(57)【要約】【課題】超精密仕上げを可能にする回転加工装置に用いるラップ工具及び工具ホルダを提供する。【解決手段】  工具鋼製の工具ホルダ５は断面が４角形のパイプ形状である。そして、前記パイプの中に錫９５質量％とアンチモン質量５％の合金製の４角柱のラップ工具１が挿入されている。また、ラップ工具１と工具ホルダ５の間には空気７をシールするためのパッキン８がある。さらに端部には空気７を導入するためのパイプ９が接続されている。ラップ工具１とパイプ９の間の空間は空気室となっている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転加工装置において、工具ホルダにラップ工具を取り付けることを特徴とする。
【請求項２】
ラップ工具が、砥粒を固定する金属がＺｎ、Ｓｎ、Ｃｕのいずれがを含むことを特徴とする請求項１に記載のラップ工具。
【請求項３】
ラップ工具を構成する金属がＺｎ、Ｓｎ、Ｃｕのいずれかを含み、かつ遊離砥粒を使用することを特徴とする請求項１に記載のラップ工具。
【請求項４】
砥粒がダイヤモンド、炭化珪素、ＣＢＮまたはアルミナであることを特徴とする請求項２及び請求項３に記載のラップ工具。
【請求項５】
ラップ工具により加工対象物に圧力を加える機構を工具ホルダに有することを特徴とする請求項１に記載の旋盤装置。
【請求項６】
圧力を加える駆動源が流体圧、バネ圧、電磁力あるいは圧電力であることを特徴とする請求項４に記載の工具ホルダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、回転加工装置に用いられる最終仕上げ用の工具に関する。
【背景技術】
【０００２】  ラップ加工は、遊離砥粒を用いて湿式ラップ法と、固定砥粒を用いて乾式ラップ法がある。ラップ仕上げについては、非特許文献１に詳しく記載されている。
【非特許文献１】小野浩二、「理論切削工具」、現代工学社、平成１５年７月、ｐ２４１−２４２
【０００３】  ラップ加工とは、図１、図２に示すようにラップ工具１と加工対象物２との間にオイル４中に分散させた砥粒３（ラップ剤）を入れ、圧力を加えて相対運度を行わせることによって、工作物の表面を平滑に仕上げる精密仕上法である。【０００４】  ラップ仕上げは、図１のような湿式法と図２のよう乾式法に分けられる。湿式法では、ころがり運動する遊離砥粒が多いので、光沢のない梨地状の仕上面が得られる。湿式法が、粗仕上げに用いられるのに対して、乾式法は仕上げ用に用いられる。この場合ラップ砥粒を埋め込んでから、余分の砥粒とラップ油をぬぐい去った後に作業するもので、仕上面は光沢のある鏡面が得られる。【０００５】  特許文献１には、乾式法であるラップ定盤に砥粒を固定された砥粒固定型研磨定盤が開示されている。この砥粒固定型研磨定盤は、加工対象物２の表面をラッピング研磨するに際して、加工対象物２が研磨面に摺接させられる研磨定盤にあって、砥粒と該砥粒の平均粒径よりも大きい平均粒径を備えた軟質金属粒子とを含む砥粒層が前記研磨面側の表層部に設けられているものである。
【特許文献１】特開平８−１７４４２８公報
【０００６】  また特許文献２には、別の乾式法であるラップ定盤に砥粒固定された方式が開示されている。このラップ定盤は、ダイヤモンド等からなる砥粒が、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｆｅまたはこれらの金属を含む合金からなる球状のボンド粒の表面に接合している。隣り合うボンド粒は、気孔に存在する焼結助剤によって固定されている。焼結助剤は、Ｓｎ、Ａｇ、Ｐまたはこれらの混合物からなるものであって、ボンド粒同士の接合や砥粒を保持する機能を有するものである。ボンド粒の周囲には焼結助剤との反応層が形成される。焼結助剤はこの反応層に沿って層状に広がり、ボンド粒同士は、焼結助剤によって結合されている。また、砥粒はこの焼結助剤によって保持されている。
【特許文献２】特開２００６−７３６０公報
【０００７】  特許文献１は、固定砥粒がラップ定盤の表層部に設けられているものであり、特許文献２は、固定砥粒がラップ定盤の全体に設けられているものである。このように固定砥粒をラップ定盤に固定する方法は、いくつかの方法がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  上記のようにラップ工具はもっぱらラップ定盤を使用した平面をラップ加工するために用いられて来た。しかし、最近いろいろな形状の表面をラップ加工する要望がある。【０００９】  本発明の目的は、フライス盤などの回転加工装置に用いられるラップ工具及び工具ホルダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  本発明は、回転加工装置において、工具ホルダにラップ工具を取り付けるものであり、前記ラップ工具において砥粒を固定する金属がＺｎ、Ｓｎ、Ｃｕのいずれかを含むものである。【００１１】  また本発明は、ラップ工具を構成する金属がＺｎ、Ｓｎ、Ｃｕのいずれかを含み、かつ遊離砥粒を使用するラップ工具とするものである。【００１２】  また本発明は、遊離砥粒または固定砥粒が、ダイヤモンド、炭化珪素、ＣＢＮまたはアルミナの少なくともいずれかである。【００１３】  また本発明は、工具ホルダにラップ工具を加圧する機構を有し、圧力を加える駆動源が流体圧、バネ圧、電磁力あるいは圧電力であるものとすることである。
【発明の効果】
【００１４】  本発明のラップ工具を持つ回転加工装置は、複雑な形状の加工対象物の表面をラッピング研磨することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】  本発明の第１の実施の形態を図３の斜視図とその中心線を含む断面図である図４を用いて説明する。工具鋼製の工具ホルダ５は断面が４角形のパイプ形状である。そして、前記パイプの中に錫９５質量％とアンチモン質量５％の合金製の４角柱のラップ工具１が挿入されている。また、ラップ工具１と工具ホルダ５の間には空気７をシールするためのパッキン８がある。さらに端部には空気７を導入するためのパイプ９が接続されている。ラップ工具１とパイプ９の間の空間は空気室となっている。【００１６】  前記の構成はいわゆるエアシリンダーであり、シリンダーがラップ工具１に相当する。パイプ９から導入された空気７によりラップ工具１を押す。また、工具ホルダ５とラップ工具１の間には空気７を漏らさないようにパッキン８がある。【００１７】  次に上記のラップ工具１と取り付けた工具ホルダ５を使用したフライス盤１０の運転方法について図５の平面図を用いて説明する。例えばチタン製で溝を持った角材の加工対象物２の溝底をラップ加工する。図５に示すように、フライス盤１０のチャック装置１２にラップ工具１を装着した工具ホルダ５を取付ける。そして加工対象物２をテーブル１１に取り付ける。チャック装置１２に保持された工具ホルダ５に取り付けられたラップ工具１を回転させる。そしてテーブル１１に送りを与え、ラップ工具１の方向に加工対象物２を移動させる。また、空気ポンプ１３から空気によりパイプ１４を通し、ラップ工具１を加工対象物２の溝底面に押す。工具ホルダ５のパイプと空気ポンプ１３からのパイプは図示しない回転接続装置により接続する。また、テーブル１１に送りを与えるとほぼ同時にダイヤモンド砥粒を含むスラリーをラップ工具１に先端部に注ぐ。これにより加工対象物２の溝底を湿式法によるラップ加工する。【００１８】  このようにフライス盤１０にラップ工具１と工具ホルダ５を用いることで、加工対象物２の面を簡単にラップできる。また、加工対象物２の面が曲面であれば、ラップ工具１の加工対象物２の接する面を加工対象物２の曲面に合わせた形状にすることによりラップできる。【００１９】  また、上記の実施の形態では、スラリー中の遊離砥粒をダイヤモンドとしたが、炭化珪素、アルミナまたはＣＢＮでもよい。【００２０】  さらに、上記の実施の形態では、ラップ工具に圧力を加える手段として空気を用いたが、他の流体でもよく気体としては、窒素、２酸化炭素などでもよい。液体では水、オイルなどでもよい。【００２１】  ラップ工具の材質として、上記の実施の形態の他に純錫、錫−鉛合金、錫−ビスマス合金、錫−銅合金などがある。【００２２】  本発明の第２の実施の形態を図６の正面図とそのＡ−Ａ線での断面を示す図７を用いて説明する。工具鋼製の工具ホルダ５は断面が円環のパイプ形状である。そして、前記工具ホルダ５のパイプの中に固定砥粒方式のラップ工具１が挿入されている。ラップ工具１が抵抗少なく工具ホルダ５の中を移動できるようにカーボン製の摺動部１５が工具ホルダ５の内面に設けられている。ラップ工具１は固定砥粒式であり、砥粒が平均粒径１０μｍのダイヤモンドであり、焼結助剤が錫と燐である。そしてボンド粒が平均粒径５０μｍの噴霧法により作成され���ニッケルと銅の合金粉末である。また、ラップ工具１は、工具ホルダ５の挿入されたコイル状のバネ１７により押し付けられている。さらにバネ１７は工具ホルダ５に設けられたメネジにオネジをねじ込むことによりプラグ１６に押される。【００２３】  次に上記のラップ工具１と取り付けた工具ホルダ５を使用したフライス盤１０の運転方法について図５の平面図を用いて説明する。例えばチタン製の角材である加工対象物２に設けられたＶ溝をラップ加工する。図５に示すように、フライス盤１０のチャック装置１２にラップ工具１を装着した工具ホルダ５を取付ける。ラップ工具１は、Ｖ溝面をラップできるように先端部は、Ｖ溝に対応する円錐形状となっている。そして加工対象物２をテーブル１１に取り付ける、チャック装置１２に保持された工具ホルダ５に取り付けられたラップ工具１を回転させる。そしてテーブル１１に送りを与え、ラップ工具１の方向に加工対象物２を移動させる。ラップ工具１により加工対象物２に加える圧力はプラグ１６の位置の調整によりバネ１７の長さを変えることによる。以上述べた手段によりラップ圧力をコントロールした加工対象物２のＶ溝をラップ加工する。【００２４】  上記のバネ１７によるラップ圧力の調整方法は、機構が簡単であるので工具ホルダを安価に提供できる。【００２５】  また、上記の実施の形態では、砥粒をダイヤモンドとしたが、炭化珪素、アルミナまたはＣＢＮでもよい。【００２６】  本発明の第３の実施の形態を図８の正面図とその側面を示す図９を用いて説明する。工具鋼製の工具ホルダ５はＬ字形状である。先端部に断面が正方形の貫通した穴を持っている。そしてその穴の中に固定砥粒方式のラップ工具１が挿入されている。そして、ラップ工具１の後部にマグネット１８がエポキシ樹脂により接合されている。さらにマグネッ１８トの後部に工具ホルダ５に取り付けられたコイル９がある。このコイル９に電流を流すことによりマグネット１８を移動できる。【００２７】  ラップ工具１は、砥粒が平均粒径１０μｍのダイヤモンドであり、焼結助剤が錫と燐である。そしてボンド粒が平均粒径５０μｍの噴霧法により作成されたニッケルと銅の合金粉末である。【００２８】  次に上記のラップ工具１と取り付けた工具ホルダを使用したフライス盤１０の運転方法について図５の平面図を用いて説明する。例えばマグネシウム合金製で凹型の加工対象物２の内側面をラップ加工する。図５に示すように、フライス盤１０のチャック装置１２にラップ工具１を装着した工具ホルダ５を取付ける。そして加工対象物２をテーブル１１に取り付ける。チャック装置１２に保持された工具ホルダ５に取り付けられたラップ工具１を回転させる。そしてテーブル１１に送りを与え、ラップ工具１の方向に加工対象物２を移動させる。そしてコイル１９に電流を流し、マグネット１８を介して加工対象物２の内側面にラップ工具１を押す。これにより加工対象物２の内側面をラップ加工する。なお、回転するコイル１９に電流を供給するために図示しないロータリートランスを用いた。【００２９】  上記のコイルに電流を流すことにより加工対象物２に加える精密に圧力を調整できるので、ラップ加工精度を向上させることができる。【００３０】  ��発明の第４の実施の形態を図１０の斜視図とその中心線を含む断面図である図１１を用いて説明する。工具鋼製の工具ホルダ５は断面が４角形のパイプ形状である。そして、前記パイプ状の工具ホルダ５の中に固定砥粒方式のラップ工具１が挿入されている。ラップ工具１が抵抗少なく工具ホルダの中を移動できるように金属とカーボンの複合材料製の摺動部１５が工具ホルダ５内面に設けられている。ラップ工具１は、砥粒が平均粒径１０μｍのダイヤモンドであり、焼結助剤が錫と燐である。そしてボンド粒が平均粒径５０μｍの噴霧法により作成されたニッケルと銅の合金粉末である。また、ラップ工具１は、工具ホルダ５の挿入された圧電アクチュエータ６に接合された板バネ２０により押し付けられている。さらに板バネ２０は工具ホルダ５に接合された圧電アクチュエータ６によって押される。【００３１】  次に上記のラップ工具１と取り付けた工具ホルダ５を使用したフライス盤１０の運転方法について図５の平面図を用いて説明する。例えばマグネシウム合金製で半円状の溝を持つ角材の加工対象物２の半円状の溝面をラップ加工する。図５に示すように、フライス盤１０のチャック装置１２にラップ工具１を装着した工具ホルダ５を取付ける。ラップ工具１の先端は半球状の形状である。そして加工対象物２をテーブル１１に取り付ける。チャック装置１２に保持された工具ホルダ５に取り付けられたラップ工具１を回転させる。そしてテーブル１１に送りを与え、ラップ工具１の方向に加工対象物２を移動させる。そして圧電アクチュエータ６に電流を流し、加工対象物２の半円状の溝面にラップ工具１を押し、圧力を加える。これにより加工対象物２の半円状の溝面をラップ加工する。なお回転する圧電アクチュエータ６に電流を供給するために図示しないスリップリングとブラシを用いる。【００３２】  上記の圧電アクチュエータ６に電流を流すことにより加工対象物２に加える精密に圧力を調整できるので、ラップ加工精度を向上させることができる。さらに、圧電アクチュエータは、小型であるので超小型のラップ工具１を取り付けた工具ホルダ５を構成できる。すなわち、小型の加工対象物２をラップ加工するのに適している手段となる。【００３３】  以上の実施の形態では、回転加工装置の例としてフライス盤を用いたが、他にボール盤などがある。【００３４】  また、上記の実施の形態では、固定砥粒方式のラップ工具１であるのでスラリーを用いなかったが、もちろん固定砥粒方式のラップ工具１でもスラリーを用いることもある。
【産業上の利用可能性】
【００３５】  本発明のラップ工具及び工具ホルダは、回転加工装置を用いて曲面及び平面を超精密に仕上げ加工できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】遊離砥粒を用いる湿式ラップ法を説明する図である。
【図２】固定砥粒を用いる乾式ラップ法を説明する図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態のラップ工具と工具ホルダを示す斜視図である。
【図４】図３の中心線を含む平面で切断した断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態のラップ工具と工具ホルダをフライス盤に取付けた正面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態のラップ工具と工具ホルダを示す正面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態のラップ工具と工具ホルダを示す正面図である。
【図９】図８の側面図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態のラップ工具と工具ホルダを示す斜視図である。
【図１１】図１０の中心線を含む平面で切断した断面図である。
【符号の説明】
【００３７】１    ラップ工具
２    加工対象物
３    砥粒
４    オイル
５    工具ホルダ
６    圧電アクチュエータ
７    空気
８    パッキン
９    パイプ
１０  フライス盤
１１  テーブル
１２  チャック装置
１３  空気ポンプ
１４  空気ポンプのパイプ
１５  摺動部
１６  プラグ
１７  バネ
１８  マグネット
１９  コイル
【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】
2008114357.tif 000010
【図９】
2008114357.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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