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工件加工装置、磨石以及工件加工方法

文献发布时间:2024-04-18 20:01:23


工件加工装置、磨石以及工件加工方法

技术领域

本发明涉及工件加工装置、磨石以及工件加工方法。

背景技术

以往,为了进行半导体晶片等圆板状的工件(被加工物)的外周部的倒角加工,在工件的外周部压抵磨石而进行磨削。为了使工件的倒角部的形状以及尺寸的精度提高,存在如下方法:在磨石的外周部形成与工件的完成形状对应的形状以及尺寸的槽(成形槽),在该槽内插入工件的外周部而使工件旋转,并利用槽的内周面磨削工件的外周部。然而,在该方法中,每当应制造的工件的形状、尺寸改变时,需要更换磨石,不适于多品种的少量生产。另外,当反复进行倒角加工时磨石的外周部的槽的内周面磨损或破损而使槽的形状以及尺寸变化,因此工件的倒角加工的精度降低。因此,在长期间内进行了工件的倒角加工后,需要将磨石更换或重新整形。

为了根据需要进行磨石的更换或整形,在专利文献1、2(日本特开2005-153085号公报、日本特开2007-165712号公报)所记载的方法中,预先制作具有与工件的完成形状对应的成形槽的主磨石,使磨石材料的外周部抵接于主磨石的槽的内周面而进行磨削,从而制作作为型材的修整磨石(修整件)。并且,在磨石材料抵接修整磨石的外周部而形成与主磨石相同的成形槽,从而能够对用于在实际的工件的倒角加工中使用的磨石的形状进行调整(整形)。修整磨石由比倒角用的磨石(例如树脂结合剂磨石)硬的材料(例如GC磨石)构成,主磨石由比修整磨石硬的材料(例如金属结合剂磨石)构成。这样使用修整磨石对磨石进行整形的工序被称为修整。

在专利文献1、2中,除了使用相对于圆板状的工件平行地配置的圆板状的磨石的成形槽进行倒角加工的方法以外,还暗示了使用相对于圆板状的工件的外周的切线方向斜倾配置的圆板状的磨石的槽进行工件的倒角的方法(螺旋方式的加工方法)。关于螺旋方式的倒角加工方法,也记载于专利文献3。在专利文献3(日本特开平5-152259号公报)所记载的方法中,相对于工件的外周的切线方向斜倾配置的磨石在外周部形成有凹状的槽并具有朝向内侧方的倾斜面。使该倾斜面抵接于工件的外周部而进行磨削。在专利文献4(日本特开2007-044817号公报)中公开了,利用相对于对圆板状的工件平行地配置的圆板状的磨石进行磨削、之后利用相对于圆板状的工件的外周的切线方向斜倾配置的圆板状的磨石以螺旋方式进行更精密的磨削的加工方法以及用于对螺旋方式的精密磨削用的磨石进行修整的修整磨石以及修整方法。

当如专利文献1~4所记载的那样使用相对于工件的外周的切线方向斜倾配置的磨石进行工件的倒角加工时,以在磨石的外周部设置的槽的内周面与工件的外周部接触的接触部分的长度较长的状态进行磨削,并且在使工件以低速旋转的同时进行磨削,从而能够减小工件的倒角部的表面粗糙度。因此,在后进行的精加工的研磨工序容易实施。

在专利文献5(日本特开平11-207585号公报)中公开了,使用在外周部设置有厚度方向的尺寸比工件的厚度大的槽的磨石,并使磨石的槽的内周面抵接于工件的外周部而进行倒角加工的方法。另外,在专利文献5中也公开了,使用比工件厚且在外周部没有设置槽而是外周部的截面形状为凸状的磨石,并使磨石的构成外周部的凸状部分的一部分的倾斜面抵接于工件的外周部而进行倒角加工的方法。

在专利文献6(日本特开2000-317789号公报)所记载的方法中,以相对于圆板状的工件正交的方式配置圆板状的磨石。工件能够以位于其俯视形状的中心的旋转轴为中心旋转。磨石能够以与工件的旋转轴正交的旋转轴为中心旋转,并且在与其旋转轴垂直的方向(与圆板状的工件平行的方向)以及在与旋转轴平行的方向(与圆板状的工件正交的方向)上均能够移动。在使工件旋转的状态下,使磨石在旋转的同时接近工件,并在使旋转的磨石的外周部抵接于在与磨石的旋转方向正交的方向上旋转的工件的外周部的同时使磨石移动,从而进行工件的倒角加工。这样的加工工序被称为等高线加工。

在专利文献7(日本特开2008-034776号公报)所记载的方法中,使用以相对于圆板状的工件正交的方式配置的杯型磨石与专利文献6相同地在使工件旋转的状态下使杯型磨石在旋转的同时接近工件。在使旋转的杯型磨石的杯形状的前端面抵接于在与杯型磨石的旋转方向正交的方向上旋转的工件的外周部的同时使杯型磨石移动,从而进行工件的倒角加工。

在专利文献8(日本特开2014-37014号公报)中公开了,使用两个圆板状的磨石与专利文献6相同地进行倒角加工的方法以及使用两个杯型磨石与专利文献7相同地进行倒角加工的方法。

在专利文献9(日本特开2017-154240号公报)所记载的方法中,使用具有内周侧的磨石要素(杯形状)及外周侧的用于比由内周侧的磨石要素进行的磨削精密的磨削的磨石要素(杯形状)的大型且二重构造的杯型的第一磨石、以及杯式的第二磨石,进行工件的外周部的加工。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2005-153085号公报

专利文献2:日本特开2007-165712号公报

专利文献3:日本特开平5-152259号公报

专利文献4:日本特开2007-044817号公报

专利文献5:日本特开平11-207585号公报

专利文献6:日本特开2000-317789号公报

专利文献7:日本特开2008-034776号公报

专利文献8:日本特开2014-37014号公报

专利文献9:日本特开2017-154240号公报

发明内容

发明要解决的课题

如专利文献1~4所记载的那样在相对于工件的外周的切线方向斜倾配置的磨石的外周部精度良好地形成用于将工件倒角的槽并不容易。为了在工件形成期望的形状的倒角部,槽的内周面必须与工件的外周部以恰当角度以及恰当接触长度接触。在相对于工件的外周的切线方向倾斜配置的磨石中,难以形成具有像这样与工件的外周部以恰当角度以及恰当接触长度准确地接触的内周面的槽。尤其是,在利用使工件旋转的驱动部、使用于磨削工件的磨石旋转的驱动部使修整磨石旋转而进行修整的情况下,难以精度良好地形成能够以相对于工件的外周的切线方向倾斜的状态进行良好的倒角加工的槽,谋求能够更容易地进行修整的方法。另外,当应制造的工件的倒角部的形状、尺寸改变时,用于制作修整磨石的主磨石的槽的形状也需要变更,作业繁杂。

在使用相对于工件的外周的切线方向斜倾配置的磨石进行工件的加工的情况下,无法容易地变更槽的内周面的形状、尺寸,因此难以为了接近期望的加工形状而进行微细的修正。因此,在作为工件而制作具有定向平面部的晶片的情况下,无法使用相对于工件的外周的切线方向斜倾配置的磨石的主要用于形成工件的外周的圆弧状的部分的槽也精度良好地形成定向平面部。因此,需要在圆弧状的部分的形成用的槽以外形成定向平面部形成用的槽,磨石的制造变得繁杂,并且由于分开使用两个槽而加工时间变长。

在专利文献5所记载的方法中,使磨石的作为槽的内周面的一部分的倾斜面、或磨石的作为外周的凸状部分的一部分的倾斜面抵接于工件的外周部而进行磨削。使工件沿着磨石的倾斜面相对移动从而磨削工件的外周面,因此磨削了的工件的外周部的形状成为与磨石的倾斜面对应的形状。由于无法任意地变更磨石的外周的倾斜面的角度,因此难以将工件的倒角部形成为任意的形状。另外,在工件的两面的倒角部、前端的直线部以及直线部与倒角部之间的曲面部中,在使工件沿着磨石相对地往复动作(横动)的同时进行磨削,因此加工繁杂且加工时间长。

在专利文献6所记载的方法中,圆板状的磨石以相对于圆板状的工件正交的方式配置,因此当使用大型的磨石时,磨石有可能与用于工件的支承、驱动的机构(例如吸附工作台、旋转机构)干涉。因此,为了不妨碍工件的稳定的支承、顺畅的驱动,不使用大型的磨石而是使用小型的磨石。其结果是,加工效率差且加工时间变长。另外,小型的磨石与大型的磨石相比,在进行同一工件的倒角加工时,同一部位与工件的外周部接触而进行磨削的时间较长,因此磨石的寿命较短。并且,工件以使与磨石接触的接触部位沿着期望的截面形状的轨迹移动,但在工件的各个部位被充分磨削后工件移动,因此为了高效率化而工件需要以高速旋转。这样在使工件以高速旋转的同时进行磨削,并且在工件的外表面以沿着工件的厚度方向延伸的形状形成在与工件的旋转方向正交的方向上旋转的磨石的条痕,因此磨削了的部分的表面粗糙度大。在该磨削工序之后,即使要进行更精密的精加工的研磨工序,由于沿着与工件的旋转方向正交的方向的条痕存在,因此也难以研磨。尤其是,成为工件的倾斜面状的部分在作为后续工序的精密的研磨工序中难以研磨,存在未被充分地研磨而残留条痕的可能性。

在专利文献7所记载的方法中,杯型磨石的制作繁杂,特别是修整困难。另外,以使杯形状的前端面与工件的外周部恰当地接触的方式配置并驱动杯型磨石并不容易,用于杯型磨石的支承以及驱动的机构复杂。

在专利文献8所记载的方法中,除了前述的专利文献6、7所记载的方法中的问题点以外,还存在如下问题:由于同时驱动两个磨石因此装置变得复杂,并且在两个磨石之间容易产生尺寸、形状的差异,稳定地进行高精度的倒角加工并不容易。

在专利文献9所记载的方法中,第一磨石的形状非常复杂,第一磨石的制作繁杂。另外,工件以两根旋转轴为中心分别旋转,因此用于工件的支承以及驱动的机构也复杂。这样,实施专利文献9所记载的方法的加工装置非常复杂。

本发明的目的在于提供能够容易地效率良好且高精度地进行工件的倒角加工、将工件以及磨石支承以及驱动的机构简单、并且能够容易地进行磨石的整形的工件加工装置、磨石以及工件加工方法。

用于解决课题的方案

本发明的工件加工装置用于将圆板状的工件形成为期望的截面形状,所述工件加工装置的特征在于,所述工件加工装置具有支承所述工件的工件支承机构、相对于所述工件平行地配置的圆板状的磨石以及支承所述磨石的磨石支承机构,所述工件支承机构使所述工件旋转,所述磨石支承机构使所述磨石旋转,成为由所述工件支承机构进行的所述工件的旋转的中心的旋转轴与成为由所述磨石支承机构进行的所述磨石的旋转的中心的旋转轴相互平行,所述磨石在外周部具有凸状磨削部分,所述凸状磨削部分的通过所述磨石的所述旋转轴的截面中的截面形状为朝向外周侧的凸状,且为至少在厚度方向的两端部分别具有圆弧状部分的形状,所述磨石与所述工件能够通过所述磨石支承机构或所述工件支承机构而以相互接近或者分离的方式相对移动,所述磨石支承机构或所述工件支承机构按照以使所述凸状磨削部分与所述工件接触的接触部分沿着所述工件的所述期望的截面形状移动的方式基于所述磨石的所述圆弧状部分的曲率半径算出的移动条件,使所述磨石相对于所述工件相对移动,在所述磨石的外周部沿厚度方向排列设置有所述凸状磨削部分以及与所述工件对置的面在沿着所述旋转轴的截面中为与所述磨石的厚度方向平行的直线状的截面长方形形状磨削部分,所述磨石的所述截面长方形形状磨削部分是抵接于所述工件的外周部且以通过所述磨石从所述工件的半径方向外侧朝向内侧移动从而减小所述工件的半径的方式磨削所述工件的部分,所述磨石的所述圆弧状部分的曲率半径至少为所述工件的厚度的10倍以上,以使所述磨石的所述圆弧状部分在与所述工件的所述期望的截面形状的倒角部之间实质上不产生间隙地抵接于所述工件。

另外,本发明的另一工件加工装置用于将圆板状的工件形成为期望的截面形状,所述工件加工装置的特征在于,所述工件加工装置具有支承所述工件的工件支承机构、相对于所述工件平行地配置的圆板状的磨石以及支承所述磨石的磨石支承机构,所述工件支承机构使所述工件旋转,所述磨石支承机构使所述磨石旋转,成为由所述工件支承机构进行的所述工件的旋转的中心的旋转轴与成为由所述磨石支承机构进行的所述磨石的旋转的中心的旋转轴相互平行,所述磨石在外周部具有凸状磨削部分,所述凸状磨削部分的通过所述磨石的所述旋转轴的截面中的截面形状为朝向外周侧的凸状,且为至少在厚度方向的两端部分别具有圆弧状部分的形状,所述磨石与所述工件能够通过所述磨石支承机构或所述工件支承机构而以相互接近或者分离的方式相对移动,所述磨石支承机构或所述工件支承机构按照以使所述凸状磨削部分与所述工件接触的接触部分沿着所述工件的所述期望的截面形状移动的方式基于所述磨石的所述圆弧状部分的曲率半径算出的移动条件,使所述磨石相对于所述工件相对移动,除了具有所述凸状磨削部分的所述磨石以外,所述工件加工装置还具有相对于所述工件的外周的切线方向倾斜配置并在比由所述磨石的所述凸状磨削部分进行的磨削精密的磨削中使用的圆板状的带槽磨石以及支承所述带槽磨石的带槽磨石支承机构,所述带槽磨石支承机构使所述带槽磨石旋转,所述工件加工装置还具有能够代替所述工件安装于所述工件支承机构的修整磨石,所述修整磨石通过利用所述磨石支承机构或所述工件支承机构按照所述移动条件相对于所述磨石相对移动从而形成外形,所述带槽磨石通过压抵于所述修整磨石并转印所述修整磨石的外形从而将槽形成或整形。

本发明的磨石包含于工件加工装置,所述工件加工装置具有支承圆板状的工件的工件支承机构、相对于所述工件平行地配置的圆板状的所述磨石以及支承所述磨石的磨石支承机构,所述工件支承机构使所述工件旋转,所述磨石支承机构使所述磨石旋转,成为由所述工件支承机构进行的所述工件的旋转的中心的旋转轴与成为由所述磨石支承机构进行的所述磨石的旋转的中心的旋转轴相互平行,所述磨石在外周部具有凸状磨削部分,所述凸状磨削部分的通过所述磨石的所述旋转轴的截面中的截面形状为朝向外周侧的凸状,且为至少在厚度方向的两端部分别具有圆弧状部分的形状,所述磨石与所述工件能够通过所述磨石支承机构或所述工件支承机构而以相互接近或者分离的方式相对移动,所述磨石支承机构或所述工件支承机构按照以使所述凸状磨削部分与所述工件接触的接触部分沿着所述工件的期望的截面形状移动的方式基于所述磨石的所述圆弧状部分的曲率半径算出的移动条件,使所述磨石相对于所述工件相对移动,且所述工件加工装置用于将所述工件形成为所述期望的截面形状,所述磨石的特征在于,所述凸状磨削部分的通过所述磨石的旋转轴的截面中的截面形状为具有位于厚度方向的两端部的一对所述圆弧状部分以及位于一对所述圆弧状部分之间的直线部分的形状,所述直线部分是与所述圆弧状部分相比磨石粒度较粗的部分,所述圆弧状部分是在比由所述直线部分进行的磨削精密的磨削中使用的部分,所述圆弧状部分的曲率半径至少为所述工件的厚度的10倍以上,以使所述圆弧状部分在与所述工件的所述期望的截面形状的倒角部之间实质上不产生间隙地抵接于所述工件。

本发明的工件加工方法用于使用磨石将圆板状的工件形成为期望的截面形状,所述磨石在外周部具有凸状磨削部分并能够旋转且为圆板状,所述凸状磨削部分的通过所述磨石的旋转轴的截面中的截面形状为朝向外周侧的凸状,且为至少在厚度方向的两端部分别具有圆弧状部分的形状,所述工件加工方法的特征在于,包括:将所述工件与所述磨石相互平行地配置的步骤;以及在使所述磨石旋转并且使所述工件以与所述磨石的所述旋转轴平行的旋转轴为中心旋转的同时,按照以使所述凸状磨削部分与所述工件接触的接触部分沿着所述工件的所述期望的截面形状移动的方式基于所述磨石的所述圆弧状部分的曲率半径算出的移动条件,使所述磨石相对于所述工件相对移动的步骤,使所述磨石相对于所述工件相对移动的步骤包括:在使所述工件与所述磨石旋转的同时,使所述磨石的所述凸状磨削部分的所述圆弧状部分从所述工件的外周端面朝向一方的面按照所述移动条件以预先算出的角度相对于所述工件相对地曲线移动,从而磨削所述工件的所述一方的面侧的外周部;使所述磨石沿着所述工件的外周端面从所述一方的面侧向另一方的面侧相对于所述工件相对移动;以及在使所述工件与所述磨石旋转的同时,使所述磨石的所述凸状磨削部分的所述圆弧状部分从所述工件的外周端面朝向所述另一方的面按照所述移动条件以预先算出的角度相对于所述工件相对地曲线移动,从而磨削所述工件的所述另一方的面侧的外周部,在进行所述工件的所述一方的面侧或所述另一方的面侧的外周部的粗的磨削时,在使所述工件与所述磨石旋转的同时,使所述磨石的所述凸状磨削部分的所述圆弧状部分从所述工件的外周端面朝向所述一方的面或所述另一方的面按照所述移动条件以预先算出的角度相对于所述工件相对地曲线移动后,使所述磨石相对于所述工件的相对移动停止,在进行所述工件的所述一方的面侧或所述另一方的面侧的外周部的精密的磨削时,在使所述工件与所述磨石旋转的同时,使所述磨石的所述凸状磨削部分的所述圆弧状部分从所述工件的外周端面朝向所述一方的面或所述另一方的面按照所述移动条件以预先算出的角度相对于所述工件相对地曲线移动后,使所述磨石相对于所述工件相对地直线移动。

本发明的工件加工方法用于使用磨石将圆板状的工件形成为期望的截面形状,所述磨石在外周部具有凸状磨削部分并能够旋转且为圆板状,所述凸状磨削部分的通过所述磨石的旋转轴的截面中的截面形状为朝向外周侧的凸状,且为至少在厚度方向的两端部分别具有圆弧状部分的形状,所述工件加工方法的特征在于,包括:将所述工件与所述磨石相互平行地配置的步骤;以及在使所述磨石旋转并且使所述工件以与所述磨石的所述旋转轴平行的旋转轴为中心旋转的同时,按照以使所述凸状磨削部分与所述工件接触的接触部分沿着所述工件的所述期望的截面形状移动的方式基于所述磨石的所述圆弧状部分的曲率半径算出的移动条件,使所述磨石相对于所述工件相对移动的步骤,所述工件加工方法包括利用液体或气体的流动调整所述工件的所述旋转轴的温度,在进行所述工件的加工前,进行使成为所述工件的旋转时的旋转中心的所述旋转轴在未安装所述工件的状态下旋转的预备旋转动作,在所述预备旋转动作中,使与由所述磨石进行的加工中的所述工件的高速旋转时相同的速度下的高速旋转以及与由所述磨石进行的加工中的所述工件的低速旋转时相同的速度下的低速旋转交替地反复,使所述预备旋转动作中的所述高速旋转的持续时间与所述低速旋转的持续时间之比和由所述磨石进行的加工中的所述工件的高速旋转的持续时间与低速旋转的持续时间之比一致,使所述预备旋转动作中的所述高速旋转的持续时间以及所述低速旋转的持续时间与由所述磨石进行的加工中的所述工件的高速旋转的持续时间以及低速旋转的持续时间相比分别较短。

本发明的工件加工方法用于使用磨石将圆板状的工件形成为期望的截面形状,所述磨石在外周部具有凸状磨削部分并能够旋转且为圆板状,所述凸状磨削部分的通过所述磨石的旋转轴的截面中的截面形状为朝向外周侧的凸状,且为至少在厚度方向的两端部分别具有圆弧状部分的形状,所述工件加工方法的特征在于,包括:将所述工件与所述磨石相互平行地配置的步骤;以及在使所述磨石旋转并且使所述工件以与所述磨石的所述旋转轴平行的旋转轴为中心旋转的同时,按照以使所述凸状磨削部分与所述工件接触的接触部分沿着所述工件的所述期望的截面形状移动的方式基于所述磨石的所述圆弧状部分的曲率半径算出的移动条件,使所述磨石相对于所述工件相对移动的步骤,除了所述磨石以外,还具有相对于所述工件的外周的切线方向倾斜配置的圆板状的带槽磨石,在使所述磨石的所述凸状磨削部分抵接于所述工件而进行所述工件的磨削后,使所述带槽磨石的槽的内周面抵接于所述工件,而进行比由所述凸状磨削部分进行的磨削精密的磨削,所述工件加工方法在将所述工件与圆板状的所述磨石相互平行地配置的步骤前,包括将圆板状的修整磨石与所述磨石平行地配置的步骤、在使所述磨石旋转并且使所述修整磨石以与所述磨石的所述旋转轴平行的旋转轴为中心旋转的同时使所述磨石相对于所述修整磨石相对移动从而形成所述修整磨石的外形的步骤以及将所述带槽磨石的材料压抵于所述修整磨石并转印所述修整磨石的外形从而将所述槽形成或整形的步骤,在转印所述修整磨石的外形从而将所述槽形成或整形的步骤中,所述槽形成为为了将抵接于该槽的内周面的所述工件形成为所述期望的截面形状而预先设定的形状,在形成所述修整磨石的外形的步骤中,预先基于所述磨石的所述圆弧状部分的曲率半径算出所述磨石的所述凸状磨削部分与所述修整磨石接触的接触部分沿着与所述槽的所述预先设定的形状对应的形状移动的移动条件,在形成所述修整磨石的外形的步骤中,按照该移动条件使所述修整磨石相对于所述磨石相对移动。

发明效果

根据本发明,能够提供能够容易地效率良好且高精度地进行工件的倒角加工、将工件以及磨石支承以及驱动的机构简单、并且能够容易地进行磨石的整形的工件加工装置、磨石以及工件加工方法。

附图说明

图1是示意性示出本发明的第一实施方式的工件加工装置的主视图。

图2是示出图1所示的工件加工装置的磨石的剖视图。

图3A是按顺序示意性示出本发明的第一实施方式的工件加工方法的一例的主视图。

图3B是按顺序示意性示出本发明的第一实施方式的工件加工方法的一例的主视图。

图3C是按顺序示意性示出本发明的第一实施方式的工件加工方法的一例的主视图。

图3D是按顺序示意性示出本发明的第一实施方式的工件加工方法的一例的主视图。

图4是示出图3B所示的工序的放大图。

图5是示出与图4所示的工序接续的工序的放大图。

图6是示出与图5所示的工序接续的工序的放大图。

图7是示出以往的工件加工方法的一例的主视图。

图8A是示出在本发明的第一实施方式中加工了的工件的例子的主视图。

图8B是示出在本发明的第一实施方式中加工了的工件的例子的主视图。

图9A是按顺序示意性示出本发明的第一实施方式的工件加工方法的另一例的主视图。

图9B是按顺序示意性示出本发明的第一实施方式的工件加工方法的另一例的主视图。

图9C是按顺序示意性示出本发明的第一实施方式的工件加工方法的另一例的主视图。

图10A是示出本发明的第一实施方式的磨石的变形例的剖视图。

图10B是示意性示出使用图10A所示的磨石的磨削工序的主视图。

图11A是示出本发明的第二实施方式的工件加工装置的磨石的剖视图。

图11B是示意性示出使用图11A所示的磨石的磨削工序的主视图。

图11C是示意性示出使用图11A所示的磨石的磨削工序的主视图。

图12是示意性示出本发明的第三实施方式的工件加工装置的主视图。

图13是示出本发明的第四实施方式的工件加工装置的主视图。

具体实施方式

以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是示意性示出本发明的第一实施方式的工件加工装置1的主视图。图2是示出工件加工装置1的磨石5的剖视图。工件加工装置1是磨削半导体晶片、玻璃基板、陶瓷等圆板状的工件2而进行工件2的外周部的倒角的装置。工件加工装置1特别适于包括硅(Si)、碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)、蓝宝石等在内的高硬度的工件2的倒角加工。但是,也能够将工件加工装置1用于其他种类的工件的加工。

工件加工装置1具有支承圆板状的工件2并且使该工件2以旋转轴3为中心旋转的工件支承机构4以及支承圆板状的磨石5并且使该磨石5以旋转轴6为中心旋转的磨石支承机构7。作为一例,工件2是直径为50~300mm且厚度为1mm以下程度的圆板状,磨石5是直径为100~200mm且厚度为20~60mm程度的圆板状。方便起见,在附图中将工件2的厚度图示得较厚。工件支承机构4以及磨石支承机构7将圆板状的工件2与圆板状的磨石5支承为相互平行。工件支承机构4能够使圆板状的工件2以位于工件2的俯视形状的中心并相对于工件2正交的旋转轴3为中心旋转。相同地,磨石支承机构7能够使圆板状的磨石5以位于磨石5的俯视形状的中心并相对于磨石5正交的旋转轴6为中心旋转。成为由工件支承机构4进行的工件2的旋转的中心的旋转轴3与成为由磨石支承机构7进行的磨石5的旋转的中心的旋转轴6相互平行。磨石5与工件2能够通过磨石支承机构7或工件支承机构4而以相互接近或者分离的方式相对移动。作为一例,磨石支承机构7在使磨石5旋转的状态下,在相对于磨石5以及工件2的平行的面内(与旋转轴3以及旋转轴6正交的面内),向磨石5相对于工件2接近的方向以及磨石5从工件2分离的方向均能够使磨石5移动,并且在相对于磨石5以及工件2正交的面内(与旋转轴3以及旋转轴6平行的面内),向磨石5相对于工件2接近的方向以及磨石5从工件2分离的方向均能够使磨石5移动。因此,磨石5通过磨石支承机构7,至少在包含旋转轴3、6的面内,能够相对于工件2从任意的方向接近,并且能够相对于工件2沿任意的方向分离。工件支承机构4具有产生用于将工件支承机构4的旋转轴3的温度保持为恒定的液体或气体的流动的温度调整机构15。需要说明的是,虽未详细叙述,但工件支承机构4以及磨石支承机构7可以由公知的吸附工作台、旋转马达、可动台等构成。

工件加工装置1的磨石5如图2所示那样具有成为基体的基座圆板部5a以及位于基座圆板部5a的外周部的凸状磨削部分5b。基座圆板部5a由铝、不锈钢等合金构成,并设置有沿厚度方向延伸而供旋转轴6穿过的笔直状的安装孔5c以及用于向磨石支承机构7的未图示的保持部(例如凸缘部)安装的凹部5d。位于磨石5的外周部的凸状磨削部分5b由金属结合剂磨石或树脂结合剂磨石等构成,通过旋转轴6的截面中的截面形状为朝向半径方向外侧(外周侧)的凸状,且为至少在厚度方向的两端部分别具有圆弧状部分5e的形状。在如图2所示的例子中,位于厚度方向的两端部的圆弧状部分5e由相同的圆弧状部分连接,凸状磨削部分5b作为整体构成一个半圆形。并且,凸状磨削部分5b不包括朝向半径方向内侧的凹形状的部分。

对使用图1所示的工件加工装置1的工件加工方法进行说明。图3A~图3D是按顺序示意性示出该工件加工方法的一例的主视图。在图3A~图3D中,为了容易观察,以工件2与磨石5的尺寸之差不那么大的方式图示,但实际上磨石5远比工件2大。首先,将作为被加工物的工件2(例如半导体晶片)装配于工件支承机构4,并使该工件2以旋转轴3为中心旋转。工件2旋转但不移动。通过磨石支承机构7,使安装于磨石支承机构7的磨石5,以旋转轴6为中心旋转,并且以使磨石5的外周部抵接于工件2的外周部的方式移动。作为一例,如图3A所示那样,将安装于磨石支承机构7的磨石5相对于装配于工件支承机构4的工件2以使厚度方向的中心一致的方式配置。在使工件2以旋转轴3为中心旋转,并且使磨石5以旋转轴6为中心旋转的同时,如图3B所示那样使磨石5的外周部抵接于工件2的外周部而进行磨削。

此后,使磨石5向工件2的一方的面侧(在图3A~图3D所示的例子中为工件2的上方)移动,并且保持继续进行工件2的旋转与磨石5的旋转的状态,如图3C所示那样,在使磨石5的外周部抵接于工件2的一方的面的外周部的状态下,使磨石5相对于工件2移动。具体而言,使磨石5从工件2的厚度方向的中心附近且半径方向外侧朝向工件2的一方的面侧且半径方向内侧逐渐移动。由此,磨石5对工件2的外周部的一方的面侧(上侧)的边缘进行磨削而进行倒角,形成倒角部2a。

在工件2的外周部的上侧的边缘的倒角完成后,在使磨石5从工件2的半径方向的内侧移动到最外端部的外侧后向工件2的另一方的面侧(在图3A~图3D所示的例子中为工件2的下方)移动(下降)。此时,磨石5可以在与工件2的半径方向的最外端部抵接的同时下降,但磨石5也可以在移动到比工件2的最外端部靠外侧的位置后不与工件2的最外端部接触地下降。

如图3D所示那样,在使移动到比工件2的厚度方向的中心靠下侧的位置的磨石5的外周部抵接于工件2的另一方的面的外周部的状态下,使磨石5在继续下降的同时,从工件2的半径方向外侧朝向内侧移动。这样,使旋转的磨石5的外周部抵接于工件2的外周部而磨削工件2,从而进行工件2的外周部的下侧的边缘的倒角,形成倒角部2a。最终,磨石5向比工件2的下表面靠下方的位置移动,磨石5成为不与工件2接触的状态,工件2的倒角加工结束。如图3A~图3D所示那样,在工件2以及磨石5的厚度方向上,磨石5从与工件2的中心对置的位置向一方的面侧与另一方的面侧(上下)往复移动(横动),而进行工件2的外周部的上侧的边缘的倒角与下侧的边缘的倒角。工件2的外周部的上侧的边缘的倒角以及下侧的边缘的倒角均通过工件2的半径方向上的磨石5的同一方向的移动(从工件2的半径方向外侧朝向内侧的移动)来进行。在本实施方式中,磨石5在往复移动的同时磨削的仅是工件2的前端的直线部(两面的倒角部彼此之间的中间部),两面的倒角部2a仅通过磨石5从工件2的半径方向外侧朝向内侧的一方向的动作而形成。例如,与如专利文献5所记载的那样,不仅在工件的前端的直线部,在直线部与倒角部之间的曲面部、两面的倒角部中,和磨石与工件相对地往复动作(横动)而进行磨削的方法相比,在本实施方式中,也能够容易且在短时间内效率良好地实施磨削加工。并且,本实施方式的磨石5的凸状磨削部分5b主要为圆弧状的曲面,因此容易与形成的倒角部2a的形状以及尺寸相匹配地进行曲面形状的计算以及设计。需要说明的是,在一部分附图中,为了容易判断工件2的期望的截面形状,存在在倒角部2a的形成中途或形成前的阶段也图示大致完成的状态的倒角部2a的形状的情况。

参照图4~6对该工件加工方法更详细地进行说明。在本实施方式的加工方法中,以使磨石5的凸状磨削部分5b与工件2接触的接触部分沿着工件2的期望的截面形状移动的方式,通过计算来求出磨石5与工件2的相对移动的移动条件。本实施方式的磨石5的尺寸是已知的,因此用于使磨石5与工件2相对移动的移动条件基于磨石5的位于凸状磨削部分5b的厚度方向的两端部的圆弧状部分5e的曲率半径而算出。按照这样算出的移动条件,磨石支承机构7或工件支承机构4使磨石5相对于工件2相对移动。例如,将工件2的期望的截面形状表示为包含工件2的旋转轴3以及磨石5的旋转轴6的面内的二维的坐标,以使磨石5与工件2接触的接触部分经过各坐标的点的方式设定磨石5与工件2的相对移动条件。这样,在本实施方式中,磨石5与工件2被NC控制(数值控制)而相对移动,从而进行工件2的磨削。

具体而言,如图4所示那样,使磨石5抵接于工件2的外周端面而进行磨削并减小工件2的直径。磨石5远比工件2大,因此磨石5的凸状磨削部分5b的与工件的外周端面接触的部分为大致直线状。因此,工件2的外周部以成为大致直线状的方式被磨削而使工件2的直径变小。在使磨石5的凸状磨削部分5b的厚度方向(图4的上下方向)的中心与工件2的厚度方向的中心对位的状态下,对工件2进行磨削直到工件2的直径成为期望的大小。之后,使磨石5相对于工件2相对地沿厚度方向移动,而以形成工件2的期望的截面形状(由双点划线图示)的直线部分的方式进行工件2的磨削。这样使磨石5沿工件2的厚度方向相对移动而形成工件2的期望的截面形状的直线部分,在磨石5在一方的面侧(例如上侧)到达预先设定的位置P1后,如图5所示那样,在使向一方的面侧的相对移动继续进行的同时,从工件2的半径方向外侧朝向内侧呈曲线地相对移动。通过基于预先算出的移动条件,使磨石5与工件2相对地沿厚度方向以及半径方向恰当地移动,从而磨石5相对于工件2相对地经过期望的曲线轨迹。并且,在到达相对于从工件2的半径方向外侧朝向内侧的相对移动的开始点P1的角度α成为预先设定的规定的角度的位置P2后,将磨石5与工件2的相对移动量设为恒定,而使磨石5相对于工件2相对地直线移动。该角度α是在包含工件2的旋转轴3以及磨石5的旋转轴6的面内从工件2的内周侧测定的角度。并且,磨石5相对移动到工件2的厚度方向的一方的面的外侧而与工件2非接触,完成工件2的一方的面的磨削。在工件2的另一方的面侧,也如图6所示那样,通过进行使图5所示的工件2的一方的面侧的动作实质上下反转的动作,从而进行工件2的另一方的面的磨削。

磨石5与工件2的大小之差实际上远比图4~6所示的大(例如磨石5的圆弧状部分5e的曲率半径为工件2的厚度的几十倍),存在磨石5的圆弧状部分5e的与工件2的外周面接触的部分成为大致直线状的情况。例如,在磨石5移动而移动角度α成为规定的大小的时间点(参照图5、6),磨石5的圆弧状部分5e在与形成于工件2的倒角部2a的期望的形状(在图5、6中由双点划线图示)之间产生的间隙非常小而到能够无视的程度,存在以能够将工件2的倒角部2a整体磨削为期望的形状的方式与工件2接触的可能性。在该情况下,也考虑在磨石5移动而移动角度α成为规定的大小的时间点将磨石5的移动中止,而省略之后使磨石5相对于工件2相对地直线移动的工序。在进行更精密的磨削的情况下,优选为在使磨石5曲线地移动直到移动角度α成为规定的大小之后,进行使磨石5相对于工件2相对地直线移动的工序。然而,在作为精密的磨削的前一阶段进行比较粗的磨削的情况下,也可以在使磨石5曲线地移动直到移动角度α成为规定的大小之后,省略使磨石5相对于工件2相对地直线移动的工序,而将作业简化。

这样,在本实施方式中,通过按照预先算出的移动条件使磨石5与工件2相对移动,从而磨石5与工件2接触的接触部分经过基于工件2的期望的截面形状算出的移动轨迹。其结果是,能够将工件2形成为期望的截面形状。并且,在进行种类不同的工件2的加工的情况下,与新加工的工件2的期望的截面形状相匹配地算出用于加工该工件2的移动条件。此时,基于磨石5的圆弧状部分5e的曲率半径算出移动条件,因此能够使用同一磨石5准确地加工各种形状的工件2。

对本实施方式的效果进行说明。如图7所示那样,在以往的使用具有成形槽16a的磨石16的加工方法的情况下,在磨石16的特定的部位、例如成形槽16a的内周面中工件2最初抵接的部分P3产生磨损、损伤的可能性高。当进行多个工件2的加工时,在该部分P3产生磨损、损伤而使成形槽16a的形状变化,因此当使用该磨石16加工工件2时加工精度变低。在该情况下,需要磨石16的更换、整形。与此相对,在本实施方式中,磨石5的凸状磨削部分5b的各种不同的部位抵接于工件2而进行磨削,因此不会仅特定的部位特别容易磨损或损伤。因此,磨石5的寿命比较长。

在专利文献6所记载的以往的加工方法中,在构造上难以使用太大的(大径的)磨石,因此必须利用小的(小径的)磨石进行加工。其结果是,磨石的寿命较短,进行磨石的更换、整形的频率较高。然而,在本实施方式中,磨石5以及磨石支承机构7与其他构件、具体而言工件支承机构4干涉的可能性较小,因此构造上的制约较小,能够使用大的(大径的)磨石5加工工件2。因此,磨石5的寿命较长,磨石5的更换、整形的频率较低。另外,在专利文献6所记载的加工方法中,磨石的旋转方向与相对于工件的相对移动方向实质上一致(均是工件2的厚度方向)。因此,当在磨石的外周部存在大的凹凸部时,容易由于磨石的旋转而在工件的外周面产生沿着旋转方向(工件的厚度方向)的线状痕。该磨石在旋转的同时,相对于工件相对地沿与旋转方向相同的方向、即与线状痕实质上平行的方向移动,因此线状痕不被消去而容易残留。磨石的使工件的外周面产生了线状痕的部分(大的凹凸部)在保持工件的周向上的位置不改变的状态下沿工件的厚度方向相对移动。因此,有可能在工件残留未与该大的凹凸部抵接而未被与线状痕同等程度深地磨削的部分。其结果是,即使磨石移动,线状痕也不被消去而容易残留。需要说明的是,工件在与磨石的旋转方向正交的方向上旋转,但由于工件的旋转而沿周向移动的长度远比磨石与工件沿工件的厚度方向相对移动的长度长。磨石进行工件的整周的磨削以及沿工件的厚度方向的相对移动,因此为了使工件的加工时间不太长,需要使磨石相对于工件相对地沿工件的厚度方向移动的速度不太慢。工件的与磨石抵接的部分的工件的周向上的宽度窄,为了使磨石相对于工件相对地沿工件的厚度方向移动的速度不慢,谋求加快工件的旋转速度(周向的移动速度)来缩短磨石与工件的整周抵接而进行磨削所需的时间。这样,由于加快工件的旋转速度,即使工件与磨石在相互正交的方向上旋转,磨削后的工件的表面粗糙度也较粗糙。与此相对,在本实施方式中,磨石5的旋转方向与相对于工件2的相对移动方向实质上正交。磨石5的旋转方向为工件2的周向,相对移动方向为工件2的厚度方向。当在磨石5的外周部存在大的凹凸部时,由于磨石5的旋转而在工件2的外周面产生沿着周向的线状痕。该磨石5在旋转的同时,相对于工件2相对地在与旋转方向正交的方向、即与线状痕实质上正交的方向移动,因此线状痕难以残留。磨石5的使工件2的外周面产生了线状痕的部分(大的凹凸部)在沿周向旋转的同时在与线状痕正交的方向上移动,因此该大的凹凸部与工件2的外周面的大致整体依次抵接。因此,工件2的外周面的大致整体被该大的凹凸部与线状痕同等程度深地磨削。这样,通过磨石5的旋转方向与相对于工件2的相对移动方向实质上正交,从而在工件2的外周面产生的线状痕容易被消去而变得平滑。需要说明的是,在该结构中,即使工件2的旋转速度快,由于磨石5的旋转方向(工件2的周向)与磨石5的相对移动方向(工件2的厚度方向)正交且相对移动距离短,因此即使磨石5沿工件2的厚度方向非常慢地相对移动,也不会使加工时间变得那么长。因此,使磨石5的工件2的厚度方向的相对移动速度比较慢,而充分地磨削工件2的整周,从而能够使磨削后的工件的表面粗糙度良好。

在专利文献5所记载的以往的加工方法中,通过使工件沿着磨石的外形相对移动从而进行磨削,因此加工后的工件的形状被磨石的外形(特别是磨石的曲线状或直线状的倾斜面的形状、角度)决定。因此,为了形成形状不同的工件,需要更换磨石。与此相对,在本实施方式中,磨石5与工件2的相对移动不沿着磨石5的外形进行,按照考虑磨石5的凸状磨削部分5b的圆弧状部分5e的曲率半径算出的移动条件来进行。因此,在形成形状不同的工件2时,无需更换磨石5,变更移动条件即可。即,不更换磨石5,就能够使用同一磨石5形成各种形状的工件2。移动条件通过基于磨石5的凸状磨削部分5b的圆弧状部分5e的曲率半径等的计算而求出,磨石5与工件2的相对移动基于该移动条件被数值控制,因此加工精度良好。这样,根据本实施方式,能够起到能够利用同一磨石5形成各种形状的工件2、并且加工精度良好、进而磨石5的寿命长这样的较多优异的效果。

根据本实施方式的加工装置以及加工方法,如图8A所示那样,外周部由一对圆弧状部分以及将它们连接的直线部分形成的所谓的T形状的工件2以及如图8B所示那样外周部为半圆状的所谓的圆角形状的工件2均能够精度良好地形成。在图8A所示的T形状的工件2的情况下,按照如下移动条件进行加工,即该移动条件通过基于外周部的一对圆弧状部分各自的曲率半径R1、R2、从各个圆弧状部分连接的直线的倾斜面部分的长度X1、X2、这些倾斜面部分相对于工件2的表面的角度θ1、θ2、一对圆弧状部分之间的直线部分的长度X3以及图8A中未示出的磨石5的凸状磨削部分5b的圆弧状部分5e的曲率半径的计算而求出。在图8B所示的圆角形状的工件2的情况下,按照如下移动条件进行加工,即该移动条件通过基于外周部的半圆状的部分的半径R、从半圆状的部分向两侧分别连接的直线的倾斜面部分的长度X1、X2、这些倾斜面部分相对于工件2的表面的角度θ1、θ2以及图8B中未示出的磨石5的凸状磨削部分5b的圆弧状部分5e的曲率半径的计算而求出。这样,图8A所示的T形状的工件2以及图8B所示的圆角形状的工件2均能够通过按照如下移动条件的数值控制而精度良好地加工,即该移动条件通过基于图示的期望的截面形状的各部分的尺寸以及磨石5的凸状磨削部分5b的圆弧状部分5e的曲率半径的计算而求出。需要说明的是,在图8B所示的圆角形状的工件2的情况下,在外周端不存在直线部分,因此在对工件2进行磨削直到工件2的直径成为期望的大小之后,不需要用于在使磨石5沿厚度方向相对移动的同时在工件2形成直线部分的加工。

接着,对使用图1所示的工件加工装置1的工件加工方法的另一例子进行说明。图9A~9C是按顺序示意性示出该工件加工方法的一例的主视图。在该例子中,对于安装于磨石支承机构7的磨石5,在装配于工件支承机构4的工件2的半径方向内侧从工件2的厚度方向的一方的面侧(在图9A~9C所示的例子中为工件2的上方)使磨石5的外周部抵接于工件2的外周部,并开始工件2的外周部的边缘部分的磨削。并且,在保持继续进行工件2的旋转以及磨石5的旋转的状态下,磨石支承机构7使磨石5移动。具体而言,如图9A所示那样,使磨石5朝向工件2的厚度方向的另一方的面侧(图9A~9C所示的例子中为工件2的下方)并且从工件2的半径方向内侧朝向外侧移动。通过该移动而进行工件2的外周部的上侧的边缘的倒角,形成倒角部2a。如图9B所示那样,在磨石5到达工件2的半径方向的最外端部后,使磨石5的下降继续进行而向比工件2的厚度方向的中心靠下侧的位置移动。此时,使磨石5抵接于工件2的半径方向的最外端部而在磨削工件2的同时下降。

如图9C所示那样,使移动到比工件2的厚度方向的中心靠下侧的位置的磨石5在继续下降的同时,从工件2的半径方向外侧朝向内侧移动。此时,使旋转的磨石5的外周部抵接于工件2的外周部而磨削工件2,进行工件2的外周部的下侧的边缘的倒角,形成倒角部2a。最终,磨石5移动到比工件2的下表面靠下方的位置,并成为磨石5不与工件2接触的状态,且工件2的倒角加工结束。如图9A~9C所示那样,通过使磨石5从工件2的半径方向内侧朝向外侧移动并稍微下降后从工件2的半径方向外侧朝向内侧移动的磨石5的极简单的移动,能够进行工件2的两面的倒角。但是,在进行工件2的外周部的上侧的边缘的倒角时,也可以使磨石5在旋转的同时抵接于工件2,并从工件2的半径方向外侧朝向内侧移动。在该情况下,工件2的外周部的上侧的边缘的倒角以及下侧的边缘的倒角均通过磨石5的同一方向的移动(从半径方向外侧朝向内侧的移动)来进行。

在图3A~6所示的例子以及图9A~9C所示的例子中均是,磨石支承机构7能够通过调整工件2的半径方向上的倒角加工开始前的磨石5的位置、即磨石5与工件2开始接触的位置以及倒角加工结束时的磨石5的位置、即磨石5与工件2的接触结束的位置,从而调整倒角部2a的大小。另外,在考虑这样调整了的倒角部2a的大小以及由磨石5磨削工件2的速度的基础上,磨石支承机构7能够通过调整使磨石5下降的速度以及沿工件2的半径方向移动的速度,从而调整工件2的倒角部2a的角度、形状等。并且,根据使磨石5的外周部的曲线部中的哪一部分来进行磨削,从而改变磨石5相对于工件2的接触角度,因此能够调整工件2的倒角部2a的角度、形状等。这样,能够主要通过由磨石支承机构7进行的磨石5的移动的控制,从而实现工件2的倒角部2a的期望的形状、尺寸。为此,磨石支承机构7优选通过数值控制(NC控制)而驱动磨石5。

前述的结构是磨石支承机构7使磨石5在旋转的同时移动、且工件支承机构4使工件2旋转但不移动的结构,但不限定于那样的结构。即,也能够设为磨石支承机构7使磨石5仅旋转而不移动、且工件支承机构4使工件2旋转并且通过数值控制使工件2移动的结构。在该情况下,工件支承机构4在相对于磨石5以及工件2平行的面内(与旋转轴3以及旋转轴6正交的面内),向工件2相对于磨石5接近的方向以及工件2从磨石5分离的方向均能够使工件2移动,并且在相对于磨石5以及工件2正交的面内(与旋转轴3以及旋转轴6平行的面内),向工件2相对于磨石5接近的方向以及工件2从磨石5分离的方向均能够使工件2移动。因此,工件2通过磨石支承机构7,至少在包括旋转轴3、6的面内,能够相对于磨石5从任意的方向接近,并且能够相对于磨石5沿任意的方向分离。在该结构中,也能够以使工件2与磨石5成为与图3A~6或图9A~9C所示的各工序相同的位置关系的方式使工件2与磨石5相对移动,也能够实施与图3A~6或图9A~9C所示的加工方法相同的加工。

在本实施方式中,使磨石5与工件2不沿相互正交的方向而是沿同一或正相反的方向旋转,因此磨石5的旋转与工件2的旋转产生复合效果,磨石5自身的旋转速度不需要那么高速。因此,磨石支承机构7可以不是能够高速旋转驱动的磨石支承机构,实现构造的简化、低成本化。另外,由于在使工件2与磨石5平行地旋转的同时进行磨削,因此能够减小工件2的倒角部的表面粗糙度。

根据本实施方式,磨石5相对于工件2平行地配置,因此不使磨石5与工件支承机构4干涉,就能够增大磨石5。由此,不使包括磨石支承机构7的加工装置1的结构复杂,就能够使用大型的磨石5将工件2的外周部形成为任意的截面形状。另外,通过使用大型的磨石5从而加工效率良好而能够缩短加工时间,并且能够利用磨石5的外周部的较大范围进行加工因此磨石5的寿命变长。并且,在使用形成有与完成状态的工件2的形状对应的形状的槽(成形槽)的磨石进行加工的情况下,容易产生与倒角加工前的工件的边缘抵接的槽的内周面(特别是倾斜面的部分)的磨损、破损,但在本实施方式中,不是仅磨石5的特定的一个部位相对于倒角加工前的工件的边缘持续抵接的结构,因此难以产生磨石5的破损而寿命长。

在将工件插入在磨石设置的成形槽内而加工的情况下,能够形成特定的形状以及尺寸的倒角部,但为了形成不同的形状以及尺寸的倒角部,需要更换为具有不同的槽的磨石。然而,根据本实施方式,使具有凸状磨削部分5b的磨石5相对于工件2相对移动而进行倒角,因此通过利用数值控制变更磨石5的移动的路径,从而能够变更所形成的倒角部2a的形状、尺寸。即,能够利用单一的磨石5形成各种形状以及尺寸的倒角部2a。

另外,在将工件插入在磨石设置的槽内而加工的情况下,由于在封闭的狭窄空间进行加工,因此向加工部供给磨削水(冷却剂)并不容易。然而,在本实施方式中,磨石5的外周部的凸形状的部分抵接于工件2,在开放的空间进行加工,因此能够向加工部容易且可靠地供给磨削水。由此,能够不产生孔眼堵塞、过度的摩擦、发热而顺畅地进行磨削。尤其是,能够容易且高精度地实现将工件插入在磨石设置的槽内而加工的情况下困难的低角度的倒角(例如角度11度以下的倒角)。并且,能够利用一个大型的磨石5连续地进行工件2的外周部的圆弧状部分的边缘的倒角以及定向平面部的边缘的倒角,无需设置多个槽。因此,能够使磨石5为简单的结构,并且能够通过一连串的工序形成倒角部2a以及槽口部、定向平面部,因此加工时间短且能够减少加工成本。

在图10A~10B中示出本实施方式的磨石的变形例。该变形例的磨石8如图10A所示那样,例如具有金属制的基座圆板部8a以及位于其外周部的由树脂结合剂磨石构成的凸状磨削部分8b,并在基座圆板部8a设置有沿厚度方向延伸并供旋转轴6穿过的笔直状的安装孔8c以及凹部8d。凸状磨削部分8b为朝向半径方向外侧的凸形状,且在沿着旋转轴的截面中在至少一部分具有曲线部分,未设置朝向半径方向内侧的凹形状的部分。本实施方式的磨石8的凸状磨削部分8b在外周部的一部分、特别是厚度方向的中间部(位于厚度方向的两端部的一对圆弧状部分8e之间的位置)具有平面部分、即通过旋转轴6的截面中的直线部分8f。在图10A中,由假想的线(双点划线)表示圆弧状部分8e与直线部分8f的边界。凸状磨削部分8b的直线部分8f如图10B所示那样,主要在对工件2的外周部的厚度方向的中间部、即工件2的厚度方向的两端的边缘的倒角部2a彼此之间的部分进行磨削而减小工件2的直径时使用。根据该磨石8,能够效率良好且高精度地磨削工件2的外周部的厚度方向的中间部,能够减小表面粗糙度。也可以是,直线部分8f是磨石粒度较粗的部分,圆弧状部分8e是磨石粒度较细且进行比由直线部分8f进行的磨削精密的磨削的部分。

虽未图示,但在基座圆板部8a的安装孔8c以及凹部8d配置凸缘,构成旋转轴6的主轴插入安装孔8c内的凸缘内,在向凹部8d内突出的主轴的前端安装螺母等固定构件。由此,磨石8固定于构成旋转轴6的主轴,并能够与主轴一起旋转。

接着,对本发明的第二实施方式进行说明。图11A是示出本实施方式的工件加工装置的磨石9的剖视图。在本实施方式中,进行用于减小工件2的半径的磨削与为了将工件2形成为期望的截面形状而进行工件2的外周部的两面的倒角的磨削这两阶段的磨削工序。通常,前者的磨削为粗磨削,后者的磨削为精密磨削。精密磨削与粗磨削是相对的表现,精密磨削相比于粗磨削是形状尺寸精度较良好、磨削了的面的表面粗糙度较小的磨削。在本实施方式的磨石9中,在基座圆板部9a的外周部设置有主要在用于将工件2形成为期望的截面形状的磨削中使用的凸状磨削部分(精密磨削部分)9b以及主要在用于减小工件2的半径的磨削中使用的截面长方形形状磨削部分(粗磨削部分)9f。凸状磨削部分9b是与第一实施方式的磨石5、8的凸状磨削部分5b、8b相同的结构,并在厚度方向的两端部分别具有圆弧状部分9e。本实施方式的磨石9的截面长方形形状磨削部分9f如图11A~11C所示那样,在沿着旋转轴6的截面中为长方形形状。即,截面长方形形状磨削部分9f的与工件2对置的面在沿着旋转轴6的截面中为与磨石9的厚度方向平行的直线状。

在本实施方式中,将未加工的工件2装配于工件支承机构4并使该工件2旋转,使安装于磨石支承机构7的磨石9在以旋转轴6为中心旋转的同时,如图11B所示那样使截面长方形形状磨削部分9f抵接于工件2的外周部。由此,对工件2的外周部进行粗磨削,使工件2的外径成为期望的大小,并且主要使外周部的厚度方向的中间部平滑。接下来,如图11C所示那样,使用磨石9的凸状磨削部分9b,以与图3A~6或图9A~9C所示的第一实施方式的加工方法实质上相同的方法,进行工件2的两面的边缘的倒角以便将工件2形成为期望的截面形状。在本实施方式中,磨石9的凸状磨削部分9b为了进行比用于减小工件2的半径的磨削精密的磨削(精密磨削)而使用。在本实施方式中,得到与第一实施方式相同的效果,并且能够在通过两阶段的磨削工序进行倒角部的情况下仅利用单一的磨石9容易地进行两工序,制造工序简单且低成本。但是,也可以是,对于用于减小工件2的半径的磨削,不仅使用截面长方形形状磨削部分9f进行,也使用凸状磨削部分9b进行。相同地,对于进行工件2的两面的边缘的倒角的磨削以便将工件2形成为期望的截面形状,不仅使用凸状磨削部分9b进行,也使用截面长方形形状磨削部分9f进行。作为一例,截面长方形形状磨削部分9f是磨石粒度较粗的部分,凸状磨削部分9b是磨石粒度比截面长方形形状磨削部分9f细而在精密的磨削中使用的部分。

通常,在进行半导体晶片等工件2的倒角的情况下,利用磨石磨削工件2的外周面而减小半径,在将工件2的不需要部分除去的同时一边成为期望的大小一边调整外形,并且进行定心。之后,利用磨石在工件2形成倒角部2a。在利用一个凸状磨削部分进行这些磨削的情况下,前一阶段的用于减小工件2的半径的磨削(粗磨削)主要通过使磨石的凸状磨削部分的厚度方向的中心附近的部位抵接于工件而进行。后阶段的用于形成倒角部2a的磨削(精密磨削)通过使凸状磨削部分的厚度方向的两端的圆弧状部分抵接于工件而进行。通常,用于减小工件2的半径的磨削与用于形成倒角部2a的磨削相比磨削量(磨削的体积)较大。因此,凸状磨削部分的厚度方向的中心附近的部位与厚度方向的两端的圆弧状部分相比磨损较严重,凸状磨削部分的整体形状破坏。其结果是,工件2的加工精度有可能降低。与此相对,在本实施方式中,用于减小工件2的半径的磨削主要利用截面长方形形状磨削部分9f来进行,用于形成倒角部2a的磨削能够利用凸状磨削部分9b来进行。即,能够利用磨石9的别的部位进行用于减小工件2的半径的磨削与用于形成倒角部2a的磨削。截面长方形形状磨削部分9f的形状以及尺寸与凸状磨削部分9b的形状以及尺寸能够分别独立地管理,即使各自的磨损量不同,通过适当地调整加工条件,也能够进行良好的加工。并且,凸状磨削部分9b仅在主要用于形成倒角部2a的磨削中使用,不存在仅一部分(厚度方向的中心附近的部位)相比于其他部分产生显著大的磨损,而是比较均等地磨损。因此,磨石的凸状磨削部分9b的形状不那么大地变化,能够抑制工件2的加工精度的降低。截面长方形形状磨削部分9f较大地磨损,但与工件2对置的面为与磨石9的厚度方向平行的直线状且为单纯的形状,因此即使产生磨损,加工精度也不会那么降低。

需要说明的是,本实施方式的磨石9的安装孔9c形成为锥形状。在该结构中,虽未图示,但不使用凸缘,将构成旋转轴6的主轴的锥形状部分插入锥形状的安装孔9c内,并在向凹部9d内突出的主轴的前端安装螺母等固定构件,从而能够将磨石9固定于构成旋转轴6的主轴,并支承为能够与主轴一起旋转。即,本实施方式的磨石9不需要凸缘,并且能够将磨石9稳定地固定于构成旋转轴6的主轴,并且抑制磨石9相对于旋转轴6(主轴)偏心。

接着,对本发明的第三实施方式进行说明。图12是示意性示出本实施方式的工件加工装置的主视图。本实施方式的工件加工装置具有与第二实施方式相同的磨石9以及相对于圆板状的工件2的外周的切线方向倾斜配置的圆板状的带槽磨石12。带槽磨石12能够被带槽磨石支承机构13支承并且以旋转轴14为中心旋转。该工件加工装置是通过两阶段的磨削工序进行倒角的工件加工装置,使用与第二实施方式相同的磨石9的截面长方形形状磨削部分9f以及凸状磨削部分9b实施前述的加工方法,从而进行前段的粗磨削工序。并且,利用相对于工件2的外周的切线方向倾斜配置的带槽磨石12来进行后段的精密磨削工序。在带槽磨石12的外周部设置有凹形状的槽12a,在该槽12a内插入工件2的外周部,从而能够使槽12a的内周面抵接于工件2的外周部而进行磨削,并形成倒角部。根据本实施方式,得到表面粗糙度小等由螺旋方式的加工方法带来的效果,并且通过利用在旋转的同时移动的磨石9进行粗磨削从而也得到能够以更短时间效率良好地进行之后进行的使用带槽磨石12的螺旋方式的精密磨削这样的效果。

本实施方式的工件加工装置具有能够代替工件2安装于工件支承机构4并能够以旋转轴3为中心旋转的带槽磨石12的修整用的修整磨石11。修整磨石11例如由比由树脂结合剂磨石构成的带槽磨石12硬的GC磨石等构成,且是具有与工件2大致同等的直径与厚度的磨石。对由GC磨石等构成的修整磨石11通常使用由金属结合剂磨石构成的磨石9以与工件2的加工相同的方法进行加工,而形成为想要转印于倾斜的带槽磨石12的截面形状(与预先设定的槽12a的形状对应的形状)。与工件2的加工相同的方法是指,预先基于磨石9的圆弧状部分9e的曲率半径算出磨石9的凸状磨削部分9b与修整磨石11接触的接触部分沿着与预先设定的槽12a的形状对应的形状移动的移动条件,并按照该移动条件使修整磨石11相对于磨石9相对移动,从而形成修整磨石11的外形。预先设定的槽12a的形状是适于将与槽12a的内周面抵接的工件2形成为期望的截面形状的形状。使这样形成了截面形状的修整磨石11在以旋转轴3为中心旋转的同时,压抵于将槽形成或整形之前的倾斜的带槽磨石12的外周部,将修整磨石11的外形转印于带槽磨石12的外周部,而将槽12a形成或整形。这样,能够容易地进行带槽磨石12的修整。需要说明的是,修整磨石11在经验性预想了在倾斜的带槽磨石12的修整时产生的稍微的截面形状的变化的基础上,形成为预先包括预想的截面形状的变化的形状。

需要说明的是,关于磨石的磨损强度,例如与粒度为#3000的树脂结合剂磨石相比粒度为#320的GC磨石较强,与粒度为#320的GC磨石相比粒度为#800的金属结合剂磨石较强。因此,能够利用粒度为#800的金属结合剂磨石磨削粒度为#320的GC磨石而将其形成为期望的截面形状。另外,通过将粒度为#320的GC磨石按压于在粒度为#3000的树脂结合剂磨石设置的槽的内周面,从而能够将槽的形状整形。需要说明的是,以下记载的各磨石基本是分别具有前述的粒度的磨石。在使用由金属结合剂磨石构成并具有成形槽的磨石进行粗磨削、并使用由树脂结合剂磨石构成的倾斜的带槽磨石进行精密磨削的以往的工件加工装置中,使由GC磨石构成的修整磨石抵接于金属结合剂磨石的成形槽的内周面而转印成形槽的形状。之后,使由GC磨石构成的修整磨石抵接于倾斜的树脂结合剂磨石而进行槽的形成或整形。利用这样形成的由树脂结合剂磨石构成的倾斜的带槽磨石的槽,进行工件(晶片)的精密磨削。因此,工件只能够形成为依赖于金属结合剂磨石的成形槽的形状的截面形状,无法形成为不同的截面形状。

与此相对,在本发明中,由GC磨石构成的修整磨石11能够利用由金属结合剂磨石构成的磨石9的凸状磨削部分9b形成为任意的截面形状,因此能够在被该修整磨石11修整的带槽磨石12形成任意的截面形状的槽12a。由此,不更换磨石,就能够进行各种截面形状的工件2的加工。另外,能够在对带槽磨石12进行了修整后,进行一次工件2的加工,并实际测定加工了的工件2的截面形状,与目标的形状进行比较而进行反馈。即使在加工了的工件2的截面形状与目标的形状不同的情况下,也利用磨石9的凸状磨削部分9b变更(修正)所整形的修整磨石11的截面形状,并利用具有变更了的截面形状的修整磨石11对带槽磨石12进行再修整。这样,能够使利用带槽磨石12进行整形的工件2的截面形状接近目标的形状。在前述的以往的工件加工装置中,使用具有成形槽的金属结合剂磨石,因此即使加工了的工件的截面形状相对于目标的形状不同,也不可能进行修整磨石11的截面形状的变更(修正)。然而,根据本发明的方法,能够使加工了的工件的截面形状的精度、即工件2的加工精度格外提高。

接着,对本发明的第四实施方式进行说明。图13是示意性示出本实施方式的工件加工装置的主视图。本实施方式的工件加工装置具有与第三实施方式相同的相对于圆板状的工件2的外周的切线方向倾斜配置的带槽磨石12。与第二实施方式相同的磨石9安装于磨石支承机构7,并能够以旋转轴6为中心旋转。工件2安装于工件支承机构4,能够以旋转轴3为中心旋转,并且在相对于工件2以及磨石9平行的面内(与旋转轴3以及旋转轴6正交的面内)向相对于磨石9接近方向以及从磨石9分离的方向均能够移动,并且在相对于磨石9以及工件2正交的面内(与旋转轴3以及旋转轴6平行的面内)向相对于磨石9接近的方向以及从磨石9分离的方向均能够移动。如图13所示那样,工件支承机构4具有X方向移动台4a、Y方向移动台4b、Z方向移动台4c以及马达4d。X方向移动台4a在相对于磨石9以及工件2平行的面内能够沿磨石9以及工件2的宽度方向(与图13的纸面正交的方向)移动。Y方向移动台4b搭载于X方向移动台4a上,在相对于磨石9以及工件2平行的面内,能够沿磨石9以及工件2的接近分离方向(图13的左右方向)移动。Z方向移动台4c搭载于Y方向移动台4b上,在相对于磨石9以及工件2正交的面内能够沿高度方向(图13的上下方向)移动。虽未详细叙述,但X方向移动台4a、Y方向移动台4b以及Z方向移动台4c分别具有公知的引导机构(例如LM引导件)以及移动机构(例如滚珠丝杠以及螺母和旋转驱动机构),并能够沿前述的各方向移动。马达4d搭载于Z方向移动台4c上,是经由旋转轴3而支承工件2并且使旋转轴3旋转的驱动机构。马达4d是发热的构件,以覆盖该马达4d以及旋转轴3中的至少一方的方式设置有温度调整机构15。温度调整机构15向未图示的流路流动液体或气体,而调整马达4d以及旋转轴3中的至少一方的温度。

根据该工件加工装置,能够起到前述的第一~第三实施方式各自的效果。另外,虽未图示,但也能够使与第三实施方式相同的修整磨石11以在旋转的同时抵接于带槽磨石12的方式移动,而容易并且效率良好且高精度地进行带槽磨石12的修整。

工件支承机构4不会使工件2始终高速旋转,也存在低速旋转的情况、不进行工件2的旋转的情况。具体而言,在利用磨石5、8、9的凸状磨削部分5b、8b、9b、截面长方形形状磨削部分9f进行工件2的磨削时,工件2高速旋转。在利用相对于圆板状的工件2的外周的切线方向倾斜配置的带槽磨石12进行工件2的磨削时,工件2低速旋转。并且,在工件2的更换时,工件支承机构4无需进行旋转运动。以往,在连续地加工多个工件2的情况下,工件支承机构4使以旋转轴3为中心的工件2的高速旋转、工件2的低速旋转以及旋转运动停止状态反复。工件支承机构4在工件2的高速旋转时发热而成为高温,在工件2的低速旋转时相比于高速旋转时成为低温,在旋转运动停止状态下进一步成为低温。工件支承机构4使这样的温度变化反复的结果是,尤其是旋转轴3产生伸缩等变形。当安装工件2的旋转轴3变形从而工件2的厚度方向的位置变化时,即使如前述那样进行数值控制而使工件2与磨石相对移动,加工精度也大幅降低。

于是,在本发明的各实施方式中,设置有附属于工件支承机构4的温度调整机构15。温度调整机构15产生液体或气体的流动,减小工件支承机构4的旋转轴3的温度的变动,而抑制旋转轴3的变形。这样,在工件2的加工时,通过抑制由旋转轴3的热引起的变形,从而防止工件2的加工精度的降低。

另外,为了将旋转轴3的温度尽量保持为恒定,优选为持续进行以旋转轴3为中心的旋转运动。例如,优选为即使在工件2的更换、补充时、由于作业工序上的问题而工件2的加工中断了时,工件支承机构4也继续进行以旋转轴3为中心的旋转运动。这样,通过将工件支承机构4保持为在未安装工件2而不进行工件2的加工的状态下进行着以旋转轴3为中心的旋转运动的状态(方便起见称为空转状态或预备旋转动作),从而能够将温度的变动抑制得小,而容易以短时间使温度稳定。并且,在该预备旋转动作中,不是仅进行高速旋转或仅进行低速旋转,与实际的工件2的加工时相同地使高速旋转(与由磨石进行的加工中的工件2的高速旋转时相同的速度下的旋转)与低速旋转(与由磨石进行的加工中的工件2的低速旋转时相同的速度下的旋转)交替地反复在将温度变动抑制得小这点上优选。由此,在从预备旋转动作向工件2的加工转移时,能够立即使旋转轴3的温度稳定,能够进行高精度的加工。尤其是,当使预备旋转动作中的高速旋转的持续时间与低速旋转的持续时间之比和实际的工件2的加工中的高速旋转的持续时间与低速旋转的持续时间之比一致时,由于能够进行以实际的工件2的加工时为基准的温度管理,因此优选。但是,若预备旋转动作的高速旋转的持续时间以及低速旋转的持续时间为长时间,则在开始实际的工件2的加工时,用于等待适于结束预备旋转动作而向工件2的加工转移的时机(例如切换预备旋转动作的旋转速度的时机)的待机时间变长,作业效率有可能降低。于是,优选为如前述那样使预备旋转动作中的高速旋转的持续时间与低速旋转的持续时间之比和实际的工件2的加工中的高速旋转的持续时间与低速旋转的持续时间之比一致,并且使预备旋转动作中的高速旋转的持续时间以及低速旋转的持续时间与实际的工件2的加工中的高速旋转的持续时间以及低速旋转的持续时间相比分别较短。由此,通过以实际的工件2的加工时为基准的温度管理将旋转轴3的温度变化抑制得小而抑制加工精度的降低,并且还能够将从预备旋转动作向工件2的加工转移时的待机时间缩短而抑制作业效率的降低。

在本发明的磨石5、8、9中,凸状磨削部分5b、8b、9b的通过磨石5、8、9的旋转轴6的截面中的截面形状为具有位于厚度方向的两端部的一对圆弧状部分5e、8e、9e的形状。在位于厚度方向的两端部的圆弧状部分5e、9e由相同的圆弧状部分连接的情况下,凸状磨削部分5b、9b如图1~3D、9A~9C、11A~13所示那样具有作为整体构成一个半圆形的截面形状。另一方面,如图10A~10B所示那样,凸状磨削部分8b也能够设为具有位于厚度方向的两端部的圆弧状部分8e由直线部分8f连接的截面形状的结构。在任一情况下,均优选为磨石5、8、9的厚度方向的一方的端部的圆弧状部分5e、8e、9e以及另一方的端部的圆弧状部分5e、8e、9e是以使各自的曲率半径的平均值成为期望的大小的方式单独形成的部分。由此,与使凸状磨削部分5b、8b、9b整体成为同一曲率半径的方式进行加工的情况相比,厚度方向的一方的端部以及另一方的端部均能够高精度且良好地形成。并且,优选为使厚度方向的一方的端部的圆弧状部分5e、8e、9e的曲率半径以及另一方的端部的圆弧状部分5e、8e、9e的曲率半径各自的误差某种程度地小。例如,使厚度方向的一方的端部的圆弧状部分5e、8e、9e的曲率半径的最大值与最小值之差以及另一方的端部的圆弧状部分5e、8e、9e的曲率半径的最大值与最小值之差均进入容许范围内、即预先设定的规定的数值(第一规定值)以下。另外,使厚度方向的一方的端部的圆弧状部分5e、8e、9e的曲率半径的平均值与另一方的端部的圆弧状部分5e、8e、9e的曲率半径的平均值之差进入容许范围内、即成为预先设定的规定的数值(第二规定值)以下。

[附记1]

一种工件加工装置,其用于将圆板状的工件形成为期望的截面形状,

所述工件加工装置的特征在于,

所述工件加工装置具有支承所述工件的工件支承机构、相对于所述工件平行地配置的圆板状的磨石以及支承所述磨石的磨石支承机构,

所述工件支承机构使所述工件旋转,所述磨石支承机构使所述磨石旋转,成为由所述工件支承机构进行的所述工件的旋转的中心的旋转轴与成为由所述磨石支承机构进行的所述磨石的旋转的中心的旋转轴相互平行,

所述磨石在外周部具有凸状磨削部分,所述凸状磨削部分的通过所述磨石的所述旋转轴的截面中的截面形状为朝向外周侧的凸状,且为至少在厚度方向的两端部分别具有圆弧状部分的形状,

所述磨石与所述工件能够通过所述磨石支承机构或所述工件支承机构而以相互接近或者分离的方式相对移动,

所述磨石支承机构或所述工件支承机构按照以使所述凸状磨削部分与所述工件接触的接触部分沿着所述工件的所述期望的截面形状移动的方式基于所述磨石的所述圆弧状部分的曲率半径算出的移动条件,使所述磨石相对于所述工件相对移动,

在所述磨石的外周部沿厚度方向排列设置有所述凸状磨削部分以及与所述工件对置的面在沿着所述旋转轴的截面中为与所述磨石的厚度方向平行的直线状的截面长方形形状磨削部分,所述磨石的所述截面长方形形状磨削部分是抵接于所述工件的外周部且以通过所述磨石从所述工件的半径方向外侧朝向内侧移动从而减小所述工件的半径的方式磨削所述工件的部分,

所述磨石的所述圆弧状部分的曲率半径至少为所述工件的厚度的10倍以上,以使所述磨石的所述圆弧状部分在与所述工件的所述期望的截面形状的倒角部之间实质上不产生间隙地抵接于所述工件。

[附记2]

根据附记1所述的工件加工装置,其中,

所述磨石支承机构以及所述工件支承机构在磨削所述工件的一方的面侧的外周部时,在使所述工件与所述磨石旋转的同时,使所述磨石的所述凸状磨削部分的所述圆弧状部分从所述工件的外周端面朝向一方的面按照所述移动条件以预先算出的角度相对于所述工件相对地曲线移动,在磨削所述工件的另一方的面侧的外周部时,在使所述工件与所述磨石旋转的同时,使所述磨石的所述凸状磨削部分的所述圆弧状部分从所述工件的外周端面朝向另一方的面按照所述移动条件以预先算出的角度相对于所述工件相对地曲线移动,

所述磨石支承机构以及所述工件支承机构在进行所述工件的所述一方的面侧或所述另一方的面侧的外周部的粗的磨削时,在使所述工件与所述磨石旋转的同时,使所述磨石的所述凸状磨削部分的所述圆弧状部分从所述工件的外周端面朝向所述一方的面或所述另一方的面按照所述移动条件以预先算出的角度相对于所述工件相对地曲线移动后,使所述磨石相对于所述工件的相对移动停止,

所述磨石支承机构以及所述工件支承机构在进行所述工件的所述一方的面侧或所述另一方的面侧的外周部的精密的磨削时,在使所述工件与所述磨石旋转的同时,使所述磨石的所述凸状磨削部分的所述圆弧状部分从所述工件的外周端面朝向所述一方的面或所述另一方的面按照所述移动条件以预先算出的角度相对于所述工件相对地曲线移动后,使所述磨石相对于所述工件相对地直线移动。

[附记3]

根据附记1或2所述的工件加工装置,其中,

所述截面长方形形状磨削部分与所述凸状磨削部分相比半径方向的尺寸较小,并设置为相对于所述凸状磨削部分紧贴。

[附记4]

根据附记1至3中任一项所述的工件加工装置,其中,

除了具有所述凸状磨削部分的所述磨石以外,所述工件加工装置还具有相对于所述工件的外周的切线方向倾斜配置并在比由所述磨石的所述凸状磨削部分进行的磨削精密的磨削中使用的圆板状的带槽磨石以及支承所述带槽磨石的带槽磨石支承机构,

所述带槽磨石支承机构使所述带槽磨石旋转。

[附记5]

一种工件加工装置,其用于将圆板状的工件形成为期望的截面形状,

所述工件加工装置的特征在于,

所述工件加工装置具有支承所述工件的工件支承机构、相对于所述工件平行地配置的圆板状的磨石以及支承所述磨石的磨石支承机构,

所述工件支承机构使所述工件旋转,所述磨石支承机构使所述磨石旋转,成为由所述工件支承机构进行的所述工件的旋转的中心的旋转轴与成为由所述磨石支承机构进行的所述磨石的旋转的中心的旋转轴相互平行,

所述磨石在外周部具有凸状磨削部分,所述凸状磨削部分的通过所述磨石的所述旋转轴的截面中的截面形状为朝向外周侧的凸状,且为至少在厚度方向的两端部分别具有圆弧状部分的形状,

所述磨石与所述工件能够通过所述磨石支承机构或所述工件支承机构而以相互接近或者分离的方式相对移动,

所述磨石支承机构或所述工件支承机构按照以使所述凸状磨削部分与所述工件接触的接触部分沿着所述工件的所述期望的截面形状移动的方式基于所述磨石的所述圆弧状部分的曲率半径算出的移动条件,使所述磨石相对于所述工件相对移动,

除了具有所述凸状磨削部分的所述磨石以外,所述工件加工装置还具有相对于所述工件的外周的切线方向倾斜配置并在比由所述磨石的所述凸状磨削部分进行的磨削精密的磨削中使用的圆板状的带槽磨石以及支承所述带槽磨石的带槽磨石支承机构,

所述带槽磨石支承机构使所述带槽磨石旋转,

所述工件加工装置还具有能够代替所述工件安装于所述工件支承机构的修整磨石,

所述修整磨石通过利用所述磨石支承机构或所述工件支承机构按照所述移动条件相对于所述磨石相对移动从而形成外形,

所述带槽磨石通过压抵于所述修整磨石并转印所述修整磨石的外形从而将槽形成或整形。

[附记6]

根据附记1至5中任一项所述的工件加工装置,其中,

所述凸状磨削部分的通过所述磨石的旋转轴的截面中的截面形状为半圆形状、或具有位于厚度方向的两端部的一对所述圆弧状部分以及位于一对所述圆弧状部分之间的直线部分的形状。

[附记7]

根据附记1至6中任一项所述的工件加工装置,其中,

所述工件支承机构具有产生用于将所述工件支承机构的所述旋转轴的温度保持为恒定的液体或气体的流动的温度调整机构。

[附记8]

一种磨石,其包含于工件加工装置,所述工件加工装置具有支承圆板状的工件的工件支承机构、相对于所述工件平行地配置的圆板状的所述磨石以及支承所述磨石的磨石支承机构,所述工件支承机构使所述工件旋转,所述磨石支承机构使所述磨石旋转,成为由所述工件支承机构进行的所述工件的旋转的中心的旋转轴与成为由所述磨石支承机构进行的所述磨石的旋转的中心的旋转轴相互平行,所述磨石在外周部具有凸状磨削部分,所述凸状磨削部分的通过所述磨石的所述旋转轴的截面中的截面形状为朝向外周侧的凸状,且为至少在厚度方向的两端部分别具有圆弧状部分的形状,所述磨石与所述工件能够通过所述磨石支承机构或所述工件支承机构而以相互接近或者分离的方式相对移动,所述磨石支承机构或所述工件支承机构按照以使所述凸状磨削部分与所述工件接触的接触部分沿着所述工件的期望的截面形状移动的方式基于所述磨石的所述圆弧状部分的曲率半径算出的移动条件,使所述磨石相对于所述工件相对移动,且所述工件加工装置用于将所述工件形成为所述期望的截面形状,

所述磨石的特征在于,

所述凸状磨削部分的通过所述磨石的旋转轴的截面中的截面形状为具有位于厚度方向的两端部的一对所述圆弧状部分以及位于一对所述圆弧状部分之间的直线部分的形状,

所述直线部分是与所述圆弧状部分相比磨石粒度较粗的部分,所述圆弧状部分是在比由所述直线部分进行的磨削精密的磨削中使用的部分,

所述圆弧状部分的曲率半径至少为所述工件的厚度的10倍以上,以使所述圆弧状部分在与所述工件的所述期望的截面形状的倒角部之间实质上不产生间隙地抵接于所述工件。

[附记9]

一种磨石,其包含于附记1至3中任一项所述的工件加工装置,

所述磨石的特征在于,

所述截面长方形形状磨削部分是与所述凸状磨削部分相比磨石粒度较粗的部分,所述凸状磨削部分是在比由所述截面长方形形状磨削部分进行的磨削精密的磨削中使用的部分。

[附记10]

一种磨石,其包含于附记1至7中任一项所述的工件加工装置,

所述磨石的特征在于,

厚度方向的一方的端部的所述圆弧状部分与另一方的端部的所述圆弧状部分是以使各自的曲率半径的平均值成为期望的大小的方式单独形成的部分。

[附记11]

一种磨石,其包含于附记1至7中任一项所述的工件加工装置,

所述磨石的特征在于,

厚度方向的一方的端部的所述圆弧状部分的曲率半径的最大值与最小值之差以及另一方的端部的所述圆弧状部分的曲率半径的最大值与最小值之差均为第一规定值以下,

厚度方向的一方的端部的所述圆弧状部分的曲率半径的平均值与另一方的端部的所述圆弧状部分的曲率半径的平均值之差为第二规定值以下。

[附记12]

一种磨石,其包含于附记1至7中任一项所述的工件加工装置,

所述磨石的特征在于,

所述磨石具有沿厚度方向延伸的笔直状或锥形状的安装孔。

[附记13]

一种工件加工方法,其用于使用磨石将圆板状的工件形成为期望的截面形状,所述磨石在外周部具有凸状磨削部分并能够旋转且为圆板状,所述凸状磨削部分的通过所述磨石的旋转轴的截面中的截面形状为朝向外周侧的凸状,且为至少在厚度方向的两端部分别具有圆弧状部分的形状,

所述工件加工方法的特征在于,包括:

将所述工件与所述磨石相互平行地配置的步骤;以及

在使所述磨石旋转并且使所述工件以与所述磨石的所述旋转轴平行的旋转轴为中心旋转的同时,按照以使所述凸状磨削部分与所述工件接触的接触部分沿着所述工件的所述期望的截面形状移动的方式基于所述磨石的所述圆弧状部分的曲率半径算出的移动条件,使所述磨石相对于所述工件相对移动的步骤,

使所述磨石相对于所述工件相对移动的步骤包括:

在使所述工件与所述磨石旋转的同时,使所述磨石的所述凸状磨削部分的所述圆弧状部分从所述工件的外周端面朝向一方的面按照所述移动条件以预先算出的角度相对于所述工件相对地曲线移动,从而磨削所述工件的所述一方的面侧的外周部;

使所述磨石沿着所述工件的外周端面从所述一方的面侧向另一方的面侧相对于所述工件相对移动;以及

在使所述工件与所述磨石旋转的同时,使所述磨石的所述凸状磨削部分的所述圆弧状部分从所述工件的外周端面朝向所述另一方的面按照所述移动条件以预先算出的角度相对于所述工件相对地曲线移动,从而磨削所述工件的所述另一方的面侧的外周部,

在进行所述工件的所述一方的面侧或所述另一方的面侧的外周部的粗的磨削时,在使所述工件与所述磨石旋转的同时,使所述磨石的所述凸状磨削部分的所述圆弧状部分从所述工件的外周端面朝向所述一方的面或所述另一方的面按照所述移动条件以预先算出的角度相对于所述工件相对地曲线移动后,使所述磨石相对于所述工件的相对移动停止,

在进行所述工件的所述一方的面侧或所述另一方的面侧的外周部的精密的磨削时,在使所述工件与所述磨石旋转的同时,使所述磨石的所述凸状磨削部分的所述圆弧状部分从所述工件的外周端面朝向所述一方的面或所述另一方的面按照所述移动条件以预先算出的角度相对于所述工件相对地曲线移动后,使所述磨石相对于所述工件相对地直线移动。

[附记14]

一种工件加工方法,其用于使用磨石将圆板状的工件形成为期望的截面形状,所述磨石在外周部具有凸状磨削部分并能够旋转且为圆板状,所述凸状磨削部分的通过所述磨石的旋转轴的截面中的截面形状为朝向外周侧的凸状,且为至少在厚度方向的两端部分别具有圆弧状部分的形状,

所述工件加工方法的特征在于,包括:

将所述工件与所述磨石相互平行地配置的步骤;以及

在使所述磨石旋转并且使所述工件以与所述磨石的所述旋转轴平行的旋转轴为中心旋转的同时,按照以使所述凸状磨削部分与所述工件接触的接触部分沿着所述工件的所述期望的截面形状移动的方式基于所述磨石的所述圆弧状部分的曲率半径算出的移动条件,使所述磨石相对于所述工件相对移动的步骤,

所述工件加工方法包括利用液体或气体的流动调整所述工件的所述旋转轴的温度,

在进行所述工件的加工前,进行使成为所述工件的旋转时的旋转中心的所述旋转轴在未安装所述工件的状态下旋转的预备旋转动作,

在所述预备旋转动作中,使与由所述磨石进行的加工中的所述工件的高速旋转时相同的速度下的高速旋转以及与由所述磨石进行的加工中的所述工件的低速旋转时相同的速度下的低速旋转交替地反复,

使所述预备旋转动作中的所述高速旋转的持续时间与所述低速旋转的持续时间之比和由所述磨石进行的加工中的所述工件的高速旋转的持续时间与低速旋转的持续时间之比一致,

使所述预备旋转动作中的所述高速旋转的持续时间以及所述低速旋转的持续时间与由所述磨石进行的加工中的所述工件的高速旋转的持续时间以及低速旋转的持续时间相比分别较短。

[附记15]

根据附记13或14所述的工件加工方法,其中,

所述凸状磨削部分的通过所述磨石的旋转轴的截面中的截面形状为半圆形状。

[附记16]

根据附记13或14所述的工件加工方法,其中,

所述凸状磨削部分的通过所述磨石的旋转轴的截面中的截面形状为具有位于厚度方向的两端部的一对圆弧状部分以及位于一对所述圆弧状部分之间的直线部分的形状,

使用所述直线部分至少进行使所述直线部分抵接于所述工件的外周端面而减小所述工件的直径的加工,使用所述圆弧状部分至少进行使所述圆弧状部分分别抵接于所述工件的一方的面与另一方的面而将所述工件形成为所述期望的截面形状的加工。

[附记17]

根据附记13或14所述的工件加工方法,其中,

在所述磨石的外周部沿厚度方向排列设置有所述凸状磨削部分以及与所述工件对置的面在沿着所述旋转轴的截面中为与所述磨石的厚度方向平行的直线状的截面长方形形状磨削部分,

使用所述截面长方形形状磨削部分,至少进行使所述截面长方形形状磨削部分抵接于所述工件的外周端面且所述磨石从所述工件的半径方向外侧朝向内侧移动从而减小所述工件的直径的加工,使用所述凸状磨削部分至少进行使所述凸状磨削部分分别抵接于所述工件的一方的面与另一方的面而将所述工件形成为所述期望的截面形状的加工。

[附记18]

根据附记16或17所述的工件加工方法,其中,

在将所述工件形成为所述期望的截面形状的加工中,进行比减小所述工件的直径的加工中的磨削精密的磨削。

[附记19]

根据附记13至17中任一项所述的工件加工方法,其中,

除了所述磨石以外,还具有相对于所述工件的外周的切线方向倾斜配置的圆板状的带槽磨石,

在使所述磨石的所述凸状磨削部分抵接于所述工件而进行所述工件的磨削后,使所述带槽磨石的槽的内周面抵接于所述工件,而进行比由所述凸状磨削部分进行的磨削精密的磨削。

[附记20]

一种工件加工方法,其用于使用磨石将圆板状的工件形成为期望的截面形状,所述磨石在外周部具有凸状磨削部分并能够旋转且为圆板状,所述凸状磨削部分的通过所述磨石的旋转轴的截面中的截面形状为朝向外周侧的凸状,且为至少在厚度方向的两端部分别具有圆弧状部分的形状,

所述工件加工方法的特征在于,包括:

将所述工件与所述磨石相互平行地配置的步骤;以及

在使所述磨石旋转并且使所述工件以与所述磨石的所述旋转轴平行的旋转轴为中心旋转的同时,按照以使所述凸状磨削部分与所述工件接触的接触部分沿着所述工件的所述期望的截面形状移动的方式基于所述磨石的所述圆弧状部分的曲率半径算出的移动条件,使所述磨石相对于所述工件相对移动的步骤,

除了所述磨石以外,还具有相对于所述工件的外周的切线方向倾斜配置的圆板状的带槽磨石,

在使所述磨石的所述凸状磨削部分抵接于所述工件而进行所述工件的磨削后,使所述带槽磨石的槽的内周面抵接于所述工件,而进行比由所述凸状磨削部分进行的磨削精密的磨削,

所述工件加工方法在将所述工件与圆板状的所述磨石相互平行地配置的步骤前,包括将圆板状的修整磨石与所述磨石平行地配置的步骤、在使所述磨石旋转并且使所述修整磨石以与所述磨石的所述旋转轴平行的旋转轴为中心旋转的同时使所述磨石相对于所述修整磨石相对移动从而形成所述修整磨石的外形的步骤以及将所述带槽磨石的材料压抵于所述修整磨石并转印所述修整磨石的外形从而将所述槽形成或整形的步骤,

在转印所述修整磨石的外形从而将所述槽形成或整形的步骤中,所述槽形成为为了将抵接于该槽的内周面的所述工件形成为所述期望的截面形状而预先设定的形状,

在形成所述修整磨石的外形的步骤中,预先基于所述磨石的所述圆弧状部分的曲率半径算出所述磨石的所述凸状磨削部分与所述修整磨石接触的接触部分沿着与所述槽的所述预先设定的形状对应的形状移动的移动条件,在形成所述修整磨石的外形的步骤中,按照该移动条件使所述修整磨石相对于所述磨石相对移动。

附图标记说明

1 工件加工装置

2 工件

2a 倒角部

3、6、14 旋转轴

4 工件支承机构

4a X方向移动台

4b Y方向移动台

4c Z方向移动台

4d 马达

5、8、9 磨石

5a、8a、9a 基座圆板部

5b、8b、9b 凸状磨削部分

5c、8c、9c 安装孔

5d、8d、9d 凹部

5e、8e、9e 圆弧状部分

7 磨石支承机构

8f 直线部分

9f 截面长方形形状磨削部分

11 修整磨石(修整件)

12 带槽磨石

12a 槽

13 带槽磨石支承机构

15 温度调整机构

16 磨石

16a 成形槽。

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