JPH07266236A

JPH07266236A - 研削研磨工具およびその製造方法

Info

Publication number: JPH07266236A
Application number: JP8415494A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Kishida; 尚之岸田
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1994-03-30
Filing date: 1994-03-30
Publication date: 1995-10-17

Abstract

(57)【要約】【目的】磁性砥粒と非磁性砥粒を分散配置してボンド
剤に固定した研削研磨工具を提供する。【構成】磁性を有する砥粒１と非磁性である砥粒２を
ボンド剤３に攪拌混合する。次に、ボンド剤３の上下か
ら電磁石５により磁力を作用させ、磁性砥粒１を帯状に
集中させて配置する。次に、ヒータ８によりボンド剤３
を加熱して硬化し磁性砥粒１と非磁性砥粒２をボンド剤
３で固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レンズ加工などにおい
て、球面および平面の研削研磨に用いることができる研
削研磨工具およびその製造方法に係り、特に１つの研削
研磨工具により、多工程の加工を行う研削研磨加工に対
して効率よく用いることができる研削研磨工具およびそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、１つの研削研磨工具により、多工
程の加工を行う研削研磨加工方法および研削研磨工具と
しては、特開昭６０―６７０５７号公報に示されてい
る。特開昭６０―６７０５７号公報に示されている磁性
流体を利用した研磨方法およびこれに用いる研磨工具を
図５および図６に示す。

【０００３】特開昭６０―６７０５７号公報に示される
研磨方法は、比重が異なった複数種類の非磁性研磨粒２
１ａ、２１ｂを混合した磁性流体２２に、磁石２３によ
る磁場を作用させ、この磁場の作用により生じる磁性流
体２２の磁気的浮揚力Ｆ２１ａ、Ｆ２１ｂにより、非磁
性研磨粒２１ａ、２１ｂを種類別の研磨層２４ａ、２４
ｂにして磁性流体２２内に存在させ、被研磨体２５を非
磁性研磨粒２１ａ、２１ｂによって構成される種類別の
研磨層２４ａ、２４ｂに位置させて個々に研磨するよう
にした磁性流体２２による研磨方法および研磨工具であ
る。

【０００４】上記研磨方法にあっては、磁性流体２２の
中に比重が異なる複数種類の非磁性研磨粒２１ａ、２１
ｂを混合し、これに磁石２３による磁場を作用させる
と、磁性流体２２には下向きの重力Ｆｇと、上向きの磁
場的浮揚力Ｆ２１ａ、Ｆ２１ｂとが作用する。このとき
両者の力により非磁性研磨粒２１ａ、２１ｂに作用する
力は、非研磨研磨粒２１ａ、２１ｂが同一の磁性流体２
２内に存在すれば、それぞれの非磁性研磨粒２１ａ、２
１ｂの密度（体積）によって決まる。すなわち、比重が
異なる２種類以上の非磁性研磨粒２１ａ、２１ｂを磁性
流体２２の中に混合すれば、各非磁性研磨粒２１ａ、２
１ｂの比重の違いにより非磁性研磨粒２１ａ、２１ｂに
作用する力が異なるため、それぞれの研磨層２４ａ、２
４ｂを形成する。これにより被研磨体２５をそれぞれの
研磨層２４ａ、２４ｂに位置させ、被研磨体２５と各非
磁性研磨粒２１ａ、２１ｂとを摩擦するように相対的に
移動させれば、被研磨体２５の表面は、各研磨層２４
ａ、２４ｂに位置する各非磁性研磨粒２１ａ、２１ｂに
作用する浮揚圧力により研磨される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の特開昭
６０―６７０５７号公報に示される研磨方法および研磨
工具にあっては、磁性流体２２による浮揚力を利用した
研磨方法および研磨工具であるため、非磁性研磨粒２１
ａ、２１ｂが常に流体中に存在し、強固に保持されてい
ない。すなわち、非磁性研磨粒２１ａ、２１ｂが磁性流
体２２中に浮揚した状態で保持されているだけであるた
め、被研磨体２５が有する形状を基準とした倣い加工し
か行えず、レンズ加工で行うＣＧ（カーブジェネレーテ
ィング）加工のような創成加工（母性原理に基づき強制
的に形状を創成する加工）を行うことができない問題点
があった。また、研磨工具は磁性流体２２を母体とした
液状であるため、レンズのような球面を研削研磨するた
めに研磨工具を傾けて使用することができない問題点が
あった。さらに、非磁性研磨粒２１ａ、２１ｂの比重の
違いにより研磨層２４ａ、２４ｂを形成するため、上下
方向に対称な研磨粒の研磨層を配置したり、左右方向に
研磨層を配置することができない問題点があった。

【０００６】本願は、上記従来技術の問題点に鑑みてな
されたもので、請求項１の発明は、複数の砥粒を分布さ
せてボンド剤に固定した研削研磨工具を提供することを
目的とする。請求項２の発明は、研磨に一般的によく用
いられる非磁性体の砥粒に対して磁性をもたせ、磁力に
より複数の砥粒を分布させてボンド剤に固定した研削研
磨工具を提供することを目的とする。請求項３、４の発
明は、複数の砥粒を分布させてボンド剤に固定し得るよ
うにした研削研磨工具の製造方法を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は以下のように構成した。請求項１の発明
は、磁性を有する砥粒と、非磁性である砥粒と、上記両
砥粒を含有し固定化するボンド剤とからなり、上記磁性
を有する砥粒を帯状に集中させて配置して研削研磨工具
を構成した。請求項２の発明は、非磁性体の砥粒に磁性
体をコーティングして磁性を有する砥粒とし、ボンド剤
に固定し得るように構成した。請求項３の発明は、磁性
を有する砥粒と非磁性砥粒をボンド剤の中で混合する工
程と、上記混合物に磁力を作用させる工程と、磁力を作
用させたままボンド剤を硬化する工程とから研削研磨工
具を製造した。請求項４の発明は、磁力を作用させる工
程において、電磁石を用いることにより研削研磨工具を
製造した。

【０００８】

【作用】上記請求項１の構成によれば、研削研磨工具中
に２種類の砥粒が粗密の分布を有して含まれているた
め、粗加工では粗い砥粒が集中している部分を用い、粗
い砥粒が少なくかつ細かい砥粒が含まれている部分を用
いて仕上げ加工が行える。上記請求項２の構成によれ
ば、研削研磨工具に用いる砥粒が非磁性砥粒であって
も、磁性体を砥粒にコーティングしてあるため、コーテ
ィングされている磁性体が磁石の磁力作用を受け、砥粒
はボンド剤中で移動される。上記請求項３の構成によれ
ば、研削研磨工具として用いる非磁性の砥粒と磁性を有
する砥粒（磁性砥粒）とを結合剤であるボンド剤の中に
混合して磁石による磁力を作用させると、磁性砥粒はボ
ンド剤中に生ずる磁束密度の分布に応じて分布される。
また、このとき磁石を左右方向あるいは上下方向に揺動
させれば、より磁性砥粒の集中度が高まり、磁力の強い
部分に磁性砥粒が集中する。このとき非磁性砥粒は磁力
による影響を受けないため、ボンド剤に混合した状態を
維持する。この状態でボンド剤を硬化させれば、各砥粒
がそれぞれの位置に存在したまま固定され、砥粒分布を
有する固定粒子方式の研削研磨工具となる。上記請求項
４の構成によれば、磁力の強弱を容易に調節でき、磁性
砥粒の集中度の制御が容易になる。

【０００９】

【実施例１】図１は本発明に係る研削研磨工具の製造方
法の実施例１の製造工程を示す説明図であり、以下、図
１を用いて本実施例の製造方法を説明する。まず、図１
（ａ）に示すように、成形枠４内に液状の熱可塑性であ
るボンド剤をあらかじめ入れておき、磁性を有する磁性
砥粒１と磁性を有さない非磁性砥粒２を混入した後、ボ
ンド剤３の中で磁性砥粒１と非磁性砥粒２が均等に分散
配置されるように混合攪拌する。そして、図１（ｃ）に
示すように、揺動を停止し、混合物に磁力を作用させた
ままヒータ８により混合物を加熱し、ボンド剤３を硬化
する。その後、硬化した混合物を成形枠４より取り出
し、図２に示す研削研磨工具９を得る。この研削研磨工
具９は、ボンド剤３の中央に磁性砥粒１が集中して配置
され、非磁性砥粒２が磁性砥粒１間を含めたボンド剤３
の全体に配置された状態で構成されている。

【００１０】本実施例の製造方法および研削研磨工具に
用いる磁性砥粒１には酸化鉄等の磁性体がある。また、
酸化鉄等の磁性体は砥粒としての加工能力が低いため、
一般的に用いられる非磁性の砥粒、例えばダイヤモン
ド、炭化ケイ素、酸化セリウム、酸化クロム、アルミナ
等の表面に磁性体をコーティングして、見かけ上の磁性
砥粒１として用いることができる。この方が砥粒として
加工能力が向上するため研削研磨工具９として効果的で
ある。このように非磁性砥粒に磁性体膜をコーティング
すると、磁性砥粒１と非磁性砥粒２に同じ砥粒を用いる
ことができ、同種の砥粒でメッシュ（粒径）のみを異な
らせて用いることができる。また、非磁性砥粒にコーテ
ィングする磁性体としては、できる限り磁性の強い物質
がよく、例えば鉄、ニッケル、コバルト等が効果的であ
る。そして、非磁性砥粒２としては、上述したようなダ
イヤモンド、炭化ケイ素、酸化セリウム、酸化クロム、
アルミナ等の砥粒を磁性体膜のコーティングを施さずに
用いることができる。

【００１１】また、ボンド剤３としては熱硬化性、熱可
塑性のいずれでも構わないが、フェノールレジンやポリ
ウレタン等が研削研磨工具として使用する上で効果的で
ある。なお、ボンド剤３に熱可塑性のものを用いるとき
は、当然のことながらヒータ８でボンド剤３を加熱して
液状にした状態で磁性砥粒１と非磁性砥粒２を分散混合
した後、冷却して硬化する。

【００１２】さらに、磁力を作用させる電磁石５は、一
般の希土類磁石でも構わず、その際の磁力の調整は、磁
石と砥粒１、２を含むボンド剤３までの距離を変化させ
れば電磁石５と同じ効果が得られる。

【００１３】次に、本実施例の作用を説明する。磁性砥
粒１と非磁性砥粒２と含む液状のボンド剤３に磁力を作
用させると、磁性を有する磁性砥粒１が、磁力の作用を
受け磁力線に応じて整列・集中する。このとき電磁石５
を図中で左右方向に揺動させれば、より磁性砥粒１の集
中度合いが高まり、磁力の強い部分に磁性砥粒１を集中
させることができる。これに対して非磁性砥粒２は、磁
力による作用を受けないため、混合攪拌したときのボン
ド剤３中に分散混合した状態で存在する。この状態でヒ
ータ８により加熱すれば熱可塑性であるボンド剤３が硬
化し、これを成形枠４から取り出せば、図２に示すよう
に、磁性砥粒１が磁力作用の大きさによりボンド剤３の
中央に集中した研削研磨工具９が得られる。このとき非
磁性砥粒２は磁力の影響を受けないため、初期に混合攪
拌したままでボンド剤３中に存在し、磁性砥粒１が集中
する部分にも存在する。このため両砥粒１、２として
は、磁性砥粒１は粗加工用の砥粒を用い、非磁性砥粒２
は仕上げ加工用の砥粒とする必要がある。つまり粗加工
用砥粒が仕上げ加工用砥粒の分布する区域に存在する
と、仕上げ加工の際に粗加工用の砥粒も被加工物に作用
してしまい、被加工部にキズなどの不良を発生させてし
まう。このため研削研磨工具９の全体に分布してしまう
非磁性砥粒２は、仕上げ加工用の砥粒を用いる必要があ
る。

【００１４】本実施によれば、１つの研削研磨工具９の
中に、異なる２種類の砥粒をある程度区別して分布させ
て構成することができ、粗加工用および仕上げ加工用の
研削研磨工具を得ることができる。

【００１５】

【実施例２】図３および図４は、本発明の実施例２の研
削研磨工具の製造方法の製造工程を示す説明図および研
削研磨工具を示す斜視図である。本実施例の製造方法の
特徴は、磁性砥粒の分布をを周期的に変化させて研削研
磨工具を得る方法であり、磁性砥粒、非磁性砥粒をボン
ド剤に攪拌混合する工程、ボンド剤を硬化する工程は実
施例１と同様であるので図示およびその説明を省略する
とともに、同一部分については同一の番号を付してその
説明を省略する。

【００１６】まず、本実施例の製造方法を説明すると、
磁性砥粒１と非磁性砥粒２をボンド剤３に入れ、攪拌混
合した後、図３に示すように、混合物に対して上下に電
磁石５を配置し、スイッチ７を介して電源６に接続して
混合物に磁力を作用させ、必要に応じて電磁石５を左右
に揺動させながら、磁性砥粒１を磁力線により整列・集
中させる。電磁石５は、磁性砥粒１に磁力を周期的に作
用させることができるように、間隔をおいて複数個配置
し、複数個の電磁石５は混合物を挟んでそれぞれ上下に
配置してある。磁性砥粒１の整列・集中が完了した後、
実施例１と同様にボンド剤３を硬化させ、混合物を成形
枠４から取り出す。

【００１７】次に、本実施例の作用を説明する。複数個
の電磁石５に電流を流すと、各電磁石５において磁力作
用が発生し、これに対向した磁性砥粒１が集中する。こ
のとき電磁石５が複数の組み合わせで配置されているた
め、図３に示すように周期的に磁性砥粒１が配置された
構造となる。本実施例の製造方法において、成形枠４を
ドーナツ状とし、複数個の電磁石５を成形枠４の形状に
合わせて配置して成形すれば、図４に示すようなリング
状で周期的に砥粒分布を有する研削研磨工具１０を得る
ことができる。

【００１８】上記リング状で２種類の砥粒分布を有する
研削研磨工具１０は、本出願人が現在出願中である特願
平４―３６２１６号および特願平５―７８９５９号の研
削装置に用いる工具として利用できるものである。すな
わち両出願で示すようなリング状の該工具に超音波によ
る定在波を作用させ、定在波の位相を変化させること
で、工具の振動位置を変化させ、異なる砥粒を被加工物
に作用させながら研削加工を行う研削装置および研削方
法の工具として使用することができる。

【００１９】本実施例によれば、リング状で周期的に砥
粒分布を有する研削研磨工具１０を得ることができ、研
削研磨工具１０に超音波の定在波を作用させて研削研磨
工具１０の使用域を選択して研削研磨加工を行う加工方
法およびその装置に使用することができる。

【００２０】本発明の研削研磨工具の製造方法として
は、磁性砥粒を非磁性砥粒をボンド剤の中で混合する工
程と、電磁石を揺動させながら上記混合物に磁力を作用
させる工程と、磁力を作用させたままボンド剤を硬化さ
せる工程とから構成することができる。電磁石を揺動さ
せながら磁性砥粒に磁力を作用させると、より磁性砥粒
の集中度が高まり、磁力の強い部分に磁性砥粒が集中す
る。また、研削研磨工具の製造方法における磁力を作用
させる工程に磁石を用いてもよい。そして、磁性砥粒
は、非磁性体である砥粒に鉄（Ｆｅ）もしくはコバルト
（Ｃｏ）もしくはニッケル（Ｎｉ）をコーティングして
研削研磨工具を形成する。これにより研削研磨工具に用
いる砥粒が非磁性砥粒であっても、磁性体を砥粒にコー
ティングしてあるため、コーティングされている磁性体
が磁石の磁力作用を受け、砥粒をボンド剤中で移動され
る。さらに、非磁性砥粒に、ダイヤモンド、炭化ケイ
素、酸化セリウム、酸化クロム、アルミナを用いて研削
研磨工具を構成する。また、磁性砥粒および非磁性砥粒
を固定するボンド剤は、フェノールもしくはポリウレタ
ンを用いて研削研磨工具を構成する。

【００２１】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、磁性を有する
砥粒を帯状に集中させて配置しかつ非磁性である砥粒と
分散配置してボンド剤に固定したので、１つの研削研磨
工具で多工程の加工を行うことができる。さらに創成加
工を行うことができる。請求項２の発明によれば、非磁
性体の砥粒に磁性体をコーティングして磁性砥粒とした
ので、加工能力の優れた非磁性体の砥粒を用いることが
でき、研削研磨の作業性を向上させることができる。請
求項３および請求項４の発明によれば、１つの研削研磨
工具の中に、異なる２種類の砥粒を区別し、ボンド剤に
固定した状態で分布させて構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る研削研磨工具の製造方法の実施例
１の製造工程を示す説明図で、図１（ａ）は磁性砥粒と
非磁性砥粒をボンド剤に攪拌混合する工程、図１（ｂ）
は混合物に磁力を作用させる工程、図（ｃ）はボンド剤
を硬化する工程である。

【図２】本発明の実施例１の研削研磨工具を示す説明図
である。

【図３】本発明に係る研削研磨工具の製造方法の実施例
２の製造工程における混合物に磁力を作用させる工程を
示す説明図である。

【図４】本発明の実施例２の研削研磨工具を示す斜視図
である。

【図５】従来の研磨工具の形成工程を示す説明図であ
る。

【図６】従来の研磨方法を示す説明図である。

【符号の説明】

１磁性砥粒２非磁性砥粒３ボンド剤５電磁石９１０研削研磨工具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２４Ｄ 3/28 // Ｂ２４Ｂ 13/01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レンズなどの研削研磨工具において、磁
性を有する砥粒と、非磁性である砥粒と、上記両砥粒を
含有し固定化するボンド剤とからなり、上記磁性を有す
る砥粒を帯状に集中させて配置したことを特徴とする研
削研磨工具。
【請求項２】磁性を有する砥粒は、非磁性体の砥粒に
磁性体をコーティングしたことを特徴とする請求項１記
載の研削研磨工具。
【請求項３】レンズなどの研削研磨工具の製造方法に
おいて、磁性を有する砥粒と非磁性砥粒をボンド剤の中
で混合する工程と、上記混合物に磁力を作用させる工程
と、磁力を作用させたままボンド剤を硬化する工程とか
ら構成したことを特徴とする研削研磨工具の製造方法。
【請求項４】磁力を作用させる工程は、電磁石を用い
て行うことを特徴とする請求項３記載の研削研磨工具の
製造方法。