(57)【要約】      （修正有）【課題】  融解・凝固式ワーク固定剤を用いた機械加工方法のにおいて、凝固剤の溶融・凝固の挙動の緩慢さを改良し、ワーク固定作業性の向上を図る。【解決手段】  それ自身の融解および凝固を利用してワーク１の固定を行う融解・凝固式ワーク固定剤３の融解開始温度と融解終了温度との温度差を１〜２℃以内とする。また、融解・凝固式ワーク固定剤として、パラフィンもしくはポリエチレン・グリコールを使用する。また、融解開始温度と融解終了温度を１８°Ｃ〜３０°Ｃの範囲内とする。【選択図】図１
2006021314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それ自身の融解および凝固を利用してワークの固定を行う融解・凝固式ワーク固定剤であって、
融解開始温度と融解終了温度との温度差が２℃以内であることを特徴とする融解・凝固
式ワーク固定剤。
【請求項２】
融解開始温度と融解終了温度との温度差が１℃以内であることを特徴とする請求項１に記載の融解・凝固式ワーク固定剤。
【請求項３】
パラフィンもしくはポリエチレン・グリコールからなることを特徴とする請求項１または２に記載の融解・凝固式ワーク固定剤。
【請求項４】
前記融解開始温度と前記融解終了温度は、１８℃〜３０℃の範囲内にあることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の融解・凝固式ワーク固定剤。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の融解・凝固式ワーク固定剤（３）を固定台（２）上のワーク（１）に融解状態にて接触させ、
前記ワーク固定剤（３）を冷却して凝固することにより前記ワーク（１）を前記固定台
（２）上に固定し、この状態で前記ワーク（１）に対する機械加工を行い、
前記機械加工の終了後に前記ワーク固定剤（３）を加熱して融解することにより前記ワ
ーク（１）を前記固定台（２）から取り外すことを特徴とする機械加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、それ自身の融解および凝固を利用してワークの固定を行う融解・凝固式ワー
ク固定剤およびそれを用いた機械加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の融解・凝固式ワーク固定剤は、磁石式ワーク固定法が使えないステンレス、非
鉄金属、セラミックスなどの材料でできたワーク、その場合でも特に薄板や強度が弱くて
壊れやすいものを固定して、切削加工等の機械加工を行う場合などに用いて有効である。
【０００３】
このような機械加工法として、例えば、特許文献１にはパラフィンなどの熱可塑性樹脂
からなる融解・凝固式ワーク固定剤を加熱して融解し、この融解した状態のワーク固定剤
にワーク（プラスチックレンズ）を進入させ、次に、ワーク固定剤を冷却して凝固させる
ことにより、ワークをワーク固定剤を介して固定台に固定し、この状態でワークに対する
機械加工を行い、この機械加工終了後に、ワーク固定剤を温水、熱風等により加熱して融
解し、ワークを固定台から取り外す機械加工方法が記載されている。
【特許文献１】特開平１１−１９８０１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、本発明者らが従来の融解・凝固式ワーク固定剤を用いてワークの固定を行う
機械加工方法について詳細に検討してみると、固定剤の融解・凝固の挙動が緩慢であるこ
とが機械加工の作業性低下の大きな要因になっていることが判明した。
【０００５】
すなわち、従来のパラフィンは一般的にいくつかの物質の混合物からなる、かなり純度
の低いものであるため、従来のパラフィン系固定剤の融解開始温度と融解終了温度との温
度差および凝固開始温度と凝固終了温度との温度差が、例えば、１０℃を上回るようなか
なり大きい値になっている。
【０００６】
このようにワーク固定剤の融解・凝固の開始と終了までの挙動は、大きな温度差を持っ
た緩慢な挙動であるため、ワークの固定に際してワーク固定剤を冷却して凝固させるとき
に、凝固開始から凝固終了までの時間が長くなる。同様に、ワークの取り外しに際してワ
ーク固定剤を加熱して融解させるときに、融解開始から融解終了までの時間が長くなる。
これにより、機械加工の作業性が低下するという不具合が生じる。
【０００７】
本発明は、上記点に鑑み、融解・凝固式ワーク固定剤を用いた機械加工方法の作業性向
上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、それ自身の融解および凝固を利
用してワークの固定を行う融解・凝固式ワーク固定剤であって、
融解開始温度と融解終了温度との温度差が２℃以内であることを特徴としている。
【０００９】
ここで、ワーク固定剤の融点測定法について説明する。図４は融点測定装置を示すもので、加熱装置１０は昇温スピードが調節できる電熱式のもので、その上面に載せてある加熱台１１を加熱するものである。加熱台１１は金属製の板形状であり、板形状の表面にセラミック系の耐熱コーティング層を形成したものである。
【００１０】
熱電対１２は加熱台１１の温度を検出する検出手段であり、熱容量が小さいので熱応答性が良い。熱電対１２は加熱台１１の表面においてワーク固定剤３に近接して貼り付けられる貼付式のものである。なお、１３は固定剤３の状態を拡大する拡大鏡で、１４は目視観察者を示す。
【００１１】
まず、正式にワーク固定剤３の融解開始温度を測定する前に、保存容器から採取した微少量、例えば、０．０５〜０．０６グラムのワーク固定剤３を加熱台１１の上に置いて加熱し融解させる。そして、再びすぐ加熱台１１の温度を室温付近に戻してワーク固定剤３を固化させる。こうすることによって、加熱台１１の熱がワーク固定剤３に伝わりやすいようにしておく。
【００１２】
なお、「室温付近に戻す」とは、室温（２５℃）よりも高めの温度（３０℃）に戻すようにしてもよい。このように室温よりも高めの温度（３０℃）に戻してから、融解開始温度を測定してもワーク固定剤３固有の融解開始温度が変化することはない。
【００１３】
その後、ワーク固定剤３の融点測定を次のようにして正式に開始する。即ち、加熱台１１を一定の昇温スピード、例えば、毎分５℃の昇温スピードで加熱し、ワーク固定剤３の一部が溶け始めて、ワーク固定剤３の色が白色から透明に変化し始めたことを拡大鏡で１３で目視観察し、このワーク固定剤３の色が透明に変化し始めたときの温度を図示しないパソコンに入力し、記憶しておく。これをこのワーク固定剤３の第１回目の融解開始温度とする。
【００１４】
そして、更に加熱を続け、すべてのワーク固定剤３が透明になって融け終わったことを、やはり拡大鏡１３で目視観察し、このすべてのワーク固定剤３が透明になったときの温度を図示しないパソコンに入力し、記憶しておく。これをこのワーク固定剤３の第１回目の融解終了温度とする。
【００１５】
次に、また再び加熱台１１を室温付近に戻した後、やはりまったく同じ様に毎分5℃の一定の昇温スピードで加熱して第２回目の融解開始温度と融解終了温度を測定する。このようなことを所定回数、例えば、５回繰り返して、その５回の測定値の平均値をそれぞれ、そのワーク固定剤３の融解開始温度と融解終了温度とする。本発明における融点とは、この融解開始温度のことを言う。
【００１６】
なお、完全に融解して液体状態にあるワーク固定剤を冷却して、ワーク固定剤が凝固し
始めるときの温度が凝固開始温度であり、そして、ワーク固定剤の凝固が終了するときの
温度が凝固終了温度である。この凝固開始温度は融解終了温度とほぼ同一温度であり、凝
固終了温度は融解開始温度とほぼ同一温度であるから、ワーク固定剤の融解開始温度と融
解終了温度との温度差が２℃以内であるときは、凝固開始温度と凝固終了温度との温度差
も２℃以内となる。
【００１７】
上記したように、融解開始温度と融解終了温度との温度差が２℃以内であるワーク固定剤は、具体的には、請求項３に記載のパラフィンもしくはポリエチレン・グリコールを用いて、これらの純度を高めることにより得ることができる。
【００１８】
例えば、炭素数１６のノルマルパラフィン（Ｃ16Ｈ34）の純度を９９％（重量％以下同じ）以上に高めたワーク固定剤は、融解開始温度：１８℃、融解終了温度：１８．７℃である。従って、この融解開始と融解終了の温度差は０．７℃という僅少値に設定できる。
【００１９】
また、炭素数１８のノルマルパラフィン：９１％、炭素数１７のノルマルパラフィン：６．７％、および炭素数１９のノルマルパラフィン：２．３％からなるノルマルパラフィンの純度を９９．３％に高めたワーク固定剤は、融解開始温度：２２．５℃、融解終了温度：２２．８℃である。従って、この融解開始と融解終了の温度差は０．３℃という僅少値に設定できる。
【００２０】
さらに、請求項３に記載のパラフィンとしては、以下（１）〜（５）に示すノルマルパラフィンと非ノルマルパラフィンとを組み合わせたパラフィンも使用できる。なお、組成割合の%はすべて重量%である。
【００２１】
（１）ノルマルパラフィンの成分合計８８．９９%、残部非ノルマルパラフィンからなるパラフィン
『ノルマルパラフィンの組成』
炭素数１８のノルマルパラフィン：０．０８%
炭素数１９のノルマルパラフィン：０．４１%
炭素数２０のノルマルパラフィン：１．７６%
炭素数２１のノルマルパラフィン：５．６１%
炭素数２２のノルマルパラフィン：１０．６６%
炭素数２３のノルマルパラフィン：１４．７６%
炭素数２４のノルマルパラフィン：１４．５０%
炭素数２５のノルマルパラフィン：１２．４２%
炭素数２６のノルマルパラフィン：９．０８%
炭素数２７のノルマルパラフィン：６．５８%
炭素数２８のノルマルパラフィン：４．０４%
炭素数２９のノルマルパラフィン：２．８８%
炭素数３０のノルマルパラフィン：２．０９%
炭素数３１のノルマルパラフィン：１．５０%
炭素数３２のノルマルパラフィン：１．０２%
炭素数３３のノルマルパラフィン：０．７２%
炭素数３４のノルマルパラフィン：０．３７%
炭素数３５のノルマルパラフィン：０．２４%
炭素数３６のノルマルパラフィン：０．１４%
炭素数３７のノルマルパラフィン：０．０８%
炭素数３８のノルマルパラフィン：０．０５%
以上ノルマルパラフィンの成分合計は８８．９９%であり、残部が非ノルマルパラフィンである。
【００２２】
このような組成（１）からなるパラフィンの平均炭素数は２４．７４であり、分子量分布の標準偏差は２．８６であり、この標準偏差が小さいほどシャープな分子量分布を示す。また、この組成（１）のパラフィンの最大分子量は５３４、最小分子量は２５４である。従って、分子量分布幅は２８０となる。
【００２３】
このような組成（１）のパラフィンの融解開始温度：５０．４℃、融解終了温度：５１．７℃である。従って、融解開始温度と融解終了温度の温度差は１．３℃と僅少値に設定できる。
【００２４】
（２）ノルマルパラフィンの成分合計８８．６４%、残部非ノルマルパラフィンからなるパラフィン
『ノルマルパラフィンの組成』
炭素数１８のノルマルパラフィン：０．０７%
炭素数１９のノルマルパラフィン：０．２８%
炭素数２０のノルマルパラフィン：１．１０%
炭素数２１のノルマルパラフィン：３．３８%
炭素数２２のノルマルパラフィン：６．９２%
炭素数２３のノルマルパラフィン：１０．８６%
炭素数２４のノルマルパラフィン：１２．６７%
炭素数２５のノルマルパラフィン：１２．７４%
炭素数２６のノルマルパラフィン：１１．１７%
炭素数２７のノルマルパラフィン：９．１８%
炭素数２８のノルマルパラフィン：６．４３%
炭素数２９のノルマルパラフィン：４．７３%
炭素数３０のノルマルパラフィン：３．０１%
炭素数３１のノルマルパラフィン：２．１６%
炭素数３２のノルマルパラフィン：１．４２%
炭素数３３のノルマルパラフィン：０．９８%
炭素数３４のノルマルパラフィン：０．５５%
炭素数３５のノルマルパラフィン：０．３６%
炭素数３６のノルマルパラフィン：０．２２%
炭素数３７のノルマルパラフィン：０．１５%
炭素数３８のノルマルパラフィン：０．１１%
炭素数３９のノルマルパラフィン：０．０９%
炭素数４０のノルマルパラフィン：０．０６%
以上ノルマルパラフィン成分合計は８８．６４%、残部が非ノルマルパラフィンである。
【００２５】
このような組成（２）からなるパラフィンの平均炭素数は２５．６１、分子量分布の標準偏差は３．０５、最大分子量は５６２、最小分子量は２５４である。従って、分子量分布幅３６６となる。この組成（２）のパラフィンの融解開始温度：５２．５℃、融解終了温度：５３．７℃である。従って、融解開始温度と融解終了温度の温度差は1．２℃と僅少値に設定できる。
【００２６】
（３）ノルマルパラフィンの成分合計８９．５７%、残部非ノルマルパラフィンからなるパラフィン
『ノルマルパラフィンの組成』
炭素数１９のノルマルパラフィン：０．０９%
炭素数２０のノルマルパラフィン：０．３４%
炭素数２１のノルマルパラフィン：１．３１%
炭素数２２のノルマルパラフィン：３．５０%
炭素数２３のノルマルパラフィン：７．０９%
炭素数２４のノルマルパラフィン：１０．３６%
炭素数２５のノルマルパラフィン：１２．５７%
炭素数２６のノルマルパラフィン：１２．６８%
炭素数２７のノルマルパラフィン：１１．７５%
炭素数２８のノルマルパラフィン：８．８０%
炭素数２９のノルマルパラフィン：６．９９%
炭素数３０のノルマルパラフィン：４．７４%
炭素数３１のノルマルパラフィン：３．４１%
炭素数３２のノルマルパラフィン：２．４２%
炭素数３３のノルマルパラフィン：１．７０%
炭素数３４のノルマルパラフィン：０．９３%
炭素数３５のノルマルパラフィン：０．５４%
炭素数３６のノルマルパラフィン：０．２５%
炭素数３７のノルマルパラフィン：０．１０%
以上ノルマルパラフィンの成分合計は８９．５７%、残部が非ノルマルパラフィンである。
【００２７】
このような組成（３）からなるパラフィンの平均炭素数は２６．５６、分子量分布の標準偏差は２．９４、最大分子量は５２０、最小分子量は２６８である。従って、分子量分布幅は２５２となる。この組成（３）のパラフィンの融解開始温度：５４．６℃、融解終了温度：５５．６  ℃である。従って、融解開始温度と融解終了温度の温度差は1．０℃と僅少値に設定できる。
【００２８】
（４）ノルマルパラフィンの成分合計７１．１１%、残部非ノルマルパラフィンからなるパラフィン
『ノルマルパラフィンの組成』
炭素数２３のノルマルパラフィン：０．０８%
炭素数２４のノルマルパラフィン：０．１６%
炭素数２５のノルマルパラフィン：０．３９%
炭素数２６のノルマルパラフィン：０．８７%
炭素数２７のノルマルパラフィン：１．５２%
炭素数２８のノルマルパラフィン：１．９９%
炭素数２９のノルマルパラフィン：２．６８%
炭素数３０のノルマルパラフィン：３．１４%
炭素数３１のノルマルパラフィン：３．７１%
炭素数３２のノルマルパラフィン：３．９４%
炭素数３３のノルマルパラフィン：４．０７%
炭素数３４のノルマルパラフィン：４．３７%
炭素数３５のノルマルパラフィン：４．９４%
炭素数３６のノルマルパラフィン：５．４９%
炭素数３７のノルマルパラフィン：６．００%
炭素数３８のノルマルパラフィン：５．４４%
炭素数３９のノルマルパラフィン：４．５０%
炭素数４０のノルマルパラフィン：３．７１%
炭素数４１のノルマルパラフィン：３．０１%
炭素数４２のノルマルパラフィン：２．５３%
炭素数４３のノルマルパラフィン：１．９４%
炭素数４４のノルマルパラフィン：１．５５%
炭素数４５のノルマルパラフィン：１．０６%
炭素数４６のノルマルパラフィン：０．８４%
炭素数４７のノルマルパラフィン：０．５８%
炭素数４８のノルマルパラフィン：０．４５%
炭素数４９のノルマルパラフィン：０３３%
炭素数５０のノルマルパラフィン：０．３２%
炭素数５１のノルマルパラフィン：０．２６%
炭素数５２のノルマルパラフィン：０．２１%
炭素数５３のノルマルパラフィン：０．１９%
炭素数５４のノルマルパラフィン：０．１７%
炭素数５５のノルマルパラフィン：０．１５%
炭素数５６のノルマルパラフィン：０．１３%
炭素数５７のノルマルパラフィン：０．１１%
炭素数５８のノルマルパラフィン：０．０９%
炭素数５９のノルマルパラフィン：０．０８%
炭素数６０のノルマルパラフィン：０．０６%
炭素数６１のノルマルパラフィン：０．０５%
以上ノルマルパラフィンの成分合計は７１．１１%であり、残部が非ノルマルパラフィンである。
【００２９】
このような組成（４）からなるパラフィンの平均炭素数は３６．３４、分子量分布の標準偏差は５．７０、最大分子量は８５６、最小分子量は３２４である。従って、分子量分布幅は５３２となる。この組成（４）のパラフィンの融解開始温度：７２．１℃、融解終了温度：７３．４℃である。従って、融解開始温度と融解終了温度の温度差は1．３℃と僅少値に設定できる。
【００３０】
（５）ノルマルパラフィンの成分合計７５．７８%、残部非ノルマルパラフィンからなるパラフィン
『ノルマルパラフィンの組成』
炭素数２９のノルマルパラフィン：０．０８%
炭素数３０のノルマルパラフィン：０．２３%
炭素数３１のノルマルパラフィン：０．６９%
炭素数３２のノルマルパラフィン：１．３６%
炭素数３３のノルマルパラフィン：１．７７%
炭素数３４のノルマルパラフィン：２．０２%
炭素数３５のノルマルパラフィン：２．２１%
炭素数３６のノルマルパラフィン：２．４１%
炭素数３７のノルマルパラフィン：３．０２%
炭素数３８のノルマルパラフィン：３．５８%
炭素数３９のノルマルパラフィン：３．５２%
炭素数４０のノルマルパラフィン：３．９４%
炭素数４１のノルマルパラフィン：４．１３%
炭素数４２のノルマルパラフィン：５．１５%
炭素数４３のノルマルパラフィン：４．９５%
炭素数４４のノルマルパラフィン：５．５４%
炭素数４５のノルマルパラフィン：４．５５%
炭素数４６のノルマルパラフィン：４．７１%
炭素数４７のノルマルパラフィン：３．５３%
炭素数４８のノルマルパラフィン：３．０８%
炭素数４９のノルマルパラフィン：２．３８%
炭素数５０のノルマルパラフィン：２．１６%
炭素数５１のノルマルパラフィン：１．６８%
炭素数５２のノルマルパラフィン：１．３５%
炭素数５３のノルマルパラフィン：１．２１%
炭素数５４のノルマルパラフィン：１．００%
炭素数５５のノルマルパラフィン：０．８５%
炭素数５６のノルマルパラフィン：０．８０%
炭素数５７のノルマルパラフィン：０．６３%
炭素数５８のノルマルパラフィン：０．５９%
炭素数５９のノルマルパラフィン：０．４９%
炭素数６０のノルマルパラフィン：０．４１%
炭素数６１のノルマルパラフィン：０．３４%
炭素数６２のノルマルパラフィン：０．３８%
炭素数６３のノルマルパラフィン：０．３６%
炭素数６４のノルマルパラフィン：０．３０%
炭素数６５のノルマルパラフィン：０．２３%
炭素数６６のノルマルパラフィン：０．１５%
以上ノルマルパラフィンの成分合計は７５．７８%であり、残部が非ノルマルパラフィンである。
【００３１】
このような組成（５）からなるパラフィンの平均炭素数は４３．６９、分子量分布の標準偏差は６．８１、最大分子量は９２６、最小分子量は４０８であるる。従って、分子量分布幅は５１８となる。この組成（５）のパラフィンの融解開始温度：８６．２℃、  融解終了温度：８７．９℃である。従って、融解開始温度と融解終了温度の温度差は1．７℃と僅少値に設定できる。
【００３２】
また、請求項３に記載のポリエチレン・グリコールとしては次のようなものを使用できる。例えば、平均分子量：１５４０のポリエチレン・グリコールは、融解開始温度：４６℃、融解終了温度：４７．２℃である。従って、この融解開始温度と融解終了温度の温度差は１．２℃という僅少値に設定できる。
【００３３】
また、平均分子量４０００のポリエチレン・グリコールは、その分子量の最大値は５４６４、最小値は１６８９、数平均分子量Ｍｎ：２８６６、重量平均分子量Ｍｗ：２９３５、Ｚ平均分子量Ｍｚ：３００４、分子量分布分散度（1に近いほどシャープな分布を示す）Ｍｗ／Ｍｎ：１．０２３８、Ｍｚ／Ｍｗ：１．０２３７である。この平均分子量４０００のポリエチレン・グリコールの融解開始温度：５５．１℃、融解終了温度：５６．４℃である。従って、融解開始温度と融解終了温度の温度差は１．３℃という僅少値に設定できる。
【００３４】
このように、ワーク固定剤として融解開始温度と融解終了温度との温度差が２℃以内で
あるワーク固定剤を用いることにより、液体状態にあるワーク固定剤を冷却凝固してワー
クを固定する際、および凝固して固体状態にあるワーク固定剤を加熱融解してワークを取
り外す際にも、２℃程度の僅少な温度変化に相当する加熱、冷却をワーク固定剤に行うだ
けでよい。
【００３５】
そのため、ワークの固定作業およびワークの取り外し作業を短時間で効率よく行うこと
ができる。しかも、ワーク固定剤の加熱、冷却のための温度変化幅が僅少であるため、ワ
ークの熱膨張変化も僅少となり、ワークの機械加工精度を向上できるとともに、ワーク材
質に対する熱的ストレスを低減して材料劣化も抑制できる。
【００３６】
ところで、ワーク固定剤の接着強度は、その融解開始温度と接着面温度との差が大きいほど大きい。このため、前述した組成（１）〜（５）からなるパラフィンはいずれも、融解開始温度が５０℃以上という比較的高温域にあるので、ワーク固定剤の融解開始温度と接着面温度との差を大きくして、接着強度を高めることができる。
【００３７】
ここで、ワーク固定剤の接着強度の測定法を図５により具体的に説明すると、図５（ａ）は固定対象のワークに相当するＴ形のテストピース２０を示す。このＴ形テストピース２０の材質はＳＵＳ３０４であり、その表面粗度は４．０Ｒｚである。また、Ｔ形テストピース２０の寸法は図５（ａ）に示す通りである。
【００３８】
図５（ｂ）はワーク固定剤３の接着強度を測定する引っ張り試験法の概要を示す。本試験法では、ワーク固定剤３として、融解開始温度：７２．１℃、融解終了温度：７３．４℃のパラフィン（前述の組成（４）のパラフィン）を用いている。固定台２１の材質はＳＵＳ４４０であり、その表面粗度は３．０Ｒｚである。
【００３９】
この固定台２１の表面にＴ形テストピース２０をワーク固定剤３（上記組成（４）のパラフィン）により固定し、Ｔ形テストピース２０にプッシュプルゲージ２２を連結して、プッシュプルゲージ２２に引っ張り力Ｆを加えて、Ｔ形テストピース２０が固定台２１から脱離するときの引っ張り力Ｆを測定する。これがワーク固定剤３の接着強度である。
【００４０】
そして、固定台２１の表面温度、すなわち、ワーク固定剤３の接着面温度を変更してワーク固定剤３の接着強度を測定したところ、次のようにワーク固定剤３の融解開始温度と接着面温度との差が大きいほど、接着強度が大きいという測定結果が得られた。
【００４１】
すなわち、接着面温度が２５℃（融解開始温度と接着面温度との差が４７．１℃）であるときは接着強度が６ｋｇ／ｃｍ2であった。
【００４２】
接着面温度が１７℃（融解開始温度と接着面温度との差が５５．１℃）であるときは接着強度が１１ｋｇ／ｃｍ2であった。
【００４３】
接着面温度が１１℃（融解開始温度と接着面温度との差は６１．１℃）であるときは接着強度が２５ｋｇ／ｃｍ2であった。
【００４４】
同じ接着強度でＴ形テストピース２０を固定するとした場合、ワーク固定剤３の融解開始温度と融解終了温度との差が大きいと、ワーク固定剤３を高い温度まで加熱して融解しなければならないので、作業能率が悪くなる。
【００４５】
特に、ワイヤー放電加工などの機械加工装置（後述の図６参照）にワークを取り付けたまま、大きいワークを高温まで加熱するには長時間を要するので、このことは大きな問題となる。このような時、融解開始温度と融解終了温度との差が小さいと、低い温度で必要な接着強度を保証することができるので、その分作業時間を短縮できる。
【００４６】
このような作用効果は、請求項２に記載の発明のように、ワーク固定剤の融解開始温度と融解終了温度との温度差を１℃以内とすれば、より一層有効に発揮できる。
【００４７】
なお、請求項３において限定しているパラフィンもしくはポリエチレン・グリコールは、凝固した際のワーク接着強度（ワーク固定力）が大きく、かつ、金属に対して非腐食性であり、また、公害の心配がない環境負荷の小さい材質であるという利点を有している。
【００４８】
例えば、特開２００４−１５６０３３号公報には、サリチル酸誘導体を主成分とした固定剤と固定法が紹介されているが、この物質は臭い、毒性が強く加工現場での使用に適しない。即ち、ワーク固定時に固定剤を加熱すると、悪臭が発生しするので、特別の排気、除去装置が必要となる。それでも衣服に臭いが付着するので、作業者に嫌われる。
【００４９】
また、固定したワークを取り外し、洗浄する時に発生する固定剤の公害処理が大変面倒である。このため、加工コストアップの要因となる。サリチル酸誘導体そのものの材料価格もパラフィンやポリエチレン・グリコールより高価である。
【００５０】
本発明において、ワーク固定剤として用いるパラフィン、ポリエチレン・グリコールは材料そのものに毒性がないのみならず、加熱、固定時に有害物質が発生せず、かつワークの取り外し、後洗浄も公害の心配のない水溶性の洗浄液で充分である。
【００５１】
例えば、中性の界面活性剤を含む洗浄液原液、具体的には商品名：ダイカクリーンＳ（製造元：株式会社アルボース）の液体を約１０倍の水で希釈した洗浄液を、固定剤の融点以上に加熱し、この洗浄液の中にワークを浸漬すれば、ワークに付着しているパラフィンを除去できる。
【００５２】
その後、更にやはり融点以上の温水の中にワークを浸漬すれば、ワークにわずかに付着しているパラフィンも除去できる。このワークを洗浄した後の洗浄液は、室温に戻れば融解していたパラフィンは固化して表面に浮いているので、これを取り出して再加熱すれば、この洗浄液は再びパラフィン除去に使用できる。
【００５３】
この商品名：ダイカクリーンＳは中性の界面活性剤を含んだ台所用品合成洗剤としても使われているので、アルミや亜鉛などの両性金属を腐食することがなく、且つ公害、安全上も問題なく使用できる。
【００５４】
また、ポリエチレン・グリコールは無害で水溶性なので、加工後のワークを水洗し、その汚れた洗浄液は同じく一般工業廃水として処分できる。
【００５５】
また、パラフィンもしくはポリエチレン・グリコールは、実用上、融解・凝固の操作がしやすい室温付近の温度域に融点を調節することが容易である。
【００５６】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の融解・凝固式ワーク固定剤において、前記融解開始温度と前記融解終了温度は、１８℃〜３０℃の範囲内にあることを特徴とする。
【００５７】
これによると、室温付近の温度域において、２℃程度の僅少な温度変化に相当する加熱、冷却をワーク固定剤に行うだけでよいから、ワークの加工前後での熱膨張変化、熱的ストレスをより効果的に低減できる。
【００５８】
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の融解・凝固式ワ
ーク固定剤（３）を固定台（２）上のワーク（１）に融解状態にて接触させ、
前記ワーク固定剤（３）を冷却して凝固することにより前記ワーク（１）を前記固定台
（２）上に固定し、この状態で前記ワーク（１）に対する機械加工を行い、
前記機械加工の終了後に前記ワーク固定剤（３）を加熱して融解することにより前記ワ
ーク（１）を前記固定台（２）から取り外す機械加工方法を特徴としている。
【００５９】
これにより、請求項１ないし４の作用効果を発揮できる機械加工方法を提供できる。
【００６０】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関
係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６１】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態を図に基づいて説明する。
【００６２】
融解・凝固式ワーク固定剤は、機械加工においてワーク（被加工物）を固定台に固定す
るために用いられるものであるが、本実施形態では、ワークとして、光学半導体（例えば
、青色発光ダイオード）のサファイヤ基板を使用し、このサファイヤ基板に対して超精密
表面研磨加工を施すようにしている。
【００６３】
図１〜図３は本実施形態による超精密表面研磨加工方法を示す図であり、ワーク１は直
径：５０ｍｍ、厚さ：０．３ｍｍの円板状のサファイヤ基板である。溝付き固定台２は磁
性材である鉄系材料（例えば、Ｓ５０Ｃ、ＳＵＳ４３０等）にて矩形状の外形状を持つよ
うに形成されている。
【００６４】
固定台２の表面にはワーク固定剤３を注入する溝部４を形成している。この溝部４の形
状は、図３に例示するように複数の同心円部と複数の放射状直線部とを組み合わせた形状
になっている。これにより、溝部４の複数の同心円部相互間がすべて放射状直線部により
連通しているので、融解した液体状のワーク固定剤３を溝部４内に特定の１箇所から注入
すると液体状のワーク固定剤３を溝部４内の全域に注入できる。
【００６５】
また、複数の同心円部と複数の放射状直線部とを組み合わせた溝形状とすることによっ
て、溝部４内のワーク固定剤３をワーク１の底面部の各部に均等に接触させることができ
る。
【００６６】
固定台２の表面のうち、溝部４を形成していない部分は図２に示すようにワーク１と直
接接触する平面部２ａとなる。これにより、ワーク１と固定台２との隙間がなくなって、
ワーク１を固定台２に対して良好な平行度を維持して固定できる。
【００６７】
固定台２の表面において、溝部４の最大円形部の外周側に矩形状の凹溝からなる冷却水
通路５が形成されている。この冷却水通路５は、図示しない冷却水供給手段により固定台
２の表面上に振りかけられる冷却水を集めて排水口５ａから排水する役割を果たす。ここ
で、冷却水としては、研磨加工のための冷却水と、ワーク固定剤３を冷却して凝固させる
ための冷却水の両方が使用される。
【００６８】
本実施形態におけるワーク固定剤３は、融解開始温度（融点）：２２．５℃、融解終了
温度：２２．８℃であるノルマルパラフィンを用いている。このような融解開始と融解終
了の温度差が０．３℃という僅少値であるノルマルパラフィンは、具体的には、炭素数１
８のノルマルパラフィン：９１％、炭素数１７のノルマルパラフィン：６．７％、および
炭素数１９のノルマルパラフィン：２．３％からなるノルマルパラフィンの純度を９９．
３％に高めることにより得ることができる。
【００６９】
次に、本実施形態よる超精密表面研磨加工を具体的に説明すると、円板状のサファイヤ
基板からなるワーク１を、図１、２に示すように固定台２表面の溝部４および平面部２ａ
上に載せる。そして、ワーク１の上面に保護シート（図示せず）を被せた後に、約５００
グラムの重りを保護シートを介してワーク１上に載せる。
【００７０】
これにより、後述する液体状態のワーク固定剤３によってワーク１が固定台２から浮き上がることを回避でき、従って、ワーク１の下面を固定台２表面の平面部２ａに隙間無く密着させることができる。
【００７１】
ここで、保護シートは重りによるワーク１の損傷を防ぐものであるが、保護シートの材
質としては、ワーク固定剤３との接着力が小さい材質、具体的にはシリコーンゴムが好適
である。
【００７２】
次に、ワーク１を載せた固定台２を電熱式のホットプレート（図示せず）の上に置いて
、固定台２を加熱し、固定台２の表面温度をワーク固定剤３の融点より高い温度である２
３℃にする。
【００７３】
次に、完全に融解して液体状態になっているワーク固定剤３を固定台２の溝部４内に注
入する。ここで、固定台２は上記のごとく２３℃に予熱されているから、液体状態のワー
ク固定剤３が溝部４の表面に接触した際に凝固することなく、液体状態のまま溝部４の全
域にスムースに行き渡る。ワーク固定剤３は溝部４内を満たしてワーク１の下面と接触す
るまで注入する。
【００７４】
なお、液体状態のワーク固定剤３はステンレス等の金属で形成された金属容器内に収容
され、この金属容器を電熱式のホットプレート上に置いて、この金属容器を２３℃に加熱
することにより、ワーク固定剤３は金属容器内部で常に液体状態を維持している。
【００７５】
次に、固定台２の冷却水通路５内に、ワーク固定剤３の融点未満の温度の冷却水を供給
して、この冷却水により固定台２表面を２１℃に冷却する。これにより、溝部４内のワー
ク固定剤３が凝固して液体状態から固体状態に相変化し、ワーク１を固定台２表面に密着
固定できる。
【００７６】
次に、固定台２上から重りと保護シートをはずす。この際、保護シートをワーク固定剤
３との接着力が小さいシリコーンゴムにて構成しているので、保護シートをワーク固定剤
３から容易に剥離できる。
【００７７】
しかる後、ワーク１を固定した固定台２を研磨機の電磁チャックテーブル上に電磁力で
固定し、ワーク１上に、ワーク固定剤３の融点未満の温度である２１℃の冷却水を振り掛
けながら、研磨工具にてワーク１表面を所定量（例えば、０．６ミクロン）研磨加工を行
う。この研磨加工の冷却水は、固定台２の冷却水通路５に流入した後、排水口５ａから固
定台２外部へ排水される。
【００７８】
ワーク１の研磨加工が終了すると、ワーク１表面上にワーク固定剤３の融点より高い温
度である２３℃の冷却水を振り掛ける。これにより、ワーク固定剤３が融解して液体状態
になるので、ワーク固定剤３によるワーク１の固定状態が解除され、ワーク１を固定台２
から簡単に取り外すことができる。なお、液体状態になったワーク固定剤３は冷却水とと
もに冷却水通路５に流入し排水口５ａから固定台２外部へ排水される。ワーク１の後洗浄は前述のダイカクリーン洗浄液の中に浸浸して行った。
【００７９】
以上の説明から理解されるように本実施形態によると、２３℃にて液体状態にある溝部
４内のワーク固定剤３を２１℃に冷却することにより、ワーク固定剤３を凝固してワーク
１の固定を行うことができる。そして、ワーク１の加工終了後は、２１℃で凝固している
ワーク固定剤３を２３℃に加熱して融解することにより、ワーク１を固定台２から取り外
すことができる。
【００８０】
このように、２３℃と２１℃との間の、２℃という僅少な温度変化幅にてワーク固定剤
３に凝固、融解の相変化をさせて、ワーク１の固定および取り外しを行うから、ワーク１
の固定および取り外しを短時間で行うことができ、機械加工の作業性を向上できる。
【００８１】
また、２３℃と２１℃という室温付近の温度域において、しかも、２℃という僅少な温
度変化幅にてワーク１の固定およびワーク１の取り外しを行うから、ワーク１の加工前後
における熱膨張差も僅少量ですむ。そのため、機械加工の加工精度を向上できるとともに
、ワーク１の材質に対する熱的ストレスを低減してワーク１の材料劣化を抑制できる。
【００８２】
なお、上述の第１実施形態では、ワーク１として、光学半導体のサファイヤ基板を用いる例について説明したが、このサファイヤ基板はワーク１の一適用例であり、これ以外に、ステンレス、非鉄金属、セラミックスなどの材料でできた薄板や強度が弱くて壊れやすいワーク１の機械加工に本発明は適用できる。
【００８３】
また、上述の第１実施形態では、ワーク１に対して研磨加工を行う例について説明したが、本発明は、研磨加工に限定されることなく、ワイヤ放電加工、フライス加工等の機械加工にも適用できることはもちろんである。
【００８４】
（第２実施形態）
第２実施形態はワイヤ放電加工に本発明のワーク固定剤を適用した例に関する。図６は第２実施形態によるワイヤ放電加工方法を示すもので、ワーク１は、鋼材（Ｓ５０Ｃ）にて幅：１００ｍｍ、奥行き：１００ｍｍ、高さ：１００ｍｍの立方体に形成されている。
【００８５】
第２実施形態によるワイヤ放電加工方法においては、図７に示すようにワーク１の加工開始点１ａから加工停止点１ｂへ向かって、所定の加工軌跡に沿ってワイヤ放電加工を行う（一次加工工程）。
【００８６】
具体的には、ワーク１周辺に加工液（水）を充填した状態において、ワーク１とワイヤ３０とに端子３１ａ、３１ｂで接続された加工電源３により高周波電圧を印加するとともに、ワーク１が載置されたワークテーブル（図示せず）を所定の加工軌跡に沿って移動することにより、ワイヤ１にて放電加工を進行させる。
【００８７】
このワイヤ放電加工により、ワーク１の上面１ｃから底面１ｄに貫通する一定幅（例えば０．３ｍｍ）の加工溝３２を形成する。この加工溝３２を形成するためのワイヤ放電加工を複数回、例えば、３回繰り返すことにより、加工溝３２の表面粗度を小さくする。この加工溝３２によってワーク１の中央部に切り取り部３３が形成される。
【００８８】
一次加工では、未加工部３４を加工しないまま残して、加工停止点１ｂで一旦、放電加工を停止する。この放電加工停止後に、加工装置内部よりワーク１周辺の加工液（水）を一旦取り除く。
【００８９】
次に、図８に示すように、ワーク１の底面１ｄに耐熱性の漏れ止めテープ３５を貼り付けて加工溝３２を塞ぐようシールする。この漏れ止めテープ３５は、予め把握されている加工溝３２の形状に沿った形に成形することができる。
【００９０】
次に、電熱ヒータを内蔵したマグネットラバーヒータ３６（図６）をワーク１の上面１ｃを除いた他の５面に取り付け、ワーク１を加熱する。
【００９１】
ここで、ワーク１の加熱温度は、ワーク固定剤３ａの融解終了温度以上の温度、具体的には５３℃である。なお、室温の２５℃から５３℃までのワーク昇温時間は１５分であった。ワーク固定剤３ａは非水溶性のものであって、具体的には融解開始温度５０．４℃、融解終了温度５１．７℃のパラフィン（前述の組成（１）のパラフィン）である。
【００９２】
上記のようにワーク１を５３℃以上に加熱した後に、固体状の固定剤３ａをワーク１の上面１ｃに塗布し、融解させる。固定剤３ａが融解した後に、その融解した固定剤３ａ上に脱落防止用板３７を置く。
【００９３】
続いて、ワーク１の上面１ｃの加工溝３２のうち、未加工部３４の近傍部位、具体的には加工開始点１ａ付近に非水溶性の導電性ワーク固定剤３ｂを塗布する。このワーク固定剤３ｂは、上記ワーク固定剤３ａと同じパラフィン（前述の組成（１）のパラフィン）を用いているので、その融解開始温度は５０．４℃、融解終了温度は５１．７℃である。
【００９４】
但し、ワーク固定剤３ｂは導電性を確保するために、カーボン粒子を混合している。具体的には、前述の組成（１）のパラフィンの５０重量％と、平均粒径５ミクロンのカーボン粒子５０重量％との比率でワーク固定剤３ｂを構成している。
【００９５】
融解したワーク固定剤３ａ、３ｂが加工溝３２内に流入しても、漏れ止めテープ３５により加工溝３２の底面部を密封しているので、融解した固定剤３ａ、３ｂが加工溝３２の外部へ垂れ落ちることはない。
【００９６】
その後、マグネットラバーヒータ３６をワーク１から取りはずし、ワーク１を固定剤３ａ、３ｂの融解開始温度である５０．４℃以下に冷却し、固定剤３ａ、３ｂを構成するパラフィンを凝固（固化）する。
【００９７】
この時のワーク冷却方法としては、自然冷却でも良いし、水で浸したウエスなどをワーク１に貼り付けても良い。固定剤３ａ、３ｂが凝固した後は、加工装置内部に２０℃の一定温度に保たれた加工用の水を満たすことによって、ワーク1も脱落防止用板３７も２０℃に冷却される。
【００９８】
これにより、固定剤３ａ、３ｂの融解開始温度（５０．４℃）と接着面温度（２０℃）との差が３０．４℃となるので、固定剤３ａ、３ｂの接着強度は５ｋｇ／ｃｍ2のレベルに保証される。このため、ワーク切り取り部３３はワーク1の本体から脱落することなく保持される。
【００９９】
ワーク固定剤３ｂが導電性を有しているので、残りの未加工部分３４の加工時にもワーク切り取り部３３の導電性が確保される。従って、未加工部分３４も複数回（例えば３回）の放電加工によって表面粗度を良好に仕上げることができる。
【０１００】
そして、未加工部分３４に対してワイヤ放電加工を実施して（二次加工の実施）、未加工部分３４を図９に示すように切除する。これにより、ワーク切り取り部３３をワーク1の本体から完全に切り取ることができる。この状態においても、脱落防止用板３７と固定剤３ａとによりワーク切り取り部３３をワーク1の本体に保持できる。そのため、ワーク切取り部３３が完全に切り取られた後に脱落して変形するといった不具合を防止できる。
【０１０１】
未加工部分３４の切除後にワーク切り取り部３３を取り外すには、固定剤３ａ、３ｂの融解終了温度である５１．７℃以上の温水にワーク１を浸漬するか、再びマグネットラバーヒータ３６でワーク１を５１．７℃以上に加熱すればよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の第１実施形態で用いる機械加工装置の要部の概略斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１の固定台の平面図である。
【図４】本発明におけるワーク固定剤の融点測定法の説明図である。
【図５】（ａ）は本発明におけるワーク固定剤の接着強度測定法に用いるテストピースの斜視図、（ｂ）は（ａ）のテストピースを用いた接着強度測定法の説明図である。
【図６】本発明の第２実施形態によるワイヤ放電加工方法の説明図である。
【図７】第２実施形態によるワイヤ放電加工方法の一次加工の説明図である。
【図８】第２実施形態によるワイヤ放電加工方法の一次加工後の漏れ止めテープの貼り付け工程の説明図である。
【図９】第２実施形態によるワイヤ放電加工方法の二次加工後のワークを示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１…ワーク、２…固定台、３、３ａ、３ｂ…ワーク固定剤。
【図１】
2006021314.tif 000003
【図２】
2006021314.tif 000004
【図３】
2006021314.tif 000005
【図４】
2006021314.tif 000006
【図５】
2006021314.tif 000007
【図６】
2006021314.tif 000008
【図７】
2006021314.tif 000009
【図８】
2006021314.tif 000010
【図９】
2006021314.tif 000011