JP5036639B2

JP5036639B2 - 屈曲性と作業性に優れたヤスリおよびその製造方法

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Publication number: JP5036639B2
Application number: JP2008156910A
Authority: JP
Inventors: 竜夫水津; 雅則松山; 大悟松島
Original assignee: Tocalo Co Ltd
Current assignee: Tocalo Co Ltd
Priority date: 2008-06-16
Filing date: 2008-06-16
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2028-06-16
Also published as: JP2009297856A

Description

本発明は、曲面部材の研削に好適なヤスリおよびその製造方法に関するものである。

一般にヤスリは、平面部材を研削するものと曲面部材を研削するものに大別される。平面部材を研削するヤスリは、硬質の基材（たとえば焼入れ鋼等）の表面に凹凸を形成したもの、あるいはダイヤモンド等の砥粒を電着したものが、広く使用されている。
曲面部材を研削する際には、ヤスリが曲面に沿って屈曲する必要があるので、屈曲性を有する金属板基材に硬質の砥粒を電着したものが使用されている。たとえば自動車外板用金型の仕上げ作業では、屈曲性を有する金属板基材の表面に金属結合剤（たとえばNi等）を介してダイヤモンドの砥粒を電着したヤスリが使用される。このようなダイヤモンドの砥粒を電着したヤスリは、非常に高価であるばかりでなく、研削によって砥粒が脱落し易いので、寿命が短いという問題がある。

そこで、曲面部材の研削で使用する屈曲性を有するヤスリの寿命延長や価格低減を達成するために、種々の検討がなされている。
たとえば特許文献１には、金属製帯板にダイヤモンドの砥粒を水平方向のみならず上下方向にも分散させて電着したヤスリが開示されている。しかしこの技術は、砥粒を電着するために軟質のNi系の金属結合剤を使用するので、研削によって砥粒が容易に脱落する。電着するダイヤモンドの砥粒を増加すると、ヤスリの寿命を延長することは可能であるが、製造コストは上昇する。また、砥粒を電着した後、金属結合剤の表面にクロムメッキを施すことによって、砥粒の脱落を防止して、ヤスリの寿命を延長できる。ところがクロムメッキによってヤスリの屈曲性が損なわれ、しかも製造コストが上昇する。

特許文献２には、スプリング状に巻いたコイルにサンドブラスト処理を施して表面に凹凸を設け、さらにダイヤモンドコーティングを施して表面を硬化させ、それらをブラシ状に組み合わせたヤスリが開示されている。しかしこの技術は、バリ取りに好適であるが、曲面部材の研削では滑らかな研削面が得られない。
特許文献３には、研削屑を排出するための貫通孔を設けて砥粒を固着したヤスリが開示されている。しかしこの技術は、焼入れされた基材を用いるので、ヤスリの屈曲性は得られず、曲面部材の研削に適用できない。
特開2000-158346号公報特開2002-331422号公報特開2001-9740号公報

本発明は、曲面部材の研削に好適な、優れた屈曲性と作業性を有するとともに長寿命かつ安価なヤスリおよびその製造方法を提供することを目的とする。

発明者らは、屈曲性を有するヤスリの寿命延長と価格低減を達成するために、溶射皮膜の表面が平滑ではなく微細な凹凸を有することに着目し、金属板基材に溶射皮膜を形成してヤスリを製造する技術について調査検討した。その結果、溶射皮膜の膜厚と硬さを規定することによって、溶射皮膜が曲面部材の研削に好適なヤスリとしての機能を長期間にわたって維持することが分かった。しかもダイヤモンドの砥粒を使用しないので、ヤスリの製造コストを低減できる。

さらに、金属ワイヤを格子状に編むことによって得られるメッシュ基材を使用すれば、屈曲性が確保されるばかりでなく、格子の隙間から研削屑が排出されるので目詰まりが発生せず、優れた作業性が得られることが判明した。
本発明は、これらの知見に基づいてなされたものである。
すなわち本発明は、屈曲性を有するメッシュ基材の格子状に編まれた直径0.1〜1mmの金属ワイヤの表面にＨＶＯＦ法により形成したＷＣサーメットの溶射皮膜を有し、溶射皮膜のビッカース硬さがHv800以上であり、表面粗さＲａが2〜10μmであり、かつ膜厚が10〜100μmであるとともに、金属ワイヤの格子間隔が0.1〜2mmであるヤスリである。

また本発明は、直径0.1〜1mmの金属ワイヤが格子状に編まれた屈曲性を有するメッシュ基材にＨＶＯＦ法による溶射処理を施し、金属ワイヤの表面にビッカース硬さHv800以上、表面粗さＲａが2〜10μm、膜厚10〜100μmのＷＣサーメットの溶射皮膜を形成するとともに、金属ワイヤの格子間隔を0.1〜2mmとするヤスリの製造方法である。

本発明によれば、優れた屈曲性と作業性を有するとともに長寿命かつ安価な、曲面部材の研削に好適なヤスリを得ることができる。

図１は、本発明のヤスリの例を模式的に示す断面図である。図１に示すように、本発明のヤスリは、メッシュ基材の格子状に編まれた金属ワイヤ１の表面に溶射皮膜２を形成したものである。溶射皮膜２の表面には微細な凹凸が存在するので、溶射皮膜２がそのまま曲面部材の研削に好適なヤスリとしての機能を果たす。なお、溶射皮膜２の表面粗さについては後述する。

溶射皮膜２のビッカース硬さがHv800未満では、研削を行なうことによって溶射皮膜２が容易に摩耗するので、ヤスリとしての寿命延長に寄与しない。したがって、溶射皮膜２のビッカース硬さはHv800以上とする。
溶射皮膜２の膜厚が10μｍ未満では、研削を行なうことによって溶射皮膜２が容易に消失するので、ヤスリとしての寿命延長に寄与しない。一方、100μｍを超えると、ヤスリの屈曲性が低下し、曲面部材の研削を行なう際に溶射皮膜２が剥離する惧れがある。したがって、溶射皮膜２の膜厚は10〜100μｍの範囲内とする。好ましくは20〜50μｍである。

既に説明した通り、溶射皮膜２の表面には微細な凹凸が存在するので、そのまま曲面部材の研削に好適なヤスリとして使用できる。ただし溶射皮膜２の表面粗さＲaが２μｍ未満では、研削屑による目詰まりを起こし易い。一方、10μｍを超えると、溶射皮膜２の形成が困難であり、かつ曲面部材の滑らかな研削面が得られ難くなる。したがって、溶射皮膜２の表面粗さＲaは２〜10μｍの範囲内が好ましい。

溶射皮膜２を形成する方法は、特に限定せず、従来から知られている溶射技術が使用できる。ただし、ヤスリとして使用するために緻密な溶射皮膜２を形成する観点から、ＨＶＯＦ法が好ましい。
溶射皮膜２の材質は、特に限定しないが、ＷＣサーメットの溶射皮膜を形成することが好ましい。ＷＣサーメットは、ＷＣ粉末と金属粉末（たとえばNi粉，NiCr合金粉等）を造粒して焼結したものである。そのＷＣサーメットを溶射して得られる溶射皮膜にはＷＣが50〜90質量％含まれており、ビッカース硬さがHv800以上の溶射皮膜を容易に形成できる。さらにＨＶＯＦ法によってＷＣサーメットを溶射することによって、緻密な溶射皮膜２が形成されるので、ヤスリの寿命延長に寄与する。

メッシュ基材を構成する金属ワイヤ１の材質は、特に限定せず、屈曲性を有するものを使用する。
ただし金属ワイヤ１の直径が１mmを超えると、その金属ワイヤ１を編むことによって得られるメッシュ基材の屈曲性が損なわれるばかりでなく、メッシュ基材が大きく波打つような凹凸を生じるので、そのヤスリを用いた研削では滑らかな研削面が得られない。したがって、金属ワイヤ１の直径は１mm以下が好ましい。一方、直径が0.1mm未満では、メッシュ基材の強度が不足し、研削作業によってヤスリの破れや破断が発生し易くなる。そのため、金属ワイヤ１の直径は0.1〜１mmの範囲内が一層好ましい。より好ましくは0.2〜１mmである。

また、メッシュ基材を構成する金属ワイヤ１の格子間隔Ｍが２mmを超えると、メッシュ基材の強度が不足し、研削作業によってヤスリの破れや破断が発生し易くなる。したがって、格子間隔Ｍは２mm以下が好ましい。一方、格子間隔Ｍが0.1mm未満では、研削屑の排出が滞る。そのため、格子間隔Ｍは0.1〜２mmの範囲内が一層好ましい。一般的な研削に対し、より好ましくは0.5〜２mmである。格子間隔Ｍが0.1〜0.5mmのメッシュ基材を用いた場合、ヤスリの研削量は低下するが、仕上げ面が滑らかになるので最終仕上げ用に使うのが好ましい。

表１に示すヤスリを用いて、ＪＩＳ規格H8503の９に示される往復運動摩耗試験を行なった。発明例（No.１〜５）は本発明のヤスリを使用した例であり、金属ワイヤとしてSUS304製の線材を使用した。金属ワイヤの直径と格子間隔は表１に示す通りである。溶射皮膜は、ＷＣ−CoCrサーメットあるいはＷＣ−NiCrサーメットをＨＶＯＦ法で溶射して形成し、その膜厚は30〜50μｍ，ビッカース硬さはHv1100〜1150であった。ヤスリ面（すなわち溶射皮膜の表面）の粗さＲaは表１に示す通りである。一方、比較例（No.６，７）はダイヤモンド砥粒を固着した紙ヤスリ（いわゆるダイヤモンドペーパー）を使用した例である。

往復運動摩耗試験では、これらのヤスリを試験装置の摩耗輪（直径：50mm，幅：12mm）に巻き付けてSS400鋼の平板上で往復運動（振幅：30mm，回数：400往復）させた。その後、ヤスリ面を目視で観察して、目詰まりの状況を判定した。また、研削されたSS400鋼の重量を測定し、その減少量（すなわち研削量）を求めた。その結果を表１に示す。

表１から明らかなように、発明例の研削量は20〜45mgであったのに対して、比較例は26〜30mgであった。このとき研削屑は、発明例のヤスリではヤスリ面に付着しておらず、格子の隙間に溜まっていた。ただし、この研削屑は容易に剥離するので、研削作業を阻害しない。そのため、発明例では目詰まりが発生しないと判定し、表１になしと記した。一方、比較例では研削屑がヤスリ面にこびり付いていた。そのため、目詰まりの兆候が認められると判定し、表１に兆候ありと記した。つまり、発明例のヤスリは、研削量の大きい格子間隔Ｍが0.5〜２mmのメッシュ基材を用いても、仕上げ面が滑らかな格子間隔Ｍが0.1〜0.5mmのメッシュ基材を用いても、いずれも目詰まりの発生は認められなかった。

本発明のヤスリの例を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１金属ワイヤ
２溶射皮膜

Claims

屈曲性を有するメッシュ基材の格子状に編まれた直径0.1〜1mmの金属ワイヤの表面にＨＶＯＦ法により形成したＷＣサーメットの溶射皮膜を有し、前記溶射皮膜のビッカース硬さがHv800以上であり、表面粗さＲａが2〜10μmであり、かつ膜厚が10〜100μmであるとともに、前記金属ワイヤの格子間隔が0.1〜2mmであることを特徴とするヤスリ。
直径0.1〜1mmの金属ワイヤが格子状に編まれた屈曲性を有するメッシュ基材にＨＶＯＦ法による溶射処理を施し、前記金属ワイヤの表面にビッカース硬さHv800以上、表面粗さＲａが2〜10μm、膜厚10〜100μmのＷＣサーメットの溶射皮膜を形成するとともに、前記金属ワイヤの格子間隔を0.1〜2mmとすることを特徴とするヤスリの製造方法。