專利名稱：磨削裝置和磨削方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用旋轉(zhuǎn)磨削工具磨削加工被加工物的磨削裝置，特別地，涉及 一種避免旋轉(zhuǎn)磨削工具的孔眼堵塞的磨削裝置。
背景技術(shù)：
近年來，陶瓷材料由于高功能化，作為各種零件的材料被使用。作為一例，致密燒 結(jié)的陶瓷材料(以下稱高強度陶瓷材料)被用于牙科醫(yī)療的修補物(以下稱牙科用修補 物)等。在通過高強度陶瓷材料制造牙科用修補物時，利用CAD(ComputerAided Design 計算機(jī)輔助設(shè)計)/CAM(Computer Aided Manufacturing 計算機(jī)輔助制造)。具體來說，利 用計算機(jī)制作牙科用修補物的3維模型。制作好的3維模型的形狀數(shù)據(jù)設(shè)定于具有NC設(shè) 備等(旋轉(zhuǎn)磨削工具或旋轉(zhuǎn)切削工具)的加工裝置的控制器中?？刂破鞲鶕?jù)設(shè)定的形狀數(shù) 據(jù)控制NC設(shè)備等。利用NC設(shè)備等磨削加工或切削加工高強度陶瓷材料，利用高強度陶瓷 材料制造牙科用修補物。不過，由于高強度陶瓷材料的硬度高，通過這種方法最終獲得修補物的形狀所需 的時間變得龐大。此外，在為了縮短加工時間、提高加工速度的情形下，加工工具上作用有 大的負(fù)載。因此，存在加工工具急劇磨損、破損等問題。(第一例)與此對應(yīng)，例如，為了縮短磨削時間，提出有以下的制造方法(例如參照專利文獻(xiàn) 1)。在該制造方法中，使用以含有氧化鈰的正方晶氧化鋯粒子和氧化鋁粒子為主要成分的 陶瓷材料。在形成成形加工體后進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，在磨削加工預(yù)燒結(jié)體后進(jìn)行致密燒結(jié)。藉此 來制造牙科用修補物。(第二例)此外，與上述不同，還提出有以下的制造方法(例如參照專利文獻(xiàn)2)。在該制造方 法中，使用含有氧化釔和鋁、鎵、鍺及銦的任一氧化物的陶瓷材料。同樣，在形成成形加工體 后進(jìn)行預(yù)燒結(jié)，在磨削加工預(yù)燒結(jié)體后進(jìn)行致密燒結(jié)。藉此來制造牙科用修補物。(第三例)此外，為了防止加工工具和被加工物的損傷，還提出有以下的制造方法(例如參 照專利文獻(xiàn)3)。在該制造方法中，在切削加工時冷卻旋轉(zhuǎn)切削工具和被加工物。具體來說， 如圖8所示，在被加工物801被塊狀物固定用旋轉(zhuǎn)夾具804保持的狀態(tài)下，切削裝置800浸 入積存于槽805的冷卻液?？刂破?08控制主軸803，驅(qū)動旋轉(zhuǎn)切削工具802旋轉(zhuǎn)。被加工 物801在浸入冷卻液806的狀態(tài)下，通過被主軸803旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)切削工具802進(jìn)行切 削加工。藉此，能冷卻旋轉(zhuǎn)切削工具802和被加工物801，并能回收因切削加工產(chǎn)生的切削 粉。專利文獻(xiàn)1 日本專利特開2006-271435號公報專利文獻(xiàn)2 日本專利特表2003-506191號公報
發(fā)明文獻(xiàn)3 日本專利特開平10-6143號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的技術(shù)問題不過，在第一例和第二例的制造方法中，需要在磨削加工后進(jìn)行致密燒結(jié)。因此， 由于致密燒結(jié)時產(chǎn)生的收縮使得尺寸變化。此外，即便考慮致密燒結(jié)時的收縮進(jìn)行磨削加 工，也會產(chǎn)生誤差，需要在致密燒結(jié)后進(jìn)行修整。其結(jié)果是，需要致密燒結(jié)所需的時間和致 密燒結(jié)后的修整所需的時間。另一方面，在第三例的制造方法中，在使用致密燒結(jié)體作為被加工物的情形下，在 切削加工后，不需要致密燒結(jié)所需的時間和致密燒結(jié)后的修整所需的時間?？墒?，與使用預(yù) 燒結(jié)體的情形相比，牙科用修補物的加工時間可能變得非常長。此外，不進(jìn)行切削加工而進(jìn)行磨削加工時，由于在水中進(jìn)行加工，因此，旋轉(zhuǎn)磨削 工具和被加工物被冷卻，能期待同樣的效果。不過，與旋轉(zhuǎn)切削工具相比，旋轉(zhuǎn)磨削工具更 易引起孔眼堵塞。這時由于與切削粉相比，磨削粉更細(xì)，此外，旋轉(zhuǎn)磨削工具的孔大多較細(xì)， 這在磨削加工時是一個大的問題。即，在第三例的制造方法中，還沒有解決磨削加工所產(chǎn)生 的磨削粉造成旋轉(zhuǎn)磨削工具的孔眼堵塞的問題。本發(fā)明鑒于上述技術(shù)問題而作，其目的在于提供一種磨削裝置，該磨削裝置在磨 削加工被加工物時降低作用于旋轉(zhuǎn)磨削工具的負(fù)載，不需要磨削加工后的致密燒結(jié)工序， 能高效地制造最終成品。解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為達(dá)成上述目的，本發(fā)明所涉及的磨削裝置具有以下特征。(CLl)磨削裝置包括(a)對浸入冷卻液的被加工物進(jìn)行磨削加工的旋轉(zhuǎn)磨削工 具；(b)對上述冷卻液作用振動、產(chǎn)生氣蝕的振動發(fā)生機(jī)構(gòu)；以及(c)在使用上述旋轉(zhuǎn)磨削 工具時，使上述振動發(fā)生機(jī)構(gòu)產(chǎn)生氣蝕的控制裝置。藉此，若在旋轉(zhuǎn)磨削工具與被加工物接觸的部分(以下稱接觸部分)產(chǎn)生氣蝕，則 空泡消失時產(chǎn)生的沖擊作用于接觸部分附近，因此能將磨削粉從接觸部分附近除去。此外，若在產(chǎn)生氣蝕的部分配置旋轉(zhuǎn)磨削工具中附著有磨削粉的部分(以下稱附 著部分)，則能利用空泡消失時產(chǎn)生的沖擊引起的沖蝕將磨削粉從附著部分除去。S卩，通過產(chǎn)生氣蝕，能避免磨削粉附著于旋轉(zhuǎn)磨削工具，能解決引起旋轉(zhuǎn)磨削工具 孔眼堵塞的問題。此外，若在接觸部分產(chǎn)生氣蝕，則能促進(jìn)旋轉(zhuǎn)磨削工具與被加工物可靠地接觸。若 旋轉(zhuǎn)磨削工具與被加工物可靠地接觸，則在磨削加工時，能降低作用于旋轉(zhuǎn)磨削工具的負(fù) 載，提高旋轉(zhuǎn)磨削工具的加工速度。由此，即便使用致密燒結(jié)體作為被加工物，與第三例的制造方法相比，也能高效地 加工被加工物。藉此，能有效地磨削加工陶瓷類材料這樣的不易切削材料，能制造所期望形狀的 牙科用修補物。本發(fā)明不僅實現(xiàn)了一種磨削裝置，也實現(xiàn)了一種磨削方法。發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，通過主動產(chǎn)生氣蝕，能避免磨削粉附著于旋轉(zhuǎn)磨削工具，能解決引起 旋轉(zhuǎn)磨削工具孔眼堵塞的問題。此外，即便使用致密燒結(jié)體作為被加工物，也能高效地加工 被加工物。例如，若在接觸部分產(chǎn)生氣蝕，則空泡消失時產(chǎn)生的沖擊作用于接觸部分附近，因 此能將磨削粉從接觸部分附近除去。此外，若在產(chǎn)生氣蝕的部分配置附著部分，則能利用空泡消失時產(chǎn)生的沖擊引起 的沖蝕將磨削粉從附著部分除去。此外，若在接觸部分產(chǎn)生氣蝕，則能促進(jìn)旋轉(zhuǎn)磨削工具與被加工物可靠地接觸。若 旋轉(zhuǎn)磨削工具與被加工物可靠地接觸，則在磨削加工時，能降低作用于旋轉(zhuǎn)磨削工具的負(fù) 載，提高旋轉(zhuǎn)磨削工具的加工速度。


圖1是表示實施方式1的磨削裝置的立體圖。圖2A是表示實施方式1的磨削裝置的俯視圖。圖2B是表示實施方式1的磨削裝置的主視圖。圖3A是表示實施方式1的磨削裝置中使用頻率高的振動發(fā)生機(jī)構(gòu)時，產(chǎn)生于冷卻 液的駐波的俯視圖。圖3B是表示實施方式1的磨削裝置中使用頻率高的振動發(fā)生機(jī)構(gòu)時，產(chǎn)生于冷卻 液的駐波的主視圖。圖4A是表示實施方式1的磨削裝置中使用頻率低的振動發(fā)生機(jī)構(gòu)時，產(chǎn)生于冷卻 液的駐波的俯視圖。圖4B是表示實施方式1的磨削裝置中使用頻率低的振動發(fā)生機(jī)構(gòu)時，產(chǎn)生于冷卻 液的駐波的主視圖。圖5A是表示實施方式1的磨削裝置中，在旋轉(zhuǎn)磨削工具與被加工物接觸的部分產(chǎn) 生氣蝕的第一過程的圖。圖5B是表示實施方式1的磨削裝置中，在旋轉(zhuǎn)磨削工具與被加工物接觸的部分產(chǎn) 生氣蝕的第二過程的圖。圖5C是表示實施方式1的磨削裝置中，在旋轉(zhuǎn)磨削工具與被加工物接觸的部分產(chǎn) 生氣蝕的第三過程的圖。圖6是表示實施方式1的磨削裝置中，磨削加工被加工物時使用的磨削加工條件 的表。圖7是表示使用實施方式1的磨削裝置的磨削方法的流程圖。圖8是表示現(xiàn)有技術(shù)的磨削裝置的立體圖。
具體實施例方式(實施方式1)以下對本發(fā)明所涉及的實施方式1進(jìn)行說明。(結(jié)構(gòu))首先，對本實施方式的磨削裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
如圖1、圖2A、圖2B所示，磨削裝置100是制造牙科用修補物的裝置，是磨削加工 陶瓷制的被加工物101的裝置。被加工物101在被被加工物保持機(jī)構(gòu)104保持的狀態(tài)下， 浸入積存于槽105的冷卻液106。被加工物101在浸入冷卻液106的狀態(tài)下，通過被主軸 103旋轉(zhuǎn)驅(qū)動而高速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磨削工具102進(jìn)行磨削加工。此時，安裝于槽105的外壁的 振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107a 107f對冷卻液106進(jìn)行振動，產(chǎn)生氣蝕。調(diào)整振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107a 107f的位置、振幅、周期，從而在旋轉(zhuǎn)磨削工具102與 被加工物101接觸的部分產(chǎn)生氣蝕。藉此，利用空泡消失時瞬間產(chǎn)生的非常高的壓力，能將 旋轉(zhuǎn)磨削工具102與被加工物101之間的磨削粉除去，提高旋轉(zhuǎn)磨削工具102與被加工物 101的接觸。例如，假設(shè)使用不易磨削材料即致密燒結(jié)后的陶瓷材料等作為被加工物101制造 牙科用修補物。此時，能降低磨削加工時作用于旋轉(zhuǎn)磨削工具102的負(fù)載。因此，不會產(chǎn)生 旋轉(zhuǎn)磨削工具102的快速磨損、破損，與對冷卻液106不作用周期振動時相比，能進(jìn)一步提 高加工速度。其結(jié)果是，能縮短牙科用修補物的制造所需要的時間，并能節(jié)省加工后的致密 燒結(jié)工序。此外，由于能節(jié)省加工后的致密燒結(jié)工序，不需要考慮和修整因燒結(jié)產(chǎn)生的收縮 尺寸誤差，加工后能直接作為牙科用修補物使用。(磨削裝置100)作為一例，磨削裝置100包括旋轉(zhuǎn)磨削工具102、主軸103、被加工物保持機(jī)構(gòu)104、 槽105、冷卻液106、振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107a 107f、控制器108。此外，在由被加工物101制造牙科用修補物時，利用CAD (ComputerAided Design)/CAM(Computer Aided Manufacturing)。具體來說，利用計算機(jī)制作牙科用修補物 的3維模型。制作好的3維模型的形狀數(shù)據(jù)設(shè)定于具有NC設(shè)備等(旋轉(zhuǎn)磨削工具102、主 軸103)的磨削裝置100的控制器108中。控制器108根據(jù)設(shè)定的形狀數(shù)據(jù)控制主軸103、 振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107a 107f等。被加工物101被NC設(shè)備等(旋轉(zhuǎn)磨削工具102、主軸103 等)磨削加工，由被加工物101制造牙科用修補物。(被加工物101)被加工物101是陶瓷制的圓柱形材料。具體來說，是含有氧化鋯65. 9 69. 9重 量％、氧化鈰10. 1 11. 1重量％、氧化鋁19. 5 23. 5重量％、氧化鈦0. 01 0. 03重量％ 和氧化鎂0. 04 0. 08重量％的原料配合物的成形加工體的致密燒結(jié)體。能通過日本專利 特許第2945935號中記載的方法獲得。被加工物101整體浸入冷卻液106中，以中心軸為X方向，圓柱上表面?zhèn)扰渲糜诓?105的中央，圓柱底面?zhèn)韧ㄟ^被加工物保持機(jī)構(gòu)104保持。(旋轉(zhuǎn)磨削裝置102)旋轉(zhuǎn)磨削工具102具有含有金剛石粒子的磨削部分，被主軸103旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，以轉(zhuǎn)軸 為中心高速旋轉(zhuǎn)。在高速旋轉(zhuǎn)時，磨削加工與磨削部分接觸的材料。(主軸 IO3)主軸103將磨削加工所需要的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力作用于旋轉(zhuǎn)磨削工具102。(被加工物保持機(jī)構(gòu)104)被加工物保持機(jī)構(gòu)104沿與旋轉(zhuǎn)磨削工具102的轉(zhuǎn)軸交叉的方向保持被加工物 101。
被加工物保持機(jī)構(gòu)104在槽105中配置在前表面與背面之間且靠近右側(cè)面，并設(shè) 置于底面。對被加工物101的圓柱底面?zhèn)炔糠诌M(jìn)行保持。(槽 105)槽105是積存冷卻液106的容器。例如，大小是Y方向300mm、X方向240mm。從底 面到液面的高度直到75mm都充滿了冷卻液106。通過被加工物保持機(jī)構(gòu)104保持的被加工 物101浸入冷卻液106中。磨削加工時，旋轉(zhuǎn)磨削工具102的磨削部分浸入冷卻液106中。 冷卻被加工物101和旋轉(zhuǎn)磨削工具102。(冷卻液 106)作為冷卻液106，例如能使用將Taiyu(日文夕〗Λ )株式會社生產(chǎn)的水溶性切 削液WX-805H用自來水稀釋20倍得到的液體。(振動發(fā)生機(jī)構(gòu)IOh 10打)振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107a 107f是軸振動型的振動器。具體來說，是直徑50mm的軸振 動的螺栓固定朗之萬(Langevin)振動器。以在冷卻液106中產(chǎn)生駐波的條件決定各周期 振動。此外，通過周期振動發(fā)振器(未圖示)驅(qū)動周期振動，對應(yīng)于磨削加工條件，對冷卻 液106作用含有縱波的所期望的振動。(振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107a、107b)振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107a、107b以軸向為Y方向，在X方向上隔開5mm間隙排成一列，圖 中，在槽105的左側(cè)面中央，且在槽105的底面與冷卻液106的液面的正中央設(shè)置。擇一使 用，對積存于槽105的冷卻液106從槽105的左側(cè)面作用振動。(振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107c、107d)振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107c、107d以軸向為X方向，在Y方向上隔開5mm間隙排成一列，圖 中，在槽105的前表面中央，且在槽105的底面與冷卻液106的液面的正中央設(shè)置。擇一使 用，對積存于槽105的冷卻液106從槽105的前表面作用振動。(振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107e、107f)振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107e、107f以軸向為Z方向，在Y方向上隔開5mm間隙排成一列，圖 中，設(shè)于槽105的底面中央。擇一使用，對積存于槽105的冷卻液106從槽105的底面作用振動。(周期振動)從振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107a 107f分別作用的周期振動如下。聲音在液體中傳播的速 度為 1500m/s。 從振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107a作用25kHz的周期振動。從振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107a作用的縱波 的波長為1500000mm/s +25kHz = 60mm。此外，縱波的半波長(60mm+2 = 30mm)的整數(shù)倍 (10倍)與槽105的Y方向的大小(300mm)相等。由此，滿足產(chǎn)生駐波的條件。從振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107b作用12. 5kHz的周期振動。從振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107b作用的縱 波的波長為1500000mm/s + 12. 5kHz = 120mm。此外，縱波的半波長(120mm+2 = 60mm)的 整數(shù)倍(5倍)與槽105的Y方向的大小(300mm)相等。由此，滿足產(chǎn)生駐波的條件。從振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107c作用25kHz的周期振動。從振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107c作用的縱波 的波長為1500000mm/s +25kHz = 60mm。此外，縱波的半波長(60mm+2 = 30mm)的整數(shù)倍 (8倍)與槽105的X方向的大小(240mm)相等。由此，滿足產(chǎn)生駐波的條件。
從振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107d作用12. 5kHz的周期振動。從振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107d作用的縱 波的波長為1500000mm/s + 12. 5kHz = 120mm。此外，縱波的半波長(120mm+2 = 60mm)的 整數(shù)倍(4倍)與槽105的X方向的大小(240mm)相等。由此，滿足產(chǎn)生駐波的條件。從振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107e作用30kHz的周期振動。從振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107e作用的縱波 的波長為1500000mm/s +30kHz = 50mm。此外，縱波的半波長(50mm+2 = 25mm)的整數(shù)倍 (3倍)與到冷卻液106的液面的高度(75mm)相等。由此，滿足產(chǎn)生駐波的條件。從振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107f作用20kHz的周期振動。從振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107f作用的縱波 的波長為1500000mm/s +20kHz = 75mm。此外，縱波的半波長(75mm+2 = 37. 5mm)的整數(shù) 倍(2倍)與到冷卻液106的液面的高度(75mm)相等。由此，滿足產(chǎn)生駐波的條件。(駐波)接著，對使用振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107a、107cU07e時產(chǎn)生于冷卻液106的駐波和使用振 動發(fā)生機(jī)構(gòu)107b、107d、107f時產(chǎn)生于冷卻液106的駐波進(jìn)行說明。如圖3A、圖3B所示，在使用振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107a、107c、107e時，在冷卻液106中，白 色部分以X方向30mm、Y方向30mm、Z方向25mm的間隔形成分割狀，在白色部分與白色部分 之間形成黑色部分。白色部分是疏密變化小的部分。黑色部分是疏密變化大的部分。此外，由于黑色 部分的疏密變化大，因此也是易于產(chǎn)生氣蝕的部分。此外，如圖4A、圖4B所示，在使用振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107b、107d、107f時，在冷卻液106 中，白色部分以X方向60mm、Y方向60mm、Z方向37. 5mm的間隔形成分割狀，在白色部分與 白色部分之間形成黑色部分。與使用振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107a、107C、107e的情形相比，使用振動 發(fā)生機(jī)構(gòu)107b、107d、107f情形時的分割更粗，白色部分的間隔更寬。(氣蝕)對在旋轉(zhuǎn)磨削工具102與被加工物101接觸的部分產(chǎn)生氣蝕的過程進(jìn)行說明。在此，假設(shè)在Z方向上作用周期振動，在冷卻液中產(chǎn)生縱波，以圖5A、圖5B、圖5C 的順序產(chǎn)生疏密變化。圖中，虛線與虛線間的間隔窄的部分為密，虛線與虛線間的間隔寬的 部分為疏。例如，旋轉(zhuǎn)磨削工具102的與被加工物101接觸的部分在圖5A中為密，圖5B中為 疏，圖5C中為密。如圖5A、圖5B所示，當(dāng)該部分從密變成疏時，在該部分產(chǎn)生空泡601。如 圖5B、圖5C所示，當(dāng)該部分從疏變成密時，產(chǎn)生于該部分的空泡601消失。如圖5A 圖5C所示，通過對冷卻液106作用周期振動，在冷卻液106中產(chǎn)生疏密 變化，當(dāng)冷卻液106中的壓力比飽和蒸汽壓低時，產(chǎn)生氣蝕。此時，液體沸騰或由于溶存氣 體的游離產(chǎn)生氣體，內(nèi)部產(chǎn)生接近真空的微小的氣泡(空泡601)。此外，在該氣泡(空泡601)消失時，產(chǎn)生沖蝕。此時，產(chǎn)生極高的沖擊壓力，由于 該沖擊壓力，在該氣泡(空泡601)的附近也作用有沖擊，附近被侵蝕。通過利用該現(xiàn)象，能 避免磨削加工時產(chǎn)生的磨削粉附著在旋轉(zhuǎn)磨削工具102上。此外，在旋轉(zhuǎn)磨削工具102與被加工物101接觸時，當(dāng)產(chǎn)生于旋轉(zhuǎn)磨削工具102的 氣泡(空泡)消失時，由于消失時產(chǎn)生的沖擊壓力，旋轉(zhuǎn)磨削工具102被拉向被加工物101， 能與被加工物101更緊密地接觸。(區(qū)域)
此外，如圖3A、圖3B所示，黑色部分通過被被加工物保持機(jī)構(gòu)104保持的圓柱形的 被加工物101的中心軸，沿著圓柱上表面，橫穿與中心軸垂直的方向，并橫穿被加工物保持 機(jī)構(gòu)104與被加工物101的根部。此外，如圖4A、圖4B所示，黑色部分通過被被加工物保持機(jī)構(gòu)104保持的圓柱形的 被加工物101的中心軸，并穿過圓柱整個區(qū)域。與使用振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107a、107c、107e的情 形相比，使用振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107b、107d、107f情形時，黑色部分能以更寬區(qū)域覆蓋被加工物 101。由此，在磨削加工被加工物101中圖3A、圖3B所示的黑色部分與被加工物101重 疊的區(qū)域附近(以下稱第一區(qū)域)時，最好使用振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107a、107C、107e。在磨削加工 第一區(qū)域以外的區(qū)域附近(以下稱第二區(qū)域)時，最好使用振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107b、107d、107f。不過，也存在以下情形，當(dāng)要求加工精度時，相反地，最好不產(chǎn)生氣蝕。這是因為由 于消失時產(chǎn)生的沖擊壓力，旋轉(zhuǎn)磨削工具102被拉向被加工物101，加工精度有時會變差。此外，若此時產(chǎn)生的磨削粉的量不是很多時，產(chǎn)生的氣蝕變得過剩。因此，也可對 應(yīng)于加工階段，使得在旋轉(zhuǎn)磨削工具102附近不易產(chǎn)生氣蝕。此外，通過增大振幅，主動地產(chǎn)生氣蝕，能促進(jìn)旋轉(zhuǎn)磨削工具與被加工物可靠地接 觸，降低對旋轉(zhuǎn)磨削工具作用的負(fù)載，提高旋轉(zhuǎn)磨削工具的加工速度。另一方面，通過減小 振幅，能減少氣蝕對加工精度造成的影響。由此，在比起加工精度要求加工速度的加工階段，最好增大振幅，在比起加工速度 要求加工精度的加工階段，最好減小振幅。(磨削加工條件)接著，對磨削裝置100中磨削加工被加工物101時使用的磨削加工條件進(jìn)行說明。如圖6所示，周期振動發(fā)振器(未圖示)對應(yīng)于加工區(qū)域和加工階段調(diào)整振動發(fā) 生機(jī)構(gòu)107a 107f的接通/斷開和振幅的大小。按照粗加工、半粗加工、半精加工、精加工的順序進(jìn)行磨削加工。粗加工時產(chǎn)生的 磨削粉最多，半粗加工時產(chǎn)生的磨削粉第二多。精加工時產(chǎn)生的磨削粉最少，半精加工時產(chǎn) 生的磨削粉第二少。按照粗加工、半粗加工、半精加工、精加工的順序要求高的加工精度。周期振動發(fā)振器(未圖示)對應(yīng)于加工階段使振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107a 107f產(chǎn)生的 周期振動的振幅變化。在要求加工精度的加工階段減小振幅，減少振幅對加工精度的影響。 在不要求加工精度的加工階段增大振幅，對應(yīng)于加工區(qū)域，區(qū)分使用振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107a 107f。具體來說，如下述磨削加工條件(1) (4)所示。(1)在進(jìn)行粗加工時，(a)模式A中，接通振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107a、107C、107e，斷開振動 發(fā)生機(jī)構(gòu)107b、107d、107f。調(diào)整振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107a、107c、107e的輸出，以使振動發(fā)生機(jī)構(gòu) 107a、107C、107e產(chǎn)生振幅IOym的周期振動。(b)在模式B中，接通振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107b、 107d、107f，斷開振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107a、107c、107e。調(diào)整振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107b、107d、107f的輸 出，以使振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107b、107d、107f產(chǎn)生振幅10 μ m的周期振動。(2)在進(jìn)行半粗加工時，(a)模式A中，接通振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107b、107d、107f，斷開振 動發(fā)生機(jī)構(gòu)107a、107c、107e。調(diào)整振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107b、107d、107f的輸出，以使振動發(fā)生機(jī) 構(gòu)107b、107d、107f產(chǎn)生振幅5μπι的周期振動。(b)在模式B中，接通振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107a、 107c、107e，斷開振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107b、107d、107f。調(diào)整振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107a、107c、107e的輸出，以使振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107a、107c、107e產(chǎn)生振幅5 μ m的周期振動。(3)在進(jìn)行半精加工時，接通振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107b、107d、107f，斷開振動發(fā)生機(jī)構(gòu) 107a、107c、107e。調(diào)整振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107b、107d、107f的輸出，以使振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107b、 107d、107f產(chǎn)生振幅3μπι的周期振動。(4)在進(jìn)行精加工時，接通振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107b、107d、107f，斷開振動發(fā)生機(jī)構(gòu) 107a、107c、107e。調(diào)整振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107b、107d、107f的輸出，以使振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107b、 107d、107f產(chǎn)生振幅Ιμπι的周期振動。(磨削方法)接著，對使用磨削裝置100的磨削方法進(jìn)行說明。^jlfc, ^lJM CAD (Computer Aided Design) /CAM(Computer AidedManufticturing)。 事先，利用計算機(jī)制作牙科用修補物的3維模型。將制作的3維模型的形狀數(shù)據(jù)設(shè)定于磨 削裝置100。接著，如圖7所示，通過下述(Si) (S5)的磨削方法，將陶瓷制的被加工物101 制成所期望形狀的牙科用修補物。此時，根據(jù)事先設(shè)定的形狀數(shù)據(jù)控制磨削裝置100。(Si)首先，通過被加工物保持機(jī)構(gòu)104保持陶瓷制的被加工物101。將被加工物 保持機(jī)構(gòu)104保持的被加工物101浸入積存于槽105的冷卻液106中。(S2)接著，從振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107a 107f對冷卻液106作用周期振動。此時，由于 作用于冷卻液106的縱波的半波長的整數(shù)倍是槽105的大小和冷卻液106的液面的高度， 因此，在冷卻液106中產(chǎn)生駐波。(S3)接著，對應(yīng)于圖6所示的磨削加工條件，調(diào)整振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107a 107f產(chǎn) 生的周期振動的振幅。按照粗加工、半粗加工、半精加工、精加工的順序，減小周期振動的振 幅，減少振幅對加工精度的影響。作為磨削加工條件，除加工的種類以外，還有被加工物101的硬度和最終加工形狀等。(S4)接著，通過旋轉(zhuǎn)磨削工具102加工被加工物101。此時，旋轉(zhuǎn)磨削工具102被 主軸103旋轉(zhuǎn)驅(qū)動而高速旋轉(zhuǎn)。使高速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磨削工具102與被加工物101接觸，進(jìn) 行磨削加工。在各加工階段之間，周期振動發(fā)振器(未圖示)也可使旋轉(zhuǎn)磨削工具102移動到 黑色部分(疏密變化大的部分)中與被加工物101不接觸的部分。藉此，能將附著在旋轉(zhuǎn) 磨削工具102的磨削粉除去。(S5)接著，解除對已加工成所期望形狀的被加工物101 (牙科用修補物)的保持。在加工完成后、排成冷卻液106時，將磨削加工被加工物101中產(chǎn)生的磨削粉一起 排成。如果有需要，也可用冷卻液106洗凈槽105的內(nèi)側(cè)。(總結(jié))以上，在本實施方式中，一邊對冷卻液106作用周期振動一邊進(jìn)行磨削加工。藉 此，與不作用周期振動的情形相比，能抑制磨削粉附著于旋轉(zhuǎn)磨削工具102。能促進(jìn)旋轉(zhuǎn)磨 削工具102的磨削部分(金剛石粒子的部分)與被加工物101可靠地接觸。能降低磨削加 工時的加工阻力(負(fù)載)。通過加工阻力(負(fù)載)的降低，能增大加工時的旋轉(zhuǎn)磨削工具 102的進(jìn)給速度和進(jìn)刀量。其結(jié)果是，能避免旋轉(zhuǎn)磨削工具102破損等不良情形，縮短磨削加工時間。例如，在將陶瓷完全致密燒結(jié)體等作為被加工物進(jìn)行上鄂第三齒的蓋磨削加工 時，能縮短10%的時間。這樣，在使用致密燒結(jié)后的陶瓷材料等不易切削材料制造牙科用修補物時，具有 大幅度縮短磨削或磨削加工所需要的時間的效果。此外，也能應(yīng)用于其他醫(yī)療領(lǐng)域中使用 同樣的陶瓷等不易切削材料制造人工骨等的用途。(其他)(1)作為被加工物101，也可使用氧化釔類正方晶氧化鋯(Y-TZP)等其他陶瓷材 料。此外，也可使用預(yù)燒結(jié)體或未燒結(jié)體。此外，也可使用其他不易切削性材料。此外，也 可使用長方體材料、安裝于用于保持材料的固定夾具的材料等。這些材料也能提高磨削效率。這是因為，振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107a 107f在冷卻液106 中產(chǎn)生縱波，在旋轉(zhuǎn)磨削工具102與被加工物101接觸的部分產(chǎn)生疏密變化大的部分。藉 此，能提高磨削效率。(2)也可將槽105的側(cè)面間的距離或從底面到液面的距離的整數(shù)分之一作為半波 長這樣的條件來決定分別從振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107a 107f作用于冷卻液106的周期振動。例如，假設(shè)振幅1 μ m 50 μ m、頻率IkHz IOOkHz的周期振動作用于冷卻液106。 此時，容易產(chǎn)生氣蝕，能抑制磨削加工被加工物101時產(chǎn)生的磨削粉附著于旋轉(zhuǎn)磨削工具 102。此外，關(guān)于振幅，也可使用圖6所示的磨削加工條件中舉出的數(shù)值以外的數(shù)值。藉 此，能使用頻率不同的振動發(fā)生機(jī)構(gòu)加工不同的被加工物101。(3)也可只將被加工物101浸入冷卻液106。此外，也可將槽105與被加工物保持 機(jī)構(gòu)104形成一體。藉此，能增加被加工物保持機(jī)構(gòu)104與被加工物101的配置的自由度，能使被加工 物101傾斜、旋轉(zhuǎn)。能提高最終加工后的零件形狀的自由度。(4)也可對振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107a 107f使用多個相同的振動器。藉此，關(guān)于從槽105的各面對冷卻液106作用的周期振動，能提高面內(nèi)均勻性。此外，也可在槽105的兩側(cè)面分別設(shè)定振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107。藉此，在磨削加工時，能 使因被加工物101與旋轉(zhuǎn)磨削工具102的位置關(guān)系導(dǎo)致振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107a 107f產(chǎn)生的 縱波沒有到達(dá)旋轉(zhuǎn)磨削工具102與被加工物101接觸的部分而使磨削效率無法提高的時間 變得最小。(5)作為振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107a 107f，也可使用具有磁致伸縮元件和壓電元件中任 一種元件的致動器。藉此，能不更換振動器就能改變振動頻率。為產(chǎn)生駐波，能微調(diào)從振動發(fā)生機(jī)構(gòu) 107a 107f對冷卻液106作用的周期振動的頻率。(6)也可在磨削加工的加工階段之間進(jìn)行冷卻液106的更換。藉此，能除去因磨削加工被加工物101產(chǎn)生的、積存于槽105內(nèi)的磨削粉。能將對 冷卻液106作用振動產(chǎn)生的效果維持在好的狀態(tài)。(7)被加工物保持機(jī)構(gòu)104也可不設(shè)于槽105的底面，例如，可設(shè)于類似獨立于槽 105的臂(未圖示)等浸入積存于槽105的冷卻液106的懸吊結(jié)構(gòu)物上。藉此，能避免從振動發(fā)生機(jī)構(gòu)107a 107f產(chǎn)生的振動被被加工保持機(jī)構(gòu)104衰減。本發(fā)明并不限定于上述內(nèi)容，可在不脫離本發(fā)明的思想的范圍內(nèi)進(jìn)行各種變更。工業(yè)上的可利用性本發(fā)明能用作使用旋轉(zhuǎn)磨削工具磨削加工被加工物的磨削裝置等，特別地，能用 作避免旋轉(zhuǎn)磨削工具的孔眼堵塞的磨削裝置等。
權(quán)利要求
一種磨削裝置，其特征在于，包括對浸入冷卻液的被加工物進(jìn)行磨削加工的旋轉(zhuǎn)磨削工具；對所述冷卻液作用振動從而產(chǎn)生氣蝕的振動發(fā)生機(jī)構(gòu)；以及在使用所述旋轉(zhuǎn)磨削工具時，使所述振動發(fā)生機(jī)構(gòu)產(chǎn)生氣蝕的控制裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的磨削裝置，其特征在于，所述控制裝置控制所述振動發(fā)生機(jī)構(gòu)，在所述冷卻液中產(chǎn)生半波長為從所述冷卻液積 存的槽的側(cè)面到相反側(cè)的側(cè)面的長度的整數(shù)分之一的縱波。
3.如權(quán)利要求1所述的磨削裝置，其特征在于，所述控制裝置控制所述振動發(fā)生機(jī)構(gòu)，在所述冷卻液中產(chǎn)生半波長為從所述冷卻液積 存的槽的底面到所述冷卻液的液面的長度的整數(shù)分之一的縱波。
4.如權(quán)利要求1所述的磨削裝置，其特征在于，所述控制裝置對應(yīng)于加工區(qū)域和加工階段調(diào)整所述振動發(fā)生機(jī)構(gòu)的接通/斷開和振 幅的大小。
5.如權(quán)利要求1所述的磨削裝置，其特征在于，所述被加工物是陶瓷類材料，且是牙科用修補物的原料。
6.一種磨削方法，其特征在于，包括在使用旋轉(zhuǎn)磨削工具磨削加工浸入冷卻液的被加工物時，對所述冷卻液作用振動 從而產(chǎn)生氣蝕的振動發(fā)生工序。
7.如權(quán)利要求6所述的磨削方法，其特征在于，在所述振動發(fā)生工序中，在所述冷卻液中產(chǎn)生在所述旋轉(zhuǎn)磨削工具的轉(zhuǎn)軸方向或與所 述轉(zhuǎn)軸交叉的方向上振動的縱波。
8.如權(quán)利要求6所述的磨削方法，其特征在于，在所述振動發(fā)生工序中，在所述冷卻液中產(chǎn)生半波長為從所述冷卻液積存的槽的側(cè)面 到相反側(cè)的側(cè)面的長度的整數(shù)分之一的縱波。
9.如權(quán)利要求6所述的磨削方法，其特征在于，在所述振動發(fā)生工序中，在所述冷卻液中產(chǎn)生半波長為從所述冷卻液積存的槽的底面 到所述冷卻液的液面的長度的整數(shù)分之一的縱波。
10.如權(quán)利要求6所述的磨削方法，其特征在于，在所述振動發(fā)生工序中，擇一產(chǎn)生第一頻率的振動和與第一頻率不同的第二頻率的振動。
11.如權(quán)利要求6所述的磨削方法，其特征在于，在所述振動發(fā)生工序中，在產(chǎn)生于所述冷卻液的縱波引起的疏密變化大的部分附近， 在配置有所述被加工物的加工區(qū)域的狀態(tài)下，產(chǎn)生振動。
12.如權(quán)利要求6所述的磨削方法，其特征在于，包括移動工序，該移動工序中，在所述振動發(fā)生工序中產(chǎn)生于所述冷卻液的縱波引起 的疏密變化大的部分中，使所述旋轉(zhuǎn)磨削工具移動到與所述被加工物不接觸的部分。
13.如權(quán)利要求6所述的磨削方法，其特征在于，在所述振動發(fā)生工序中，對應(yīng)于加工區(qū)域和加工階段調(diào)整接通/斷開和振幅的大小。
14.如權(quán)利要求13所述的磨削方法，其特征在于，在所述振動發(fā)生工序中，使振幅在兩個階段切換來調(diào)整振動。
15.如權(quán)利要求6所述的磨削方法，其特征在于， 磨削加工陶瓷類材料的所述被加工物，制造牙科用修補物。
全文摘要
一種磨削裝置(100)，包括對浸入冷卻液(106)的被加工物(101)進(jìn)行磨削加工的旋轉(zhuǎn)磨削工具(102)；對冷卻液(106)作用振動從而產(chǎn)生氣蝕的振動發(fā)生機(jī)構(gòu)(107a)～(107f)；以及在使用旋轉(zhuǎn)磨削工具(102)時，使振動發(fā)生機(jī)構(gòu)(107a)～(107f)產(chǎn)生氣蝕的控制器(108)?？刂破?108)對應(yīng)于加工區(qū)域和加工階段調(diào)整振動發(fā)生機(jī)構(gòu)(107a)～(107f)的接通/斷開和振幅的大小。
文檔編號B24B55/02GK101939138SQ200980101518
公開日2011年1月5日 申請日期2009年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月26日
發(fā)明者濱野誠司, 瀨川彰繼, 菅田文雄 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社