面形状）加工以外にも、長尺の円筒加工、端面加工、切断加工、テーパ加工のなど、数多くの加工方式が選択できる。
これら開発した本加工機を用いて、ＥＬＩＤ研削加工による円筒形状および多角形形状のマイクロツールの加工を行ったので、その加工特性について次に述べる。

（マイクロ円筒ツール加工）
砥石３１として鋳鉄ボンドダイヤモンド砥石＃１２００を用いたＥＬＩＤ研削加工により、マイクロ円筒ツールの加工を行った。なお、加工前には、加工機上にて、砥石のツルーイングによる砥石加工面の形状を修正した後、ＥＬＩＤ初期ドレスを行い、加工を開始した。主な加工条件を表３に示すが、これらの加工条件は小型縦型円筒研削盤により実証された条件を参考にしている。

ワーク１には直径０．５ｍｍの超硬ピンを用いて、ステップ切り込み１．０μｍ、総切り込み１００μｍで加工した。ここでは、マイクロ円筒ツール加工において、砥石回転方向の相違による加工面粗さおよび形状精度の検討を行った。砥石回転方向の組み合わせは、表４に示す通り、Ｔｙｐｅ-−Ａ；下向き加工／下向き加工、Ｔｙｐｅ −Ｂ；下向き加工／上向き加工、Ｔｙｐｅ−Ｃ；上向き加工／上向き加工の３種類である。
なお、上向き加工とは、ワークと砥石の接点において回転方向が反対の加工（いわゆるアップカット）、下向き加工とはワークと砥石の接点において回転方向が同一の加工（いわゆるダウンカット）を意味する。図１４は、Ｔｙｐｅ−Ａの下向き加工／下向き加工を示している。

これらの条件のもと加工されたワークに対して、まず、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）により加工面性状について観察を行った。
また、三次元表面構造解析顕微鏡（Ｚｙｇｏ社製：ＮｅｗＶｉｅｗ ５０３２）により加工面粗さの計測を行った。その測定結果を図１５に示す。砥石回転方向の相違を比較した結果はＴｙｐｅ−Ｃ； 下向き加工／下向き加工の結果がＰＶ：１．２６５μｍ、Ｒａ：０．０８９μｍ、と一番加工面粗さが良いことがわかる。次いで、Ｔｙｐｅ−Ａの結果がＰＶ：１．４２７μｍ、Ｒａ：０．１１３μｍとなった。
さらに、形状精度の評価として、真円度測定器（ミツトヨ社製：真円度測定器）によるマイクロ円筒ツールの真円度測定を行った。その測定結果の一例を図１６に示すが、それぞれの真円度は０．３μｍ以下となり、大きな差が認められなかった。これらのことにより、砥石回転方向により加工面粗さに影響をおよぼすことが示唆された。

なお、新しい卓上型円筒研削加工機の開発理由である加工効率を整理すると、表５に示すようにこれまでの小型立型円筒研削加工機に比べ、加工所要時間が１／３０に短縮されていた。なお、この加工所要時間は、同一材質、同等の仕上げワーク寸法でマイクロツール加工を行った時の比較結果である。

（マイクロ多角形ツール加工）
主軸ヘッド部にインデックスユニットを搭載し、超硬合金を用いたマイクロ多角形（断面形状）ツールの加工を行った。特に、ここではマイクロツールを用いた実際の切削加工を考慮し、切れ刃となり得る多角形の形状加工に焦点を当てた。マイクロ多角形ツール加工の主な加工条件を表６に示す。この例では、図９（Ａ）に示したようにワーク１を一端支持により加工した。

なお、加工前には、加工機上にて、砥石のツルーイングによる砥石加工面の形状を修正した後、ＥＬＩＤ初期ドレスを行い、加工を開始した。そのマイクロ六角形ツール加工結果の一例として、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観察結果を図１７に示す。（Ａ）はワーク１の加工部全体、（Ｂ）はそのＡ部拡大図である。
この観察結果から、主軸ヘッド部へインデックスを使用することにより、アスペクト比が大きく、良好な加工面粗さおよび形状精度を有する多角形形状のマイクロツール加工が施されていることがわかる。

なお、本加工機はＸ軸とＺ軸の２軸構成であり、多角形のマイクロツールを加工する場合には多面形の一辺の加工面に砥石のＲ形状が転写されることになる。すなわち、本実施例で使用した砥石直径は７５ｍｍであるため、図１８のように砥石Ｒ３７．５ｍｍが転写されることになる。しかし、一辺の長さを４０μｍとした場合、Ｒによる凹形状の深さに相当する量は、理論値で５ｎｍとなる。そのため、Ｒ寸法∞に近い平面状態であり、今回製作した多角形マイクロツールには大きな影響は無いものと考える。

上述したように、本発明によれば、ワーク１の軸心Ｚを中心に軸対称又は等間隔に配置された同一形状の砥石３１を有する複数の砥石装置３０を備え、各砥石３１を、ワークに向けて軸対称又は等間隔に同期して移動してワークの外周面を軸対称又は等間隔位置で研削するので、ワーク１に作用する加工力が軸対称又は等間隔となり、研削時のワークの変形を砥石自体により抑制することができる。従って、軸対称又は等間隔の複数方向から切り込みを与えることが可能であり、切り込み時におけるワークの変形（たわみ）を抑制でき、アスペクト比が大きく極細のマイクロツールであっても、加工効率が高く短時間で加工することができる。
また、砥石３１が導電性砥石であり、各砥石の外周面に近接して設けられた複数の電解用電極１２を備えることにより、各砥石３１を電解ドレッシングで目立てしながら、複数の砥石でワークを研削することができ、表面粗さが滑らかで高い寸法精度を有するマイクロツールを製作することができる。

なお、本発明は上述した実施例及び実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。

マイクロツール研削装置の第１実施形態図を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ線における断面図である。 図１のＢ−Ｂ線における断面図である。 図１の装置におけるワークと砥石の斜視図である。 同一形状のストレート砥石を複数使用して加工する場合の配置例である。 同一の円錐形砥石を複数使用して加工する場合の配置例である。 断面Ａにおける砥石とワークの関係を示す図である。 同一形状のストレート砥石を３枚使用して加工する場合の第３の配置例である。 ワーク保持装置と砥石装置の位置関係を示す図である。 同一形状のストレート砥石を２枚使用してワークを多角形に加工する場合を示す図である。 特許文献１の加工機の構造図である。 特許文献１の加工方式の模式図である。 従来装置で製作したマイクロツールの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像である。 上向き加工／上向き加工を示す図である。 加工面粗さの測定結果である。 マイクロ円筒ツールの真円度測定結果である。 マイクロツールの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像である。 マイクロツールの砥石形状の転写を示す図である。 特許文献１の「微細形状加工用ＥＬＩＤ研削装置」の模式図である。 同一形状のストレート砥石２枚と円錐状砥石２枚を使用して加工する場合の第２の配置例である。

符号の説明

１ ワーク、２ バックアップ部材、
１０ マイクロツール研削装置、１２ 電解用電極、１４ ＥＬＩＤ電源、
２０ ワーク保持装置、２２ チャック、２４ 動力伝達手段、
２４ａ プーリ、２４ｂ タイミングベルト、
２４ｃ 動力伝達シャフト、２６ 回転駆動装置、
３０ 砥石装置、３１ 砥石（導電性砥石）、３２ 電動機、
４０ 砥石移動装置、４２ テーブル、
４３ ボールネジ用ナット、４４ ボールネジ、
４５ 手動ハンドル、４６ ステッピングモータ、
４７ 電磁クラッチ

Claims (7)

1. 細長い棒状のワークを所定の位置に保持するワーク保持装置と、ワークの軸心を中心に軸対称又は等間隔に配置されワークの外周面を加工する形状の砥石を有する複数の砥石装置と、該複数の砥石をワークに向けて移動する砥石移動装置とを備え、
   前記各砥石は、軸心からの半径が漸増するテーパ部を有する２枚の円錐形砥石と、軸心を中心に一定の半径を有する２枚の円筒形砥石とからなり、
   前記円筒形砥石及び円錐形砥石は、それぞれ対にして構成され、該円筒及び円錐の側面でワークを研削するものであり、
   前記砥石移動装置により、前記各砥石を、ワークに向けて軸対称又は等間隔に同期して移動し、研削時のワークの変形を砥石自体により抑制する、ことを特徴とするマイクロツール研削装置。
2. 前記各円錐形砥石の先端が下方を向くように、前記各円錐形砥石が配置され、かつ、前記ワークが鉛直方向に配置される、ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロツール研削装置。
3. 前記ワーク保持装置は、ワークを軸心を中心に回転駆動するワーク回転装置である、ことを特徴とする請求項１または２のいずれか一項に記載のマイクロツール研削装置。
4. 前記ワーク保持装置は、ワークを軸心を中心に所定の角度ずつ回転させるワークインデックス装置である、ことを特徴とする請求項１、２または３のいずれか一項に記載のマイクロツール研削装置。
5. 前記砥石は、その軸心を中心に回転駆動される導電性砥石であり、
   更に、各砥石の外周面に近接して設けられた複数の電解用電極を備え、
   複数対の電極と砥石との間に導電性研削液を流し、各砥石を電解ドレッシングで目立てしながら、複数の砥石でワークを研削する、ことを特徴とする請求項１、２または３のいずれか一項に記載のマイクロツール研削装置。
6. 軸心からの半径が漸増するテーパ部を有する２枚の円錐形砥石及び軸心を中心に一定の半径を有する２枚の円筒形砥石をそれぞれ対にして構成し、該円錐及び円筒の側面でワークを研削するマイクロツール研削方法であって、
   細長い棒状のワークを所定の位置に保持し、
   ワークの外周面を加工する形状の前記円筒形砥石又は前記円錐形砥石を有する複数の砥石装置を、ワークの軸心を中心に軸対称又は等間隔に配置し、
   前記各円筒形形状及び前記各円錐形砥石を、ワークに向けて軸対称又は等間隔に同期して移動し、研削時のワークの変形を砥石自体により抑制する、ことを特徴とするマイクロツール研削方法。
7. 前記各円錐形砥石の先端が下方を向くように、前記各円錐形砥石を配置し、かつ、前記ワークを鉛直方向に配置する、ことを特徴とする請求項６に記載のマイクロツール研削方法。

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