JPS63288655A

JPS63288655A - セラミックスの研削方法及び装置

Info

Publication number: JPS63288655A
Application number: JP12306987A
Authority: JP
Inventors: Yukio Ozaki; 幸雄尾崎
Original assignee: Nissin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nissin Kogyo Co Ltd
Priority date: 1987-05-19
Filing date: 1987-05-19
Publication date: 1988-11-25
Anticipated expiration: 2009-05-02
Also published as: JPH0632885B2

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】産業上皇肌且公立本発明はセラミックスの鏡面加工に利用される研削方法
及び装置に関するものである。

従米五技血従来、例えばアルミナ（ＡＩ！０３）、窒化珪素（Ｓｉ
３　Ｎ４　）　、ジルコニア（Ｚｒ０２　）　、炭化珪
１（ＳｉＣ）等の高密度なセラミックスの鏡面加工は、
ラップと称する定盤と工作物の仕上面とを押し付は合わ
せ、その間に微粉の研磨材をラップ剤として入れて、両
者を相対運動させることによって、ラップ剤により工作
物の表面からごく微少の切粉を削り取って滑らかな仕上
面を得るラッピングやボリシングにて行われている。

く　　　゛　　　　　　　　　　　　　　るところで、
上記ラッピングやボリシングは研磨加工である為、１〜
２μ／ｓｉｎの加工速度しか望むことができず、能率が
非常に悪いという問題があった。しかも、バッチ方式で
ある為、１バツチ毎の工作物の厚み寸法の管理が非常に
難しい、更に、定盤が摩耗する為、精度維持には時々定
盤を修正研磨する必要があって自動化が困難であった。

そこで、本発明はセラミックスの鏡面加工を砥石を用い
て研削により行わせようとするものである。

ところが、セラミックスの鏡面加工を金属研削と同様の
研削方法で行うと、砥石の切れ味の変化に対して研削抵
抗の変化が大きく、また平面度も研削抵抗の変化に伴っ
てバラツキが生じることが実験で判った。即ち、実験機
でアルミナ（ＡＩ！ｚ　Ｏａ　）のセラミックスを通常
の平面研削にて鏡面加工した場合、最も良い条件で下記
のような結果であり、しかも数個研削すると、ビビリ、
焼け、チッピングが発生した。但し、アルミナセラミッ
クスの直径は４５ｔｓ、取代は２０μｍで実験を行った
。

表面粗さ　　　Ｒａ　Ｏ，４研削時間　　　３０分平面度　　　　１．５μｍ上記の結果は、従来の研削方法が機械的な強制切込みで
ある為、砥石の切れ味に関係なく研削作業を行い研削抵
抗が一定しないからで、これでは長時間かかり、しかも
殆どの場合は研削が不可能であり、セラミックスの鏡面
加工では実用的でなかった。

それ故、本発明の目的はセラミックスの鏡面加工を能率
的にしかも高精度に行い得るセラミックスの研削方法及
び装置を提供することである。

°　　　めの本発明は上記の目的を達成する為、粒度が噴１０００以
上で結合剤にビトリファイド系結合剤を用いたダイヤモ
ンド砥石を使用して、該砥石の周速度を４００ｍ／＋ｍ
ｔｎ以上で回転駆動させ乍ら定圧研削させることを特徴
とするセラミックスの研削方法及びコラムに取付固定さ
れた定加圧シリンダに砥石駆動モータにより回転駆動さ
れる砥石回転主軸を設け、該砥石回転主軸の端部に砥石
を設けた砥石ヘッドと、上面に保持したワークをワーク
駆動モータにより回転駆動させるチャックとからなるこ
とを特徴とするセラミックスの研削装置という技術的手
段を講、じている。

昨月− 上記手段によればワークを定圧研削するので、砥石の切
れ味に関係なく研削抵抗を一定にすることができ、上記
問題点を解決することができる。

遺」１舛以下本発明を第１図乃至第３図に基づいて説明する。

第１図に於いて、（１）はコラム（２）に前後左右に傾
き調整可能に支持された砥石ヘッドで、定加圧シリンダ
（３）、砥石回転主軸（４）、砥石（５）及び砥石駆動
モータ（６）から構成される装置上記定加圧シリンダ（３）はコラム（２）に前後左右に
（ｌＪｌｖ１可能に取付けられたチューブ（７）にピス
トン（８）をスライド自在に貫設すると共に、該ピスト
ン（８）に圧力センサ（９）を近設させたもので、圧縮
空気、油圧等の圧力期待及び圧力液体を圧力発生装置（
１０）から配管（１１）並びに電磁切換弁（１２）等か
らなる流体回路を経てチューブ（７）に供給してピスト
ン（８）を進退或いは昇降すると共に、該ヒストン（８
）の推力を圧力センサ（９）により検出フィードバック
して加圧圧力が常に設定圧力なるようになされている。

上記回転砥石主軸（４）は定加圧シリンダ（３）のピス
トン（８）に、上下を貫通させて転がり軸受或いは静圧
軸受（図示せず）を介して回転自在に支持され、軸芯部
に研削水の通過路（１３）が穿設されている。

上記砥石（５）は粒度が１１０００以上で結合剤にビト
リファイド系結合剤を使用したダイヤモンド砥石であっ
て、砥石回転主軸（４）の下端部に着脱可能に装着され
ており、砥石回転主軸（４）の通過路（１３）と連通し
、かつ砥石（５）の内径より少し内側の円周等配位置上
に複数個のノズル孔（１４）を傾め下方に開口させた円
穴（１５）を穿設させている。

上記砥石駆動モータ（６）は定加圧シリンダ（３）に一
体に取付固定されており、その出力軸（■６）に固設さ
れたプーリ　（１７）と砥石回転主軸（４）にスプライ
ン嵌合して固設されたプーリ　（１８）とをＶベルト（
１９）を介して連結して砥石（５）を回転するように構
成している。

（２０）は上記砥石ヘッド（１）の下方に対向配設され
たテーブルで、チャック（２１）が配設されている。

上記チャック（２１）の回転軸（２２）はテーブル（２
０）に転がり軸受或いは静圧軸受（図示せず）を介して
回転自在に支持されており、ワーク回転駆動モータ（２
３）にょリプーリ　（２４）、Ｖベルト（２５）及びプ
ーリ（２６）を介して回転駆動される。

（２７）は表面を鏡面加工するワークで、チャック（２
１）の上面に適宜の手段、例えばバキューム吸着で保持
されている。

（２８）は定寸装置で、２つのインプロセスゲージ（２
９）　　（３０）を具備させ、その計測子をワーク（２
７）の被研削面及びチャック（２１）のチャック面に当
接させてその面位置を検測し、その検測値の減算値より
ワーク（２７）の厚み寸法を研削中に連続的に検測して
ワーク（２７）の厚み寸法により粗研、精研、スパーク
アウトするように砥石（５）の回転数及び加圧圧力を制
御する。

（３１）は砥石ヘッド（１）の砥石（５）の研削加工位
置と反対側に砥石（５）の研削面と対向する状態で配設
されたクーラント吐出ノズルで、７０ｋｇ／ｃ＋Ｊ以上
の高圧でクーラントを砥石（５）の研削面に吐出させて
冷却性、被削性向上、砥石寿命向上、砥石目詰り防止等
のクーラント効果を得る。

次に、上記構成に於ける本発明の研削方法について説明
する。

先ず、ワーク（２７）をチャック（２１）上にバキュー
ム吸着させて保持させ、そのチャック（２１）及びワー
ク（２７）をワーク回転駆動モータ（２３）によりプー
リ　（２４）　、Ｖベルト（２５）、プーリ　（２６）
及び回転軸（２２）を介して回転駆動させる０次に、砥
石ヘッド（１）の砥石（５）を砥石駆動モータ（６）に
よりプーリ（１７）　、Ｖベルト（１９）　、プーリ　
（１８）及び砥石回転主軸（４）を介して周速度が４０
０ｍ／１ＩＩｉｎ以上で回転駆動させる。かかる状態で
砥石ヘッド（１）の定加圧シリンダ（３）により砥石回
転主軸（４）を介して砥石（５）を昇降或いは進退して
ワーク（２７）を砥石（５）により第３図（Ａ）（Ｂ）
に示す粗研−スパークアウト−戻り或いは粗研−精研→
戻りの研削サイクルで研削加工する。尚、砥石（５）に
よりワーク（２７）を研削加工する直前に、砥石回転主
軸（４ンの通過路（１３）　、砥石（５）の円穴（１５
）及びノズル孔（１４）を経てワーク（２７）に研削液
を供給すると共に、クーラント吐出ノズル（３１）から
砥石（５）の研削面に高圧クーラントが吐出される。そ
して、研削時、砥石（５）の切れ味に対して研削抵抗を
常に一定にするべく、定加圧シリンダ（３）の加圧圧力
を圧力センサ（９）にてフィードバック制御する。この
時、定加圧シリンダ（３）の加圧圧力は第３図に示すよ
うに粗研、精研、スパークアウト及び戻りに応じて可変
制御される。また、砥石（５）及びワーク（２７）の回
転数も第３図に示すように粗研、精研、スパークアウト
及び戻りに応じて可変制御させる。そして、上記研削サ
イクルが行われてワーク（２７）の研削が終了すると、
そのワーク（２７）をチャフ（２１）からアンローディ
ングした後、新しいワーク（２７）をチャックにローデ
ィングして以後上記研削サイクルを繰り返してワーク（
２７）を連続的に研削する。

上記研削方法によれば、砥石（５）の切れ味に対して研
削抵抗が一定しているから、ワーク（２７）を砥石（５
）によりスムーズに鏡面ｖｒ浄１することができてなめ
らかな表面が得られ、しかも研削抵抗が一定しているの
で高い平面度も得られる。このことは実験でも実証され
た。即ち、実験では実験機でアルミナ（Ａｆ２０ａ　）
のセラミ７クスを上記研削方法で平面研削にて鏡面加工
した場合、下記のような結果が得られた。但し、アルミ
ナセラミックスの直径は４５ｍ、取代は２０μｍで実験
を行った。

正面粗さ　　　Ｒａ　　Ｏ，０１５研削時間　　　１２秒平面度　　　　０．３μｍこの結果、目標としていた表面粗さＲａ　Ｏ，０２、研
削時間１５秒、平面度０．５μｍを満足させている。

発Ａ■Ｂ九果以上説明したように、本発明の研削方法及び装置によ゛
ればセラミックスの鏡面加工を、能率的にしかも高精度
に行うことができ−１しかも自動化も容易である。また
、定加圧シリンダのピストン内ｇ転がり軸受或いは静圧
軸受を介して砥石回転主軸を回転可能に支持し、該砥石
回転主軸の軸端に砥石を設けたので、装置全体をコンパ
クトに製作することができる。また、砥石ヘッドをコラ
ムに傾動稠整可能に支持されたので、凸面及び凹面の鏡
面研削が可能である。また、砥石に研削液のノズル孔を
砥石の内径より少し内側の円周上数個所に設けたので、
ワークに能率良く研削液を供給することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るセラミックスの研削方法及び装置
を示す概略構成図、第２図は砥石の断面図、第３図は２
通りの研削サイクルと加圧圧力、砥石及びワークの回転
数の関係を示す線図である。（１）・・・砥石ヘッド、　　（３）・・・定加圧シリ
ンダ、（４）・・・砥石回転主軸、（５）・・・砥石、
（６）・・・砥石駆動モータ、（９）・・・圧力センサ、　　（２ｏ）・・・テーブル
、（２１）用チャック、（２３）・・・ワーク回転駆動モータ、（２７）・・・
ワーク、　　　　（２８）・・・定寸装置、（３１）・
・・クーラント吐出ノズル。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）粒度が＾＃１０００以上で結合剤にビトリファイ
ド系結合剤を用いたダイヤモンド砥石を使用して、該砥
石の周速度を４００ｍ／ｍｉｎ以上で回転駆動させ乍ら
定圧研削させることを特徴とするセラミックスの研削方
法。
（２）コラムに取付固定された定加圧シリンダに砥石駆
動モータにより回転駆動される砥石回転主軸を設け、該
砥石回転主軸の端部に砥石を設けた砥石ヘッドと、上面
に保持したワークをワーク駆動モータにより回転駆動さ
せるチャックとからなることを特徴とするセラミックス
の研削装置。
（３）上記定加圧シリンダをコラムに前後左右に傾動調
整可能に取付固定したことを特徴とする特許請求の範囲
第２項に記載するセラミックスの研削装置。
（４）上記砥石回転主軸を定加圧シリンダ内に転がり軸
受或いは静圧軸受を介して回転自在に支持したことを特
徴とする特許請求の範囲第２項及び第３項に記載するセ
ラミックスの研削装置。
（５）上記砥石回転主軸の軸芯部に研削液の通路を設け
たことを特徴とする特許請求の範囲第２項乃至第４項に
記載するセラミックスの研削装置。
（６）上記砥石に研削液のノズル孔を該砥石の内径より
少し内側の円周上数個所に設けたことを特徴とする特許
請求の範囲第２項乃至第５項に記載するセラミックスの
研削装置。
（７）上記砥石として粒度が＾＃１０００以上で結合剤
にビトリファイト系結合剤を用いたダイヤモンド砥石を
使用したことを特徴とする特許請求の範囲第２項乃至第
６項に記載するセラミックスの研削装置。
（８）上記砥石の研削面に対向して高圧でクーラントを
吐出するノズルを設けたことを特徴とする特許請求の範
囲第２項乃至第７項に記載するセラミックスの研削装置
。