JP5959284B2

JP5959284B2 - 曲面研磨方法および研磨装置

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Publication number: JP5959284B2
Application number: JP2012094018A
Authority: JP
Inventors: 充央明石
Original assignee: Xebec Technology Co Ltd; Taimei Chemicals Co Ltd
Current assignee: Xebec Technology Co Ltd; Taimei Chemicals Co Ltd
Priority date: 2012-04-17
Filing date: 2012-04-17
Publication date: 2016-08-02
Anticipated expiration: 2032-04-17
Also published as: JP2013220510A

Description

本発明は、ワークに形成された曲面に対する曲面研磨方法、および研磨装置に関するものである。

金型等の成形面を曲面に形成するにあたっては、ボールエンドミル等によってワークを曲面に切削加工する方法が多用されるが、ボールエンドミルによって加工した後の曲面には、切削痕が残るため、曲面を研磨する必要がある。

一方、金型等の研磨に適した研磨方法や研磨装置として、本願発明者は、複数本の線状砥材の束を備えるブラシ状砥石を軸線周りに回転させながらワークの表面に沿って相対的に移動させる研磨方法や研磨装置を提案している。

特開２００５−１１１６４０号公報特開２００３−１３６４１３号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載の研磨方法や研磨装置において、ブラシ状砥石を一定のピッチや一定の送り速度で移動させながら、曲面の高さ位置に合わせてブラシ状砥石の高さ位置を調整する方法では、切削痕に起因する凹凸以上に研磨してしまい、曲面の形状精度が低下してしまうという問題点がある。このため、従来は、人手によって切削痕を研磨しているので、生産性が低いとともに、仕上がり状態にばらつきが発生しやすい。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、ブラシ状砥石とワークとの相対的な送り移動条件を最適化することにより、曲面の形状精度を低下させずに、切削痕等を効率よく除去することのできる曲面研磨方法、および研磨装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、線状砥材の束を備えるブラシ状砥石を軸線周りに回転させながらワークの曲面に沿って移動させて当該曲面を研磨する曲面研磨方法であって、前記曲面の高さ方向をＺ方向とし、Ｚ方向に直交する方向をＸ方向およびＹ方向とし、前記ブラシ状砥石を前記Ｘ方向の一方側から他方側に送り移動させる際、前記Ｘ方向における前記曲面の高さ変化に基づいて、前記ブラシ状砥石の高さ位置を変化させるとともに、前記ブラシ状砥石の送りピッチまたは送り速度を変化させ、前記ブラシ状砥石を前記Ｘ方向に間欠的に送り移動させる際には、前記Ｘ方向における前記曲面の高さ変化に基づいて、前記ブラシ状砥石の高さ位置を変化させるとともに、前記ブラシ状砥石の前記送りピッチを変化させ、前記曲面の高さ変化が大である個所では、前記曲面の高さ変化が小である個所に比較して、前記送りピッチが小であり、前記送りピッチは、前記送り移動と停止とを交互に繰り返す前記ブラシ状砥石の停止と停止との間の前記Ｘ方向への移動量であり、前記ブラシ状砥石を前記Ｘ方向に連続的に送り移動させる際には、前記曲面の高さ変化が大である個所では、前記曲面の高さ変化が小である個所に比較して、前記送り速度を小とすることを特徴とする。

また、本発明は、線状砥材の束を備えるブラシ状砥石を軸線周りに回転させながらワークの曲面に沿って移動させて当該曲面を研磨する研磨装置であって、前記曲面の高さ方向をＺ方向とし、Ｚ方向に直交する方向をＸ方向およびＹ方向として前記ブラシ状砥石を前記Ｘ方向の一方側から他方側に送り移動させる際、前記Ｘ方向における前記曲面の高さ変化に基づいて、前記ブラシ状砥石の高さ位置を変化させるとともに、前記ブラシ状砥石の送りピッチまたは送り速度を変化させ、前記ブラシ状砥石を前記Ｘ方向に間欠的に送り移動させる際には、前記Ｘ方向における前記曲面の高さ変化に基づいて、前記ブラシ状砥石の高さ位置を変化させるとともに、前記ブラシ状砥石の前記送りピッチを変化させ、前記曲面の高さ変化が大である個所では、前記曲面の高さ変化が小である個所に比較して、前記送りピッチが小であり、前記送りピッチは、前記送り移動と停止とを交互に繰り返す前記ブラシ状砥石の停止と停止との間の前記Ｘ方向への移動量であり、前記ブラシ状砥石を前記Ｘ方向に連続的に送り移動させる際には、前記Ｘ方向における前記曲面の高さ変化に基づいて、前記ブラシ状砥石の高さ位置を変化させるとともに、前記ブラシ状砥石の前記送り速度を変化させ、前記曲面の高さ変化が大である個所では、前記曲面の高さ変化が小である個所に比較して、前記送り速度を小とすることを特徴とする。

本発明における「送りピッチまたは送り速度を変化させる」とは、ブラシ状砥石を間欠的に送り移動させる場合には送りピッチを変化させ、ブラシ状砥石を連続的に送り移動させる場合には送り速度を変化させることを意味する。

なお、線状砥材の場合、切削しているとも言えるが、本発明では、研磨と切削とを区別せず、全て「研磨」と表現する。

本発明では、ブラシ状砥石をＸ方向の一方側から他方側に送り移動させるとともに、送り移動の際、ブラシ状砥石のＸ方向における曲面の高さ変化に基づいてブラシ状砥石の送りピッチを変化させる。このため、曲面の高さに応じて、研磨される量が適正化されるので、曲面の形状精度を低下させずに、切削痕等を効率よく除去することができる。

また、本発明によれば、前記ブラシ状砥石を前記Ｘ方向に間欠的に送り移動させる際には、前記Ｘ方向における前記曲面の高さ変化に基づいて、前記ブラシ状砥石の高さ位置を変化させるとともに、前記ブラシ状砥石の送りピッチを変化させる。この場合、前記曲面の高さ変化が大である個所では、前記曲面の高さ変化が小である個所に比較して、前記送りピッチが小であり、前記送りピッチは、前記送り移動と停止とを交互に繰り返す前記ブラシ状砥石の停止と停止との間の前記Ｘ方向への移動量である。かかる構成によれば、曲面の高さ変化が大である個所では、研磨される領域が狭いが、その分、送りピッチが小である。これに対して、曲面の高さ変化が小である個所では、研磨される領域が広いが、その分、送りピッチが大である。従って、曲面の高さ変化が大である箇所、および曲面の高さ変化が小である個所のいずれにおいても、研磨される量が適正化されるので、曲面の形状精度を低下させずに、切削痕等を効率よく除去することができる。

本発明においては、前記Ｘ方向において、前記曲面と、該曲面に対する複数の仮想の等高線と各々が交差する複数の位置を、前記ブラシ状砥石の間欠的な送り移動の際に当該送り移動と停止とを交互に繰り返す前記ブラシ状砥石が停止する停止基準位置とすることが好ましい。かかる構成によれば、曲面の高さ変化に応じて、送りピッチを適正に設定することができる。

この場合、前記ブラシ状砥石の前記線状砥材による研磨領域の前記Ｘ方向のうち、前記曲面が高い側における半径方向の中心位置が前記停止基準位置に到達した位置を、前記ブラシ状砥石の間欠的な送り移動の際に当該送り移動と停止とを交互に繰り返す前記ブラシ状砥石が停止する停止位置とする構成を採用することができる。

本発明において、前記Ｘ方向と交差するＹ方向への前記ブラシ状砥石の走査と、前記Ｘ方向の一方側から他方側への前記ブラシ状砥石の間欠的な送り移動とを交互に行って三次元的に展開する前記曲面を研磨することが好ましい。

本発明において、前記線状砥材は、無機長繊維の集合糸にバインダー樹脂を含浸、硬化させてなることが好ましい。この場合、前記無機長繊維は、例えば、アルミナ長繊維であることが好ましい。アルミナ長繊維等の無機長繊維を用いたブラシ状砥石であれば、砥粉入りナイロンブラシやワイヤーブラシに比べて研磨力が強く、かつ、ワークとのなじみ性が高いので、切削痕を効率よく除去することができる。

本発明では、ブラシ状砥石をＸ方向の一方側から他方側に間欠的に送り移動させるとともに、送り移動の際、ブラシ状砥石のＸ方向における曲面の高さ変化に基づいてブラシ状砥石の送りピッチを変化させる。このため、曲面の高さに応じて、研磨される量が適正化されるので、曲面の形状精度を低下させずに、切削痕等を効率よく除去することができる。

本発明に係る研磨方法および研磨装置の説明図である。ブラシ状砥石の説明図である。本発明を適用した研磨機のツールホルダ等の断面図である。本発明を適用した曲面研磨方法の説明図である。本発明の別の実施の形態に係るブラシ状砥石の説明図である。

図面を参照しながら、本発明を実施するための形態を説明する。なお、以下の説明では、曲面の高さ方向をＺ方向とし、Ｚ方向に直交する方向をＸ方向およびＹ方向とする。また、Ｘ方向の一方側をＸ１側とし、他方側をＸ２側とし、Ｙ方向の一方側をＹ１側とし、他方側をＹ２側とし、Ｚ方向の一方側（下側）をＺ１側とし、他方側（上側）をＺ２側として表してある。また、ブラシ状砥石を図示するにあたっては、線状砥材の本数等については少なく模式的に示してある。

（全体構成）
図１は、本発明に係る研磨方法および研磨装置の説明図であり、図１（ａ）、（ｂ）は、ブラシ状砥石でワークの曲面を研磨する様子を模式的に示す斜視図、および側面図である。図２は、ブラシ状砥石の説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、ブラシ状砥石の全体構成を示す説明図、およびブラシ状砥石を下方からみたときの底面図である。図３は、本発明を適用した研磨機のツールホルダ等の断面図である。

図１において、本形態で研磨の対象となるワークＷは、金型等の金属製品であり、その上面は、ボールエンドミルにより曲面Ｗ０に加工されている。本形態において、ワークＷの曲面Ｗ０は、Ｘ方向に高さが変化している一方、Ｙ方向では等しい高さである。ここで、ボールエンドミルによって加工した後の曲面Ｗ０には、図４（ｂ）を参照して後述する切削痕が残るため、本形態では、ブラシ状砥石１０を軸線Ｌ周りに回転させながらワークＷの曲面Ｗ０に沿って移動させて、曲面Ｗ０を研磨する。その際、Ｙ方向では、ブラシ状砥石１０を回転させながら同一の高さ位置で連続して走査させる動作と、ブラシ状砥石１０をＸ軸方向に間欠的に送り移動させる動作とを交互に行って三次元的に展開する曲面Ｗ０の全体を研磨する。

かかる研磨には、以下に説明する研磨機が用いられる。図２および図３において、研磨機は、ブラシ状砥石本体１３を備えたブラシ状砥石１０（研磨機用ブラシ）と、ブラシ状砥石１０をマシニングセンタに連結するためのツールホルダ５と、ブラシ状砥石１０の位置をプログラム制御可能なマシニングセンタ１００とからなる。ワークＷに対する研磨加工は、マシニングセンタ１００にツールホルダ５を介して連結したブラシ状砥石１０を、軸線Ｌ周りに回転駆動して行われる。また、マシニングセンタ１００は、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向において、ブラシ状砥石１０とワークＷとの相対位置を切り換え、ワークＷの曲面Ｗ０を研磨する。このようなブラシ状砥石１０の動作、およびブラシ状砥石１０とワークとの相対的な位置の調節はマシニングセンタ１００の制御プログラムによって行われる。なお、以下の説明では、動作が分かりやすいように、ワークＷが固定で、ブラシ状砥石１０が移動するものとして説明する。

図２に示すように、本発明のブラシ状砥石１０は、上部にシャンク２１を備えた円筒状の金属製のブラシケース１２と、このブラシケース１２内に上部が挿入されたブラシ状砥石本体１３と、このブラシ状砥石本体１３をブラシケース１２内の所定位置に固定するためのねじ４１、４２とから構成されている。ブラシケース１２の上底部分の中央には丸棒状の支軸２５の上端部分が固定され、この支軸２５は、ブラシケース１２の内側において、周壁と同心状に軸線Ｌの方向に延びている。また、ブラシケース１２の周壁には、その軸線Ｌの方向に対して平行に溝状に延びた案内孔２７が軸線Ｌを挟む点対称位置に形成されている。ブラシケース１２は、周壁がアルミニウム製であり、支軸２５はステンレス製である。

ブラシ状砥石本体１３は、アルミナ長繊維等といった無機長繊維の集合糸にバインダー樹脂を含浸、硬化させた複数の線状砥材３２と、これらの線状砥材３２の基端側を一括して保持する円筒状の金属製のホルダ３１とから構成され、ホルダ３１の中央には、支軸２５が挿通する軸孔３０が形成されている。また、ホルダ３１の周壁には、軸線Ｌを挟む点対称位置に一対のねじ孔が形成され、これらのねじ孔は、ホルダ３１の周壁の外周面から軸孔３０にまで届いている。本形態では、線状砥材３２の束３２０が複数、周方向で離間した位置に設けられている。

このように構成したブラシケース１２とブラシ状砥石本体１３とを用いてブラシ状砥石１０を組み立てる際には、ホルダ３１の軸孔３０に支軸２５が嵌るようにして、ブラシケース１２の内側にブラシ状砥石本体１３の上部（ホルダ３１の側）を挿入した後、ブラシケース１２の外周側から案内孔２７にねじ４１、４２を通して、ホルダ３１のねじ孔にねじ４１、４２をそれぞれ止める。この際、ねじ４１、４２の軸部の先端部が支軸２５の外周面に突き当たるまでねじ４１、４２を締め込む。その結果、ブラシケース１２の内側において、ホルダ３１はねじ４１、４２を介してブラシケース１２の支軸２５上に固定される。その際、ブラシケース１２の案内孔２７を通してホルダ３１のねじ孔にねじ４１、４２を浅く止めておき、この状態で、ブラシケース１２の内側において、ブラシ状砥石本体１３を軸線Ｌの方向に移動させれば、ブラシケース１２の内側におけるブラシ状砥石本体１３の軸線Ｌの方向における位置を調整できる。従って、ブラシケース１２の下端部２９での線状砥材３２の自由端３３の突出寸法を調整することができるので、線状砥材３２の腰の強さ、すなわち、研削性やなじみ性を最適化することができる。

（ツールホルダの構成）
再び図２および図３において、ブラシ状砥石１０は、ブラシケース１２の上部で突き出ているシャンク２１を介してツールホルダ５に保持され、マシニングセンタ１００に連結される。ツールホルダ５は、シャンク２１を保持するシリンダ状のツール保持体６と、ツール保持体６の基端側が内側に挿入されたホルダ本体７と、以下に説明するフローティング機構とを備えている。

ホルダ本体７は、基端側に向かって縮径する円筒形のテーパ部分７１と、長さ方向における略中央に位置する大径の円筒部分７２と、ワーク側の小径の円筒部分７３とからなる。ホルダ本体７の基端側の端面７ａの中心には、ツールホルダ５をマシニングセンタ１００に取り付けるための円形の取付け孔５０が、軸線Ｍに沿って延びるように形成されている。取付け孔５０の内周面５０ａには、マシニングセンタ１００のツールホルダ取り付けボルト９１が蝶合するねじ溝が形成されており、ツールホルダ取り付けボルト９１を締め付けることにより、マシニングセンタ１００のツール取付け部１０１にホルダ本体７のテーパ部分７１が引き込まれ、嵌合する。

ホルダ本体７のワーク側の端部７ｂの中心には軸線Ｍに沿って延びる保持孔７５が形成されている。保持孔７５には、ツール保持体６の基端側から４／５程度の部分が挿入されている。また、保持孔７５の底面７５ａの中心には、ツール保持体６を介してブラシ状砥石１０をワークに向けて付勢する圧縮コイルばね８０の基端部が当接している。また、底面７５ａの中心であって、圧縮コイルばね８０のコイル開口に相当する位置には、コイル径よりも僅かに小さい径の孔７６が形成されており、この孔７６は、取付け孔５０に連通している。

ホルダ本体７の円筒部分７２の外周面には周方向に環状溝７２ａが形成されている。環状溝７２ａの底面７２ｂには、保持孔７５内に連通する複数のボール挿入孔７２ｃが所定の角度位置に形成されている。これらのボール挿入孔７２ｃには回り止めボール７７が装着され、回り止めボール７７は、一部が保持孔７５内に突出している。また、ボール挿入孔７２ｃの内周面にはねじ溝が形成されており、そこには、回り止めボール７７を抑える押さえネジ７８と、押さえネジの緩みを防止するための緩み防止ネジ７９とが螺着されている。

ツール保持体６は、円筒形状の部材であり、ワーク側に位置する一方の端面６ｂの中心には、ブラシ状砥石１０のシャンク２１を受け入れるための連結孔６１が軸線Ｍに沿って延びるように形成されている。連結孔６１の周囲には半径方向から連通する複数のネジ孔６２が形成されており、このネジ孔６２に蝶合する固定ネジ（図示せず）によってシャンク２１が周方向から固定される。

ツール保持体６の他方側の端面６ａの中心には、ホルダ本体７に取り付けられた圧縮コイルばね８０が挿入されるバネ孔が軸線Ｍに沿って延びるように形成されている。バネ孔の底面の中心には、調整ボルト取り付け孔が軸線Ｍに沿って形成されており、調整ボルト取り付け孔は、連結孔６１と連通している。

調整ボルト取り付け孔の内周面には、ねじ溝が形成されており、基端側からは調節ボルト８５が螺着されている一方、ワーク側からはロックボルト８６が螺着されている。調節ボルト８５およびロックボルト８６には、それぞれの頭部８５ａ、８６ａの端面の中心に６角レンチ用の嵌合凹部８５ｃ、８６ｃが形成されている。調節ボルト８５は、図３に示す状態で、先端面端面８５ｂがロックボルト８６の先端面８６ｂに当接するまで深く締められており、これにより、調節ボルト８５のこれ以上の締め込みを防止している。

ここで、調節ボルト８５の頭部には、圧縮コイルばね８０の端部が当接している。このため、ツール保持体６は、調節ボルト８５を介して圧縮コイルばね８０にワークの側に向けて付勢されている。

また、ツール保持体６の外周面６０には、所定の角度位置に軸線Ｍに沿って延びる溝状の回り止め凹部６８が形成され、これらの回り止め凹部６８には、ホルダ本体７のボール挿入孔７２ｃに装着された回り止めボール７７が部分的に入り込んでいる。このため、ツール保持体６は、軸線Ｍ周りの空回りが規制されている。回り止め凹部６８および周り止めボール７７は、回り止め凹部６８の軸線Ｍ方向の長さ寸法に相当する距離だけは、ツール保持体６およびブラシ状砥石１０をワークに向かう方向およびワークから遠ざかる方向に移動可能に支持する支持機構として機能する。但し、ツール保持体６は、調節ボルト８５を介して圧縮コイルばね８０によってワークの側に向けて付勢されているため、回り止めボール７７は、回り止め凹部６８の端部と当接している。このため、ツール保持体６は、図３に示す状態から、矢印Ｍ１で示す方向への動きは許容されているが、矢印Ｍ２で示す方向への動きは規制されている。

このように構成したブラシ状砥石１０を用いてワークを研磨した際、ブラシ状砥石１０は、圧縮コイルばね８０の付勢力に相当する一定荷重が印加された状態でワークを研磨する。このため、ブラシ状砥石１０は、線状砥材３２が磨耗した場合でも、ワークに対する切り込み荷重が一定であるため、一定の切り込み量でワークを高精度に研磨する。

（付勢力調整機構）
また、本形態では、圧縮コイルばね８０のコイル開口と調節ボルト８５の頭部中心に形成された６角レンチ用の嵌合凹部８５ｃとは、軸線Ｍ方向に一致した位置にある。また、圧縮コイルばね８０のコイル開口に相当する位置には小さな孔７６が形成され、この孔７６は取付け孔５０と連通している。従って、取付け孔５０から六角レンチを差し込んで、調節ボルト８５を緩め、圧縮コイルばね８０の長さ寸法を短くすれば、付勢力を強めることができる。逆に、圧縮コイルばね８０の付勢力が強すぎる場合には、調節ボルト８５を締めることにより、圧縮コイルばね８０の長さ寸法を長くして付勢力を弱めることもできる。

（研磨方法）
図４は、本発明を適用した曲面研磨方法の説明図であり、図４（ａ）、（ｂ）は、ブラシ状砥石１０の間欠的な送り動作の条件を示す説明図、および切削痕の除去効果を示す説明図である。

図１を参照して説明したように、ボールエンドミルによって加工した後の曲面Ｗ０には、図４（ｂ）に実線で示す切削痕が残るため、本形態では、ブラシ状砥石１０を軸線Ｌ周りに回転させながらワークＷの曲面Ｗ０に沿って移動させて、曲面Ｗ０を研磨する。その際、Ｙ方向では、ブラシ状砥石１０を回転させながら同一の高さ位置で連続して走査させる動作と、ブラシ状砥石１０をＸ軸方向に間欠的に送り移動させる動作とを交互に行って三次元的に展開する曲面Ｗ０の全体を研磨する。

本形態では、ブラシ状砥石１０を一方方向（Ｘ方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２）に間欠的に送り移動させる際、一方方向における曲面Ｗ０の高さ変化に基づいて、ブラシ状砥石１０の高さ位置、およびブラシ状砥石１０の送りピッチを変化させる。より具体的には、ブラシ状砥石１０を一方方向に間欠的に送り移動させる際、曲面Ｗ０の高さ変化が大である個所では、曲面Ｗ０の高さ変化が小である個所に比較して、送りピッチを小とし、曲面Ｗ０の高さ変化が小である個所では、曲面Ｗ０の高さ変化が大である個所に比較して、送りピッチを大とする。

かかる送り動作を実現するにあたって、本形態では、図４（ａ）に示すように、曲面Ｗ０に対して複数の仮想の等高線Ｈを設定し、一方方向（Ｘ方向の一方側Ｘ１から他方側Ｘ２）において、曲面Ｗ０と、等高線Ｈとが各々が交差する複数の位置Ｐをブラシ状砥石の間欠的な送り移動の際の停止基準位置Ｓとする。このため、ブラシ状砥石１０の送りピッチＤは、曲面Ｗ０の高さ変化に基づいて変化し、曲面Ｗ０の高さ変化が大である個所では、曲面Ｗ０の高さ変化が小である個所に比較して、送りピッチＤが小となり、曲面Ｗ０の高さ変化が小である個所では、曲面Ｗ０の高さ変化が大である個所に比較して、送りピッチＤが大となる。

また、本形態では、図１（ｂ）および図２（ｂ）に示すように、ブラシ状砥石１０の線状砥材３２による研磨領域（一点鎖線Ｌ０で挟まれた領域）のＸ方向のうち、曲面Ｗ０が高い側（Ｘ方向の一方側Ｘ１）における半径方向の中心位置Ｏ１０が停止基準位置Ｓに到達した位置をブラシ状砥石１０の間欠的な送り移動の際の停止位置とする。

また、ブラシ状砥石１０の停止位置では、停止基準位置Ｓにおける曲面Ｗ０の高さＨ０と線状砥材３２の下端部の高さ位置Ｈ３２とが一致するように、ブラシ状砥石１０の高さ位置を設定する。

このように条件を設定して、ブラシ状砥石１０のＹ方向の操作、およびＸ方向の送り移動を行って曲面Ｗ０を研磨すると、図４（ｂ）に実線で示す切削痕Ｗ１０が除去される結果、曲面Ｗ０は、図４（ｂ）に点線で示すように、切削痕Ｗ１０のない平坦面となる。また、曲面Ｗ０の形状については、曲率半径等の曲線形状が殆ど変化しない。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、ブラシ状砥石１０を一方方向に間欠的に送り移動させるとともに、送り移動の際、一方方向における曲面Ｗ０の高さ変化に基づいてブラシ状砥石１０の送りピッチを変化させる。このため、曲面Ｗ０の高さに応じて、研磨される量が適正化されるので、曲面Ｗ０の形状精度を低下させずに、切削痕等を効率よく除去することができる。

また、本形態では、曲面Ｗ０の高さ変化が大である個所では、曲面Ｗ０の高さ変化が小である個所に比較して、送りピッチＤが小である。このため、曲面Ｗ０の高さ変化が大である個所では、研磨される領域が狭いが、その分、送りピッチが小である。これに対して、曲面Ｗ０の高さ変化が小である個所では、研磨される領域が広いが、その分、送りピッチが大である。従って、曲面Ｗ０の高さ変化が大である箇所、および曲面Ｗ０の高さ変化が小である個所のいずれにおいても、研磨される量が適正化されるので、曲面Ｗ０の形状精度を低下させずに、切削痕Ｗ１０等を効率よく除去することができる。また、本形態においては、一方方向において、曲面Ｗ０と、曲面Ｗ０に対する複数の仮想の等高線Ｈと各々が交差する複数の位置をブラシ状砥石１０の間欠的な送り移動の際の停止基準位置している。このため、曲面Ｗ０の高さ変化に応じて、送りピッチＤを適正に設定することができる。

また、ブラシ状砥石１０において線状砥材３２による研磨領域の半径方向の中心位置Ｏ１０が停止基準位置Ｓに到達した位置をブラシ状砥石１０の間欠的な送り移動の際の停止位置とし、かかる停止位置では、停止基準位置Ｓにおける曲面Ｗ０の高さＨ０と線状砥材３２の下端部の高さ位置Ｈ３２とが一致するように、ブラシ状砥石１０の高さ位置を設定する。従って、曲面Ｗ０の高さ変化にかかわらず、ブラシ状砥石１０と曲面Ｗ０との接触状態を適正に設定することができる。

また、線状砥材３２は、アルミナ長繊維等の無機長繊維の集合糸にバインダー樹脂を含浸、硬化させてなるため、砥粉入りナイロンブラシやワイヤーブラシに比べて研磨力が強く、かつ、ワークとのなじみ性が高いので、切削痕Ｗ１０を効率よく除去することができる。

また、本形態では、ブラシ状砥石１０を保持するツール保持体６が、ホルダ本体７にワークに向かう方向およびワークから遠ざかる方向に移動可能に支持されている。また、ブラシ状砥石１０を保持するツール保持体６が圧縮コイルばね８０により、ワークに向けて所定の付勢力をもって付勢されている。従って、バリ取りあるいは表面仕上げ加工に伴いブラシ状砥石１０のブラシ状砥石本体１３が磨耗しても、ブラシ状砥石本体１３の切り込み荷重を一定に保つことができる。この結果、ワークＷへの切り込み量を一定に維持することができるので、ワークＷに高精度の研磨加工を施すことができる。また、ブラシ状砥石本体１３が磨耗しても、機械的な構成により、ブラシ状砥石本体１３のワークへの切り込み量を一定に保つことができるので、切り込みを浅くして研磨加工効率をあげる研磨加工方法を用いた場合でも、ブラシ状砥石本体１３とワークとの相対的な位置を調整する制御プログラムを簡素化することができる。また、前加工の加工精度のバラツキにより切削痕Ｗ１０の大きさにバラツキが発生しても、ワークＷへの切り込み量を常に一定に保つことができる。この結果、ブラシ状砥石１０の磨耗量が一定なので、表面仕上げ加工精度が不安定になることがない。

また、本形態では、ブラシ状砥石本体１３を有するブラシ状砥石１０をワークＷに向けて付勢する圧縮コイルばね８０の付勢力を調節ボルト８５により調整することができる。従って、ブラシ状砥石本体１３の磨耗状態、ワークＷの材質および研磨加工方法にあわせて適切な付勢力を設定することができ、高精度の研磨加工をすることができる。また、調節ボルト８５を緩める作業および締め付ける作業は、ホルダ本体７の基端側の取付け孔５０から六角レンチを差し込むことにより、容易に調節することができる。

（ブラシ状砥石１０の別の形態）
図５は、本発明の別の実施の形態に係るブラシ状砥石１０の説明図である。上記実施の形態では、複数の線状砥材３２の束３２０が複数、周方向で離間した位置に設けられたブラシ状砥石１０を用いたが、図５（ａ）に示すように、複数の線状砥材３２が周方向の全体に設けられた環状の束３２０を備えたブラシ状砥石１０を用いてもよい。また、図５（ｂ）に示すように、複数の線状砥材３２が中心にも設けられて１つの束３２０になっているブラシ状砥石１０を用いてもよい。

（他の実施の形態）
上記実施の形態では、曲面Ｗ０の高い方から低い方にブラシ状砥石１０の送り動作を行ったが、曲面Ｗ０の低い方から高い方にブラシ状砥石１０の送り動作を行ってもよい。

また、上記実施の形態では、ブラシ状砥石１０をＸ軸方向に間欠的に送り移動させる際、曲面Ｗ０の高さ変化に基づいて、送りピッチを変化させたが、ブラシ状砥石１０をＸ軸方向に連続的に送り移動させる際、曲面Ｗ０の高さ変化に基づいて、送り速度を変化させてもよい。この場合、曲面Ｗ０の高さ変化が大である個所では、曲面Ｗ０の高さ変化が小である個所に比較して、送り速度を小とする。

また、上記実施の形態において、ワークＷの曲面Ｗ０は、Ｘ方向に高さが変化している一方、Ｙ方向では等しい高さであったが、Ｙ方向でも高さが変化している曲面Ｗ０の研磨に本発明を適用してもよい。この場合、曲面Ｗ０に沿うようにブラシ状砥石１０をＹ方向に連続的に走査することになる。また、ワークＷの曲面Ｗ０がＸ方向およびＹ方向の双方において高さが変化している場合、ブラシ状砥石１０をＹ軸方向に連続的に走査させる際には、Ｙ方向の曲面Ｗ０の高さ変化に基づいて送り速度を変化させ、ブラシ状砥石１０をＸ方向に間欠的に送り移動させる際、Ｘ方向の曲面Ｗ０の高さ変化に基づいて、送りピッチを変化させてもよい。

上記実施の形態では、ボールエンドミルで曲面加工した際の切削痕の除去に本発明を適用したが、放電加工により曲面加工した際の放電痕の除去に本発明を適用してもよい。

また、上記実施の形態では、フローティング機構を備えた研磨機を例示したが、フローティング機構等を備えていない研磨機を用いて本発明に係る曲面研磨を行ってもよい。

５ツールホルダ
１０ブラシ状砥石
３２線状砥材
１００マシニングセンタ
３２０線状砥材の束
Ｗワーク
Ｗ０曲面

Claims

線状砥材の束を備えるブラシ状砥石を軸線周りに回転させながらワークの曲面に沿って移動させて当該曲面を研磨する曲面研磨方法であって、
前記曲面の高さ方向をＺ方向とし、Ｚ方向に直交する方向をＸ方向およびＹ方向とし、
前記ブラシ状砥石を前記Ｘ方向の一方側から他方側に送り移動させる際、
前記Ｘ方向における前記曲面の高さ変化に基づいて、前記ブラシ状砥石の高さ位置を変化させるとともに、前記ブラシ状砥石の送りピッチまたは送り速度を変化させ、
前記ブラシ状砥石を前記Ｘ方向に間欠的に送り移動させる際には、前記Ｘ方向における前記曲面の高さ変化に基づいて、前記ブラシ状砥石の高さ位置を変化させるとともに、前記ブラシ状砥石の前記送りピッチを変化させ、
前記曲面の高さ変化が大である個所では、前記曲面の高さ変化が小である個所に比較して、前記送りピッチが小であり、
前記送りピッチは、前記送り移動と停止とを交互に繰り返す前記ブラシ状砥石の停止と停止との間の前記Ｘ方向への移動量であり、
前記ブラシ状砥石を前記Ｘ方向に連続的に送り移動させる際には、
前記曲面の高さ変化が大である個所では、前記曲面の高さ変化が小である個所に比較して、前記送り速度を小とすることを特徴とする曲面研磨方法。
前記Ｘ方向において、前記曲面と、該曲面に対する複数の仮想の等高線と各々が交差する複数の位置を、前記ブラシ状砥石の間欠的な送り移動の際に当該送り移動と停止とを交互に繰り返す前記ブラシ状砥石が停止する停止基準位置とすることを特徴とする請求項１に記載の曲面研磨方法。
前記ブラシ状砥石の前記線状砥材による研磨領域の前記Ｘ方向のうち、前記曲面が高い側における半径方向の中心位置が前記停止基準位置に到達した位置を、前記ブラシ状砥石の間欠的な送り移動の際に当該送り移動と停止とを交互に繰り返す前記ブラシ状砥石が停止する停止位置とすることを特徴とする請求項２に記載の曲面研磨方法。
前記Ｘ方向と交差する方向への前記ブラシ状砥石の走査と、前記Ｘ方向の一方側から他
方側への前記ブラシ状砥石の間欠的な送り移動とを交互に行って三次元的に展開する前記曲面を研磨することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の曲面研磨方法。
前記線状砥材は、無機長繊維の集合糸にバインダー樹脂を含浸、硬化させてなることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の曲面研磨方法。
前記無機長繊維は、アルミナ長繊維であることを特徴とする請求項５に記載の曲面研磨方法。
線状砥材の束を備えるブラシ状砥石を軸線周りに回転させながらワークの曲面に沿って移動させて当該曲面を研磨する研磨装置であって、
前記曲面の高さ方向をＺ方向とし、Ｚ方向に直交する方向をＸ方向およびＹ方向として前記ブラシ状砥石を前記Ｘ方向の一方側から他方側に送り移動させる際、
前記Ｘ方向における前記曲面の高さ変化に基づいて、前記ブラシ状砥石の高さ位置を変化させるとともに、前記ブラシ状砥石の送りピッチまたは送り速度を変化させ、
前記ブラシ状砥石を前記Ｘ方向に間欠的に送り移動させる際には、前記Ｘ方向における前記曲面の高さ変化に基づいて、前記ブラシ状砥石の高さ位置を変化させるとともに、前記ブラシ状砥石の前記送りピッチを変化させ、
前記曲面の高さ変化が大である個所では、前記曲面の高さ変化が小である個所に比較して、前記送りピッチが小であり、
前記送りピッチは、前記送り移動と停止とを交互に繰り返す前記ブラシ状砥石の停止と停止との間の前記Ｘ方向への移動量であり、
前記ブラシ状砥石を前記Ｘ方向に連続的に送り移動させる際には、前記Ｘ方向における前記曲面の高さ変化に基づいて、前記ブラシ状砥石の高さ位置を変化させるとともに、前記ブラシ状砥石の前記送り速度を変化させ、
前記曲面の高さ変化が大である個所では、前記曲面の高さ変化が小である個所に比較して、前記送り速度を小とすることを特徴とする研磨装置。