(57)【要約】      （修正有）【課題】細穴・細溝の側面等の研磨を行う場合でも研磨効率が良好な磁気研磨用工具と、それを用いた磁気研磨方法を提供する。【解決手段】棒状体の磁気研磨用工具１の外周面に、棒状体の中心軸方向に沿った複数の溝２を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に磁性粉を有する研磨剤を磁気的に吸引し保持した状態で被加工物と相対的に移動させることで被加工物を研磨する棒状体の磁気研磨用工具であって、
前記棒状体の外周両には、該棒状体の中心軸方向に沿った複数の溝が刻設されていることを特徴とする磁気研磨用工具。
【請求項２】
前記溝間に設けられた頂部は、隣接する頂部が異なる磁極となるように磁化されていることを特徴とする請求項１記載の磁気研磨用工具。
【請求項３】
前記溝間に設けられた頂部は、隣接する溝に対向する角部が異なる磁極となるように磁化されていることを特徴とする謂求項１記載の磁気研磨用工具。
【請求項４】
前記対向する頂部間の間隔は、磁気的に吸引する磁性粉の粒径よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気研磨用工具。
【請求項５】
前記棒状体は、断面の半分同士が相互に異なる磁性に分極されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気研磨用工具。
【請求項６】
磁気研磨用工貝の外周面に磁性粉を有する研磨剤を磁気的に吸引して被加工物を研磨する磁気研磨方法であって、前記磁気研磨用工具として請求項１乃至５のいずれか１項に記載された磁気研磨用工具を用いていることを特徴とする磁気研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気研磨の際に用いる磁気研磨用工具と、それを用いた磁気研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気研磨方法は、研磨性をもつ砥粒粒子と磁性をもつ磁性粉体粒子とが溶媒に懸濁された研磨剤を利用して各種精密研磨を行うもので、磁力を有する工具で磁性粉体に砥粒を引き寄せた状態で、砥粒を被加工物の加工面に接触させて、加工面を研磨する研磨方法である。
【０００３】
すなわち、磁場を発生させる磁気研磨用工具（研磨ヘッド、以下、この明細書では、単に工具という）と、この工具に離間対向して配置される被加工物との間に、砥粒及び磁性粉を備える研磨剤を存在させて被加工物を研磨している。加工の際に、工具から発生する磁場に、研磨剤を構成している磁性粉はある程度拘束されるため、工具と被加工物とを相対移動（例えば、一方を回転運動させる）させると、磁性粉の周囲に存在する砥粒が被加工物と摺接し、被加工物が研磨されることになる。
【０００４】
このような磁気研磨方法によれば、工具を直接被加工物に接触させて研磨を行う機械加工と比較して、被加工物の研磨面をより平滑にすることが可能となる。工具と被加工物とを直接的に接触させる必要がないため、従来では加工困難であった複雑な曲面の研磨や、工具が入らないほどの細穴・細溝の側面等の研磨を行うことが可能である。
【０００５】
図１５（ａ）は、磁気研磨加工の一例としてのリブ加工の例を示す模式平面図で、図１５（ｂ）はその側面図を示している。磁気を帯びた円筒状の加工用の工具１０の外周面には、工具の磁気強度により、研磨剤３が吸引されている。工具１０が被加工物４１のリブ４２の加工面４２ａに沿って矢印Ｄ方向に回転しながら、矢印Ｅ方向に移動すると、工具１０は、外周面に吸引されている研磨剤３が丁度に加工面４２ａに接触する位置に設定されているので、被加工物４１の加工面４２ａは、工具１０の移動に伴い研磨剤３により研磨される。
【０００６】
なお、磁気研磨方法で用いられている工具の形状は、通常、回転を円滑に行うため、円筒状に形成されている。（例えば、特許文献１を参照）
また、円筒状の工具１０Ａは、通常、細穴・細溝の側面等の研磨を行う場合には、図１６に示すように、回転軸方向に沿ってＮ極とＳ極に分極されて形成されている。一方、平面の研磨に用いる工具１０Ｂは、図１７に示すように、工具の先端部と根元部とで、Ｎ極とＳ極に分極されて形成されている。
【特許文献１】特開２０００−５９５８号公報      （段落番号００７８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
磁気研磨方法では、工具が十分な磁気強度を備えており、かつ、加工の際に、工具の回転力（被加工物との相対的な回転力）を、研磨剤を構成している砥粒を保持した磁性粉に効率良く伝達させて、磁性粉に被加工物を加工するのに十分な大きさの磁力（工具と磁性粉との吸引力＞被加工体に対する砥粒を保持した磁性粉の研磨力）が伝達されることが重要である。
【０００８】
工具の磁気強度は、工具の材質が同じ場合、基本的には工具の体積の大小により決定される。すなわち、工具の体積が大きくなれば磁気強度は大きくなり、工具の体積が小さくなれば磁気強度も小さくなる。したがって、研磨加工の際に工具の大きさに制約の無い場合は、工具の体積を大きくして対処することができるが、細穴・細溝の側面等の研磨を行う場合には、工具が細穴・細溝の内部に挿入された状態で加工を行うため、工具の外径が細穴・細溝の寸法形状により制約を受ける。その結果、円筒状の工具では、細穴・細溝の寸法形状によっては、外径を小さくすることが余儀なくされ、十分な磁気強度を得られない場合が発生する。その結果、研磨効率（加工時間に対する除去量）の低下が避けられない。
【０００９】
本発明はこれらに事情にもとづいてなされたもので、細穴・細溝の側面等の研磨を行う場合でも研磨効率が良好な磁気研磨用工具と、それを用いた磁気研磨方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、外周面に磁性粉を有する研磨剤を磁気的に吸引し保持した状態で被加工物と相対的に移動させることで被加工物を研磨する棒状体の磁気研磨用工具であって、
前記棒状体の外周両には、該棒状体の中心軸方向に沿った複数の溝が刻設されていることを特徴とする磁気研磨用工具である。
【００１１】
また本発明によれば、前記溝間に設けられた頂部は、隣接する頂部が異なる磁極となるように磁化されていることを特徴とする磁気研磨用工具である。
【００１２】
また本発明によれば、前記溝間に設けられた頂部は、隣接する溝に対向する角部が異なる磁極となるように磁化されていることを特徴とする磁気研磨用工具である。
【００１３】
また本発明によれば、前記対向する頂部間の間隔は、磁気的に吸引する磁性粉の粒径よりも大きいことを特徴とする上記のいずれかに記載の磁気研磨用工具である。
【００１４】
また本発明によれば、前記棒状体は、断面の半分同士が相互に異なる磁性に分極されていることを特徴とする磁気研磨用工具である。
【００１５】
また本発明によれば、磁気研磨用工貝の外周面に磁性粉を有する研磨剤を磁気的に吸引して被加工物を研磨する磁気研磨方法であって、前記磁気研磨用工具として上記の磁気研磨用工具を用いていることを特徴とする磁気研磨方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、磁気研磨の際に細穴・細溝の側面等の研磨を行う場合でも研磨効率が良好な研磨加工をおこなうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
磁気研磨の際に用いる工具の外径形状を特定することにより、細穴・細溝の側面等の研磨を効率よく行うことを実現した。
【００１８】
すなわち、先に発明が解決しようとする課題の項で説明したように、磁気研磨方法では、工具が十分な磁気強度を備えており、かつ、加工の際に、工具の回転力（被加工物との相対的な回転力）を、研磨剤を構成している砥粒を保持した磁性粉に効率良く伝達させて、磁性粉に被加工物を加工するのに十分な磁気強度の磁力（工具と磁性粉との吸引力＞被加工体に対する砥粒を保持した磁性粉の研磨力）が伝達されることが重要である。
【００１９】
図１にグラフで模式的に示すように、工具の磁気強度と体積との関係は、工具の体積がある一定の大きさになる以前（領域；Ａ）は、略比例関係になり、工具の体積がある一定の大きさになった後（領域；Ｂ）は、磁気強度は飽和して略平衡関係になる。
【００２０】
細穴・細溝の側面等の研磨を行う場合には、工具が細穴・細溝の内部に挿入された状態で加工を行うため、工具の外径が細穴・細溝の寸法形状により制約を受ける。その結果、図１のグラフで、領域Ａで工具を使用せざるを得ない場合が生じる。その結果、円筒状の工具では、外径を小さくすることが余儀なくされ、十分な磁気強度を得られない場合が発生する。
【００２１】
本発明では、磁気研磨用工具の外形形状を特定することにより工具の体積を増大させ、細穴・細溝の側面等の研磨を効率よく行うことを実現した。
【実施例１】
【００２２】
図２（ａ）は、本発明の実施例である磁気研磨用工具の側面図であり、図２（ｂ）は、そのＡ−Ｂ断面図である。また、図３は、図２（ｂ）の拡大図である。
【００２３】
図１（ａ）において、工具１は棒状体でスプライン軸のような外観である。上部が研磨装置（不図示）の研磨ヘッドに保持される根元側１ａで、下部が先端側１ｂである。また、棒状体の工具１は、外側表面の先端側１ｂから上方に向かって所定長さまでは、図２（ｂ）に断面空間を示すような半円状の溝２が、棒状体の中心軸方向に沿って、所定ピッチで複数個が刻設されている。したがって、断面空間形状は、工具１の中心１ｃと外周部１ｄとの距離（半径）は、外周部１ｄの位置に応じて異なる。
【００２４】
磁気的に断面空間形状が半円状の溝２は、図３に示すように、対向する頂部２ａ、２ａが、一方がＮ極であり、他方がＳ極に分極されている。複数個が設けられた半径がφ８０μｍ程度の断面空間形状が半円状の溝２は何れも磁気的には同様に分極されている。したがって、隣接する各頂部２ａはそれぞれが異なる極性になるように磁化されて分極されている。それにより、図４に示したように、半円状の溝２の内部では矢印Ｍで示したような磁力線が発生している。
【００２５】
図５は、工具１に研磨剤３（磁性粉の粒径がφ４０μｍ程度）が磁気的に吸引されて、研磨剤３により被加工物７を研磨している状態の加工点近傍の説明図である。工具１の、断面空間形状が半円状の溝２の内部に磁気吸引された研磨剤３の粒子４と、この研磨剤３の粒子４を介して工具１に吸引されている研磨剤３の粒子４が、工具１の回転（矢印Ａ方向）に伴って被加工物７の加工面７ａに摺接して研磨を行う。工具１には外周面に複数の半円状の溝２が形成されているので、工具１の回転によって、新しい半円状の溝２が被加工物７の加工面７ａの加工点に対偶し、半円状の溝２で磁気吸引している研磨剤３により加工点を研磨する。
【００２６】
なお、研磨剤３は、図６に示すように、磁性粉５の表面に無数のダイヤモンド等の砥粒６が保持され粒子４を構成し、この粒子４が溶媒（不図示）に懸濁した懸濁液として構成されている。
【００２７】
次に、被加工物の細穴・細溝の側面等の研磨の際の、上述の工具１の優位性について従来の円筒状の工具１０と比較して説明する。
【００２８】
図７に示すように、従来の円筒状の工具１０の場合は、研磨剤３を加工面に供給するためには工具１０の表面と被加工物７の加工面７ａとの隙間ｄを、使用する磁性粉５の直径の１．５〜２倍に設定する必要がある。
【００２９】
そのため、十分な磁気強度を得るために、断面積の大きな工具１０を選定する必要があるが、被加工物７の細穴・細溝の寸法による制約があるため、断面積の大きな工具１０を選定することが不可能な場合が生じる。例えば、リブの溝幅が１ｍｍの側面を加工すると仮定して直径４０μｍの磁性粉５を使用した場合は、工具１０の直径はφ０．６〜φ０．７ｍｍ以下に制約されてしまい、十分な磁気強度を得ることは困難である。
【００３０】
一方、図８に示すように、上述の工具１の場合は、工具１の外周面に形成された半円状の溝２の内側に磁性粉５が入り込んで、磁性粉５が工具１に磁気吸引された状態で研磨加工が進行するため、工具１の直径がφ０．９８ｍｍ程度の工具１を用いて加工することができる。これらは、対向する頂部２ａ、２ａの間隔が、８０μｍ以上であればよい。（磁性粉５の粒径が４０μｍの場合）
すなわち、この場合の双方の工具１、１０の体積を比較すると、（ただし、磁性粉５の粒径を４０μｍ、工具１、１０の磁性粉５の吸引部分の高さは１０ｍｍとする）
従来の円筒型工具１０の場合（直径は、磁性粉５の粒径の１．７５倍として）
工具１0の断面積；Ｓ１    πｒ２＝π×０．３５２＝０．３８４６５ｍｍ２
工具１0の体積；Ｖ１      Ｓ１×１０＝３．８４６５ｍｍ３
本発明の工具１の場合（凹部の直径を８０μｍとする）
工具１の断面積；Ｓ４      仮想円筒の断面積（Ｓ２）−凹部の断面積（Ｓ３）
仮想円筒の断面積；Ｓ２  πｒ２＝π×０．４９２＝０．７５３９１４ｍｍ２
凹部の断面積；Ｓ３  πｒ２×６＝π×０．０４２×６＝０．０３０１４４ｍ
ｍ２  （この場合、厳密には凹部は半円ではないが、略半
円形状とみなしている）
工具１の断面積；Ｓ４＝Ｓ２−Ｓ３＝０．７５３９１４ｍｍ２−０．０３０
１
４４ｍｍ２＝０．７２３７７ｍｍ２
工具１の体積；Ｖ２      Ｓ３×１０＝０．７２３７７ｍｍ２×１０＝７．
２３７７ｍｍ３
双方の体積比は、Ｖ２／Ｖ１＝７．２３７７ｍｍ３／３．８４６５ｍｍ３＝１．８８
つまり、本発明の工具１の体積は、従来の工具１０の体積に比べて１．８８倍に増大している。
【００３１】
したがって、本発明の工具１によれば、従来に比べて、従来の工具１０の体積よりも１．８８倍の大きさの体積のものが使用できるので、工具１の磁気強度が十分に確保され、工具１が研磨剤３を十分な磁気強度で保持した状態で加工できる。その結果、従来に比べて加工効率の高い加工が可能となる。
【００３２】
また、工具１か研磨剤３を十分な磁気強度で保持した状態で加工できるということは、工具１の回転数を高めて加工できることが可能であることでもある。図９は、工具１の回転数と研磨レートとの関係をグラフで示している。すなわち、工具１の回転数が２０００ｒｐｍ程度では、研磨レートは０．２２μｍ／ｍｉｎ程度であるが、工具１の回転数が８０００ｒｐｍ程度では、研磨レートは０．４５μ／ｍｉｎ程度になり、略倍増している。したがって、上述の工具１を用いれば、工具１の回転数を上げることが可能であり、それによっても、従来に比べて加工効率の高い加工が可能となる。
【実施例２】
【００３３】
細穴・細溝の側面等の研磨を効率よく行うために、工具の外形形状を特定することについては、［実施例１］と同様であるが、工具の外形に形成された溝の断面空間形状が異なる。なお、溝の断面空間形状が異なっても、それによる作用や効果は、［実施例１］と同様であるので、重複説明を避けるため、この実施例の作用や効果は、［実施例１］の該当個所を援用することにして説明を省略する。
【００３４】
図１０は、本実施例の工具１の断面拡大図である。工具１Ａの外面には断面空間形状がＶ字状の溝１２が所定ピッチで複数個が形成されている。断面空間形状がＶ字状の溝１２は対向する頂部１２ａ、１２ａが、磁気的には一方がＮ極であり、他方がＳ極に分極されている。複数個が設けられた頂部１２ａ、１２ａ間の距離が８０μｍ程度の断面空間形状がＶ字状の溝１２は何れも磁気的には同様に分極されている。したがって、隣接する各頂部１２ａ、１２ａはそれぞれが異なる極性に分極されている。それにより、断面空間形状がＶ字状の溝１２の内部では矢印Ｍで示したような磁力線が発生している。
【実施例３】
【００３５】
細穴・細溝の側面等の研磨を効率よく行うために、工具の外形形状を特定することについては、［実施例１］と同様であるが、工具の外形に形成された溝の断面空間形状が異なる。なお、溝の断面空間形状が異なっても、それによる作用や効果は、［実施例１］と同様であるので、重複説明を避けるため、この実施例の作用や効果は、［実施例１］の該当個所を援用することにして説明を省略する。
【００３６】
図１１は、本実施例の工具１３の断面拡大図である。工具１Ｂの外面には断面空間形状が角溝状の溝１３が所定ピッチで複数個が形成されている。角溝状の溝１３は対向する頂部１３ａ、１３ａが、磁気的には一方がＮ極であり、他方がＳ極に分極されている。複数個が設けられた頂部１３ａ、１３ａ間の距離が８０μｍ程度の断面空間形状が角溝状の溝１３は何れも磁気的には同様に分極されている。したがって、隣接する各頂部１３ａ、１３ａはそれぞれが異なる極性に分極されている。それにより、断面空間形状が角溝状の溝１３の内部では矢印Ｍで示したような磁力線が発生している。
【００３７】
なお、溝の断面空間形状は、角溝であってもＵ字溝であっても、その他、対向辺が形成されているものであれば任意の形状を用いることができる。
【００３８】
なお、上述の各実施例では、工具１の外面に形成された溝の対向する頂部２ａを異なる磁極に分極したが、図１２に示すように、工具１、１Ａ、１Ｂを、半分ずつを異なる磁極に分極して形成して用いることもできる。
【００３９】
次に、上述の工具１を用いて被加工物を加工する磁気研磨方法について説明する。図１３は、加工状態を説明する模式説明図であり、図１４は、工具１の断面空間形状が半円状の溝２（実施例２および３の溝でも同様）に研磨剤３が磁気吸引された状態を示す模式図である。
【００４０】
図１４に示すように、工具１の外面に形成された断面空間形状が半円状の溝２には研磨剤３が吸引され、この吸引された研磨剤３を介してさらに研磨剤３が吸引されている。加工装置加工ヘッド（不図示）に装着された工具１は、加工装置のＸＹテーブルに固定されている被加工物７に形成されているリブ溝１５の幅よりも僅かに径小のものが用いられている。
【００４１】
加工の際は、まず、ＸＹテーブルを移動させて被加工物７のリブ溝１５が加工ヘッドの直下の所定位置にくるようにする。次に、加工ヘッドを矢印Ｂ方向に回転させながら降下させて工具１がリブ溝１５の内部の所定深さまで挿入させる。ＸＹテーブルを矢印Ｃ方向に移動させて、研磨剤３によりリブ溝の側壁１５ａを研磨する。
【００４２】
なお、工具１による研磨条件は、被加工物７の材質である金属やプラスチックにより異なるので、それぞれに応じて設定する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】工具の磁気強度と体積との関係を示すグラフ。
【図２】（ａ）は、本発明の実施例である磁気研磨用工具の側面図、（ｂ）は、そのＡ−Ｂ断面図である。
【図３】本発明の実施例である磁気研磨用工具の断面拡大図。
【図４】半円状の凹部の説明図。
【図５】被加工物を研磨している状態の加工点近傍の説明図。
【図６】研磨剤の構成図。
【図７】従来の円筒状の工具の加工状態の説明図。
【図８】半円状の溝と磁性粉との関係の説明図。
【図９】工具の回転数と研磨レートとの関係のグラフ。
【図１０】実施例の工具の断面拡大図。
【図１１】実施例の工具の断面拡大図。
【図１２】実施例の工具の変形図。
【図１３】実施例の工具による加工状態を説明する模式説明図。
【図１４】工具と研磨剤との関係の説明図。
【図１５】（ａ）は、従来の磁気研磨加工の模式平面図、（ｂ）はその側面図。
【図１６】従来の工具の説明図。
【図１７】従来の工具の説明図。
【符号の説明】
【００４４】
１、１Ａ、１Ｂ…磁気研磨用工具、２…半円状の溝、３…研磨剤、４…粒子、５…磁性粉、６…砥粒、７…被加工物、１２…Ｖ字状の溝１３…角溝状の溝、１５…リブ溝
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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