專利名稱：熔化·凝固式工件固定劑及使用該工件固定劑的機械加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用其自身的熔化及凝固來進行工件固定的熔化·凝固式工件固定劑及使用該工件固定劑的機械加工方法。
本發(fā)明涉及工件固定臺、工件的固定方法及機械加工方法，特別適用于板厚較薄的工件的精密機械加工。
背景技術(shù)：
這種的熔化·凝固式工件固定劑適于固定工件來進行切削加工等機械加工的情況，其所固定的工件是指不能使用磁體式工件固定法的、由不銹鋼、非鐵金屬、陶瓷等材料制成的工件，特別是薄板或強度低而易破損的工件。
作為這樣的機械加工法，例如在專利文獻1中記載了以下的機械加工方法對由鏈烷烴等熱塑性樹脂構(gòu)成的熔化·凝固式工件固定劑加熱而使其熔化，使工件(塑料透鏡)進入該熔化狀態(tài)的工件固定劑，接著，通過冷卻并凝固工件固定劑，經(jīng)由工件固定劑將工件固定在固定臺上，在該狀態(tài)下對工件進行機械加工，在該機械加工結(jié)束后，通過溫水、熱風(fēng)等加熱工件固定劑而使其熔化，從固定臺上取下工件。
專利文獻1特開平11-198014號公報可是，本發(fā)明的發(fā)明人對使用以往的熔化·凝固式工件固定劑進行工件固定的機械加工方法進行了詳細(xì)研究，發(fā)現(xiàn)固定劑的熔化·凝固的變化緩慢成為了導(dǎo)致機械加工的作業(yè)性降低的主要原因。
即、以往的鏈烷烴是一般由幾種物質(zhì)的混合物構(gòu)成的純度很低的物質(zhì)，所以以往的鏈烷烴類固定劑的熔化開始溫度與熔化結(jié)束溫度的溫度差、以及凝固開始溫度與凝固結(jié)束溫度的溫度差例如是超過10℃的很大的值。
這樣，工件固定劑從熔化·凝固的開始到結(jié)束為止的變化是具有大的溫度差的緩慢變化，所以在工件固定之際使工件固定劑冷卻而凝固時，從凝固開始到凝固結(jié)束為止的時間變長。同樣地，在取下工件之際對工件固定劑加熱而使其熔化時，從熔化開始到熔化結(jié)束為止的時間變長。由此，產(chǎn)生了機械加工的作業(yè)性降低的問題。
在現(xiàn)有技術(shù)中，有在對被加工物(工件)進行機械加工時、作為將工件臨時固定在固定臺上的固定劑的臨時固定用粘接劑(例如，參照專利文獻1)。
工件在臨時固定于固定臺上的狀態(tài)下被機械加工，在加工后將溫水澆在工件及固定臺上來溶解粘接劑，由此可以簡單地將工件從固定臺上取下。
專利文獻1特開平7-224270號公報可是，在上述現(xiàn)有技術(shù)中，即使在流動狀態(tài)下將固定劑涂敷在固定臺上，也會在固定臺與工件的界面上形成數(shù)μm的膜厚的粘接層，這就妨礙了將工件相對于固定臺的平行度保持一定。即、根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)來固定工件的方法，難于進行精密機械加工。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問題，目的在于提高使用熔化·凝固式工件固定劑的機械加工方法的作業(yè)性。
本發(fā)明的另一目的在于，提供工件固定臺、工件固定方法及使用該工件固定臺的機械加工方法，通過消除工件與固定工件的固定臺的界面的固定劑膜厚，在工件加工后得到高的平行度。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第1方案，是利用其自身的熔化及凝固來進行工件固定的熔化·凝固式工件固定劑，其特征在于熔化開始溫度與熔化結(jié)束溫度的溫度差在2℃以內(nèi)。
在此，對工件固定劑的熔點測定法進行說明。圖4表示熔點測定裝置，加熱裝置10是可調(diào)節(jié)升溫速度的電熱式裝置，對載置于其上表面上的加熱臺11進行加熱。加熱臺11為金屬制的板形狀，在板形狀的表面上形成有陶瓷類的耐熱涂層。
熱電偶12是對加熱臺11的溫度進行檢測的檢測機構(gòu)，因為熱容量較小，所以熱響應(yīng)性良好。熱電偶12是在加熱臺11的表面上鄰接工件固定劑3地粘貼的粘貼式裝置。另外，13是放大固定劑3的狀態(tài)的放大鏡，14表示目視觀察者。
首先，在正式測定工件固定劑3的熔化開始溫度之前，從保存容器采集微量、例如0.05～0.06克的工件固定劑3并將其置于加熱臺11上，對其加熱而使其熔化。然后，馬上將加熱臺11的溫度調(diào)回到室溫附加而使工件固定劑3固化。這樣，使得易于將加熱臺11的熱量傳給工件固定劑3。
另外，所謂“回到室溫附近”，是指回到比室溫(25℃)高的溫度(30℃)。這樣，因為回到比室溫高的溫度(30℃)，所以即使開始測定熔化開始溫度，工件固定劑3固有的熔化開始溫度也不會變化。
其后，以下面的方式正式開始工件固定劑3的熔點測定。即、以一定的升溫速度、例如每分鐘5℃的升溫速度對加熱臺11加熱，工件固定劑3的一部分開始熔化，用放大鏡13目視觀察工件固定劑3的顏色從白色開始變?yōu)橥该鬟@一情況，將該工件固定劑3的顏色開始變?yōu)橥该鲿r的溫度輸入并存儲到未圖示的電腦中。將其設(shè)為該工件固定劑3的第一次的熔化開始溫度。
然后，繼續(xù)加熱，仍用放大鏡13目視觀察到所有的工件固定劑3都變?yōu)橥该鞫刍Y(jié)束這一情況，將該所有的工件固定劑3都變?yōu)橥该鲿r的溫度輸入并存儲到未圖示的電腦中。將其設(shè)為該工件固定劑3的第一次的熔化結(jié)束溫度。
接著，再次使加熱臺11回到室溫附近之后，仍然完全同樣地以每分鐘5℃的恒定升溫速度進行加熱，從而測定第二次的熔化開始溫度和熔化結(jié)束溫度。反復(fù)進行規(guī)定次數(shù)、例如5次的上述步驟，將該5次的測定值的平均值分別設(shè)為該工件固定劑3的熔化開始溫度與熔化結(jié)束溫度。本發(fā)明中的熔點是指該熔化開始溫度。
另外，對完全熔化而處于液體狀態(tài)的工件固定劑進行冷卻，工件固定劑開始凝固時的溫度是凝固開始溫度，工件固定劑的凝固結(jié)束時的溫度是凝固結(jié)束溫度。該凝固開始溫度與熔化結(jié)束溫度幾乎為同一溫度，凝固結(jié)束溫度與熔化開始溫度幾乎為同一溫度，所以在工件固定劑的熔化開始溫度與熔化結(jié)束溫度的溫度差在2℃以內(nèi)時，凝固開始溫度與凝固結(jié)束溫度的溫度差也在2℃以內(nèi)。
如上所述，對于熔化開始溫度與熔化結(jié)束溫度的溫度差在2℃以內(nèi)的工件固定劑，具體地說，通過使用第3方案中的鏈烷烴或聚乙烯·乙二醇并提高其純度而得到。
例如，對于將碳數(shù)16的正構(gòu)鏈烷烴(C16H34)的純度提高到99％(重量％，以下相同)以上的工件固定劑，其熔化開始溫度為18℃、熔化結(jié)束溫度為18.7℃。因此，該熔化開始與熔化結(jié)束的溫度差可以設(shè)定為0.7℃這樣的微小值。
此外，對于將由碳數(shù)18的正構(gòu)鏈烷烴91％、碳數(shù)17的正構(gòu)鏈烷烴6.7％、碳數(shù)19的正構(gòu)鏈烷烴2.3％構(gòu)成的正構(gòu)鏈烷烴的純度提高到99.3％的工件固定劑，其熔化開始溫度為22.5℃、熔化結(jié)束溫度為22.8℃。因此，該熔化開始與熔化結(jié)束的溫度差可以設(shè)定為0.3℃這樣的微小值。
此外，對于平均分子量為1540的聚乙烯·乙二醇，其熔化開始溫度為46℃、熔化結(jié)束溫度為47.2℃。因此，該熔化開始與熔化結(jié)束的溫度差可以設(shè)定為1.2℃這樣的微小值。
進而，作為第3方案中的鏈烷烴，也可以使用以下(1)～(5)所示的正構(gòu)鏈烷烴與非正構(gòu)鏈烷烴組合而成的鏈烷烴。另外，組成比例的％都是指重量百分比。
(1)鏈烷烴正構(gòu)鏈烷烴(正構(gòu)石蠟)的成分合計88.99％、剩余部分為非正構(gòu)鏈烷烴正構(gòu)鏈烷烴的組成碳數(shù)18的正構(gòu)鏈烷烴0.08％碳數(shù)19的正構(gòu)鏈烷烴0.41％碳數(shù)20的正構(gòu)鏈烷烴1.76％碳數(shù)21的正構(gòu)鏈烷烴5.61％碳數(shù)22的正構(gòu)鏈烷烴10.66％碳數(shù)23的正構(gòu)鏈烷烴14.76％碳數(shù)24的正構(gòu)鏈烷烴14.50％碳數(shù)25的正構(gòu)鏈烷烴12.42％碳數(shù)26的正構(gòu)鏈烷烴9.08％碳數(shù)27的正構(gòu)鏈烷烴6.58％碳數(shù)28的正構(gòu)鏈烷烴4.04％碳數(shù)29的正構(gòu)鏈烷烴2.88％碳數(shù)30的正構(gòu)鏈烷烴2.09％碳數(shù)31的正構(gòu)鏈烷烴1.50％碳數(shù)32的正構(gòu)鏈烷烴1.02％碳數(shù)33的正構(gòu)鏈烷烴0.72％碳數(shù)34的正構(gòu)鏈烷烴0.37％碳數(shù)35的正構(gòu)鏈烷烴0.24％
碳數(shù)36的正構(gòu)鏈烷烴0.14％碳數(shù)37的正構(gòu)鏈烷烴0.08％碳數(shù)38的正構(gòu)鏈烷烴0.05％以上正構(gòu)鏈烷烴的成分合計88.99％、剩余部分為非正構(gòu)鏈烷烴。
由這樣的組成(1)構(gòu)成的鏈烷烴的平均碳數(shù)為24.74，分子量分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.86，該標(biāo)準(zhǔn)偏差越小表示越劇烈的分子量分布。此外，該組成(1)的鏈烷烴的最大分子量為534，最小分子量為254。因此，分子量分布寬度為280。
這樣的組成(1)的鏈烷烴的熔化開始溫度50.4℃、熔化結(jié)束溫度51.7℃。因此，熔化開始溫度與熔化結(jié)束溫度的溫度差可以設(shè)定為1.3℃這樣的微小值。
(2)鏈烷烴正構(gòu)鏈烷烴的成分合計88.64％、剩余部分為非正構(gòu)鏈烷烴正構(gòu)鏈烷烴的組成碳數(shù)18的正構(gòu)鏈烷烴0.07％碳數(shù)19的正構(gòu)鏈烷烴0.28％碳數(shù)20的正構(gòu)鏈烷烴1.10％碳數(shù)21的正構(gòu)鏈烷烴3.38％碳數(shù)22的正構(gòu)鏈烷烴6.92％碳數(shù)23的正構(gòu)鏈烷烴10.86％碳數(shù)24的正構(gòu)鏈烷烴12.67％碳數(shù)25的正構(gòu)鏈烷烴12.74％碳數(shù)26的正構(gòu)鏈烷烴11.17％碳數(shù)27的正構(gòu)鏈烷烴9.18％碳數(shù)28的正構(gòu)鏈烷烴6.43％碳數(shù)29的正構(gòu)鏈烷烴4.73％碳數(shù)30的正構(gòu)鏈烷烴3.01％碳數(shù)31的正構(gòu)鏈烷烴2.16％碳數(shù)32的正構(gòu)鏈烷烴1.42％碳數(shù)33的正構(gòu)鏈烷烴0.98％碳數(shù)34的正構(gòu)鏈烷烴0.55％碳數(shù)35的正構(gòu)鏈烷烴0.36％
碳數(shù)36的正構(gòu)鏈烷烴0.22％碳數(shù)37的正構(gòu)鏈烷烴0.15％碳數(shù)38的正構(gòu)鏈烷烴0.11％碳數(shù)39的正構(gòu)鏈烷烴0.09％碳數(shù)40的正構(gòu)鏈烷烴0.06％以上正構(gòu)鏈烷烴的成分合計88.64％、剩余部分為非正構(gòu)鏈烷烴。
由這樣的組成(2)構(gòu)成的鏈烷烴的平均碳數(shù)為25.61，分子量分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差為3.05，最大分子量為562，最小分子量為254。因此，分子量分布寬度為366。這樣的組成(2)的鏈烷烴的熔化開始溫度52.5℃、熔化結(jié)束溫度53.7℃。因此，熔化開始溫度與熔化結(jié)束溫度的溫度差可以設(shè)定為1.2℃這樣的微小值.
(3)鏈烷烴正構(gòu)鏈烷烴的成分合計89.57％、剩余部分為非正構(gòu)鏈烷烴正構(gòu)鏈烷烴的組成碳數(shù)19的正構(gòu)鏈烷烴0.09％碳數(shù)20的正構(gòu)鏈烷烴0.34％碳數(shù)21的正構(gòu)鏈烷烴1.31％碳數(shù)22的正構(gòu)鏈烷烴3.50％碳數(shù)23的正構(gòu)鏈烷烴7.09％碳數(shù)24的正構(gòu)鏈烷烴10.36％碳數(shù)25的正構(gòu)鏈烷烴12.57％碳數(shù)26的正構(gòu)鏈烷烴12.68％碳數(shù)27的正構(gòu)鏈烷烴11.75％碳數(shù)28的正構(gòu)鏈烷烴8.80％碳數(shù)29的正構(gòu)鏈烷烴6.99％碳數(shù)30的正構(gòu)鏈烷烴4.74％碳數(shù)31的正構(gòu)鏈烷烴3.41％碳數(shù)32的正構(gòu)鏈烷烴2.42％碳數(shù)33的正構(gòu)鏈烷烴1.70％碳數(shù)34的正構(gòu)鏈烷烴0.93％碳數(shù)35的正構(gòu)鏈烷烴0.54％碳數(shù)36的正構(gòu)鏈烷烴0.25％
碳數(shù)37的正構(gòu)鏈烷烴0.10％以上正構(gòu)鏈烷烴的成分合計89.57％、剩余部分為非正構(gòu)鏈烷烴。
由這樣的組成(3)構(gòu)成的鏈烷烴的平均碳數(shù)為26.56，分子量分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.94，最大分子量為520，最小分子量為268。因此，分子量分布寬度為252。這樣的組成(3)的鏈烷烴的熔化開始溫度54.6℃、熔化結(jié)束溫度55.6℃。因此，熔化開始溫度與熔化結(jié)束溫度的溫度差可以設(shè)定為1.0℃這樣的微小值。
(4)鏈烷烴正構(gòu)鏈烷烴的成分合計71.11％、剩余部分為非正構(gòu)鏈烷烴正構(gòu)鏈烷烴的組成碳數(shù)23的正構(gòu)鏈烷烴0.08％碳數(shù)24的正構(gòu)鏈烷烴0.16％碳數(shù)25的正構(gòu)鏈烷烴0.39％碳數(shù)26的正構(gòu)鏈烷烴0.87％碳數(shù)27的正構(gòu)鏈烷烴1.52％碳數(shù)28的正構(gòu)鏈烷烴1.99％碳數(shù)29的正構(gòu)鏈烷烴2.68％碳數(shù)30的正構(gòu)鏈烷烴3.14％碳數(shù)31的正構(gòu)鏈烷烴3.71％碳數(shù)32的正構(gòu)鏈烷烴3.94％碳數(shù)33的正構(gòu)鏈烷烴4.07％碳數(shù)34的正構(gòu)鏈烷烴4.37％碳數(shù)35的正構(gòu)鏈烷烴4.94％碳數(shù)36的正構(gòu)鏈烷烴5.49％碳數(shù)37的正構(gòu)鏈烷烴6.00％碳數(shù)38的正構(gòu)鏈烷烴5.44％碳數(shù)39的正構(gòu)鏈烷烴4.50％碳數(shù)40的正構(gòu)鏈烷烴3.71％碳數(shù)41的正構(gòu)鏈烷烴3.01％碳數(shù)42的正構(gòu)鏈烷烴2.53％碳數(shù)43的正構(gòu)鏈烷烴1.94％碳數(shù)44的正構(gòu)鏈烷烴1.55％
碳數(shù)45的正構(gòu)鏈烷烴1.06％碳數(shù)46的正構(gòu)鏈烷烴0.84％碳數(shù)47的正構(gòu)鏈烷烴0.58％碳數(shù)48的正構(gòu)鏈烷烴0.45％碳數(shù)49的正構(gòu)鏈烷烴0.33％碳數(shù)50的正構(gòu)鏈烷烴0.32％碳數(shù)51的正構(gòu)鏈烷烴0.26％碳數(shù)52的正構(gòu)鏈烷烴0.21％碳數(shù)53的正構(gòu)鏈烷烴0.19％碳數(shù)54的正構(gòu)鏈烷烴0.17％碳數(shù)55的正構(gòu)鏈烷烴0.15％碳數(shù)56的正構(gòu)鏈烷烴0.13％碳數(shù)57的正構(gòu)鏈烷烴0.11％碳數(shù)58的正構(gòu)鏈烷烴0.09％碳數(shù)59的正構(gòu)鏈烷烴0.08％碳數(shù)60的正構(gòu)鏈烷烴0.06％碳數(shù)61的正構(gòu)鏈烷烴0.05％以上正構(gòu)鏈烷烴的成分合計71.11％、剩余部分為非正構(gòu)鏈烷烴。
由這樣的組成(4)構(gòu)成的鏈烷烴的平均碳數(shù)為36.34，分子量分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差為5.70，最大分子量為856，最小分子量為324。因此，分子量分布寬度為532。這樣的組成(4)的鏈烷烴的熔化開始溫度72.1℃、熔化結(jié)束溫度73.4℃。因此，熔化開始溫度與熔化結(jié)束溫度的溫度差可以設(shè)定為1.3℃這樣的微小值。
(5)鏈烷烴正構(gòu)鏈烷烴的成分合計75.78％、剩余部分為非正構(gòu)鏈烷烴正構(gòu)鏈烷烴的組成碳數(shù)29的正構(gòu)鏈烷烴0.08％碳數(shù)30的正構(gòu)鏈烷烴0.23％碳數(shù)31的正構(gòu)鏈烷烴0.69％碳數(shù)32的正構(gòu)鏈烷烴1.36％碳數(shù)33的正構(gòu)鏈烷烴1.77％碳數(shù)34的正構(gòu)鏈烷烴2.02％
碳數(shù)35的正構(gòu)鏈烷烴2.21％碳數(shù)36的正構(gòu)鏈烷烴2.41％碳數(shù)37的正構(gòu)鏈烷烴3.02％碳數(shù)38的正構(gòu)鏈烷烴3.58％碳數(shù)39的正構(gòu)鏈烷烴3.52％碳數(shù)40的正構(gòu)鏈烷烴3.94％碳數(shù)41的正構(gòu)鏈烷烴4.13％碳數(shù)42的正構(gòu)鏈烷烴5.15％碳數(shù)43的正構(gòu)鏈烷烴4.95％碳數(shù)44的正構(gòu)鏈烷烴5.54％碳數(shù)45的正構(gòu)鏈烷烴4.55％碳數(shù)46的正構(gòu)鏈烷烴4.71％碳數(shù)47的正構(gòu)鏈烷烴3.53％碳數(shù)48的正構(gòu)鏈烷烴3.08％碳數(shù)49的正構(gòu)鏈烷烴2.38％碳數(shù)50的正構(gòu)鏈烷烴2.16％碳數(shù)51的正構(gòu)鏈烷烴1.68％碳數(shù)52的正構(gòu)鏈烷烴1.35％碳數(shù)53的正構(gòu)鏈烷烴1.21％碳數(shù)54的正構(gòu)鏈烷烴1.00％碳數(shù)55的正構(gòu)鏈烷烴0.85％碳數(shù)56的正構(gòu)鏈烷烴0.80％碳數(shù)57的正構(gòu)鏈烷烴0.63％碳數(shù)58的正構(gòu)鏈烷烴0.59％碳數(shù)59的正構(gòu)鏈烷烴0.49％碳數(shù)60的正構(gòu)鏈烷烴0.41％碳數(shù)61的正構(gòu)鏈烷烴0.34％碳數(shù)62的正構(gòu)鏈烷烴0.38％碳數(shù)63的正構(gòu)鏈烷烴0.36％碳數(shù)64的正構(gòu)鏈烷烴0.30％碳數(shù)65的正構(gòu)鏈烷烴0.23％碳數(shù)66的正構(gòu)鏈烷烴0.15％
以上正構(gòu)鏈烷烴的成分合計75.78％、剩余部分為非正構(gòu)鏈烷烴。
由這樣的組成(5)構(gòu)成的鏈烷烴的平均碳數(shù)為43.69，分子量分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差為6.81，最大分子量為926，最小分子量為408。因此，分子量分布寬度為518。這樣的組成(5)的鏈烷烴的熔化開始溫度86.2℃、熔化結(jié)束溫度87.9℃。因此，熔化開始溫度與熔化結(jié)束溫度的溫度差可以設(shè)定為1.7℃這樣的微小值。
此外，作為第3方案中的聚乙烯·乙二醇，可以使用下面的物質(zhì)。例如，平均分子量為1540的聚乙烯·乙二醇，其熔化開始溫度為46℃、熔化結(jié)束溫度為47.2℃。因此，該熔化開始與熔化結(jié)束的溫度差可以設(shè)定為1.2℃這樣的微小值。
此外，平均分子量為4000的聚乙烯·乙二醇，其分子量的最大值為5464、最小值為1689、數(shù)平均分子量Mn為2866、重量平均分子量Mw為2935、Z平均分子量Mz為3004、分子量分布分散度(越接近1表示越劇烈的分布)Mw/Mn為1.0238、Mz/Mw為1.0237。該平均分子量為4000的聚乙烯·乙二醇的熔化開始溫度為55.1℃、熔化結(jié)束溫度為56.4℃。因此，熔化開始與熔化結(jié)束的溫度差可以設(shè)定為1.3℃這樣的微小值。
這樣，作為工件固定劑，通過使用熔化開始溫度與熔化結(jié)束溫度的溫度差在2℃以內(nèi)的工件固定劑，在冷卻凝固處于液體狀態(tài)的工件固定劑來固定工件之際、以及對凝固而處于固體狀態(tài)的工件固定劑進行加熱熔化來取下工件之際，僅對工件固定劑進行相當(dāng)于2℃左右的微小溫度變化的加熱、冷卻即可。
因此，可以在短時間內(nèi)高效地進行工件的固定作業(yè)及工件的取下作業(yè)。而且，因為用于加熱·冷卻工件固定劑的溫度變化幅度很小，所以工件的熱膨脹變化也很小，可以提高工件的機械加工精度，并且降低相對于工件材質(zhì)的熱應(yīng)力，從而抑制材料劣化。
此外，熔化開始溫度與粘接面溫度之差越大，工件固定劑的粘接強度越大。因此，因為前述組成(1)～(5)構(gòu)成的鏈烷烴都處于熔化開始溫度為50℃以上的比較高溫的區(qū)域，所以增大了工件固定劑的熔化開始溫度與粘接面溫度的差值，提高了粘接強度。
在此，通過圖5對工件固定劑的粘接強度的測定方法具體地加以說明，圖5A表示相當(dāng)于固定對象的工件的T形試樣20。該T形試樣20的材質(zhì)是SUS304，其表面粗糙度為4.0Rz。此外，T形試樣20的尺寸如圖5A所示。
圖5B簡略表示對工件固定劑3的粘接強度進行測定的拉伸試驗法。在本試驗法中，作為工件固定劑3，使用熔化開始溫度為72.1℃、熔化結(jié)束溫度為73.4℃的鏈烷烴(前述組成(4)的鏈烷烴)。固定臺21的材質(zhì)是SUS440，其表面粗糙度為3.0Rz。
通過工件固定劑3(前述組成(4)的鏈烷烴)將T形試樣20固定在該固定臺21的表面上，在T形試樣20上連結(jié)推拉量器22，對推拉量器22施加拉伸力F，測定T形試樣20從固定臺21脫離時的拉伸力F。這就是工件固定劑3的粘接強度。
然后，改變固定臺21的表面溫度、即、工件固定劑3的粘接面溫度來測定工件固定劑3的粘接強度時，如下所述，得到工件固定劑3的熔化開始溫度與粘接面溫度的差值越大則粘接強度越大的測定結(jié)果。
即、在粘接面溫度為25℃(熔化開始溫度與粘接面溫度的差值為47.1℃)時粘接強度為6kg/cm2。
在粘接面溫度為17℃(熔化開始溫度與粘接面溫度的差值為55.1℃)時粘接強度為11kg/cm2。
在粘接面溫度為11℃(熔化開始溫度與粘接面溫度的差值為61.1℃)時粘接強度為25kg/cm2。
在以相同的粘接強度將T形試樣20固定時，若工件固定劑3的熔化開始溫度與熔化結(jié)束溫度的差較大，則必須將工件固定劑3加熱到高溫才可熔化，作業(yè)效率變差。
特別是，在將工件安裝到線電極電火花加工等機械加工的裝置(參照后述的圖6)的狀態(tài)下，將較大的工件加熱到高溫需要很長的時間，這就產(chǎn)生了嚴(yán)重的問題。在這樣的情況下，如果熔化開始溫度與熔化結(jié)束溫度的差較小，則能夠以較低的溫度來保證必要的粘接強度，從而相應(yīng)地縮短作業(yè)時間。
如果像本發(fā)明的第2方案那樣，使工件固定劑的熔化開始溫度與熔化結(jié)束溫度的差在1℃以內(nèi)，那么以上所述的作用效果會更有效地發(fā)揮。
另外，在第3方案中限定的鏈烷烴或聚乙烯·乙二醇具有以下優(yōu)點在凝固時的工件粘接強度(工件固定力)大、且相對于金屬為非腐蝕性、不必?fù)?dān)心污染環(huán)境。
雖然例如在特開2004-156033號公報中介紹了以水楊酸電介質(zhì)為主成分的固定劑及固定方法，但是該物質(zhì)有異味且毒性強，不適于在加工現(xiàn)場使用。即、若在固定工件時對固定劑加熱，則會產(chǎn)生惡臭，需要特別的排氣、除去裝置。盡管這樣還是會在衣服上附著臭氣而不為作業(yè)者所喜歡。
此外，取下固定的工件并進行清洗時產(chǎn)生的固定劑的公害處理非常麻煩。因此成為加工成本上升的主要原因。水楊酸電介質(zhì)本身的材料價格也比鏈烷烴和聚乙烯·乙二醇高。
在本發(fā)明中，用作工件固定劑的鏈烷烴和聚乙烯·乙二醇不僅本身沒有毒性，而且在加熱、固定時不會產(chǎn)生有害物質(zhì)，且工件的取下、后清洗也使用不會造成公害的水溶性的清洗液進行就足夠了。
例如，將含有中性的表面活性劑的清洗液原液、具體來說商品名ダイカクリ-ンS(制造商株式會社アルボ-ス)的液體用約10倍的水稀釋，將所得的清洗液加熱到固定劑的熔點以上，只要將工件浸漬在該清洗液中，就能夠除去附著在工件上的鏈烷烴。
其后，進而若將工件浸漬在仍為熔點以上的溫水中，則還能夠除去附著在工件上的微量鏈烷烴。對于對該工件進行清洗后的清洗液，若回到室溫，則熔化了的鏈烷烴會固化而浮在表面上，所以只要將其取出并再次加熱，該清洗液就可再次用于除去鏈烷烴。
該商品名ダイカクリ-ンS也可用作含有中性的界面活性劑的廚房用品合成洗劑，所以不會腐蝕鋁或鋅等兩性金屬，且從公害、安全角度來說不會產(chǎn)生問題，可以使用。
此外，因為聚乙烯·乙二醇無害且為水溶性，所以對加工后的工件進行水洗而變臟了的清洗液可以同樣地作為一般的工業(yè)廢水加以處理。
此外，鏈烷烴或者聚乙烯·乙二醇從實際應(yīng)用上來說能夠容易地將熔點調(diào)節(jié)到易于進行熔化·凝固操作的室溫附近的溫度區(qū)域。
在本發(fā)明的第4方案中，在前述1～3的方案的任一個所述的熔化·凝固式工件固定劑中，特征在于前述熔化開始溫度與前述熔化結(jié)束溫度在18℃～30℃的范圍內(nèi)。
根據(jù)該方案，在室溫附近的溫度區(qū)域，對工件固定劑僅進行相當(dāng)于2℃左右的微小溫度變化的加熱、冷卻即可，所以可有效地降低工件加工前后的熱膨脹變化及熱應(yīng)力。
在本發(fā)明的第5方案中，機械加工方法的特征在于，使前述1～4的方案的任一個中的熔化·凝固式工件固定劑(3)在熔化狀態(tài)下與固定臺(2)上的工件(1)接觸，通過冷卻并凝固前述工件固定劑(3)，將前述工件(1)固定在前述固定臺(2)上，在該狀態(tài)下對前述工件(1)進行機械加工，在前述機械加工結(jié)束后對前述工件固定劑(3)進行加熱而使其熔化，由此從前述固定臺(2)取下前述工件(1)。
由此，可以提供能夠發(fā)揮前述第1～4的方案的作用效果的機械加工方法。
為了實現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的第6方案中，特征在于，利用熔化及凝固的固定劑(105、150)對工件(104)進行固定的固定臺(101、200)具有載置工件的工件固定面(102、202)，在工件固定面上形成有可使固定劑在熔化狀態(tài)下流動的槽(103、103a、103b、130、131、131a、203)。
根據(jù)本發(fā)明，因為在載置工件的工件固定面上形成有槽，所以熔化狀態(tài)的固定劑難以進入到工件與工件固定面的接觸面內(nèi)，而優(yōu)先地流滿該槽地流動。由此，工件與工件固定面能夠在槽以外的部位直接接觸并使間隙為零，并且在流滿了槽中的固定劑凝固后，通過使該固定劑所接觸的工件下表面與槽接合來固定工件與工件固定面。此時，在工件與工件固定面的接觸面內(nèi)不會形成固定劑的膜，不會損害工件與工件固定面的平行度。
另外，如第7方案那樣，將工件固定面上的槽的形成范圍設(shè)置在比工件大且比工件固定面小的區(qū)域，由此可以使工件與工件固定面的整個接觸范圍內(nèi)都存在槽，可以增大進入槽內(nèi)的固定劑與工件下表面的接觸面積，提高固定強度，并且可以防止固定劑從工件固定面向外流出。
本發(fā)明的第8方案的特征在于，槽距離工件固定面的深度沿著槽的形成方向逐漸變深。
根據(jù)本方案，因為槽的深度沿著槽的形成方向設(shè)有梯度，所以熔化狀態(tài)的固定劑易于從深度小的槽部分沿著梯度流入到深度大的槽部分，可以容易地使固定劑分布在整個槽內(nèi)。
此外，如第9方案那樣，槽可以在工件固定面上呈放射線狀地形成。此時，如果槽距離工件固定面的深度如第10方案那樣，越靠近放射線的中心(132)形成得越深，則熔化狀態(tài)的固定劑能夠從放射線狀的外周部分向槽的梯度方向即放射中心容易地流動。
如第11方案那樣，利用對前述6～10的方案的任一個中的工件固定臺進行加熱的加熱機構(gòu)(109、109a、109b)，將工件固定面的溫度加熱到固定劑的熔點以上的溫度，由此在固定劑以熔化狀態(tài)流入槽之后，工件與槽中的熔融狀態(tài)的固定劑(105a、105b、150a、150b)緊貼，之后將工件固定面的溫度冷卻到熔點以下來凝固固定劑，由此將工件固定在工件固定面上。
另外，如第12方案那樣，能夠使用緊貼在工件固定臺上的面狀加熱器(109、109a)、或者埋入到工件固定臺中的埋入加熱器(109b)。
或者，如第13方案那樣，將前述6～10的方案的任一個中的工件固定臺的工件固定面的溫度預(yù)先設(shè)為常溫，使用熔點處于常溫與冰點溫度0℃之間的溫度區(qū)域中的材料作為固定劑，固定劑以熔化狀態(tài)流入保持為常溫的工件固定面上的槽之后，將工件固定面的溫度冷卻到熔點以下來凝固固定劑，由此可以將工件固定在工件固定面上。另外，所謂常溫，是指不加熱也不冷卻的一般溫度、例如10℃～40℃的范圍的溫度。
即、如果使用熔點比常溫低的固定劑，則無需強制加熱該固定劑，該固定劑可在常溫的工件固定面上處于熔化狀態(tài)。進而，例如通過在工件固定臺上澆上比常溫低且比冰點溫度高的水，將工件固定面的溫度冷卻到比熔點低，熔化狀態(tài)的固定劑就可以容易地凝固。另外，對于從工件固定臺除去工件來說，例如將常溫左右的水澆在工件固定臺上而使工件固定面的溫度比固定劑的熔點溫度要高，由此可容易地使固定劑處于熔化狀態(tài)，將工件從工件固定面取下。
如第14方案那樣，熔化狀態(tài)的固定劑可通過空氣流(108a)促進流動，容易地流入槽中。
此外，如第15方案那樣，在工件固定面的外周上預(yù)先形成用于使冷卻用的液體(107)流動的冷卻用液體通路(106)，通過使溫度比固定劑的熔點低的冷卻用液體流過冷卻用液體通路，使工件固定臺的溫度降低，從而可使槽中的熔化狀態(tài)的固定劑凝固。
或者，如第16方案那樣，通過將溫度比固定劑的熔點低的冷卻用液體(107a)澆在工件固定臺及工件的至少某一個上，使工件固定面的溫度降低，從而可以使槽中的熔化狀態(tài)的固定劑凝固。
或者，如第17方案那樣，通過將裝入了溫度比固定劑的熔點低的液體(114)的金屬容器(113)載置在工件上，冷卻工件、進一步冷卻工件固定面，從而可以使槽中的熔化狀態(tài)的固定劑凝固。
由此，固定劑在熔化狀態(tài)下保持著與工件緊貼的狀態(tài)，無需移動固定臺就可當(dāng)場進行固定劑的冷卻、凝固，所以工件不會在工件固定面上發(fā)生偏離，不會阻礙工件的精密加工。
此外，如第18方案那樣，在工件通過凝固了的固定劑而與工件固定面固定在一起的狀態(tài)下進行機械加工，其后通過將溫度比熔點高的液體(107b)澆在工件固定臺及工件的至少某一個上，通過熱傳導(dǎo)使凝固狀態(tài)的固定劑熔化，由此可容易地將工件從工件固定臺取下。另外，所謂溫度比固定劑的熔點高的液體，可以使用例如高溫的水(即熱水)或磨削水等加工液。
另外，如第19方案那樣，通過前述第17方案的工件固定方法被固定在工件固定臺上、并進行了機械加工的工件，在從工件固定臺取下之后，通過進行退火處理，可以消除機械加工的應(yīng)力。
本發(fā)明的第20方案是將前述第6～第10的方案的任一個中的一個工件固定臺與另一個工件固定臺分別設(shè)為第1固定臺(101)及第2固定臺(200)，通過第1加熱工序?qū)⒌?固定臺的工件固定面(102)加熱到第1熔點以上，使具有第1熔點的第1固定劑(105)流入第1固定臺的槽(103、103a、103b)，由此使工件的第1面(104a)與第1固定臺的工件固定面粘接在一起，其后通過第1冷卻工序?qū)⒐ぜ鋮s到第1熔點以下的溫度，由此將第1面固定在第1固定臺上，對與第1面對置的第2面(104b)進行機械加工之后，通過第2加熱工序?qū)⒌?固定臺的工件固定面(202)加熱到溫度比第1熔點高的第2熔點以上，使具有第2熔點的第2固定劑(150)流入第2固定臺的槽(203)，由此維持著工件的第1面與第1固定臺的固定狀態(tài)使工件的第2面與第2固定臺的工件固定面粘接在一起，通過第1及第2的固定臺夾入工件，通過熔化凝固工序?qū)⒐ぜ臏囟日{(diào)節(jié)到第1熔點與第2熔點之間的溫度，在維持第2面與第2固定臺的固定狀態(tài)的同時分離第1面與第1固定臺之后，對第1面進行機械加工，通過再熔化工序使工件的溫度上升到第2熔點以上，使第2固定劑熔化，從第2固定臺取下第2面。
根據(jù)本發(fā)明，在第1加熱工序中，將具有比較低溫的第1熔點的第1固定劑加熱到第1熔化以上而使其熔化，進而，在第1冷卻工序中冷卻到比第1熔點低的溫度而使其凝固，由此將接觸狀態(tài)的工件的第1面與第1固定臺固定在一起，對與第1面對置的第2面進行機械加工。進而，在第2加熱工序中，將具有比第1熔點高的第2熔點的固定劑加熱到第2熔點而使其熔化，進而，作為熔化凝固工序，調(diào)節(jié)到比第2熔點低且比第1熔點高的中間溫度而使第2固定劑凝固，由此對接觸狀態(tài)的、機械加工后的第2面與第2固定臺進行固定，并且在中間溫度時第1固定劑的熔化狀態(tài)下分離第1面與第1固定臺，對露出的第1面進行機械加工。這樣，可以對工件的相互對置的第1及第2面分別在固定于固定臺上的狀態(tài)下進行機械加工，所以可以提高兩面的面粗糙度，還可以提高兩面的平行度。
另外，在再熔化工序中，如第21的方案那樣，可以通過將溫度比第2熔點高的液體(107b)澆在第2固定臺及工件的至少某一個上，使第2固定劑熔化。
另外，上述各機構(gòu)的括弧內(nèi)的標(biāo)記表示與后述的實施方式中記載的具體機構(gòu)相對應(yīng)的關(guān)系。
圖1是在本發(fā)明的第1實施方式中使用的機械加工裝置的主要部分的概略立體圖。
圖2是圖1的A-A剖視圖。
圖3是圖1的固定臺的俯視圖。
圖4是本發(fā)明的工件固定劑的熔點測定法的說明圖。
圖5A是本發(fā)明的工件固定劑的粘接強度測定法中所用的試樣的立體圖。
圖5B是使用圖5A的試樣的粘接強度測定法的說明圖。
圖6是本發(fā)明的第2實施方式的線電極電火花加工方法的說明圖。
圖7是第2實施方式的線電極電火花加工方法的一次加工的說明圖。
圖8是第2實施方式的線電極電火花加工方法的一次加工后的防漏帶的粘貼工序的說明圖。
圖9是表示第2實施方式的線電極電火花加工方法的二次加工后的工件的立體圖。
圖10是本發(fā)明的第3實施方式的工件固定臺及工件的立體圖。
圖11是圖10中的A-B間的剖視概略圖。
圖12是表示第3實施方式中的加工機的概略構(gòu)成的圖。
圖13是表示第3實施方式的機械加工的順序的圖((a)～(e))。
圖14是表示第4實施方式的冷卻工序的圖。
圖15A是表示第5實施方式的工件固定臺的俯視圖。
圖15B是圖15A中的C-D間的剖視概略圖。
圖16是表示第5實施方式的機械加工的順序的圖((a)～(e))。
圖17是表示第6實施方式中的機械加工順序的一部分的圖。
圖18是表示第7實施方式的機械加工的順序的圖((a)～(c))。
具體實施例方式
(第1實施方式)以下，基于
本發(fā)明的第1實施方式。
熔化·凝固式工件固定劑在機械加工中用于將工件(被加工物)固定在固定臺上，在本實施方式中，使用光學(xué)半導(dǎo)體(例如藍色發(fā)光二極管)的藍寶石基板作為工件，相對于該藍寶石基板實施超精密表面研磨加工。
圖1～圖3是表示本實施方式的超精密表面研磨加工方法的圖，工件1是直徑50mm、厚度0.3mm的圓板狀的藍寶石基板。帶有槽的固定臺2由磁性材料的鐵類材料(例如S50C、SUS430等)形成為具有矩形的外形。
在固定臺2的表面上形成注入工件固定劑3的槽部4。該槽部4的形狀，如圖3所例示的那樣，為組合了多個同心圓部與多個放射狀直線部的形狀。由此，槽部4的多個同心圓部相互間都通過放射狀直線部而連通，所以只要從特定的一個部位向槽部4內(nèi)注入熔化了的液體狀的工件固定劑3，就可以將液體狀的工件固定劑3注入到槽部4的整個區(qū)域內(nèi)。
此外，通過作成組合了多個同心圓部與多個放射狀直線部的槽狀，能夠使槽部4的工件固定劑3均勻地接觸工件1的底面部的各部分。
在固定臺2的表面中，未形成槽部4的部分如圖2所示地成為與工件1直接接觸的平面部2a。由此，工件1與固定臺2的間隙消除，可以維持著良好的平行度相對于固定臺2固定工件1。
在固定臺2的表面上，在槽部4的最大圓形部的外周側(cè)形成有由矩形的凹槽構(gòu)成的冷卻水通路5。該冷卻水通路5起到以下作用對通過未圖示的冷卻水供給機構(gòu)澆到固定臺2的表面上的冷卻水進行收集起來，并從排水口5a排出。在此，作為冷卻水，可以使用研磨加工用的冷卻水與用于冷卻工件固定劑3而使其凝固的冷卻水這兩種。
本實施方式的工件固定劑3使用的是熔化開始溫度(熔點)22.5℃、熔化結(jié)束溫度22.8℃的正構(gòu)鏈烷烴。這樣的熔化開始與熔化結(jié)束的溫度差為0.3℃的微小值的鏈烷烴通過以下方式得到具體地說，將由碳數(shù)18的正構(gòu)鏈烷烴91％、碳數(shù)17的正構(gòu)鏈烷烴6.7％、碳數(shù)19的正構(gòu)鏈烷烴2.3％構(gòu)成的正構(gòu)鏈烷烴的純度提高到99.3％。
接著，對本實施方式的超精密表面研磨加工具體地加以說明，將由圓板狀的藍寶石基板構(gòu)成的工件1如圖1、2所示那樣載置在固定臺2表面的槽部4及平面部2a上。然后，用保護片(未圖示)覆蓋工件1的上表面，之后經(jīng)由保護片在工件1上載置約500克的壓重物。
由此，可以避免由于后述的液體狀態(tài)的工件固定劑3而使工件1從固定臺2浮起的問題，因此，可以使工件1的下表面與固定臺2表面的平面部2a無間隙地緊貼。
在此，保護片防止壓重物對工件1的損傷，作為保護片的材質(zhì)，為與工件固定劑3的粘接力小的材質(zhì)，具體地說，硅酮橡膠比較合適。
接著，將載置了工件1的固定臺2置于電熱式的加熱板(未圖示)上，對固定臺2進行加熱，使固定臺2的表面溫度為比工件固定劑3的熔點高的溫度即23℃。
接著，將完全熔化而處于液體狀態(tài)的工件固定劑3注入到固定臺2的槽部4內(nèi)。在此，因為固定臺2如上所述地被預(yù)熱到23℃，所以液體狀態(tài)的工件固定劑3接觸槽部4的表面時不會凝固，在保持液體狀態(tài)的情況下順暢地分布到槽部4的整個區(qū)域中。注入工件固定劑3，直至其填滿槽部4內(nèi)并與工件1的下表面接觸。
另外，液體狀態(tài)的工件固定劑3被收容在由不銹鋼等金屬形成的金屬容器中，將該金屬容器置于電熱式的加熱板上，將該金屬容器加熱到23℃，由此使工件固定劑3在金屬容器內(nèi)部始終維持液體狀態(tài)。
接著，向固定臺2的冷卻水通路5內(nèi)供給溫度小于工件固定劑3的熔點的冷卻水，通過該冷卻水將固定臺2表面冷卻到21℃。由此，槽部4內(nèi)的工件固定劑3凝固而發(fā)生相變，從液體狀態(tài)變?yōu)楣腆w狀態(tài)，從而能夠?qū)⒐ぜ?緊貼固定在固定臺2表面上。
接著，從固定臺2上取下壓重物和保護片。此時，由于保護片由與工件固定劑3的粘接力小的硅酮橡膠構(gòu)成，所以可以容易地從工件固定劑3剝離保護片。
其后，用電磁力將固定了工件1的固定臺2固定在研磨機的電磁吸盤上，一邊將溫度小于工件固定劑3的熔點的、21℃的冷卻水澆到工件1上，一邊用研磨工具對工件1表面進行規(guī)定量(例如，0.6微米)的研磨加工。該研磨加工的冷卻水流入到固定臺2的冷卻水通路5之后，從排水口5a向固定臺2外部排出。
工件1的研磨加工結(jié)束時，將溫度比工件固定劑3的熔點高的23℃的冷卻水澆到工件1表面上。由此，工件固定劑3熔化而變成液體狀態(tài)，工件固定劑3對工件1固定的狀態(tài)被解除，可以簡單地從固定臺2取下工件1。另外，成為液體狀態(tài)的工件固定劑3與冷卻水一起流入冷卻水通路5并從排水口5a向固定臺2外部排出。工件1的后清洗是浸漬在前述的ダイカクリ-ン清洗液中進行的。
從以上的說明可知，根據(jù)本實施方式，通過將槽部4內(nèi)的、在23℃的條件下處于液體狀態(tài)的工件固定劑3冷卻到21℃，工件固定劑3凝固而可進行工件1的固定。工件1的加工結(jié)束后，通過將在21℃的條件下凝固的工件固定劑3加熱到23℃而使其熔化，由此可以從固定臺2取下工件1。
這樣，通過23℃與21℃之間的僅為2℃的溫度變化幅度使工件固定劑3發(fā)生凝固、熔化的相變，進行工件1的固定及取下，所以可以在短時間內(nèi)進行工件1的固定及取下，提高機械加工的作業(yè)性。
此外，在23℃與21℃的室溫附近的溫度區(qū)域中，且以2℃的微小的溫度變化幅度進行工件1的固定及取下，所以工件1的加工前后的熱膨脹差值也為微小的量。因此，可以提高機械加工的加工精度，并且降低相對于工件1材質(zhì)的熱應(yīng)力，從而抑制工件1的材料劣化。
另外，作為上述的第1實施方式，對使用光學(xué)半導(dǎo)體的藍寶石基板作為工件1的例子進行了說明，但該藍寶石基板是工件1的一個應(yīng)用例，除此之外，本發(fā)明還可應(yīng)用于由不銹鋼、非鐵金屬、陶瓷等材料制成的薄板或強度低而容易破裂的工件1的機械加工。
此外，在上述第1實施方式中，說明了對工件1進行研磨加工的例子，但本發(fā)明不限于研磨加工，當(dāng)然也可應(yīng)用于線電極電火花加工、銑削加工等機械加工。
(第2實施方式)第2實施方式涉及在線電極電火花加工中應(yīng)用本發(fā)明的工件固定劑的例子。圖6表示第2實施方式的線電極電火花加工方法，工件1由鋼材(S50C)形成為寬度100mm、深度100m、高度100mm的立方體。
在第2實施方式的線電極電火花加工方法中，如圖7所示，從工件1的加工開始點1a朝向加工停止點1b，沿著規(guī)定的加工軌跡進行線電極電火花加工(一次加工工序)。
具體地說，在工件1的周邊填充了加工液(水)的狀態(tài)下，通過由端子31a、31b連接在工件1和金屬線30上的加工電源3施加高頻電壓，并且使載置了工件1的工件臺(未圖示)沿著規(guī)定軌跡移動，由此對工件1進行電火花加工。
通過該線電極電火花加工，形成從工件1的上表面1c貫通到底面1d的一定寬度(例如0.3mm)的加工槽32。通過反復(fù)進行多次(例如3次)用于形成該加工槽32的線電極電火花加工，可以減小加工槽32的表面粗糙度。通過該加工槽32而在工件1的中央部形成切取部33。
在一次加工中，留有未加工的未加工部34，在加工停止點1b暫時停止電火花加工。該電火花加工停止后，從加工裝置內(nèi)部暫時除去工件1周邊的加工液(水)。
接著，如圖8所示，在工件1的底面1d上粘貼耐熱性的防漏帶35來進行密封以堵住加工槽32。該防漏帶35的形狀可以成形為沿著預(yù)先掌握的加工槽32的形狀。
接著，將內(nèi)置了電熱加熱器的磁橡膠加熱器36(圖6)安裝在除了工件1的上表面1c之外的其它5個面上，對工件1進行加熱。
在此，工件1的加熱溫度為工件固定劑3a的熔化結(jié)束溫度以上的溫度、具體地說為53℃。另外，從室溫的25℃到53℃為止的工件升溫時間為15分鐘。工件固定劑3a是非水溶性的物質(zhì)，具體地說是熔化開始溫度50.4℃、熔化結(jié)束溫度51.7℃的鏈烷烴(前述組成(1)的鏈烷烴)。
如上所述地將工件1加熱到53℃以上后，將固體狀的固定劑3a涂敷在工件1的上表面1c上而使其熔化。固定劑3a熔化后，在該熔化了的固定劑3a上放置防脫落用板37。
接著，在工件1的上表面1c的加工槽32中的、未加工部34的附近部位，具體地說在加工開始點1a附近涂敷非水溶性的導(dǎo)電性工件固定劑3b。使用與上述工件固定劑3a相同的鏈烷烴(前述組成(1)的鏈烷烴)作為該工件固定劑3b，其熔化開始溫度50.4℃、熔化結(jié)束溫度51.7℃。
但是，工件固定劑3b為了確保導(dǎo)電性而混合有碳粒子。具體地說，以前述組成(1)的鏈烷烴的50重量％與平均粒徑5微米的碳粒子50重量％的比率來構(gòu)成工件固定劑3b。
因為通過防漏帶35密封了加工槽32的底面部，所以即使熔化了的工件固定劑3a、3b流入加工槽32內(nèi)，也不會下落到加工槽32的外部。
其后，從工件1上取下磁橡膠加熱器36，將工件1冷卻到固定劑3a、3b的熔化開始溫度即50.4℃以下，使構(gòu)成固定劑3a、3b的鏈烷烴凝固(固化)。
作為此時的工件冷卻方法，可以自然冷卻，也可以將浸水的布等粘貼在工件1上。固定劑3a、3b凝固后，通過在加工裝置的內(nèi)部填滿保持在20℃的一定溫度的加工用水，工件1與防脫落用板37都被冷卻到20℃。
由此，因為固定劑3a、3b的熔化開始溫度(50.4℃)與粘接面溫度(20℃)的溫度差為30.4℃，所以固定劑3a、3b的粘接強度被保證在5kg/cm2的水平。因此，工件切取部33被保持在工件1的主體上而不會脫落。
工件固定劑3b具有導(dǎo)電性，所以對剩余的未加工部34進行加工時仍可確保工件切取部33的導(dǎo)電性。因此，未加工部34也可通過多次(例如3次)的電火花加工來良好地精加工表面粗糙度。
然后，相對于未加工部34實施線電極電火花加工(實施二次加工)，如圖9所示地切除未加工部34。由此，能夠從工件1的主體完全地切取工件切取部33。在該情況下，也可通過防脫落用板37和固定劑3a將工件切取部33保持在工件1的主體上。因此，可以防止工件切取部33被完全切取后脫落變形的問題。
要在切除未加工部34后取下工件切取部33，可以將工件1浸漬在固定劑3a、3b的熔化結(jié)束溫度即51.7℃以上的溫水中，或者再次用磁橡膠加熱器36將工件1加熱到51.7℃以上。
(第3實施方式)以下，基于
本發(fā)明的第3實施方式。圖10是第3實施方式的工件固定臺101與工件104的立體圖。另外，在后面說明工件104的固定及加工的順序。
工件固定臺101為由鋼材(S50C)形成為長度100mm、寬度100m、厚度15mm的長方體形狀，在工件固定面102的最外周部上形成有矩形的冷卻用液體通路106，其是用于使從冷卻用液體供給口107供給的例如水等冷卻用液體107a流過的槽。進而，在冷卻用液體通路106的外壁上形成有用于從冷卻用液體通路106排出冷卻用液體的排水口106a。
工件固定面102的冷卻用液體通路106的內(nèi)側(cè)形成工件接觸面102a，其比工件固定面102小，為長度80mm×寬度80mm的大小，在其表面上形成有用于填滿后述的固定劑的棋盤格狀的槽部103，所述槽部103由矩形外周的槽103a、和位于其內(nèi)側(cè)并連接槽103a的對置邊的格子狀的槽103b形成。
1條槽的形狀呈開口寬度3mm×深度0.5mm的三角形截面，格子間隔為5mm。另外，槽深度不一定是恒定的，例如也可以沿著槽103b的形成方向逐漸加深。由此，可以促進后述的熔化狀態(tài)的固定劑105a向槽103b中的深度增大方向的流動性。
工件接觸面102a與工件104的粘接強度(最大荷載)由作為固定劑本身的材料特性的剪切力以及工件104正下方的槽部103的開口面積(＝開口寬度×槽長度)所確定。即、槽部103的開口面積是在工件104與工件接觸面102a之間不直接接觸的部位的面積，因此，可以說槽部103的開口面積與粘接強度成比例。但是，因為槽部103的開口面積越大，則使用的固定劑105a、105b的量也變多，因此無需將開口面積增大到必要以上、即、增多槽103b的條數(shù)。
在工件固定面102(詳細(xì)地說是工件接觸面102a)上放置工件104。第3實施方式的工件104是直徑50mm×厚度0.5mm的石英玻璃。即、槽部103的形成范圍比工件104要大，格子狀的槽103b比工件104的接觸端部更向外側(cè)延伸。
另外，在圖11中，示出了工件固定臺101放置在作為加熱機構(gòu)的加熱板109上的情況。
圖11作為圖10的A-B剖面，概略地表示工件104由固定劑105a、105b固定在固定臺101上的狀態(tài)。工件104的一個面(第1面)104a與工件固定面102的工件接觸面102a直接接觸。作為固定劑105a的熔點75℃的鏈烷烴在熔融狀態(tài)下流動并填充到形成于工件固定面102上的槽103a、103b中。
即、熔化狀態(tài)的鏈烷烴的大部分105a填滿槽103b，并且剩余的鏈烷烴105b漏出并堆積在工件104的端部周邊。固定劑105a、105b不能存在于第1面104a與工件接觸面102a之間。因此，能夠使工件104與工件固定面102的間隙為零。
鏈烷烴由于從熔化狀態(tài)冷卻到熔點以下的溫度而凝固，成為槽103b的固定劑105a，對工件104的第1面104a與槽103b的底面(在圖11中為三角柱的斜面)進行粘接固定。此外，工件104端部周邊的固定劑105b也有助于工件104與工件接觸面102a的粘接固定。
接著，對工件4的機械加工的順序進行說明。圖12是表示用于第3實施方式的機械加工方法的加工機的概略構(gòu)成的圖。
在作為磨床的加工機主體120上方，設(shè)置具有防止危險用的磨具蓋121的旋轉(zhuǎn)磨具122，經(jīng)由固定劑105a、105b將工件104的下表面(第1面)104a固定在工件固定臺101上。該由鋼材(S50C)形成的工件固定臺101被磁吸附在電磁吸盤式的工作臺123上，通過使工作臺123前后左右地運動，利用旋轉(zhuǎn)磨具122對固定于工件固定臺101上的工件104的上表面(第2面)104b進行磨削。
此時，在工件104的被加工部即第2面104b上，從冷卻劑儲藏部128經(jīng)由冷卻劑軟管127、流量調(diào)節(jié)用的冷卻劑開閉龍頭126以及冷卻劑散布口125，散布作為加工液的冷卻劑129。這樣，散布在工件104的第2面104b上的冷卻劑129一邊除去加工時產(chǎn)生的切屑一邊流到工作臺123下方的冷卻劑承接件124中，從該冷卻劑承接件124返回冷卻劑儲藏部128。
另外，冷卻劑儲藏部128備有均未圖示的去除切屑的機構(gòu)、向加工部供給冷卻劑129的供給泵、以及對供給的冷卻劑129的溫度進行調(diào)節(jié)的調(diào)溫機構(gòu)。
圖13是以工件固定臺101及工件104為中心表示機械加工的順序的圖。在將工件104裝配到加工機上之前，首先將工件104固定在工件固定臺101上。如圖13(a)所示，將沒有載置任何物品的工件固定臺101載置在水平狀態(tài)的加熱板109上，加熱到比固定劑105a的熔點(75℃)高的90℃(圖13(a))。
接著，如圖13(b)所示，在該工件固定臺101被加熱了的狀態(tài)下，在工件固定面102上，詳細(xì)地說，在格子狀的槽103b的形成區(qū)域上放置石英玻璃的工件104，之后，在工件104的上表面104b上經(jīng)由工件保護用的硅酮橡膠111放置壓重物。由此，工件104的下表面(第1面)104a與工件固定臺101的工件固定面102無間隙地緊貼。
進而，使另外被加熱到熔點(75℃)以上而呈液體狀的作為固定劑105的鏈烷烴流入工件104周圍的格子狀的槽103b中。此時，液體狀的固定劑105a快速流入工件104的下表面104a下方的、被加熱了的槽103b中并將其無間隙地填滿。然后，在工件104與工件固定面102的槽103b之間全部由固定劑105a填滿之后，切斷加熱板109的電源開關(guān)。
接著，如圖13(c)所示，從液體供給口107使常溫的水(冷卻用液體)107a流入形成于工件固定臺101的冷卻用液體通路106，將工件固定臺101的溫度冷卻到固定劑105a的熔點即75℃以下，使固定劑105a、105b凝固(冷卻工序)。此時，冷卻用的水107a從排水口106a排出并持續(xù)供給到冷卻用液體通路106，由此可以縮短冷卻時間。
接著，如圖13(d)所示，在固定劑105a、105b凝固后，取下壓重物110等，將固定了工件104的工件固定臺101固定在電磁吸盤式的磨床的工作臺123上，作為機械加工工序，一邊噴出冷卻劑129一邊對工件104的上表面(第2面)104b進行約50μm的表面磨削。
在機械加工后，如圖13(e)所示，在工件104固定于工件固定臺101上的狀態(tài)下，從磨床工作臺123取下，從液體供給口107將固定劑105a、105b的熔點(75℃)以上的90℃的熱水107b澆在工件104及工件固定面102上，使固定劑105a、105b再熔化，從工件固定臺101取下工件104。另外，在該固定劑105a、105b的再熔化工序中，也可以與上述(a)同樣地，將工件固定臺101載置到加熱板109上并通過加熱板109進行加熱。
在本第3實施方式中，因為進行薄板(厚度0.5mm的石英玻璃板)的磨削(50μm)，所以有時會產(chǎn)生加工應(yīng)變，從工件固定臺1取下工件104時在工件104上產(chǎn)生反作用力。為了進行工件104的加工后的去應(yīng)力，用碳化氫類清洗劑(例如NSクレ-ン(ジヤバンエナジ-制)完全脫脂后，用鋁板夾著石英玻璃工件104，在1150℃下、在電爐中進行1小時的退火處理。
如上所述，即使在對非金屬材料的石英玻璃工件104進行機械加工的情況下，也可以使用可熔化凝固的固定劑105a、105b將工件104簡便地固定在工件固定臺101上。此外，固定工件104與工件固定臺101時，可以使兩者的間隙為零，所以可以提高工件104的加工精度、特別是平行度。
(第4實施方式)接著，對本發(fā)明的第4實施方式的機械加工順序進行說明。另外，本第4實施方式與上述第3實施方式主要在工件104的材質(zhì)及形狀、固定劑105的熔點這些方面不同，其他的構(gòu)成等相同。以下，以與第3實施方式不同的部分為中心，使用表示與第3實施方式共用的構(gòu)成的圖10～圖13進行說明。另外，在表示加工順序的圖13中，在本第4實施方式中取代圖13(c)所示的工序，而進行圖14所示的工序。
第4實施方式中的工件固定臺101與上述第3實施方式為同一構(gòu)成。即、S50C、100×100×15(mm)的外尺寸、形成有槽部103的區(qū)域為80×80mm、棋盤格狀的槽103a、103b開口寬度3mm×深度0.5mm、槽間隔5mm等。此外，在工件固定面102的外周部上設(shè)有冷卻用液體通路106及排水口106a這一點也與第3實施方式相同。
將該工件固定臺101在加熱板109上加熱到比固定劑105的熔點(51℃)高的70℃(圖13(a))。
然后，在該加熱后的工件固定臺101的工件固定面102上，在本第4實施方式中，放置了直徑40mm×厚度0.4mm的藍寶石板的工件104之后，在該工件104的上表面104a上經(jīng)由硅酮橡膠111放置金屬制成的壓重物110。由此，藍寶石板的工件104的下表面(第1面)104a與工件固定臺101的工件固定面102無間隙地緊貼。
在該工件104及工件固定臺101的加熱狀態(tài)下，在本第4實施方式中，若將作為固定劑105的固體狀的鏈烷烴(熔點51℃)涂敷在工件104的端部的周圍的槽103b，則固體狀的固定劑105馬上熔化而成為液體，流入槽103b中，無間隙地填滿工件104正下方的槽103b(圖13(b))。
切斷加熱板109的電源開關(guān)，為了冷卻固定劑105a、105b，在本第4實施方式中如圖14所示，將冷卻用的水114放入熱傳導(dǎo)率高的鋁制的盛水容器113內(nèi)，放置在金屬制成的壓重物110的上方。由此，工件104及工件固定臺101的熱量經(jīng)由硅酮橡膠111及壓重物110傳導(dǎo)給盛水容器113，工件104及其附近的工件固定臺101被冷卻。另外，盛水容器可以是如圖14所示那樣形成有開口部的容器，也可以是密閉型的容器。
工件104被冷卻到比固定劑105的熔點51℃低的溫度后，固定劑105a、105b凝固。由此將工件104固定在工件固定臺101，之后，從工件104取下盛水容器113、壓重物110及硅酮橡膠111，將工件固定臺101放置并固定在電磁吸盤式的磨床工作臺123上，一邊放出冷卻劑129一邊進行20μm的表面研磨機械加工工序(圖13(d))。
加工后，將工件固定臺101在固定著加工后的工件104的狀態(tài)下從磨床工作臺123取下，從液體供給口107將固定劑105a、105b的熔點(51℃)以上的70℃的熱水107b澆在工件104及工件固定面102上，使固定劑105再熔化，從工件固定臺101取下工件104(圖13(e))。
為了進行工件104的加工后的去應(yīng)力，在本第4實施方式中也用碳化氫類清洗劑完全脫脂后，用鋁板夾著藍寶石工件104，在800℃下、在電爐中進行1小時的退火處理。
(第5實施方式)接著，對本發(fā)明的第5實施方式進行說明。在本第5實施方式中，如圖15所示，與上述第3及第4實施方式的不同在于工件固定臺101及槽部103的形狀。另外，圖15A是第5實施方式中的工件固定臺101的俯視圖，圖15B是圖15A的C-D剖視圖。
本第5實施方式的工件固定臺101是由S50C制成的長度300mm×寬度300mm×厚度15mm的長方體塊體，在其表面的工件固定面102上形成有6條放射線狀的槽130、連結(jié)放射線狀槽130的端部的最外周圓的槽131、以及多個同心圓狀的槽131a。各槽130、131、131a的開口寬度為3mm。
在放射線狀的槽130中，從外周開始朝向放射中心132，距離工件固定面102的槽深度逐漸加深。即、最外周圓的槽131的直徑為250mm、槽深度為0.2mm，放射線狀槽130的最外周部的槽深度也為0.2mm。此外，在放射中心132的槽深度為1.5mm、從最外周部到放射中心132為止的槽深度的梯度為直線梯度。另外，各同心圓的槽131a在與上述放射線狀的槽130的交點處形成為與放射線狀的槽130的深度相等。
這樣，本第5實施方式中的工件固定臺101的放射線狀的槽130設(shè)有從外周部朝向中心部逐漸變深的梯度，所以液體狀的固定劑105易于從外周部流入中心部。因此，在工件104與工件固定臺101的接觸面積較大的情況下，容易使固定劑105分布到工件104正下方的整個槽部103中。另外，在本第5實施方式中，希望槽部103的大小(工件固定面102中的形成面積)形成為比工件固定臺101的表面即工件固定面102小且比工件104大。
另外，在本第5實施方式的工件固定臺101的底面(與工件固定面對置的面)102b上設(shè)有多個例如水或加工液等冷卻用液體的通路101a。
接著，基于圖16說明本第5實施方式中的工件104的加工順序。另外，在本第5實施方式中也與上述第3及第4實施方式同樣地使用圖12所示的磨床。
首先，如圖16(a)所示，在鋪設(shè)于電磁吸盤式的磨床工作臺123上的隔熱用的硅酮橡膠片112上放置工件固定臺101上。進而，在工件固定臺101的表面即工件固定面102上安裝磁體式的硅酮橡膠加熱器109a，由此將工件固定面102加熱到70℃。
接著，從工件固定面102取下硅酮橡膠加熱器109a，在工件固定面102上放置直徑200mm×厚度2mm的石英制的工件104。此時，配置成工件104的圓中心、與形成于工件固定面102上的槽部103的放射中心132大致一致。進而，在工件104的上表面104b上經(jīng)由保護用的硅酮橡膠111放置金屬制成的壓重物110。由此，石英制成的工件104與工件固定面102(詳細(xì)地說為工件接觸面102a)無間隙地緊貼。
作為加熱而呈液體狀的固定劑105的鏈烷烴(熔點51℃)流入到石英制成的工件104的周圍的槽131、131a中。此時，液體狀的固定劑105可以沿著放射線狀的槽131的梯度而從外周側(cè)容易地流入中心部(圖16(b))。
在整個槽部103(特別是，工件104正下方的槽)內(nèi)填充了固定劑105a、105b之后，將由冷卻劑儲藏部128調(diào)溫至室溫了的加工液即磨削水129從冷卻劑散布口125排出，流入工件固定臺101的背面102b的冷卻用液體通路101a，由此冷卻工件固定臺101及工件104(圖16(c))。
工件固定臺101的溫度被冷卻到固定劑105的熔點即51℃以下而使固定劑105a、105b凝固，將工件104固定在工件固定面102上。其后，取下鋪設(shè)于工件104的底面104a下方的隔熱用硅酮橡膠片112，將工件固定臺101直接放置并固定在電磁吸盤式的磨床工作臺123上，對工件104的上表面104b進行表面磨削(圖16(d))。
在機械加工后，如圖16((e))所示，在工件固定臺101上固定著工件104的狀態(tài)下，從磨床工作臺123取下，從液體供給口107將固定劑105a、105b的熔點(51℃)以上的70℃的熱水107b澆在工件104及工件固定面102上，使固定劑105a、105b再熔化，從工件固定臺101取下工件104。另外，如果需要，可與上述第3及第4實施方式同樣地，進行用于工件104的去應(yīng)力的退火處理。
(第6實施方式)接著，對本發(fā)明的第6實施方式進行說明。另外，本第6實施方式與第5實施方式同樣地，使用在工件固定面102有形成了放射線狀槽130及多個同心圓狀槽131、131a的工件固定臺101，除此之外，工件104的尺寸及材質(zhì)、工件固定臺101的尺寸、固定劑105的熔點等不同。以下，以與第5實施方式不同的部分為中心，參照表示與第5實施方式共用的構(gòu)成的圖12及圖15、圖16進行說明。另外，在表示加工順序的圖16中，在本第6實施方式中取代圖16(a)、圖16(b)的工序，而進行圖17所示的工序。
本第6實施方式的工件固定臺101是由S50C制成的長度500mm×寬度500mm×厚度25mm的長方體形狀。槽部103具有與圖15(a)、圖15(b)所示的第5實施方式相同的、6條放射線狀的槽130以及多個同心圓狀的槽131、131a，最外周圓的槽131的直徑為450mm。各槽130、131、131a的槽開口寬度為3mm，槽深度在最外周圓位置上為0.5mm、在放射中心132為3mm，其間的深度變化成為直線梯度。
另一方面，在第6實施方式中，固定劑105使用的是在室溫下為液體即熔點18℃的鏈烷烴。因此，不必如上述第3～第5實施方式那樣，為了固定工件104而暫時熔化固定劑105的加熱工序。
接著，說明第6實施方式中的加工順序。
首先，將工件固定臺101放置在磨床的電磁吸盤式工作臺123上，在該固定面102上放置直徑400mm×厚度4mm的玻璃制的工件104，使兩者的圓中心大致一致。進而，經(jīng)由保護用的硅酮橡膠111在工件104的上表面104a上放置金屬制成的壓重物110。由此，玻璃制工件104與工件固定面102(詳細(xì)地說為工件接觸面102a)間隙為零地緊貼。
然后，在室溫下使液體的固定劑105即鏈烷烴(熔點18℃)流入工件104的周邊端部附近的槽130、131。此時，因為工件104的面積大，所以有時液體狀的固定劑105不會充分地分布到工件正下方的槽部103中。在該情況下，如圖17所示，使來自空氣流噴嘴108的空氣流108a吹向工件104的端部的槽130，將液體的固定劑105向槽130的放射中心132強制送入，由此可以使固定劑105a分布到工件104正下方的整個槽130、131a中。
工件104正下方的整個槽130、131a中都填充了固定劑105a后，將被調(diào)溫到比熔點(18℃)低的10℃的磨削液129澆在載置于工件104的壓重物110、工件104及工件固定面102上，將工件104及工件固定面102冷卻到熔點18℃以下的溫度。
由此，固定劑105a、105b凝固后，從工件104的上表面104b去除壓重物110及硅酮橡膠111，在該狀態(tài)下在磨床工作臺123上對上表面104b進行表面研磨加工(圖16(d))。
在機械加工后，如圖16((e))所示，在工件固定臺101上固定著工件104的狀態(tài)下，從磨床工作臺123取下，從液體供給口107將固定劑105a、105b的熔點(18℃)以上的25℃的室溫的水107b澆在工件104及工件固定面102上，使固定劑105a、105b再熔化，從工件固定臺101取下工件104。
(第7實施方式)接著，說明本發(fā)明的第7實施方式。在本第7實施方式中，特征在于，用各自熔點不同的固定劑將金屬薄板的工件104的正反兩面固定在本發(fā)明的兩個工件固定臺101、200上來進行磨削加工。
以下，基于圖18說明本第7實施方式的工件4的加工順序。另外，對于與上述第3實施方式的加工順序共用的部分省略附圖并使用同一標(biāo)記使說明簡潔。
在本第7實施方式中，工件104是材質(zhì)A1050材料、尺寸長度70mm×寬度40mm×板厚2mm的鋁薄板。此外，作為第1及第2固定臺的工件固定臺101、220都是由S50C制成的長度100mm×寬度100mm×厚度15mm的長方體，在各工件固定面102、202上形成有與上述第1實施方式相同的棋盤格狀的槽部103(槽的開口寬度3mm×深度0.5mm、槽間隔5mm)。
另外，在本第7實施方式中的工件固定臺101、200上預(yù)先埋入有多個鎧裝加熱器109b，由此無需使用加熱板109或硅酮橡膠加熱器109a或熱水等其他加熱機構(gòu)，在載置著工件104的狀態(tài)下，無需移動工件固定臺101、200就可當(dāng)場進行加熱。
圖18(a)表示對工件104的第2面104b進行磨削加工的第1加工工序。為了進行該第1加工工序而將工件104固定在工件固定臺101上的順序與上述第3實施方式大致相同，以下參照圖13(a)～(c)簡單地進行說明。
首先，將工件104載置在第1固定臺101的工件固定面102上，以使其第1面104a與工件固定面102接觸，在該狀態(tài)下，通過埋入在第1固定臺101內(nèi)的鎧裝加熱器109b加熱到比第1固定劑的鏈烷烴的熔點(第1熔點51℃)高的溫度(70℃)。
在工件104被加熱到規(guī)定溫度(70℃)的時刻，在與工件固定面102接觸的工件104的第1面104a上涂敷第1固定劑105，放置在處于再度加熱狀態(tài)的工件固定面102上時，第1固定劑105完全熔化為液狀，處于工件104的第1面104a與工件接觸面102a的直接接觸部位上的第1固定劑105向槽103b流入(第1加熱工序)。
這樣，成為工件104正下方的槽103b完全被第1固定劑105a填滿且剩余的第1固定劑105b堆積在工件104的端部周圍的狀態(tài)，之后，停止由鎧裝加熱器109b進行的加熱，對工件104及第1固定臺101進行冷卻。該冷卻以下述方式進行溫度為第1固定劑的第1熔點(51℃)以下的例如室溫的水107a一邊從排水口106a排出，一邊流入設(shè)于工件固定臺101的外周部的冷卻用液體通路106中(第1冷卻工序)。
由此，第1固定劑105a、105b凝固，工件104被固定在第1固定臺101上。在該狀態(tài)下，將第1固定臺101固定在電磁吸盤式的加工機工作臺123上，作為機械加工工序，用立銑刀122a對與工件104的第1面104a對置的第2面104b進行表面加工(圖18(a))。
此時，另一個固定臺即第2固定臺200被預(yù)先加熱到比第2固定劑150的熔點(第2熔點75℃)高的溫度(90℃)。然后，將第2固定劑150涂敷在加熱了的第2固定臺200的工件固定面202上，使其熔化。
用第1固定臺101和第2固定臺200夾持工件104，以使熔化了該第2固定劑150的第2固定臺200的工件固定面202與被機械加工的工件104的第2面104b接觸(第2加熱工序)。
此時，機械加工后的第1固定臺101不被加熱，工件104通過與第1面104a凝固在一起的第1固定劑105a而被固定，所以可以如圖18(b)所示，在固定著工件104的狀態(tài)下使第1固定臺101反轉(zhuǎn)，載置在置于下方的第2固定臺200的第2工件固定面202上。
此時，通過第2固定臺200的工件固定面202與機械加工后的工件104的第2面104b的接觸，第1固定臺101起到壓重物的作用，從而處于第2固定臺200的工件接觸面202a與機械加工后的工件104的第2面104b的直接接觸部位的、熔化為液體狀的第2固定劑150，流入到形成于第2工件固定臺200的工件固定面202上的槽203中。
然后，成為工件104的第2面104b正下方的槽203完全被第2固定劑150a填滿且剩余的第2固定劑150b堆積在工件104的端部周圍的狀態(tài)，之后停止由鎧裝加熱器109b進行的加熱。
在這樣由第1固定臺101與第2固定臺200夾持著工件104的狀態(tài)下，將第1固定臺101的溫度加熱到第1固定劑105的第1熔點(51℃)與第2固定劑150的第2熔點(75℃)的中間溫度(60℃)。此時，第2固定臺200停止加熱，從為熔化第2固定劑150而加熱到了比其熔點高的溫度(90℃)的狀態(tài)，經(jīng)由工件104利用熱傳導(dǎo)變?yōu)榕c第1固定臺101相同的中間溫度。
工件104的溫度變?yōu)橹虚g溫度(60℃)之后，填滿了第2面104b與第2固定臺200之間的槽203的第2固定劑150變?yōu)楸热埸c(75℃)低的溫度而凝固，第2面104b與第2固定臺200固定在一起。
另一方面，工件104的溫度變?yōu)橹虚g溫度(60℃)后，填滿了第1面104a與第1固定臺101之間的槽103的第1固定劑105a因為處于比熔點(51℃)高的溫度而熔化，變成液體狀。因此，在固定著第2面104b與第2固定臺200的狀態(tài)下，可以容易地分離第1面104a與第1固定臺101(熔化凝固工序)。
從工件104上取下第1固定臺101之后，停止第2固定臺200的加熱，繼續(xù)對第2固定臺200及固定于其上的工件104進行冷卻。將該第2固定臺200固定在電磁吸盤式的加工機工作臺123上，作為機械加工工序，用立銑刀122a對工件104的第1面104a進行表面加工(圖18(c))。
在第1面104a的加工后，為了從第2固定臺200取下工件104，將溫度比第2固定劑150的熔點(75℃)高的溫水107b澆在工件104及第2固定臺200上，使第2面104b與第2固定臺200之間的第2固定劑150熔化并流下(再熔化工序)。
這樣，利用分別具有相互不同的熔點的第1固定劑105a及第2固定劑150，將工件104的第1面104a及與其對置的第2面104b依次固定在第1固定臺101及第2固定臺200上并進行表面加工，所以消除了各固定臺與工件104的錯位，可以提高加工后的工件的平行度。
(其他實施方式)在上述各實施方式中，工件104不限于藍寶石、石英、玻璃及金屬等，也可以使用陶瓷或樹脂等。此外，機械加工方法不限于表面磨削、表面研磨及銑削加工等，也可以應(yīng)用于切斷或開孔加工等。進而，固定臺101、200的材質(zhì)不限于鋼材(S50C)，也可以使用磁體類的鐵氧體類不銹鋼或氧化鋁等，可以根據(jù)工件或加工方法適當(dāng)選擇。
權(quán)利要求
1.一種熔化·凝固式工件固定劑，利用其自身的熔化及凝固來進行工件固定，其特征在于，熔化開始溫度與熔化結(jié)束溫度的溫度差在2℃以內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的熔化·凝固式工件固定劑，其特征在于，熔化開始溫度與熔化結(jié)束溫度的溫度差在1℃以內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的熔化·凝固式工件固定劑，其特征在于，由鏈烷烴或聚乙烯·乙二醇構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1～3的任一項所述的熔化·凝固式工件固定劑，其特征在于，前述熔化開始溫度與前述熔化結(jié)束溫度在18℃～30℃的范圍內(nèi)。
5.一種機械加工方法，其特征在于，使前述權(quán)利要求1～4的任一項所述的熔化·凝固式工件固定劑(3)在熔化狀態(tài)下與固定臺(2)上的工件(1)接觸，通過冷卻并凝固前述工件固定劑(3)，將前述工件(1)固定在前述固定臺(2)上，在該狀態(tài)下對前述工件(1)進行機械加工，在前述機械加工結(jié)束之后，通過加熱熔化前述工件固定劑(3)，將前述工件(1)從前述固定臺(2)取下。
6.一種工件固定臺，是利用熔化及凝固的固定劑(105、150)對工件(104)進行固定的固定臺(101、200)，其特征在于，具有載置前述工件的工件固定面(102、202)，在前述工件固定面上形成有可使前述固定劑在熔化狀態(tài)下流動的槽(103、103a、103b、130、131、131a、203)。
7.如權(quán)利要求6所述的工件固定臺，其特征在于，前述工件固定面上的前述槽的形成范圍是比前述工件大且比前述工件固定面小的區(qū)域。
8.如權(quán)利要求6或7所述的工件固定臺，其特征在于，前述槽距離前述工件固定面的深度沿著前述槽的形成方向逐漸變深。
9.如權(quán)利要求6或7所述的工件固定臺，其特征在于，前述槽在前述工件固定面上呈放射線狀地形成。
10.如權(quán)利要求9所述的工件固定臺，其特征在于，前述槽距離前述工件固定面的深度形成為越靠近前述放射線的中心(132)越深。
11.一種工件的固定方法，利用對權(quán)利要求6～10的任一項所述的工件固定臺進行加熱的加熱機構(gòu)(109、109a、109b)，將前述工件固定面的溫度加熱到前述固定劑的熔點以上的溫度，由此在前述固定劑以熔化狀態(tài)流入前述槽之后，前述工件與前述槽中的熔融狀態(tài)的固定劑(105a、105b、150a、150b)緊貼，之后將前述工件固定面的溫度冷卻到熔點以下來凝固前述固定劑，由此將前述工件固定在前述工件固定面上。
12.如權(quán)利要求11所述的工件的固定方法，其特征在于，前述加熱機構(gòu)是緊貼在前述工件固定臺上的面狀加熱器(109、109a)、或者埋入到前述工件固定臺中的埋入加熱器(109b)。
13.一種工件的固定方法，將權(quán)利要求6～10的任一項所述的工件固定臺的工件固定面的溫度預(yù)先設(shè)為常溫，并使用熔點處于常溫與冰點溫度之間的溫度區(qū)域內(nèi)的材料作為前述固定劑，前述固定劑以熔化狀態(tài)流入常溫的前述工件固定面的前述槽之后，將前述工件固定面的溫度冷卻到前述熔點以下來凝固前述固定劑，由此將前述工件固定在前述工件固定面上。
14.如權(quán)利要求11～13的任一項所述的工件的固定方法，其特征在于，前述熔化狀態(tài)的固定劑利用空氣流(108a)流入前述槽中。
15.如權(quán)利要求11～14的任一項所述的工件的固定方法，其特征在于，在前述工件固定面的外周上預(yù)先形成用于使冷卻用的液體(107a)流動的冷卻用液體通路(106)，通過使溫度比前述熔點低的前述冷卻用液體流過前述冷卻用液體通路，使前述熔化狀態(tài)的固定劑凝固。
16.如權(quán)利要求11～14的任一項所述的工件的固定方法，其特征在于，通過將溫度比前述熔點低的冷卻用液體(107a)澆在前述工件固定臺及前述工件的至少某一個上，使前述熔化狀態(tài)的固定劑凝固。
17.如權(quán)利要求11～14的任一項所述的工件的固定方法，其特征在于，通過將裝入了溫度比前述熔點低的液體(114)的金屬容器(113)載置在前述工件上，冷卻前述工件，使前述熔化狀態(tài)的固定劑凝固。
18.如權(quán)利要求11～17的任一項所述的工件的固定方法，其特征在于，在通過前述凝固了的固定劑將前述工件與前述工件固定面固定在一起的狀態(tài)下進行機械加工，其后通過將溫度比前述熔點高的液體(107b)澆在前述工件固定臺及前述工件的至少某一個上，使前述凝固狀態(tài)的固定劑熔化，將前述工件從前述工件固定臺取下。
19.一種機械加工方法，其特征在于，通過權(quán)利要求17所述的工件固定方法被固定在前述工件固定臺上、并進行了前述機械加工的工件，在從前述工件固定臺取下之后，通過進行退火處理，消除前述機械加工的應(yīng)力。
20.一種機械加工方法，其特征在于，將權(quán)利要求6～10的任一項所述的一個工件固定臺與另一個工件固定臺分別設(shè)為第1固定臺(101)及第2固定臺(200)，通過第1加熱工序?qū)⑶笆龅?固定臺的工件固定面(102)加熱到第1熔點以上，使具有前述第1熔點的第1固定劑(105)流入前述第1固定臺的槽(103、103a、103b)，由此使前述工件的第1面(104a)與前述第1固定臺的工件固定面粘接在一起，其后通過第1冷卻工序?qū)⑶笆龉ぜ鋮s到前述第1熔點以下的溫度，由此將前述第1面固定在前述第1固定臺上，對與前述第1面對置的第2面(104b)進行機械加工之后，通過第2加熱工序?qū)⑶笆龅?固定臺的工件固定面(202)加熱到溫度比前述第1熔點高的第2熔點以上，使具有前述第2熔點的第2固定劑(150)流入前述第2固定臺的槽(203)，由此維持著前述工件的第1面與前述第1固定臺的固定狀態(tài)，使前述工件的前述第2面與前述第2固定臺的工件固定面粘接在一起，通過前述第1及第2固定臺夾入前述工件，通過熔化凝固工序?qū)⑶笆龉ぜ臏囟日{(diào)節(jié)到前述第1熔點與第2熔點之間的溫度，在維持著前述第2面與前述第2固定臺的固定狀態(tài)的同時分離前述第1面與前述第1固定臺，其后對前述第1面進行機械加工，通過再熔化工序使前述工件的溫度上升到前述第2熔點以上，使前述第2固定劑熔化，從前述第2固定臺取下前述第2面。
21.如權(quán)利要求20所述的機械加工方法，其特征在于，在前述再熔化工序中，通過將溫度比前述第2熔點高的液體(107b)澆在前述第2固定臺及前述工件的至少某一個上，使前述第2固定劑熔化。
全文摘要
謀求使用熔化·凝固式工件固定劑的機械加工方法的作業(yè)性提高。利用其自身的熔化及凝固來進行工件(1)的固定的熔化·凝固式工件固定劑(3)的熔化開始溫度與熔化結(jié)束溫度的溫度差在2℃以內(nèi)。
文檔編號B23Q3/00GK1706588SQ20051007618
公開日2005年12月14日 申請日期2005年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月8日
發(fā)明者金田堅三, 飯海和彥, 竹內(nèi)幸久, 鈴木和則 申請人:株式會社電裝