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JP2006175528A - Micro tool grinding apparatus and method - Google Patents

Micro tool grinding apparatus and method Download PDF

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JP2006175528A JP2004368749A JP2004368749A JP2006175528A JP 2006175528 A JP2006175528 A JP 2006175528A JP 2004368749 A JP2004368749 A JP 2004368749A JP 2004368749 A JP2004368749 A JP 2004368749A JP 2006175528 A JP2006175528 A JP 2006175528A
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Abstract

【課題】 表面粗さが滑らかで高い寸法精度を有し、かつアスペクト比が大きく極細のマイクロツールを、加工効率が高く短時間で加工することができるマイクロツール研削装置及び方法を提供する。
【解決手段】 細長い棒状のワーク1を所定の位置に保持するワーク保持装置20と、ワークの軸心Zを中心に軸対称又は等間隔に配置されワークの外周面を加工する同一形状の砥石31を有する複数の砥石装置30と、複数の砥石をワークに向けて移動する砥石移動装置40とを備える。砥石移動装置40により、各砥石31を、ワーク1に向けて軸対称又は等間隔に同期して移動し、研削時のワーク1の変形を砥石自体により抑制する。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a micro tool grinding apparatus and method capable of processing a micro tool having a smooth surface roughness and high dimensional accuracy, and having a large aspect ratio and a very fine aspect with high processing efficiency and in a short time.
SOLUTION: A workpiece holding device 20 that holds an elongated rod-like workpiece 1 in a predetermined position, and a grindstone 31 of the same shape that is arranged axially symmetrically or equidistantly about a workpiece axis Z and that processes an outer peripheral surface of the workpiece. And a grindstone moving device 40 that moves the plural grindstones toward the workpiece. The grindstone moving device 40 moves each grindstone 31 toward the workpiece 1 in axial symmetry or synchronously with equal intervals, and the deformation of the workpiece 1 during grinding is suppressed by the grindstone itself.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、アスペクト比が大きく極細の微細工具を研削加工するためのマイクロツール研削装置及び方法に関する。   The present invention relates to a microtool grinding apparatus and method for grinding an ultrafine micro tool having a large aspect ratio.

近年、微細形状を有する超小型部品の製作分野において、アスペクト比が大きく極細の微細工具を用いた高速回転・高速送り切削の研究、及びこれによる高精度・高品位加工の研究がめざましい進歩を遂げている。また、それらの加工技術に対応した工作機械の開発も急速に行われている。以下、本発明において、アスペクト比が大きく極細の微細工具を「マイクロツール」と呼ぶ。   In recent years, in the field of manufacturing ultra-compact parts with fine shapes, research on high-speed rotation and high-speed feed cutting using ultra-fine tools with a large aspect ratio and high precision, and research on high-precision and high-quality machining have made remarkable progress. ing. In addition, development of machine tools corresponding to these processing techniques has been rapidly carried out. Hereinafter, in the present invention, a very fine tool having a large aspect ratio is referred to as a “micro tool”.

しかしながら、精密切削や精密研削などの微細加工において必要不可欠となるマイクロツールは、製作に多大な時間と費用を要し、作業効率向上の妨げとなっていた。また、現在比較的容易に製作可能なマイクロツールは、代表径がサブミリ程度のものが限界であった。
すなわち、アスペクト比が大きく極細のマイクロツールを加工する際は、加工抵抗により破断や曲がり(歪み)が発生しやすい問題点がある。
また、仮にさらに微細な加工ができたとしても、加工表面が粗ければ加工による凹凸(すなわちスクラッチ痕)を起点としてき裂が発生しやすくなるなど、さまざまな理由によりその加工は困難を極めている。
したがって、例えば、100μm以下の直径を有し、アスペクト比(直径に対する長さの比)が大きい(例えば10以上の)マイクロツールを、表面粗さが滑らかでかつ高い寸法精度で製造することは、従来非常に困難であった。
However, micro tools that are indispensable in micromachining such as precision cutting and precision grinding require a lot of time and cost to manufacture, which hinders improvement in work efficiency. In addition, the micro tools that can be manufactured relatively easily at present are limited to those having a representative diameter of about sub-millimeters.
That is, when processing an ultrafine micro tool having a large aspect ratio, there is a problem in that breakage or bending (distortion) is likely to occur due to processing resistance.
Even if finer processing is possible, if the processing surface is rough, the processing is extremely difficult for various reasons, such as cracks are likely to start from unevenness (scratch marks) due to processing. .
Therefore, for example, manufacturing a microtool having a diameter of 100 μm or less and a large aspect ratio (a ratio of length to diameter) (for example, 10 or more) with a smooth surface roughness and high dimensional accuracy is Conventionally, it has been very difficult.

そこで、本発明の発明者等は、先に特許文献1を創案し出願した。特許文献1の「微細形状加工用ELID研削装置」は、図19に示すように、導電性砥石72と、X-Yテーブルと、砥石の外周面に近接して設けられかつZ軸を中心に自由回転可能な電解用電極76と、電極案内装置78とを備える。電極案内装置78は、一端部が電解用電極76に固定された2本の接触子からなり、各接触子はZ軸を中心とする直径方向に砥石とワークから間隔を隔てて延び、かつワークの一部を間隔を隔てて挟持するものである。   Therefore, the inventors of the present invention first created and applied for Patent Document 1. As shown in FIG. 19, “ELID grinding apparatus for fine shape processing” of Patent Document 1 is provided close to the outer peripheral surface of the conductive grindstone 72, the XY table, and the grindstone, and is centered on the Z axis. An electrolysis electrode 76 that can freely rotate and an electrode guide device 78 are provided. The electrode guide device 78 includes two contacts whose one end is fixed to the electrode 76 for electrolysis. Each contact extends in a diametrical direction centering on the Z axis at a distance from the grindstone and the workpiece. Is partly held at intervals.

この装置は、導電性砥石72を自転させ、ワークを水平なX−Y面内で移動させて砥石に接触させることにより、ワーク71の外面を砥石で研削することができる。また、電解用電極76がZ軸を中心に自由回転し、この電極を電極案内装置78によりワーク71から離れた位置に常に案内するので、電極とワークとの接触を回避しながら、電極を砥石の外周面に常に近接して位置決めできる。従って、この状態で、電極と砥石との間に導電性研削液を流し、砥石を電解ドレッシングで目立てすることにより、ELID研削(電解インプロセスドレッシング研削)により、微細な砥粒を含む導電性砥石の目詰まりを防止し、加工抵抗を大幅に低減することができる。   This apparatus can grind the outer surface of the work 71 with a grindstone by rotating the conductive grindstone 72 and moving the work in a horizontal XY plane so as to contact the grindstone. Further, since the electrode 76 for electrolysis freely rotates around the Z-axis, and this electrode is always guided to a position away from the work 71 by the electrode guide device 78, the electrode is mounted on the grindstone while avoiding contact between the electrode and the work. Can always be positioned in close proximity to the outer peripheral surface. Therefore, in this state, a conductive grinding fluid is passed between the electrode and the grindstone, and the grindstone is conspicuous by electrolytic dressing, so that the conductive grindstone containing fine abrasive grains is obtained by ELID grinding (electrolytic in-process dressing grinding). Clogging can be prevented, and the machining resistance can be greatly reduced.

また、このELID研削により、高精度加工を高能率にでき、かつ優れた面粗さが得られるので、小さい加工抵抗と相まって、100μm以下の直径を有する極細部品、アスペクト比が大きい細長部品、異形断面を有する異形部品、等の極細微細ピンを加工することができる。   In addition, this ELID grinding can achieve high-efficiency machining with high efficiency and excellent surface roughness. Therefore, coupled with a small machining resistance, ultra-fine parts with a diameter of 100 μm or less, elongated parts with a large aspect ratio, irregular shapes Ultra fine pins such as odd-shaped parts having a cross section can be processed.

特開2002−1657号公報、「微細形状加工用ELID研削装置」Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-1657, “ELID grinding apparatus for fine shape processing”

本発明の発明者等は、上述した特許文献1の装置を用いて、先端2μm角のピラミッド型マイクロツールの研削加工に成功している。さらに、製作したマイクロツールを用いて、薄膜金属シートへのマイクロプレス試験を行い、非常に高品質な微細穴を得ることに成功した。   The inventors of the present invention have succeeded in grinding a pyramid type microtool having a tip of 2 μm square using the apparatus of Patent Document 1 described above. Furthermore, the micro-press test was performed on the thin metal sheet using the manufactured micro tool, and a very high quality fine hole was obtained.

しかしながら、このマイクロツールの円筒研削に要した加工時間は180分と非常に長く、加工効率が低い問題点があった。   However, the processing time required for cylindrical grinding of this microtool is as long as 180 minutes, and there is a problem that processing efficiency is low.

本発明はかかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、表面粗さが滑らかで高い寸法精度を有し、かつアスペクト比が大きく極細のマイクロツールを、加工効率が高く短時間で加工することができるマイクロツール研削装置及び方法を提供することにある。   The present invention has been made to solve such problems. That is, an object of the present invention is to provide a micro tool grinding apparatus and method capable of processing a micro tool having a smooth surface roughness, a high dimensional accuracy, a large aspect ratio, and a very fine micro tool with high processing efficiency in a short time. Is to provide.

本発明によれば、細長い棒状のワークを所定の位置に保持するワーク保持装置と、ワークの軸心を中心に軸対称又は等間隔に配置されワークの外周面を加工する形状の砥石を有する複数の砥石装置と、該複数の砥石をワークに向けて移動する砥石移動装置とを備え、
前記砥石移動装置により、前記各砥石を、ワークに向けて軸対称又は等間隔に同期して移動し、研削時のワークの変形を砥石自体により抑制する、ことを特徴とするマイクロツール研削装置が提供される。
According to the present invention, there are provided a plurality of workpiece holding devices that hold an elongated rod-shaped workpiece in a predetermined position, and a grindstone that is arranged axially symmetrically or equidistantly about the axis of the workpiece and that processes the outer peripheral surface of the workpiece. A grindstone device, and a grindstone moving device that moves the plurality of grindstones toward a workpiece,
A microtool grinding apparatus, wherein the grindstone moving device moves the grindstones toward the workpiece in an axially symmetrical manner or synchronously with equal intervals, and suppresses deformation of the workpiece during grinding by the grindstone itself. Provided.

また、本発明によれば、細長い棒状のワークを所定の位置に保持し、
ワークの外周面を加工する形状の砥石を有する複数の砥石装置を、ワークの軸心を中心に軸対称又は等間隔に配置し、
各砥石を、ワークに向けて軸対称又は等間隔に同期して移動し、研削時のワークの変形を砥石自体により抑制する、ことを特徴とするマイクロツール研削方法が提供される。
Further, according to the present invention, the elongated rod-shaped workpiece is held at a predetermined position,
A plurality of grindstone devices having a grindstone shaped to machine the outer peripheral surface of the work are arranged symmetrically or equidistantly about the axis of the work,
There is provided a microtool grinding method characterized in that each grindstone is moved toward the workpiece in an axial symmetry or synchronously at equal intervals and deformation of the workpiece during grinding is suppressed by the grindstone itself.

本発明の好ましい実施形態によれば、前記ワーク保持装置は、ワークを軸心を中心に回転駆動するワーク回転装置である。   According to a preferred embodiment of the present invention, the workpiece holding device is a workpiece rotating device that rotationally drives the workpiece around an axis.

また、本発明の好ましい別の実施形態によれば、前記ワーク保持装置は、ワークを軸心を中心に所定の角度ずつ回転させるワークインデックス装置である。   According to another preferred embodiment of the present invention, the work holding device is a work index device that rotates the work by a predetermined angle about an axis.

前記砥石は、その軸心を中心に回転駆動される導電性砥石であり、
更に、各砥石の外周面に近接して設けられた複数の電解用電極を備え、
複数対の電極と砥石との間に導電性研削液を流し、各砥石を電解ドレッシングで目立てしながら、複数の砥石でワークを研削する。
The grindstone is a conductive grindstone that is driven to rotate about its axis,
Furthermore, provided with a plurality of electrodes for electrolysis provided close to the outer peripheral surface of each grindstone,
A conductive grinding fluid is allowed to flow between the plurality of pairs of electrodes and the grindstone, and the workpiece is ground with the plural grindstones while each grindstone is conspicuous by electrolytic dressing.

前記砥石は、軸心を中心に一定の半径を有する円筒形砥石である、ことが好ましい。
また前記砥石は、軸心からの半径が漸増するテーパ部を有する円錐形砥石である、ことが好ましい。
It is preferable that the grindstone is a cylindrical grindstone having a constant radius around the axis.
Moreover, it is preferable that the said grindstone is a cone-shaped grindstone which has a taper part where the radius from an axial center increases gradually.

本発明によれば、ワークの軸心を中心に軸対称又は等間隔に配置された形状(好ましくは同一形状)の砥石を有する複数の砥石装置を備え、各砥石を、ワークに向けて軸対称又は等間隔に同期して移動してワークの外周面を軸対称又は等間隔位置で研削するので、ワークに作用する加工力が軸対称又は等間隔となり、研削時のワークの変形を砥石自体により抑制することができる。従って、軸対称又は等間隔の複数方向から切り込みを与えることが可能であり、切り込み時におけるワークの変形(たわみ)を抑制でき、アスペクト比が大きく極細のマイクロツールであっても、加工効率が高く短時間で加工することができる。
また、砥石が導電性砥石であり、各砥石の外周面に近接して設けられた複数の電解用電極を備えることにより、各砥石を電解ドレッシングで目立てしながら、複数の砥石でワークを研削することができ、表面粗さが滑らかで高い寸法精度を有するマイクロツールを製作することができる。
According to the present invention, it is provided with a plurality of grindstone devices having a grindstone having a shape (preferably the same shape) arranged symmetrically or equidistantly about the workpiece axis, and each grindstone is axially symmetric toward the workpiece. Alternatively, since the outer peripheral surface of the workpiece is ground in an axially symmetric or equidistant position by moving in synchronization with the equal interval, the machining force acting on the workpiece becomes axially symmetric or equidistant, and the deformation of the workpiece during grinding is caused by the grindstone itself. Can be suppressed. Therefore, it is possible to make incisions from a plurality of directions that are axially symmetric or equally spaced, so that deformation (deflection) of the workpiece during the incision can be suppressed, and even a micro tool with a large aspect ratio and a very fine size has high machining efficiency. It can be processed in a short time.
Further, the grindstone is a conductive grindstone, and by providing a plurality of electrodes for electrolysis provided close to the outer peripheral surface of each grindstone, the workpiece is ground with the plural grindstones while conspicuous each grindstone with electrolytic dressing. In addition, a microtool having a smooth surface roughness and high dimensional accuracy can be manufactured.

以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図1は、本発明によるマイクロツール研削装置の第1実施形態図を示す平面図、図2は、図1のA−A線における断面図、図3は図1のB−B線における断面図である。   1 is a plan view showing a first embodiment of a microtool grinding apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. It is.

図1に示すように、本発明のマイクロツール研削装置10は、ワーク保持装置20、砥石装置30、及び砥石移動装置40を備える。   As shown in FIG. 1, the microtool grinding apparatus 10 of the present invention includes a workpiece holding device 20, a grindstone device 30, and a grindstone moving device 40.

ワーク保持装置20は、ワーク1を所定の位置に保持する機能を有する。ワーク1は、マイクロツールを製造するための素材であり、例えば直径0.5〜5mm、長さ10〜120mm程度の細長い棒状の超硬金属又はセラミック部材である。   The work holding device 20 has a function of holding the work 1 in a predetermined position. The workpiece 1 is a material for manufacturing a microtool, and is, for example, an elongated rod-shaped super hard metal or ceramic member having a diameter of about 0.5 to 5 mm and a length of about 10 to 120 mm.

図2に示すように、この例において、ワーク保持装置20は、ワーク1の両端を把持する1対のチャック22、両端のチャックを同期して回転させる動力伝達手段24、及びワーク1をその軸心(Z軸)を中心に回転させる回転駆動装置26からなる。
動力伝達手段24は、この例では、2組のプーリ24a、1対のタイミングベルト24b、及び動力伝達シャフト24cからなる。なお、プーリとタイミングベルトに代えて、歯車、その他の動力伝達機構を用いてもよい。
回転駆動装置26は、ワーク1を軸心を中心に回転駆動するワーク回転装置であっても、ワーク1を軸心を中心に所定の角度ずつ回転させるインデックス装置であってもよい。
なお、この例において、ワーク1の軸心(Z軸)は、水平に支持されているが、本発明はこれに限定されず、Z軸を鉛直、その他の任意の向きとすることができる。
As shown in FIG. 2, in this example, the work holding device 20 includes a pair of chucks 22 for gripping both ends of the work 1, power transmission means 24 for rotating the chucks at both ends in synchronization, and the work 1 on its axis. The rotary drive device 26 rotates around the center (Z axis).
In this example, the power transmission means 24 includes two sets of pulleys 24a, a pair of timing belts 24b, and a power transmission shaft 24c. In place of the pulley and the timing belt, a gear or other power transmission mechanism may be used.
The rotation driving device 26 may be a workpiece rotating device that rotates the workpiece 1 around the axis, or may be an index device that rotates the workpiece 1 by a predetermined angle around the axis.
In this example, the axis (Z-axis) of the workpiece 1 is supported horizontally, but the present invention is not limited to this, and the Z-axis can be vertical or any other direction.

砥石装置30は、同一形状の砥石31を有し、ワーク1の軸心(Z軸)を中心に軸対称又は等間隔に配置されワーク1の外周面を加工する機能を有する。砥石31は、導電性砥石であるのがよい。またこの例では、砥石31は半径が一定の円板状導電性砥石(ストレート砥石)であり、それぞれ電動機32によりその軸心を中心に回転駆動される。砥石31の軸心は、この例では、ワーク1の軸心(Z軸)に対し平行であるが、本発明はこれに限定されず、傾斜していてもよい。   The grindstone device 30 includes a grindstone 31 having the same shape, and has a function of machining the outer peripheral surface of the workpiece 1 that is arranged axially symmetrically or equidistantly about the axis (Z axis) of the workpiece 1. The grindstone 31 may be a conductive grindstone. Further, in this example, the grindstone 31 is a disk-shaped conductive grindstone (straight grindstone) having a constant radius, and is driven to rotate around its axis by an electric motor 32. In this example, the axis of the grindstone 31 is parallel to the axis of the workpiece 1 (Z axis), but the present invention is not limited to this, and may be inclined.

また、図3に二点鎖線で示すように、本発明のマイクロツール研削装置10はさらに、導電性砥石31の外周面に近接して設けられた複数の電解用電極12と、電解用電極12と導電性砥石31との間に電解用電圧を印加するELID電源14と、電極と砥石との間に導電性研削液を流す研削液供給装置(図示せず)とを備え、電極12と砥石31との間に導電性研削液を流し、砥石31を電解ドレッシングで目立てしながら、砥石31を移動させ、ワーク1の外周面に接触させて加工するようになっている。   Further, as shown by a two-dot chain line in FIG. 3, the microtool grinding apparatus 10 of the present invention further includes a plurality of electrolysis electrodes 12 provided in the vicinity of the outer peripheral surface of the conductive grindstone 31, and the electrolysis electrodes 12. The ELID power source 14 for applying an electrolysis voltage between the electrode 12 and the conductive grindstone 31, and a grinding fluid supply device (not shown) for flowing a conductive grinding fluid between the electrode and the grindstone, and the electrode 12 and the grindstone A conductive grinding fluid is passed between the workpiece 31 and the grinding stone 31 is moved by the electrolytic dressing, and the grinding stone 31 is moved and brought into contact with the outer peripheral surface of the workpiece 1 for processing.

砥石移動装置40は、複数の砥石31をワーク1に向けて移動する機能を有する。
図3に示すように、砥石移動装置40は、この例では、砥石31を駆動する電動機32が固定された左右1対のテーブル42、各テーブルの下部に取り付けられたボールネジ用ナット43、各ナットと螺合する1対のボールネジ44、各ボールネジをその軸心(X軸)を中心に回転駆動する手動ハンドル45とステッピングモータ46、及び1対のボールネジの端部を着脱可能に連結する電磁クラッチ47とからなる。
1対のボールネジ44は、一方が右ネジ、他方が左ネジであり、電磁クラッチ47で連結した状態で回転駆動することにより、各砥石31を、ワーク1に向けて軸対称に同期して移動させ、研削時のワークの変形を軸対称位置の砥石により抑制するようになっている。
なお、電磁クラッチ47を切って1対のボールネジ44を分離することにより、手動ハンドル45とステッピングモータ46でそれぞれ別々に移動させることもできる。また、左右の位置調整のみに手動ハンドル45を用いてもよい。
The grindstone moving device 40 has a function of moving the plurality of grindstones 31 toward the workpiece 1.
As shown in FIG. 3, in this example, the grindstone moving device 40 includes a pair of left and right tables 42 to which an electric motor 32 that drives the grindstone 31 is fixed, a ball screw nut 43 attached to the lower portion of each table, and each nut. A pair of ball screws 44 that are screwed together, a manual handle 45 that rotationally drives each ball screw about its axis (X axis), a stepping motor 46, and an electromagnetic clutch that detachably connects the ends of the pair of ball screws 47.
A pair of ball screws 44, one of which is a right-hand screw and the other of which is a left-hand screw, are rotationally driven in a state where they are connected by an electromagnetic clutch 47, thereby moving each grindstone 31 toward the workpiece 1 in an axially symmetric manner. The deformation of the workpiece during grinding is suppressed by a grindstone at an axially symmetric position.
Note that the electromagnetic clutch 47 can be disconnected to separate the pair of ball screws 44 so that the manual handle 45 and the stepping motor 46 can be moved separately. Further, the manual handle 45 may be used only for the left and right position adjustment.

更に、本発明のマイクロツール研削装置10は、ワーク1を砥石31に対して軸方向(Z軸方向)に移動する軸方向送り装置(図示せず)を備える。軸方向送り装置は、ワーク保持装置20を移動しても、砥石装置30を移動してもよい。   Furthermore, the microtool grinding apparatus 10 of the present invention includes an axial feed device (not shown) that moves the workpiece 1 in the axial direction (Z-axis direction) with respect to the grindstone 31. The axial direction feeding device may move the workpiece holding device 20 or the grindstone device 30.

図4は、図1の装置におけるワーク1と砥石31の斜視図であり、円筒加工時の軸構成を示している。
上述した装置を用い、本発明の方法によれば、この図に示すように、細長い棒状のワーク1をワーク保持装置20により所定の位置に保持し、同一形状の複数の砥石31をワーク1の軸心(Z軸)を中心に軸対称又は等間隔に配置し、砥石移動装置40により各砥石31を、ワーク1に向けて軸対称又は等間隔に同期してX軸方向に移動してワークの外周面を又は等間隔位置で研削することにより、ワークに作用する加工力が軸対称又は等間隔となり、研削時のワークの変形を砥石自体により抑制する。
FIG. 4 is a perspective view of the workpiece 1 and the grindstone 31 in the apparatus of FIG. 1 and shows the shaft configuration during cylindrical machining.
Using the apparatus described above, according to the method of the present invention, as shown in this figure, an elongated rod-shaped workpiece 1 is held at a predetermined position by a workpiece holding device 20, and a plurality of grindstones 31 having the same shape are held on the workpiece 1. Axisymmetrically or equidistantly arranged around the axis (Z axis), the grindstone moving device 40 moves each grindstone 31 toward the workpiece 1 in the X axis direction in synchronism with the axisymmetric or equidistant interval. By grinding the outer peripheral surface of the workpiece or at equally spaced positions, the working force acting on the workpiece becomes axisymmetric or equally spaced, and the deformation of the workpiece during grinding is suppressed by the grindstone itself.

図5は、同一形状のストレート砥石を複数使用して加工する場合の配置例である。この図において、(A)は砥石が2枚、(B)は3枚、(C)は4枚の場合である。
砥石31が偶数の場合は、砥石をワーク1の軸心を中心に軸対称に配置する。また砥石31が奇数の場合は、砥石をワーク1の軸心を中心に周方向に等間隔に配置する。
FIG. 5 is an arrangement example in the case of processing using a plurality of straight grindstones having the same shape. In this figure, (A) shows the case where there are two whetstones, (B) shows three, and (C) shows four.
When the grindstone 31 is an even number, the grindstone is arranged symmetrically about the axis of the workpiece 1. When the grindstone 31 is an odd number, the grindstones are arranged at equal intervals in the circumferential direction around the axis of the work 1.

図5において、通常のストレート砥石を2枚以上使用して加工する場合、枚数が増えるほど加工できるマイクロツール最小径は大きくなってしまう。例えば、3枚の時(B)では、砥石半径Rに対し、加工可能なワーク径は0.155R程度、R=37.5mmでは、194μm程度となる。4枚の時(C)は、0.414R程度となる。
従って、極細のマイクロツールを加工するためには、(A)のように2枚のストレート砥石を用いるのが最も好ましい。
In FIG. 5, when two or more ordinary straight grindstones are used for processing, the minimum microtool diameter that can be processed increases as the number increases. For example, in the case of three sheets (B), the workable work diameter is about 0.155R with respect to the grindstone radius R, and when R = 37.5 mm, it is about 194 μm. When there are four sheets (C), it is about 0.414R.
Therefore, in order to process an extremely fine microtool, it is most preferable to use two straight grindstones as shown in (A).

図6は、同一の円錐形砥石を複数使用して加工する場合の配置例である。この例で、 円錐形砥石は、軸心からの半径が漸増するテーパ部を有し、(A)は円錐形砥石が2つ、(B)は3つの場合である。
この図のように先端が円錐状の砥石を使用すれば、3、4と砥石枚を増やしても、加工可能なマイクロツール最小径への制約は少なくできる。
FIG. 6 is an arrangement example in the case of machining using a plurality of the same conical grindstones. In this example, the conical grindstone has a taper portion in which the radius from the axis gradually increases, and (A) shows two conical grindstones and (B) three cases.
If a grindstone with a conical tip is used as shown in this figure, even if the number of grindstones is increased by 3, 4 or less, the restriction on the minimum diameter of the micro tool that can be processed can be reduced.

図7(A)は、図6(B)の断面Aにおける砥石とワークの関係を示す図である。この図のように、砥石断面は真円ではなく楕円になっていることから、砥石同士の干渉が生じずに、十分小さいマイクロツールの加工が可能になることが分かる(円錐との相関図形が楕円)。
図7(B)は、砥石が4つの場合の同様の断面図である。この図に例示するように、砥石間に棒状の(−)電極12を付設することでELID研削(電解インプロセスドレッシング研削)も容易に実施できる。
図20は、同一形状のストレート砥石2枚と円錐状砥石2枚を使用して加工する場合の第2の配置例であり、(A)は平面図、(B)は切断面における断面図である。この図に示すように、ストレート砥石2枚と円錐状砥石2枚をそれぞれ対にして構成するなどの複合方式でも、能率と微小化とたわみ抑制の効果が高い。
FIG. 7A is a diagram showing the relationship between the grindstone and the workpiece in the cross section A of FIG. 6B. As shown in this figure, the cross section of the grindstone is not a perfect circle but an ellipse, so it can be seen that a sufficiently small microtool can be machined without any interference between the grindstones (the correlation figure with the cone is ellipse).
FIG. 7B is a similar cross-sectional view when there are four grindstones. As illustrated in this figure, ELID grinding (electrolytic in-process dressing grinding) can be easily performed by attaching a rod-like (−) electrode 12 between the grindstones.
FIG. 20 is a second arrangement example in the case of processing using two straight whetstones and two conical whetstones having the same shape, (A) is a plan view, and (B) is a cross-sectional view at a cut surface. is there. As shown in this figure, even in a composite system in which two straight whetstones and two conical whetstones are configured in pairs, the effect of efficiency, miniaturization, and deflection suppression is high.

図8は、同一形状のストレート砥石を3枚使用して加工する場合の第3の配置例であり、(A)は正面図、(B)は平面図である。
通常のストレート砥石を複数枚使用して、できるだけ小径のマイクロツールを加工する手段として、この図のように砥石31をできるだけ薄刃として、位置をずらして同時に加工する。厳密には、マイクロツールの軸線Z上の同位置からの切り込みではないが、砥石厚み分のずれであることから、変形は小さく実用可能である。
FIG. 8 is a third arrangement example in the case of processing using three straight grindstones having the same shape, (A) is a front view, and (B) is a plan view.
As a means for processing a micro tool having a diameter as small as possible by using a plurality of ordinary straight whetstones, the grindstone 31 is made as thin as possible as shown in this figure, and the positions are shifted and simultaneously processed. Strictly speaking, it is not a cut from the same position on the axis Z of the microtool, but since it is a deviation of the grinding wheel thickness, the deformation is small and practical.

図9は、ワーク保持装置と砥石装置の位置関係を示す図であり、(A)は、砥石31の軸心がワーク1の軸心(Z軸)に対し平行である場合、(B)は、砥石31の軸心がワーク1の軸心(Z軸)に対し傾斜している場合である。
図9(A)において、2つの砥石軸は独立して制御可能であり、同時にワーク1に切り込むことも、別々に切り込むこともできる。また左右のZ軸移動は砥石軸を動かしても、砥石軸ではなくワーク軸を動かしてもよい。更に、2つの砥石軸のZ軸移動を別々にもできる。例えば特に長いワーク1で、両側をチャックして加工する場合は、片方の砥石だけでツール加工を行い、もう片方の砥石で先端部を切断することもできる。
図9(B)に示すように、砥石軸自体を回転/チルトさせることで、ストレート状のマイクロツール以外にテーパを付けることができる。
FIG. 9 is a diagram showing a positional relationship between the workpiece holding device and the grindstone device. FIG. 9A shows a case where the axis of the grindstone 31 is parallel to the axis of the workpiece 1 (Z axis), and FIG. This is a case where the axis of the grindstone 31 is inclined with respect to the axis (Z axis) of the workpiece 1.
In FIG. 9A, the two grindstone axes can be controlled independently, and can be cut into the workpiece 1 simultaneously or separately. Further, the right and left Z-axis movement may be performed by moving the grindstone axis or moving the work axis instead of the grindstone axis. Furthermore, the Z-axis movement of the two grindstone axes can be performed separately. For example, in the case of machining with a particularly long workpiece 1 by chucking both sides, the tool can be machined with only one grindstone, and the tip can be cut with the other grindstone.
As shown in FIG. 9B, by rotating / tilting the grindstone shaft itself, it is possible to taper other than the straight microtool.

図10は、同一形状のストレート砥石を2枚使用してワークを多角形に加工する場合を示しており、(A)は多角形が偶数角(例えば四角形、六角形)である場合、(B)は多角形が奇数角(例えば五角形)である場合である。
図10(A)に示すように、偶数角数に加工する場合には、対向する面を同時に加工することができる。
また、奇数角数に加工する場合には、3枚以上の砥石で加工しようとすると、砥石径をかなり小さくする必要があるため、図10(B)に示すように、片方の砥石回転軸をθ傾け、バックアップ部材2でワーク1の撓みを防止して加工することができる。
(参考例1)
FIG. 10 shows a case where a workpiece is machined into a polygon using two straight grindstones having the same shape, and FIG. 10A shows a case where the polygon is an even angle (for example, a square or a hexagon). ) Is a case where the polygon is an odd-numbered angle (for example, a pentagon).
As shown in FIG. 10A, when processing into an even number of angles, opposing surfaces can be processed simultaneously.
In addition, when processing to an odd number of corners, if it is attempted to process with three or more grindstones, it is necessary to make the grindstone diameter quite small. Therefore, as shown in FIG. The workpiece can be machined by tilting θ and preventing the workpiece 1 from being bent by the backup member 2.
(Reference Example 1)

(立形円筒研削加工機によるマイクロツール加工)
特許文献1の旋回電極式ELID研削システムを搭載した小型立型円筒研削加工機によるマイクロツール加工を行った。その加工機の構造図を図11に、加工方式の模式図を図12に示す。図11、図12において、51はワーク、52は導電性砥石、56は電解用電極、60はZ軸送りステージ、61はELID電源、62は研削液供給装置である。
この加工機を用いて、表1に示す加工条件のもと、超硬合金のワークに回転運動を与えず、XYステージの制御動作によりピラミッド型マイクロツールの加工を行った。特に、鋳鉄ボンドダイヤモンド砥石#4000を用いたELID研削システムと、高精度ツルーイング方法を併用することで、先端2μm角のピラミッド型マイクロツールの製作に成功した。
(Micro tool machining by vertical cylindrical grinding machine)
Micro tool processing was performed by a small vertical cylindrical grinding machine equipped with the swing electrode type ELID grinding system of Patent Document 1. FIG. 11 shows a structural diagram of the processing machine, and FIG. 12 shows a schematic diagram of the processing method. 11 and 12, 51 is a workpiece, 52 is a conductive grindstone, 56 is an electrode for electrolysis, 60 is a Z-axis feed stage, 61 is an ELID power source, and 62 is a grinding fluid supply device.
Using this processing machine, under the processing conditions shown in Table 1, a pyramidal microtool was processed by controlling the XY stage without giving a rotational motion to the cemented carbide workpiece. In particular, by using an ELID grinding system using a cast iron bonded diamond grindstone # 4000 and a high precision truing method, a pyramidal microtool with a 2 μm tip was successfully manufactured.

Figure 2006175528
図13は、従来装置で製作したマイクロツールの走査型電子顕微鏡(SEM)像であり、(A)はワーク51の加工部全体、(B)はそのA部拡大図である。この図からもわかるように、優れた加工表面性状とシャープなエッジ部が得られ、そのマイクロツールの機械的強度の上昇が確認できている。この結果から、特許文献1の装置により加工されたマイクロツールは、ミーリングやマイクロプレスのようなツールとしての機能を十分に果たすことが期待できる。
しかしながら、この円筒研削に要した加工時間は180分と長いことから、実用化のためにはより加工効率を向上させることが必要である。
Figure 2006175528
FIG. 13 is a scanning electron microscope (SEM) image of a microtool manufactured by a conventional apparatus. FIG. 13A is an entire processed part of the workpiece 51, and FIG. 13B is an enlarged view of the A part. As can be seen from this figure, excellent surface properties and sharp edges were obtained, and an increase in the mechanical strength of the microtool was confirmed. From this result, it can be expected that the micro tool processed by the apparatus of Patent Document 1 sufficiently fulfills the function as a tool such as milling or micro press.
However, since the processing time required for this cylindrical grinding is as long as 180 minutes, it is necessary to improve the processing efficiency for practical use.

(新しい卓上型円筒研削加工機の開発)
マイクロツール加工において、更なる加工効率の向上を目的として、2枚の砥石を用いた卓上型円筒研削加工機(図1に示したマイクロツール研削装置)の開発を行った。その開発した加工機の主な仕様を表2に示す。
(Development of a new desktop type cylindrical grinding machine)
In the micro tool processing, a desktop type cylindrical grinding machine (micro tool grinding device shown in FIG. 1) using two grinding wheels was developed for the purpose of further improving processing efficiency. Table 2 shows the main specifications of the developed processing machine.

Figure 2006175528
Figure 2006175528

この加工機(マイクロツール研削装置)は、図11の小型縦形円筒研削加工機と同様、非常にコンパクトであり、外形寸法が幅580mm×奥行580mm×高さ610mmである。この加工機の特徴は、本体のコンパクトさに加え、図1〜図4に示したように砥石ヘッド(砥石装置30)を2頭搭載している点にある。
すなわち、X軸上に対向するように設置された2頭の砥石31には、図3に示した電磁クラッチ47により両方向からステップ切り込みを与えることが可能であり、ワークに作用する加工力が軸対称となるため、切り込み時におけるワークの変形(たわみ)を抑制でき、高精度なマイクロツールを製作することが可能である。
This processing machine (microtool grinding apparatus) is very compact, like the small vertical cylindrical grinding machine of FIG. 11, and has outer dimensions of width 580 mm × depth 580 mm × height 610 mm. In addition to the compactness of the main body, this processing machine is characterized in that two grinding wheel heads (grinding wheel device 30) are mounted as shown in FIGS.
That is, the two grindstones 31 arranged so as to face each other on the X axis can be stepped from both directions by the electromagnetic clutch 47 shown in FIG. Since it becomes symmetrical, deformation (deflection) of the workpiece at the time of cutting can be suppressed, and a highly accurate micro tool can be manufactured.

各構成軸は、精密級のスライドガイドを採用し、スライド長510mmに対して平行度5μmを実現している。Z軸加工時、Z軸方向の送りは軸方向送り装置(図示せず)により手動で行う。もちろんモータを取り付け、自動化も容易である。   Each component axis employs precision grade slide guides and achieves a parallelism of 5 μm for a slide length of 510 mm. During Z-axis machining, Z-axis feed is manually performed by an axial feed device (not shown). Of course, a motor is attached and automation is easy.

2頭の砥石ヘッド(砥石装置30)を搭載したX軸は、図3に示したように、ワークに対して、1)手動ハンドル45で手動で切り込む方法と、2)ステッピングモータ46で制御した自動切り込み方法のいずれかを選択することができる。
ワーク寸法はφ0.5mm〜5.0mm、最大長さ120mmである。
なお、図2における回転駆動装置26は、ワーク1を軸心を中心に所定の角度ずつ回転させるインデックスユニットであってもよく、これにより、マイクロツールの断面形状を任意の多角形形状に加工できる。このインデックスユニットは、ワークの円周に対して100等分の割り出しが可能である。
さらに、本加工機には、図3に示したようにELID研削システムを搭載でき、多角形(断面形状)加工以外にも、長尺の円筒加工、端面加工、切断加工、テーパ加工のなど、数多くの加工方式が選択できる。
これら開発した本加工機を用いて、ELID研削加工による円筒形状および多角形形状のマイクロツールの加工を行ったので、その加工特性について次に述べる。
As shown in FIG. 3, the X-axis on which the two grinding wheel heads (grinding wheel device 30) are mounted is controlled by 1) a method of manually cutting with a manual handle 45 and 2) a stepping motor 46. One of the automatic cutting methods can be selected.
The workpiece dimensions are φ0.5 mm to 5.0 mm and the maximum length is 120 mm.
2 may be an index unit that rotates the workpiece 1 by a predetermined angle around the axis, thereby processing the cross-sectional shape of the microtool into an arbitrary polygonal shape. . This index unit can be divided into 100 equal parts with respect to the circumference of the workpiece.
Furthermore, this processing machine can be equipped with an ELID grinding system as shown in FIG. 3, and in addition to polygonal (cross-sectional shape) processing, long cylindrical processing, end surface processing, cutting processing, taper processing, etc. Many processing methods can be selected.
With these developed processing machines, cylindrical and polygonal micro tools were processed by ELID grinding, and the processing characteristics are described below.

(マイクロ円筒ツール加工)
砥石31として鋳鉄ボンドダイヤモンド砥石#1200を用いたELID研削加工により、マイクロ円筒ツールの加工を行った。なお、加工前には、加工機上にて、砥石のツルーイングによる砥石加工面の形状を修正した後、ELID初期ドレスを行い、加工を開始した。主な加工条件を表3に示すが、これらの加工条件は小型縦型円筒研削盤により実証された条件を参考にしている。
(Micro cylindrical tool processing)
The micro cylindrical tool was processed by ELID grinding using a cast iron bonded diamond wheel # 1200 as the grindstone 31. In addition, before processing, after correcting the shape of the grindstone processing surface by truing of the grindstone on the processing machine, ELID initial dressing was performed and processing was started. The main machining conditions are shown in Table 3. These machining conditions are based on the conditions proved by the small vertical cylindrical grinder.

Figure 2006175528
Figure 2006175528

ワーク1には直径0.5mmの超硬ピンを用いて、ステップ切り込み1.0μm、総切り込み100μmで加工した。ここでは、マイクロ円筒ツール加工において、砥石回転方向の相違による加工面粗さおよび形状精度の検討を行った。砥石回転方向の組み合わせは、表4に示す通り、Type-−A;下向き加工/下向き加工、Type −B;下向き加工/上向き加工、Type−C;上向き加工/上向き加工の3種類である。
なお、上向き加工とは、ワークと砥石の接点において回転方向が反対の加工(いわゆるアップカット)、下向き加工とはワークと砥石の接点において回転方向が同一の加工(いわゆるダウンカット)を意味する。図14は、Type−Aの下向き加工/下向き加工を示している。
The workpiece 1 was machined with a 0.5 mm diameter carbide pin with a step cut of 1.0 μm and a total cut of 100 μm. Here, in the micro cylindrical tool processing, the surface roughness and shape accuracy due to the difference in the grinding wheel rotation direction were examined. As shown in Table 4, there are three types of combinations of the grindstone rotation directions: Type--A; downward machining / downward machining, Type-B; downward machining / upward machining, Type-C: upward machining / upward machining.
Note that upward machining means machining in which the rotation direction is opposite at the contact point between the workpiece and the grindstone (so-called upcut), and downward machining means machining in which the rotation direction is the same at the contact point between the workpiece and the grindstone (so-called downcut). FIG. 14 shows Type-A downward machining / downward machining.

Figure 2006175528
Figure 2006175528

これらの条件のもと加工されたワークに対して、まず、走査電子顕微鏡(SEM)により加工面性状について観察を行った。
また、三次元表面構造解析顕微鏡(Zygo社製:NewView 5032)により本発明による加工面粗さの計測を行った。その測定結果を図15に示す。砥石回転方向の相違を比較した結果はType−C; 下向き加工/下向き加工の結果がPV:1.265μm、Ra:0.089μm、と一番加工面粗さが良いことがわかる。次いで、Type−Aの結果がPV:1.427μm、Ra:0.113μmとなった。
さらに、形状精度の評価として、真円度測定器(ミツトヨ社製:真円度測定器)による本発明によるマイクロ円筒ツールの真円度測定を行った。その測定結果の一例を図16に示すが、それぞれの真円度は0.3μm以下となり、大きな差が認められなかった。これらのことにより、砥石回転方向により加工面粗さに影響をおよぼすことが示唆された。
With respect to the workpiece machined under these conditions, the machined surface properties were first observed with a scanning electron microscope (SEM).
Further, the roughness of the processed surface according to the present invention was measured with a three-dimensional surface structure analysis microscope (manufactured by Zygo: NewView 5032). The measurement results are shown in FIG. As a result of comparing the differences in the grinding wheel rotation direction, it can be seen that Type-C; the results of downward machining / downward machining are PV: 1.265 μm, Ra: 0.089 μm, and the most machined surface roughness is the best. Next, the results of Type-A were PV: 1.427 μm and Ra: 0.113 μm.
Further, as evaluation of the shape accuracy, the roundness of the micro cylindrical tool according to the present invention was measured by a roundness measuring device (manufactured by Mitutoyo Corporation: roundness measuring device). An example of the measurement results is shown in FIG. 16, but the roundness of each was 0.3 μm or less, and no great difference was recognized. These facts suggested that the machined surface roughness was affected by the grinding wheel rotation direction.

なお、新しい卓上型円筒研削加工機の開発理由である加工効率を整理すると、表5に示すようにこれまでの小型立型円筒研削加工機に比べ、加工所要時間が1/30に短縮されていた。なお、この加工所要時間は、同一材質、同等の仕上げワーク寸法でマイクロツール加工を行った時の比較結果である。   If the processing efficiency, which is the reason for the development of a new tabletop cylindrical grinding machine, is organized, as shown in Table 5, the required processing time is shortened to 1/30 compared to the conventional small vertical cylindrical grinding machine. It was. This processing time is a comparison result when micro tool processing is performed with the same material and the same finished workpiece size.

Figure 2006175528
Figure 2006175528

(マイクロ多角形ツール加工)
主軸ヘッド部にインデックスユニットを搭載し、超硬合金を用いたマイクロ多角形(断面形状)ツールの加工を行った。特に、ここではマイクロツールを用いた実際の切削加工を考慮し、切れ刃となり得る多角形の形状加工に焦点を当てた。マイクロ多角形ツール加工の主な加工条件を表6に示す。この例では、図9(A)に示したようにワーク1を一端支持により加工した。
(Micro polygon tool processing)
An index unit was mounted on the spindle head, and a micro polygon (cross-sectional shape) tool using cemented carbide was processed. In particular, in consideration of actual cutting using a micro tool, we focused on polygonal shape processing that can become a cutting edge. Table 6 shows the main processing conditions for micro polygon tool processing. In this example, as shown in FIG. 9A, the workpiece 1 was processed with one end supported.

Figure 2006175528
Figure 2006175528

なお、加工前には、加工機上にて、砥石のツルーイングによる砥石加工面の形状を修正した後、ELID初期ドレスを行い、加工を開始した。そのマイクロ六角形ツール加工結果の一例として、走査電子顕微鏡(SEM)による観察結果を図17に示す。(A)はワーク1の加工部全体、(B)はそのA部拡大図である。
この観察結果から、主軸ヘッド部へインデックスを使用することにより、アスペクト比が大きく、良好な加工面粗さおよび形状精度を有する多角形形状のマイクロツール加工が施されていることがわかる。
In addition, before processing, after correcting the shape of the grindstone processing surface by truing of the grindstone on the processing machine, ELID initial dressing was performed and processing was started. As an example of the micro hexagonal tool processing result, an observation result by a scanning electron microscope (SEM) is shown in FIG. (A) is the whole process part of the workpiece | work 1, (B) is the A section enlarged view.
From this observation result, it can be seen that by using an index for the spindle head portion, polygonal microtool processing having a large aspect ratio and good processing surface roughness and shape accuracy is performed.

なお、本加工機はX軸とZ軸の2軸構成であり、多角形のマイクロツールを加工する場合には多面形の一辺の加工面に砥石のR形状が転写されることになる。すなわち、本実施例で使用した砥石直径は75mmであるため、図18のように砥石R37.5mmが転写されることになる。しかし、一辺の長さを40μmとした場合、Rによる凹形状の深さに相当する量は、理論値で5nmとなる。そのため、R寸法∞に近い平面状態であり、今回製作した多角形マイクロツールには大きな影響は無いものと考える。 Note that this processing machine has a two-axis configuration of an X-axis and a Z-axis, and when processing a polygonal microtool, the R shape of the grindstone is transferred to the processing surface on one side of the polyhedron. That is, since the grindstone diameter used in this example is 75 mm, the grindstone R37.5 mm is transferred as shown in FIG. However, when the length of one side is 40 μm, the amount corresponding to the depth of the concave shape due to R is 5 nm in theory. Therefore, it is in a plane state close to the R dimension ∞, and it is considered that there is no significant influence on the polygonal microtool manufactured this time.

上述したように、本発明によれば、ワーク1の軸心Zを中心に軸対称又は等間隔に配置された同一形状の砥石31を有する複数の砥石装置30を備え、各砥石31を、ワークに向けて軸対称又は等間隔に同期して移動してワークの外周面を軸対称又は等間隔位置で研削するので、ワーク1に作用する加工力が軸対称又は等間隔となり、研削時のワークの変形を砥石自体により抑制することができる。従って、軸対称又は等間隔の複数方向から切り込みを与えることが可能であり、切り込み時におけるワークの変形(たわみ)を抑制でき、アスペクト比が大きく極細のマイクロツールであっても、加工効率が高く短時間で加工することができる。
また、砥石31が導電性砥石であり、各砥石の外周面に近接して設けられた複数の電解用電極12を備えることにより、各砥石31を電解ドレッシングで目立てしながら、複数の砥石でワークを研削することができ、表面粗さが滑らかで高い寸法精度を有するマイクロツールを製作することができる。
As described above, according to the present invention, a plurality of grindstone devices 30 having grindstones 31 having the same shape and arranged symmetrically or equidistantly about the axis Z of the workpiece 1 are provided. Since the outer peripheral surface of the workpiece is ground at an axially symmetric or equidistant position by moving axially symmetrically or at equal intervals toward the workpiece, the machining force acting on the workpiece 1 becomes axially symmetric or equally spaced, and the workpiece during grinding Can be suppressed by the grindstone itself. Therefore, it is possible to make incisions from a plurality of directions that are axially symmetric or equally spaced, so that deformation (deflection) of the workpiece during the incision can be suppressed, and even a micro tool with a large aspect ratio and a very fine size has high machining efficiency. It can be processed in a short time.
Further, the grindstone 31 is a conductive grindstone, and includes a plurality of electrodes 12 for electrolysis provided close to the outer peripheral surface of each grindstone. The microtool having a smooth surface roughness and high dimensional accuracy can be manufactured.

なお、本発明は上述した実施例及び実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。   In addition, this invention is not limited to the Example and embodiment mentioned above, Of course, it can change variously in the range which does not deviate from the summary of this invention.

本発明のマイクロツール研削装置の第1実施形態図を示す平面図である。It is a top view which shows 1st Embodiment figure of the micro tool grinding apparatus of this invention. 図1のA−A線における断面図である。It is sectional drawing in the AA of FIG. 図1のB−B線における断面図である。It is sectional drawing in the BB line of FIG. 図1の装置におけるワークと砥石の斜視図である。It is a perspective view of the workpiece | work and grindstone in the apparatus of FIG. 同一形状のストレート砥石を複数使用して加工する場合の配置例である。It is an arrangement example in the case of processing using a plurality of straight grindstones having the same shape. 同一の円錐形砥石を複数使用して加工する場合の配置例である。It is an arrangement example in the case of processing using a plurality of the same conical grindstones. 断面Aにおける砥石とワークの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the grindstone in the cross section A, and a workpiece | work. 同一形状のストレート砥石を3枚使用して加工する場合の第3の配置例である。It is the 3rd example of arrangement at the time of processing using three straight grindstones of the same shape. ワーク保持装置と砥石装置の位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of a workpiece | work holding | maintenance apparatus and a grindstone apparatus. 同一形状のストレート砥石を2枚使用してワークを多角形に加工する場合を示す図である。It is a figure which shows the case where a workpiece | work is processed into a polygon using two straight grindstones of the same shape. 特許文献1の加工機の構造図である。It is a structure figure of the processing machine of patent documents 1. 特許文献1の加工方式の模式図である。It is a schematic diagram of the processing system of patent document 1. FIG. 従来装置で製作したマイクロツールの走査型電子顕微鏡(SEM)像である。It is a scanning electron microscope (SEM) image of the micro tool manufactured with the conventional apparatus. 上向き加工/上向き加工を示す図である。It is a figure which shows an upward process / upward process. 本発明による加工面粗さの測定結果である。It is a measurement result of the processing surface roughness by this invention. 本発明によるマイクロ円筒ツールの真円度測定結果である。It is a roundness measurement result of the micro cylindrical tool by this invention. 本発明によるマイクロツールの走査型電子顕微鏡(SEM)像である。1 is a scanning electron microscope (SEM) image of a microtool according to the present invention. 本発明によるマイクロツールの砥石形状の転写を示す図である。It is a figure which shows the transfer of the grindstone shape of the microtool by this invention. 特許文献1の「微細形状加工用ELID研削装置」の模式図である。1 is a schematic diagram of an “ELID grinding apparatus for fine shape processing” in Patent Document 1. FIG. 同一形状のストレート砥石2枚と円錐状砥石2枚を使用して加工する場合の第2の配置例である。It is the 2nd example of arrangement at the time of processing using two straight whetstones and two conical whetstones of the same shape.

符号の説明Explanation of symbols

1 ワーク、2 バックアップ部材、
10 マイクロツール研削装置、12 電解用電極、14 ELID電源、
20 ワーク保持装置、22 チャック、24 動力伝達手段、
24a プーリ、24b タイミングベルト、
24c 動力伝達シャフト、26 回転駆動装置、
30 砥石装置、31 砥石(導電性砥石)、32 電動機、
40 砥石移動装置、42 テーブル、
43 ボールネジ用ナット、44 ボールネジ、
45 手動ハンドル、46 ステッピングモータ、
47 電磁クラッチ
1 Workpiece, 2 Backup material,
10 Microtool grinding machine, 12 Electrolysis electrode, 14 ELID power supply,
20 Work holding device, 22 Chuck, 24 Power transmission means,
24a pulley, 24b timing belt,
24c power transmission shaft, 26 rotation drive device,
30 grinding wheel device, 31 grinding wheel (conductive grinding wheel), 32 electric motor,
40 grinding wheel moving device, 42 table,
43 Ball screw nut, 44 Ball screw,
45 Manual handle, 46 Stepping motor,
47 Electromagnetic clutch

Claims (7)

細長い棒状のワークを所定の位置に保持するワーク保持装置と、ワークの軸心を中心に軸対称又は等間隔に配置されワークの外周面を加工する形状の砥石を有する複数の砥石装置と、該複数の砥石をワークに向けて移動する砥石移動装置とを備え、
前記砥石移動装置により、前記各砥石を、ワークに向けて軸対称又は等間隔に同期して移動し、研削時のワークの変形を砥石自体により抑制する、ことを特徴とするマイクロツール研削装置。
A workpiece holding device for holding an elongated rod-shaped workpiece in a predetermined position, a plurality of grinding wheel devices having a grinding wheel having a shape that is arranged axially symmetrically or equidistantly around the axis of the workpiece and processes the outer peripheral surface of the workpiece; A grindstone moving device that moves a plurality of grindstones toward the workpiece,
A microtool grinding apparatus, wherein the grindstone moving device moves the grindstones toward the workpiece in an axially symmetric or equidistant manner and suppresses deformation of the workpiece during grinding by the grindstone itself.
前記ワーク保持装置は、ワークを軸心を中心に回転駆動するワーク回転装置である、ことを特徴とする請求項1に記載のマイクロツール研削装置。   2. The microtool grinding apparatus according to claim 1, wherein the workpiece holding device is a workpiece rotating device that rotationally drives the workpiece around an axis. 前記ワーク保持装置は、ワークを軸心を中心に所定の角度ずつ回転させるワークインデックス装置である、ことを特徴とする請求項1に記載のマイクロツール研削装置。   2. The micro tool grinding apparatus according to claim 1, wherein the work holding device is a work index device that rotates the work by a predetermined angle about an axis. 前記砥石は、その軸心を中心に回転駆動される導電性砥石であり、
更に、各砥石の外周面に近接して設けられた複数の電解用電極を備え、
複数対の電極と砥石との間に導電性研削液を流し、各砥石を電解ドレッシングで目立てしながら、複数の砥石でワークを研削する、ことを特徴とする請求項1に記載のマイクロツール研削装置。
The grindstone is a conductive grindstone that is driven to rotate about its axis,
Furthermore, provided with a plurality of electrodes for electrolysis provided close to the outer peripheral surface of each grindstone,
2. The microtool grinding according to claim 1, wherein a conductive grinding fluid is allowed to flow between the plurality of pairs of electrodes and the grindstone, and the workpiece is ground with the plurality of grindstones while each grindstone is conspicuous with electrolytic dressing. apparatus.
前記砥石は、軸心を中心に一定の半径を有する円筒形砥石である、ことを特徴とする請求項4に記載のマイクロツール研削装置。   The microtool grinding apparatus according to claim 4, wherein the grindstone is a cylindrical grindstone having a constant radius around an axis. 前記砥石は、軸心からの半径が漸増するテーパ部を有する円錐形砥石である、ことを特徴とする請求項4に記載のマイクロツール研削装置。   The microtool grinding apparatus according to claim 4, wherein the grindstone is a conical grindstone having a tapered portion whose radius from an axis gradually increases. 細長い棒状のワークを所定の位置に保持し、
ワークの外周面を加工する形状の砥石を有する複数の砥石装置を、ワークの軸心を中心に軸対称又は等間隔に配置し、
各砥石を、ワークに向けて軸対称又は等間隔に同期して移動し、研削時のワークの変形を砥石自体により抑制する、ことを特徴とするマイクロツール研削方法。
Hold the elongated rod-shaped workpiece in place,
A plurality of grindstone devices having a grindstone shaped to machine the outer peripheral surface of the work are arranged symmetrically or equidistantly about the axis of the work,
A microtool grinding method, wherein each grindstone is moved toward the workpiece in axial symmetry or synchronously at equal intervals, and deformation of the workpiece during grinding is suppressed by the grindstone itself.
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