(57)【要約】【課題】硬質材料の研磨を効率よく行うことができる研磨方法及び研磨装置を提供する。【解決手段】多数の砥粒１６を含有した砥石１４と、砥石車１４を回転駆動させる駆動部１７と、を備える研磨装置１０を用いて被研磨部材２３を研磨するに際し、砥石１４の研磨面１５の目つぶしを行う目つぶし部材１８と、目つぶし部材１８を保持固定し、移動可能に備えられた目つぶし部材保持手段２０と、駆動部１７及び目つぶし部材保持手段２０を制御する制御部を備えたものを用い、被研磨部材２３の研磨の際に、制御部によって、目つぶし部材保持手段２０を移動させて目つぶし部材１８を研磨面１５に常時押し当て、砥粒１６の目つぶれの状態が一定になるように制御しながら被研磨部材２３を研磨する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の砥粒を含有する砥石を回転駆動させて被研磨部材を研磨する研磨方法において、
前記被研磨部材を研磨する際に、前記砥石の研磨面に常時目つぶし部材を当接させて前記砥粒の目つぶれの状態が一定になるように制御しながら研磨することを特徴とする研磨方法。
【請求項２】
前記目つぶし部材として、前記被研磨部材と同組成の材料からなるものを用いることを特徴とする請求項１に記載の研磨方法。
【請求項３】
前記被研磨部材及び目つぶし部材として、焼結ダイヤモンドを含むものを用いることを特徴とする請求項２に記載の研磨方法。
【請求項４】
前記目つぶし部材の送り速度を１．５〜５μｍ／ｓｅｃとしたことを特徴とする請求項３に記載の研磨方法。
【請求項５】
多数の砥粒を含有する砥石と、前記砥石を回転駆動させる駆動部とを備える研磨装置において、
前記研磨装置は、前記砥石車の研磨面の目つぶしを行う目つぶし部材と、
前記目つぶし部材を保持固定し、移動可能に備えられた目つぶし部材保持手段と、
前記駆動部及び前記目つぶし部材保持手段を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記被研磨部材の研磨の際に、前記目つぶし部材保持手段を移動させ前記目つぶし部材を前記研磨面に押し当て、前記砥粒の目つぶれの状態が一定になるように制御しながら前記被研磨部材を研磨するように制御することを特徴とする研磨装置。
【請求項６】
前記被研磨部材と、前記目つぶし部材として、焼結ダイヤモンドを含むものを使用することを特徴とする請求項５に記載の研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被研磨材料の鏡面加工等の精密研磨を行うことができる研磨方法及び研磨装置に関し、詳しくは、焼結ダイヤモンド（ＰＣＤ）等の硬質材料からなる素材で形成された砥石の目つぶれ状態を常時コントロールしながら、焼結ダイヤモンド等の硬質材料からなる被研磨材料の鏡面加工等の精密研磨を行うことができる研磨方法及び研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＰＣＤ等の硬質材料で形成された被研磨部材であるワークの表面を研磨し、鏡のように磨きあげる鏡面加工（「鏡面仕上げ」とも云われる）が行われている。このような鏡面加工を行う理由は、表面を鏡のように仕上げることで見た目が綺麗になるだけでなく、例えばカッターホイールのカッター刃部分を鏡面加工することで、被切断部材の切断面を滑らかにすることができるためである。このような鏡面加工を始めとした研磨を行う研磨装置等に用いられる砥石は、使用し続けると目詰まりや目つぶれ、目こぼれが発生して研磨効率が悪くなる。その際、砥石の結合材の部分を削るドレッシングを行い、新たな砥粒を研磨面に適度に出現させる目立てを行うことで、目つぶれ等の不具合を調整して再び研磨が行えるようにしている。このドレッシングは、砥石の使用状況に応じて定期的に行われている。
【０００３】
しかしながら、目立てを行ったばかりの砥石は、砥粒の突出量にばらつきがあり、不均一となっているため、研磨されるワークに傷がつく等によって研磨精度が悪くなるおそれがある。そのため、従来、目立てを行った砥石に対し、砥粒の突出量を整えるために、例えばホワイトストーン等のダミーワークを用いて目つぶしを行い、砥粒の突出量を調整することが行われている。
【０００４】
このような例として、下記特許文献１には、ワークの加工不良を確実に防止する研削方法の発明が開示されている。下記特許文献１に記載の発明では、一対の砥石間にワークを挿入配置して、ワークに対して砥石を回転接触させながらワークを研削する研削方法において、ワークに代えてワークと同一形状のダミーワークを両砥石間に挿入配置し、そのダミーワークを回転させながら、ダミーワークに対して両砥石の研削作用面を回転接触させて、砥石の研削作用面をドレッシングするようにしている。そして、このような構成を有することにより、下記特許文献１に記載の発明によれば、ワークに換わるダミーワークに対して上下砥石の研削作用面が回転接触されることにより、両砥石の研削作用面がドレッシングされるため、上下砥石における各砥石セグメントの砥粒の目立てを確実に均一化することができるので、上下砥石をドレッシングした後に、正規のワークを研削加工しても、ワークの加工不良を防止することができ、ワークを無駄に研削することがないとされている。
【０００５】
また、下記特許文献２には、砥石車のドレッシング装置及びドレッシング方法に関する発明が開示されている。下記特許文献２に記載の発明では、ドレッシング部材を有するドレッシング工具と、このドレッシング部材が砥石車の砥石面に沿ってその砥石面の移動方向と異なる方向に移動するようにドレッシング工具を駆動する駆動手段とを備えた砥石車のドレッシング装置において、ドレッシング部材は、砥石面に摺接する目立て砥石と、砥石面に摺接する鋼材とを備えたものである。そして、このような構成を有することで、下記特許文献２に記載の発明によれば、ドレッシング工具を駆動手段により所定回数回転させるのみで、砥石車の目立てと目潰しとを略並行して行うことができるので、従来の目立て処理のみのドレッシングに要する時間と略同じ時間で目潰し処理まで完了させることができ、ワーク研削効率を向上させることができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−００６０１９号公報
【特許文献２】特開２００５−０８１４４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１の発明によれば、砥粒の目立てを確実に均一化することができ、また、上記特許文献２の発明によれば、目立てと目潰しとを略並行して行うことができるようになる。しかしながら、これらの処理は、定期的に行われるものであり、ワークの研磨中に砥石の表面が不規則になったような場合では、その表面が不規則な状態の砥石で研磨がされることになる。また、研磨されるワークが、ＰＣＤ等の硬質の部材である場合では、特に砥石に不具合が生じるおそれが大きくなる。
【０００８】
なお、一般に、ＰＣＤ素材を鏡面加工する際には、砥石側が目つぶれしていると鏡面加工に効果がある。すなわち、砥石を用いて研磨を継続すると、被研磨部材の表面が平滑になるにつれて砥石の砥粒は次第に目つまりや目つぶれを起し、その結果、砥石の切れ味は落ちるが磨き効果が良好に発揮されるようになる。しかし、砥石の目つぶれ状態を一定にコントロールすることは困難であるため、従来の鏡面加工では、研磨面のドレッシングを行わずに乾式研磨で数十時間も連続して目つぶれをおこしながら鏡面加工を行っているので、作業効率が非常に悪くなっている。
【０００９】
発明者は、上述の従来技術の問題点を解決すべく種々実験を繰り返した結果、砥石の研磨面の砥粒の目つぶれ状態を連続的にコントロールして鏡面加工に最適な目つぶれ状態を維持することにより、従来に比べて優れた鏡面加工をすることが可能となることを見出し、本発明を完成するに至ったのである。
【００１０】
すなわち、本発明の目的は、砥石の研磨面に対して常時ドレッシングを行うことにより、砥石の目つぶれ状態を一定にコントロールして被研磨材料の鏡面加工等の精密研磨を行うことができる研磨方法及び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】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の研磨方法は、多数の砥粒を含有する砥石を回転駆動させて被研磨部材を研磨する研磨方法において、
前記被研磨部材を研磨する際に、前記砥石の研磨面に常時目つぶし部材を当接させて前記砥粒の目つぶれの状態が一定になるように制御しながら研磨することを特徴とする。
【００１２】
従来の研磨方法によって硬質材料からなる被研磨部材を研磨すると、研磨面の磨耗が進み研磨面が不均一な状態となるため、この研磨面で研磨を進めると被研磨部材の研磨精度が悪くなるおそれがある。本発明の研磨方法によれば、目つぶし部材を設け、この目つぶし部材の移動を制御し砥石の研磨面に押し当てることで、研磨中にできた研磨面の不均一な部分を目つぶし部材で常時目つぶしを行い、常に平坦な状態に調整することができるので、被研磨部材に対して優れた研磨ができるようになる。なお、本発明を適用し得る硬質材料からなる被研磨部材としては、焼結ダイヤモンド、天然ダイヤモンド、合成単結晶ダイヤモンド又は合成多結晶ダイヤモンド、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、立方晶窒化硼素（ＣＢＮ）、サイアロン（Ｓｉ３Ｎ４−Ａｌ２Ｏ３）等の超硬セラミックス、炭化タングステン（ＷＣ）等の超硬金属、サーメット等が挙げられる。
【００１３】
また、本発明の研磨方法においては、前記目つぶし部材として、前記被研磨部材と同組成の材料からなるものを用いることが好ましい。
【００１４】
本発明によれば、目つぶし部材の材料と被研磨部材の材料を同組成とすることで、砥石の研磨面の砥粒の目つぶれ状態を連続的にコントロールし、鏡面加工に最適な目つぶれ状態を維持して目つぶしを効率よく行うことができ、優れた研磨を行うことができる。
【００１５】
また、本発明の研磨方法においては、前記被研磨部材及び目つぶし部材として、焼結ダイヤモンドを含むものを用いることが好ましい。
【００１６】
本発明によれば、被研磨部材に非常に硬度の高い焼結ダイヤモンドを用いた場合でも、目つぶし部材として被研磨部材と同じ焼結ダイヤモンドを用いることで、効率よく目立てをつぶすことができ、効率よく目つぶし状態を一定にすることができる。
【００１７】
また、本発明の研磨方法においては、前記目つぶし部材の当接圧力を送り速度を１．５〜５μｍ／ｓｅｃとすることが好ましい。
【００１８】
本発明によれば、送り速度を１．５〜５μｍ／ｓｅｃの範囲で目つぶし部材を制御して押圧することで、より一定に目立てを目つぶしすることができ、砥石を平坦にすることができるようになる。
【００１９】
また、本発明の研磨装置においては、多数の砥粒を含有する砥石と、前記砥石を回転駆動させる駆動部とを備える研磨装置において、
前記研磨装置は、前記砥石車の研磨面の目つぶしを行う目つぶし部材と、
前記目つぶし部材を保持固定し、移動可能に備えられた目つぶし部材保持手段と、
前記駆動部及び前記目つぶし部材保持手段を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記被研磨部材の研磨の際に、前記目つぶし部材保持手段を移動させ前記目つぶし部材を前記研磨面に押し当て、前記砥粒の目つぶれの状態が一定になるように制御しながら前記被研磨部材を研磨するように制御することを特徴とする。
【００２０】
本発明の研磨装置によれば、目つぶし部材が備えられており、この目つぶし部材の移動が制御され砥石の研磨面に押し当てられることで、研磨中にできた研磨面の不均一な部分を目つぶし部材で一定に目つぶしが行われ、常に砥石の研磨面が平坦な状態に調整されるので、被研磨部材に対して優れた精密研磨ができるようになる。
【００２１】
また、本発明の研磨装置においては、前記被研磨部材と、前記目つぶし部材として、焼結ダイヤモンドを含むものを使用することができる。
【００２２】
本発明によれば、被研磨部材が高硬度の焼結ダイヤモンドであっても、目つぶし部材の材質を被研磨部材と同じ焼結ダイヤモンドを含むものを用いることで砥石の研磨面の砥粒の目つぶれ状態を連続的にコントロールし、鏡面加工に最適な目つぶれ状態を維持して効率よく目つぶしを一定に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態の研磨方法を実施する研磨装置の斜視図である。
【図２】図１の研磨装置を用いた研磨方法を説明する模式図である。
【図３】図３Ａは研磨面の拡大図であり、図３Ｂは研磨面に目つぶし部材を押圧している状態の拡大図であり、図３Ｃは研磨面の砥粒が目つぶしされた状態を示す拡大図である。
【図４】他の研磨装置の例を表わした模式図である。
【図５】図５Ａ〜図５Ｈは研磨装置に用いられる砥石車の例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための研磨方法及び研磨装置の一例を示すものであって、本発明をこの研磨方法及び研磨装置に特定することを意図するものではなく、本発明は特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも等しく適用し得るものである。また、以下に示す図面においては、各構成をわかりやすく視認できるようにするため、各構成部分毎に適宜縮尺を異ならせており、必ずしも実際の寸法ないし角度のとおり図示されているものではない。
【００２５】
まず、図１を参照して、実施形態の研磨装置１０について説明する。研磨装置１０は、ワーク２３を研磨する砥石車１４と、砥石車１４を駆動する駆動部としての電動機１７と、砥石車１４の研磨面１５の目つぶしを行う目つぶし部材１８と、この目つぶし部材１８が保持固定され移動される目つぶし部材保持手段２０と、電動機１７及び目つぶし部材保持手段２０を制御する制御部（不図示）と、これらを備えた装置本体１１とで構成されている。
【００２６】
砥石車１４は、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）、ダイヤモンドなどの極めて高硬度で微小粒子である砥粒１６を、結合材と混合して所定の直径及び所定の幅を有する円筒状に成形したものであり、砥粒１６と結合材との間には多数の気孔が形成されている。砥粒１６はワーク２３の部材に応じて適宜選択される。なお、本実施形態では、ワークとして焼結ダイヤモンドからなるものを用い、砥粒としては、焼結ダイヤモンドを用いている。
【００２７】
砥石車１４は、中央に貫通孔が形成され、駆動部としての電動機１７とシャフトにより結合されており、電動機１７の回転で砥石車１４が回転駆動されるようになっている。
【００２８】
装置本体１１はこの砥石車１４や電動機１７を備える部分であり、砥石車１４は研磨に使用される部分以外は装置本体１１の砥石覆い１１ａにより覆われている。この砥石覆い１１ａには、研磨時に発生したクズをよけるクズよけ板１２や、研磨されるワーク２３を支持する刃物受け１３等が設けられている。
【００２９】
また、装置本体１１には、目つぶし部材１８とこの目つぶし部材１８を移動自在に保持固定するための目つぶし部材保持手段２０とが設けられている。この目つぶし部材保持手段２０は、ワーク２３の研磨中に、砥石車１４の研磨面１５に目つぶし部材１８を一定の押圧力で押し付けるものである。
【００３０】
目つぶし部材１８は、研磨面１５に押圧される所定面積の目つぶし面１９を有し、立方体形状に成形されている。目つぶし面１９は、砥石車１４の砥粒１６の目つぶしを行える硬度を有し、ワーク２３の硬度と同じか又はより硬質の部材で形成されている。例えば、ワーク２３が焼結ダイヤモンドで形成されているならば、目つぶし部材１８として目つぶし面１９が焼結ダイヤモンドで形成されているものを用い得る。なお、適用し得るワークの部材としては、焼結ダイヤモンドの他、天然ダイヤモンド、合成単結晶ダイヤモンド又は合成多結晶ダイヤモンド、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、立方晶窒化硼素（ＣＢＮ）、サイアロン（Ｓｉ３Ｎ４−Ａｌ２Ｏ３）等の超硬セラミックス、炭化タングステン（ＷＣ）等の超硬金属、サーメット等が挙げられる。目つぶし部材１８は、全てが同じ材質で形成されていてもよいが、研磨面１５に押圧される目つぶし面１９のみを硬質の部材で形成するようにしてもよい。
【００３１】
また、目つぶし部材保持手段２０は、目つぶし部材１８が保持及び固定される保持固定部２１と、この保持固定部２１に接続され、この保持固定部２１を自在に移動できるアーム部２２とで構成されている。このアーム部２２は、装置本体１１に装着され、後述する制御部の信号により駆動されて保持固定部２１及び目つぶし部材１８を所定位置に移動させることができるものである。
【００３２】
また、装置本体１１には、図示省略したが、電動機１７の回転数及び目つぶし部材保持手段２０の移動を制御する制御部が設けられている。この制御は、あらかじめプログラムされていてもよく、また、作業時毎に入力するようにしてもよい。なお、本実施形態では、目つぶし部材１８は、砥石覆い１１ａの開口部１１ｂから出し入れされ目つぶし部材１８を砥石車１４の研磨面に押圧するような構成となっている。
【００３３】
次に、図２、図３を参照して、本実施形態にかかる研磨装置１０を用いた研磨方法について説明する。なお、図２では、装置本体１１の砥石覆い１１ａを除いた状態を示している。研磨面１５は図３Ａに示すように砥粒１６が研磨面１５から突出し、先端が鋭く尖った状態となっている。そして、本実施形態では、この研磨面１５の砥粒１６を一定にし研磨をするのに最適な状態に目つぶしがされる。すなわち、研磨の際は、図１に示すように、回転する砥石車１４にワーク２３を押し付け研磨が行われるが、このとき、本実施形態では、砥石車１４には図２、図３Ｂに示すように、研磨面１５に目つぶし部材１８が目つぶし部材保持手段２０により押圧され、研磨面１５の突出した砥粒１６が常に目つぶしされている状態となっている。なお、図３Ｃは、目つぶし部材１８を研磨面１５から離した状態を示している。そして、この押圧は、装置本体１１に設けられた制御部により制御され、砥石車１４の砥粒１６の目つぶれ状態が一定となるように、目つぶし部材保持部のアーム部を調整し、研磨面に目つぶし部材を押圧する押圧力を制御している。
【００３４】
このようにすることで、研磨中にできた研磨面の不均一な部分を目つぶし部材で目つぶれを起こし、常に平坦な状態に調整することができるので、被研磨部材に対して優れた研磨ができるようになるとともに、優れた鏡面加工等の精密研磨もできるようになる。なお、目つぶし部材の送り速度を１．５〜５μｍ／ｓｅｃの範囲に制御することで、より優れた研磨を行うことができる。
【００３５】
なお、本実施形態では、縦回転の砥石車に目つぶし部材を設けた例を示したが、これに限らず、図４に示すように、横回転の砥石車に目つぶし部材を設けるようにしてもよい。さらに、目つぶし部材は図５Ａ〜図５Ｈに示すような様々な形状の砥石車１４Ａ〜１４Ｈに設けることができ、これらの研磨面１５に目つぶし部材１８を設けるようにすることで、本実施形態と同様の効果を奏することができるようになる。なお、図５Ａは平型、図５Ｂはリング型、図５Ｃは片へこみ形、図５Ｄはストレートカップ形、図５Ｅは両へこみ形、図５Ｆはテーパカップ形、図５Ｇはさら形、図５Ｈはのこ用さら形である。また、目つぶし部材も立方体形状だけでなく、使用する研磨車の形状や使用者の使い勝手により、任意の形状に変更することもできる。
【符号の説明】
【００３６】
１０：研磨装置  １１：装置本体  １１ａ：砥石覆い  １１ｂ：開口部  １２：クズよけ板  １３：刃物受け  １４：砥石車  １５：研磨面  １６：砥粒  １７：電動機（駆動部）  １８：目つぶし部材  １９：目つぶし面  ２０：目つぶし部材保持手段  ２１：保持固定部  ２２：アーム部  ２３：ワーク  
【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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