金刚石研磨的制造方法
【专利摘要】本发明涉及提供一种金刚石研磨机，其可以抑制研磨板与金刚石间的冲击，防止金刚石损伤。该金刚石研磨机具有水平旋转研磨面41的研磨板40、保持研磨对象物金刚石与研磨板40的研磨面41接触的支撑体10、以及把持支撑体的螺丝座20。支撑体10具有在螺丝座上设定的2根螺丝21A和21B、在前部装卸金刚石的装卸部12，通过每个螺丝21A和21B的旋转，每个支持部11A和11B的螺丝21A和21B对轴向的位置可以调节。研磨板40的研磨面41的表面粗糙度在1μmRa以下。
【专利说明】金刚石研磨机
[0001]本发明涉及一种对金刚石进行研磨的金刚石研磨机。
[0002]通常在单晶金刚石上设有切割刃，并将其钎焊到基体或柄杆等上面的金刚石刀具被广为知晓。这种金刚石刀具被用在非球面透镜模具等超精密加工方面，进行高精度的研磨处理。目前，超精密加工的精度要求越来越严格，因此对金刚石刀具的研磨精度要求也愈发严格。
[0003]专利文献1、2中公开了金刚石研磨机相关技术。在金刚石的研磨加工中，通常采用被称为金刚石磨盘的设备。该设备，以通过金刚石游离磨粒进行机械研磨为目的，在水平旋转的铸铁制研磨板上面的研磨面上涂覆金刚石游离磨粒的同时，将磨粒压入(填充)至研磨面使之承载。并且，在被称为“柄舌”的支架前端上安装有金刚石(金刚石刀具)，将金刚石推至研磨板的研磨面进行研磨处理。该金刚石的研磨作业，需对金刚石的被研磨面(与研磨板接触的被研磨的面)进行确认的同时，还需要对金刚石研磨板(研磨面)的相对角度进行调整，以及对将金刚石推至研磨板(研磨面)的接触压力进行调整，因此工作效率的高低及质量的优劣都依赖于操作者的技能。
[0004]特开平5-77127号公报特公平6-59605号公报
[0005]现有的金刚石研磨机，研磨板上均采用铸铁，但因为铸铁存在气孔和片状石墨，所以研磨板的研磨面之表面粗糙度比一般的5 μ mRa (算术平均粗糙度)要粗。因此，在进行金刚石的研磨处理时，由于研磨板和与研磨板接触的金刚石之间所产生的冲击力，使施加在金刚石的被研磨面(接触面)的压力最终可能达到破坏强度，所以金刚石易产生破损。特别是，在制造金刚石刀具时，需要在金刚石上形成锋利的研磨刃，使之不欠缺破坏强度小且锋利的研磨刃的棱线，这样的高精度研磨过程中，操作员必须具备高超的技能。
[0006]本发明充分考虑上述情况，其目的之一，在于提供一种既可以抑制研磨板与金刚石之间的冲击力的产生，又可以防止金刚石破损的金刚石研磨机。
[0007]本发明的金刚石研磨机，其特征在于，设置含有水平旋转研磨面的研磨板、使需研磨的金刚石保持与研磨板的研磨面接触状态的支架、以及用于支撑支架的支撑体。并且，研磨板的研磨面表面粗糙度在IumRa (算术平均粗糙度)以下。
[0008]根据该结构，研磨板的研磨面之表面粗糙度在I μ mRa以下，因而可通过研磨面的不规则性，减少研磨板与金刚石之间所产生的冲击力。由此可防止金刚石的破损。并且，在本发明中，表面粗糙度在I μ mRa以下的情况称之为“镜面”。研磨板的研磨面表面粗糙度，优先0.5 μ mRa以下,更进一步优选0.3 μ mRa以下。另外,研磨板材料优选易形成碳化物的材料，如钢材料、钥材料(含Mo以及Mo合金)、铬材料(含Cr以及Cr合金)、钨材料(W以及W合金)等金属材料。钢材可优选碳钢和不锈钢。将研磨板的研磨面研磨成表面粗糙度为I μ mRa以下的镜面过程中，优先气孔等缺陷少并经调质处理过的材料。使用钢材的情况下，首选经淬火及深冷处理后除去应力的钢材。另一方面，如使用钥材料、铬材料、钨材料的情况下，在钢制基板的上面可利用钥材料等所述材料的喷涂品或烧结体。
[0009]针对现有金刚石研磨机中，采用金刚石游离磨粒所进行的研磨处理，在本发明中，通过使金刚石与经镜面研磨过的研磨板的研磨面接触，由摩擦生热使金刚石的温度升至高温，主要利用化学反应所产生的热磨损进行研磨(去除处理)。因此，在本发明中，由于研磨面的表面粗糙度在I μ mRa以下，因研磨而产生的振动变小，可以减少研磨板和金刚石之间所产生的冲击力。同时，需研磨的金刚石与研磨板的接触面积变大，由摩擦阻力所产生的热量增大，可以提高金刚石的处理速度。另外，与现有金刚石研磨机相比，可以大幅减少金刚石游离磨粒的使用量，甚至可以不使用金刚石游离磨粒。
[0010]在本发明的金刚石研磨装置上，在最后阶段(精密加工)前的初始阶段到中间阶段(预加工、半精加工)，通过在研磨板的研磨面上涂覆金刚石松散磨料使之介于金刚石与研磨面之间，可以使机械性研磨同时进行，以提高加工速度。在这种情况下，最好使用粒径小于研磨面表面粗糙度的亚微米直径(最大粒径小于I μ m)的磨粒，并用橄榄油或机油等将其调成(糊)浆状，均匀地涂覆在研磨面上。由此，即使在磨粒介入的情况下，也能够在获得机械性研磨作用的同时，把施加在金刚石上的冲击控制在最小限度。此外，均匀地涂覆在研磨面上的糊状磨粒，也可以作为研磨面的防锈或有效地进行机械性保护的保护膜发挥作用。另一方面，在最后阶段的精密加工中，磨粒的介入，是研磨后的刀刃发生崩刃的主要原因，因此应尽量避免使用磨粒，最好利用金刚石接触研磨面而产生的热损耗进行研磨的工艺，并依此为主进行加工。另外，涂覆在研磨面的磨粒，用含有无水酒精的布或棉等即可很容易地去除。在这个利用金刚石的热损耗进行研磨的工艺中，温度越高，越能提高加工速度。在本发明中，因研磨面的表面粗糙度小于I μ mRa，金刚石与研磨板真正的接触面积很大，所以，加工时的摩擦热产生的界面温度高于以往的金刚石研磨装置，能够提高加工速度。
[0011]作为本发明的金刚石研磨装置的一种形态，是上述支撑体上设有2根竖立的导柱的导柱座。此外，上述支架具有被竖立地设置在导柱座上的2根导柱支撑着的2个支撑部，和将金刚石安装在前端的安装部，该部在支撑部的导柱的轴向位置可以调节。
[0012]根据这种结构，利用与研磨板接触的金刚石和2个支撑部，支架呈3点支撑的状态。然后，通过单独调节各支撑部上的轴向位置，即可调整相对于金刚石研磨板(研磨面)的角度(仰角及倾斜角)。具体为，事先测量安装在支架安装部上的金刚石的三维形状，根据这个形状，决定被研磨面的角度，由此能够以规定的尺寸精度、形状精度进行研磨加工。这尤其在金刚石中使用尺寸、形状不固定的天然金刚石时，或在金刚石上形成刻面时有效。此夕卜，因为能够对各支撑部上各导柱的轴向位置进行单独调节，因此可以对金刚石研磨面的角度任意进行调整。例如，不改变仰角及倾斜角中的任何一个角，即可将其他角度变为规定的角度。导柱可以使用螺丝等，通过螺丝的旋转，可以很容易等调节支撑部上螺丝的轴向位置。
[0013]作为本发明的金刚石研磨装置的一种形态，上述支架以塑料或陶瓷构成。
[0014]根据这种结构，上述支架以塑料或陶瓷形成，因此重量很轻。在上述专利文献I中记载的研磨装置上，作为调整接触压力而支撑支架的装置上虽然具备弹簧，但因为支架由金属制成，很重，所以惯性质量大。为此，即使设置了支撑支架的装置，也无法完全控制，因为该原因而发生了冲击(研磨加工中研磨板的研磨面上附着微小异物等)时，该冲击力可能会使金刚石产生缺损。对此，在上述结构中，由于支架使用轻型材料减轻支架的重量，从而能够减小支架的惯性质量，因此，即使发生上述冲击，因支架安装部的位置会向远离研磨板的方向移动(躲避)，因而可以吸收、缓解金刚石所受的冲击。这样能有效防止金刚石的缺损。[0015]还有，在本发明中，如上所述，因为主要是利用热磨损进行研磨，所以制成支架的材料优选热阻率高(热导率低)的塑料，这样金刚石所产生的热量就难以扩散传递至支架，金刚石的温度可快速升高，可以加快热磨损研磨。另外，如果采用振动衰减性能好的塑料，即使研磨板与金刚石之间产生了冲击力，也能够迅速地将冲击力衰减，可以更有效的防止金刚石的破损。为了能提高支架的振动衰减性能，并且使支架能拥有强度(刚度)，更进一步优选地，支架由纤维增强塑料(FRP)制成，从而可有效抑制支架挠曲、变形、振摆等，金刚石易保持稳定。
[0016]作为本发明金刚石研磨机的一个实例，本发明提出了所述支架的形状为以安装部以及各支撑部各自作为顶点的三角形状。
[0017]所述支架的形状，如上所述，只要是以与研磨板接触的金刚石以及两个支撑部构成三点状态，其他方面并没有特别的限制。作为单纯的形状，例如，提出了它可以是三角形状、T型状、或V型状等等，其中，单从变形难度(保证抗扭刚度)的角度考虑，优选三角形状。如采用三角形状，除了三角形板状以外，还可以采用中间有开口的三角形框架状，采用三角形框架状可以减轻重量。
[0018]作为本发明金刚石研磨机的一个实例，提出了所述支撑体为相对研磨板的研磨面在垂直方向上延伸的直线导轨。还有，所述支架，它包括安装在平行于研磨板的研磨表面的平行片簧，沿直线导轨可移动式地支撑，前端具有用于安装金刚石的安装部。
[0019]采用已固定尺寸及形状的立方体或长方体的人造金刚石用作金刚石，对其表面进行平面研磨时，以及对金刚石刀具的研磨刃的前刀面重新研磨时，通过支架固定，使支架与金刚石的被研磨面平行。并且，采用了上述结构的情况下，通过直线导轨调整平行片簧的高度，使金刚石的被研磨面与研磨板的研磨面平行接触。因为平行片簧具备即使由于金刚石与研磨板之间的接触压力而导致挠曲，在一定程度上依然能保持相对安装部的研磨板(研磨面)的角度之特性，所以通过采用平行片簧，可以持续保持金刚石的被研磨面(接触面)的角度，以预定的接触压力进行研磨处理。
[0020]作为本发明金刚石研磨机的一个实例，提出了设置使金刚石相对研磨板的径向方向摆动的摆动装置。
[0021]根据该结构，在研磨处理中，通过使金刚石向研磨板的径向方向(从研磨板的中心朝向外周边的方向)摆动，不会出现只有研磨板的研磨面的同一个区域磨损的情况，可以提高研磨效率，延长研磨板的使用寿命。
[0022]作为本发明金刚石研磨机的一个实例，提出了设置用于调整针对金刚石的研磨板的接触压力的加工压力调整装置。
[0023]在初期阶段的粗加工以及中间阶段的半精加工中，通过使用较大的接触压力进行加工使之结合金刚石游离磨粒形成研磨条痕，改善了加工速度，在形成微小的倒角以及最后阶段的精加工中，则需要降低接触压力，进行高精密加工。根据上述结构，在无法获得充分的接触压力时，可以通过加工压力调整装置对接触压力进行调整，获得一定的接触压力。所述加工压力调整装置的结构，优选地，金刚石与研磨板接触时，安装在支架安装部位的金刚石的接触面上的压力可以任意变化的结构。并且，更进一步优选地，支架通过金刚石受到冲击时，可以衰减该冲击力的结构。作为加工压力调整装置，虽然提出了利用冲击衰减性特性较高，例如采用了压缩空气的气缸(阻尼器)等的装置，不过若要更为简单的结构，利用弹簧或橡胶等弹性材料的拉力也可以达到衰减冲击力的效果。例如，将由内部摩擦而产生较高冲击衰减性能的树脂所构成的螺旋弹簧装在支架上，在金刚石与研磨板接触的方向上施加弹簧的拉力，通过设定弹簧的延伸率调整接触压力，能够获得所需的接触压力。另外，通过在固定弹簧末端的位置上，介入由橡胶、凝胶、弹性体等构成的冲击吸收材料后安装弹簧，可具有更高的衰减性能。这时，通过设定弹簧常数，使固有频率((1/2π) X (k/M)1/2、k:弹簧常数[N/m]、M:支架的总惯性质量[kg])成为冲击吸收材料的损耗系数高的频带，能够提高冲击衰减性能。同时，还可以利用磁铁的排斥力取代弹簧或橡胶的拉力。可施加到金刚石上的接触压力的下限，通常由包含安装在支架上的所述部件在内的支架总重量(总惯性质量)决定，因此用于加工压力调整装置的所述部件的重量，优选地，轻于支架的重量。另外，因重量轻，所述研磨板与金刚石之间所产生的冲击力，更加容易通过支架的位移而分散掉。通过该加工压力调整装置对接触压力的调整，在粗加工及半精加工中，可以调高接触压力，加快了加工速度，而另一方面，在精加工中，通过调低接触压力，可防止研磨刃尖端的崩刃现象，且提高了加工精度。
[0024]作为本发明的金刚石研磨机的一个实例，提出了包括:将研磨板支撑在顶部的研磨板支撑底座、以及安装所述研磨板支撑底座和所述支撑体的工作台，研磨板的研磨面配合作业员眼睛的高度，位于高出工作台上表面的位置。
[0025]在现有的金刚石研磨机(参考例如专利文献I的图1、专利文献2的第7图)中，研磨板安装在工作台的上表面，研磨处理时在低于作业员眼睛高度的位置设置了研磨板。因此，采用目视或放大镜很难从工作台的侧面观察到与研磨板接触的金刚石的接触状态。根据所述结构，通过研磨板支撑底座将研磨板设置在高出作业平台上表面的位置，研磨板的研磨面配合作业员眼睛的高度，位于高出工作台上表面的位置，从而不会受平台的干扰，完全可以观察到金刚石与研磨板的接触状态。由此，金刚石更容易与研磨板的研磨面对齐(定位)，可改善工作效率，另外，可以降低定位时金刚石(金刚石刀具的研磨刃尖端)破损的可能性。具体而言，提出了研磨板的研磨面高出作业平台上表面例如IOcm?40cm。
[0026]作为本发明的金刚石研磨机的一个实例，提出了包括:所述支撑体使金刚石相对研磨板的径向方向摆动的摆动装置，还包括:在支撑体或研磨板支撑底座与工作台之间，使金刚石的摆动矢量与研磨板的研磨面平行的、可调整角度的架设台。
[0027]有时候会出现使金刚石摆动的所述摆动装置的移动精度出现误差、安装所述支撑体的作业平台因挠曲等原因而导致变形、金刚石的摆动矢量与研磨面没有平行等情况。在这种状态下如果摆动金刚石的同时进行研磨处理，金刚石的摆动运动中会产生相对研磨面呈垂直方向的运动成分。因此，是造成因金刚石过度深入研磨板而导致金刚石破损、金刚石相对研磨板的角度设定出现误差等情况产生的原因。
[0028]根据上述结构，通过在可调整角度的架设台上安装具有摆动装置的支撑体，即使出现金刚石的摆动矢量与研磨面没有平行的情况，但通过调整架设台的角度，可以保持金刚石的摆动矢量相对研磨面平行。该架设台，既可以设为覆盖工作台的整个上表面(研磨板支撑底座的安装部位)，也可以设为仅支撑体的安装位置(即，支撑体的正下方)。如果是后者，则可以将架设台与支撑体呈一体设置。或者，也可以在研磨板支撑底座的安装部位设架设台，通过调整架设台的角度，使研磨面相对金刚石的摆动矢量平行。
[0029]可是，在现有的采用了由铸铁制成的研磨板的金刚石研磨机中，提出了在实际的机床上通过干式研磨加工便可修正研磨板的研磨面之设备。例如在上述专利文献2中所述的研磨机，在实际的机床上有配置用于修正研磨板的研磨面之修正装置(如车刀等)，对研磨板的研磨面进行研磨。在本发明的金刚石研磨机中，除支撑用于固定金刚石的支架的所述支撑体以外，同样也可以设置具有用于修正研磨板的研磨面的砂轮或车刀的研磨面修正装置。这样，特别是研磨面的修正部位较小的情况下，无需从机床上拆下研磨板，可直接在实际的机床上进行研磨面的修正。还有，所述研磨面的修正部位较小的情况，指的是目视无法看到的伤痕(约50μπι以下的伤痕)，对金刚石的精加工造成障碍可能性程度的损伤较小的情况。
[0030]并提出了将研磨面修正装置，安装在所述工作台或者架设台的上表面。还有，在研磨面修正装置上，也可以与所述支撑体一样，设置使砂轮或车刀等研磨刀具相对研磨板径向方向摆动的摆动装置。在这种情况下，研磨面修正装置上的所述摆动装置，最好用与摆动金刚石的摆动装置之摆动方向相同的矢量进行摆动。即，用于研磨面的修正作业时的砂轮等研磨刀具的摆动矢量最好与金刚石的研磨处理时的金刚石的摆动矢量一致。这样，金刚石的研磨处理之前，在与支撑体的安装位置相同的位置上安装研磨面修正装置，并通过摆动砂轮等研磨工具的同时进行研磨面的修正，使研磨面相对金刚石的摆动矢量平行。也就是说，即使金刚石的摆动矢量与研磨面没有平行，但通过所述研磨面的修正，可以使金刚石的摆动矢量与研磨面平行。
[0031]作为本发明金刚石研磨机的一个实例，即研磨板支撑底座可拆卸地安装在工作台上。
[0032]在本发明中，需要将研磨板的研磨面加工成I μ mRa以下的镜面，不过研磨面的修正部位较大的情况下，在实际的机床上通过研磨加工将硬化钢制成的研磨板的研磨面加工成镜面，从操作性及实用性角度考虑存在一定的困难。具体而言，比如在工作台上安装所述研磨面修正装置，在金刚石研磨机上设研磨面修正装置并在实际的机床上进行研磨面修正时，从操作性的角度考虑，优选地，采用较大扭矩使研磨板转动。不过，因在实际的机床上设研磨面修正装置，受其尺寸的限制而难以获得大的动力，从而只能用较小的扭矩进行研磨(研磨)，因此存在处理研磨面的速度低下、修正所需时间长的问题。还有，在实际的机床上设置研磨面修正装置的方式，因无法进行需大型设备的湿式加工，在研磨面上易残留碎屑和磨料颗粒，很难获得精加工所需的高精度研磨面。这种情况下，则需要从金刚石研磨机上拆下研磨板，将研磨板安装在另外的研磨设备上，进行研磨面的修正。例如，现有的金刚石研磨机中，有实施过仅取下研磨板，在已固定研磨板的状态下，对磨损的研磨面进行修正。但是，采用该研磨面修正方法，将修正后的研磨板重新安装到金刚石研磨机上时，研磨板旋转运动上有可能产生面振。另外，所述研磨面的修正部位较大的情况，指的是存在很多目视可见的伤痕(超过50 μ m的伤痕)，并确认到该损伤会对金刚石的研磨条痕等精加工产生影响。
[0033]根据上述的构造，可以将装有研磨板的主轴连同研磨板支撑台卸下，安装于磨床，与研磨金刚石时相同，在研磨板旋转的状态下，以湿法对研磨板进行修正(修正砂轮)。由此，可以在无齿面跳动的状态下对研磨板的研磨面进行镜面加工，通过修正研磨面的振动，使之在动态下也处于亚微以下，可以在受到因研磨板研磨面的跳动而引起的冲击时，抑制金刚石遭到损坏。[0034]本发明——金刚石研磨装置的形态之一是在操作台上设有抑制振动的锤构件。
[0035]根据此构造，通过在操作台上设置锤构件，可以抑制由研磨板的旋转带来的振动。锤构件的制作材料以振动衰减性高、比重大为佳，例如花岗石、混凝土、铸铁等。其中，混凝土因为价格低廉，比较利于节省成本。
[0036]本发明一金刚石研磨装置，研磨板研磨面的表面粗糙程度在IymRa以下时，可以抑制研磨板与金刚石之间产生的冲击力，进而可以防止金刚石的损坏。
[0037]与实例I相关的，旨在说明金刚石研磨装置的主要构成部分的概略图:(A)是支座以及支撑体的表面图，(B)是支座以及支撑体的侧面图。与实例I相关的，旨在说明金刚石研磨装置的其他主要部分的概略图=(A)是研磨板以及研磨板支撑台的表面图，(B)是研磨板以及研磨板支撑台的正面图。与实例I相关，旨在说明金刚石研磨装置的其他主要部分的概略图:(A)是操作台的正面图，(B)是操作台的侧面图。旨在说明对金刚石研磨板(研磨面)的角度调整方法的模式表面图。旨在说明对金刚石研磨板(研磨面)的角度调整方法的模式侧面图。旨在说明对金刚石研磨板(研磨面)的角度调整方法的模式背面图。旨在说明对金刚石研磨板(研磨面)的角度调整方法的研磨对象面模式图。显示支座另一例的表面概略图。与变形例3相关的，旨在对金刚石研磨装置的研磨面修正方法进行说明的模式表面图。与实例2相关的，旨在说明金刚石研磨装置的模式图:(A)是装置的表面图，(B)是装置的正面图。金刚石研磨装置上，当金刚石的摆动矢量与研磨面呈非平行状态时进行说明的模式正面图。与实例3相关的，旨在说明金刚石研磨装置的模式图:(A)是装置的正面图，(B)是装置的表面图。与变形例4相关的，旨在对金刚石研磨装置进行说明的模式正面图。与变形例5相关的，旨在对金刚石研磨装置进行说明的模式正面图。
[0038]以下将以图纸为参照，对本发明的实施形态进行说明。且，在各图中，同一或者相近的构件采用相同的符号表示。
[0039]< 实例 1>
[0040](支座以及支撑体)
[0041]图1显示了与实例I相关的，金刚石研磨装置的主要部分一支座10以及支撑体。支座10的作用是:在与下述的研磨板40的研磨面相接触的状态下保持住研磨对象，即金刚石。而支撑体是支撑此支座10的构件。
[0042]在此例中，支撑体是由2枚螺丝(导销)21A、21B进行立式固定的螺丝座(导销座)20。又，在支座10上设有:由螺丝座20上立式设置的2枚螺丝21A、21B支撑的2个支撑部11A、11B，以及在顶端处安装金刚石(无图示)的安装部12。支座10可以通过旋转各螺丝21A、21B，对各支撑部IlAUlB的各螺丝21A、21B进行轴方向的位置调整。
[0043]支座10中:安装金刚石的安装工具120由螺丝固定在安装部12上；各支撑部11A、IlB上设有为穿插各螺丝21A、21B准备的穿插孔，各穿插孔上埋有与各螺丝21A、21B配对的螺母。并且，各支撑部IlAUlB的表面配有螺母22，此螺母22可与各螺丝21A、21B旋合，并且通过各螺丝21A、21B调整各支撑部IlAUlB的位置后，可以形成双螺母起到防止松动的作用。金刚石可以在由支架、杆子等保持工具保持的状态下，安装至安装工具120，并将保持工具由螺丝固定至安装工具120上，从而完成将金刚石安装至安装部12。
[0044]并且，支座10如图1 (A)所示，是以安装部12及各支撑部11A、IlB为顶点的三角形状框体，具体地说，是形成了以连结各支撑部IlAUlB的框架为底边的等腰三角形状框体。支座10是塑料制的，具体来说是采用纤维强化后的酚醛树脂制作的。
[0045]螺丝座20由支座支撑台30的上层所支撑。为了防止位置向各螺丝21A、21B的摆动方向偏移，在螺丝座20上设置有2条V字形的槽(参照图1 (B))，各槽的顶点与各螺丝的顶端相接触。槽24的顶角角度在螺丝顶端角的一倍以上，以确保不会对螺丝顶端产生阻碍。支座支撑台30如图1 (B)所示，底部设有装载了磁力座31的基座32，、以及搭载在此基座32上可以水平方向自由滑动的滑动底座33，并且在此滑动底座33上固定有螺丝座20。且，支座支撑台30上设有摆动马达35，在此摆动马达35的旋转轴上装有曲柄36，滑动底座33与曲柄36经连接条37呈连结状态。此外，通过驱动马达35旋转曲柄36，可使滑动底座33经连接条37在前后方向进行滑动。从而可以实现令支座10沿底端侧的支撑部11向顶端侧的安装部12的方向进行摆动。以磁力座31的磁力将支座支撑台30固定至下述操作台60的表面,确保可以自由拆卸。
[0046]支座10如图1 (A)所示，连接安装部12与各支撑部11A、11B的框架的侧面各有向旁突起的部分，两处的第I个突起部分为第I突起13。同时，在滑动底座33上设有与各第I突起呈平行状态的第2突起23。在此第I突起13与第2突起23之间，铺设有高振动衰减性的橡胶或者拉簧(无图示)，因此，令保持在支座10上的金刚石接触研磨板40，在此方向上可以使张力产生作用。也可以调整接触金刚石的研磨板40的压力，形成加工压力调整方法。此加工压力调整方法中，以采用比支座10的分量更轻的橡胶或者弹簧为佳。
[0047](研磨板及研磨板支撑台)
[0048]图2显示了与实例I相关的，金刚石研磨装置的主要部分——研磨板40以及研磨板支撑台50。
[0049]研磨板40的表面有做了镜面加工的研磨面41。研磨面41的表面粗糙程度在I μ mRa以下，理想的状态是在0.3 μ mRa以下，研磨板40是由S45C碳钢制作而成的。研磨板40由研磨板支撑台50的上层所支撑。
[0050]研磨板支撑台50上设有:固定于研磨板40中心处的主轴51、支持主轴51自由旋转的轴承52、由主轴51连接的驱动滚轮53，研磨板支撑台50与研磨板40呈一体化。主轴51的上端固定着研磨板40，下端连接着驱动滚轮53。轴承52是气浮轴承。驱动滚轮53由装载在下述研磨板驱动马达旋转轴上的滚轮以及轮带所连结。研磨板支撑台50由螺钉55固定在下述操作台60的表面，并在确保可以自由拆卸的前提下进行安装。并且，在研磨板支撑台50上设置有把手54，因此能够更加方便地搬运拆卸下的研磨板支撑台50。不仅如此，还可以使用由主轴与驱动马达一体化构成的内置马达主轴。
[0051](操作台)
[0052]图3显示了与实例I相关的，金刚石研磨装置的主要部分一操作台60。此图中可见装载了研磨板支撑台50后的操作台的状态。操作台60上同时设有:在上层支撑着螺丝座20的支座支撑台30 (参照图1)、以及研磨板支撑台50。如图1所示，保持在支座10上的金刚石与研磨板40的研磨面41相接触，在此接触位置上安装支座支撑台30。然后，与研磨板40接触的金刚石、由螺丝21A、21B支撑的2个支撑部11A、11B，支座10将由以上3点所支撑。同时，由研磨板支撑台50的上层所支撑的研磨板40的研磨面41，位置需高于操作台60的表面，以便配合操作员的目视高度。具体来说，研磨板40的研磨面41，位置应在高于操作台表面，范围为IOcm?40cm处。更甚的情况，本例中，操作台60上装载了 2个研磨板支撑台50。
[0053]操作台60上设置有抑制振动的锤构件(无图示)。本例中，将混凝土块作为锤构件配置在操作台60的内部。而且，在操作台60上设有上述的研磨板驱动马达65，可通过连动马达65、旋转研磨板支撑台50的驱动滚轮53，并经主轴51，使研磨板40进行水平方向旋转(参照图2)。
[0054]与上述的实例I相关的金刚石研磨装置具有以下的效果。
[0055](I)当研磨板40的研磨面41的表面粗糙程度在I μ mRa以下时，可使研磨产生的振动以及研磨板40与金刚石之间产生的冲击力减小。从而可以达到防止金刚石损坏的目的。同时，因为金刚石与研磨板40之间的接触面积增大，来自摩擦阻力的发热增加，所以金刚石的加工速度可以得到提高。
[0056](2)与研磨板40相接触的金刚石、2个支撑部11A、11B，支座10呈由上述三点所支撑的状态，此时，通过各螺丝21A、21B，可以独立调整各支撑部IlAUlB对各螺丝21A、21B的轴方向位置，由此可以任意调整装在支座10的安装部12上的金刚石对研磨板40 (研磨面41)的角度(倾斜角以及侧倾角)。
[0057](3)支座10是由塑料(纤维强化后的酚醛树脂)制作的，分量很轻，所以支座10的惯性质量也很小。因此，当发生不可控因素造成的冲击(研磨加工中在研磨板40的研磨面41上附着有微小异物等)时，支座10的安装部12将会离开研磨板40 (上方方向)变动位置(逃离)，从而可以吸收.缓解金刚石受到的冲击。另，支座10的热阻值很高(热传导率低)，所以金刚石上产生的热量不容易沿着支座10发散，可以提高金刚石的温度，利用热损耗来促进研磨。又，由于支座10的振动衰减性很高，所以比较能够抑制研磨板40与金刚石之间的冲击力的产生，由此可以更有效地防止金刚石的损坏。
[0058](4)因为支座10呈三角形状，所以扭曲刚性比较高，在研磨加工的过程中不容易
产生变形。
[0059](5)因为固定有螺丝座20的滑动底座33可以在前后方向自由滑动，支座10可以从底端侧的支撑部11摆动到顶端侧的安装部12，所以安装在支座10的安装部12的金刚石可以对研磨板40进行半径方向的摆动。由此可以防止研磨板40的研磨面41在相同范围中与金刚石相接触产生磨损。研磨效率也可以得到提高，同时也能够延长研磨板40的寿命O
[0060](6)由于具备对金刚石研磨板40的接触压力进行调整的加工压力调整装置，在只有支架10自重(包含安装用具120、金刚石及其夹持件)的情况下，当得不到充分的接触压力时，利用加工压力调整装置调整接触压力，可以得到规定的接触压力。此外，由于加工压力调整装置利用的是振动阻尼高的弹簧或橡胶的拉力，因此在得到规定接触压力的同时，因上述无法完全抑制的原因而发生了冲击时，还能够起到吸收、缓解金刚石所受的冲击的作用。此外，因为加工压力调整装置中使用的橡胶或弹簧比支架10还要轻，所以支架10的总重量(惯性质量)也可以保持在较低的水平。
[0061](7)为了适合操作者眼睛的高度，研磨板40的研磨面41位于比工作台60的上部还要高的位置，因而能够在不受工作台60干扰的情况下，从侧面用放大镜来观察研磨面41和金刚石之间的接触情况。因此，金刚石表面的对齐很容易，能够提高工作效率，此外，还能在放置时降低金刚石(金刚石刀具的刀刃)发生缺损的风险。[0062](8)由于支撑研磨板40的研磨板支撑座50可拆卸地安装在工作台60上，在对研磨板40的研磨面41再次进行镜面加工时，将包含了装有研磨板40的主轴51的研磨板支撑座50拆下，另行使用磨床即可对研磨板40和研磨面41进行湿式研磨。由此，能够将研磨面41加工成表面粗糙度小于I μ mRa的镜面。
[0063](9)工作台60的内部配置有混凝土块的重物构件，因此能够抑制研磨板40的旋转造成的振动。此外，混凝土振动阻尼高，也有利于降低成本。
[0064](10)工作台60上安装有多个(2个)研磨板支撑座，在每块研磨板40上，分别安装有支架支撑座30，因此可以在每块研磨板40上进行金刚石的研磨加工，也可以同时对多个金刚石进行研磨加工。
[0065]其他方面，由于支架支撑座30通过磁铁底座31的磁力能够很容易地安装在工作台60上，并能够拆卸，因此可以适当改变支架10相对于研磨板40的方向。此外，由于I块研磨板40 (研磨板支撑座50)上安装有多个支架10 (支架支撑座30)，因此也能够同时对多颗金刚石进行研磨加工。
[0066]接下来，通过图4~6，对相对于金刚石研磨板的角度进行调整的具体方法进行说明，这里使用的支架受到接触研磨板的金刚石与2个支撑部的支撑，呈3点支撑的状态。
[0067]图4是从上面看到的支撑部IlAUlB受到螺丝21A、21B的支撑，安装部12上装有金刚石100的支架10的模式图。图5是装在图4所示支架10的安装部12上的金刚石100与研磨板40的研磨面41接触时从支撑部IlB —侧向支撑部IlA —侧看的模式图。图6同样是装在图4所示支架10的安装部12上的金刚石100与研磨板40的研磨面41接触时从支撑部IlAUlB —侧向安装部12 —侧看的模式图。
[0068]将这时的螺丝21A下端到支架10底面的长度作为a (参看图6)，将螺丝21B下端到支架10底面的长度作为b(参看图6)，将金刚石100与研磨面41之间的接触面(接触点)到支架10底面的距离作为c (参看图5)，将位于支架10底面的金刚石100的安装位置到向连接螺丝21A、21B插入的支撑部(贯通孔)IlAUlB的中心A、B的线段AB下垂的垂直线的长度作为d (参看图4)，将这条垂直线和线段AB的交点D到A的长度作为e，将AB间的距离作为L，将螺丝21A、21B的下端紧靠的螺丝座20的面到研磨面41的距离作为g (参看图5)。
[0069]此外，支架10的底面与研磨板40的研磨面41平行时，将B朝向A的向量B — A的方向作为X轴，将与垂直于支架10底面上的线段AB的向量平行，并朝向金刚石100 —侧的方向作为Y轴，将垂直于X轴及Y轴，且从金刚石100朝向研磨板40的方向作为Z轴。
[0070]支架10底面的角度，可以用相对于支架10底面向下垂直的方向上的单位向量的方向余弦来定义。这个方向余弦是通过把支架10底面与研磨面41平行时的状态作为初始状态(001)，先使其围绕Y轴旋转角度Φ，然后围绕X轴旋转角度Θ这一连串的操作为前提的(θ，Φ)进行表现的。角度Θ为仰角，角度Φ为倾斜角。
[0071]如图5和图6所示，螺丝21A、21B的下端紧靠螺丝座20，且金刚石100与研磨板40接触时，倾斜角Φ可以用下列算式I表示。[0073]另一方面，分别用距离螺丝座20的面，以及距离研磨面41来表示从支架10底面上金刚石100的安装位置向线段AB下垂的垂直线与线段AB的交点D之间的高度，因两者相等，所以可以得到下列算式2的方程式。
[0074]
【权利要求】
1.此金刚石研磨机，其特征在于，设置含有水平旋转研磨面的研磨板、使需研磨的金刚石保持与研磨板的研磨面接触状态的支架、以及用于支撑支架的支撑体。 上述研磨板的研磨面的特征是表面粗糙度在I μ mRa以下。
2.上述支撑体上设有2根导柱的导柱座。此外，上述支架具有支撑2根导柱的2个支撑部，和将安装金刚石在前端的安装部，权利要求1中所述在支撑部的导柱具有轴向位置可以调节的特征。
3.对于权利请求2所述金刚石研磨机，前述支撑架的特征是由塑料或陶瓷制成的。
4.对于权利请求2或3所述金刚石研磨机，上述支撑架的特征是其形状为所述安装以及各支撑部作为顶点的三角形状。
5.对于权利要求1中的金刚石研磨机，所述支撑体特征为相对研磨板的研磨面在垂直方向上延伸的直线导轨。还有，所述支架，它包括安装在平行于研磨板的研磨表面的平行片簧，沿直线导轨可移动式地支撑，前端具有用于安装金刚石的安装部。
6.对于权利要求1-5中所述金刚石研磨机，所述研磨板的特征是设置使金刚石相对研磨板的径向方向摆动的摆动装置。
7.对于权利要求1-6中所述金刚石研磨机，所述研磨板的的特征是设置用于调整针对金刚石的研磨板的接触压力的加工压力调整装置。
8.对于权利要求1-7中所述金刚石研磨机，所述研磨板的的特征是将研磨板支撑在顶部的研磨板支撑底座`、可以调整所述研磨板支撑底座和所述支撑体的工作台、使研磨么面位于高出工作台上表面的位置，配合作业员眼睛的高度。
9.对于权利要求8中所述金刚石研磨机，所述工作台的特征是可以自由安装拆卸。
10.对于权利要求8和9中所述金刚石研磨机，所述工作台的特征是在操作台上设有抑制振动的锤构件。
11.对于权利要求8-10所述金刚石研磨机，所述支撑体特征是设置使金刚石摇动矢量与前述的研磨板的研磨面保持平行的角度调整台。
【文档编号】B24B1/00GK103842131SQ201280042648
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年8月28日 优先权日:2011年8月31日
【发明者】西村一仁, 屉冈秀纪 申请人:高知Ｆｅｌ株式会社, 宁波晶钻工业科技有限公司