特許 5728251 長尺状ワークピースの研削方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5728251

(24)【登録日】2015年4月10日

(45)【発行日】2015年6月3日

(54)【発明の名称】長尺状ワークピースの研削方法

(51)【国際特許分類】

   B24B 55/02 20060101AFI20150514BHJP

   B24B 7/02 20060101ALI20150514BHJP

【ＦＩ】

   B24B55/02 B

   B24B7/02

【請求項の数】1

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2011-45043(P2011-45043)

(22)【出願日】2011年3月2日

(65)【公開番号】特開2012-179686(P2012-179686A)

(43)【公開日】2012年9月20日

【審査請求日】2014年2月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】391011102

【氏名又は名称】株式会社岡本工作機械製作所

(72)【発明者】

【氏名】重水 純一郎

【審査官】 亀田 貴志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−０８６３５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３０７３０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−００１２４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１９９４１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３１５０８８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２４Ｂ ５５／０２

Ｂ２４Ｂ ５／００ − ７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ａ）．機枠上に左右方向に設けられた案内レール上を左右方向に往復移動できるように設けられたワークテーブル、
ｂ）．前記ワークテーブルの左右移動幅の長さより長い長さのクーラント液供給管一対に噴出口を多数設けたクーラント液供給管一対を前記ワークテーブルの前後の機枠に取り付けたワーク表面クーラント液供給機構、
ｃ）．コラムに上下昇降可能に取り付けた砥石軸に軸承されたダイヤモンド砥石車、
ｄ）．前記ダイヤモンド砥石車の近傍に設けられ、ダイヤモンド砥石車とワークとが接する加工点に研削液を供給する研削液供給ノズル、
を備える研削装置を用い、
前記ワークテーブル上の電磁チャック上面にワークを固定し、ワークテーブルを左右方向に往復反転移動させ
前記一対のワーク表面クーラント液供給機構の多数の噴出口よりクーラント液を前記ワークおよび電磁チャック上面および側面に供給して前記電磁チャック上表面全域に亘ってクーラント液膜を形成させるとともに、前記研削液供給ノズルより前記ダイヤモンド砥石車に向けて研削液を供給し、
回転する前記ダイヤモンド砥石車を下降させて前記左右方向に往復反転移動するワークテーブル上に固定されたワーク表面に当接させてワーク表面の研削加工を開始し、前記ワークとダイヤモンド砥石車の相対的な動きによりダイヤモンド砥石車でワーク表面を研削加工する長尺状ワークピースの研削方法において、
長尺状ワークピースの研削ステージを取り代量１．５〜１５μｍの粗研削ステージと取り代量０．０５〜１．０μｍの仕上げ研削ステージとに分け、粗研削ステージでは砥番８００〜１，５００番のダイヤモンド砥石車を用い、ダイヤモンド砥石車の周速度を１５０〜３８０ｍ／分として平面研削加工を行い、仕上げ研削ステージでは砥番２，０００〜３，０００番のダイヤモンド砥石車を用い、ダイヤモンド砥石車の周速度を２０〜４０ｍ／分として平面仕上げ研削加工を行うことを特徴とする、長尺状ワークピースの研削方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、樹脂フィルム成形用Ｔ−ダイ、溶工用Ｔ―ダイ、液体カーテン幕形成Ｔ−ダイなどの長さが５〜１０ｍと長い長尺状ワークピースを砥石車、平研削砥石（ＰＣＤ砥石、カップホイール砥石、ピッチポリィシャーなどの研削（研磨）工具を用い、平坦で反りの小さい長尺状ワークピースに研削加工する方法に係る。

【背景技術】

【0002】

長尺状ワークピースの表面をピッチポリィシャーで一方向研削加工して工具軌跡島模様の無いＴ−ダイに機械加工することは知られている。

【0003】

例えば、特開２００６−７３７３号公報（特許文献１）は、図２に示すフレーム６上に設けられたワークテーブル４、研磨ヘッド１０のスピンドル軸の下端に軸承された研磨工具保持板、該研磨工具保持板表面に貼付されたピッチ研磨工具３、該ピッチ研磨工具を軸承する前記スピンドル軸の回転駆動装置、左右移動駆動装置ならびに昇降装置、および、前記ワークテーブル上に載置されたワーク面とこれに対向する前記ピッチ研磨工具面間に研磨剤を供給する研磨剤供給ノズル、ドレッサ１２、数値制御装置８を備えるピッチ研磨装置１００を提案する。

【0004】

このピッチ研磨装置を用い、フレーム６上に設けられたワークテーブル６に固定された金属メッキブロック材（ワーク）表面に、スピンドル軸の下端に軸承された研磨工具保持板に貼付されたピッチ研磨工具３のピッチ面を押圧し、ワーク表面とこれに対向する前記ピッチ研磨工具面間に研磨剤を供給しながらピッチ研磨工具を回転させながら一方向に移動させ、ワークの一方向ピッチ研磨を行い、ワークに残っていた砥石車縞跡を消滅させるとともに、砥石車を利用した精密研削装置を用いて精密研磨されたワークと比較して表面粗さの値が１／４〜１／６倍と小さくなったより優れた研磨鏡面を呈現させることができる。

【0005】

また、上記ピッチ研磨工具に代えて、特開２００６−３１５０８８号公報（特許文献２）は、円盤状基台の一方の表面に、直径５〜２０ｍｍ、高さ１〜１０ｍｍの円板状ダイヤモンド焼結体ペレットの複数を隣接するペレット間の距離を少なくとも３ｍｍ以上離して同心円上に等間隔に複数設けたディスク状研削砥石であって、前記円板状ダイヤモンド焼結体ペレットは、平均粒径１〜６μｍ、ＪＩＳ粒度２，５００〜８，０００番のダイヤモンド粒子を樹脂バインダーで結合し、ペレット状に成型したものを焼結して得たダイヤモンド焼結体ペレットで形成されているＰＣＤペレット研削砥石を用い、これをスピンドル軸にＰＣＤペレット層が下面を向くように取り付け、研削装置のワークテーブル上に載置された超硬合金製ワークの表面に研削剤を供給しつつ、前記スピンドル軸回りに回転するＰＣＤペレット研削砥石のＰＣＤペレットをワーク表面に押圧し、ＰＣＤペレットの一方向への送りをかけながらワークを切り込むことにより超硬合金ワーク表面を研削加工する方法を提案する。

【0006】

本願特許出願人は、特開２００６−１０２８６７号公報（特許文献３）にて図３に示すフレーム（機枠）６上に左右方向に往復移動可能に設けられたワークテーブル４を案内するスライド本体とガイド本体よりなる油静圧直動案内装置、前記ワークテーブル４に直交して設けられた前後方向に往復移動可能なサドル７を案内する油静圧直動案内装置、数値制御装置８、前記サドル７上に起立して固定されたコラム９、該コラムに砥石車３を軸承する砥石軸を備える砥石ヘッド１０を固定した滑走体を上下方向に昇降させる油静圧直動案内装置、および、砥石車回転駆動機構を備える精密平面研削装置１００を提案した。

【0007】

上記特許文献３に記載の超精密平面研削装置１００を用いて左右長さ４２５０ｍｍ、前後幅８００ｍｍ寸法のワークを平面研削加工したワークの前後方向の真直度は０．３μｍ、左右方向の真直度は１．３μｍと小さいもので、長尺状ワークピースの精密研削加工に適する超精密平面研削装置と言える。

【0008】

上記特許文献１に記載のピッチ研磨装置、特許文献２に記載の平面研磨装置および特許文献３に記載の平面記載装置は、長尺状ワークピースの左右方向の長さが５０００ｍｍ程度のものなら反りのない鏡面を有する研削（研磨）加工されたワークピースを与えるが、長さが７０００〜１２０００ｍｍと長尺のワークピースでは、ワークに反りが生じ、左右の長手方向の真直度が１．３〜２．５μｍと前後方向の真直度０．１〜０．３μｍと比較して大きい値を示す原因は、工具直径が２５０〜３６０ｍｍ径、または砥石車の直径が２００〜３６０ｍｍ径、砥石車幅が２５〜６０ｍｍ幅では、工具とワークピースが接する加工点に供給される研削液の量では、研削作用点から遠く離れているワークピース部分の表面がワークテーブルの左右往復反転移動する間に乾燥してしまうことが原因で機械加工中のワークピースの表面温度が一定していないことに起因すると推量した。

【0009】

本願特許出願人は、特願２０１１−０３０３８７号明細書（特許文献４）にて図１に示すワークおよびテーブルを冷却する冷却水噴出ノズルを、超精密平面研削盤“ＵＰＧ”（商品名）（株式会社岡本工作機械製作所のカタログ「超精密平面研削盤“ＵＰＧ Series”」、２００７年４月印刷）に付属させ、
ａ）機枠上に左右方向に設けられた案内レール上を左右方向に往復移動できるように設けられたワークテーブル、
ｂ）噴出口を多数設けたクーラント液供給管１対を前記ワークテーブルの前後の機枠に取り付けたワーク表面クーラント液供給機構、
ｃ）コラムに上下昇降可能に取り付けた工具軸に軸承された砥石車、
ｄ）前記砥石車の近傍に設けられ、砥石車とワークとが接する加工点に研削液を供給する研削液供給ノズル、
を備える平面研削装置を用い、
前記ワークテーブル上にワークを固定し、ワークテーブルを左右方向に往復反転移動させ
前記一対のワーク表面クーラント液供給機構よりクーラント液を前記ワーク表面に供給してワーク表面全域にクーラント液膜を形成させるとともに、前記研削液供給ノズルより前記研削工具に向けて研削液を供給し、
１５０〜３８０ｍ／分の周速度で回転する前記砥石車を下降させて前記左右方向に６〜１０ｍ／分の速度で往復反転移動するワークテーブル上に固定されたワーク表面に当接させてワーク表面の研削加工を開始し、
前記ワークと砥石車の相対的な動きにより砥石車でワーク表面を研削加工する、長尺状ワークピースの研削方法を提案した。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２００６−７３７３号公報

【特許文献2】特開２００６−３１５０８８号公報

【特許文献3】特開２００６−１０２８６７号公報

【特許文献4】特願２０１１−０３０３８７号明細書

【非特許文献】

【0011】

【非特許文献1】岡本工作機械製作所のカタログ「超精密平面研削盤“ＵＰＧ Series”」、２００７年４月頒布

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

上記特許文献４記載の平面研削方法は、研削加工中において、常時、ワークテーブル表面全域にクーラント液膜が形成され、ワークテーブルの温度を一定に保つことができるので、反りの小さい、ワークの前後方向の真直度が０．３μｍ、ワークの左右方向の真直度が０．６μｍの研削加工ワークを得ることができた。

【0013】

本願発明者は、真直度の値が０．１μｍ前後とさらに小さい加工ワークを得るには、最終研削ステージにおいて、砥番が２，０００〜３，０００番と砥粒径が小さいダイヤモンド砥石車を用い、ダイヤモンド砥石車の周速度を２０〜４０ｍ／分程度に小さくすれば可能であると想到した。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明の請求項１は、
ａ）．機枠上に左右方向に設けられた案内レール上を左右方向に往復移動できるように設けられたワークテーブル、
ｂ）．前記ワークテーブルの左右移動幅の長さより長い長さのクーラント液供給管一対に噴出口を多数設けたクーラント液供給管一対を前記ワークテーブルの前後の機枠に取り付けたワーク表面クーラント液供給機構、
ｃ）．コラムに上下昇降可能に取り付けた砥石軸に軸承されたダイヤモンド砥石車、
ｄ）．前記ダイヤモンド砥石車の近傍に設けられ、ダイヤモンド砥石車とワークとが接する加工点に研削液を供給する研削液供給ノズル、
を備える研削装置を用い、
前記ワークテーブル上の電磁チャック上面にワークを固定し、ワークテーブルを左右方向に往復反転移動させ
前記一対のワーク表面クーラント液供給機構の多数の噴出口よりクーラント液を前記ワークおよび電磁チャック上面および側面に供給して前記電磁チャック上表面全域に亘ってクーラント液膜を形成させるとともに、前記研削液供給ノズルより前記ダイヤモンド砥石車に向けて研削液を供給し、
回転する前記ダイヤモンド砥石車を下降させて前記左右方向に往復反転移動するワークテーブル上に固定されたワーク表面に当接させてワーク表面の研削加工を開始し、前記ワークとダイヤモンド砥石車の相対的な動きによりダイヤモンド砥石車でワーク表面を研削加工する長尺状ワークピースの研削方法において、
長尺状ワークピースの研削ステージを取り代量１．５〜１５μｍの粗研削ステージと取り代量０．０５〜１．０μｍの仕上げ研削ステージとに分け、粗研削ステージでは砥番８００〜１，５００番のダイヤモンド砥石車を用い、ダイヤモンド砥石車の周速度を１５０〜３８０ｍ／分として平面研削加工を行い、仕上げ研削ステージでは砥番２，０００〜３，０００番のダイヤモンド砥石車を用い、ダイヤモンド砥石車の周速度を２０〜４０ｍ／分として平面仕上げ研削加工を行うことを特徴とする、長尺状ワークピースの研削方法を提供するものである。

【発明の効果】

【0015】

研削加工中において、常時、ワークテーブル表面全域にクーラント液膜が形成され、ワークテーブルの温度を一定に保つことができるので、反りの小さい、真直度のバラツキが小さい研削加工ワークを製作することができる。また、仕上げ研削ステージでの砥石車の回転周速度を粗研削ステージの砥石車の周速度１５０〜３８０ｍ／分の約１／１０〜１／１５程度の低速で行うのでＲｘが０．０１μｍ前後、Ｒｙが０．０９〜０．１２μｍの鏡面を有する加工ワークを得ることができた。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１はワーク表面全域にクーラント液膜を形成させている状態を示す斜視図である。

【図2】図２はピッチ研磨装置の正面図である。

【図3】図３は超精密平面研削装置の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明を実施する研削装置は、研削装置が噴出口を多数設けたクーラント液供給管１対２０ａ，２０ｂを前記ワークテーブルの前後の機枠に取り付けたワーク表面クーラント液供給機構２０を備える点を除いては、前記特許文献１、特許文献２、特許文献３記載および既知のコラム式、サドル式、門型の平面研削装置１００が使用できる。

【0018】

砥石車３としては、粗研削ステージでは砥番８００〜１，５００番のダイヤモンド砥石車を用い、ダイヤモンド砥石車の周速度を１５０〜３８０ｍ／分として平面研削加工を行う。仕上げ研削ステージでは砥番２，０００〜３，０００番のダイヤモンド砥石車を用い、ダイヤモンド砥石車の周速度を２０〜４０ｍ／分として平面仕上げ研削加工を行う。

【0019】

図１において、ワーク表面クーラント液供給機構２０は、孔径２〜５ｍｍの噴出口２０ｄを３０ｃｍ間隔に多数設けた口径８〜１５ｍｍのクーラント液供給管一対２０ａ，２０ｂを前記ワークテーブル４の前後の機枠２に取り付けており、クーラント液供給管２０ａ，２０ｂの長さは、ワークテーブル４の左右移動幅より１０〜２０ｃｍ若干長い長さとなっている。前記クーラント液供給管一対２０ａ，２０ｂの先端は分岐管２０ｃに結合され、この分岐管にクーラント液タンクからポンプでクーラント液が供給され、噴出口２０ｄより噴流２０ｅがワークｗおよび電磁チャック１３上面および側面に供給される。この噴出口２０ｄのクーラント液供給管上での穿孔位置は、噴出口より１０〜２５０リットル／分の割合で噴流されるクーラント液がワークテーブル４上の電磁チャック１３表面に届くように設けられ、供給されたクーラント液がワークテーブル４の左右移動により電磁チャック１３上表面全域に亘って液膜を形成するとともに、ワークテーブル４上にも垂下、もしくはワークテーブル４にもクーラント液の噴流２０ｅがかかって電磁チャック１３を冷却する。更に、ワークテーブル４をも冷却する。

【0020】

ダイヤモンド砥石車３の近傍には、ダイヤモンド砥石車３とワークｗとが接する加工点に研削液を供給する研削液供給ノズル１１が設けられ、研削液（クーラント液）が２〜３０リットル／分の割合で供給される。

【0021】

クーラント液、研削液はそれぞれ別のクーラント液タンクに貯蔵され、それらの保管温度は、コラム９やワークテーブル４、電磁チャックを冷却するクーラント液と略同一温度に保たてられる。

【実施例】

【0022】

実施例１
コラム型超精密平面研削盤“ＵＰＧ１２０００”（商品名）のワークテーブル４の前後の機枠６に、孔径４ｍｍの噴出口を３０ｃｍ間隔に多数設けた口径１２ｍｍ、長さ１２０５０ｍｍのクーラント液供給管一対２０ａ，２０ｂを取り付け、これらクーラント液供給管の一方の端を分岐管に連結し、分岐管の先をクーラント液タンクに臨ませ、ポンプによりクーラント液を分岐管に供給できる構造とした。

【0023】

研削砥石３として、砥石径３００ｍｍ、砥石幅５０ｍｍの砥番１，０００の粗研削ダイヤモンド砥石車または砥番２，０００の仕上げ研削ダイヤモンド砥石車を用い、前後幅１５０ｍｍ、左右長さ２５００ｍｍ、高さ４０ｍｍ寸法のワークｗをワークテーブル４上の電磁チャック１３を介して固定した。

【0024】

前記ワークテーブル４を９ｍ／分の速度で左右方向に往復反転移動させ、前記一対のワーク表面クーラント液供給機構２０よりクーラント液を１つの噴出孔より４０リットル／分の割合で前記磁気チャック上に固定されるワーク表面上に供給してワーク表面全域にクーラント液膜を形成させるとともに、前記研削液供給ノズル１１より前記砥番１，０００の砥石車３に向けて１０リットル／分量の研削液を供給した。

【0025】

３７０ｍ／分の周速度（ｖ）で回転する前記砥石車３を０．５μｍの切り込み量で下降させて左右方向に９ｍ／分テーブル速度で往復反転移動、前後送り速度１０ｍｍ／分で前後移動するワークテーブル４上の磁気チャックに固定された前記ワーク表面に砥石車３を当接させてワーク表面の研削加工を開始した。

【0026】

前記ワークｗと砥石車３の相対的な動き（前後、左右、上下）により砥石車３でワーク表面を粗研削加工し、１５．０μｍ総取り代量削り取り、ワークの前後方向の真直度が０．３μｍ、ワークの左右方向の真直度が０．６μｍの粗研削加工ワークを得た。

【0027】

ついで、砥石車を砥番２，０００の仕上げ研削ダイヤモンド砥石車に取り替え、上記粗研削加工ワークの研削加工条件を、砥石車の切り込み量０．１μｍ、総取り代量０．５μｍ、仕上げ研削ダイヤモンド砥石車の周速度（ｖ）３４ｍ／分、ワークテーブル４の左右方向移動テーブル速度６ｍ／分、ワークテーブル４の前後送り速度０．４ｍｍ／分と変更する他は同様にして仕上げ研削加工を行い、Ｒｘが０．０９８〜０．１０μｍ、Ｒｙが０．１２〜０．１６μｍの鏡面を呈する仕上げ研削加工ワークを得た。

【0028】

実施例２
コラム型超精密平面研削盤“ＵＰＧ１２０００”（商品名）のワークテーブル４の前後の機枠６に、孔径４ｍｍの噴出口を３０ｃｍ間隔に多数設けた口径１２ｍｍ、長さ１２０５０ｍｍのクーラント液供給管一対２０ａ，２０ｂを取り付け、これらクーラント液供給管の一方の端を分岐管に連結し、分岐管の先をクーラント液タンクに臨ませ、ポンプによりクーラント液を分岐管に供給できる構造とした。

【0029】

研削砥石３として、砥石径３００ｍｍ、砥石幅５０ｍｍの砥番１，０００の粗研削ダイヤモンド砥石車、砥番１，５００の中仕上げ研削ダイヤモンド砥石車、または、砥番３，０００の仕上げ研削ダイヤモンド砥石車を用い、前後幅１５０ｍｍ、左右長さ２５００ｍｍ、高さ４０ｍｍ寸法のワークｗをワークテーブル４上の電磁チャック１３を介して固定した。

【0030】

前記ワークテーブル４を９ｍ／分の速度で左右方向に往復反転移動させ、前記一対のワーク表面クーラント液供給機構２０よりクーラント液を１つの噴出孔より４０リットル／分の割合で前記磁気チャック上に固定されたワーク表面上に供給してワーク表面全域にクーラント液膜を形成させるとともに、前記研削液供給ノズル１１より前記砥番１，０００の砥石車３に向けて１０リットル／分量の研削液を供給した。

【0031】

３７０ｍ／分の周速度（ｖ）で回転する前記砥石車３を１．０μｍの切り込み量で下降させて左右方向に９ｍ／分テーブル速度で往復反転移動、前後送り速度１０ｍｍ／分で前後移動するワークテーブル４上の磁気チャックに固定された前記ワーク表面に砥石車３を当接させてワーク表面の研削加工を開始した。

【0032】

前記ワークｗと砥石車３の相対的な動き（前後、左右、上下）により砥石車３でワーク表面を粗研削加工し、１２．０μｍ総取り代量削り取り、ワークの前後方向の真直度が０．３６μｍ、ワークの左右方向の真直度が０．６８μｍの粗研削加工ワークを得た。

【0033】

ついで、砥石車を砥番１，５００の中仕上げ研削ダイヤモンド砥石車に取り替え、上記粗研削加工ワークの研削加工条件を、砥石車の切り込み量０．２μｍ、総取り代量２．０μｍ、中仕上げ研削ダイヤモンド砥石車の周速度（ｖ）８０ｍ／分、ワークテーブル４の左右方向移動テーブル速度６ｍ／分、ワークテーブル４の前後送り速度０．４ｍｍ／分と変更する外は同様にして中仕上げ研削加工を行い、Ｒｘが０．０１０〜０．０１２μｍ、Ｒｙが０．１４〜０．１８μｍの鏡面を呈する中仕上げ研削加工ワークを得た。

【0034】

続いて、砥石車を砥番３，０００の仕上げ研削ダイヤモンド砥石車に取り替え、上記中仕上げ研削加工ワークの研削加工条件を、砥石車の切り込み量０．１μｍ、総取り代量０．５μｍ、仕上げ研削ダイヤモンド砥石車の周速度（ｖ）３４ｍ／分、ワークテーブル４の左右方向移動テーブル速度６ｍ／分、ワークテーブル４の前後送り速度０．４ｍｍ／分と変更する外は同様にして仕上げ研削加工を行い、Ｒｘが０．００９〜０．０１０μｍ、Ｒｙが０．０９〜０．１２μｍの鏡面を呈する仕上げ研削加工ワークを得た。

【産業上の利用可能性】

【0035】

本発明の長尺状ワークピースの研削方法は、反りが小さく、鏡面研磨されたＴ−ダイを製造できる。

【符号の説明】

【0036】

１００ 平面研削装置
ｗ ワーク
３ 砥石車
４ ワークテーブル
５ 作業ステージ
６ 機枠
７ サドル
９ コラム
１０ 研削ヘッド
１１ 研削液供給ノズル
１３ 磁気チャック
２０ａ，２０ｂ クーラント液供給管

【図1】

【図2】

【図3】