(57)【要約】【課題】  加工精度が良好で効率の高い磁気研磨の手法を提供する。【解決手段】  研磨砥粒と磁性粒と分散媒とからなる磁性流体１１を磁力により研磨工具３の先端に保持させておき、この研磨工具３の先端とワークＷの表面との間に一定の距離の隙間を保ちつつ両者を相対移動させ、この隙間に介在する磁性流体１１をワークＷの表面に当接させ、研磨工具３がワークＷの表面の加工点の接線に対して常に垂直な方向となるように研磨工具３とワークＷとの位置関係を維持しながら研磨工具３を回転させて当該表面を研磨する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨砥粒と磁性粒と分散媒とからなる磁性流体を磁力により回転軸の先端に保持させておき、
前記回転軸の先端とワークの表面との間に一定の距離の隙間を保ちつつ両者を相対移動させ、
前記隙間に介在する前記磁性流体を前記ワークの表面に当接させ、
前記回転軸が前記ワークの表面の加工点の接線に対して常に垂直な方向となるように当該回転軸と当該ワークとの位置関係を維持しながら当該回転軸を回転させて当該表面を研磨する、
ことを特徴とする磁気研磨方法。
【請求項２】
コイルに電力を印加して発生させた磁界で前記回転軸を磁化させることにより前記磁力を発生させ、
前記研磨を行いながら前記電力の印加を断接する、
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気研磨方法。
【請求項３】
前記回転軸の先端とワークの表面との相対移動量に応じ、所定の移動量毎に前記電力の印加の断接を切り替えることを特徴とする請求項２に記載の磁気研磨方法。
【請求項４】
前記回転軸の先端は、Ｒ形状若しくは針形状であることを特徴とする請求項１に記載の磁気研磨方法。
【請求項５】
前記回転軸の側面を非磁性体で被覆することを特徴とする請求項１に記載の磁気研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は研磨技術に関し、特に、光学素子自身や光学素子の成形型の成形面等の高精度な加工に好適である、磁気研磨の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁性及び研磨性を有する磁性砥粒を磁気研磨ヘッドで保持して被研磨物の研磨を行う磁気研磨装置における磁気研磨ヘッドに関し、例えば特許文献１に開示されている技術が知られている。
【０００３】
この磁気研磨ヘッドを用いて行う従来の研磨の方法について、図６、図７、及び図８を用いて説明する。
図６はこの磁気研磨ヘッドを備えた研磨装置の構成を示している。同図において、磁気研磨工具１０１の先端には複数の毛状部材１０３が植設されている。毛状部材１０３は樹脂繊維、動物毛、金属繊維等であり、長さは１ｍｍ〜２０ｍｍ、太さは１０μｍ〜１ｍｍ、植設の間隔は０．２ｍｍ〜２ｍｍとされている。
【０００４】
図７及び図８は磁気研磨工具１０１の先端部の構造の例を示したものである。図７に示す第一の例では、磁気研磨工具１０１の先端部に植設穴１０６が設けられており、この植設穴１０６に接着剤１０５を流し込んで毛状部材１０３を植設している。図８に示す第二の例では、磁気研磨工具１０１の先端に接着剤層１０７を設けておき、そこへ毛状部材１０３を刺して植設している。このいずれの例においても、毛状部材１０３は接着剤１０５若しくは接着剤層１０７を硬化させることによって磁気研磨工具１０１の先端に固定されている。
【０００５】
この磁気研磨工具１０１を用いて磁性研磨加工を行うには、まず、磁化させた磁気研磨工具１０１の先端に磁性流体１０２を接触させて、磁気ブラシを形成する。この磁気ブラシは、磁力のみでは小さい復元力が毛状部材１０３によって強化されている。
【０００６】
この磁気研磨工具１０１を回転させながら、図６に示すように、磁気研磨工具１０１の先端に形成された磁気ブラシをワークＷの加工面に直接接触させてワークＷの加工を行う。毛状部材１０３は磁気研磨工具１０１の先端に植設されているので、磁気研磨工具１０１を回転させれば毛状部材１０３もそれに追随して回転する。このとき、磁性流体１０２は毛状部材１０３に追従してワークＷの加工面上を動くので、磁気研磨工具１０１の回転数に応じた磁気ブラシの相対速度が確保される。
【特許文献１】特開２００１−１９８７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した従来の研磨方法は、磁性流体が磁化して形成される磁気ブラシを、複数の毛状部材を植設した磁気研磨工具の先端に形成させることで、磁気ブラシの弱い復元力を強化して効率良く研磨加工を行うというものである。
【０００８】
しかし、この研磨方法では、磁気ブラシが毛状部材にからまって形成されているため、加工中に砥粒の交換が行なわれ難く、一定の研磨能力を加工の終了まで維持することが難しい。
【０００９】
また、ワーク加工面に毛状部材を接触させながら研磨を行うときに、ワーク加工面への毛状部材の当たり方にバラツキが生じると不均一な面になってしまうことが考えられる。
面に、工具先端に毛状部材を植設するため、工具の形状が制限されてしまう。例えば、微小なワークを加工する場合には工具先端を微小にする必要があるが、微小な工具先端に毛状部材を植設することは難しい。
【００１０】
本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、加工精度が良好で効率の高い磁気研磨の手法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の態様のひとつである磁気研磨方法は、研磨砥粒と磁性粒と分散媒とからなる磁性流体を磁力により回転軸の先端に保持させておき、当該回転軸の先端とワークの表面との間に一定の距離の隙間を保ちつつ両者を相対移動させ、当該隙間に介在する当該磁性流体を当該ワークの表面に当接させ、当該回転軸が当該ワークの表面の加工点の接線に対して常に垂直な方向となるように当該回転軸と当該ワークとの位置関係を維持しながら当該回転軸を回転させて当該表面を研磨する、ことを特徴とするものであり、この特徴によって前述した課題を解決する。
【００１２】
なお、上述した本発明に係る磁気研磨方法において、コイルに電力を印加して発生させた磁界で当該回転軸を磁化させることにより当該磁力を発生させ、当該研磨を行いながら当該電力の印加を断接する、ようにしてもよい。
【００１３】
また、前述した本発明に係る磁気研磨方法において、当該回転軸の先端とワークの表面との相対移動量に応じ、所定の移動量毎に当該電力の印加の断接を切り替えるようにしてもよい。
【００１４】
また、前述した本発明に係る磁気研磨方法において、当該回転軸の先端は、Ｒ形状若しくは針形状であってもよい。
また、前述した本発明に係る磁気研磨方法において、当該回転軸の側面を非磁性体で被覆するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、以上のようにすることにより、加工精度が良好で効率の高い磁気研磨が行えるようになるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１、図２、及び図３を用いて実施例１を説明する。
図１は本実施例で使用する研磨装置の概略構成を示している。
図１において、研磨工具部３０は、スピンドル１と、スピンドル１に連動するスピンドルモータ２と、スピンドル１にチャックされておりスピンドル１に対して着脱可能な研磨工具３とを有して構成されている。
【００１８】
研磨工具３は先端がＲ形状（球形状）に形成されており、スピンドルモータ２の回転に連動して当該先端部を回転させることができる。
また、磁性体である研磨工具３にはコイル４が巻かれており、コイル４には電源装置５から電力を供給することができる。この電源装置５は不図示のワークの位置を制御する装置と連動して、電力供給のＯＮ／ＯＦＦを切り替える（断接する）ことができる。
【００１９】
ワーク部４０は、移動テーブル６、ワークステージ７、ワークスピンドル８、ワーク軸モータ９、及び固定ネジ１０を有して構成されている。
移動テーブル６は、図示しないモータにより、図１の紙面における左右方向であるＸ軸、図１の紙面における上下方向であるＺ軸、及びＸ軸とＺ軸とで張られる平面上での回転方向であるＢ軸の３軸方向の各々での移動制御が可能である。移動テーブル６上にはワークステージ７が取り付けられており、ワークステージ７はワークスピンドル８と繋がっている。ワークスピンドル８は、ワーク軸モータ９を回転させることにより回転させることができる。ワークＷはワークステージ７上に着脱自在に取り付けることができ、固定ネジ１０によりワークステージ７に固定される。
【００２０】
上記構成の研磨装置を使用して行う研磨の方法について、図１及び図２を用いて説明する。
図１において、まず凹形状である超硬性のワークＷをワークステージ７に取り付ける。このとき、ワークＷを回転させてもワークＷの加工面に振れが生じないように調整しながら固定ネジ７により固定する。続いて、ワークＷの加工面にスラリ状（泥状）の磁性流体１１を塗布する。
【００２１】
次に、スピンドルモータ２によりスピンドル１を５０ｒｐｍで回転させて研磨工具３を回転させると共に、ワーク軸モータ９によりワークスピンドル８を１００ｒｐｍで回転させてワークＷを回転させる。そして、電源装置５をＯＮにしてコイル４に２．５Ａの電流を流して研磨工具３を磁化する。
【００２２】
図２はこの研磨装置によるワークＷに対する研磨加工の様子を示している。
この研磨装置での研磨加工は、まず、図２（１）に示すように、研磨工具３がワークＷの端面の加工開始位置の上方に位置するように移動テーブル６を移動させておく。続いて、ワークＷと研磨工具３の先端との距離を０．２ｍｍに設定し、この距離の隙間を保持しつつ、且つ研磨工具３の回転軸とワークＷの加工面上の加工点の接線とが常に垂直に位置するように位置制御を行いながら移動テーブル６をＢ軸方向に移動して、図２（２）に示すようなワークＷの中心部へと研磨工具３の先端を走査させる。その後も続けて移動テーブル６をＢ軸方向へ移動して図２（３）に示すようなワークＷのもう一方の端面まで研磨工具３の先端を走査させる。そしてその後もワークＷと研磨工具３の先端との隙間の距離と接触角度とを維持しながら移動テーブル６をＢ軸の逆方向へと移動して研磨工具３の先端の走査を続け、図２（１）の位置へと戻す。この走査動作を１サイクルとし、所望の鏡面形状が得られるまでこのサイクルを繰り返すことで研磨加工が行われる。
【００２３】
なお、この研磨加工中、電源装置５は、ワークＷと研磨工具３との相対的な位置の制御を行う不図示の制御部により、ワークＷの揺動角に連動して０．５ｄｅｇ毎に１秒間、電源装置５からの電力供給をＯＦＦとする時間が設けられており、ワークＷと研磨工具３との相対的な移動が所定量に達する度に電力供給のＯＮ／ＯＦＦ（断接）が繰り返される。
【００２４】
次に、この研磨加工中の磁性流体１１の挙動について、図３を用いて説明する。
図３では磁性流体１１が模式的に示されている。磁性流体１１は、ダイヤモンド砥粒１２、磁性粒１３、及び分散媒１４からなる。
【００２５】
図３（１）は電源装置５によるコイル４への電力供給がＯＮの状態における磁性流体１１の状態を示しており、磁化されている研磨工具３の磁力により磁性流体１１中の磁性粒１３が研磨工具３側に引き寄せられることにより、その反力としてダイヤモンド砥粒１２が回転軸３から離れる力を受け、その結果としてダイヤモンド砥粒１２がワークＷの加工面に作用している状態を示している。
【００２６】
一方、図３（２）は電源装置５によるコイル４への電力供給がＯＦＦの状態における磁性流体１１の状態を示しており、磁力の消失により磁性粒１３が研磨工具３から離れて、ワークＷの加工面に作用していたダイヤモンド砥粒１２やその他の砥粒と混じりあった状態を示している。
【００２７】
このように、コイル４への電力供給のＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことにより、ワークＷの加工面に作用するダイヤモンド砥粒１２が入れ替わるのである。
以上のように、本実施例によれば、磁化させた研磨工具３の先端に磁性流体１１を配し、ワークＷと研磨工具３とが直接接触しないように研磨工具３の先端とワークＷの加工面との間の隙間の距離を０．２ｍｍに保ちつつ相対移動して、ワークＷの加工面と研磨工具３との間に磁性流体１１を介在させて研磨を行うことにより、常にワークＷと研磨工具３とが一定の距離で研磨加工されるので、どの加工面においても研磨砥粒であるダイヤモンド砥粒１２が同じように作用する結果、面全体が均一に研磨される。
【００２８】
また、研磨加工中にワークＷの揺動角に連動させてコイル４への電力供給を所定時間ＯＦＦとすることにより、ワークＷの加工面に作用する磁性流体１１中の研磨砥粒であるダイヤモンド砥粒１２が常に入れ替わるので、研磨加工中における研磨能力が一定に保たれる結果、効率良く研磨することができる。
【実施例２】
【００２９】
図４及び図５を用いて実施例２を説明する。
図４は本実施例で使用する研磨装置の概略構成を示している。同図に示した研磨装置の構成は、研磨工具３の構成を除けば、図１に示した実施例１に係るものと同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００３０】
本実施例に使用される研磨工具３の構成は図５（１）に示されている。
図５（１）に示されている研磨工具３は、その先端が鋭利な針形状に成形されており、その側面はウレタン１５により被覆されている。
【００３１】
上記構成の研磨装置を使用して行う研磨の方法について、図４を用いて説明する。
図４において、まず凹形状である超硬性のワークＷをワークステージ７に取り付ける。このとき、ワークＷを回転させてもワークＷの加工面に振れが生じないように調整しながら固定ネジ７により固定する。続いて、ワークＷの加工面にスラリー状（泥状）の磁性流体１１を塗布する。この磁性流体１１も、実施例１と同様、ダイヤモンド砥粒、磁性粒、及び分散媒からなる。
【００３２】
次に、研磨工具３をスピンドル１に取り付ける。研磨工具３は、根元の径が０．７ｍｍで先端角が２０°に成形され、側面がウレタン１５によって被覆されている。
次に、スピンドルモータ２によりスピンドル１を５０ｒｐｍで回転させて研磨工具３を回転させると共に、ワーク軸モータ９によりワークスピンドル８を１００ｒｐｍで回転させてワークＷを回転させる。そして、電源装置５をＯＮにしてコイル４に２．５Ａの電流を流して研磨工具３を磁化する。
【００３３】
この研磨装置でのワークＷの研磨加工は、まず、研磨工具３がワークＷの端面の加工開始位置の上方に位置するように移動テーブル６を移動させておく。続いて、ワークＷと研磨工具３の先端との間の距離を０．２ｍｍに設定し、この距離の隙間を保持しつつ、且つ研磨工具３の回転軸とワークＷの加工面上の加工点の接線とが常に垂直に位置するように位置制御を行いながら移動テーブル６をＢ軸方向に移動し、ワークＷの中心部を経てワークＷのもう一方の端面まで研磨工具３の先端を走査させる。そしてその後もワークＷと研磨工具３の先端との隙間の距離と接触角度とを維持しながら移動テーブル６をＢ軸の逆方向へと移動して研磨工具３の先端の走査を続けて元の位置へと戻す。この走査動作を１サイクルとし、所望の鏡面形状が得られるまでこのサイクルを繰り返すことで研磨加工が行われる。
【００３４】
なお、この研磨加工中、電源装置５は、ワークＷと研磨工具３との相対的な位置の制御を行う不図示の制御部により、ワークＷの揺動角に連動して０．５ｄｅｇ毎に１秒間、電源装置５からの電力供給をＯＦＦとする時間が設けられており、ワークＷと研磨工具３との相対的な移動が所定量に達する度に電力供給のＯＮ／ＯＦＦ（断接）が繰り返される。
【００３５】
次に、この研磨加工中の磁性流体１１の挙動について、図５を用いて説明する。
図５（１）に示すように、本実施例で使用する研磨工具３は、側面がウレタン１５により被覆されているので、その側面部分では磁力が弱められる。そのため、この側面部分では、磁性流体１１の磁化によって形成される磁気チェーンが殆んど形成されない。一方、ウレタン１５の被覆がされていない研磨工具３先端の針状の部分では、磁性流体１１による磁気チェーンが形成されるので、この部分を微小な研磨工具と見ることができるのである。
【００３６】
これに対し、図５（２）に示すような、側面を被覆されていない研磨工具３では、研磨工具３全体に磁性流体１１による磁気チェーンが形成されてしまうため、ワークＷにおける研磨不要な部分までもが磁性流体１１で研磨されてしまう。
【００３７】
以上のように、本実施例によれば、先端を鋭利にした研磨工具３を使用して研磨工具３の先端の微小な範囲で磁性流体１１を磁化させ、これで研磨加工を行うので、研磨範囲の狭い微小な形状のワークＷを効率良く研磨することができる。
【００３８】
更に、研磨工具３における磁化させたい部分以外をウレタン１５等の非磁性体で被覆することにより、より微小な範囲で磁性流体１１を磁化できるので、研磨範囲の狭い微小な形状のワークＷの研磨が可能となり、より高精度な仕上げができるようになる。
【００３９】
その他、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の改良・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施に使用する研磨装置の第一の例を示す図である。
【図２】図１に示した研磨装置によるワークＷに対する研磨加工の様子を示した図である。
【図３】研磨加工中の磁性流体の挙動を説明する図である。
【図４】本発明の実施に使用する研磨装置の第二の例を示す図である。
【図５】図４の研磨装置での磁性流体の挙動を説明する図である。
【図６】従来の磁気研磨ヘッドを備えた研磨装置の構成を示す図である。
【図７】従来の磁気研磨工具の先端部の構造の第一の例を示す図である。
【図８】従来の磁気研磨工具の先端部の構造の第二の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  スピンドル
２  スピンドルモータ
３  研磨工具
４  コイル
５  電源装置
６  移動テーブル
７  ワークステージ
８  ワークスピンドル
９  ワーク軸モータ
１０  固定ネジ
１１  磁性流体
１２  ダイヤモンド砥粒
１３  磁性粒
１４  分散媒
１５  ウレタン
３０  研磨工具部
４０  ワーク部
１０１  磁気研磨工具
１０２  磁性流体
１０３  毛状部材
１０５  接着剤
１０６  植設穴
１０７  接着剤層
Ｗ  ワーク
【図１】
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【図４】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
2006224227.tif 000008
【図７】
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【図８】
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