JPH07205035A

JPH07205035A - 二重構造型カップ砥石

Info

Publication number: JPH07205035A
Application number: JP118594A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Suzuki; 政年鈴木; Masaaki Ashizawa; 正昭芦沢
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1994-01-11
Filing date: 1994-01-11
Publication date: 1995-08-08

Abstract

(57)【要約】【目的】インフィード型鏡面研削機によるフェライト
あるいはセラミックス等の高硬度材の鏡面研削加工時の
割れカケ等の不良を大幅に低減すると共に、加工変質層
を少なくする。【構成】外輪および内輪の砥石面を形成させ、それぞ
れの砥石面を一致させると共に、砥石面の表面積をほぼ
等しくさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フェライトあるいはセ
ラミックス等の高硬度材の鏡面研削加工の際使用する横
型鏡面研削機の一種であるインフィード型鏡面研削機の
砥石構造に係わり、特に研削対象物が数ｍｍ程度の場合
であり、割れカケ等の発生を大幅に低減でき、歩留まり
および生産能率を飛躍的に高めることができるカップ砥
石に関するものである。更に、研削対象物の加工変質層
を抑制でき、特性向上に寄与できる。

【０００２】

【従来の技術】最近、ワークステーション，パーソナル
コンピュータあるいはＯＡ機器等の外部記憶装置に使用
されるハードディスク装置の小型化・高記録密度化への
要求は大きく、例えば２.５インチのディスク径で記録
密度２００Ｍｂ／ｉｎ²以上の製品が実用化される状況
にある。このような高記録密度化に対し、ハードディス
ク装置の主要部品の小型高性能化が鋭意努力されてい
る。特に、書き込み／読みだし性能に大きな影響を持つ
磁気ヘッドは、磁気コア材に単結晶フェライトを適用し
ギャップ対向面上にセンダスト等の軟磁性金属薄膜を配
置したメタル・イン・ギャップ型磁気ヘッド，リソグラ
フィ技術を応用した薄膜磁気ヘッドあるいは記録時には
誘導型ヘッドを再生時には磁気抵抗効果型ヘッドを個別
に設けた録再分離型ヘッド等が、実用化あるいは開発途
上にある。

【０００３】上述した磁気ヘッドでは、構造あるいは構
成材料はかなり異なってはいるが、それぞれの特長をも
っている。しかしながら、何れの磁気ヘッドにおいても
書き込み／読みだし時には、記録媒体である磁気ディス
ク表面からサブミクロンオーダの一定距離を隔てて対向
するように配置される。このため、磁気ヘッドは磁気デ
ィスクとの対向面側即ち、ＡＢＳ面（空気軸受け面）側
を凹凸のない平滑な面に仕上げる必要がある。このよう
な機械加工を行う場合、従来から鏡面研削機が主に用い
られている。図４に示すメタル・イン・ギャップ型磁気
ヘッドを例にとって、鏡面研削工程の従来方法について
説明する。

【０００４】図４はメタル・イン・ギャップ型のコンポ
ジット型磁気ヘッドであり、磁気コアとスライダの組み
立て状態を示したものである。単結晶フェライト等の軟
磁性体で作製された磁気コア２は、非磁性のセラミクッ
ス材等からなるスライダ３にボンディングガラス４でス
ロット９内に固着される。スライダ３に設けられている
２本のレール６は、磁気媒体（図示せず）に対向する。
また、レール６の一方には磁気コア２によって形成した
磁気ギャップ５がレール６の表面、即ちＡＢＳ面にあ
り、この磁気ギャップ５を介して書き込み／読みだしを
行うことになる。図には示してないが、磁気ギャップ５
付近の磁気コア２にはセンダスト等の金属磁性薄膜が設
けられている。

【０００５】コンポジット型磁気ヘッドの支持バネに取
り付けた状態を図５に示す。停止時にはスライダ３に設
けられたレール６は、ロードアーム７によってディスク
面に押しつけられているが、ディスクの回転に伴いレー
ル６はディスク面と接触しながら相対的に移動し、書き
込み／読みだし動作時にはディスク面から浮上した滑空
状態になる。以上の説明からわかるように、レール６の
表面が滑らかでなく凹凸があると、磁気ヘッドとディス
クとの距離、即ち浮上量を安定に且つ一定に保つことが
困難になるため、書き込み／読みだし時の信号が安定せ
ず、最悪の場合信号の欠落等の重大な支障を生ずること
になる。従って、レール６は凹凸の無い平滑な表面にす
ることが要求される。

【０００６】横型鏡面研削機の一種であるインフィード
型鏡面研削機の概略構成を図６に示す。この研削機は研
削対象物を取り付けるワークセット治具１１の回転機構
と、研削砥石１０を高速に回転させるための機構とを有
する横軸方式の回転系から成り立っている。ワークセッ
ト治具１１と研削砥石１０は、互いに突き合わされて逆
方向に回転させる構成である。また、送り機構あるいは
ワークと砥石面との押しつけ力の制御機構などは、図で
は省略した。ワークセット治具１１はワーク軸１７に固
定された後、Ｖベルト２０を介してワーク軸駆動用モー
タ２１によって２５ｒｐｍ程度の低速で回転する。一
方、主軸１２に取り付けた研削砥石１０は主軸駆動用モ
ータ１５によって約３０００ｒｐｍで回転する。これに
より両者の回転数は１００倍以上の差がある。主軸１２
とワーク軸１７のそれぞれの軸心は一致させてないた
め、後述するようにワークは比較的ゆっくり回り、研削
砥石は高速回転しながら研削対象であるワークに万遍な
く当たることになる。

【０００７】インフィード型鏡面研削機に使用されるカ
ップ砥石の断面構造を図７に示す。外観上カップの形状
を成しており、直径１３０ｍｍ前後の帯状の砥粒層２６
が図に示すように、アルミニュウムの台金２５にボンド
で接着固定される。また、研削砥石１０は台金２５の中
央に設けられた取り付け孔２８を介して主軸に固定さ
れ、砥石面２７がワークに当たるように取り付けられ
る。

【０００８】図８を使ってワークのとり付け方法と研削
方法を説明する。尚、ここで謂うワーク３１は図４に示
すコンポジット型磁気ヘッドであり、レール６の表面研
削加工の場合を例に挙げた。前述したように、このスラ
イダ３は非磁性のセラミックス製で、その硬度Ｈ_Vは６
００〜８００程度である。図９において、加工能率の点
から複数のスライダ３（本例では２８個）を一列に並
べ、ラップバー３０に接着剤で固定する。次に、複数の
スライダを固定したラップバー３０を３本使い、ほぼ正
三角形を構成するようにワークセット治具１１に配置し
固定する。図８（ａ）に示す切削砥石１０側の破線部分
は砥石面２７であり、ワークセット治具１１を正面から
見た場合である。また、それぞれの回転方向を矢印で記
入した。ワークセット治具１１に固定された３本のラッ
プバー３０は、Ｏを中心にゆっくりと右回転し、また研
削砥石１０はＯ′を中心に約１００倍の速さで左回転す
る。同図（ｂ）は（ａ）のワークセット治具１１がおよ
そ３０°回転した状態である。この２ケースを比較する
と、ワークセット治具１１の回転により、ラップバー３
０に固定されたワーク３１は一端から他端まで全面に亘
り砥石面２７に当たることになり、ワーク即ちスライダ
の高さが揃った研削加工を行うことができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】さて、前述した従来の
インフィード型鏡面研削機では、ワークであるコンポジ
ット型磁気ヘッドのスライダ部分に割れやカケが多発
し、品質および製造能率が低いことであった。この割れ
やカケの原因は研削中に砥石面がワークを叩く結果であ
る。割れカケの生ずるメカニズムを図８を用いて説明す
る。図８（ａ）では、ワーク３１は砥石面２７に対して
ＡおよびＢの２点で接触している。一方、同図（ｂ）は
ワークセット治具１１が約３０゜右回転した場合のワー
ク３１と砥石面２７の相対的な位置関係を示したもので
ある。この場合、ワーク３１と砥石面２７はＣ点だけで
接触しているもので、砥石面２７がワーク３１の中間に
入ってしまった状態である。ワークセット治具１１の回
転に伴って、ワーク３１と砥石面２７の接触点が２〜１
〜２〜１点と順次周期的に変化するため、軸受のガタ等
により砥石等が振動を起こし、砥石面２７とワーク３１
とが安定に当たらなくなる。微視的に見ると、これは砥
石面２７とワーク３１とが周期的な衝突を繰り返す結果
になる。このため、ワークに割れカケが発生してしま
う。

【００１０】図１０（ａ）は割れ、カケおよびキズの発
生個数をロット別に示す。この時の砥石粒度は＃２００
０のものを使用した。研削対象であるスライダの大きさ
は３．０４ｍｍｘ１．５ｍｍｘ０．８８ｍｍである。ロ
ットにより不良数は大幅に変動しているが、半数近くが
不良になっているケースもある。従来の研削砥石を使用
すると、ロットの内の相当数が不良になってしまい、生
産能率が非常に低かった。また、研削加工品には研削熱
による加工変質層を生じることが一般に知られている
が、研削対象物が数ｍｍ以下と小さく成るに従い、加工
変質層の占める割合が増加してしまうため、特に磁気コ
アを形成するフェライト材料においては特性向上の大き
な障害の１つとなっていた。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述したよう
に従来のカップ砥石による割れやカケが多発する問題お
よび加工変質層の発生を解決するため、不良発生原因の
メカニズムを究明し、砥石構造を各種検討した結果、２
個の砥石が同時に機能するように二重構造のカップ砥石
を考案したものである。

【００１２】

【作用】研削砥石を従来の構造から内輪と外輪層を持つ
二重構造にすることにより、ワークと砥石面の接触箇所
を如何なる状態でも２点以上と多点化することができる
ため、軸受けのガタ等による振動を著しく低減でき、研
削砥石とワークの当たりが安定することになり、砥石面
とワークとの衝突を大幅に抑制でき、割れカケが発生し
ない。更に、砥粒層の表面積を増加することに成るた
め、研削液等との接触が良好になり、研削熱の放散を良
好にすることができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。図１は本発明を適用したカップ砥石の中央断面図で
ある。図中、図７に示した従来のカップ砥石と同じ機能
をもつ部分には、便宜上同一符号を付けてある。本発明
による研削砥石は、従来の研削砥石の外径が異なるもの
を２個組み合わせた二重構造を採用したものである。外
輪側砥石面３５と内輪側砥石面３６はそれぞれほぼ同じ
表面積を持たせると共に、砥石面の高さを一致させてあ
る。外輪側および内輪側砥粒層の大凡の外径寸法は１３
０ｍｍ、１０５ｍｍであり、砥粒層２６は幅数ｍｍ、高
さ３〜１０ｍｍの範囲で検討している。また、砥石粒度
は＃２０００程度である。このような構造にすることに
より、以下述べる利点を有する。即ち、砥石を二重構造
にすることによってワークと砥石面との接触箇所を多く
することができるため、従来の研削砥石で起きていた砥
石等の振動を大幅に低減することが可能となる。

【００１４】図２はワークと研削砥石の位置関係を示す
ものであり、前述した図８と同様に砥石面の部分を破線
で示している。同図（ａ）において、砥石面３５および
３６と３本のワーク３１はＰ，Ｑ，ＲおよびＳの４点で
接触している。次に、ワークセット治具１１が約３０゜
右回転した場合を同図（ｂ）に示す。ワークと砥石面は
ＳおよびＴの２点で接触しており、図８（ｂ）に示した
場合の１点接触と比べ接触箇所が増える。即ち、ワーク
セット治具１１が如何なる回転位置にあっても、ワーク
と砥石面とは２点以上で接触することなるため、１点接
触という不安定な状態が生じない。従って、研削砥石と
ワークとが複数の点で接触することにより、軸受けのガ
タ等による振動を大幅に抑制することが可能となるた
め、砥石面とワークの当たりの安定性を確保でき、割れ
カケが起こらなくなる。

【００１５】本発明によるカップ砥石を使用して、図１
０（ａ）の場合と同じ条件で研削加工を行った結果を同
図（ｂ）に示す。割れカケによる不良数は、従来例と比
較すると１／３〜１／４程度と大幅に低減されているこ
とがわかる。更に、加工寸法のバラツキ度合いを比較し
たのが図３である。スライダの高さ０．８８ｍｍを目標
に研削した結果である。１０ロット内の高さのバラツキ
範囲は、従来では７．９μｍであるが、本発明では２．
５μｍと１／３以下に改善され、またロット内のバラツ
キ幅も小さく且つ安定している。従来では研削後の研磨
代は２０〜３０μｍ以上とり、研磨に要する時間は４０
分ぐらいを要していた。然るに、本発明によれば研削精
度が向上するため、研磨代および所用時間をすくなくで
き、１０μｍ程度の研磨代で十分な精度を得られるとい
う付随的な効用がある。

【００１６】本発明では、砥石面の表面積を従来並に保
ちながら、砥石の砥粒層をほぼ２分割にするため、研削
液などと接する表面積が増加し、研削熱を効率良く逃が
すことが可能である。このことは、研削熱による加工変
質層の低減を達成することになる。以上、本発明による
具体的な実施例の説明から理解されるように、外輪およ
び内輪層の研削砥石の寸法は、実施例に示す範囲に制限
されることはなく、ワークと砥石面の接触点を２点以上
になるように選ぶことが、本発明の主旨であることは言
うまでもない。

【００１７】

【発明の効果】本発明によるカップ砥石を用いれば、ワ
ークの割れカケの発生を少なくすることができ、不良数
を大幅に低減できるため、生産効率の高い鏡面研削を行
うことが可能である。更に、当然ながら研削砥石とワー
クとの接触を安定化できるため、研削精度の向上および
研削面のダレの低減効果があると共に、加工変質層を減
少でき、高い品質の工業製品を得るという副次的な効果
をも同時に奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるカップ砥石の断面図。

【図２】本発明の実施例によるワークと砥石面配置図。

【図３】研削精度のバラツキを示す図。

【図４】コンポジット磁気ヘッドの構成を示す図。

【図５】コンポジット磁気ヘッドの支持バネ組み立て
図。

【図６】インフィード型鏡面研削機の概略構造図。

【図７】従来のカップ砥石の断面図。

【図８】従来例によるワークと砥石面配置図。

【図９】ワークの取り付け状態を示す図。

【図１０】ロット別不良数を示す図。

【符号の説明】

１コンポジット型磁気ヘッド、２磁気コア、３
スライダ、４ボンディングガラス、５磁気ギ
ャップ、６レール、７ロードアーム、８導
線、９スロット、１０研削砥石、１１ワーク
セット治具、１２主軸、１３玉軸受け、１４
ベルト、１５主軸駆動用モータ、１６主軸回転
方向、１７ワーク軸、１８砲金メタル、１９
治具締め付け用アーム、２０Ｖベルト、２１ワ
ーク軸駆動用モータ、２２ワーク軸回転方向、２３
研削液、２５台金、２６砥粒層、２７砥石
面、２８取り付け孔、３０ラップバー、３１
ワーク、３３固定用孔、３５外輪側砥石面、３
６内輪側砥石面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】横型鏡面研削機即ち、インフィード型鏡
面研削機用カップ砥石において、前記カップ砥石は内輪
層と外輪層の二重砥粒層構造であることを特徴とする二
重構造型カップ砥石。
【請求項２】請求項１において、前記内輪および外輪
層の砥石面は同一面上にあることを特徴とする二重型構
造カップ砥石。
【請求項３】請求項１および２において、前記内輪お
よび外輪層の砥粒層はほぼ同じ幅を有することを特徴と
する二重構造型カップ砥石。