JPH01188214A - 溝加工方法およびその加工装置 - Google Patents

溝加工方法およびその加工装置

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JPH01188214A
JPH01188214A JP1193888A JP1193888A JPH01188214A JP H01188214 A JPH01188214 A JP H01188214A JP 1193888 A JP1193888 A JP 1193888A JP 1193888 A JP1193888 A JP 1193888A JP H01188214 A JPH01188214 A JP H01188214A
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JP
Japan
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tool
machining
groove
acceleration
load
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JP1193888A
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English (en)
Inventor
Yasuhiro Otsuka
泰弘 大塚
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光デイスク原盤上に形成する光ヘッドの案内
溝を硬質基板の表面に形成された軟質層上に切削法によ
υ加工する溝加工方法およびその加工装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、硬質基板の表面に形成された軟質層上に切削法に
よ#)溝を加工する装置には第6図に示す溝加工装置が
ある。溝加工装置は、主軸5に固定した軸受6と軸受6
の廻シに回転可能なアーム7とアーム7の一端に取り付
けられたダイヤモンド工具1およびダイヤモンド工具1
に垂直荷重を作用させるためにダイヤモンド工具1の上
方に同定されたボイスコイル8、エアースピンドル3お
よびエアースライダ4から構成されてお〕、加工はボイ
スコイル8によりダイヤモンド工具1に一定の垂直荷重
を作用させることによシ行われていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
軟質層にその膜厚く等しい深さの溝を形成するためには
、硬質基板に塑性的変形を与えない範囲内で、硬質基板
を溝深さを決定するストッパー層として用いることがで
きる十分な加工荷重を工具に作用させることが必要とな
る。加工は、工具と硬質基板との間に常に押圧すペシを
生じながら行われるため、アブレッシプ作用によシ工具
に摩耗が発生する。アブレッシプ摩耗では摩耗量は接触
する1物体間の接触圧力に比例して増加するため、工具
の長寿命化を計るためには、できる限シ小さな加工荷I
t(以後、最適加工荷重と呼ぶ)で工具を硬質基板表面
に追従させながら加工を行うことが必要となる。工具摩
耗が生じ工具の刃幅に変化が生じると、溝幅に変化が生
じ加工精度が低下する。また、工具摩耗によシ切シ刃の
丸みが増大し切削能力が低下すると、鱒のエッヂ部にば
シが発生しゃすくなシ、加工精度が低下する。さらに工
具摩耗が著しくなシ、切シ屑を排出することができなく
なると溝形成が行えなくなる。このため、長距離にわた
る高精度の溝加工を行うためには、工具摩耗を極力小さ
く抑えることが重要である。
硬質基板にうねりが存在せず軟質層膜が完全く均質な場
合には切削抵抗の背分力Ftは一定値を示すため、背分
力F’tK′)り合う一定垂直荷重(i&適加工荷重)
を作用させることによシ工真の長寿命化を計ることがで
きる。ところが実際には、完全に均質な軟質層を得るこ
とは困難であシ、シかも、硬質基板面には必ず微小なう
ねシが存在するため(微小うねシに工具が追従する際に
工具は硬質基板面から反力を受ける)背分力は加工中宮
に変化する。すなわち、工具摩耗を最小限に抑止するた
めの最適加工荷重は、加工中宮に変化する。
したがって、工具の長寿命化を計るためには変化する背
分力(最適加工荷重)に追従して、工具に作用させる加
工荷重を変化させることが必要となる。しかし従来法で
は、変化する最適加工荷重に追従して第6図に示すダイ
ヤモンド工具11C作用させる垂直荷重を変化させるこ
とは困難なため、背分力の最大値Ftz賦以上の垂直荷
重を工具に作用させることKよシ、軟質層の膜厚に等し
い深さの溝を加工していた。このように、従来法では常
に最適加工荷重以上の荷重によシ加工を行っていたため
、工具の摩耗量が大きかった。
本発明の目的は、長距離にわたシ高1NKO溝を形成で
さる溝加工方法および溝加工装置を提供することにある
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の溝加工方法は、硬質基板上に形成した軟質層膜
に垂直荷重を作用させた工具を押圧しながら該工具に対
し前記硬質基板を移動し、前記軟質層膜にその膜厚に等
しい深さのm’e形成する溝加工方法において、溝加工
中、前記工具の工具切)込み方向10発生する振動の加
速度が常に最小となるように、前記工具に作用させる前
記垂直荷重を制御することKよシ構成される。
本発明の溝の加工装置は、硬質基板上に形成した軟質層
膜に垂直荷重を作用させた工具を押圧しながら該工具に
対し前記硬質基板を移動し、前記軟質層膜の膜厚に等し
い深さの鯵を形成する溝加工装置において、前記工具と
該工具支持部のうちのいずれか一方に加速度センサが取
り付けられ、かつ、加速度−荷重変換器を有して構成さ
れる。
〔作用〕
背分力は工具の切り込み量に比例して工具に作用する(
工具切如込み方向)力のため、工具に作用させる荷重が
最適加工荷重以下、すなわち背分力以下の場合には、上
述の硬質基板のうねシおよび軟質層の不均一さに基づく
背分力の変化によシ、加工溝の深さに変動が生じ切り込
み方向く工具の微小振動が発生する。加工荷IL讐徐々
に増加し最適加工荷重に等しくなると、加工溝の陳さは
軟質層の膜厚に等しい一定深さとな如、1111深さ変
動に基づく微小振動が生じなくなプ、工具の機動は硬質
基板面に存在するりねシに起因する振動のみとなる。し
たがう1、溝深さの変動に起因する工具振動が生じなく
なる最小の荷重を常に工具に作用させることによシ、最
適加工荷重で溝を形成することができ、工具の長寿命化
を計ることができる。
以上のような方法により工具に最適加工荷重を作用させ
るためには、深さの変動に起因する振動と、硬質基板面
に存在するうねりに起因して発生する振動を分離して検
出することが必要となる。
これらの振動の分離方法として、工具振動の加速度の変
化を検出することによる分離方法が考えられる。すなわ
ち、深さ変動に起因する振動の有無によ1振動状態が変
化するため、振動の加速度に変化が生じることが考えら
れる。そこで、加工荷重の増加に伴う加工中の工具振動
の加速度の変化を測定し、上述の二つの原因に起因する
振動を分離することが可能か否か実験的に検討した。
工具に切シ込み方向の加速度ケ検出する加速度センナを
取り付け、加工荷重の増加に伴う振動の加速度を測定し
たところ、振動の加速度は第5図に示すように加工荷重
の増加に伴い徐々に減少し、ある加工荷重Fe以上では
tlは一定の値(最小値)を示すことが分かった(具体
的なデータは実施例で詳細に示す)。加工溝の深さを表
面粗さ計により測定したところ、加工荷重pc以下では
溝の深さに変動が生じておシ、加工荷重Fe以上では軟
質層の膜厚に等しい一定深さの溝が形成されていた。す
なわち、振動の加速度が最小値となる最小の加工荷重が
最適加工荷重であることを実験的に確認した。
以上のように、工具振動の加速度を加速度センナによシ
測定しながら加工を行い、振動の加速度が常に最小とな
るように工具に作用させる肩工荷重を制御することによ
り、常に最適加工荷重で加工を行うことができ、工具の
長寿命化を計シ長距離にわたる高精度の溝加工が可能と
なる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例として、光デイスク原盤上に形
成する光ヘッドの案内溝の加工方法およびその加工装置
について、図面を参照にして詳細に説明する。
第1図は本発明の一実施例に用いた案内溝付き光デイス
ク原盤の加工装置の概略図、第2図(a)。
ら)はそれぞれ本発明の一実施例に用いた光デイスク原
盤加工に用いたダイヤそンド工具の正面図および側面図
、第3図は本発明の一実施例に用いた重と工具振動の加
速度との関係を示す特性図である。
まず、本発明の一実施例に用いた溝加工装置について説
明する。
加工装置は第1図に示すように、ダイヤモンド工具1に
一定の垂直荷重Fを作用させるための切り込み装置、試
料2を固定し回転するためのエアースピンドル3および
ダイヤモンド工具1および切り込み装置を試料20半径
方向に移動するためのエアースライダ4から構成される
切シ込み装置は、主軸5に固定された軸受6と軸受6の
廻りに回転可能なアーム7とアーム7の一端に取り付け
られたダイヤモンド工具1およびアーム7の他端に取り
付けられたボイスコイル8から構成され、アーム7上に
は加速度センサ9が取9付けられている。ここで、ボイ
スコイル8は軸受6の廻シにモーメン)Mを発生させ、
ダイヤモンド工具lに垂直荷重を作用させるために用い
た。
加工中のダイヤモンド工具1の振動の加速度測定および
ダイヤそンド工具1に常に最適加工荷重を作用させるた
めの加工荷重の制御(ボイスコイル8に通電する電流の
l制御)は、以下のようにして行った。加速度測定に用
いた加速度センサ9は、ピエゾ素子を用いたセンサ(E
NDEVCO社製、モデル213E)であり、加速度に
比例した電荷(IC= 9.8 m/S ”当た。96
6.9pCt−発生)を発生する。
この加速度センサ9が発生する電荷量を加速度測定器1
0 (明石’A作所II 置EVIBROMETKRM
OD′EL AVZ−75)Ic!り加速[K変換器、
加速度測定器10から加速度に比例した出力電圧を取り
出しパソコン11に入力した。加速度測定器10からの
出力電圧が最小となるように、電源12からボイスコイ
ル8に通電する電流1をパソコン11を用いて制御する
ことによシ、ダイヤモンド工具lに作用させる垂直荷重
を常に最適加工荷重に保ち加工を行った。ここで、ボイ
スコイル8゜加速度測定器10.パソコン11および電
源12は加速度−荷重変換器に相当する。
加工に用いた試料2は、第3図に示すように直径8イン
チのガラス基板13(硬質基板に相当)上に膜厚0.0
7μmに形成したCuのスパッタ膜14(軟質層に相当
)とした、案内溝の加工は以下のようKして行った。ま
ず第1図に示すように、試料2をエアースピンドル3に
固定し、一定回転速度200rpmで回転した。次にボ
イスコイル8により、ダイヤモンド工具IK一定垂直荷
重F=α1gを作用させながらダイヤモンド工具1を試
料2上に押圧し、同時にエアースライダ4を一定運度α
3211/winで試料2の半径方向に移動した。加工
荷i[F=α1gにおける工具切り込み方向の加速度を
測定したところ、0.025G(IG=9.8m/g”
)であった、ダイヤモンド工具1に作用させる加工荷重
を徐々に増加していくと工具切シ込み方向におけるアー
ム7の加速度は徐々に減少し、加工荷重F=α53g以
上で加速度はほぼ一定値(最小値)0.17Gを示した
。そこで、加工中の加速度が常KO,17Gとなるよう
に電源12からボイスコイル8に通電する電流iをパソ
コン11を用いて制御しながら案内溝の加工を行った。
8インチサイズの光デイスク原盤上半径50〜95mm
の範囲にスパイラル上に、第4図に示すような幅約0.
8μm1深さ0.07μmの案内溝15をピッチL6μ
mで形成し、加工始めと加工終わシの溝幅を電子顕微鏡
により求めたところ、加工始めで0.80 I#n、加
工終わシで0.82μmであった。また、第4図に示す
ように案内@15のエッヂ部に発生するばり16の大き
さhを表面粗さ計(ランクテーラホプソン社製、クリス
テツブ)により測定したところ、加工始めおよび加工終
わシともに01003μmであった。
ここで比較のため従来法によシ案内溝を形成し、加工始
めと加工終わυの溝幅の変化および溝エッヂ部に発生す
るばシの大きさhを求め、本発明の実施例と比較した。
加工荷重をF;α1gから0.1gずつ増加し溝加工を
行い、ガラス基板が加工中宮に溝深さを決定するストッ
パー層として作用する加工荷重、すなわち背分力の最大
値を求めたところFtMAX=0.7gであった。そこ
で加工荷重を0.7gに一定として8インチ原盤上に案
内溝を形成した。加工始めと加工終わりの溝幅を求めた
ところ、それぞれ0.8μmおよび0.9μmであり、
本発明の実施例に比べ溝幅が大きく増加した。tた、加
工始めと加工終わりのばりの大きさhを求めたところそ
れぞれ、0.003μmおよび0.01μmであυ、本
発明の実施例では加工始めと加工終わりとでばシの大き
さの増加がなかったのに対し、従来法によシ形成した案
内溝では加工終わシでばシの大きさが増加した。
〔発明の効果〕
以上詳述したように本発明によれば、工具に常に最適加
工荷重を作用させながら加工を行うことができるため、
工具の長寿命化が計れ、長距離にわた夛高精度の溝を加
工できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に用いた架内溝付き光デイス
ク原盤加工装置の概略図、第2図(a)、(b)はそれ
ぞれ本発明の一実施例に用いたダイヤモンド工具の正面
図および側面図、第3図は本発明の一実施例に用いた試
料の断面図、第4図は本発明示す特性図、第6図は従来
の溝加工装置の一例の概略図である。 1・・・・・・ダイヤモンド工具、2・・・・・・試料
、3・・・・・・エアースピンドル、4・°・・・・エ
アースライダ、5・・・・・・主軸、6・・・・・・棚
受、7・・・・・・アーム、8・・・・・・ボイスコイ
ル、9・・・・・・加速度センサ、10・・・・・・加
速度測定器、11・・・・・・パソコン、12・・・・
・・電源、13・・・・・・ガラス基板、14・・・・
・・Cuスバ、り膜、15・・・・・・案内溝、16・
・・・・・ばり。 万 I 図 (a)        (b) 肩 z V M J 図 第 4 図 −c 刀U、]二子町゛! 月 5 図 36 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)硬質基板上に形成した軟質層膜に垂直荷重を作用
    させた工具を押圧しながら該工具に対し前記硬質基板を
    移動し、前記軟質層膜にその膜厚に等しい深さの溝を形
    成する溝加工方法において、溝加工中、前記工具切り込
    み方向に発生する振動の加速度が常に最小となるように
    、前記工具に作用させる前記垂直荷重を制御することを
    特徴とする溝加工方法。
  2. (2)硬質基板上に形成した軟質層膜に垂直荷重を作用
    させた工具を押圧しながら該工具に対し前記硬質基板を
    移動し、前記軟質層膜の膜厚に等しい深さの溝を形成す
    る溝加工装置において、前記工具と該工具支持部のうち
    のいずれか一方に加速度センサが取り付けられ、かつ、
    加速度−荷重変換器を有することを特徴とする溝加工装
    置。
JP1193888A 1988-01-21 1988-01-21 溝加工方法およびその加工装置 Pending JPH01188214A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004223694A (ja) * 2003-01-27 2004-08-12 Takahiko Mukoda パネル表面のリペア装置
JP2009078486A (ja) * 2007-09-27 2009-04-16 Semco Corp 彫刻針
CN101954510A (zh) * 2010-10-13 2011-01-26 无锡巨力重工机械有限公司 可用于加工大型零部件的小型牛头刨床的进刀装置
JP2013178319A (ja) * 2012-02-28 2013-09-09 Fuji Xerox Co Ltd レンズ製造装置

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