(57)【要約】【課題】ガラス板などの硬質脆性材の加工に適した研削加工方法及び装置に関するもので、砥石の目詰まりを防止して、ドレス作業なしの長時間連続研削を可能にすること、研削液を無駄なく利用できるようにすると共に、少ない量の研削液で加工を行うことを可能にすることである。【解決手段】超音波を重畳した研削液を回転砥石３とワーク１とが接触する加工点２ａ、２ｂより砥石回転方向上流側の位置で砥石表面に付与し、付与された研削液が砥石表面に付着した（巻付いた）状態で加工点２ａ、２ｂに運ばれるようにして、当該加工点への研削液の供給を行うと共に、研削液が砥石表面に付与される位置で、砥石表面の洗浄作用が発揮されるようにする。研削液の付与位置を加工点から離すことができるので、ノズル先端７を砥石表面に十分に接近させることが可能になり、研削液の無駄を防止できる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
メガヘルツ帯域の超音波を重畳した研削液を用いる研削加工方法において、前記研削液を回転砥石とワークとが接触する加工点から離れた位置で当該加工点でワークを研削する部分の砥石表面に対向するノズル口から付与することを特徴とする、研削加工方法。
【請求項２】
回転砥石(3)とワーク(1)とが接触する加工点(2a,2b)から離れた位置に、当該加工点でワークを研削する部分の砥石表面に向けてノズル口(7)が開口する研削液ノズル(6)が設けられ、この研削液ノズルに研削液の吐出方向に超音波を重畳する超音波振動子(8)が内蔵されている、研削加工装置。
【請求項３】
前記超音波振動子は、メガヘルツ帯域の振動子である、請求項２記載の研削加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、研削液の供給方法に特徴がある研削加工方法及び研削液ノズルの構造と研削砥石に対する当該ノズルのノズル口の方向とに特徴がある研削加工装置に関するもので、特に研削液として純水を用いるガラス板などの硬質脆性材の加工に適した上記方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
研削加工や切削加工などの除去加工において、工具とワークとの接触部に加工液を供給することにより、加工部における工具の焼き付きを防止して、工具寿命の向上と加工面精度の向上を図ることは周知である。この加工液に、超音波を重畳して工具寿命と加工面精度の更なる向上を図ることが従来から試みられており、メガヘルツ帯の振動（縦波）を重畳した加工液を加工部に供給することにより、工具摩耗の抑制、加工精度や加工能率の向上などの効果が得られることか報告されている。
【０００３】
非特許文献１には、ダイヤモンド砥石での光学ガラスの平面研削において、砥石とワークとの接触部に１．６〜３．０メガヘルツの振動を印加する超音波ノズルで研削液を直接噴射することにより、砥石の摩耗が抑制され、被加工面の性状及び形状が向上することが、報告されている。
【０００４】
また、シリコンウェハの洗浄において、洗浄液（純水）にメガヘルツ帯の振動を重畳して洗浄効果を向上させることが、従来から行われている。また、メガヘルツ帯の振動を重畳した液体の丸棒への巻き付き性の向上についての報告もなされている。
【非特許文献１】鈴木  清、外４名、「メガソニッククーラント加工法の研究」、砥粒加工学会誌、社団法人砥粒加工学会、平成１６年２月１日、第４８巻、第２号、ｐ．３３−３８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は、上述した技術的背景に基づいて超音波を重畳した研削液を用いる新たな研削加工方法及び装置を提案することを目的としており、第１に砥石の目詰まりを防止して、ドレス作業なしの長時間連続研削を可能にすること、第２に研削液に超音波を重畳したとき、ノズル口から広い角度で拡散しながら噴射されてくる研削液を無駄なく利用できるようにすると共に、研削液の砥石への巻き付き効果により、少ない量の研削液で加工を行うことを可能にすることを課題としており、特に厚さの薄い回転砥石を用いるガラス板側辺の面取加工などにおける長時間連続加工の実現と、研削液（純水）の使用量の低減とを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、超音波を重畳した研削液を回転砥石３とワーク１とが接触する加工点２ａ、２ｂより砥石回転方向上流側の位置で砥石表面に付与し、付与された研削液が砥石表面に付着した（巻付いた）状態で加工点２ａ、２ｂに運ばれるようにして、当該加工点への研削液の供給を行うと共に、研削液が砥石表面に付与される位置で、砥石表面の洗浄作用が発揮されるようにすることにより、上記課題を解決したものである。
【０００７】
砥石３は回転しているので、その回転方向上流側は、加工点２ａ、２ｂから離れている位置の総てを含むこととなる（回転方向下流側は次に砥石表面がワークに接触する点から見れば上流側となる。）。
【０００８】
研削液を付与する砥石表面は、加工点２ａ、２ｂでワーク１に接触する表面であるが、その周辺の表面が含まれても良い。付与される範囲は、ノズル６からの切削液の拡散角度とノズル先端７から砥石表面までの距離により調整できる。この発明では、研削液の付与位置を加工点から離すことができるので、ノズル６とワーク１とが干渉しない位置で、ノズル先端７を砥石表面に十分に接近させることが可能になり、研削液の付与を必要十分な領域に限定することが容易で、これにより研削液の無駄を防止できる。
【０００９】
本願請求項１の発明に係る研削加工方法は、メガヘルツ帯域の超音波を重畳した研削液を用いる研削加工方法において、前記研削液を回転砥石３とワーク１とが接触する加工点２ａ、２ｂから離れた位置で当該加工点でワークを研削する部分の砥石表面に対向するノズル口７から付与することを特徴とするものである。
【００１０】
加工点２ａ、２ｂでワーク１を研削する部分の砥石表面は、例えば砥石の外周面４でワーク１を研削する場合は当該砥石の外周面４、砥石３のエッジ（例えば図２の符号４ａ）でワークを研削する場合は当該エッジ４ａとその周囲の面である。
【００１１】
上記検索方法を実施するのに好適な本願請求項２の発明に係る研削加工装置は、回転砥石３とワーク１とが接触する加工点２ａ、２ｂから離れた位置に、当該加工点でワークを研削する部分の砥石表面に向けてノズル口７が開口する研削液ノズル６が設けられ、この研削液ノズルに研削液の吐出方向に超音波を重畳する超音波振動子８が内蔵されているというものである。
【００１２】
上記構造の研削加工装置における超音波振動子８は、請求項３に記載のように、メガヘルツ帯域の振動子であることが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
回転砥石を用いる場合、研削液をワークと砥石との接触部（加工点）に直接供給しようとすると、ノズルと砥石との干渉を避ける必要があることから、ノズル口から加工点までの距離が長くなり、研削液が拡散して加工部に供給される研削液の割合が低下し、非効率である。またノズル口からの研削液の噴射方向が砥石面に対して接線方向に近い方向になるので、加工部への研削液の浸透性は大きいが、砥石面の洗浄効果があまり期待できない。
【００１４】
これに対して本願発明の方法及び装置では、研削液のノズル口を砥石面（加工点でワークの研削を行う砥石面）に接近させて設けることができ、噴射後の拡散による加工液の無駄を無くすことができ、研削液に重畳された振動が減衰することなく砥石面に付与される。そして超音波を重畳した液体が有する浸透作用と高い振動エネルギーによる洗浄作用により、砥石面に付着した砥石屑やガラス屑が剥離されて砥石の目詰まりが防止され、従来頻繁に必要であった砥石のドレス作業が不要になる。また砥石の目詰まりが防止されるので、ワーク加工面の均一性が維持され、品質の良い均一な加工面が得られる。そして超音波を重畳した研削液の巻き付き性の向上作用により、加工部の砥石回転方向上流側で砥石面に付与された研削液が砥石に付着した状態で加工点に搬送され、本来の加工液としての作用も損なわれない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、この発明の方法及び装置の実施形態を説明する。図に示した研削加工装置は、回転する砥石の外周面でガラス板の割断辺の面取加工を行う装置である。図中、１はワーク（ガラス板）、２はその割断辺、３ａ及び３ｂは割断辺２の上下のエッジ５を面取する回転砥石である。
【００１６】
ガラス板１は、砥石３ａ、３ｂに対して割断辺２の延在方向、すなわち図１の紙面直角方向に相対送りされ、砥石３ａ、３ｂとワーク１との接触点（加工点）２ａ、２ｂが割断辺２の上下のエッジに沿って移動して行くことにより、当該エッジの面取加工が行われる。砥石３の外周面は、図２の拡大図（図１のＢ−Ｂ矢視図）に示すように円錐面となっており、その小径側から大径側（図２の矢印Ｃ方向）へとワーク１を相対送りすることにより、ワークのエッジ５の面取加工を行っている。
【００１７】
研削液ノズル６は、そのノズル口７と対向する奥端に超音波振動子８を備えており、研削液１０はノズル筒９の側方から流入して、当該ノズル筒の軸方向に開口しているノズル口７から噴射される。このとき超音波振動子８にメガヘルツ帯のパルス電圧を印加することにより、振動子８が振動してノズル筒９内を軸方向に流れる研削液に超音波が重畳される。
【００１８】
研削液ノズル６は、そのノズル口７を砥石３の外周面４に接近させた状態で、当該ノズル口が砥石の外周面を向く方向にして配置される。
【００１９】
ノズル口７を加工点２ａ、２ｂに向けて配置する従来構造では、ノズル６と砥石３及びワーク１との干渉を避けるために、加工点２ａ、２ｂからノズル口までの距離が長くなる。超音波を重畳した研削液は、図３（ａ）に示すように、ノズル口７から広い角度で拡散して噴射される。そのため、加工点２ａ、２ｂからノズル口７までの距離Ｌが長くなる従来手段では、特に砥石３の厚さが薄いときに、拡散した研削液が砥石外周面４から外れて流れ、研削液が無駄に消耗される。これに対してこの発明によれば、図３（ｂ）に示すように、ノズル口７を砥石の外周面４に接近させて配置することができるため、研削液の無駄な消耗を避けることができる。
【００２０】
またこの発明では、ノズル口７から噴射された研削液１０が砥石半径方向の十分な速度成分Ｖｏ（図４) を有するようにノズル口７の方向が定められている。研削液の噴射方向をこのようにすることにより、噴射方向と同方向に噴射付与されている超音波振動により、砥石面への研削液の浸透と、砥石表面に付着したガラス粉や砥石粉の除去が有効に行われ、長時間のドレスなし研削が実現される。
【００２１】
なお、図示した研削加工装置の砥石３ａ、３ｂの回転方向は、図１に矢印Ａで示す方向であり、砥石３ａ、３ｂの回転軸１２は、割断辺２の方向と平行である。
【００２２】
図５ないし７は、この発明の第２実施形態を示した図で、図５は図１と同様な図、図６は砥石外周面とノズル構造を示す断面図、図７は研削液ノズルを砥石側から見た斜視図である。この第２実施形態のものでは、軸方向に間隔を隔てて配置した３枚の砥石車３を備えた砥石３ａ、３ｂで、ガラス板の割断辺２の面取加工を行っており、３枚の砥石車３は、ワーク１の相対送り方向下流側に向けて順次大径として、各砥石車の外周面４で面取加工を行っている。
【００２３】
研削液ノズル６はブロック状のもので、その砥石３に向く面には、３枚の砥石車のそれぞれに対向するように３個のノズル口７が設けられており、各ノズル口の奥端には、それぞれのノズル口に対向する３個の超音波振動子８が配置されている。ノズル口７の周囲には、砥石車の外周面の曲率に合せて砥石車との間に所定の間隙が形成される幅及び深さの円弧状の凹所１４が形成されている。この第２実施形態の研削液ノズル６ｂは、凹所１４に砥石車３の外周を挿入した状態で図６に示すように設けられている。なお、図７の符号１６は、ノズル６ｂへの研削液の供給口である。
【００２４】
この第２実施形態のものは、ノズル口７が第１実施形態のものより砥石３により近接して配置され、かつノズル口７から流出した研削液は、砥石車３と凹所１４の壁面との狭い間隙を満たすようにして砥石車３の外周面に供給される。従って、ノズル口７からの研削液の拡散による無駄な消耗が回避され、特に砥石の厚さが薄いときに、研削液の無駄な消耗をより有効に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態の要部を示す正面図
【図２】砥石の外周形状とノズル構造を示す断面図
【図３】研削液の拡散と砥石との関係を示す説明図
【図４】ノズル口の方向と砥石外周面との関係を示す説明図
【図５】第２実施形態を示す図１と同様の図
【図６】第２実施形態の図２と同様の図
【図７】第２実施形態の研削液ノズルを砥石側から見た斜視図
【符号の説明】
【００２６】
１  ワーク
2a,2b  接触点
３  砥石
４  砥石外周面
６  研削液ノズル
７  ノズル口
８  超音波振動子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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