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JPH11123365A - 超音波振動複合加工具 - Google Patents

超音波振動複合加工具

Info

Publication number
JPH11123365A
JPH11123365A JP10056096A JP5609698A JPH11123365A JP H11123365 A JPH11123365 A JP H11123365A JP 10056096 A JP10056096 A JP 10056096A JP 5609698 A JP5609698 A JP 5609698A JP H11123365 A JPH11123365 A JP H11123365A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
base
tool
grinding
processing
ultrasonic vibration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10056096A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Hashimoto
洋 橋本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to US09/026,073 priority Critical patent/US5993300A/en
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP10056096A priority patent/JPH11123365A/ja
Publication of JPH11123365A publication Critical patent/JPH11123365A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
    • B24B1/04—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes subjecting the grinding or polishing tools, the abrading or polishing medium or work to vibration, e.g. grinding with ultrasonic frequency
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/04—Headstocks; Working-spindles; Features relating thereto
    • B24B41/047—Grinding heads for working on plane surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B7/00—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor
    • B24B7/20—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground
    • B24B7/22—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain
    • B24B7/228—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain for grinding thin, brittle parts, e.g. semiconductors, wafers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S451/00—Abrading
    • Y10S451/91—Ultrasonic

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課 題】超音波による振動を付与しながら加工を行う
小型の加工工具を少なくとも１個配設し、大形の被加工
材を安定した操作により能率的に加工することを可能と
する超音波振動複合加工具を提供する。 【解決手段】加工手段２０と、振動手段３０とを具備
し、加工時に振動を付与しながら被加工材の複合加工を
行う。加工手段２０は、ミクロバイト面２６，２６Ａ，
２６Ｂ，２６Ｃを有する加工工具２１，２１Ａ，２１Ｂ
を、回動可能な基盤１０，１０Ａ，１０Ｂの回動軸１８
を中心とする基盤片面側の周方向に少なくとも１個配置
して構成される。振動手段３０は、加工工具２１，２１
Ａ，２１Ｂを被加工材方向に振動させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス、セラミッ
クス等の硬くて脆い材料（以下「硬脆材料」という）、
金属等の被加工材の研削、研磨、切削等の加工に用いる
加工具に関するものであり、特に研削、研磨、切削等の
加工時に超音波による振動を付与しながら被加工材の加
工を行なう超音波振動複合加工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
（発明の背景）硬脆材料（Brittle Materials ）や金属
の加工、例えば定寸切込み加工を維持し、しかも加工面
の性状を一定に保つためには、加工時に受ける加工抵抗
を低減化して加工工具の切れ味を良好に保ち、加工工具
が例えば研削砥石であるような場合にはドレッシング
（Dressing）を可能な限り省略できるようにすることが
肝要である。一般に、振動子を用いて加工工具へ振動を
付与する場合、加工工具の径が大きくなる（直径１００
ｍｍ以上）と平滑な加工を行うことが技術的に不可能と
なる。このため振動子を用いることにより得られる加工
抵抗の低減等の利点を上手に利用できない状況にある。
【０００３】ところで、液晶表示用ガラス基板、プラズ
マ表示体用ガラス基板、サーマルヘッド用のガラス基
板、ハイブリッドＩＣ用セラミック基板等の基板はサイ
ズが年々大口径化する傾向にあるが、その表面を迅速に
しかも均一に加工する工具は提案されていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、比較的大
形の被加工材を加工する加工工具を提供するために鋭意
研究を重ねた結果、ミクロバイト面を有し小型の加工工
具を回転可能な基盤の回転軸線を中心とする基盤片面側
の同一円周方向に少なくとも１個配設してなる加工手段
と、加工工具を被加工材方向に振動させる振動手段とを
具え、加工時には振動を付与しながら被加工材の複合加
工を行い、加工時に行われる加工液の供給と排出を円滑
に行なう超音波振動複合加工具を提供することによりそ
の目的を達成しうることを見出し、この知見に基づいて
本発明をなすに至った。
【０００５】従って本発明の目的は、超音波による振動
を付与しながら加工を行う小型の加工工具を少なくとも
１個配設し、大形の被加工材を安定した操作により能率
的に加工することを可能とする超音波振動複合加工具を
提供することにある。
【０００６】本発明の他の目的は、被加工材の平面部分
の定寸切込み加工を可能とし、しかも加工面にクラッ
ク、ビット等の表面欠陥が少なく加工面の表面性状が良
好であり、大形の被加工材もその表面を均一に仕上げら
れ高い加工精度を保証する超音波振動複合加工具を提供
することにある。
【０００７】本発明のもう一つ他の目的は、加工時の接
線加工抵抗及び法線加工抵抗が一定であるとともに、接
線加工抵抗が小さく、ミクロバイト面の摩耗が少なくて
ドレッシングを省略でき、定寸切込み加工の維持が容易
な超音波振動複合加工具を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本願の請求項１に記載さ
れた発明は、回転自在に配設された基盤および少なくと
も１個の加工工具を有する加工手段を備え、前記基盤は
回転軸線を有するとともに該回転軸線を中心に回転する
ように配設されており、前記加工工具はミクロバイト面
を有し、前記加工工具は前記基盤の一方の面に前記基盤
の前記回転軸線を中心に前記基盤の周方向に配置されて
おり、更に前記加工工具を被加工材の方向に振動させる
振動手段を備え、加工時に振動を付与しながら被加工材
の複合加工を行うことを特徴とする超音波振動複合加工
具である。
【０００９】本願の請求項２に記載された発明は、回転
自在に配設された基盤および複数の加工工具を有する加
工手段を備え、前記基盤は回転軸線を有するとともに該
回転軸線を中心に回転するように配設されており、前記
加工工具はそれぞれミクロバイト面を有するとともに同
形状に形成されており、前記加工工具は前記基盤の一方
の面に前記基盤の前記回転軸線を中心に前記基盤の周方
向に所定の間隔をもって互いに離隔して配置されてお
り、更に前記加工工具を被加工材の方向に振動させる振
動手段を備え、加工時に振動を付与しながら被加工材の
複合加工を行うことを特徴とする超音波振動複合加工具
である。
【００１０】本願の請求項３に記載された発明は、上記
基盤は回動軸に装着保持され、上記振動手段は上記加工
工具と上記基盤との間に介在配置されていることを特徴
とする超音波振動複合加工具である。
【００１１】本願の請求項４に記載された発明は、上記
基盤は回動軸に装着保持され、上記振動手段は上記加工
工具と上記基盤との間に介在配置されており、上記加工
具は更に、上記回動軸を回転駆動する第１の駆動モータ
と、上記加工工具を回転駆動する第２の駆動モータと、
上記基盤と上記加工工具との間に介在配置されたベアリ
ングとを備えてなる超音波振動複合加工具である。
【００１２】本願の請求項５に記載された発明は、上記
加工工具はそれぞれ上記振動手段に連結された基体と、
この基体の下面に形成された上記ミクロバイト面とを含
む超音波振動複合加工具である。
【００１３】本願の請求項６に記載された発明は、上記
ミクロバイト面は超硬質砥粒を上記基体の上記下面に埋
め込むことにより形成され、上記超硬質砥粒は粗粒以下
サブミクロンの粒度を有し、上記超硬質砥粒はダイヤモ
ンド砥粒およびＣＢＮ砥粒よりなる群から選ばれたもの
である超音波振動複合加工具である。
【００１４】本願の請求項７に記載された発明は、上記
振動手段は上記加工工具と上記基盤との間に介在配置さ
れて上記加工工具を被加工材の上記方向に超音波振動さ
せる超音波振動子と、該超音波振動子の振動の振幅を増
幅するラッパとを含む超音波振動複合加工具である。
【００１５】本願の請求項８に記載された発明は、上記
回動軸と基盤には該回動軸と基盤の双方の中心を共通し
て貫通する加工液案内孔が形成され、加工液をこの加工
液案内孔を介して供給する超音波振動複合加工具であ
る。
【００１６】本願の請求項９に記載された発明は、上記
加工工具の上記基体の上記ミクロバイト面には溝部が等
間隔に離隔配置されて形成されている超音波振動複合加
工具である。
【００１７】本願の請求項１０に記載された発明は、上
記ミクロバイト面は上記基体の上記下面の一部にのみ形
成されている超音波振動複合加工具である。
【００１８】本願の請求項１１に記載された発明は、上
記加工工具はそれぞれ上記基盤の軸線を中心として互い
に異なる半径の弧間に画成される湾曲したストリップ状
に形成されている超音波振動複合加工具である。
【００１９】本願の請求項１２に記載された発明は、回
転自在に配設された基盤および少なくとも１個の研削砥
石を有する研削手段を備え、前記基盤は回転軸線を有す
るとともに該回転軸線を中心に回転するように配設され
ており、前記研削砥石はミクロバイト面を有し、前記研
削砥石は前記基盤の一方の面に前記基盤の前記回転軸線
を中心に前記基盤の周方向に配置されており、更に前記
研削砥石を被研削材の方向に振動させる振動手段を備
え、研削時に振動を付与しながら被研削材の複合研削を
行うことを特徴とする超音波振動複合研削工具である。
【００２０】本願の請求項１３に記載された発明は、回
転自在に配設された基盤および複数の研削砥石を有する
研削手段を備え、前記基盤は回転軸線を有するとともに
該回転軸線を中心に回転するように配設されており、前
記研削砥石はそれぞれミクロバイト面を有するとともに
同形状に形成されており、前記研削砥石は前記基盤の一
方の面に前記基盤の前記回転軸線を中心に前記基盤の周
方向に所定の間隔をもって互いに離隔して配置されてお
り、更に前記研削砥石を被研削材の方向に振動させる振
動手段を備え、研削時に振動を付与しながら被研削材の
複合研削を行うことを特徴とする超音波振動複合研削工
具である。
【００２１】本願の請求項１４に記載された発明は、上
記基盤は回動軸に装着保持され、上記振動手段は前記研
削砥石と上記基盤との間に介在配置されている超音波振
動複合研削工具である。
【００２２】本願の請求項１５に記載された発明は、上
記基盤は回動軸に装着保持され、上記振動手段は上記研
削砥石と上記基盤との間に介在配置されており、上記研
削工具は更に、上記回動軸を回転駆動する第１の駆動モ
ータと、上記研削砥石を回転駆動する第２の駆動モータ
と、上記基盤と上記研削砥石との間に介在配置されたベ
アリングとを備えてなる超音波振動複合研削工具であ
る。
【００２３】本願の請求項１６に記載された発明は、上
記研削砥石はそれぞれ上記振動手段に連結された基体
と、この基体の下面に形成された上記ミクロバイト面と
を含む超音波振動複合研削工具である。
【００２４】本願の請求項１７に記載された発明は、上
記ミクロバイト面は超硬質砥粒を上記基体の上記下面に
埋め込むことにより形成され、上記超硬質砥粒は粗粒以
下サブミクロンの粒度を有し、上記超硬質砥粒はダイヤ
モンド砥粒およびＣＢＮ砥粒よりなる群から選ばれたも
のである超音波振動複合研削工具である。
【００２５】本願の請求項１８に記載された発明は、上
記振動手段は上記研削砥石と上記基盤との間に介在配置
されて上記研削砥石を被研削材の上記方向に超音波振動
させる超音波振動子と、該超音波振動子の振動の振幅を
増幅するラッパとを含む超音波振動複合研削工具であ
る。
【００２６】本願の請求項１９に記載された発明は、上
記回動軸と基盤には該回動軸と基盤の双方の中心を共通
して貫通する研削液案内孔が形成され、研削液をこの研
削液案内孔を介して供給する超音波振動複合研削工具で
ある。
【００２７】本願の請求項２０に記載された発明は、上
記研削砥石の上記基体の上記ミクロバイト面には溝部が
等間隔に離隔配置されて形成されている超音波振動複合
研削工具である。
【００２８】本願の請求項２１に記載された発明は、上
記ミクロバイト面は上記基体の上記下面の一部にのみ形
成されている超音波振動複合研削工具である。
【００２９】本願の請求項２２に記載された発明は、上
記研削砥石は上記基盤の軸線を中心として互いに異なる
半径の弧間に画成される湾曲したストリップ状に形成さ
れている超音波振動複合研削工具である。
【００３０】
【発明の実施の形態】本発明の超音波振動複合加工具で
は、被加工材の加工箇所に加工液を連続的に供給しつ
つ、基盤と加工工具を回動させて切刃を形成しかつ加工
工具を振動手段によって被加工材の加工箇所方向に超音
波振動させながら加工操作を行なう。
【００３１】
【実施例】次に、本発明に係る超音波振動複合加工具に
ついて具体的に説明する。
【００３２】（実施例１）まず、図１乃至図１０に示し
た第１の実施例について述べる。ここでは、基盤と加工
工具がそれぞれ独自に回転駆動する場合には、加工工具
は自転するとともに基盤の軸に対し公転する例を示す。
図１は加工工具を１個有する加工具の要部を示す正面略
図、図２はその底面図、図３は加工工具を複数個有する
加工具の要部を示す正面略図、図４はその底面図、図５
は加工具を構成する加工工具（一部を破断して示す）と
振動手段を分離した状態を示す正面図、図６は加工工具
の下半部を示す拡大斜視図、図７は加工工具の底面図、
図８は加工工具の切り込み状態を示す端面略図、図９は
ノズルから加工液を注入しながら基板を加工している状
態を示す平面略図、図１０は図９の要部拡大略図であ
る。
【００３３】これらの図において、加工具１は、加工時
に振動を付与しながら被加工材の複合加工を行うため、
回転自在に配設された基盤１０と、少なくとも１個の加
工工具を有する加工手段２０、すなわち図１及び図２に
示す加工具１においては１個の加工工具を、図３及び図
４に示す加工具１においては複数の加工工具を有する加
工手段２０と、振動手段３０を含んで構成されている。
【００３４】このうち、前記基盤１０は、回転軸線１８
を有するとともに、この回転軸線１８を中心に回転する
ように配設され、加工抵抗によって容易に変形しないよ
うに剛性を賦与した鋼板により、直径１００〜４００ｍ
ｍ程度の円盤として形成されている。この基盤１０の一
方の面（図１及び図３における上面）１１側の中央に
は、回動軸４０を取付るための連結筒１３が立設されて
いる。この連結筒１３の筒部内周面には雌螺子１４が刻
設され、この雌螺子１４が第１の駆動モータ５０によっ
て回転駆動する前記回動軸４０の基端部の雄螺子に螺合
して組付けられ、前記基盤１０はこの回動軸４０に装着
保持されている。
【００３５】前記加工手段２０は、図１及び図２に示す
加工具１にあっては加工工具２１を１個有し、また図３
及び図４に示す加工具１にあっては各々が互いに同形状
に形成された加工工具２１を、前記基盤１０の片面（図
３における下面）１２に、前記基盤１０の前記回転軸線
１８を中心に前記基盤１０の周方向に所定の間隔をもっ
て互いに離隔して配置されており、加工工具群として構
成されている。
【００３６】前記加工工具２１は、耐熱性部材により形
成され前記振動手段３０に止めねじ６５（図５参照）に
より連結された基体２５と、この基体２５の下面に形成
されたミクロバイト面２６を含んで構成されている。図
３に示される加工具１の場合には、前記各加工工具２１
は、前記基盤１０の片面１２側において互いに等間隔離
隔して配設されている。
【００３７】前記ミクロバイト面２６は、粗粒（数百μ
ｍ）以下サブミクロンの粒度を有し、ダイヤンモンド砥
粒、ＣＢＮ（Cubic Boron Nitride ；立方晶窒化硼素）
砥粒よりなる群から選ばれる超硬質砥粒を前記基体２５
の下面に埋め込むことにより層厚Ｔ１（図５参照）が１
〜３ｍｍ程度の厚さに形成されている。この超硬質砥粒
はメタルボンド、ビットボンド（Vitreous Bond ）、レ
ジンボンドにより固着され、ボンド層表面より超硬質砥
粒がわずかに露出し前記ミクロバイト面２６を形成して
いる。
【００３８】本発明者の知見では、超硬質砥粒が粗粒
（数百μｍ）以上のサイズである場合には、被加工表面
の表面粒度、クラック層の深さが大きくなり粗面となっ
て再度表面を仕上げる必要がある。一方サブミクロン以
下の場合には研削（加工）能率が極端に落ちる。このた
め、超硬質砥粒のサイズは粗粒以下サブミクロンまでと
すること、好ましくは１μｍ〜３０μｍの範囲のものと
することが肝要である。
【００３９】前記加工工具２１のミクロバイト面２６
は、所定幅（Ｗ＝１〜３ｍｍ程度）を持ったホイール
（Wheel ）状に形成され、また前記基体２５の底部中央
には凹陥部２７が形成されている（図７参照）。かくし
て、加工抵抗を少なくしドレッシングの回数の低減化を
図っている。
【００４０】前記振動手段３０は、前記加工工具２１と
前記基盤１０との間に介在配置し、前記加工工具２１を
被加工材方向に超音波振動させるため圧電素子を用いて
形成した超音波振動子３２と、この超音波振動子３２の
振動の振幅を増幅（拡大）するためのチタン製のラッパ
（Horn）３３を含んで構成されている。この圧電素子３
２とラッパ３３はスピンドル部３１に収容されている。
符号３４は給電用のブラシである。前記振動手段３０
は、超音波あるいはモータ組込型静圧空気を利用して回
動軸（図示せず）に組付けた前記加工工具２１を被加工
材方向（図６におけるＸ−Ｘ，Ｙ−Ｙ，Ｚ−Ｚの各方
向）に超音波振動させる。そして、この振動手段３０
は、加工液の呼び込みを確実に行わせるとともに被加工
材（硬脆材料）を少量ずつ加工することに寄与する。
【００４１】前記振動手段３０の振動は、振動数が高い
程前記振動手段３０を小形化できる利点があるが１００
ＫＨｚ以上の場合には現状の技術では実用化の点で問題
がある。一方２０ＫＨｚ以下の場合には振動数が可聴域
に入るため騒音を惹起するという問題がある。このた
め、前記振動手段３０の振動は２０〜１００ＫＨｚとす
ることが適当である。
【００４２】前記回動軸４０は第１の駆動モータ５０に
より回転駆動し、前記加工工具２１は第２の駆動モータ
６０により回転駆動する。
【００４３】また、前記基盤１０と前記加工工具２１と
の間にはベアリング７０を介在配置してある（図１及び
図３参照）。かくして、前記基盤１０と前記加工工具２
１がそれぞれ独自に回転駆動する場合には、前記加工工
具２１は自転するとともに、前記基盤１０の軸に対し公
転する構成となっている。この場合、前記基盤１０と加
工工具２１とは同方向の回転であってもよく、あるいは
互いに異なる方向の回転であってもよい。なお、前記基
盤１０は最高１０，０００ｒｐｍ程度，前記加工工具２
１は５０〜５０００ｒｐｍ程度で回転することが適当で
ある。
【００４４】基板８０を加工具１を用いて加工する場
合、基板８０の中心点Ｐ（図１０参照）に所定幅Ｗを有
するミクロバイト面２６の中点（Ｗ／２の部分）をたえ
ず当接させながらノズル９０より加工液を注入して加工
を行うと好適に加工が行われる。かくして、切り込み加
工時には超音波振動を付与しながら被加工材の複合加工
が行われる。
【００４５】ここで、被加工材をシリコン基板とし、加
工工具の基体の底面の直径Ｄ＝４２ｍｍ（図５参照）、
ミクロバイト部の幅Ｗ＝１ｍｍ（図７参照），ミクロバ
イト面を形成するダイヤモンド砥粒が＃３０００（３〜
５μｍ）のものにて形成された加工工具１個を用い、 （１）超音波複合加工（ここでは超音波複合研削）を行
った場合・・・・（図１１，図１２で黒丸「●」にて示すＥ
の場合） ＊但し、超音波振動の振動数は４０ＫＨｚ、振動の振幅
は２〜３μｍにて行った。 と， （２）超音波振動を与えずに単に研削を行った場合・・・・
（図１１，図１２で丸「○」にて示すＦの場合）の「切
り込み回数（Number of Infeed）に対する接線研削抵抗
（Tangent Grinding Force）の変化」と、「切り込み回
数（Number of Infeed）に対する法線研削抵抗（Normal
Grinding Force ）の変化」を測定した。その結果を図
１１、図１２に示す。なお、使用条件は、共に回転数は
２０００ｒｐｍ，送り速度１００ｍｍ／ｍｉｎ；切り込
み（シリコン基板に食い込ます量；Ｔ２・・・・図８参照）
１μｍ／ｐａｓｓにて行った。図１１及び図１２によれ
ば、超音波複合研削の場合（図１１，図１２のＥ）に
は、接線方向の研削抵抗及び法線方向の研削抵抗は一定
に保たれ、また接線方向の研削抵抗は極めて小さい値と
なった。これに対し、超音波振動を与えずに単に研削を
行った場合（図１１，図１２のＦ）には、図１１及び図
１２において、接線方向の研削抵抗及び法線方向の研削
抵抗とも切り込み回数が増えるにしたがいその値が増大
した。
【００４６】（実施例２）図１３に第２の実施例を示
す。実施例１では加工工具２１を自転させつつ基盤１０
の軸に対し公転する例を示したが、 実施例２では第２の駆動モータ６０、ベアリング７０
を省略し、加工工具２１Ａが基盤１０Ａに固着され、加
工工具２１Ａが基盤１０Ａとともに回転駆動するように
した点； 回動軸４０Ａと基盤１０Ａには回動軸４０Ａと基盤１
０Ａの双方の中心を共通して貫通する加工液案内孔４１
が形成され、この加工液案内孔４１を介して加工液を供
給するようにした点； が第１の実施例と異なる。
【００４７】（実施例３）図１４，図１５に第３の実施
例を示す。実施例３は 第２の駆動モータ６０、ベアリング７０を省略し、加
工工具２１Ｂが基盤１０Ｂに固着され、加工工具２１Ｂ
が基盤１０Ｂとともに回転駆動するようにした点； は実施例２と同様であるが、 図１４の加工工具にあっては、加工工具２１Ｂを、基
盤１０Ｂの回転軸線１８を中心として互いに異なる半径
ｒ１と半径ｒ２（＜ｒ１）の弧間に画成される湾曲した
ストリップ状に１個形成した点； 図１５の加工工具にあっては、加工工具２１Ｂを、基
盤１０Ｂの回転軸線１８を中心として互いに異なる半径
ｒ１と半径ｒ２（＜ｒ１）の弧間に画成される湾曲した
ストリップ状に複数個（４個）形成し加工工具群を構成
した点； が第２の実施例と異なる。
【００４８】（変形例・・・・その１）更に、図１６及び図
１７にミクロバイト面の他の変形例を示す。図１６及び
図１７に示す変形例では、基体２５Ｂのミクロバイト面
２６Ｂに溝部２８を等間隔に離隔配置して形成した例を
示す。この変形例によれば、加工時に行われる加工液の
供給（呼び込み）と排出が一層円滑に行なわれる。
【００４９】（変形例・・・・その２）そして、図１８及び
図１９にミクロバイト面のもう一つ他の変形例を示す。
図１８及び図１９に示す変形例では基体２５Ｃの底部の
一部にのみミクロバイト面２６Ｃを形成した例を示す。
符号２７Ｃは凹陥部である。この変形例によれば、接線
方向の加工抵抗が更に小さい値に抑えられる。
【００５０】
【効 果】本発明は以上のごとく構成され、本発明によ
れば次の効果を奏する。 振動を付与しながら加工を行う小型の加工工具を少な
くとも１個配設し、大形の被加工材を安定した操作によ
り能率的に加工することが可能となる。 被加工材の定寸切込み加工を可能とし、しかも加工面
にクラック、ビット等の表面欠陥が少なく加工面の表面
性状が良好であり、大形の被加工材もその表面を均一に
仕上げられ高い加工精度が保証される超音波振動複合加
工具が得られる。 加工時の接線加工抵抗、法線加工抵抗が一定であると
ともに、接線加工抵抗が小さく、ミクロバイト面の摩耗
が少なくてドレッシングを省略でき、定寸切込み加工の
維持が容易な超音波振動複合加工具が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図 １】加工工具を１個有する加工具の要部を示す正
面図である。
【図 ２】加工工具を１個有する加工具の底面図であ
る。
【図 ３】加工工具を複数個有する加工具の要部を示す
正面図である。
【図 ４】加工工具を複数個有する加工具の底面図であ
る。
【図 ５】加工具を構成する加工工具と振動手段を分離
した状態を示す正面図である。
【図 ６】加工工具のホイール部の下半部を示す拡大斜
視図である。
【図 ７】加工工具の底面図である。
【図 ８】加工具の切り込み状態を示す端面略図であ
る。
【図 ９】ノズルから加工液を注入しながらシリコン基
板を加工している状態を示す平面略図である。
【図１０】図９の要部拡大略図である。
【図１１】加工工具１個を用いてシリコン基板を加工し
たときの切り込み回数に対する接線研削抵抗の変化を示
すグラフである。
【図１２】加工工具１個を用いてシリコン基板を研削し
たときの切り込み回数に対する法線研削抵抗の変化を示
すグラフである。
【図１３】他の加工具の要部を示す正面図である。
【図１４】加工工具を１個有する他の加工具の要部を示
す正面図である。
【図１５】加工工具を複数個有する他の加工具の要部を
示す正面図である。
【図１６】加工具を構成している加工工具のミクロバイ
ト面の変形例を示す要部拡大略図である。
【図１７】図１６に示す加工工具の底面図である。
【図１８】加工具を構成している加工工具のミクロバイ
ト面の他の変形例を示す要部拡大略図である。
【図１９】図１８に示す加工工具の底面図である。
【符号の説明】
１ 加工具 １０ 基盤 １１ 基盤片面 １２ 基盤片面 １３ 連結筒 １４ 雌螺子 １８ 回転軸線 ２０ 加工手段 ２１ 加工工具 ２５ 基体 ２６ ミクロバイト面 ２７ 凹陥部 ２８ 溝部 ３０ 振動手段 ３１ スピンドル部 ３２ 圧電素子 ３３ ラッパ ３４ 給電用ブラシ ４０ 回動軸 ４１ 加工液案内孔 ５０ 第１の駆動モータ ６０ 第２の駆動モータ ７０ ベアリング ８０ 基板

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項 １】回転自在に配設された基盤（１０、１０
    Ａ、１０Ｂ）および少なくとも１個の加工工具（２１、
    ２１Ａ、２１Ｂ）を有する加工手段（２０）を備え、 前記基盤は回転軸線（１８）を有するとともに該回転軸
    線を中心に回転するように配設されており、 前記加工工具はミクロバイト面（２６、２６Ａ、２６
    Ｂ、２６Ｃ）を有し、 前記加工工具は前記基盤の一方の面に前記基盤の前記回
    転軸線を中心に前記基盤の周方向に配置されており、更
    に前記加工工具を被加工材の方向に振動させる振動手段
    （３０）を備え、 加工時に振動を付与しながら被加工材の複合加工を行う
    ことを特徴とする超音波振動複合加工具。
  2. 【請求項 ２】回転自在に配設された基盤（１０、１０
    Ａ、１０Ｂ）および複数の加工工具（２１、２１Ａ、２
    １Ｂ）を有する加工手段（２０）を備え、 前記基盤は回転軸線（１８）を有するとともに該回転軸
    線を中心に回転するように配設されており、 前記加工工具はそれぞれミクロバイト面（２６、２６
    Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ）を有するとともに同形状に形成さ
    れており、 前記加工工具は前記基盤の一方の面に前記基盤の前記回
    転軸線を中心に前記基盤の周方向に所定の間隔をもって
    互いに離隔して配置されており、更に前記加工工具を被
    加工材の方向に振動させる振動手段（３０）を備え、 加工時に振動を付与しながら被加工材の複合加工を行う
    ことを特徴とする超音波振動複合加工具。
  3. 【請求項 ３】前記基盤は回動軸（４０、４０Ａ）に装
    着保持され、 前記振動手段は前記加工工具と前記基盤との間に介在配
    置されていることを特徴とする請求項１または２に記載
    の超音波振動複合加工具。
  4. 【請求項 ４】前記基盤（１０）は回動軸（４０）に装
    着保持され、 前記振動手段は前記加工工具（２１）と前記基盤との間
    に介在配置されており、 前記加工具は更に、 前記回動軸を回転駆動する第１の駆動モータ（５０）
    と、 前記加工工具を回転駆動する第２の駆動モータ（６０）
    と、 前記基盤と前記加工工具との間に介在配置されたベアリ
    ング（７０）とを備えることを特徴とする請求項１また
    は２に記載の超音波振動複合加工具。
  5. 【請求項 ５】前記加工工具はそれぞれ前記振動手段に
    連結された基体（２５、２５Ｂ、２５Ｃ）と、該基体の
    下面に形成された前記ミクロバイト面とを含むことを特
    徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の超音波振動
    複合加工具。
  6. 【請求項 ６】前記ミクロバイト面は超硬質砥粒を前記
    基体の前記下面に埋め込むことにより形成され、 前記超硬質砥粒は粗粒以下サブミクロンの粒度を有し、 前記超硬質砥粒はダイヤモンド砥粒およびＣＢＮ砥粒よ
    りなる群から選ばれることを特徴とする請求項５に記載
    の超音波振動複合加工具。
  7. 【請求項 ７】前記振動手段は前記加工工具と前記基盤
    との間に介在配置されて前記加工工具を被加工材の前記
    方向に超音波振動させる超音波振動子（３２）と、該超
    音波振動子の振動の振幅を増幅するラッパ（３３）とを
    含むことを特徴とする請求項５または６に記載の超音波
    振動複合加工具。
  8. 【請求項 ８】前記回動軸（４０Ａ）と基盤（１０Ａ）
    には該回動軸と基盤の双方の中心を共通して貫通する加
    工液案内孔（４１）が形成され、加工液を前記加工液案
    内孔を介して供給することを特徴とする請求項３に記載
    の超音波振動複合加工具。
  9. 【請求項 ９】前記加工工具（２１Ｂ）の前記基体（２
    ５Ｂ）の前記ミクロバイト面（２６Ｂ）には溝部（２
    ８）が等間隔に離隔配置されて形成されていることを特
    徴とする請求項５または６に記載の超音波振動複合加工
    具。
  10. 【請求項１０】前記ミクロバイト面（２６Ｃ）は前記基
    体（２５Ｃ）の前記下面の一部にのみ形成されているこ
    とを特徴とする請求項５または６に記載の超音波振動複
    合加工具。
  11. 【請求項１１】前記加工工具（２１Ｂ）は前記基盤の軸
    線を中心として互いに異なる半径の弧間に画成される湾
    曲したストリップ状に形成されていることを特徴とする
    請求項１乃至４のいずれかに記載の超音波振動複合加工
    具。
  12. 【請求項１２】回転自在に配設された基盤（１０、１０
    Ａ、１０Ｂ）および少なくとも１個の研削砥石（２１、
    ２１Ａ、２１Ｂ）を有する研削手段（２０）を備え、 前記基盤は回転軸線（１８）を有するとともに該回転軸
    線を中心に回転するように配設されており、 前記研削砥石はミクロバイト面（２６、２６Ａ、２６
    Ｂ、２６Ｃ）を有し、 前記研削砥石は前記基盤の一方の面に前記基盤の前記回
    転軸線を中心に前記基盤の周方向に配置されており、更
    に前記研削砥石を被研削材の方向に振動させる振動手段
    （３０）を備え、 研削時に振動を付与しながら被研削材の複合研削を行う
    ことを特徴とする超音波振動複合研削工具。
  13. 【請求項１３】回転自在に配設された基盤（１０、１０
    Ａ、１０Ｂ）および複数の研削砥石（２１、２１Ａ、２
    １Ｂ）を有する研削手段（２０）を備え、 前記基盤は回転軸線（１８）を有するとともに該回転軸
    線を中心に回転するように配設されており、 前記研削砥石はそれぞれミクロバイト面（２６、２６
    Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ）を有するとともに同形状に形成さ
    れており、 前記研削砥石は前記基盤の一方の面に前記基盤の前記回
    転軸線を中心に前記基盤の周方向に所定の間隔をもって
    互いに離隔して配置されており、更に前記研削砥石を被
    研削材の方向に振動させる振動手段（３０）を備え、 研削時に振動を付与しながら被研削材の複合研削を行う
    ことを特徴とする超音波振動複合研削工具。
  14. 【請求項１４】前記基盤は回動軸（４０、４０Ａ）に装
    着保持され、 前記振動手段は前記研削砥石と前記基盤との間に介在配
    置されていることを特徴とする請求項１２または１３に
    記載の超音波振動複合研削工具。
  15. 【請求項１５】前記基盤（１０）は回動軸（４０）に装
    着保持され、 前記振動手段は前記研削砥石（２１）と前記基盤との間
    に介在配置されており、 前記研削工具は更に、 前記回動軸を回転駆動する第１の駆動モータ（５０）
    と、 前記研削砥石を回転駆動する第２の駆動モータ（６０）
    と、 前記基盤と前記研削砥石との間に介在配置されたベアリ
    ング（７０）とを備えることを特徴とする請求項１２ま
    たは１３に記載の超音波振動複合研削工具。
  16. 【請求項１６】前記研削砥石はそれぞれ前記振動手段に
    連結された基体（２５、２５Ｂ、２５Ｃ）と、該基体の
    下面に形成された前記ミクロバイト面とを含むことを特
    徴とする請求項１２乃至１５のいずれか一項に記載の超
    音波振動複合研削工具。
  17. 【請求項１７】前記ミクロバイト面は超硬質砥粒を前記
    基体の前記下面に埋め込むことにより形成され、 前記超硬質砥粒は粗粒以下サブミクロンの粒度を有し、 前記超硬質砥粒はダイヤモンド砥粒およびＣＢＮ砥粒よ
    りなる群から選ばれることを特徴とする請求項１６に記
    載の超音波振動複合研削工具。
  18. 【請求項１８】前記振動手段は前記研削砥石と前記基盤
    との間に介在配置されて前記研削砥石を被研削材の前記
    方向に超音波振動させる超音波振動子（３２）と、該超
    音波振動子の振動の振幅を増幅するラッパ（３３）とを
    含むことを特徴とする請求項１６または１７に記載の超
    音波振動複合研削工具。
  19. 【請求項１９】前記回動軸（４０Ａ）と基盤（１０Ａ）
    には該回動軸と基盤の双方の中心を共通して貫通する研
    削液案内孔（４１）が形成され、研削液を前記研削液案
    内孔を介して供給することを特徴とする請求項１４に記
    載の超音波振動複合研削工具。
  20. 【請求項２０】前記研削砥石（２１Ｂ）の前記基体（２
    ５Ｂ）の前記ミクロバイト面（２６Ｂ）には溝部（２
    ８）が等間隔に離隔配置されて形成されていることを特
    徴とする請求項１６または１７に記載の超音波振動複合
    研削工具。
  21. 【請求項２１】前記ミクロバイト面（２６Ｃ）は前記基
    体（２５Ｃ）の前記下面の一部にのみ形成されているこ
    とを特徴とする請求項１６または１７に記載の超音波振
    動複合研削工具。
  22. 【請求項２２】前記研削砥石（２１Ｂ）は前記基盤の軸
    線を中心として互いに異なる半径の弧間に画成される湾
    曲したストリップ状に形成されていることを特徴とする
    請求項１２乃至１５のいずれか一項に記載の超音波振動
    複合研削工具。
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