TW201527048A - 研磨加工工具及構件加工方法 - Google Patents

Abstract

本發明係關於具有特定形狀之被研磨加工物的研磨加工方法，特別是關於使用研磨加工工具的研磨加工方法，該研磨加工工具的特徵為具有研磨墊，該研磨墊為了有效率且均勻地對被研磨加工物的曲面進行研磨加工，而具有對應該曲面形狀的研磨面。本發明的研磨加工工具，其特徵為具有研磨墊，該研磨墊具有對被研磨加工物的曲面呈均勻地接觸之對應前述曲面形狀的研磨面。研磨墊的硬度以蕭氏A硬度計為5以上，且表面材質是由織布、不織布、不織布的樹脂加工品、合成皮革、合成樹脂發泡體或該等之複合品的至少一個所成為佳。且，本發明的加工方法，其特徵為使用研磨加工工具，來加工被研磨加工物的曲面，該研磨加工工具具有對被研磨加工物的曲面呈均勻地接觸之對應前述曲面形狀的研磨面。

Description

研磨加工工具及構件加工方法

本發明係關於具有特定端部形狀之被研磨加工物的研磨加工方法，特別是關於使用旋轉研磨加工工具的研磨加工方法，該旋轉研磨加工工具保持有研磨墊，該研磨墊為了有效率且均勻地對被研磨加工物之具有曲面的端部進行研磨加工，而被形狀加工。

一般的保持研磨墊之旋轉研磨加工工具的研磨加工方法，是將旋轉驅動的研磨加工工具加壓保持並接觸於被研磨加工物的端部，對該接觸面進行研磨加工的方法為普遍。例如關於矽晶圓等邊緣部分的研磨，是一邊以一定的角度按壓矽晶圓一邊進行倒角部的形成(例如參照專利文獻1、2)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平11-188590號公報

[專利文獻2]日本特開2001-205549號公報

但是，為了對被研磨加工物的端部進行研磨加工，必須配合其形狀來調整與研磨加工工具之間的接觸位置及角度，特別是將端部研磨加工成曲面的時候，必須將被研磨加工物的位置及角度精細地調整而使全體加工成曲面，除了需要熟稔的加工之外，還有著比通常的平面研磨需要更多研磨時間等多種問題點。

且，以往的方法中一次可研磨加工的被研磨加工物的個數亦受到限制，故不但需要研磨加工時間且不恆定而無法進行有效率的加工。

因此，尋求著可以用來對被研磨加工物之具有曲面的端部予以均勻且有效率地進行研磨加工的旋轉研磨加工工具或加工方法。

本發明者等人有鑑於如上述般的問題點而進行深入研究的結果，完成了本發明。亦即，本發明發現藉由含有以下步驟的研磨加工方法來進行加工，可以將被研磨加工物的曲面均勻地研磨加工，該步驟如下：使具有研磨墊的旋轉研磨加工工具按壓於被研磨加工物的曲面部，該研磨墊具有可對被研磨加工物的曲面呈均勻地接觸之對應前述曲面之形狀的研磨面，接著對該按壓部分供給加工液之後藉 由使研磨墊對被研磨加工物相對移動，來對被研磨加工物進行研磨加工的步驟。

為了達成上述目的，本發明之一形態為提供一種研磨加工工具，其特徵為：具有研磨墊，該研磨墊具有可對被研磨加工物的曲面呈均勻地接觸之對應前述曲面形狀的研磨面。

前述研磨加工工具，以直徑20mm以上的圓板狀為佳，且前述研磨墊的硬度以蕭氏A硬度計(Shore durometer Type A)為5以上為佳。

且，本發明之其他形態為提供一種加工方法，其特徵為：使用具有研磨墊的研磨加工工具，該研磨墊具有可對被研磨加工物的曲面呈均勻地接觸之對應前述曲面形狀的研磨面，將該研磨墊按壓保持於被研磨加工物的曲面，一邊對前述研磨墊與前述被研磨加工物之間的接觸部供給加工液，一邊旋轉前述研磨加工工具，來研磨加工被研磨加工物的曲面。將前述加工工具設為直徑20mm以上，進一步為了抑制前述加工液的飛散，而控制加工工具的轉數來抑制對於研磨面的離心力為佳。

且，本發明之其他形態為提供一種使用具有壓力控制裝置之加工裝置的加工方法，該方法之特徵為：測量被研磨加工物的曲面與研磨加工工具的表面之間接觸部分的接觸壓力，將研磨加工工具之加工部分的形狀及加工壓力控制成使該接觸壓力的面分佈成為均勻。

根據本發明，可使用具有前述研磨墊的研磨加工工具來有效率且均勻地對被研磨加工物的曲面進行研磨加工。

10‧‧‧研磨加工工具

11‧‧‧研磨面

K‧‧‧被研磨加工物

KE‧‧‧(被研磨加工物的)端部

KU‧‧‧(被研磨加工物的)上面

KD‧‧‧(被研磨加工物的)下面

圖1為表示研磨墊之形狀之一例的圖。

圖2為表示研磨墊之形狀之一例的圖。其加工有為了從墊片中心供給加工液用的槽。準備兩個相同形狀的墊片，將兩個組合使用。

圖3為表示研磨墊之形狀之一例的圖。於墊片中央部分附近加工有為了供給加工液用的孔。

圖4為表示研磨墊之形狀之一例的圖。將圖2的墊片與圖3的墊片組合而成者。

圖5為表示研磨加工裝置之一例的圖。

圖6為表示研磨加工裝置之一例的圖。

圖7為表示研磨加工裝置之一例的圖。設置加工液供給部的範例。

圖8為表示研磨加工裝置之一例的圖。設置壓力感測器或具有類似該等功能之裝置的範例。

圖9為表示具有研磨墊之研磨加工工具及被研磨構件之變形例的部分側視圖。

圖10為表示具有研磨墊之研磨加工工具及被研磨構件之變形例的部分側視圖。

圖11為表示具有研磨墊之研磨加工工具及被研磨構 件之變形例的部分側視圖。

圖12為表示具有研磨墊之研磨加工工具及被研磨構件之變形例的部分側視圖。

圖13為表示研磨墊之形狀之變形例的部分側視圖。

圖14為表示研磨墊之形狀之變形例的部分側視圖。

以下說明本發明之一實施形態。

本實施形態的研磨加工工具，其特徵為：具有研磨墊(參照圖1)，該研磨墊具有可對被研磨加工物(被研磨構件)的曲面呈均勻地接觸之對應前述曲面形狀的研磨面。本實施形態的研磨加工工具，其特徵為：對被研磨加工物的曲面，以均勻地接觸的方式，而成為對應於曲面的形狀。

本實施形態所使用的被研磨加工物，為具有曲面者。在此所述之曲面，是指對被研磨加工物之研磨面呈垂直的剖面中，將研磨面描繪成曲線者，且在研磨面上之複數位置的剖面中，該曲線形狀為顯示相同或類似者。只要使用具有對應於被研磨加工物之曲面形狀之研磨面的研磨加工工具，來加工被研磨加工物的研磨面的話，被研磨加工物的前述曲面會與研磨加工工具的研磨面均勻地接觸，藉此可進行均勻的加工。被研磨加工物之研磨面之剖面的曲線形狀為任意，可使用圓弧或組合複數圓弧而成者，一部分含有直線部亦可。且，例如被研磨加工物之研磨面的曲 面，亦可為朝向該被研磨加工物之外側彎曲的曲面(參照圖9所示之一例)，或是朝向該被研磨加工物之內側凹陷的曲面(參照圖10所示之一例)。且，被研磨加工物的研磨面，其剖面亦可為大致三角形狀且頂部略帶圓狀(參照圖11所示之一例)，或是大致階梯形狀且角部略帶圓狀(參照圖12之一例)。如上述般，被研磨加工物的研磨面，即使在具有上述各種曲面形狀的情況，只要使用具有對應於被研磨加工物之曲面形狀之研磨面的研磨加工工具，來加工被研磨加工物的研磨面的話，被研磨加工物的曲面會與研磨加工工具的研磨面均勻地接觸，藉此可進行均勻的加工。

本實施形態的研磨加工工具，其特徵為：具有研磨墊，該研磨墊具有可對應被研磨加工物之曲面形狀的研磨面。本實施形態的研磨墊，只要設在研磨加工工具的端部或周圍部即可，亦可為貼在研磨加工工具的周圍者、組裝在研磨加工工具的周圍者、以任意的方法成型於研磨加工工具的周圍者、或是將研磨加工工具本身作為研磨墊而成型者。研磨部(研磨墊)以外之研磨加工工具的材質並無特別限制，以樹脂、金屬或陶瓷之任一者皆可，亦可為由複數材料所成者。例如，使用樹脂作為研磨加工工具之材質的情況時，可使用任意的合成樹脂。作為該例子，可舉出熱硬化性樹脂(酚醛樹脂、環氧樹脂、氨基甲酸酯樹脂、聚醯亞胺等)、及熱可塑性樹脂(聚乙烯、聚丙烯、丙烯酸樹脂、聚醯胺、聚碳酸酯等)。且，使用金屬作為 研磨加工工具之材質的情況時，可使用鎂、鋁、鈦、鐵、鎳、鈷、銅、鋅、錳或以其為主成份的合金。且，使用陶瓷作為研磨加工工具之材質的情況時，除了陶瓷器或玻璃以外，還可使用矽、鋁、鋯、鈣、鋇等之氧化物、氮化物、硼化物、碳化物等，或是氧化鋁、氧化鋯、氧化矽、碳化矽、氮化矽、氮化硼等。

且，被研磨加工物的材質亦可使用任意者。例如，使用樹脂的情況時，可使用任意的合成樹脂。作為該例子，可舉出熱硬化性樹脂(酚醛樹脂、環氧樹脂、氨基甲酸酯樹脂、聚醯亞胺等)、及熱可塑性樹脂(聚乙烯、聚丙烯、丙烯酸樹脂、聚醯胺、聚碳酸酯等)。且，使用陶瓷作為被研磨加工物之材質的情況時，除了陶瓷器、玻璃、精密陶瓷以外，還可使用矽、鋁、鋯、鈣、鋇等之氧化物、碳化物、氮化物、硼化物等。且，使用金屬作為被研磨加工物之材質的情況時，可使用鎂、鋁、鈦、鐵、鎳、鈷、銅、鋅、錳或以其為主成份的合金等。且，被研磨加工物之具體的用途亦為任意。該用途例如可為輪、軸、容器、框體(殼體、外殼等)、框(框架等)、球、線材、裝飾品等。

本實施形態之研磨加工工具，以直徑20mm以上的圓板狀為佳。研磨加工工具的大小越大的話，在同樣的旋轉速度可得到更大的線速度，故沒有必要為了進行研磨加工而提高加工工具的轉數，可以抑制旋轉所致之對於研磨面的離心力，因此可防止加工液的飛散。前述研磨加工工具 的大小，以直徑30mm以上較佳，更佳為直徑50mm以上。

且，研磨加工工具的大小，以直徑1000mm以下為佳，較佳為400mm以下。使研磨加工工具的直徑成為1000mm的場合，若使轉數成為80轉/分的話，可得到線速度300m/分。若直徑更大的話，相對地，可以更小的轉數得到更高的線速度，可進一步抑制對於研磨面的離心力，而防止加工液的飛散。但是，在研磨加工工具的大小過大的情況，由於有著加工裝置成為大型而變得不經濟的問題，故就經濟上的觀點來看，研磨加工工具的大小以直徑1000mm以下為佳。

但是，依據加工裝置的規格或加工方法，例如以一個加工工具來對複數之被研磨加工物進行加工之裝置的場合，前述加工工具的大小亦可使用較大者。藉由一次性地對複數之被研磨加工物進行加工，可以提昇加工效率，減少加工所需要之加工裝置的台數。

本實施形態之研磨加工工具之研磨墊的硬度，以蕭氏A硬度計為5以上為佳。蕭氏A硬度計為5以上是指，將被測定硬度之檢體亦即研磨墊，在濕度20~60%的乾燥狀態下於室溫放置60分鐘以上，之後將研磨墊的硬度依據JIS K6253的橡膠硬度計(A型)來進行測定的值為5以上。研磨墊的蕭氏A硬度計為5以上的話，可適當地對被研磨加工物的表面進行加工，可抑制研磨墊的表面形狀在短時間的研磨加工產生變形。

本實施形態之研磨加工工具之研磨墊的材質，其特徵為：由織物、不織布、不織布的樹脂加工品、合成皮革、合成樹脂發泡體或該等之複合品的至少一個所成。研磨墊亦可具有研磨粒。使用具有研磨粒之墊片的場合，所使用之研磨粒的種類並無特別限定，可使用氧化矽、氧化鋁、氧化鋯、氧化鈰、氧化鎂、氧化鈣、氧化鈦、氧化錳、氧化鐵、氧化鉻等之金屬氧化物顆粒，或是碳化矽等之碳化物、其他氮化物、硼化物、鑽石等。

本實施形態的研磨加工方法，是使用具有研磨墊的研磨加工工具，該研磨墊具有可對被研磨加工物的曲面呈均勻地接觸之對應前述曲面形狀的研磨面，將該研磨墊按壓保持於被研磨加工物的曲面，一邊對前述研磨墊與前述被研磨加工物之間的接觸部供給加工液，一邊旋轉前述研磨加工工具，來研磨加工被研磨加工物的曲面。

本實施形態之加工方法中，其特徵為：對前述研磨墊與被研磨加工物之間的接觸部供給加工液。加工液的供給，可以由外部對前述接觸部直接供給加工液，但根據加工裝置的構造，亦可成為例如在研磨加工工具的接觸部配置旋轉接頭等之加工液供給機構，而從研磨加工工具內部直接對加工部位供給研磨液(加工液)(參照圖2~圖4及圖7)。藉由從內部供給加工液，可更有效率地供給加工液。

且，為了有效率地使用研磨液，而具有設置在旋轉研磨加工工具周圍的罩蓋，有著提昇研磨液之回收效率的回 收裝置更佳。

前述加工液，可使用拋光、包覆或切削所使用之周知的組成。加工液雖可使用水系、油系或醚系的加工液，但亦可因應必要混合使用pH調整劑、蝕刻劑、氧化劑、錯合劑、界面活性劑、乳化劑、抗氧化劑、抗腐蝕劑、保護膜形成劑、增稠劑、安定化劑、分散劑、防腐劑、防霉劑等之添加劑。於加工液可進一步追加研磨粒。於加工液所使用之研磨粒的種類並無特別限定，可使用氧化矽、氧化鋁、氧化鋯、氧化鈰、氧化鎂、氧化鈣、氧化鈦、氧化錳、氧化鐵、氧化鉻等之金屬氧化物顆粒，或是碳化矽等之碳化物、其他氮化物、硼化物、鑽石等。作為研磨粒亦可使用由熱可塑性樹脂等所成的有機粒子。

前述研磨加工的線速度，以10m/分以上為佳。若線速度為10m/分以上的話，可有效率地對被研磨加工物的端部進行研磨。

前述研磨加工之研磨加工工具的轉數，以5000轉/分以內為佳，以2000轉/分以內較佳。使轉數成為5000轉/分以上之高轉數時，會因施加於研磨面的離心力而使加工液飛散，故為了維持加工必須補充飛散分量的加工液。因此，為了使加工液適度地保持在加工工具而進行安定的加工，以5000轉/分以內為佳。

在本實施形態之加工方法中，研磨加工工具是安裝於任意的加工裝置來使用。只要為具有可保持研磨加工工具並使其旋轉之機構的加工裝置即可，並無特別限制，例如 可使用周知的加工裝置。作為加工裝置的例子，可舉出圓磨床、砂輪機、粉碎機等研削裝置。且，研磨加工工具與被研磨加工物的相對位置，雖有必要配置成可對被研磨加工物的曲面進行研磨，但其位置關係為任意，例如可將研磨加工工具支持成水平(參照圖6)或垂直(參照圖5)並由該周圍的任意方向按壓被研磨加工物來進行加工。且，本實施形態之加工方法中，使用有將被研磨加工物以任意的角度、位置進行固定用的治具。較佳為可動式，較佳為使用可使被研磨加工物的端部一邊移動一邊依序加工的治具。

本實施形態的加工方法，在使用研磨加工工具進行被研磨加工物的加工之際，將前述研磨加工工具及/或被研磨加工物安裝於具有壓力控制部的加工裝置，測量被研磨加工物的曲面與研磨加工工具的表面之間接觸部分的接觸壓力，將研磨加工工具中之加工部分的形狀及加工壓力控制成使該接觸壓力成為均勻。為了進一步以良好的精度進行研磨加工，在被研磨加工物的旋轉加工軸、研磨加工工具的旋轉加工軸、或研磨加工工具本身，安裝壓力感測器或具有類似該等功能的裝置，亦即壓力控制裝置，來測量被研磨加工物的曲面與研磨加工工具的表面之間接觸部分的壓力，測量該接觸壓力的分布或變化，藉此一邊對研磨加工工具中之加工部分的形狀及加工壓力進行控制一邊進行研磨加工，藉此來保持一定的加工精度或加工效率，可確認研磨加工工具之需要交換的時期(參照圖8)。

且，於圖13及圖14，表示本實施形態之變形例的一例。圖13所示之變形例中，準備有研磨加工工具10，該研磨加工工具10具有：以上述般的材質，亦即具有某種程度彈性之彈性變形的材質所形成之研磨墊。然後，在平行於研磨加工工具10之旋轉軸的方向(圖13所示之箭頭Y方向)之研磨面11的寬度H1，比加工前之被研磨加工物K的厚度T1(亦即被研磨加工物K的上面KU及下面KD之間的長度)還要小既定量α。如此般，以彈性體形成研磨墊，並將該研磨面11的形狀形成為比被研磨加工物K之研磨對象部位的形狀更小的一例，可得到以下效果。

亦即如圖14所示般，該變形例中，在使研磨加工工具10旋轉並使研磨面11按壓被研磨加工物K之際，於被研磨加工物K的上面KU及下面KD，會從以上述既定量α之分量彈性變形後的研磨墊賦予按壓力F。因此，在研磨加工物K的研磨時，不僅是具有曲面的端部KE，可以得到連上面KU及下面KD都可以同時研磨的效果。又，上述既定量α越大，則研磨被研磨加工物K之際之研磨墊的彈性變形量會越大，故對該既定量α進行最佳化，藉此可以使賦予至被研磨加工物K之上面KU及下面KD的按壓力F最佳化。

且，使被研磨加工物K之端部KE按壓於研磨面11的力、以及賦予至被研磨加工物K之上面KU及下面KD的按壓力F，可因應必要而進行調整，來適當地對被研磨 加工物K進行加工。

此外，如上述般，在將研磨加工工具本身作為研磨墊予以成型的場合，是將研磨加工工具10以樹脂等般具有一定程度彈性之彈性變形的材質所形成。然後，如先前之圖13所示之變形例同樣地，使研磨加工工具10之研磨面11的上述寬度H1，比加工前之被研磨加工物K的厚度T1還要小既定量α。如此般，以彈性體來形成具有作為研磨墊之功能的研磨加工工具10，並使該研磨加工工具10之研磨面11的形狀成為比被研磨加工物K之研磨對象部位的形狀更小，藉此可得到如同先前之圖13所示之變形例的作用效果。

[產業上的可利用性]

如上述所說明般，本發明有用於作為對被研磨加工物之曲面進行精密加工用的研磨加工工具及加工方法，特別是可以高精度來加工具有曲面之被研磨加工物的表面，且與以往的方法相較之下可更有效率地進行。

Claims (7)

1. 一種研磨加工工具，其特徵為：具有研磨墊，該研磨墊具有可對被研磨加工物的曲面呈均勻地接觸之對應前述曲面形狀的研磨面。
2. 如申請專利範圍第1項所述之研磨加工工具，其中，前述研磨加工工具為直徑20mm以上的圓板狀。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之研磨加工工具，其中，前述研磨墊的硬度以蕭氏A硬度計(Shore durometer Type A)為5以上。
4. 一種加工方法，其特徵為：使用具有研磨墊的研磨加工工具，該研磨墊具有可對被研磨加工物的曲面呈均勻地接觸之對應前述曲面形狀的研磨面，將該研磨墊按壓保持於被研磨加工物的曲面，一邊對前述研磨墊與前述被研磨加工物之間的接觸部供給加工液，一邊旋轉前述研磨加工工具，來研磨加工被研磨加工物的曲面。
5. 如申請專利範圍第4項所述之加工方法，其中，前述加工方法中，前述加工工具為直徑20mm以上的圓板狀，進一步為了抑制前述加工液的飛散，而控制加工工具的轉數來抑制對於研磨面的離心力。
6. 如申請專利範圍第4或5項所述之加工方法，其中，於前述研磨墊的表面含有研磨粒。
7. 一種加工方法，係使用研磨加工工具之被研磨加工物的加工方法，其特徵為：將前述研磨加工工具及/或被研磨加工物安裝於具有壓力控制裝置的加工裝置，測量 被研磨加工物的曲面與研磨加工工具的表面之接觸部分的接觸壓力，將研磨加工工具中之加工部分的形狀及加工壓力控制成使該接觸壓力成為均勻。