(57)【要約】      （修正有）【課題】硬い材料からなる被研磨体を研磨する場合であっても、高効率で高精度の研磨加工を実現できる磁気研磨方法及び磁気研磨装置を提供する。【解決手段】磁気研磨装置３０は、被研磨体１を装着する被研磨体装着部３１と、被研磨体装着部３１に装着された被研磨体１を挟んだ位置に配置されたＮ極磁石及びＳ極磁石と、各磁石を被研磨体１に向けて加圧する加圧装置と、各磁石と被研磨体１とを相対移動させる相対移動機構とを少なくとも備える磁気研磨装置３０である。【選択図】図１
2019030924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石に磁気吸着させた磁性研磨剤で被研磨体の表面を研磨する方法であって、
前記磁石は、前記被研磨体を挟んだ位置に配置されたＮ極磁石及びＳ極磁石であり、
前記各磁石を前記被研磨体に向けて加圧しながら前記各磁石と前記被研磨体とを相対移動させることを特徴とする磁気研磨方法。
【請求項２】
前記相対移動は、前記被研磨体の回転若しくは前記各磁石の回転、及び／又は、前記被研磨体の振動若しくは揺動又は前記各磁石の振動若しくは揺動、である、請求項１に記載の磁気研磨方法。
【請求項３】
前記磁性研磨剤が、粒径の異なる混合粒子である、請求項１又は２に記載の磁気研磨方法。
【請求項４】
前記被研磨体が、棒状工作物である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁気研磨方法。
【請求項５】
磁石に磁気吸着させた磁性研磨剤で被研磨体の表面を研磨する装置であって、
前記被研磨体を装着する被研磨体装着部と、前記被研磨体装着部に装着された前記被研磨体を挟んだ位置に配置されたＮ極磁石及びＳ極磁石と、前記各磁石を前記被研磨体に向けて加圧する加圧装置と、前記各磁石と前記被研磨体とを相対移動させる相対移動機構とを少なくとも備えることを特徴とする磁気研磨装置。
【請求項６】
前記相対移動機構は、前記被研磨体若しくは前記各磁石を回転する回転装置、及び／又は、前記被研磨体を振動若しくは揺動する振動・揺動装置又は前記各磁石を振動若しくは揺動する振動・揺動装置、である、請求項５に記載の磁気研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気研磨方法及び磁気研磨装置に関し、更に詳しくは、硬い被研磨体であっても磁性研磨剤で鏡面研磨可能な方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気援用加工法（磁気研磨法ともいう。）は、磁場の作用を取り込んだ精密加工技術であり、磁力線を媒介にして磁性研磨剤に加工力と運動力を与えて精密な表面加工を実現するものである。例えば特許文献１には、特に磁性研磨剤を粒子ブラシとして用い、その粒子ブラシの柔軟な加工挙動により、例えば金型の曲面等のような複雑な部品の形状精度を維持しながら精密研磨を行うことができることが提案されている。
【０００３】
特許文献２には、磁性金属材料からなる工作物であっても効率的に研磨することができる磁気研磨装置が提案されている。この装置は、磁性研磨剤を磁気吸着する２以上の永久磁石それぞれがヨークに離間して固定された先端構造を有する磁気研磨加工用工具を備え、その磁気研磨加工用工具の先端に磁性研磨剤を磁気吸着させた後に回転又は回動させながら工作物上を相対移動させて当該工作物を研磨するものである。
【０００４】
また、特許文献３では、管の内面を極めて精密に研磨することができ且つ洗浄も容易な超精密磁気研磨方法が提案されている。この技術は、被研磨管と、被研磨管内に導入された研磨スラリーと、被研磨管と研磨スラリーとを相対運動させて研磨スラリーを攪拌させる管内面磁気研磨装置とを用い、管内面磁気研磨装置を動作させて被研磨管の内面を研磨スラリーで研磨する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１９２４５３号公報
【特許文献２】特開２００７−２１００７３号公報
【特許文献３】特開２０１０−５２１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した各特許文献で提案されている方法又は装置は、磁石の表面に磁気吸着した磁性研磨剤で被加工面を研磨している。そのため、加工力が弱く、研磨時間が長くなるという加工効率上の難点があった。特に硬い材料からなる被研磨体を研磨する場合には、高効率で高精度の研磨加工が難しかった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、硬い材料からなる被研磨体を研磨する場合であっても、高効率で高精度の研磨加工を実現できる磁気研磨方法及び磁気研磨装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明に係る磁気研磨方法は、磁石に磁気吸着させた磁性研磨剤で被研磨体の表面を研磨する方法であって、前記磁石は、前記被研磨体を挟んだ位置に配置されたＮ極磁石及びＳ極磁石であり、前記各磁石を前記被研磨体に向けて加圧しながら前記各磁石と前記被研磨体とを相対移動させることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、被研磨体を挟んだ位置に配置されたＮ極磁石とＳ極磁石とを、被研磨体に向けて加圧しながら各磁石（Ｎ極磁石とＳ極磁石）と被研磨体とを相対移動させるので、被研磨体の表面を高効率・高精度で研磨することができる。
【００１０】
本発明に係る磁気研磨方法において、前記相対移動は、前記被研磨体の回転若しくは前記各磁石の回転、及び／又は、前記被研磨体の振動若しくは揺動又は前記各磁石の振動若しくは揺動、であることが好ましい。この発明によれば、被研磨体の硬さや形状に応じて各磁石と被研磨体とを相対移動させる要素を調整することにより、種々の被研磨体の表面を研磨することができる。
【００１１】
本発明に係る磁気研磨方法において、前記磁性研磨剤が、粒径の異なる混合粒子であることが好ましい。この発明によれば、混合粒子を用いて研磨の効率化と研磨精度を上げることができる。
【００１２】
本発明に係る磁気研磨方法において、前記被研磨体が、棒状工作物である。特に、アルミナセラミックス等のような硬い材料からなる被研磨体により好ましく適用することができる。
【００１３】
（２）本発明に係る磁気研磨装置は、磁石に磁気吸着させた磁性研磨剤で被研磨体の表面を研磨する装置であって、前記被研磨体を装着する被研磨体装着部と、前記被研磨体装着部に装着された前記被研磨体を挟んだ位置に配置されたＮ極磁石及びＳ極磁石と、前記各磁石を前記被研磨体に向けて加圧する加圧装置と、前記各磁石と前記被研磨体とを相対移動させる相対移動機構とを少なくとも備えることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、被研磨体を挟んだ位置に配置されたＮ極磁石及びＳ極磁石を、被研磨体に向けて加圧する加圧装置を備え、その加圧装置で加圧した状態で各磁石と被研磨体とを相対移動させる相対移動機構を備えるので、被研磨体の表面を高効率・高精度で研磨することができる。
【００１５】
本発明に係る磁気研磨装置において、前記相対移動機構は、前記被研磨体若しくは前記各磁石を回転する回転装置、及び／又は、前記被研磨体を振動若しくは揺動する振動・揺動装置又は前記各磁石を振動若しくは揺動する振動・揺動装置、であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、硬い材料からなる被研磨体を研磨する場合であっても、高効率で高精度の研磨加工を実現できる磁気研磨方法及び磁気研磨装置を提供することができる。具体的には、被研磨体を挟んだ位置に配置されたＮ極磁石とＳ極磁石とを、被研磨体に向けて加圧しながら各磁石と被研磨体とを相対移動させるので、被研磨体の表面を高効率・高精度で研磨することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る磁気研磨方法の一例を示す模式図である。
【図２】本発明に係る磁気研磨方法の他の一例を示す模式図である。
【図３】使用した磁気研磨装置の例である。
【図４】磁石に与える空気圧（０〜０．３５ＭＰａ）と磁石の研磨圧力との関係を示すグラフである。
【図５】空気供給圧力を０．２５ＭＰａとした場合における研磨前（Ａ）、５分研磨後（Ｂ）、１０分研磨後（Ｃ）の表面粗さ結果である。上段は、接触式の表面粗さ測定結果であり、下段は、非接触式の表面粗さ測定結果である。
【図６】空気供給圧力を３段階（０．０５ＭＰａ、０．１５ＭＰａ、０．２５ＭＰａ）で変えた場合において、表面粗さと研磨量に及ぼす研磨時間の影響をまとめたグラフである。
【図７】被研磨体と各磁石との間隔を変えた場合において、表面粗さと研磨量に及ぼす研磨時間の影響をまとめたグラフである。
【図８】磁性粒子の量を変えた場合において、表面粗さと研磨量に及ぼす研磨時間の影響をまとめたグラフである。
【図９】研磨時間を変えた場合において、表面粗さと研磨量に及ぼす研磨時間の影響をまとめたグラフである。（Ａ）は表面粗さの結果であり、（Ｂ）は研磨量の結果である。
【図１０】磁石の先端形状の違いによる被研磨体の表面圧力をまとめたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の磁気研磨方法及び磁気研磨装置について図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は、その技術的特徴を有する範囲を包含し、以下に示す説明及び図面等に限定されない。
【００１９】
［磁気研磨方法及び装置］
本発明に係る磁気研磨方法は、図１〜図３に示すように、磁石２１に磁気吸着させた磁性研磨剤２で被研磨体１の表面を研磨する方法である。磁石２１は、被研磨体１を挟んだ位置に配置されたＮ極磁石２１Ｎ及びＳ極磁石２１Ｓである。各磁石２１（Ｎ極磁石２１Ｎ及びＳ極磁石２１Ｓ）を被研磨体１に向けて加圧しながら各磁石２１と被研磨体１とを相対移動させる。
【００２０】
本発明に係る磁気研磨装置３１も図１〜図３に示すように、磁石２１に磁気吸着させた磁性研磨剤２で被研磨体１の表面を研磨する装置であり、被研磨体１を装着する被研磨体装着部３１と、被研磨体装着部３１に装着された被研磨体１を挟んだ位置に配置されたＮ極磁石２１Ｎ及びＳ極磁石２１Ｓと、各磁石２１を被研磨体１に向けて加圧する加圧装置３２と、各磁石２１と被研磨体１とを相対移動させる相対移動機構３３とを少なくとも備えている。
【００２１】
こうした磁気研磨方法及び装置は、被研磨体１を挟んだ位置に配置されたＮ極磁石２１ＮとＳ極磁石２１Ｓとを、被研磨体１に向けて加圧しながら各磁石２１と被研磨体１とを相対移動させるので、被研磨体１の表面を高効率・高精度で研磨することができる。特に本発明では、被研磨体１と各磁石２１との間に磁性研磨剤２を介した状態での磁気研磨において、被研磨体１を挟んで配置されたＮ極磁石２１ＮとＳ極磁石２１Ｓとが磁気的に相互に引き合っている点（第１の特徴）、Ｎ極磁石２１ＮとＳ極磁石２１Ｓには被研磨体１に向けて圧力が加えられている点（第２の特徴）、及び、各磁石２１と被研磨体１とが相対移動した状態で研磨される点（第３の特徴）に特徴がある。
【００２２】
以下、各構成要素について詳しく説明する。なお、単に「磁石２１」又は「各磁石２１」というときは、Ｎ極磁石２１ＮとＳ極磁石２１Ｓの両方を指している。
【００２３】
（被研磨体）
被研磨体１は、研磨する対象となるものであり、その形状及び材質は特に限定されない。形状は、丸棒、角棒等の棒状であってもよいし、球状、板状、矩形状であってもよく、上記した第１〜第３の特徴を実現可能な構造形態であればよい。また、被研磨体１の形態は一様な一定形態であってもよいし、曲がった形態でも、段差を有する形態でも、途中で大きさが変化する形態であってもよい。要するに、第１〜第３の特徴を実現できる形態であればよく、大きすぎる球、厚すぎる板、大きすぎる矩形物等のように、被研磨体１を挟んで配置されたＮ極磁石２１ＮとＳ極磁石２１Ｓとが磁気的に相互に引き合うことができないような場合は本発明の効果を十分に発揮させることができないことがある。好ましい例としては、棒であれば例えば直径２０ｍｍ以下の丸棒や例えば厚さ２０ｍｍ以下の角棒、球であれば例えば直径２０ｍｍ以下、板や矩形物であれば厚さ例えば１０ｍｍ以下、であることが好ましい。なお、後述する実験例では、直径が一様の丸棒を用いている。
【００２４】
材質は、非磁性体であっても磁性体であってもよい。非磁性体の材質としては、例えば、プラスチックス、ガラス、セラミックス、非磁性の金属（銅、アルミニウム、非磁性鋼材、非磁性ステンレス鋼、チタン、等々）等を挙げることができる。磁性体の材質としては、例えば、鋼、磁性ステンレス、ニッケル、磁性合金等を挙げることができる。ただし、被研磨体１が磁性体である場合には、磁性研磨剤２は、その磁性体よりも磁力の大きい各磁石２１に磁気吸着し、研磨剤として機能する。なお、後述の実験例では、被研磨体１の材質はアルミナセラミックスであり、特にアルミナ（酸化アルミニウム）やジルコニア（酸化ジルコニウム）等の硬いセラミックスに対して好ましく研磨することができる。
【００２５】
（被研磨体装着部）
被研磨体装着部３１は、磁気研磨装置３０が備える構成部材であり、図１〜図３に示すように、被研磨体１を装着する部材であればよく、特に限定されない。図３の例では、被研磨体１として丸棒を用いているので、丸棒を円管状の装着補助部材３１ａで固定し、その装着補助部材３１ａを被研磨体装着部３１が固定し、その被研磨体装着部３１を回転装置３４で回転させている。なお、被研磨体装着部３１や装着補助部材３１ａは図１〜図３の例に限定されない。
【００２６】
（磁性研磨剤）
磁性研磨剤２は、各磁石２１に磁気吸着され、被研磨体１を研磨するように作用する。磁性研磨剤２は、磁性粒子と研磨粒子を含む研磨スラリーのことである。この磁性研磨剤２は、各磁石２１と被研磨体１とが相対移動しても各磁石２１に磁気吸引されており、その相対移動に基づいて被研磨体１の表面を研磨する。磁性研磨剤２の相対移動により、被研磨体１の表面を高効率・高精度で研磨することができる。
【００２７】
磁性研磨剤２を構成する磁性粒子は特に限定されず、どのような形状であってもよい。例えば、球状又は略球状の粒子であってもよいし、非球状の角形や不定形の粒子であってもよい。磁性粒子は、磁性研磨剤２が磁石２１に磁気吸着されて被研磨体１と磁石２１との間に保持させるように作用する。磁石２１に磁気吸着された態様で被研磨体１と磁石２１とが相対運動することにより、磁性研磨剤２で被研磨体１の表面を精度良く研磨するという効果を奏することができる。したがって、磁性粒子は、こうした作用効果を奏するような磁気特性や粒径を持っている必要がある。
【００２８】
磁性粒子としては、鉄、コバルト、ニッケル、クロムやこれらの酸化物、合金、化合物等、一般に磁性体と呼ばれる元素を全部又は一部に含む粒子が用いられる。具体例としては、カルボニル鉄粉、電解鉄粉、ニッケル粉、Ｎｉ−Ｐ合金粉又はＮｉ−Ｂ合金粉等のニッケル合金粉等を使用することができる。また、高温高圧下の不活性ガス中で鉄と焼結させた酸化アルミニウム粉や不活性ガス雰囲気中でのアルミニウムと、酸化鉄とのテルミット反応の生成物粉等を用いることも可能である。なお、市販されている磁性研磨剤（東洋研磨材工業株式会社；ＫＭＸ−８０）や、その他の未市販の磁性研磨剤等を用いることができる。また、磁性を持つ粉末の表面に、他の材料を被覆してなる粒子であってもよい。
【００２９】
磁性粒子の大きさも特に限定されないが、研磨粒子との相対的な関係においては、磁性粒子の方が研磨粒子よりも大きいことが好ましい。一例としては、研磨粒子の４倍以上１０００倍以下、好ましくは４倍以上５０倍以下の範囲で任意に選択することができる。すなわち、磁性粒子と研磨粒子とを含む磁性研磨剤２は、粒径の大きさの異なる混合粒子であることが好ましく、混合粒子を用いて研磨の効率化と研磨精度を上げることができる。磁性粒子の大きさと研磨粒子の大きさとの関係は、研磨する前の被研磨体１の表面状態（表面粗さの程度を含む。）、要求される被研磨体表面の表面状態、要求される研磨時間等によって任意に選択される。
【００３０】
磁性粒子の粒径は特に限定されず、平均粒径として一定の範囲のあるものであればよい。例えば、平均粒径で０．５μｍ以上５００μｍ以下等であればよい。平均粒径は、研磨対象となる被研磨体１の研磨段階や種類に応じて任意に選択される。例えば被研磨体１の粗研磨時や硬い被研磨体１の研磨時等に大きな研磨粒子を用いる場合には、研磨粒子と間の相対的な寸法範囲内で大きな粒径の磁性粒子が選択され、被研磨体１の仕上研磨時やあまり硬くない被研磨体１の研磨時等に小さな研磨粒子を用いる場合には、研磨粒子と間の相対的な寸法範囲内で小さな粒径の磁性粒子が選択されることが好ましい。すなわち、研磨段階（粗研磨、通常研磨、仕上研磨等）や被研磨体１の硬さ等によって任意に選択される。こうした選択により、特に従来から高精度研磨が難しいとされる高硬度のセラミックスをより一層精密研磨できるという効果がある。なお、平均粒径は、磁性粒子の電子顕微鏡写真から測定した平均値であり、表面粗さ（Ｒａ）は、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（２００１）に基づいて測定した算術平均粗さである。
【００３１】
研磨粒子は、上記したように、磁性粒子との相対的な寸法関係を有することが好ましい。研磨粒子の形態も特に制限されず各種の形態ものを用いることができる。研磨粒子としては、ダイヤモンド粒子、酸化アルミニウム粒子、酸化セリウム粒子、炭化ケイ素粒子、二酸化ケイ素粒子、酸化クロム粒子、又はそれらの複合体等が挙げられる。また、ＪＩＳ表示でＡ、ＷＡ、ＧＣ、ＳＡ、ＭＡ、Ｃ、ＭＤ、ＣＢＮとして表されているものを含む、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＺｒＯ２、Ｂ４Ｃ、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、ＭｇＯ、ＣｅＯ２又はヒュームドシリカ等の研磨粒子であってもよい。
【００３２】
研磨粒子の粒径は、上記した磁性粒子のところで説明した大きさであることが好ましい。研磨粒子は、磁性粒子と被研磨体１との間に挟まれるようにして被研磨体１を研磨するので、凝集しないで均一分散した微細な研磨粒子で被研磨体１の表面を精密研磨することができる。なお、平均粒径は、研磨粒子の電子顕微鏡写真から測定した平均値であり、表面粗さ（Ｒａ）は、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（２００１）に基づいて測定した算術平均粗さである。
【００３３】
スラリー媒体は、磁性研磨剤２に含まれており、磁性粒子と研磨粒子をスラリー状にする媒体であって、研磨粒子を磁性研磨剤２内に分散させるための媒体である。スラリー状とする際の好ましい媒体としては、軽油、水の他、一般的に研磨液として用いられる水溶性や油溶性の液体等が挙げられる。
【００３４】
こうして構成された磁性研磨剤２においては、通常、磁性研磨剤２中に含まれる磁性粒子の含有量は３０質量％〜７０質量％の範囲であり、研磨粒子の含有量は１０質量％〜６０質量％の範囲であり、これら磁性粒子と研磨粒子とを併せた総含有量は７０質量％〜９０質量％の範囲であるように構成される。なお、磁性粒子の含有量は、磁気研磨装置や磁性粒子の粒径等の条件とも関係し、また、研磨粒子の含有量は、被研磨体１の表面の研磨の程度（粗研磨、通常研磨、仕上研磨等）や研磨効率を考慮して設定される。また、スラリー媒体の含有量は、調製された磁性研磨剤２が被研磨体１と磁石２１との間の相対運動によっても磁石２１に磁気吸着されて流体物として留まっているように、ある程度の粘度を有するように設定される。また、粗研磨、通常研磨、仕上研磨等のように研磨精度の段階毎に適した複数種の磁性研磨剤２を準備することにより、段階毎の研磨を行うことができる。例えば粗研磨、中間研磨又は仕上研磨のいずれで行うかによって、磁性粒子と研磨粒子とを適した平均粒径とした複数の磁性研磨剤２を準備し、段階毎に使用して研磨効率を向上させてもよい。
【００３５】
（磁石）
磁石２１は、図１〜図３に示すように、被研磨体装着部３１に装着される被研磨体１を挟んだ位置に配置されている。図示の例では、Ｎ極磁石２１ＮとＳ極磁石２１Ｓとが、被研磨体１を挟む対向位置に配置されている。磁石２１の強さ（磁力）は、他の条件（被研磨体１の材質や大きさ、磁性研磨剤２の種類等）との兼ね合いで決定されるので一概には言えないが、磁性研磨剤２を磁気吸着できるだけの磁力が必要であるが、磁石２１の種類に特に制限はなく、永久磁石でも電磁石でもよい。永久磁石としては、例えば希土類磁石、フェライト磁石、アルニコマグネット、ＭＡ磁石等を挙げることができる。希土類磁石は強力な磁界を得られる点で好ましい。希土類磁石としては、具体的には、ネオジウム磁石（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ）やサマリウムコバルト磁石（Ｓｍ−Ｃｏ）が好ましく用いられる。
【００３６】
Ｎ極磁石２１ＮとＳ極磁石２１Ｓとが被研磨体１を挟んで対向していることにより、Ｎ極磁石２１ＮとＳ極磁石２１Ｓとが相互に引き合うことができる。対向位置としては、１８０°向かい合っていることが好ましいが、相互に引き合う位置関係であれば、必ずしも１８０°に限定されず、例えば１５０°〜２１０°の範囲内としてもよい。磁石２１の数は、対向する位置に１組み配置（計２つ）されていればよいが、２組配置されているようにしてもよい。
【００３７】
Ｎ極磁石２１ＮとＳ極磁石２１Ｓの形状も特に制限はなく、通常は、円柱や多角柱等の柱状の磁石を用いる。また、磁束密度を高める観点から、Ｎ極磁石２１ＮとＳ極磁石２１Ｓの先端を錘台形、例えば円錐台形や角錘台形としてもよい。また、磁石２１は角部の磁場強度が大きくなることから、Ｎ極磁石２１ＮとＳ極磁石２１Ｓの先端を切り欠きが入った形状とすることもできる。また、被研磨体１の形状に合わせて磁石２１の形状を変化させてもよく、例えば図２に示すように、曲面、段差、凹凸等を有する被研磨体１に対しては、磁石先端の一部をその形状に応じて加工してもよい。例えば、曲面の場合には、磁石先端をその曲面に合わせるように加工してもよく、段差の場合には、磁力先端をその段差に合わせるように加工してもよく、凹凸の場合には、磁力先端をその凹凸の寸法を超えないように加工してもよい。
【００３８】
（研磨加工）
本発明では、図１〜図３に示すように、各磁石２１を被研磨体１に向けて圧力Ｆを加えながら（加圧しながら）各磁石２１と被研磨体１とを相対移動させて研磨する。この方法で研磨加工する磁気研磨装置３０は、各磁石２１を被研磨体１に向けて圧力Ｆを加える加圧装置３２と、各磁石２１と被研磨体１とを相対移動させる相対移動機構３３とを少なくとも備えている。こうした方法及び装置により、被研磨体１の表面を高効率・高精度で研磨することができる。
【００３９】
加圧手段は、空気圧、油圧、機械圧等のいずれであってもよく、特に限定されない。加える圧力Ｆは、被研磨体１の種類や磁性研磨剤２の研磨力との関係、求める研磨面の状態に応じて任意に設定される。例えば後述の実験例では、空気圧で加圧しており、その圧力Ｆは、０．０５〜０．３５Ｎ／ｍｍ２の範囲で行っている。加える空気圧と、被研磨体１に加わる圧力Ｆとはほぼ比例関係となる。
【００４０】
相対移動は、被研磨体１と各磁石２１とが相対的に移動していればよく、一方を固定して他方を移動させて研磨してもよいし、両方を移動しながら研磨してもよい。相対移動の形態は、被研磨体１の回転若しくは各磁石２１の回転、及び／又は、被研磨体１の振動若しくは揺動又は各磁石２１の振動若しくは揺動、であることが好ましい。こうした相対移動の要素を調整することにより、種々の硬さの被研磨体１の表面を効果的に研磨することができる。なお、回転は回転装置３４で行われ、各磁石２１の振動又は揺動は振動・揺動装置で行われる。回転装置３４は特に限定されないが、図１〜図３に示すように、被研磨体１を装着した被研磨体装着部３１を回転させる装置であることが好ましいが、各磁石２１を回転させる装置であってもよい。また、振動・揺動は、回転と併用して行ってもよいし、いずれか一方で行ってもよい。
【００４１】
図３の実験例における相対移動機構３３では、棒状工作物（被研磨体１）を装着した被研磨体装着部３１を回転させ、各磁石２１を固定し、被研磨体１と各磁石２１とを相対移動させて研磨している。さらに、棒状工作物の軸方向に各磁石２１が揺動するように、カムを用いた揺動機構３３ａを設けている。また、棒状工作物の研磨位置を移動できる移動機構３３ｂを設けている。こうした相対移動機構３３を備えた磁気研磨装置３０において、空気圧による加圧装置３２で磁石２１が被研磨体１に向けて加圧されている。
【００４２】
以上、本発明によれば、棒状工作物等の被研磨体１を対象として、高効率・高精度に表面仕上げすることができる。被研磨体１を挟むように対向する位置にＮ極磁石２１ＮとＳ極磁石２１Ｓとを配置し、それぞれの磁石２１の表面に磁性研磨剤２を磁気吸着させ、さらにＮ極磁石２１ＮとＳ極磁石２１Ｓを被研磨体１に向けて圧力Ｆを加えた状態で加工する。こうして、被研磨体１の表面を高効率・高精度で研磨することができる。特にアルミナやジルコニア等の硬いセラミックス材料からなる被研磨体１であっても、超精密加工を実現することができる。この技術は、宇宙関連産業分野、医療分野、半導体産業分野、自動車産業分野等の広い技術分野での応用が期待できる。
【実施例】
【００４３】
実験例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明の範囲は以下の実験例に限定されるものではない。
【００４４】
［実験１］
図１及び図３に示した磁気研磨装置３０を用いた。この磁気研磨装置３０は、被研磨体１を回転させるとともに、磁石３１を揺動させる揺動機構３３ａと、研磨位置を移動する移動機構３３ｂとを備えた装置である。被研磨体１は、直径１０ｍｍで長さ５０ｍｍのアルミナセラミックス棒であり、Ｎ極磁石２１ＮとＳ極磁石２１Ｓの２個のネオジウム永久磁石（縦１８ｍｍ、横１２ｍｍ、厚さ１０ｍｍ）を、アルミナセラミックス棒を挟むように１８０°対向させて配置した。Ｎ極磁石２１ＮとＳ極磁石２１Ｓのそれぞれの先端には、磁性研磨剤２を磁気吸着させた。アルミナセラミックス棒を管状部材（装着補助部材３１ａ）に固定し、その管状部材を旋盤チャック（被研磨体装着部３１）に固定して、毎分１６００の回転数で回転させ、さらにＮ極磁石２１ＮとＳ極磁石２１Ｓをカム（揺動機構３３ａ）で揺動させことにより、アルミナセラミックス棒の表面と磁性研磨剤２との間の相対運動により被研磨体１の表面を研磨加工した。実験条件は以下の通りである。
【００４５】
（研磨加工条件）
被研磨体：アルミナセラミックス棒（直径１０ｍｍ、長さ５０ｍｍ）
磁石：Ｆｅ−Ｎｄ−Ｂ系希土類磁石
磁石振動：振幅１０ｍｍ、振動数１．３Ｈｚ
磁石回転数：１６００ｒｐｍ
研磨時間：５分間、１０分間
磁性研磨剤：磁性粒子（平均粒径３３０μｍの電解鉄粉、東邦亜鉛株式会社）、研磨粒子（粒径範囲が０〜１．５μｍのダイヤモンド粒子、Ｍｉｃｒｏｄｉａｍａｎｔ社製）、スラリー媒体（カストロール社製、商品名：ホナイロ９９８、塩素フリー）
磁性研磨剤の組成：電解鉄粉８ｇ、ダイヤモンド粒子０．２ｇ、スラリー媒体３ｍＬ
空気供給圧力：０〜０．３５ＭＰａ（これは、圧力制御機械で測定された値である）
【００４６】
［測定及び結果］
（被研磨体表面に加わる圧力）
図４は、磁石２１に与える空気圧（０〜０．３５ＭＰａ）と、磁石２１の研磨圧力との関係を示すグラフである。図４中の「ａ」は、図１に示すように、被研磨体１と磁石２１との間に磁性研磨剤２を介した状態で空気圧で加圧したときに、被研磨体表面に加わる圧力である。図４中の「ｂ」は、被研磨体１と磁石２１との間に磁性研磨剤２を介さない状態で空気圧で加圧したときに、被研磨体表面に加わる圧力である。図４中の「ｃ」は、被研磨体１の表面に空気圧で加圧しただけの場合に、被研磨体表面に加わる圧力（ｋＰａ）である。なお、被研磨体表面に加わる圧力は、被研磨体１に対向する磁石面の面積が０．０００２１６ｍｍ２であり、その表面積を踏まえて引張試験用ゲージ（株式会社大場計器製作所製）を用いて測定し、計算した値である。
【００４７】
図４の結果に示すように、空気圧だけの場合（ｃ）に比べて、磁石２１が対向配置されることにより（ｂ）、被研磨体１の表面への圧力Ｆは約１００ｋＰａ前後高くなった。これは、対向する磁石同士が引き合っているためである。さらに、磁性研磨剤２が被研磨体１と各磁石２１との間に介することにより（ａ）、被研磨体１の表面への圧力Ｆはさらに３０ｋＰａ前後高くなった。これは、磁性研磨剤２に含まれる磁性粒子が磁石２１によって磁化され、各磁石２１で磁化された磁性粒子同士が引き合っているためであろう。こうした結果より、本発明によれば、被研磨体１の表面への圧力Ｆは、空気圧、磁石及び磁性研磨剤により効果的に高めることができていることがわかった。
【００４８】
（表面粗さ）図５は、空気供給圧力を０．２５ＭＰａとした場合における研磨前（Ａ）、５分研磨後（Ｂ）、１０分研磨後（Ｃ）の表面粗さ結果である。上段は、接触式の表面粗さ測定結果であり、下段は、非接触式の表面粗さ測定結果である。表面粗さは、所定の時間が経過したとき回転を止め、被研磨体をエタノールで５分間超音波洗浄し、表面粗さＲａを測定した。併せて、研磨前後の被研磨体１の重さを秤量して研磨量を測定した。接触式の表面粗さ測定は、触針式粗さ測定機（株式会社ミツトヨ、型番：ＳＶ−６２４−３Ｄ）を用い、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（２００１）に基づいた方法で測定し、得られた算術平均粗さの値を表面粗さＲａとして表した。非接触式の表面粗さ測定は、非接触表面形状粗さ測定装置（ＺＹＧＯ社製、型番：Ｚｙｇｏ，ＮｅｗＶｉｅｗ７３００）を用い、表面粗さと３次元形状画像を得た。なお、いずれの方式の場合も、被研磨体の表面を円周方向に１２０°間隔で３箇所測定し、その平均値を採用した。
【００４９】
図５中にも記載したように、接触式と非接触式とで表面粗さＲａの値は若干異なるものの、研磨前の被研磨体の表面粗さに対し、５分間研磨した後や１０分間研磨した後の表面粗さは極めて小さくなっており、研磨により極めて平滑な鏡面研磨を実現できた。また、下段の３次元形状画像からわかるように、磁気研磨後の表面は、滑らかなナノレベルの平滑面になってことがわかった。なお、空気供給圧力を０．０５ＭＰａ、０．１５ＭＰａでも同様の試験を行ったが、図５の０．２５ＭＰａと同様の傾向であった。
【００５０】
図６は、空気供給圧力を３段階（０．０５ＭＰａ、０．１５ＭＰａ、０．２５ＭＰａ）で変えた場合において、表面粗さと研磨量に及ぼす研磨時間の影響をまとめたグラフである。研磨時間は、０、５分間、１０分間で行った。５分間研磨することにより、いずれの空気供給圧力においても表面粗さは著しく小さくなった。この表面粗さの改善効果は、研磨時間に比例している研磨量に比べて顕著であった。また、ここでの実験の範囲では、空気供給圧力は０．１５ＭＰａと０．２５ＭＰａとは同程度の表面粗さの改善効果を示していた。
【００５１】
［実験２］
被研磨体１と各磁石２１との間隔を変えた場合において、表面粗さと研磨量に及ぼす研磨時間の影響について検討した。その結果を図７にまとめた。間隔は１ｍｍと２ｍｍとし、空気供給圧力は０．１５ＭＰａとし、それ以外は実験１と同様にした。図７の結果より、研磨量は間隔が１ｍｍの方が大きい値を示していた。表面粗さは、０．１５ＭＰａでは間隔が１ｍｍの方が大きい値を示したが、０．２５ＭＰａでは同程度であった。
【００５２】
［実験３］
磁性粒子の量を変えた場合において、表面粗さと研磨量に及ぼす研磨時間の影響について検討した。その結果を図８にまとめた。磁性粒子の量は４ｇと８ｇとし、空気供給圧力は０．１５ＭＰａとし、それ以外は実験１と同様にした。図８の結果より、磁性粒子の量によっては傾向が見られなかった。
【００５３】
［実験４］
研磨時間を変えた場合において、表面粗さと研磨量に及ぼす研磨時間の影響について検討した。表面粗さの結果を図９（Ａ）に示し、研磨量の結果を図９（Ｂ）に示した。研磨時間は、１０〜５０秒とし、空気供給圧力は０．１５ＭＰａとし、それ以外は実験１と同様にした。図９の結果より、研磨量は間隔が１ｍｍの方が大きい値を示していた。表面粗さは、０．１５ＭＰａでは間隔が１ｍｍの方が大きい値を示したが、０．２５ＭＰａでは同程度であった。時間が長くなるほど表面粗さが小さくなり、研磨量が増しているのがわかる。
【００５４】
［実験５］
磁石２１の先端形状の違いによる被研磨体１の表面圧力について実験した。その結果を図１０にまとめた。ａは、実験１で用いた磁石先端が平坦な磁石（図１参照）の場合（縦１８ｍｍ、横１２ｍｍ）であり、ｂは、磁石先端の一部を凸部にした場合（縦１０ｍｍ、横１２ｍｍ）である。図１０に示すように、磁石先端の一部を凸部にした場合の方が、空気供給圧力が単位面積当たりに集中するので、高い圧力を示した。
【００５５】
以上の実験１〜５より、硬い材料からなる被研磨体を研磨する場合であっても、高効率で高精度の研磨加工を実現できる磁気研磨方法及び磁気研磨装置を提供することができた。具体的には、被研磨体１を挟んだ位置に配置されたＮ極磁石２１ＮとＳ極磁石２１Ｓとを、被研磨体１に向けて加圧しながら各磁石２１と被研磨体１とを相対移動させるので、被研磨体１の表面を高効率・高精度で研磨することができた。
【符号の説明】
【００５６】
１  被研磨体
２  磁性研磨剤
２１  磁石
２１Ｎ  Ｎ極磁石
２１Ｓ  Ｓ極磁石
３０  磁気研磨装置
３１  被研磨体装着部
３１ａ  装着補助部材
３２  加圧装置
３３  相対移動機構
３３ａ  揺動機構
３３ｂ  移動機構
３４  回転装置
Ｆ  圧力
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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