(57)【要約】  研削装置（１００）は、冷却液（１０６）に浸された被加工物（１０１）を研削加工する回転研削工具（１０２）と、冷却液（１０６）に振動を付与してキャビテーションを発生させる振動発生機構（１０７ａ）〜（１０７ｆ）と、回転研削工具（１０２）の使用時に振動発生機構（１０７ａ）〜（１０７ｆ）にキャビテーションを発生させるコントローラ（１０８）とを備える。コントローラ（１０８）が、振動発生機構（１０７ａ）〜（１０７ｆ）に対して、ＯＮ／ＯＦＦと、振幅の大きさとを、加工領域および加工段階に応じて、調整する。
2009157120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却液に浸された被加工物を研削加工する回転研削工具と、
前記冷却液に振動を付与してキャビテーションを発生させる振動発生機構と、
前記回転研削工具の使用時に前記振動発生機構にキャビテーションを発生させる制御手段とを備える
ことを特徴とする研削装置。
【請求項２】
前記制御手段が、前記振動発生機構を制御して、前記冷却液が溜められている槽の側面から反対側の側面までの長さの整数分の１を半波長とする縦波を前記冷却液に発生させる
ことを特徴とする請求項１に記載の研削装置。
【請求項３】
前記制御手段が、前記振動発生機構を制御して、前記冷却液が溜められている槽の底面から前記冷却液の液面までの長さの整数分の１を半波長とする縦波を前記冷却液に発生させる
ことを特徴とする請求項１に記載の研削装置。
【請求項４】
前記制御手段が、前記振動発生機構に対して、ＯＮ／ＯＦＦと、振幅の大きさとを、加工領域および加工段階に応じて調整する
ことを特徴とする請求項１に記載の研削装置。
【請求項５】
前記被加工物が、セラミックス系材料かつ歯科用補綴物の原料である
ことを特徴とする請求項１に記載の研削装置。
【請求項６】
回転研削工具を使用して冷却液に浸された被加工物を研削加工するときに、前記冷却液に振動を付与してキャビテーションを発生させる振動発生工程を含む
ことを特徴とする研削方法。
【請求項７】
前記振動発生工程において、前記回転研削工具の回転軸方向又は前記回転軸と交差する方向に振動する縦波を前記冷却液に発生させる
ことを特徴とする請求項６に記載の研削方法。
【請求項８】
前記振動発生工程において、前記冷却液が溜められている槽の側面から反対側の側面までの長さの整数分の１を半波長とする縦波を前記冷却液に発生させる
ことを特徴とする請求項６に記載の研削方法。
【請求項９】
前記振動発生工程において、前記冷却液が溜められている槽の底面から前記冷却液の液面までの長さの整数分の１を半波長とする縦波を前記冷却液に発生させる
ことを特徴とする請求項６に記載の研削方法。
【請求項１０】
前記振動発生工程において、第１の周波数の振動と、第１の周波数とは異なる第２の周波数の振動とを択一的に付与する
ことを特徴とする請求項６に記載の研削方法。
【請求項１１】
前記振動発生工程において、前記冷却液に発生する縦波による疎密変化の大きい部分付近に、前記被加工物の加工領域が配置された状態で、振動を付与する
ことを特徴とする請求項６に記載の研削方法。
【請求項１２】
前記振動発生工程において前記冷却液に発生した縦波による疎密変化の大きい部分のうち、前記被加工物と接触しない部分に前記回転研削工具を移動する移動工程を含む
ことを特徴とする請求項６に記載の研削方法。
【請求項１３】
前記振動発生工程において、加工領域および加工段階に応じて、ＯＮ／ＯＦＦと振幅の大きさとを調整する
ことを特徴とする請求項６に記載の研削方法。
【請求項１４】
前記振動発生工程において、振幅を２段階に切替えながら振動を調整する
ことを特徴とする請求項１３に記載の研削方法。
【請求項１５】
セラミックス系材料である前記被加工物を研削加工して歯科用補綴物を製造する
ことを特徴とする請求項６に記載の研削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転研削工具を使用して被加工物を研削加工する研削装置に関し、特に、回転研削工具の目詰まりを回避する研削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、セラミックス材料は、高機能化し、様々な部品の材料として使用されている。その一例として、緻密焼結されたセラミックス材料（以下、高強度セラミックス材料と呼称する。）が歯科医療における補綴物（以下、歯科用補綴物と呼称する。）などに使用されている。【０００３】
ここで、高強度セラミックス材料から歯科用補綴物が製造されるにあたって、ＣＡＤ（Computer Aided Design）／ＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）が利用されている。具体的には、歯科用補綴物の３次元モデルがコンピュータで作成される。作成された３次元モデルの形状データが、ＮＣマシン等（回転研削工具または回転切削工具）を有する加工装置のコントローラに設定される。設定された形状データに基づいてＮＣマシン等がコントローラによって制御される。高強度セラミックス材料がＮＣマシン等によって研削加工または切削加工され、高強度セラミックス材料から歯科用補綴物が製造される。【０００４】
ただし、高強度セラミックス材料の硬度が高いので、このような方法では、最終的に、補綴物の形状を得るに要する時間が膨大になる。また、加工時間の短縮を狙って、加工速度を上げた場合には、加工工具に対して大きな負荷が掛かる。このため、加工工具の激しい磨耗や破損等の問題がある。【０００５】
＜一例目＞
これに対して、例えば、研削時間の短縮を図るために、次の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この製造方法では、酸化セリウムを含む正方晶酸化ジルコニア粒子と、酸化アルミニウム粒子とを主成分とするセラミックス材料が使用される。成形加工体を形成後に予備焼結を行い、予備焼結体を研削加工後に緻密焼結を行う。これによって、歯科用補綴物が製造される。【０００６】
＜二例目＞
また、これとは別に、次の製造方法も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この製造方法では、酸化イットリウムと、アルミニウム、ガリウム、ゲルマニウム、およびインジウムのいずれかの酸化物とを含むセラミックス材料が使用される。同様に、成形加工体を形成後に予備焼結を行い、予備焼結体を研削加工後に緻密焼結を行う。これによって、歯科用補綴物が製造される。【０００７】
＜三例目＞
また、加工工具や被加工物の損傷を防ぐために、次の製造方法が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。この製造方法では、切削加工時に回転切削工具と被加工物とが冷却される。具体的には、図８に示すように、切削装置８００は、被加工物８０１が、塊状物固定用回転治具８０４で保持された状態で、槽８０５に溜められている冷却液８０６に浸される。コントローラ８０８が、スピンドル８０３を制御して、回転切削工具８０２を回転駆動させる。被加工物８０１が、冷却液８０６に浸された状態で、スピンドル８０３で回転駆動されている回転切削工具８０２によって切削加工される。これによって、容易に、回転切削工具８０２と被加工物８０１とを冷却しつつ、切削加工によって生じた切削粉を回収することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２７１４３５号公報
【特許文献２】特表２００３−５０６１９１号公報
【特許文献３】特開平１０−６１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、一例目と二例目との製造方法においては、研削加工後に緻密焼結を行う必要がある。このため、緻密焼結時に生じる収縮によって寸法が変化する。また、緻密焼結時の収縮を考慮して研削加工しても、誤差が生じてしまい、緻密焼結後に手直しが必要となる。結果、緻密焼結に要する時間と、緻密焼結後の手直しに要する時間とが必要となる。【００１０】
一方、三例目の製造方法においては、被加工物として緻密焼結体を使用した場合には、切削加工後において、緻密焼結に要する時間と、緻密焼結後の手直しに要する時間とが掛からない。しかし、予備焼結体を使用した場合に比べて、歯科用補綴物の加工時間が非常に長くなるおそれがある。【００１１】
また、切削加工の代わりに、研削加工が行われる場合には、水中で加工されることによって、回転研削工具と被加工物とが冷却され、同一の効果が期待される。しかし、回転切削工具に比べて回転研削工具の方が目詰まりを起こしやすい。これは、切削粉に比べて研削粉の方が細かく、また回転研削工具の目が細かいことが多いことに起因し、研削加工において大きな問題になる。すなわち、三例目の製造方法では、研削加工によって生じた研削粉で回転研削工具が目詰まりを起こす問題を解消するまでには至らない。【００１２】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、被加工物を研削加工中に回転研削工具に掛かる負荷を低減し、研削加工後の緻密焼結工程を不要とし、効率よく最終製品を製造することができる研削装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明に係わる研削装置は、下記に示す特徴を備える。【００１４】
（ＣＬ１）研削装置は、（ａ）冷却液に浸された被加工物を研削加工する回転研削工具と、（ｂ）前記冷却液に振動を付与してキャビテーションを発生させる振動発生機構と、（ｃ）前記回転研削工具の使用時に前記振動発生機構でキャビテーションを発生させる制御手段とを備える。【００１５】
これによって、回転研削工具が被加工物と接触する部分（以下、接触部分と呼称する。）にキャビテーションが発生すれば、キャビティの消滅時に発生する衝撃が接触部分付近に与えられるので、接触部分付近から研削粉を除去することができる。【００１６】
また、キャビテーションが発生する部分に、回転研削工具において研削粉が付着した部分（以下、付着部分と呼称する。）が配置されれば、キャビティの消滅時に発生する衝撃に起因したエロージョンによって、付着部分から研削粉を除去することができる。【００１７】
すなわち、キャビテーションを発生させることによって、回転研削工具に研削粉が付着することを回避することができ、回転研削工具が目詰まりを起こす問題を解消することができる。【００１８】
また、接触部分にキャビテーションが発生すれば、回転研削工具が被加工物と確実に接触することを促進することができる。回転研削工具が被加工物と確実に接触すれば、研削加工時において、回転研削工具に掛かる負荷を低減し、回転研削工具に対する加工速度を上げることができる。【００１９】
これらから、被加工物として緻密焼結体を使用しても、三例目の製造方法に比べれば、効率よく被加工物を加工することができる。【００２０】
これによって、セラミックス系の材料のような難削材料を効果的に研削加工し、所望の形状の歯科用補綴物を製造することができる。【００２１】
なお、本発明は、研削装置として実現されるだけではなく、研削方法として実現されるとしてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、積極的にキャビテーションを発生させることによって、回転研削工具に研削粉が付着することを回避することができ、回転研削工具が目詰まりを起こす問題を解消することができる。また、被加工物として緻密焼結体を使用しても、効率よく被加工物を加工することができる。【００２３】
例えば、接触部分にキャビテーションが発生すれば、キャビティの消滅時に発生する衝撃が接触部分付近に与えられるので、接触部分付近から研削粉を除去することができる。【００２４】
また、キャビテーションが発生する部分に、付着部分が配置されれば、キャビティの消滅時に発生する衝撃に起因したエロージョンによって、付着部分から研削粉を除去することができる。【００２５】
また、接触部分にキャビテーションが発生すれば、回転研削工具が被加工物と確実に接触することを促進することができる。回転研削工具が被加工物と確実に接触すれば、研削加工時において、回転研削工具に掛かる負荷を低減し、回転研削工具に対する加工速度を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、実施の形態１における研削装置を示す斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、実施の形態１における研削装置を示す平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、実施の形態１における研削装置を示す正面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、実施の形態１における研削装置において周波数の高い方の振動発生機構を使用したときに冷却液に生じる定在波を示す平面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、実施の形態１における研削装置において周波数の高い方の振動発生機構を使用したときに冷却液に生じる定在波を示す正面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、実施の形態１における研削装置において周波数の低い方の振動発生機構を使用したときに冷却液に生じる定在波を示す平面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、実施の形態１における研削装置において周波数の低い方の振動発生機構を使用したときに冷却液に生じる定在波を示す正面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、実施の形態１における研削装置において回転研削工具が被加工物と接触する部分にキャビテーションが発生する第１の過程を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、実施の形態１における研削装置において回転研削工具が被加工物と接触する部分にキャビテーションが発生する第２の過程を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、実施の形態１における研削装置において回転研削工具が被加工物と接触する部分にキャビテーションが発生する第３の過程を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態１における研削装置において被加工物を研削加工するときに使用される研削加工条件を示す表を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態１における研削装置を使用した研削方法を示すフローチャートである。
【図８】図８は、従来の技術における研削装置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（実施の形態１）
以下、本発明に係わる実施の形態１について説明する。
【００２８】
＜構成＞
まず、本実施の形態における研削装置の構成について説明する。
【００２９】
図１，図２Ａ，図２Ｂに示すように、研削装置１００は、歯科用補綴物を製造する装置であり、セラミックス製の被加工物１０１を研削加工する装置である。被加工物１０１が、被加工物保持機構１０４で保持された状態で、槽１０５に溜められている冷却液１０６に浸される。被加工物１０１が、冷却液１０６に浸された状態で、スピンドル１０３で回転駆動されて高速回転している回転研削工具１０２によって研削加工される。このとき、槽１０５の外壁に取り付けられた振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆが、冷却液１０６に振動を付与してキャビテーションを発生させる。
【００３０】
ここで、振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆは、回転研削工具１０２が被加工物１０１と接触する部分にキャビティが発生するように、位置、振幅、周期が調整されている。これによって、キャビティが消滅するときに瞬間的に発生する非常に高い圧力によって、回転研削工具１０２と被加工物１０１との間の研削粉を除去しつつ、回転研削工具１０２と被加工物１０１との接触を促進することができる。
【００３１】
例えば、難削材料である緻密焼結後のセラミックス材料等を被加工物１０１として使用して歯科用補綴物を製造したとする。この場合において、研削加工時における回転研削工具１０２に掛かる負荷を低減することができる。このため、回転研削工具１０２の激しい磨耗や破損を発生させることなく、冷却液１０６に周期振動を付与しないときよりも、加工速度を上昇させることができる。結果、歯科用補綴物の製造に要する時間を短縮し、かつ加工後の緻密焼結工程を省くことができる。さらに、加工後の緻密焼結工程を省くことができるので、焼結による収縮寸法誤差の考慮や手直しの必要がなくなり、加工後、そのまま、歯科用補綴物として使用することができる。
【００３２】
＜研削装置１００＞
ここでは、一例として、研削装置１００は、回転研削工具１０２と、スピンドル１０３と、被加工物保持機構１０４と、槽１０５と、冷却液１０６と、振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆと、コントローラ１０８とを備える。
【００３３】
そして、被加工物１０１から歯科用補綴物が製造されるにあたって、ＣＡＤ（Computer Aided Design）／ＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）が利用されている。具体的には、歯科用補綴物の３次元モデルがコンピュータで作成される。作成された３次元モデルの形状データが、ＮＣマシン等（回転研削工具１０２、スピンドル１０３等）を有する研削装置１００のコントローラ１０８に設定される。設定された形状データに基づいて、スピンドル１０３、振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆ等が、コントローラ１０８によって制御される。被加工物１０１がＮＣマシン等（回転研削工具１０２、スピンドル１０３等）によって研削加工され、被加工物１０１から歯科用補綴物が製造される。
【００３４】
＜被加工物１０１＞
被加工物１０１は、セラミックス製の円柱形の材料である。具体的には、酸化ジルコニウム６５．９〜６９．９重量％、酸化セリウム１０．１〜１１．１重量％、酸化アルミニウム１９．５〜２３．５重量％、酸化チタン０．０１〜０．０３重量％、および酸化マグネシウム０．０４〜０．０８重量％を含む原料配合物による成形加工体の緻密焼結体である。日本国特許第２９４５９３５号に記載された方法によって得られる。
【００３５】
被加工物１０１は、冷却液１０６に全体が浸され、中心軸をＸ方向とし、円柱上面側が槽１０５の中央に配置され、円柱底面側が被加工物保持機構１０４で保持されている。
【００３６】
＜回転研削工具１０２＞
回転研削工具１０２は、ダイヤモンド粒子を含有する研削部分を有し、スピンドル１０３で回転駆動され、回転軸を中心に高速回転する。高速回転しているときに、研削部分に接触した材料を研削加工する。
【００３７】
＜スピンドル１０３＞
スピンドル１０３は、研削加工に必要な回転駆動力を回転研削工具１０２に付与する。
【００３８】
＜被加工物保持機構１０４＞
被加工物保持機構１０４は、回転研削工具１０２の回転軸に交差する方向に沿って被加工物１０１を保持する。
【００３９】
被加工物保持機構１０４は、槽１０５において、前面と背面との間、かつ右側面よりに配置され、底面に設置されている。被加工物１０１の円柱底面側部分を保持している。
【００４０】
＜槽１０５＞
槽１０５は、冷却液１０６が溜められている容器である。例えば、大きさが、Ｙ方向で３００ｍｍ、Ｘ方向で２４０ｍｍである。底面から液面までの高さが７５ｍｍになるまで、冷却液１０６が満たされている。被加工物保持機構１０４で保持されている被加工物１０１が冷却液１０６の中に浸されている。研削加工時に、回転研削工具１０２の研削部分が冷却液１０６の中に浸される。被加工物１０１と回転研削工具１０２とが冷却される。
【００４１】
＜冷却液１０６＞
冷却液１０６としては、例えば、タイユ株式会社製水溶性切削液ＷＸ−８０５Ｈを水道水で２０倍に希釈したものを使用することができる。
【００４２】
＜振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆ＞
振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆは、軸振動型の振動子である。具体的には、直径５０ｍｍの軸振動するボルト締めランジュバン振動子である。冷却液１０６に定在波が発生する条件で、各周期振動が決定されている。また、周期振動発振器（不図示）で周期振動駆動され、研削加工条件に応じて、冷却液１０６に対して縦波を含む所望の振動を付与する。
【００４３】
＜振動発生機構１０７ａ，１０７ｂ＞
振動発生機構１０７ａ，１０７ｂは、軸方向をＹ方向とし、Ｘ方向に５ｍｍの隙間を空けて一列に並び、図中において、槽１０５の左側面中央、かつ槽１０５の底面と冷却液１０６の液面との真ん中に設置されている。択一的に使用され、槽１０５に溜められている冷却液１０６に対して、槽１０５の左側面から振動を与える。
【００４４】
＜振動発生機構１０７ｃ，１０７ｄ＞
振動発生機構１０７ｃ，１０７ｄは、軸方向をＸ方向とし、Ｙ方向に５ｍｍの隙間を空けて一列に並び、図中において、槽１０５の前面中央、かつ槽１０５の底面と冷却液１０６の液面との真ん中に設置されている。択一的に使用され、槽１０５に溜められている冷却液１０６に対して、槽１０５の前面から振動を与える。
【００４５】
＜振動発生機構１０７ｅ，１０７ｆ＞
振動発生機構１０７ｅ，１０７ｆは、軸方向をＺ方向とし、Ｙ方向に５ｍｍの隙間を空けて一列に並び、図中において、槽１０５の底面中央に設置されている。択一的に使用され、槽１０５に溜められている冷却液１０６に対して、槽１０５の底面から振動を与える。
【００４６】
＜周期振動＞
ここでは、振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆの各々から付与される周期振動は次のとおりである。なお、液中を伝わる音の速さが１５００ｍ／ｓである。
【００４７】
振動発生機構１０７ａからは、２５ｋＨｚの周期振動が付与される。これは、振動発生機構１０７ａから付与される縦波の波長が１５０００００ｍｍ／ｓ÷２５ｋＨｚ＝６０ｍｍである。また、縦波の半波長（６０ｍｍ÷２＝３０ｍｍ）の整数倍（１０倍）が槽１０５におけるＹ方向の大きさ（３００ｍｍ）と同じになる。これから、定在波が発生する条件を満たす。
【００４８】
振動発生機構１０７ｂからは、１２．５ｋＨｚの周期振動が付与される。これは、振動発生機構１０７ｂから付与される縦波の波長が１５０００００ｍｍ／ｓ÷１２．５ｋＨｚ＝１２０ｍｍである。また、縦波の半波長（１２０ｍｍ÷２＝６０ｍｍ）の整数倍（５倍）が槽１０５におけるＹ方向の大きさ（３００ｍｍ）と同じになる。これから、定在波が発生する条件を満たす。
【００４９】
振動発生機構１０７ｃからは、２５ｋＨｚの周期振動が付与される。これは、振動発生機構１０７ｃから付与される縦波の波長が１５０００００ｍｍ／ｓ÷２５ｋＨｚ＝６０ｍｍである。また、縦波の半波長（６０ｍｍ÷２＝３０ｍｍ）の整数倍（８倍）が槽１０５におけるＸ方向の大きさ（２４０ｍｍ）と同じになる。これから、定在波が発生する条件を満たす。
【００５０】
振動発生機構１０７ｄからは、１２．５ｋＨｚの周期振動が付与される。これは、振動発生機構１０７ｄから付与される縦波の波長が１５０００００ｍｍ／ｓ÷１２．５ｋＨｚ＝１２０ｍｍである。また、縦波の半波長（１２０ｍｍ÷２＝６０ｍｍ）の整数倍（４倍）が槽１０５におけるＸ方向の大きさ（２４０ｍｍ）と同じになる。これから、定在波が発生する条件を満たす。
【００５１】
振動発生機構１０７ｅからは、３０ｋＨｚの周期振動が付与される。これは、振動発生機構１０７ｅから付与される縦波の波長が１５０００００ｍｍ／ｓ÷３０ｋＨｚ＝５０ｍｍである。また、縦波の半波長（５０ｍｍ÷２＝２５ｍｍ）の整数倍（３倍）が、冷却液１０６の液面までの高さ（７５ｍｍ）と同じになる。これから、定在波が発生する条件を満たす。
【００５２】
振動発生機構１０７ｆからは、２０ｋＨｚの周期振動が付与される。これは、振動発生機構１０７ｆから付与される縦波の波長が１５０００００ｍｍ／ｓ÷２０ｋＨｚ＝７５ｍｍである。また、縦波の半波長（７５ｍｍ÷２＝３７．５ｍｍ）の整数倍（２倍）が、冷却液１０６の液面までの高さ（７５ｍｍ）と同じになる。これから、定在波が発生する条件を満たす。
【００５３】
＜定在波＞
次に、振動発生機構１０７ａ，１０７ｃ，１０７ｅを使用したときに冷却液１０６に生じる定在波と、振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆを使用したときに冷却液１０６に生じる定在波について説明する。
【００５４】
図３Ａ，図３Ｂに示すように、振動発生機構１０７ａ，１０７ｃ，１０７ｅを使用した場合においては、冷却液１０６に、Ｘ方向に３０ｍｍ、Ｙ方向に３０ｍｍ、Ｚ方向に２５ｍｍの間隔で白い部分が升目状に生じ、白い部分と白い部分との間に黒い部分が生じる。
【００５５】
ここで、白い部分は、疎密変化の小さい部分である。黒い部分は、疎密変化の大きい部分である。また、黒い部分は、疎密変化が大きいので、キャビテーションが発生し易い部分でもある。
【００５６】
また、図４Ａ，図４Ｂに示すように、振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆを使用した場合においては、冷却液１０６に、Ｘ方向に６０ｍｍ、Ｙ方向に６０ｍｍ、Ｚ方向に３７．５ｍｍの間隔で白い部分が升目状に生じ、白い部分と白い部分との間に黒い部分が生じる。振動発生機構１０７ａ，１０７ｃ，１０７ｅを使用した場合よりも振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆした場合の方が、升目が粗く、白い部分の間隔が広くなる。
【００５７】
＜キャビテーション＞
ここで、回転研削工具１０２が被加工物１０１と接触する部分にキャビテーションが発生する過程について説明する。
【００５８】
ここでは、Ｚ方向に周期振動を付与し、冷却液に縦波を発生させ、図５Ａ，図５Ｂ，図５Ｃの順に、疎密が変化したとする。図中において、破線と破線との間隔が狭い部分が密であり、破線と破線との間隔が広い部分が疎である。
【００５９】
例えば、回転研削工具１０２が被加工物１０１と接触する部分が、図５Ａにおいては密であり、図５Ｂにおいては疎であり、図５Ｃにおいては密である。図５Ａ，図５Ｂに示すように、その部分が密から疎に変化したときに、その部分にキャビティ６０１が発生する。図５Ｂ，図５Ｃに示すように、その部分が疎から密に変化したときに、その部分に発生したキャビティ６０１が消滅する。
【００６０】
図５Ａ〜図５Ｃに示すように、冷却液１０６に周期振動を付与することによって、冷却液１０６に疎密変化が発生し、冷却液１０６中の圧力が飽和蒸気圧より低くなった時に、キャビテーションが発生する。このとき、液体が沸騰したり溶存気体の遊離で気体が生じたりし、内部が真空に近い微小な気泡（キャビティ６０１）が生じる。
【００６１】
そして、この気泡（キャビティ６０１）が消滅した時に、エロージョンが発生する。このとき、極めて高い衝撃圧力が発生し、この衝撃圧力によって、この気泡（キャビティ６０１）の近傍にも衝撃が与えられ、近傍が侵食される。この現象を利用することによって、研削加工時に生じた研削粉が回転研削工具１０２に付着することを回避することができる。
【００６２】
また、回転研削工具１０２が被加工物１０１と接触しているときに、回転研削工具１０２に発生した気泡（キャビティ）が消滅すると、消滅時に発生する衝撃圧力によって、回転研削工具１０２が、被加工物１０１に引き付けられ、被加工物１０１とより密接に接触することができる。
【００６３】
＜領域＞
さらに、図３Ａ，図３Ｂに示すように、黒い部分は、被加工物保持機構１０４で保持されている円柱形の被加工物１０１に対して、中心軸を通り、円柱上面に沿い、中心軸に垂直な方向に横切り、被加工物保持機構１０４と被加工物１０１との付け根を横切るようにして生じる。
【００６４】
また、図４Ａ，図４Ｂに示すように、黒い部分は、被加工物保持機構１０４で保持されている円柱形の被加工物１０１に対して、中心軸を通り、円柱全域に亘るようにして生じる。振動発生機構１０７ａ，１０７ｃ，１０７ｅを使用した場合よりも振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆした場合の方が、黒い部分が広範囲に亘って被加工物１０１をカバーすることができる。
【００６５】
これから、被加工物１０１において、図３Ａ，図３Ｂに示す黒い部分と被加工物１０１とが重複する領域付近（以下、第１の領域と呼称する。）を研削加工する場合には、振動発生機構１０７ａ，１０７ｃ，１０７ｅを使用するのが好ましい。第１の領域以外の領域付近（以下、第２の領域と呼称する。）を研削加工する場合には、振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆを使用するのが好ましい。
【００６６】
ただし、加工精度が要求されるときには、逆に、キャビテーションを発生させない方が好ましい場合もある。これは、消滅時に発生する衝撃圧力によって、回転研削工具１０２が、被加工物１０１に引き付けられ、加工精度が狂うこともあるからである。
【００６７】
さらに、この時に生じる研削粉の量があまり多くなければ、キャビテーションを過剰に発生させていることになる。このため、加工段階に応じて、回転研削工具１０２の近傍にキャビテーションを発生させ難くするとしてもよい。
【００６８】
また、振幅を大きくすることによって、キャビテーションを積極的に発生させ、回転研削工具が被加工物と確実に接触することを促進し、回転研削工具に掛かる負荷を低減し、回転研削工具に対する加工速度を上げることができる。一方、振幅を小さくすることによって、キャビテーションが加工精度に与える影響を小さくすることができる。
【００６９】
これから、加工精度よりも加工速度が要求される加工段階においては、振幅を大きくし、加工速度よりも加工精度が要求される加工段階においては、振幅を小さくするのが好ましい。
【００７０】
＜研削加工条件＞
次に、研削装置１００において被加工物１０１を研削加工するときに使用される研削加工条件について説明する。
【００７１】
図６に示すように、周期振動発振器（不図示）は、振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆに対して、ＯＮ／ＯＦＦと、振幅の大きさとを、加工領域および加工段階に応じて、調整する。
【００７２】
ここでは、荒加工、中荒加工、中仕上加工、仕上加工の順に、研削加工が行われる。荒加工時に生じる研削粉が最も多く、中荒加工時に生じる研削粉が次に多くなる。仕上加工時に生じる研削粉が最も少なく、中仕上加工時に生じる研削粉が次に少なくなる。荒加工、中荒加工、中仕上加工、仕上加工の順に、高い加工精度が要求される。
【００７３】
そこで、周期振動発振器（不図示）は、振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆから付与される周期振動の振幅を、加工段階に応じて変化させている。加工精度を必要とする加工段階では振幅を小さくし、振幅が加工精度に与える影響を小さくしている。加工精度を必要としない加工段階では振幅を大きくし、加工する領域に応じて、振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆを使い分けている。具体的には、下記の研削加工条件（１）〜（４）の通りである。
【００７４】
（１）荒加工を行う場合においては、（ａ）パターンＡでは、振動発生機構１０７ａ，１０７ｃ，１０７ｅをＯＮにし、振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆをＯＦＦにする。振動発生機構１０７ａ，１０７ｃ，１０７ｅから振幅１０μｍの周期振動が付与されるように、振動発生機構１０７ａ，１０７ｃ，１０７ｅに対する出力を調整する。（ｂ）パターンＢでは、振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆをＯＮにし、振動発生機構１０７ａ，１０７ｃ，１０７ｅをＯＦＦにする。振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆから振幅１０μｍの周期振動が付与されるように、振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆに対する出力を調整する。
【００７５】
（２）中荒加工を行う場合においては、（ａ）パターンＡでは、振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆをＯＮにし、振動発生機構１０７ａ，１０７ｃ，１０７ｅをＯＦＦにする。振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆから振幅５μｍの周期振動が付与されるように、振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆに対する出力を調整する。（ｂ）パターンＢでは、振動発生機構１０７ａ，１０７ｃ，１０７ｅをＯＮにし、振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆをＯＦＦにする。振動発生機構１０７ａ，１０７ｃ，１０７ｅから振幅５μｍの周期振動が付与されるように、振動発生機構１０７ａ，１０７ｃ，１０７ｅに対する出力を調整する。
【００７６】
（３）中仕上加工を行う場合においては、振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆをＯＮにし、振動発生機構１０７ａ，１０７ｃ，１０７ｅをＯＦＦにする。振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆから振幅３μｍの周期振動が付与されるように、振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆに対する出力を調整する。
【００７７】
（４）仕上加工を行う場合においては、振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆをＯＮにし、振動発生機構１０７ａ，１０７ｃ，１０７ｅをＯＦＦにする。振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆから振幅１μｍの周期振動が付与されるように、振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆに対する出力を調整する。
【００７８】
＜研削方法＞
次に、研削装置１００を使用した研削方法について説明する。
【００７９】
ここでは、ＣＡＤ（Computer Aided Design）／ＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）が利用されている。事前に、歯科用補綴物の３次元モデルがコンピュータで作成される。作成された３次元モデルの形状データが研削装置１００に設定されているとする。
【００８０】
そして、図７に示すように、下記（Ｓ１）〜（Ｓ５）の研削方法によって、セラミックス製の被加工物１０１から所望の形状の歯科用補綴物が製造される。このとき、事前に設定された形状データに基づいて研削装置１００が制御される。
【００８１】
（Ｓ１）まず、セラミックス製の被加工物１０１を被加工物保持機構１０４で保持する。被加工物保持機構１０４で保持された被加工物１０１を、槽１０５に溜められた冷却液１０６の中に浸す。
【００８２】
（Ｓ２）次に、振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆから冷却液１０６に周期振動を付与する。このとき、冷却液１０６に付与される縦波の半波長の整数倍が、槽１０５の大きさと、冷却液１０６の液面の高さとになるので、冷却液１０６に定在波が発生する。
【００８３】
（Ｓ３）次に、図６に示す研削加工条件に応じて、振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆから付与される周期振動の振幅を調整する。ここでは、荒加工、中荒加工、中仕上加工、仕上加工の順に、周期振動の振幅を小さくし、加工精度に与える振幅の影響を小さくしている。
【００８４】
なお、研削加工条件としては、加工の種類以外に、被加工物１０１の硬度や最終加工形状等が含まれる。
【００８５】
（Ｓ４）次に、被加工物１０１を回転研削工具１０２で加工する。このとき、回転研削工具１０２が、スピンドル１０３で回転駆動されて高速回転する。高速回転した回転研削工具１０２を被加工物１０１に接触させて研削加工を行う。
【００８６】
なお、各加工段階の間において、周期振動発振器（不図示）は、黒い部分（疎密変化の大きい部分）のうち、被加工物１０１と接触しない部分に回転研削工具１０２を移動させるとしてもよい。これによって、回転研削工具１０２に付着している研削粉を除去することができる。
【００８７】
（Ｓ５）次に、所望の形状に加工された被加工物１０１（歯科用補綴物）の保持を解除する。
【００８８】
なお、加工終了後、冷却液１０６を排出するときに、被加工物１０１の研削加工中に生じた研削粉も共に排除される。必要であれば、冷却液１０６を掛けて槽１０５の内側を洗浄するとしてもよい。
【００８９】
＜まとめ＞
以上、本実施形態では、冷却液１０６に周期振動を付与しながら研削加工を行う。これによって、周期振動を付与しない場合と比較して、回転研削工具１０２に研削粉が付着することを抑制することができる。回転研削工具１０２の研削部分（ダイヤモンド粒子の部分）と被加工物１０１との確実な接触を促進することができる。研削加工時の加工抵抗（負荷）を低減することができる。加工抵抗（負荷）の低減によって、加工時の回転研削工具１０２の送り速度や切り込み量を大きくすることができる。結果、回転研削工具１０２が破損する等の不具合を回避しつつ、研削加工時間を短縮することができる。例えば、セラミックス完全緻密焼結体等を被加工物とし、上顎３番歯のコーピング研削加工を行った場合において、時間を１０％短縮することができた。
【００９０】
このように、緻密焼結後のセラミックス材料をはじめとする難削材料を使用した歯科用補綴物の製造において、研削もしくは研削加工に要する時間を大幅に短縮する効果を有する。また、その他医療分野における同様のセラミックス等の難削材料を用いた人工骨等の製造の用途にも適用することができる。
【００９１】
＜その他＞
（１）なお、被加工物１０１として、イットリア系正方晶ジルコニア（Ｙ−ＴＺＰ）等の他のセラミックス材料が使用されるとしてもよい。また、予備焼結体または未焼結体が使用されるとしてもよい。また、他の難削性の材料が使用されるとしてもよい。また、直方体の材料や、材料保持のための固定冶具が取り付けられた材料などが使用されるとしてもよい。
【００９２】
これらのものでも、研削効率を向上させることができる。これは、振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆが縦波を冷却液１０６に発生させ、回転研削工具１０２が被加工物１０１と接触する部分に、疎密変化が大きな部分が生じる。これによって、研削効率が向上するためである。
【００９３】
（２）なお、振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆの各々から冷却液１０６に付与される周期振動が、槽１０５の側面間または底面から液面までの距離の整数分の１を半波長とする条件で決定されているとしてもよい。
【００９４】
例えば、振幅１μｍ〜５０μｍ、周波数１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの周期振動が冷却液１０６に付与されるとする。この場合において、キャビテーションが発生し易くなり、被加工物１０１の研削加工時に生じた研削粉が回転研削工具１０２に付着することを抑制することができる。
【００９５】
また、振幅についても、図６に示す研削加工条件で挙げた数値以外が使用されるとしてもよい。これにより、異なる周波数の振動発生機構が使用され、異なる被加工物１０１を加工することができる。
【００９６】
（３）なお、被加工物１０１のみが冷却液１０６に浸されているとしてもよい。また、槽１０５と被加工物保持機構１０４とが一体となっているとしてもよい。
【００９７】
これによって、被加工物保持機構１０４と被加工物１０１との配置に自由度が増し、被加工物１０１を傾けたり、回転させたりすることができる。最終加工後における部品形状の自由度を高めることができる。
【００９８】
（４）なお、振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆについて同じ振動子が複数使用されているとしてもよい。
【００９９】
これによって、槽１０５の各面から冷却液１０６に付与される周期振動について、面内均一性を向上させることができる。
【０１００】
また、槽１０５の両側面に振動発生機構１０７が個別に設置されているとしてもよい。これによって、研削加工において、被加工物１０１と回転研削工具１０２との位置関係により、振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆが発生した縦波が、回転研削工具１０２が被加工物１０１と接触する部分に届かず、その為、研削効率が上がらない時間を極小化することができる。
【０１０１】
（５）なお、振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆとして、磁歪素子および圧電素子のいずれかを有するアクチュエータを使用するとしてもよい。
【０１０２】
これによって、振動子を交換することなく振動周波数を変更することができる。定在波が発生するように、振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆから冷却液１０６に付与される周期振動の周波数を微調整することができる。
【０１０３】
（６）なお、研削加工において加工段階の間に、冷却液１０６の交換を行うとしてもよい。
【０１０４】
これによって、被加工物１０１を研削加工したことで発生し、槽１０５内に溜まった研削粉を除去することができる。冷却液１０６に振動が付与されることによる効果を高い状態で維持することができる。
【０１０５】
（７）なお、被加工物保持機構１０４は、槽１０５の底面に設置される代わりに、例えば、槽１０５から独立したアーム（不図示）などのように、槽１０５に溜められている冷却液１０６に浸される吊り下げ構造物に設置されるとしてもよい。
【０１０６】
これによって、振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆから付与される振動が被加工物保持機構１０４で減衰されることを回避することができる。
【０１０７】
なお、本発明は、上記の内容に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明は、回転研削工具を使用して被加工物を研削加工する研削装置などとして、特に、回転研削工具の目詰まりを回避する研削装置などとして利用することができる。
【図１】
2009157120.tif 000003
【図２Ａ】
2009157120.tif 000004
【図２Ｂ】
2009157120.tif 000005
【図３Ａ】
2009157120.tif 000006
【図３Ｂ】
2009157120.tif 000007
【図４Ａ】
2009157120.tif 000008
【図４Ｂ】
2009157120.tif 000009
【図５Ａ】
2009157120.tif 000010
【図５Ｂ】
2009157120.tif 000011
【図５Ｃ】
2009157120.tif 000012
【図６】
2009157120.tif 000013
【図７】
2009157120.tif 000014
【図８】
2009157120.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成22年10月19日(2010.10.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却液に浸された被加工物を研削加工する回転研削工具と、
前記冷却液に振動を付与してキャビテーションを発生させる振動発生機構と、
前記回転研削工具の使用時に前記振動発生機構にキャビテーションを発生させる制御手段とを備える
ことを特徴とする研削装置。
【請求項２】
前記制御手段が、前記振動発生機構を制御して、前記冷却液が溜められている槽の側面から反対側の側面までの長さの整数分の１を半波長とする縦波を前記冷却液に発生させる
ことを特徴とする請求項１に記載の研削装置。
【請求項３】
前記制御手段が、前記振動発生機構を制御して、前記冷却液が溜められている槽の底面から前記冷却液の液面までの長さの整数分の１を半波長とする縦波を前記冷却液に発生させる
ことを特徴とする請求項１に記載の研削装置。
【請求項４】
前記制御手段が、前記振動発生機構に対して、ＯＮ／ＯＦＦと、振幅の大きさとを、加工領域および加工段階に応じて調整する
ことを特徴とする請求項１に記載の研削装置。
【請求項５】
前記被加工物が、セラミックス系材料かつ歯科用補綴物の原料である
ことを特徴とする請求項１に記載の研削装置。
【請求項６】
回転研削工具を使用して冷却液に浸された被加工物を研削加工するときに、前記冷却液に振動を付与してキャビテーションを発生させる振動発生工程を含む
ことを特徴とする研削方法。
【請求項７】
前記振動発生工程において、前記回転研削工具の回転軸方向又は前記回転軸と交差する方向に振動する縦波を前記冷却液に発生させる
ことを特徴とする請求項６に記載の研削方法。
【請求項８】
前記振動発生工程において、前記冷却液が溜められている槽の側面から反対側の側面までの長さの整数分の１を半波長とする縦波を前記冷却液に発生させる
ことを特徴とする請求項６に記載の研削方法。
【請求項９】
前記振動発生工程において、前記冷却液が溜められている槽の底面から前記冷却液の液面までの長さの整数分の１を半波長とする縦波を前記冷却液に発生させる
ことを特徴とする請求項６に記載の研削方法。
【請求項１０】
前記振動発生工程において、第１の周波数の振動と、第１の周波数とは異なる第２の周波数の振動とを択一的に付与する
ことを特徴とする請求項６に記載の研削方法。
【請求項１１】
前記振動発生工程において、前記冷却液に発生する縦波による疎密変化の大きい部分付近に、前記被加工物の加工領域が配置された状態で、振動を付与する
ことを特徴とする請求項６に記載の研削方法。
【請求項１２】
前記振動発生工程において前記冷却液に発生した縦波による疎密変化の大きい部分のうち、前記被加工物と接触しない部分に前記回転研削工具を移動する移動工程を含む
ことを特徴とする請求項６に記載の研削方法。
【請求項１３】
前記振動発生工程において、加工領域および加工段階に応じて、ＯＮ／ＯＦＦと振幅の大きさとを調整する
ことを特徴とする請求項６に記載の研削方法。
【請求項１４】
前記振動発生工程において、振幅を２段階に切替えながら振動を調整する
ことを特徴とする請求項１３に記載の研削方法。
【請求項１５】
セラミックス系材料である前記被加工物を研削加工して歯科用補綴物を製造する
ことを特徴とする請求項６に記載の研削方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転研削工具を使用して被加工物を研削加工する研削装置に関し、特に、回転研削工具の目詰まりを回避する研削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、セラミックス材料は、高機能化し、様々な部品の材料として使用されている。その一例として、緻密焼結されたセラミックス材料（以下、高強度セラミックス材料と呼称する。）が歯科医療における補綴物（以下、歯科用補綴物と呼称する。）などに使用されている。
【０００３】
ここで、高強度セラミックス材料から歯科用補綴物が製造されるにあたって、ＣＡＤ（Computer Aided Design）／ＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）が利用されている。具体的には、歯科用補綴物の３次元モデルがコンピュータで作成される。作成された３次元モデルの形状データが、ＮＣマシン等（回転研削工具または回転切削工具）を有する加工装置のコントローラに設定される。設定された形状データに基づいてＮＣマシン等がコントローラによって制御される。高強度セラミックス材料がＮＣマシン等によって研削加工または切削加工され、高強度セラミックス材料から歯科用補綴物が製造される。
【０００４】
ただし、高強度セラミックス材料の硬度が高いので、このような方法では、最終的に、補綴物の形状を得るに要する時間が膨大になる。また、加工時間の短縮を狙って、加工速度を上げた場合には、加工工具に対して大きな負荷が掛かる。このため、加工工具の激しい磨耗や破損等の問題がある。
【０００５】
＜一例目＞
これに対して、例えば、研削時間の短縮を図るために、次の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この製造方法では、酸化セリウムを含む正方晶酸化ジルコニア粒子と、酸化アルミニウム粒子とを主成分とするセラミックス材料が使用される。成形加工体を形成後に予備焼結を行い、予備焼結体を研削加工後に緻密焼結を行う。これによって、歯科用補綴物が製造される。
【０００６】
＜二例目＞
また、これとは別に、次の製造方法も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この製造方法では、酸化イットリウムと、アルミニウム、ガリウム、ゲルマニウム、およびインジウムのいずれかの酸化物とを含むセラミックス材料が使用される。同様に、成形加工体を形成後に予備焼結を行い、予備焼結体を研削加工後に緻密焼結を行う。これによって、歯科用補綴物が製造される。
【０００７】
＜三例目＞
また、加工工具や被加工物の損傷を防ぐために、次の製造方法が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。この製造方法では、切削加工時に回転切削工具と被加工物とが冷却される。具体的には、図８に示すように、切削装置８００は、被加工物８０１が、塊状物固定用回転治具８０４で保持された状態で、槽８０５に溜められている冷却液８０６に浸される。コントローラ８０８が、スピンドル８０３を制御して、回転切削工具８０２を回転駆動させる。被加工物８０１が、冷却液８０６に浸された状態で、スピンドル８０３で回転駆動されている回転切削工具８０２によって切削加工される。これによって、容易に、回転切削工具８０２と被加工物８０１とを冷却しつつ、切削加工によって生じた切削粉を回収することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２７１４３５号公報
【特許文献２】特表２００３−５０６１９１号公報
【特許文献３】特開平１０−６１４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、一例目と二例目との製造方法においては、研削加工後に緻密焼結を行う必要がある。このため、緻密焼結時に生じる収縮によって寸法が変化する。また、緻密焼結時の収縮を考慮して研削加工しても、誤差が生じてしまい、緻密焼結後に手直しが必要となる。結果、緻密焼結に要する時間と、緻密焼結後の手直しに要する時間とが必要となる。
【００１０】
一方、三例目の製造方法においては、被加工物として緻密焼結体を使用した場合には、切削加工後において、緻密焼結に要する時間と、緻密焼結後の手直しに要する時間とが掛からない。しかし、予備焼結体を使用した場合に比べて、歯科用補綴物の加工時間が非常に長くなるおそれがある。
【００１１】
また、切削加工の代わりに、研削加工が行われる場合には、水中で加工されることによって、回転研削工具と被加工物とが冷却され、同一の効果が期待される。しかし、回転切削工具に比べて回転研削工具の方が目詰まりを起こしやすい。これは、切削粉に比べて研削粉の方が細かく、また回転研削工具の目が細かいことが多いことに起因し、研削加工において大きな問題になる。すなわち、三例目の製造方法では、研削加工によって生じた研削粉で回転研削工具が目詰まりを起こす問題を解消するまでには至らない。
【００１２】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、被加工物を研削加工中に回転研削工具に掛かる負荷を低減し、研削加工後の緻密焼結工程を不要とし、効率よく最終製品を製造することができる研削装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明に係わる研削装置は、下記に示す特徴を備える。
【００１４】
（ＣＬ１）研削装置は、（ａ）冷却液に浸された被加工物を研削加工する回転研削工具と、（ｂ）前記冷却液に振動を付与してキャビテーションを発生させる振動発生機構と、（ｃ）前記回転研削工具の使用時に前記振動発生機構でキャビテーションを発生させる制御手段とを備える。
【００１５】
これによって、回転研削工具が被加工物と接触する部分（以下、接触部分と呼称する。）にキャビテーションが発生すれば、キャビティの消滅時に発生する衝撃が接触部分付近に与えられるので、接触部分付近から研削粉を除去することができる。
【００１６】
また、キャビテーションが発生する部分に、回転研削工具において研削粉が付着した部分（以下、付着部分と呼称する。）が配置されれば、キャビティの消滅時に発生する衝撃に起因したエロージョンによって、付着部分から研削粉を除去することができる。
【００１７】
すなわち、キャビテーションを発生させることによって、回転研削工具に研削粉が付着することを回避することができ、回転研削工具が目詰まりを起こす問題を解消することができる。
【００１８】
また、接触部分にキャビテーションが発生すれば、回転研削工具が被加工物と確実に接触することを促進することができる。回転研削工具が被加工物と確実に接触すれば、研削加工時において、回転研削工具に掛かる負荷を低減し、回転研削工具に対する加工速度を上げることができる。
【００１９】
これらから、被加工物として緻密焼結体を使用しても、三例目の製造方法に比べれば、効率よく被加工物を加工することができる。
【００２０】
これによって、セラミックス系の材料のような難削材料を効果的に研削加工し、所望の形状の歯科用補綴物を製造することができる。
【００２１】
なお、本発明は、研削装置として実現されるだけではなく、研削方法として実現されるとしてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、積極的にキャビテーションを発生させることによって、回転研削工具に研削粉が付着することを回避することができ、回転研削工具が目詰まりを起こす問題を解消することができる。また、被加工物として緻密焼結体を使用しても、効率よく被加工物を加工することができる。
【００２３】
例えば、接触部分にキャビテーションが発生すれば、キャビティの消滅時に発生する衝撃が接触部分付近に与えられるので、接触部分付近から研削粉を除去することができる。
【００２４】
また、キャビテーションが発生する部分に、付着部分が配置されれば、キャビティの消滅時に発生する衝撃に起因したエロージョンによって、付着部分から研削粉を除去することができる。
【００２５】
また、接触部分にキャビテーションが発生すれば、回転研削工具が被加工物と確実に接触することを促進することができる。回転研削工具が被加工物と確実に接触すれば、研削加工時において、回転研削工具に掛かる負荷を低減し、回転研削工具に対する加工速度を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施の形態１における研削装置を示す斜視図
【図２Ａ】実施の形態１における研削装置を示す平面図
【図２Ｂ】実施の形態１における研削装置を示す正面図
【図３Ａ】実施の形態１における研削装置において周波数の高い方の振動発生機構を使用したときに冷却液に生じる定在波を示す平面図
【図３Ｂ】実施の形態１における研削装置において周波数の高い方の振動発生機構を使用したときに冷却液に生じる定在波を示す正面図
【図４Ａ】実施の形態１における研削装置において周波数の低い方の振動発生機構を使用したときに冷却液に生じる定在波を示す平面図
【図４Ｂ】実施の形態１における研削装置において周波数の低い方の振動発生機構を使用したときに冷却液に生じる定在波を示す正面図
【図５Ａ】実施の形態１における研削装置において回転研削工具が被加工物と接触する部分にキャビテーションが発生する第１の過程を示す図
【図５Ｂ】実施の形態１における研削装置において回転研削工具が被加工物と接触する部分にキャビテーションが発生する第２の過程を示す図
【図５Ｃ】実施の形態１における研削装置において回転研削工具が被加工物と接触する部分にキャビテーションが発生する第３の過程を示す図
【図６】実施の形態１における研削装置において被加工物を研削加工するときに使用される研削加工条件を示す表を示す図
【図７】実施の形態１における研削装置を使用した研削方法を示すフローチャート
【図８】従来の技術における研削装置を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
（実施の形態１）
以下、本発明に係わる実施の形態１について説明する。
【００２８】
＜構成＞
まず、本実施の形態における研削装置の構成について説明する。
【００２９】
図１，図２Ａ，図２Ｂに示すように、研削装置１００は、歯科用補綴物を製造する装置であり、セラミックス製の被加工物１０１を研削加工する装置である。被加工物１０１が、被加工物保持機構１０４で保持された状態で、槽１０５に溜められている冷却液１０６に浸される。被加工物１０１が、冷却液１０６に浸された状態で、スピンドル１０３で回転駆動されて高速回転している回転研削工具１０２によって研削加工される。このとき、槽１０５の外壁に取り付けられた振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆが、冷却液１０６に振動を付与してキャビテーションを発生させる。
【００３０】
ここで、振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆは、回転研削工具１０２が被加工物１０１と接触する部分にキャビティが発生するように、位置、振幅、周期が調整されている。これによって、キャビティが消滅するときに瞬間的に発生する非常に高い圧力によって、回転研削工具１０２と被加工物１０１との間の研削粉を除去しつつ、回転研削工具１０２と被加工物１０１との接触を促進することができる。
【００３１】
例えば、難削材料である緻密焼結後のセラミックス材料等を被加工物１０１として使用して歯科用補綴物を製造したとする。この場合において、研削加工時における回転研削工具１０２に掛かる負荷を低減することができる。このため、回転研削工具１０２の激しい磨耗や破損を発生させることなく、冷却液１０６に周期振動を付与しないときよりも、加工速度を上昇させることができる。結果、歯科用補綴物の製造に要する時間を短縮し、かつ加工後の緻密焼結工程を省くことができる。さらに、加工後の緻密焼結工程を省くことができるので、焼結による収縮寸法誤差の考慮や手直しの必要がなくなり、加工後、そのまま、歯科用補綴物として使用することができる。
【００３２】
＜研削装置１００＞
ここでは、一例として、研削装置１００は、回転研削工具１０２と、スピンドル１０３と、被加工物保持機構１０４と、槽１０５と、冷却液１０６と、振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆと、コントローラ１０８とを備える。
【００３３】
そして、被加工物１０１から歯科用補綴物が製造されるにあたって、ＣＡＤ（Computer Aided Design）／ＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）が利用されている。具体的には、歯科用補綴物の３次元モデルがコンピュータで作成される。作成された３次元モデルの形状データが、ＮＣマシン等（回転研削工具１０２、スピンドル１０３等）を有する研削装置１００のコントローラ１０８に設定される。設定された形状データに基づいて、スピンドル１０３、振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆ等が、コントローラ１０８によって制御される。被加工物１０１がＮＣマシン等（回転研削工具１０２、スピンドル１０３等）によって研削加工され、被加工物１０１から歯科用補綴物が製造される。
【００３４】
＜被加工物１０１＞
被加工物１０１は、セラミックス製の円柱形の材料である。具体的には、酸化ジルコニウム６５．９〜６９．９重量％、酸化セリウム１０．１〜１１．１重量％、酸化アルミニウム１９．５〜２３．５重量％、酸化チタン０．０１〜０．０３重量％、および酸化マグネシウム０．０４〜０．０８重量％を含む原料配合物による成形加工体の緻密焼結体である。日本国特許第２９４５９３５号に記載された方法によって得られる。
【００３５】
被加工物１０１は、冷却液１０６に全体が浸され、中心軸をＸ方向とし、円柱上面側が槽１０５の中央に配置され、円柱底面側が被加工物保持機構１０４で保持されている。
【００３６】
＜回転研削工具１０２＞
回転研削工具１０２は、ダイヤモンド粒子を含有する研削部分を有し、スピンドル１０３で回転駆動され、回転軸を中心に高速回転する。高速回転しているときに、研削部分に接触した材料を研削加工する。
【００３７】
＜スピンドル１０３＞
スピンドル１０３は、研削加工に必要な回転駆動力を回転研削工具１０２に付与する。
【００３８】
＜被加工物保持機構１０４＞
被加工物保持機構１０４は、回転研削工具１０２の回転軸に交差する方向に沿って被加工物１０１を保持する。
【００３９】
被加工物保持機構１０４は、槽１０５において、前面と背面との間、かつ右側面よりに配置され、底面に設置されている。被加工物１０１の円柱底面側部分を保持している。
【００４０】
＜槽１０５＞
槽１０５は、冷却液１０６が溜められている容器である。例えば、大きさが、Ｙ方向で３００ｍｍ、Ｘ方向で２４０ｍｍである。底面から液面までの高さが７５ｍｍになるまで、冷却液１０６が満たされている。被加工物保持機構１０４で保持されている被加工物１０１が冷却液１０６の中に浸されている。研削加工時に、回転研削工具１０２の研削部分が冷却液１０６の中に浸される。被加工物１０１と回転研削工具１０２とが冷却される。
【００４１】
＜冷却液１０６＞
冷却液１０６としては、例えば、タイユ株式会社製水溶性切削液ＷＸ−８０５Ｈを水道水で２０倍に希釈したものを使用することができる。
【００４２】
＜振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆ＞
振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆは、軸振動型の振動子である。具体的には、直径５０ｍｍの軸振動するボルト締めランジュバン振動子である。冷却液１０６に定在波が発生する条件で、各周期振動が決定されている。また、周期振動発振器（不図示）で周期振動駆動され、研削加工条件に応じて、冷却液１０６に対して縦波を含む所望の振動を付与する。
【００４３】
＜振動発生機構１０７ａ，１０７ｂ＞
振動発生機構１０７ａ，１０７ｂは、軸方向をＹ方向とし、Ｘ方向に５ｍｍの隙間を空けて一列に並び、図中において、槽１０５の左側面中央、かつ槽１０５の底面と冷却液１０６の液面との真ん中に設置されている。択一的に使用され、槽１０５に溜められている冷却液１０６に対して、槽１０５の左側面から振動を与える。
【００４４】
＜振動発生機構１０７ｃ，１０７ｄ＞
振動発生機構１０７ｃ，１０７ｄは、軸方向をＸ方向とし、Ｙ方向に５ｍｍの隙間を空けて一列に並び、図中において、槽１０５の前面中央、かつ槽１０５の底面と冷却液１０６の液面との真ん中に設置されている。択一的に使用され、槽１０５に溜められている冷却液１０６に対して、槽１０５の前面から振動を与える。
【００４５】
＜振動発生機構１０７ｅ，１０７ｆ＞
振動発生機構１０７ｅ，１０７ｆは、軸方向をＺ方向とし、Ｙ方向に５ｍｍの隙間を空けて一列に並び、図中において、槽１０５の底面中央に設置されている。択一的に使用され、槽１０５に溜められている冷却液１０６に対して、槽１０５の底面から振動を与える。
【００４６】
＜周期振動＞
ここでは、振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆの各々から付与される周期振動は次のとおりである。なお、液中を伝わる音の速さが１５００ｍ／ｓである。
【００４７】
振動発生機構１０７ａからは、２５ｋＨｚの周期振動が付与される。これは、振動発生機構１０７ａから付与される縦波の波長が１５０００００ｍｍ／ｓ÷２５ｋＨｚ＝６０ｍｍである。また、縦波の半波長（６０ｍｍ÷２＝３０ｍｍ）の整数倍（１０倍）が槽１０５におけるＹ方向の大きさ（３００ｍｍ）と同じになる。これから、定在波が発生する条件を満たす。
【００４８】
振動発生機構１０７ｂからは、１２．５ｋＨｚの周期振動が付与される。これは、振動発生機構１０７ｂから付与される縦波の波長が１５０００００ｍｍ／ｓ÷１２．５ｋＨｚ＝１２０ｍｍである。また、縦波の半波長（１２０ｍｍ÷２＝６０ｍｍ）の整数倍（５倍）が槽１０５におけるＹ方向の大きさ（３００ｍｍ）と同じになる。これから、定在波が発生する条件を満たす。
【００４９】
振動発生機構１０７ｃからは、２５ｋＨｚの周期振動が付与される。これは、振動発生機構１０７ｃから付与される縦波の波長が１５０００００ｍｍ／ｓ÷２５ｋＨｚ＝６０ｍｍである。また、縦波の半波長（６０ｍｍ÷２＝３０ｍｍ）の整数倍（８倍）が槽１０５におけるＸ方向の大きさ（２４０ｍｍ）と同じになる。これから、定在波が発生する条件を満たす。
【００５０】
振動発生機構１０７ｄからは、１２．５ｋＨｚの周期振動が付与される。これは、振動発生機構１０７ｄから付与される縦波の波長が１５０００００ｍｍ／ｓ÷１２．５ｋＨｚ＝１２０ｍｍである。また、縦波の半波長（１２０ｍｍ÷２＝６０ｍｍ）の整数倍（４倍）が槽１０５におけるＸ方向の大きさ（２４０ｍｍ）と同じになる。これから、定在波が発生する条件を満たす。
【００５１】
振動発生機構１０７ｅからは、３０ｋＨｚの周期振動が付与される。これは、振動発生機構１０７ｅから付与される縦波の波長が１５０００００ｍｍ／ｓ÷３０ｋＨｚ＝５０ｍｍである。また、縦波の半波長（５０ｍｍ÷２＝２５ｍｍ）の整数倍（３倍）が、冷却液１０６の液面までの高さ（７５ｍｍ）と同じになる。これから、定在波が発生する条件を満たす。
【００５２】
振動発生機構１０７ｆからは、２０ｋＨｚの周期振動が付与される。これは、振動発生機構１０７ｆから付与される縦波の波長が１５０００００ｍｍ／ｓ÷２０ｋＨｚ＝７５ｍｍである。また、縦波の半波長（７５ｍｍ÷２＝３７．５ｍｍ）の整数倍（２倍）が、冷却液１０６の液面までの高さ（７５ｍｍ）と同じになる。これから、定在波が発生する条件を満たす。
【００５３】
＜定在波＞
次に、振動発生機構１０７ａ，１０７ｃ，１０７ｅを使用したときに冷却液１０６に生じる定在波と、振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆを使用したときに冷却液１０６に生じる定在波について説明する。
【００５４】
図３Ａ，図３Ｂに示すように、振動発生機構１０７ａ，１０７ｃ，１０７ｅを使用した場合においては、冷却液１０６に、Ｘ方向に３０ｍｍ、Ｙ方向に３０ｍｍ、Ｚ方向に２５ｍｍの間隔で白い部分が升目状に生じ、白い部分と白い部分との間に黒い部分が生じる。
【００５５】
ここで、白い部分は、疎密変化の小さい部分である。黒い部分は、疎密変化の大きい部分である。また、黒い部分は、疎密変化が大きいので、キャビテーションが発生し易い部分でもある。
【００５６】
また、図４Ａ，図４Ｂに示すように、振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆを使用した場合においては、冷却液１０６に、Ｘ方向に６０ｍｍ、Ｙ方向に６０ｍｍ、Ｚ方向に３７．５ｍｍの間隔で白い部分が升目状に生じ、白い部分と白い部分との間に黒い部分が生じる。振動発生機構１０７ａ，１０７ｃ，１０７ｅを使用した場合よりも振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆした場合の方が、升目が粗く、白い部分の間隔が広くなる。
【００５７】
＜キャビテーション＞
ここで、回転研削工具１０２が被加工物１０１と接触する部分にキャビテーションが発生する過程について説明する。
【００５８】
ここでは、Ｚ方向に周期振動を付与し、冷却液に縦波を発生させ、図５Ａ，図５Ｂ，図５Ｃの順に、疎密が変化したとする。図中において、破線と破線との間隔が狭い部分が密であり、破線と破線との間隔が広い部分が疎である。
【００５９】
例えば、回転研削工具１０２が被加工物１０１と接触する部分が、図５Ａにおいては密であり、図５Ｂにおいては疎であり、図５Ｃにおいては密である。図５Ａ，図５Ｂに示すように、その部分が密から疎に変化したときに、その部分にキャビティ６０１が発生する。図５Ｂ，図５Ｃに示すように、その部分が疎から密に変化したときに、その部分に発生したキャビティ６０１が消滅する。
【００６０】
図５Ａ〜図５Ｃに示すように、冷却液１０６に周期振動を付与することによって、冷却液１０６に疎密変化が発生し、冷却液１０６中の圧力が飽和蒸気圧より低くなった時に、キャビテーションが発生する。このとき、液体が沸騰したり溶存気体の遊離で気体が生じたりし、内部が真空に近い微小な気泡（キャビティ６０１）が生じる。
【００６１】
そして、この気泡（キャビティ６０１）が消滅した時に、エロージョンが発生する。このとき、極めて高い衝撃圧力が発生し、この衝撃圧力によって、この気泡（キャビティ６０１）の近傍にも衝撃が与えられ、近傍が侵食される。この現象を利用することによって、研削加工時に生じた研削粉が回転研削工具１０２に付着することを回避することができる。
【００６２】
また、回転研削工具１０２が被加工物１０１と接触しているときに、回転研削工具１０２に発生した気泡（キャビティ）が消滅すると、消滅時に発生する衝撃圧力によって、回転研削工具１０２が、被加工物１０１に引き付けられ、被加工物１０１とより密接に接触することができる。
【００６３】
＜領域＞
さらに、図３Ａ，図３Ｂに示すように、黒い部分は、被加工物保持機構１０４で保持されている円柱形の被加工物１０１に対して、中心軸を通り、円柱上面に沿い、中心軸に垂直な方向に横切り、被加工物保持機構１０４と被加工物１０１との付け根を横切るようにして生じる。
【００６４】
また、図４Ａ，図４Ｂに示すように、黒い部分は、被加工物保持機構１０４で保持されている円柱形の被加工物１０１に対して、中心軸を通り、円柱全域に亘るようにして生じる。振動発生機構１０７ａ，１０７ｃ，１０７ｅを使用した場合よりも振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆした場合の方が、黒い部分が広範囲に亘って被加工物１０１をカバーすることができる。
【００６５】
これから、被加工物１０１において、図３Ａ，図３Ｂに示す黒い部分と被加工物１０１とが重複する領域付近（以下、第１の領域と呼称する。）を研削加工する場合には、振動発生機構１０７ａ，１０７ｃ，１０７ｅを使用するのが好ましい。第１の領域以外の領域付近（以下、第２の領域と呼称する。）を研削加工する場合には、振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆを使用するのが好ましい。
【００６６】
ただし、加工精度が要求されるときには、逆に、キャビテーションを発生させない方が好ましい場合もある。これは、消滅時に発生する衝撃圧力によって、回転研削工具１０２が、被加工物１０１に引き付けられ、加工精度が狂うこともあるからである。
【００６７】
さらに、この時に生じる研削粉の量があまり多くなければ、キャビテーションを過剰に発生させていることになる。このため、加工段階に応じて、回転研削工具１０２の近傍にキャビテーションを発生させ難くするとしてもよい。
【００６８】
また、振幅を大きくすることによって、キャビテーションを積極的に発生させ、回転研削工具が被加工物と確実に接触することを促進し、回転研削工具に掛かる負荷を低減し、回転研削工具に対する加工速度を上げることができる。一方、振幅を小さくすることによって、キャビテーションが加工精度に与える影響を小さくすることができる。
【００６９】
これから、加工精度よりも加工速度が要求される加工段階においては、振幅を大きくし、加工速度よりも加工精度が要求される加工段階においては、振幅を小さくするのが好ましい。
【００７０】
＜研削加工条件＞
次に、研削装置１００において被加工物１０１を研削加工するときに使用される研削加工条件について説明する。
【００７１】
図６に示すように、周期振動発振器（不図示）は、振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆに対して、ＯＮ／ＯＦＦと、振幅の大きさとを、加工領域および加工段階に応じて、調整する。
【００７２】
ここでは、荒加工、中荒加工、中仕上加工、仕上加工の順に、研削加工が行われる。荒加工時に生じる研削粉が最も多く、中荒加工時に生じる研削粉が次に多くなる。仕上加工時に生じる研削粉が最も少なく、中仕上加工時に生じる研削粉が次に少なくなる。荒加工、中荒加工、中仕上加工、仕上加工の順に、高い加工精度が要求される。
【００７３】
そこで、周期振動発振器（不図示）は、振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆから付与される周期振動の振幅を、加工段階に応じて変化させている。加工精度を必要とする加工段階では振幅を小さくし、振幅が加工精度に与える影響を小さくしている。加工精度を必要としない加工段階では振幅を大きくし、加工する領域に応じて、振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆを使い分けている。具体的には、下記の研削加工条件（１）〜（４）の通りである。
【００７４】
（１）荒加工を行う場合においては、（ａ）パターンＡでは、振動発生機構１０７ａ，１０７ｃ，１０７ｅをＯＮにし、振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆをＯＦＦにする。振動発生機構１０７ａ，１０７ｃ，１０７ｅから振幅１０μｍの周期振動が付与されるように、振動発生機構１０７ａ，１０７ｃ，１０７ｅに対する出力を調整する。（ｂ）パターンＢでは、振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆをＯＮにし、振動発生機構１０７ａ，１０７ｃ，１０７ｅをＯＦＦにする。振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆから振幅１０μｍの周期振動が付与されるように、振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆに対する出力を調整する。
【００７５】
（２）中荒加工を行う場合においては、（ａ）パターンＡでは、振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆをＯＮにし、振動発生機構１０７ａ，１０７ｃ，１０７ｅをＯＦＦにする。振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆから振幅５μｍの周期振動が付与されるように、振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆに対する出力を調整する。（ｂ）パターンＢでは、振動発生機構１０７ａ，１０７ｃ，１０７ｅをＯＮにし、振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆをＯＦＦにする。振動発生機構１０７ａ，１０７ｃ，１０７ｅから振幅５μｍの周期振動が付与されるように、振動発生機構１０７ａ，１０７ｃ，１０７ｅに対する出力を調整する。
【００７６】
（３）中仕上加工を行う場合においては、振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆをＯＮにし、振動発生機構１０７ａ，１０７ｃ，１０７ｅをＯＦＦにする。振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆから振幅３μｍの周期振動が付与されるように、振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆに対する出力を調整する。
【００７７】
（４）仕上加工を行う場合においては、振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆをＯＮにし、振動発生機構１０７ａ，１０７ｃ，１０７ｅをＯＦＦにする。振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆから振幅１μｍの周期振動が付与されるように、振動発生機構１０７ｂ，１０７ｄ，１０７ｆに対する出力を調整する。
【００７８】
＜研削方法＞
次に、研削装置１００を使用した研削方法について説明する。
【００７９】
ここでは、ＣＡＤ（Computer Aided Design）／ＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing）が利用されている。事前に、歯科用補綴物の３次元モデルがコンピュータで作成される。作成された３次元モデルの形状データが研削装置１００に設定されているとする。
【００８０】
そして、図７に示すように、下記（Ｓ１）〜（Ｓ５）の研削方法によって、セラミックス製の被加工物１０１から所望の形状の歯科用補綴物が製造される。このとき、事前に設定された形状データに基づいて研削装置１００が制御される。
【００８１】
（Ｓ１）まず、セラミックス製の被加工物１０１を被加工物保持機構１０４で保持する。被加工物保持機構１０４で保持された被加工物１０１を、槽１０５に溜められた冷却液１０６の中に浸す。
【００８２】
（Ｓ２）次に、振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆから冷却液１０６に周期振動を付与する。このとき、冷却液１０６に付与される縦波の半波長の整数倍が、槽１０５の大きさと、冷却液１０６の液面の高さとになるので、冷却液１０６に定在波が発生する。
【００８３】
（Ｓ３）次に、図６に示す研削加工条件に応じて、振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆから付与される周期振動の振幅を調整する。ここでは、荒加工、中荒加工、中仕上加工、仕上加工の順に、周期振動の振幅を小さくし、加工精度に与える振幅の影響を小さくしている。
【００８４】
なお、研削加工条件としては、加工の種類以外に、被加工物１０１の硬度や最終加工形状等が含まれる。
【００８５】
（Ｓ４）次に、被加工物１０１を回転研削工具１０２で加工する。このとき、回転研削工具１０２が、スピンドル１０３で回転駆動されて高速回転する。高速回転した回転研削工具１０２を被加工物１０１に接触させて研削加工を行う。
【００８６】
なお、各加工段階の間において、周期振動発振器（不図示）は、黒い部分（疎密変化の大きい部分）のうち、被加工物１０１と接触しない部分に回転研削工具１０２を移動させるとしてもよい。これによって、回転研削工具１０２に付着している研削粉を除去することができる。
【００８７】
（Ｓ５）次に、所望の形状に加工された被加工物１０１（歯科用補綴物）の保持を解除する。
【００８８】
なお、加工終了後、冷却液１０６を排出するときに、被加工物１０１の研削加工中に生じた研削粉も共に排除される。必要であれば、冷却液１０６を掛けて槽１０５の内側を洗浄するとしてもよい。
【００８９】
＜まとめ＞
以上、本実施形態では、冷却液１０６に周期振動を付与しながら研削加工を行う。これによって、周期振動を付与しない場合と比較して、回転研削工具１０２に研削粉が付着することを抑制することができる。回転研削工具１０２の研削部分（ダイヤモンド粒子の部分）と被加工物１０１との確実な接触を促進することができる。研削加工時の加工抵抗（負荷）を低減することができる。加工抵抗（負荷）の低減によって、加工時の回転研削工具１０２の送り速度や切り込み量を大きくすることができる。結果、回転研削工具１０２が破損する等の不具合を回避しつつ、研削加工時間を短縮することができる。例えば、セラミックス完全緻密焼結体等を被加工物とし、上顎３番歯のコーピング研削加工を行った場合において、時間を１０％短縮することができた。
【００９０】
このように、緻密焼結後のセラミックス材料をはじめとする難削材料を使用した歯科用補綴物の製造において、研削もしくは研削加工に要する時間を大幅に短縮する効果を有する。また、その他医療分野における同様のセラミックス等の難削材料を用いた人工骨等の製造の用途にも適用することができる。
【００９１】
＜その他＞
（１）なお、被加工物１０１として、イットリア系正方晶ジルコニア（Ｙ−ＴＺＰ）等の他のセラミックス材料が使用されるとしてもよい。また、予備焼結体または未焼結体が使用されるとしてもよい。また、他の難削性の材料が使用されるとしてもよい。また、直方体の材料や、材料保持のための固定治具が取り付けられた材料などが使用されるとしてもよい。
【００９２】
これらのものでも、研削効率を向上させることができる。これは、振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆが縦波を冷却液１０６に発生させ、回転研削工具１０２が被加工物１０１と接触する部分に、疎密変化が大きな部分が生じる。これによって、研削効率が向上するためである。
【００９３】
（２）なお、振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆの各々から冷却液１０６に付与される周期振動が、槽１０５の側面間または底面から液面までの距離の整数分の１を半波長とする条件で決定されているとしてもよい。
【００９４】
例えば、振幅１μｍ〜５０μｍ、周波数１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの周期振動が冷却液１０６に付与されるとする。この場合において、キャビテーションが発生し易くなり、被加工物１０１の研削加工時に生じた研削粉が回転研削工具１０２に付着することを抑制することができる。
【００９５】
また、振幅についても、図６に示す研削加工条件で挙げた数値以外が使用されるとしてもよい。これにより、異なる周波数の振動発生機構が使用され、異なる被加工物１０１を加工することができる。
【００９６】
（３）なお、被加工物１０１のみが冷却液１０６に浸されているとしてもよい。また、槽１０５と被加工物保持機構１０４とが一体となっているとしてもよい。
【００９７】
これによって、被加工物保持機構１０４と被加工物１０１との配置に自由度が増し、被加工物１０１を傾けたり、回転させたりすることができる。最終加工後における部品形状の自由度を高めることができる。
【００９８】
（４）なお、振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆについて同じ振動子が複数使用されているとしてもよい。
【００９９】
これによって、槽１０５の各面から冷却液１０６に付与される周期振動について、面内均一性を向上させることができる。
【０１００】
また、槽１０５の両側面に振動発生機構１０７が個別に設置されているとしてもよい。これによって、研削加工において、被加工物１０１と回転研削工具１０２との位置関係により、振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆが発生した縦波が、回転研削工具１０２が被加工物１０１と接触する部分に届かず、その為、研削効率が上がらない時間を極小化することができる。
【０１０１】
（５）なお、振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆとして、磁歪素子および圧電素子のいずれかを有するアクチュエータを使用するとしてもよい。
【０１０２】
これによって、振動子を交換することなく振動周波数を変更することができる。定在波が発生するように、振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆから冷却液１０６に付与される周期振動の周波数を微調整することができる。
【０１０３】
（６）なお、研削加工において加工段階の間に、冷却液１０６の交換を行うとしてもよい。
【０１０４】
これによって、被加工物１０１を研削加工したことで発生し、槽１０５内に溜まった研削粉を除去することができる。冷却液１０６に振動が付与されることによる効果を高い状態で維持することができる。
【０１０５】
（７）なお、被加工物保持機構１０４は、槽１０５の底面に設置される代わりに、例えば、槽１０５から独立したアーム（不図示）などのように、槽１０５に溜められている冷却液１０６に浸される吊り下げ構造物に設置されるとしてもよい。
【０１０６】
これによって、振動発生機構１０７ａ〜１０７ｆから付与される振動が被加工物保持機構１０４で減衰されることを回避することができる。
【０１０７】
なお、本発明は、上記の内容に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明は、回転研削工具を使用して被加工物を研削加工する研削装置などとして、特に、回転研削工具の目詰まりを回避する研削装置などとして利用することができる。
【符号の説明】
【０１０９】
１００  研削装置
１０１  被加工物
１０２  回転研削工具
１０３  スピンドル
１０４  被加工物保持機構
１０５  槽
１０６  冷却液
１０７ａ  振動発生機構
１０７ｂ  振動発生機構
１０７ｃ  振動発生機構
１０７ｄ  振動発生機構
１０７ｅ  振動発生機構
１０７ｆ  振動発生機構
１０８  コントローラ
６０１  キャビティ
８００  切削装置
８０１  被加工物
８０２  回転切削工具
８０３  スピンドル
８０４  塊状物固定用回転治具
８０５  槽
８０６  冷却液
８０８  コントローラ
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2009157120.tif 000016
【図２Ａ】
2009157120.tif 000017
【図２Ｂ】
2009157120.tif 000018
【図３Ａ】
2009157120.tif 000019
【図３Ｂ】
2009157120.tif 000020
【図４Ａ】
2009157120.tif 000021
【図４Ｂ】
2009157120.tif 000022
【図５Ａ】
2009157120.tif 000023
【図５Ｂ】
2009157120.tif 000024
【図５Ｃ】
2009157120.tif 000025
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
2009157120.tif 000029
2009157120.tif 000030