JPS59219152A - 研磨加工機 - Google Patents

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 本発明は固定砥粒による研磨加工機に関するものである
。

従来例の構成とその問題点 従来、フェライト、ガラス、水晶等の硬脆材料の微細な
平面の鏡面加工は、荒研磨加工、仕上研磨加工、ラッピ
ング加工、ボリシング加工等の数工程を各専用加工機で
加工していた。この場合、数種の専用加工機が必要なこ
とと、被加工物の各専用加工機への着脱等の回数が増加
することの為、加工コストを高くしていた。又、平面の
加工精度（表面粗さ、平面度、加工変質層）についても
技術的課題があった。すなわち、ラッピング加工やボリ
シング加工の遊離砥粒加工においては、その加工メカニ
ズムは砥粒の押し割りや、引掻き作用によって被加工物
を塑性変形、あるいは切削していくものであるが、砥粒
の被加工物に対する作用力が大きくなったり、変動した
りすると被加工物の表面に深いスクラッチを生じたり、
特に硬脆材料の場合は容易に脆性破壊を生じ、チッピン
グやクラックの発生を伴なう。また被加工物の表面下に
もマイクロクラック層や有否層を形成し製品特性の劣化
を招くことも多かった。

又、このような欠点を改善する為に、固定砥粒ニアモー
ターを使った定圧切込み加工の２工法を同一機械で、連
続的に行なわせしめ、工程の短縮と加工精度の向」二を
はかった研磨加工機も開発されている。ここで、定寸切
込み加工とは、ボールネジとパルスモータ−によるよう
な寸法送りを行なう送り装置で位置制御をしながら強制
的に切込み加工を行なうことをいい、又定圧切込み加工
とは、リニアモーター又はエアシリンダーによるような
一定の圧力で砥石と被加工物を互いに押し付は合って研
磨加工を行なうことをいい、ラッピング加工のごとく押
し付は圧力に応じて削り取られた分だけ加工が進んでい
くものである。従来例の研磨加工機については、第１図
に機械の概断面図、第２図に機械の概平面図を示すよう
に、砥石１０２は高周波モーター等の高速モーターを内
蔵した主軸１０３の先端に取付けられ、砥石軸ヘッド１
０１に搭載されている。砥石軸ヘッド１０１はベース１
０４に固定され、押送り装置としてのリニアモーター１
０８により、連結子１０７、ブラケット１０６、ベース
１０４を介して砥石軸に平行に駆動される。リニアモー
ターの推力は電圧設定により数十ｙから数Ｋｇまで連続
的に設定できる。１０５はリニアモーター１０８の推力
を正確に砥石１０２に伝える為に摺動抵抗を極力廃し、
スティックスリップを防止した静圧空気軸受スライドテ
ーブルであり、１１９は後退限のストッパーである。又
被加工物はチャック１１１によって回転軸１１０の先端
部に取イ」けられ、工作物ヘッド１０９に搭載されてい
る。又、前記回転軸には回転駆動用のモーターが連結さ
れている。工作物ヘッド１０９はベース１１２に固定さ
れ、定寸切込み加工用の送り装置としてのパルスモータ
−１２０に」−リ、減速機１１７、ボールネジ１１６、
ナツト１１４、ブラケノｌ−１１６を介して回転軸１１
０の軸と平行に駆動される。１１３は直線摺動ベアリン
グ、１１８はパルスモータ−を固定するブラケットであ
る。ここで前記砥石軸ヘッド１０１と工作物ヘッド１０
９は第２図に示すように、軸心を偏心させて本体ベース
１２１上に設置し、砥石１０２とチャック１１１０重な
り部分で平面研磨を行なわせている。

加工動作を説明すると、チャック１１１に取り伺けた被
加工物と砥石１０２が接触する直前までパルスモータ−
１２０を早送りさせ、引続いて定寸切込み加工を行なう
。次に加工代をわずかに残すところでパルスモータ−を
停止、保持させた後、リニアモーター１０８を駆動し、
砥石軸ヘッドを一定圧で押送りし、定圧切込み加工を行
ない、定寸切込み加工によって生じた加工変質層を除去
し、高椙度な平面を得るものである。

しかしながら、硬脆性材料の微細な鏡面加工を行なう為
には、軽荷重で非常に安定しだ押圧を一定時間維持しな
ければならず、上記の様な構成においては、リニアモー
ター１０８で駆動する砥石軸ヘッド１０１が重く、通常
の摺動装置では、摩擦抵抗が大きくなる為、静圧気体軸
受スライドテーブルを用いなければならず、又高重量の
積載荷重にだえる高剛性の気体軸受スライドテーブルが
必要であり、通常の摺動ベアリングに比べて装置そのも
のが非常に高価になると共に、空気軸受部のエアー消費
数が犬きくな９、維持費が高くなるという欠点を有して
いた。

発明の１」的 本発明は、上記欠点を解消するものであり、定寸切込み
加工と定圧切込み加工を連続して行なう構造を有する研
磨加工機の摺動装置を簡単にして安価に提供するもので
ある。

発明の構成 本発明は、螺線溝により一定量だけ強制して送る送り装
置と、前記送り装置に搭載され、高速モーターにより研
磨用の砥石を回転駆動する主軸と、前記主軸に対向して
、軸受ハウジングと、前記軸受ハウジングに回転自在か
つ軸方向に摺動自在に、静圧気体軸受により支承される
回転軸と、前記回転軸を軸方向に位置規制するスラスト
軸受部と、前記スラスｌ□　１１Ｑｉ受部を介して前記
回転軸を前記軸受ハウジングと相対的に軸方向に一定圧
で押送りする押送り装置と、前記スラスト軸受部を積載
し前記回転軸の軸方向に摺動可能に支持する摺動軸受装
置と、前記回転軸を回転駆動するモーターとからなり、
前記回転軸の一端に被加工物又は被加工物をセットした
治具を着脱自在に保持するチャック装置を備え、前記砥
石により前記被加工物の加工が可能になるように、前記
主軸と、前記回転軸を対向して、かつ軸心を偏心して設
けた構成により、定寸切込み加工と定圧切込み加工が連
続して行なえ、荒（υ［磨加工から鏡面加工捷で同一機
械で高能率に行なうことができ、さらに高価な静圧気体
軸受スライドテーブルが不要となり、研磨加工機の摺動
装置を簡単にして安価に提供できるという特有の効果を
有する。

実施例の説明 以下本発明の一実施例を第３〜５図にもとづいて説明す
る。第３図は工法の概略を示すもので、１は被加工物で
あり、定寸切込み加工で高能率に２の部分を荒研磨し、
連続して定圧切込み加工により３の部分を精密仕上研磨
する。４は製品として残される部分である。第４図は本
発明の研磨加工機の断面図で、被加工物１は治具５にエ
レクトロンワックス等で貼り付けられ、回転軸６の一端
に設けた、チャック装置としての真空吸着面７に吸着固
定される。真空吸着面アは？７η８、継手９を介して図
示しない真空発生装置に連結さ、れる。回転軸６と軸受
）・ウジング１ｏは非接触であるが、その隙間１１は約
１０μｍ程度であり、溝！〕への隙間１１からの空気の
流入は充分少なく、真空度の低下はほとんど無い。回転
軸６は軸受・・ウジング１０に、静圧気体軸受としての
ジャーナル軸受１２で回転自在かつ軸方向の摺動可ＪＷ
に支承され、軸方向の位置決めは、スラスト気体軸受１
３ａ。

１３ｂを介してスラスト軸受部１４ａ、１４ｂ。

１４ｃにより行なわれる。スラスト軸受部１４ｄ。

１４ｂ　、　１４ｃは、摺動軸受装置としてのスライド
テーブル１６に支持され軸方向に移動可能であるが、摺
動精度はジャーナル軸受１２で決まるので、スライドテ
ーブル１５は高精度である必要は無い。スラスト’ｉｑ
ｌ＋受部１４ａ、１４ｂ、１４ｃの軸方向の駆動は、回
転軸６と軸受ノ・ウジング１０とで構成したジャーナル
軸受１２をガイドとして、電圧により推力を制御して軸
方向に移動することのできる、押送り装置としてのリニ
アモーター１６により行なう。回転軸１６を回転駆動す
るモーター１７は、スラスト軸受部１４Ｇにモーターブ
ラケットを支持され、回転軸６と共に移動可能としてい
る。１８は研磨加工機の本体ベースである。

又、１９は軸受ハウジング１０に載置され、スラスト軸
受部１４ａ　、１４ｂ　、１４ｃの移動量、すなわち回
転軸６の軸方向移動量を計測する測定器であり、定圧切
込み号を計測あるいはモニターすることができる。次に
砥石軸側の説明に移るが、２ｏは微細固定仲、粒より成
る椀形砥石で、回転速Ｉｆ！’　ｉｉｒ変の高周波モー
ターを内蔵一体化し、気体軸受で軸支され回転自在とし
た主軸２１の一端に、着脱可能に固定されている。２２
ば、主軸２１を支持する主軸ボルダ−で、ベース２３上
に固定されており、ベース２３は、主軸２１の軸と平行
に摺動できるように平行に２列設置した直線摺動ベアリ
ングとしてのリニアウェイ２４を介して、本体ベース１
８」二に載置されている。２４ａｉＪ、リニアウェイの
スライド部、２４ｂは同レール部である。平行に設置し
たリニアウェイ２４の概中間にはベース２３の下部に固
定され下方に突出し、ボールネジ２６と螺合しているナ
ツト２５を装着し／ζブラケット２７が配設されている
。３０はノ々ルスモーターで軸継手２８を介してボール
ネジ２６を回動せしめるように配設されている。２９は
モーターブラケットで、３１ａ、３１ｂはボールネジ２
６を両端で支持するベアリングホルダーである。３２（
ｄ、本体ベース１８に対して砥石軸の送り量を測定する
リニア型測長器で、０．５μｍの分ｊｆＪイ能を持ち、
本研磨加工機に搭載したマイクロコンピュータ−により
、閉ループ位置決め機構を構成し、高精度な定寸切込み
加工を可能にしている。

父、砥石２０を装着した主軸２１と被加工物１をチャッ
クした回転軸らは、従来例で示した第２図と同様に一定
（１１偏心させて配置しており、双方が回転し、かつ軸
方向に相対的に送り込丑れることにより、砥石２０と治
具５の重なり部分にある被加工物の表面に砥石２０の正
面２０　ａが順次接触し、むら無く研磨加工できるよう
にしている。ここで第５図に、被加工物１を治具５に貼
り伺けた一例を示すが、治具５の回転中に砥石２０と重
なる部分であればどの位置に貼り付けても加工すること
ができる。

以上のように構成されだ２軸対向型の研磨加工機につい
て、以下にその動作を説明する。被加工物１を貼り付け
た治具５は回転軸に固定され、モーター１７によって回
転駆動され、同時に砥石２０は主軸２１により高速回転
駆動される。次にパルスモータ−３００回転駆動により
、ボールネジ２６、ナソｌ−２６によって、砥石２Ｑを
装着した主軸２１は被加工物１の方向へ送り込まれ、定
圧切込み加工による精密仕上代を残すところ寸で、能率
的に定寸切込み加工を行なう。次にパルスモータ−３０
を停止・保持し、リニアモーター１６を作動し、被加」
二物１を取り付けだ回転軸に一定推力を力えて、定圧切
込み加工による精密仕１７．　イ！７１磨を行ない、リ
ニア型測長器３２ａ、３２ｂ及０・測定器１９により所
定寸法までの加工が行なわれたことを確認した後、加工
動作を終了し、機械は加工前の原点位置まで戻り、停止
する。なお、加工時には、図示しないノズルから研削液
を砥石２゜と抜力［旧二物１の間に供給することができ
る。

以上のように構成された本実施例によれば、定寸切込み
加工と定圧切込み加工を連続して行なう２軸対向型の研
磨加工機の、被加工物を取り伺けだ回転軸６のジャーナ
ル軸受部とスラスト軸受部を相対的に軸方向に移動可能
とし、ジャーナル軸受部を定圧切込み加工時の送りガイ
ドとして使用することにより、定圧切込み加工時の送り
ガイドとして空気軸受スライドテーブルを用いる必要は
無く、又、主軸２１を定寸切込み送りするガイドは安価
なリニアウェイで可能であるので、定寸切込み加工と定
月二切込み加工を連続して行なう高精ＩＷ・高能率な４
１）［磨加工機を安価に製作することができる。

なお、本実施例では定圧切込み加工時の押送りの駆動装
置としてリニアモーター１６を用いたが、定圧切込みに
よる推力を一定にして、設定圧を変える必要が無い場合
は、エアーンリンダー等を用いてさらに安価に製作可能
である。

父、本実施例ではチャック装置として真空吸着を用いた
が、機械的なチャック装置としても良い。

又、本実施例の主軸（砥石軸）は気体軸受としたが、硬
脆性利オ」の加工に充分な高速回転が得られるものであ
れば、ころがり軸受としても良い。

発明の効果 以上のように本発明は、定寸切込み加工の送りガイドに
は、空気軸受スライドテーブルに対して安価なころがり
軸受等による直線摺動軸受装置を用い、摺動抵抗を極力
少さくしてリニアモーターによる推力を正確に伝達する
必要のある定圧切込み加工１１．ｊ７．の送りガイドに
は回転軸のジャーナル気体軸受部を使用するようにしだ
ので、高価な空気軸受スライドテーブルが不要となり、
定」゛切込み加工と定圧切込み加工を連続して行なう高
精度・高能率な研磨加工機を安価に製作でき、その効果
は大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の定寸切込み加工と定圧切込み加工を連続
して行なう研磨加工機の断面図、第２図は第１図の平面
図、第３図は工法の概略図、第４図は不発明の一実施例
における定寸切込み加工と定圧切込み加工を連続して行
なう研磨加工機の断面図、第５図は被加工物の治具への
貼り付は図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 標線溝により一定量だけ強制して送る送り装置と、前記
   送り装置に搭載され、高速モーターにより研磨用の砥石
   を回転駆動する主軸と、前記主軸に対向して、軸受ハウ
   ジングと、前記軸受ハウジングに回転自在かつ軸方向に
   摺動自在に、静圧気体軸受により支承される回転軸と、
   前記回転軸を軸方向に位置規制するスラスト軸受部と、
   前記スラスト軸受部を介して前記回転軸を前記軸受ハウ
   ジングと相対的に軸方向に一定圧で押送りする押送り装
   置と、前記スラスト軸受部を積載し前記回転軸の軸方向
   に摺動可能に支持する摺動軸受装置と、前記回転軸を回
   転駆動するモーターとからなり、前記回転１１Ｑｌの一
   端に被加工物又は被加工物をセットしだ治具を着脱自在
   に保持するチャック装置を備え、前記砥石により前記被
   加工物の加工が可能になるように、前記主軸と前記回転
   軸を対向して、かつ軸心を偏心して設けたイｖ１磨加工
   機。