(57)【要約】【課題】砥石車の軌跡（ビレ）がない、面粗度の良好な平面研削加工品を得る。【解決手段】上下方向（Ｙ軸方向）に昇降可能に設けた砥石頭９の砥石軸１１に回動自在に取り付けられた砥石車１０を用いてワ−クと砥石車の相対的な動きによりワ−クに切り込みをかけながら研削する方法において、ワ−クに研削液を供給しつつ、砥石軸１１の左右上下に備えられた少なくとも４つの振動発生器１４より振動を与えながらワ−クの研削を行う。【選択図】          図１
2005034932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研削装置の砥石頭の砥石軸に取り付けられた砥石車を用いてワ−クと砥石車の相対的な動きによりワ−クに切り込みをかけながら研削する方法において、
ワ−クに研削液を供給しつつ、砥石軸の左右上下に備えられた少なくとも４つの振動発生器より振動を与えながら研削を行うことを特徴とする研削方法。
【請求項２】
振動は、周波数が１〜１０ｋＨｚ域の低周波による振幅１〜５０ナノメ−トルの振動であることを特徴とする請求項１に記載の研削方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属材料、セラミック材料、ガラス材料等のワ−ク表面を低い面粗度の研削加工品に仕上げる振動式研削方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超音波振動を加えることによりワ−クの表面の研削抵抗を少なくし、研削加工を高能率で行うことはなされている。
例えば、砥石軸の後部に超音波振動器を備えさせた振動スピンドルに砥石車を軸承させた平面研削装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
また、砥石軸の後部に超音波振動器を備えさせた振動スピンドルに歯車加工具を軸承させた歯車研削装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
更に、砥石に超音波振動が付与された研削水を供給し、ワ−クまたは砥石表面に固着したスラッジを除去し、表面外観が良好なワ−クに研磨する方法を提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−２７００５８号公報（第１−３頁および図２参照）
【特許文献２】
特開２００２−１４４１５０号公報（第３−４頁および図２参照）
【特許文献３】
特開２００３−５３６４７号公報（第３−４頁および図１参照）
【０００４】
前記特許文献１および特許文献２に記載される振動スピンドルを用いる超音波振動研削方法は、１つの振動子を用いて砥石車を振動させるので一方向に限られた波長の振動しか得られず、砥石車を反転運動する動きをさせないとビレは消えにくく、表面粗さの改良効果は小さい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、振動発信器を砥石軸の左右上下壁に設置した研削装置を用い、研削中に砥石軸に４方向の振動を加えてワ−クの表面を研削したところ、振動スピンドルを用いて加工したワ−クよりも表面粗さが小さい良好なワ−クを得ることができ、しかも、砥石車のドレッシングのインタ−バルが長くなることを見出し、本発明に到った。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は、研削装置の砥石頭の砥石軸に取り付けられた砥石車を用いてワ−クと砥石車の相対的な動きによりワ−クに切り込みをかけながら研削する方法において、
ワ−クに研削液を供給しつつ、砥石軸の左右上下に備えられた少なくとも４つの振動発生器より振動を与えながら研削を行うことを特徴とする研削方法を提供するものである。
【０００７】
振動子が４つ以上の複数であり、上下左右方向に砥石車を振動させることができるので、研削加工されたワ−クの表面には砥石車の移動軌跡（ビレ）が現れない面粗度Ｒａの値が小さい良好な外観を示す。
【０００８】
請求項２の発明は、前記の研削方法において、振動は、周波数が１〜１０ｋＨｚ域の低周波による振幅１〜５０ナノメ−トルの振動であることを特徴とする。
【０００９】
加工されたワ−クの平面度は０．１〜１μｍ、面粗度Ｒａは２〜２０ナノメ−トル（ｎｍ）と値が小さく、光沢が高い研削ワ−クが得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
図１は本発明の研削方法に用いるＮＣ平面研削装置の斜視図、図２は振動発生器の組み立て図である。
【００１１】
平面研削装置は、図１に示す左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能なテ−ブル５、前後方向（Ｚ軸方向）に移動可能なサドル７上にワ−クを載置し、上下方向（Ｙ軸方向）に昇降可能に取り付けられた砥石頭９の砥石軸１１に取り付けられた砥石車１０を用いてワ−クと砥石車の相対的な動きによりワ−クに切り込みをかけるサドルタイプの平面研削装置１であってもよいし、コラムタイプの平面研削装置であってもよい。
図１に示すＮＣ平面研削装置において、２は制御ユニット、３は操作盤、４は表示パネル、５は左右方向（Ｘ軸方向）に往復移動可能なテ−ブル、６はドレッサ、７は前後方向（Ｚ軸方向）に往復移動可能なサドル、８はコラム、９は砥石頭、１０は砥石車、１１は砥石軸、１２はノズル、１３はベッド、１４は振動発生器で砥石頭の上下左右に４個設置されている。なお、ＮＣ平面研削装置１は、図では省略されているが、テ−ブルを左右方向に移動させる駆動機構、砥石軸を回転駆動させる回転駆動機構、サドルを前後方向に移動させる駆動機構、砥石頭を昇降させる昇降機構、テ−ブルにＸ軸リニアスケ−ル、サドルにＺ軸リニアスケ−ル、コラムにＹ軸リニアスケ−ルを備えている。
【００１２】
ワ−クはテ−ブル５上に直接、あるいは磁気チャックなどを介して固定され、回転駆動機構により砥石軸廻りに回転された砥石車を支持する砥石頭を昇降機構により下降させ、ワ−クに砥石車１０を接触させ、ついで、テ−ブル、サドル、昇降機構の稼動によるワ−クと砥石車の相対的な動きによりワ−クに切り込みをかけながら研削を行う。この研削の最中、振動発生器１４より周波数域が１〜１００ｋＨｚ、振幅１ナノメ−トル（ｎｍ）〜０．１μｍの振動を砥石頭に加える。振動は、研削中、周波数が１〜１０ｋＨｚ域の低周波による振幅１ｎｍ〜０．１μｍ、好ましくは１〜５０ｎｍの低周波振動で行っても良い。また、研削中、周波数が１０ｋＨｚを越え１００ｋＨｚ域の高周波による振幅１ｎｍ〜１０ｎｍの振動で行っても良い。さらに、研削初期は、１〜１０ｋＨｚの低周波で１〜５０ｎｍの振幅の低周波振動で、研削途中から終盤にかけては１０を越え〜１００ｋＨｚの高周波で１〜１０ｎｍの振幅の高周波振動としても良い。
【００１３】
図２に示すように振動発生器１４は、砥石頭９の上下左右に取り付けられる圧電素子（圧電アクチュエ−タ）１４ａと、これらの圧電素子に高電圧アンプを介してより振動を与える電圧信号発生手段１５と圧電コントロ−ラ１６よりなる。
【００１４】
かかる振動発生器１４の圧電アクチュエ−タ１４ａは、株式会社ナノコントロ−ルより振幅（ストロ−ク幅）最大が１０μｍ、共振周波数２．５ｋＨｚの低周波ものが型式ＬＡ−１０１の商品名で、株式会社メステックより振幅（ストロ−ク幅）最大が１７μｍ／１５０Ｖのものが型式Ｍ−５５１６８の商品名で、セドラッドテクノロジィ株式会社より振幅（ストロ−ク幅）最大が１０μｍ、共振周波数２７ｋＨｚの高周波ものが型式ＵＰＡ−２５の商品名で入手できる。
【００１５】
高電圧アンプを内蔵する電圧信号発生手段（ピエゾドライバ）１５は、株式会社ナノコントロ−ルより出力電圧０〜＋１５０Ｖ、出力電流２．０Ａ、増幅度２０倍のものが型式ＰＨ６０１の商品名で、株式会社メステックより出力電圧０〜＋１５０Ｖ、最大出力電流６００ｍＡ、増幅度１０倍のものが型式Ｍ−２６６４の商品名で、セドラッドテクノロジィ株式会社より型式ＵＰＤの商品名で入手できる。
【００１６】
圧電コントロ−ラ１６は、ＮＣ平面研削装置１の制御ユニット２からの発信信号を受けてピエゾドライバ１５に発信し、内蔵するアンプにより電圧を増幅し、圧電アクチュエ−タ１４ａの圧電素子に電圧を印加し、圧電素子を振動させるものである。圧電コントロ−ラ１６は、株式会社ナノコントロ−ルよりアクチュエ−タ分解能が１．０ｎｍ、最大移動指令値（パルス）が４２９４９０７２９Ｃのものが型式ＬＣ１０１（チャンネル１軸）の商品名で、株式会社メステックよりステッピングモ−タコントロ−ラＤ２１２（チャンネル２軸）の商品名で入手できる。
また、株式会社ナノコントロ−ルよりピエゾドライバを内蔵した圧電コントロ−ラがナノサ−ボコントロ−ラＮＣ２０２の商品名で入手できる。
【００１７】
ピエゾドライバ１５および圧電コントロ−ラ１６は、圧電アクチュエ−タ１４ａの個数ｎだけ発振信号および制御できる台数必要である。従って、圧電アクチュエ−タ１４ａの個数ｎ以上のチャンネルを備えるピエゾドライバ１５および圧電コントロ−ラ１６を使用すれば、設置面積を狭めることができる。また、ピエゾドライバと圧電コントロ−ラが一体化したものを使用することにより設置面積を狭めることができる。
【００１８】
図２に示す振動発生器１４において、１５はピエゾドライバ、１５ａは電源、１５ｂは電圧調整ダイヤル、１６は圧電コントロ−ラ、１６ａは電源、１６ｂはパソコンである。パソコン１６ｂのＣＰＵより出される発信信号を受けてピエゾドライバ１５は増幅された出力を圧電アクチュエ−タ１４ａの圧電素子に伝え、圧電素子を発振させる。圧電アクチュエ−タ１４ａは砥石頭９の左右上下に備えられているので、砥石軸１１に均等に伝わり、砥石軸に軸承されている砥石車１０を微振動させる。この微振動が砥石車１０とワ−ク間に微小の隙間を形成させ、研削液の吹き付けによるスラッジの排出を容易とするとともに、ワ−クにビレが残らなくする。
【００１９】
【実施例】
実施例１
ＮＣ平面研削装置として株式会社  岡本工作機械製作所のＳＰＩＩ（商品名）を用い、この砥石軸に直径２０５ｍｍ、砥石幅１９ｍｍの砥石車を軸承させ、砥石頭の上下左右に株式会社ナノコントロ−ルの型式ＬＡ−１０１の圧電アクチュエ−タ４個を固定した。ピエゾドライバとして株式会社ナノコントロ−ルの型式ＰＨ６０１を４台用い、これをコントロ−ラのＩ／Ｏに接続した。
【００２０】
ワ−クとして、寸法１５０ｍｍｘ１５０ｍｍｘ５０ｍｍのＳＨＫ−５１を用い、圧電アクチュエ−タに２．５ｋＨｚの低周波で２ｎｍの振動を与えながら、かつ、加工点に研削液を供給しながら砥石車の回転数３０００ｒｐｍ、テ−ブル移動速度３００ｍ／分、上下送り速度０．６ｍ／分でシフトプランジ研削加工を行った。
得られた研削加工ワ−クの平面度は０．５μｍ、面粗度１０ｎｍであった。また、加工ワ−クに砥石軌跡のビレは見受けられなかった。
【００２１】
比較例１
圧電アクチュエ−タを砥石頭に備えない外は実施例１と同様にしてシフトプランジ研削加工を行った。得られた研削加工ワ−クの平面度は１．０μｍ、面粗度２０ｎｍであった。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の研削装置の砥石頭に複数の圧電アクチュエ−タを備えさせ、上下左右方向から微振動を砥石軸に与えながらワ−クを研削加工する方法は、面粗度の良好なビレのない研削加工ワ−クを与える。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＮＣ平面研削装置の斜視図である。
【図２】振動発生器の組み立て図である。
【符号の説明】
１        ＮＣ平面切削装置
２        制御ユニット
５        テ−ブル
７        サドル
８        コラム
９        砥石頭
１０        砥石車
１４        振動発生器
１４ａ      圧電アクチュエ−タ
１５        ピエゾドライバ
１６        圧電コントロ−ラ
【図１】
2005034932.tif 000003
【図２】
2005034932.tif 000004