JP3929100B2

JP3929100B2 - 乾式バレル研磨用メディア

Info

Publication number: JP3929100B2
Application number: JP4505197A
Authority: JP
Inventors: 昭一吉田
Original assignee: 新東ブレーター株式会社
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2017-02-28
Also published as: JPH10244456A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乾式バレル研磨用メディアに関し、特には、マス中に気流を通気させながら行う乾式バレル研磨方法を採用してバリ取りやＲ付け等の高い研磨力を必要とする研磨加工を行うことができる研磨力の改良された新規な乾式バレル用メディアに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
研磨液を使用する所謂湿式バレル研磨用のメディアには、セラミックメディアと樹脂メディアとがあつて、どちらも慣用的に使用されている。セラミックメディアは、アランダム等の砥粒を主に陶器用原料として市販されている粘土質結合材とともに混練、成形、焼成させて製造されるものであつて、研削力が高い特長があり、バリ取りやＲ付け等の粗仕上げ用として主に使用されている。また、樹脂メディアは、前記砥粒を樹脂質結合材と混合、成形、硬化させて製造されるものであつて、研磨力は前記セラミックメディアより低いものの、軟らかくてワ一クに疵を付けるといったことが少ないから、平滑化等の中仕上げ用として主に使用されている。
【０００３】
一方、研磨液を使用しない実質的に乾式下で行う乾式バレル研磨方法は、例えば、特公昭５６−３１０１号公報に開示されているように従来から試みられており、研磨汚水を生じない特長があるので、特に近年、環境保全の観点から、湿式バレル研磨方法の代替技術として大いに期待されている。しかし、後に説明する通り、前記したようなセラミックメディアや樹脂メディアは乾式バレル研磨には採用できないものであって、このように期待されつつも、砥粒を油脂質等で担持させた植物質を代表とする所謂ソフトメディアを使用した光沢仕上げ等の細仕上加工の手段として限定的に採用されてきたに過ぎなかった。
【０００４】
このように、乾式バレル研磨方法が粗仕上げや中仕上げに採用できなかったのは、乾式バレル方法自体の課題と乾式バレル用メディアの課題が解決されていなかったところにある。乾式バレル方法自体の課題とは、研磨液を省いたために顕在化した研磨粉の悪影響とマスの過熱の問題である。即ち、湿式バレル研磨方法では研磨液中に分散する研磨粉が乾式バレル研磨方法ではメディアやワ一クの表面に付着することとなり、過熱の影響も加わって、メディアは研磨粉よりなる強固な膜に覆われ、顕著な研磨力の低下（所謂目潰れ現象）を起こして安定な研磨を続けることができず、ワークは主に黒色に変色して商品価値の著しい低下を招いたのであった。
【０００５】
本発明者らは、前記の問題を解決すべく鋭意検討の結果、マス中に集塵気流を通過させつつ研磨を行うこととし、マスを冷却すると共に発生した研磨粉を速やかに研磨槽外に排出するとすれば前記乾式バレル方法自体の課題を解決することができることを知見し、この安定に研磨を縦続することができる新規な乾式バレル研磨手段を開発し、特願平４−３０１０１８号、特願平６ー１１７９４６号、特願平６−１４９８５４号、特願平７−１２３９３６号、アメリカ特許第５４７６４１５号等として出願し、国内はもとより諸外国にもその普及を図つてきたのである。
【０００６】
しかしながら、前記の研磨手段によって中仕上げにまで乾式バレル研磨方法の適用範囲を広げることができたとはいえ、メディアにはなお課題を残していた。即ち、単に硬質なセラミツクメディアを使用するとすれば、ワークとの相互作用が強過ぎる結果、ワークに打痕と呼んでいる深い疵を生ずることとなる。従って、このような衝撃吸収力の低い硬質なメディアを乾式バレル研磨に採用するには、衝撃吸収を担う軟質粒子等を硬質メディアに混合して用いなければならず、それらは同じように摩耗しないから運転管理が頻雑となり、そのため、コストの高騰を招く問題を生じたり、そのような衝撃吸収粒子等の混在では未だ打痕防止効果が不十分であるという問題も生ずる。或いは一方、軟質な樹脂メディアを使用するとすれば前記の問題は生じないが、湿式バレル研磨用として市販されている樹脂メディアを乾式バレル研磨に使用するとすれば、前記の通り研磨力が低いから研磨時間が長くなって研磨コストの高騰を招く問題があつて、何れも乾式バレル研磨には採用できなかった。
【０００７】
このような背景から、樹脂メディアの改良も進められてきたのであつて、例えば、特開平４−１９０６２号公報に開示されているように、高比重粒子を樹脂メディアに混入させてメディアの比重を高めて研磨力を向上させる方法が提案されているが、樹脂メディアがセラミックメディアに比べて研磨力に劣る原因は比重のみではなく、特に乾式バレル研磨こよる粗仕上げにおいては、自生発刃作用の活発化、チップポケットの拡大、砥粒保持力の向上、表面の研磨粉付着性の改善等の課題を残していて研磨力の改善は未だ充分とはいえなかつた。また、実公平２−４３６５２号公報に開示されているように、樹脂メディア中に微細気泡を形成させてその研磨力を改善する方法も提案されている。このような樹脂メディアの研磨力改善効果には著しいものがあって、乾式バレル研磨方法による中仕上げが慣用的な生産工程として定着しつつある前記のような状況の背景にはこの樹脂メディアの開発が大きく寄与している。しかし、このような樹脂メディアの研磨力もセラミックメディアを使用した湿式バレル研磨の概ね１／３程度の研磨力であるに過ぎず、粗仕上げ用としてはなお一層の研磨力の向上が強く望まれてきた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとするところは、前記のような要望に応えて、更に研磨力の改善された新規な乾式バレル研磨用メディアを提供するところにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明の乾式バレル研磨用メディアは、砥粒と粘土質結合材とを混練、成形、焼成したセラミツクメディアを、砥粒とともに、樹脂結合剤中に分散含有させたことを特徴とするものである。また、このような乾式バレル研磨用メディアにおいて、セラミツクメディアとは別に樹脂結合剤中に含有する砥粒は、セラミツクメディア中の砥粒と同等またはそれよりも細かい粒度のものが好ましく、さらに、前記したようなセラミックメディアは、立体形状に形成させたものであつて、１辺の長さ又は直径が０．5mm 以上且つ３mm以下であることが好ましく、このようなセラミックメディアは、砥粒と粘土質結合材とを混練、成形、焼成した大きなセラミックメディアやセラミック片などの破砕片としたり、別に湿式バレル研磨用として使用されて磨滅し破棄された使用済のセラミツクメディアを一部または全部に用いてもよい。
【００１０】
このような改良された新規な乾式バレル研磨用メディアにおいて用いられる樹脂質結合材としては、ポリアミド樹脂等の樹脂メディアに慣用的に使用されている樹脂を採用することができ、メディアに衝撃吸吸性を持たせてワークとの相互作用を好適に制御し、打痕の発生を抑制する。また、セラミックメディアとしては、主に♯１００程度の粒度の砥粒と粘土質結合材とを混練、成形、焼成させて製造される慣用的なセラミックメディアを採用することができ、その含有によりメディアの比重が大きくなって研磨力が増し、ミクロ的にはセラミックメディアであるから砥粒保持力が高く、砥粒が埋没し難い等の特長を有し、樹脂結合材部分の磨滅が先行して大きなチップポケットを形成して更に研磨力を高める。
【００１１】
ここで、セラミックメディアの形状は特に制限されるものではないが、球形であれば含有密度を高くでき、三角柱形であれば研磨力を高くでき、破砕させて得た不定形であれば樹脂結合材に強く保持させることができると共に更に研磨力を高くできる。また、セラミックメディアの寸法は、大きければセラミックメディア単体の特性が強くなるから、一般的な用途には３mm以下とするのが好ましいが、小さければ研磨力が低くなるから、やはり一般的な用途には０．５mm以上とするのが好ましい。なお、セラミツクメディアの含有量は設計的事項であつて、研磨力を重視する場合には多く設定し、仕上げ面粗度を重視する場合には少なく設定すれば足りる。
【００１２】
一方、セラミツクメディアに必要に応じて樹脂結合剤中に分散含有させる砥粒としては、汎用的に市販されている♯１００〜♯４００のアルミナ、炭化窪素等を主成分とする砥粒等を使用することができ、メディアの比重を高めると共に、補完的にメディアの研磨力を高める効果をもつ。特に、セラミックメディアの含有量を少なくして形成させたメディアにおいては、樹脂結合材がワークに接触する機会が多いから、樹脂結合材中にメディアとともに砥粒を含有させておくことによりメディアの研磨力を向上させることができることとなって好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施例）
次に、本発明を実施例により更に詳しく鋭明する。
図１は１辺を１５mmとする正三角柱形に形成させたメディア１を一部切り欠いて示したもので、このメディア１は、ポリアミド樹脂系の樹脂結合材２に、１辺２mmの正三角柱に形成させたセラミックメディア３を５０重量％程度を占めるように内部にまで分散含有させたものとしている。このセラミックメディア３としては慣用的に市販されている♯１００の砥粒を４０重量％、これも慣用的に市販されている粘土質結合材を６０重量％として配合し、この粘土質結合材中に砥粒を分散、焼結させたものである。
【００１４】
なお、この実施例においては製造直後のメディアの表面は平滑である。しかし、使用開始後には図２に示したように、セラミックメディア３がメディア表面に若干突出して若手研磨力が向上し、この状態は以後継続する。使用前に慣用的なプラスト法等によりメディア表面の余分な樹脂を除去しておけば、使用当初より図２のように形成させることも可能であるが、磨滅分のメディアを補充しながら研磨を反復継続する通常のバレル研磨方法においてはメディアの初期表面状態の研磨力全体に及ぽす影響は小さいから、そのような製造コストの高騰を招く処理は省く方が好ましい場合が多い。
【００１５】
次に、本発明のメディアの研磨性能を、同じ形状寸法の従来より慣用的に使用されているメディア、即ち、前記した微細気泡を形成させてその研磨力を改善した乾式バレル研磨用樹脂メディアである新東ブレーター製のＮＲＴ１５×１５（商品記号）と比較して表１に示した。
表１の結果によれば、樹脂結合材中に１辺２mmの正三角柱に形成させたセラミックメディアとともに粒度♯３２０の砥粒を８０重量％含有させたメディア（実施例 NO.１）は、１２１mgと最も高い研磨力を示し、樹脂結合材中にセラミックメディアのみを含有させて砥粒を含有させないメディア（実施例 NO.２）は１０８mgとそれよりやや低い研磨力あつた。従って、セラミックメディアのみを分散含有させた場合でも高い研磨力のあるものとすることができるが、樹脂結合材中へセラミックメディアとともに砥粒を含有させたものとすれば更に研磨力を高めることができることがわかる。
【００１６】
次に、新東ブレーター製の湿式バレル研磨用セラミックメディアＡＸ−Ｔ１５×１５を慣用的なロータリーハンマ式破砕機により０．５mm〜２mmに破砕させて得た破砕セラミックメディアを使用した場合（実施例 NO.３）は９３mgとやや研磨力が低下したが、これは０．５〜１mmの小さなメディアが含まれるためであろうと推定される。また、湿式バレル研磨用セラミックメディアＡＸ−Ｔ１５×１５を一旦慣用的な湿式バレル研磨に使用して２〜３mmに磨滅させたものを使用した場合（実施例 NO.４）は１０４mgであって、セラミックメディアが大きいに係わらず研磨力が若干低いが、これはセラミックメディアの形状が略球形となってワーク表面で滑りを生じ易いことが原因であろうと推定される。
【００１７】
以上何れの場合においても、本発明のメディアは従来の乾式バレル研磨用樹脂メディアの約２倍程度の研磨量とすることができるのであつて、打痕の発生もなく、ワークの変色も生ぜず、高能率を要求される粗仕上げ研磨に有効であることが確かめられた。なお、試験にはマス中に集塵気流を通気させて研磨を行うことができるように構成された新東プレーター製の乾式流動バレル研磨装置ＥＶＦー０８ＲＤ（商品記号）を使用し、ＳＸ５材製の３０mm×５０mm×５mmの板材を１時間研磨して、無作為にサンプリングした１０個のワーク１個当たりの重量減少量測定値を平均して比較した。
【００１８】
【表１】

【００１９】
【発明の効果】
以上の通り本発明の乾式バレル用メディアによれば、廃水が生じない乾式バレル研磨方法による粗仕上げ研磨を高能率化させることができるのであって、従来湿式バレル研磨による工程を乾式化するとすれば廃水を生じないから廃水処理のコストを削減することができると共に研磨液によるワークの錆の発生を防止することができ、さらに、乾式化したものの研磨能率が低い問題を抱えている工程に採用すればその研磨能率を高めることができるのである。その上に、複数のメディア或いは粒子とメディアを混合して使用する場合のような複雑な運転制御を必要とせず、また、その製造には従来のメディア製造ラインを利用することができるので、その製造は容易であり、また、廃セラミックメディアを使用するとすれば廃棄物の削減、リサイクルにもつながるのであつて、産業的価値は誠に高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す一部切欠斜視図である。
【図２】使用途中の状態を示す本発明の実施例の一部切欠斜視図である。
【符号の説明】
２樹脂結合材
３セラミックメディア

Claims

砥粒を粘土質結合材とともに混練して成形、焼成したセラミツクメディアと、砥粒とを樹脂結合剤中に分散含有させたことを特徴とする乾式バレル研磨用メディア。
セラミツクメディアとは別に樹脂結合剤中に含有する砥粒が、セラミツクメディア中の砥粒と同等またはそれよりも細かい粒度のものである請求項１に記載の乾式バレル研磨用メディア。
セラミックメディアは立体形状に形成させたものであつて、１辺の長さ又は直径が０．5mm 以上３mm以下である請求項１または２に記載の乾式バレル研磨用メディア。
セラミックメディアが、砥粒と粘土質結合材とを混練、成形、焼成したセラミックを破砕したものである請求項１または２または３に記載の乾式バレル研磨用メディア。
セラミックメディアが、湿式バレル研磨用として使用されて磨滅した使用済のものである請求項１または２または３または４に記載の乾式バレル研磨用メディア。