JP5354384B2

JP5354384B2 - 硬質金属材料の平滑研磨方法

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Publication number: JP5354384B2
Application number: JP2010009700A
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Inventors: 昌知渡辺; 啓朗末菅
Original assignee: Sintokogio Ltd
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Publication date: 2013-11-27
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Description

本発明は、バレル研磨装置を用いて炭素工具鋼や高炭素クロム軸受鋼などの硬質金属材料からなる被研磨加工物（以下「ワーク」という）の平滑研磨加工を行う研磨方法に関するものである。

バレル研磨装置には、研磨槽内に投入されたワークと該ワーク同士の間に介在させるワークの分離・緩衝作用と研磨・艶出し作用を兼ね備える媒体（以下「メディア」という）が互に擦れ合い研磨作用を生み出す研磨機構（＝研磨力）が異なる機種が４機種あって、その機種名を研磨力が「大」から「小」の順に列挙すると、１）遠心バレル研磨装置、２）流動バレル研磨装置、３）振動バレル研磨装置、４）回転バレル研磨装置、となる。

前記各研磨装置の研磨力とその研磨加工時間、および研磨後のワークの表面粗さの関係については、研磨するワークの種類と選定するメディアにより異なるものであるが、一般的に研磨力が「大」である機種を選定すれば研磨加工時間を短くすることができるがワークの表面粗さが荒れて小さくすることができず、ワークの表面粗さを小さくするために研磨力が「小」である機種を選定すればその研磨加工時間は長くなる。

ワークの表面粗さを小さくする平滑研磨加工において、算術平均粗さ：Ｒａ０．０５μｍ以下(ＪＩＳＢ０６０１−２００１)に研磨する平滑研磨加工における研磨加工時間は、バリ取り、エッジ部のＲ付け加工、面粗し等のような通常の研磨における加工時間の４〜５倍を必要とされるものであるが、近年、外形寸法・形状が異なる多品種のワークの平滑研磨加工が容易にでき、且つ、前記研磨工程の後工程となるワークの洗浄工程およびワークとメディアの選別工程の省力化を図ることができて生産効率を向上させた研磨方法の開発が望まれている。

本発明に係る平滑研磨加工の先行技術に、振動バレル研磨装置を用いた特許文献1が開示されている。

特許文献1の発明は、高炭素軸受鋼からなるワークの平滑研磨加工を、研磨装置に振動バレル研磨装置を採用し、メディアに非球形研磨石と砥粒にアルミナを用いて４時間研磨加工し、水洗後にメディアのみで２時間研磨して表面粗さをＲｚ０．３７μｍ（≒Ｒａ０．０９μｍ）としたもので、その研磨加工時間を、従来の回転バレル研磨装置により加工時間を２２時間要していたものを６時間に短縮改善したものである。

特許第３７９１８３７号公報

バレル研磨装置を用いた平滑研磨方法は、前記特許文献１のように、その研磨工程時間を６時間に短縮して作業改善はされたが、表面粗さがＲｚ０．３７μｍ（≒Ｒａ０．０９μｍ）であって、近年、その表面粗さをさらに小さくする要求がある。

通常のバレル研磨において、該バレル研磨装置の研磨槽へ投入されるメディアとワークの比率は「ワーク：１」に対し「メディア：１〜５」であって、該研磨槽内のワークとメディアの全容積の１／２〜５／６をメディアが占めた状態で研磨加工が行われているから、前記メディアの投入量を減らしてワークの投入量（＝処理量）を増大することができる研磨方法の開発が望まれている。

前記研磨工程の後工程に、研磨を終了したワークとメディア、および研磨槽内の研磨屑などを洗浄し研磨槽外へ排出する洗浄工程と、該洗浄工程後のワークは製品ラインへ移送しメディアは再利用ラインまたは廃棄ラインへ移送するために、該ワークとメディアの仕分けをする選別工程があるが、前記各工程における各装置にワークとメディアなどを移し変える手間を必要としている。

また、前記選別工程においては、研磨に使用されたメディアは、加工条件、或いは再利用などによる使用条件によって摩滅する量が異なりサイズが徐々に小さくなり、時には、ワークサイズと略同一になり、ワークとメディアの仕分けが困難となる場合があるため、選別工程を必要としない平滑研磨方法が望まれている。

前記、課題を解決するために成された本発明は、研磨装置に、研磨槽が円筒形状の固定槽と該固定槽の下端開口内周部に摺接隙間を形成して水平回転する皿盤状の回転盤とから構成される流動バレル研磨装置を用い、前記研磨槽内に、ワークと研磨の進行に伴い粉砕される砥粒Ａとワークの容積（１００）に対し７５〜１５０容積％に相当する水を投入し、メディアを使用せず前記回転盤の回転速度と研磨加工時間を変更した複数の研磨加工条件を組合せて研磨する研磨工程Ａと、前記研磨槽内に洗浄水を給水して貯留し回転盤を一定時間回転させて停止したのち、研磨使用済みの砥粒Ａと水と研磨中に発生した研磨屑を前記洗浄水とともに研磨槽外に排出し、研磨構内に洗浄されたワークのみを残留させる洗浄工程Ａと、を備えた硬質金属材料の平滑研磨方法を請求項1の発明とする。

また、前記請求項１の発明に記載の洗浄工程Ａを終了した後に、前記研磨槽内に硬さが砥粒Ａと同等もしくは砥粒Ａより軟質で平均粒径が小さい砥粒Ｂと平滑用および光沢用の混合コンパウンドとワークの容積（１００）に対し７５〜１５０容積％に相当する水を投入し、前記回転盤の回転速度と研磨加工時間を変更してなる複数の研磨加工条件を組合せて研磨する研磨工程Ｂと、前記研磨槽内に洗浄水を給水して貯留し回転盤を一定時間回転させて停止したのち、研磨使用済みの砥粒Ｂと平滑用および光沢用の混合コンパウンドと水と研磨中に発生した研磨屑を前記洗浄水とともに研磨槽外に排出し、研磨構内に洗浄されたワークのみを残留させる洗浄工程Ｂと、を備えた硬質金属材料の平滑研磨方法を請求項２の発明とする。

また、前記請求項１または請求項２の発明に記載の砥粒Ａに、平均粒径が１〜６μｍである珪石粉末を用い、前記研磨工程Ａにおいて、ワークの表面を２μｍ以上研削して表面粗さをＲａ０．０５μｍ以下（ＪＩＳＢ０６０１−２００１）に研磨する硬質金属材料の平滑研磨方法を請求項３の発明とする。

また、前記請求項２の発明に記載の砥粒Ｂに、平均粒径が０．２〜０．６μｍであるセリウム、またはクロム、または鉄の酸化物の少なくとも1つを用い、前記研磨工程Ｂにおいて、ワークの表面粗さをＲａ０．０３μｍ以下（ＪＩＳＢ０６０１−２００１）に研磨する硬質金属材料の平滑研磨方法を請求項４の発明とする。

また、前記請求項１乃至請求項４のいずれかの発明に記載のワークの硬さが、ＨＲｃ５５以上（ＪＩＳＺ２２４５−２００５）である硬質金属材料の表面研磨方法を請求項５の発明とする。

前記、請求項１の発明によれば、研磨装置に、研磨槽が円筒形状の固定槽と該固定槽の下端開口内周部に摺接隙間を形成して水平回転する皿盤状の回転盤とから構成され、該回転盤の水平回転によりワークに与える研磨作用（＝研磨力）が遠心バレル研磨装置に次いで大である流動バレル研磨装置を採用し、その研磨工程Ａにおいて、メディアを使用しないワーク同士が直接擦れ合う「共摺り」によりワーク表面が平滑に研磨されるとともに、砥粒に、研磨の進行に伴い粉砕される砥粒Ａを採用したことによりワーク表面に研磨痕が付き難くし、水を投入する量を、ワークの容積（１００）に対し７５〜１００容積％相当量にしたことにより、ワークに対する砥粒Ａの緩衝作用および洗浄作用の働きが付与されて表面粗さを小さくした良好な平滑研磨加工ができるものである。
さらに、前記研磨工程Ａにおいては、前記回転盤の回転速度を、研磨力を「大」とするために「速く」し、表面粗さを「小さく」するために「遅く」した研磨加工条件を複数組み合わせることにより研磨効率を向上させて表面粗さを小さくする平滑研磨加工が容易にできるとともに、前記研磨加工条件を変更することによりワークの外形寸法の調製が容易にできる。
さらに、前記研磨工程Ａではメディアを使用しないから、従来の研磨加工において使用されているメディアの１バッチあたりの投入量（通常研磨においては、研磨槽内の有効容積の１／２〜５／６）に相当するワークの１バッチあたりの投入量を増やすことができ処理能力を向上させることができるとともに、メディアの材料費に相当するランニングコストを削減することができる。
また、洗浄工程Ａは、研磨槽内に洗浄水を給水し本研磨装置の回転盤を回転させてワークと使用済みの砥粒Ａと水を流動させて洗浄し、前記使用済みの砥粒Ａと水、及びワークと砥粒Ａの磨耗粉を洗浄水とともに研磨槽と回転盤の摺接隙間および回転盤に設けた孔より研磨槽外へ排出し、研磨槽内に洗浄されたワークのみを残留させることができるから、従来、必要としていた洗浄装置と選別装置を別に設ける必要がなく研磨済みのワークを製品ラインへ直接仕分け移送することができて設備費用の削減が可能となる。

請求項２の発明によれば、研磨工程Ｂにより前記研磨工程Ａと洗浄工程Ａを終了したワークの表面粗さが最終製品の規格より大きい場合に、当該ワークを研磨槽外へ排出することなく継続して容易に研磨加工ができるものであって、ワークが残留されている研磨槽内に、硬さが前記砥粒Ａと同等もしくは砥粒Ａより軟質で平均粒径が小さい砥粒Ｂと平滑用および光沢用の混合コンパウンドと水を新たに投入し、回転盤の回転速度と研磨加工時間を変更した複数の加工条件を組合せて、ワーク同士が直接擦れ合う「共摺り」の状態で流動化させることにより、前記研磨工程Ａで得られなかったワークの表面粗さをさらに小さくすることができるものである。
さらに、研磨工程Ｂにおいてもメディアを使用しないから、前記研磨工程Ａと同様に、従来の研磨加工において使用されているメディアの１バッチあたりの投入量に相当するワークの１バッチあたりの投入量を増やすことができ処理能力を向上させることができるとともに、メディアの材料費に相当するランニングコストを削減することができる。
また、洗浄工程Ｂは、前記洗浄工程Ａと同様に、研磨槽内に洗浄水を給水し本研磨装置の回転盤を回転させてワークと使用済みの砥粒Ｂと水を流動させて洗浄し、前記使用済みの砥粒Ｂと水、及びワークと砥粒Ｂの磨耗粉を洗浄水とともに研磨槽と回転盤の摺接隙間および回転盤に設けた孔より研磨槽外へ排出し、研磨槽内に洗浄されたワークのみを残留させることができるから、前記請求項１の発明と同様に、従来、必要としていた洗浄装置と選別装置を別に設ける必要がなく研磨済みのワークを製品ラインへ直接仕分け移送することができて設備費用の削減が可能となる。

請求項３の発明によれば、表面粗さをＲａ０．０５μｍ以下（ＪＩＳＢ０６０１−２００１）に研磨できるようにした前記研磨工程Ａに用いる砥粒Ａは、ワークの表面を２μｍ以上研削する必要があって、その粒子径は、大きすぎると研磨痕が大きくなり、小さすぎると研磨力が低下して加工時間が長くなるから、平均粒径が６μｍ以下であり１μｍ以上である、珪石粉末を用いると好適である。

請求項４の発明によれば、前記研磨工程Ａで研磨されたワークの表面粗さを、必要に応じてさらにＲａ０．０３μｍ以下（ＪＩＳＢ０６０１−２００１）に研磨できるようにした前記研磨工程Ｂに用いる砥粒Ｂは、平均粒径を前記砥粒Ａより小さくして０．２〜０．６μｍとし、材質を前記砥粒Ａより軟質のセリウム、またはクロム、または鉄の酸化物のいずれかの砥粒を用いると好適である。

請求項５の発明によれば、本発明に適用するワークの硬さをＨＲｃ５５以上（ＪＩＳＺ２２４５−２００５）とすることにより、その研磨方法にメディアを使用しないワーク同士が直接擦れ合う「共摺り」による研磨方法を採用することができるから、ワークの表面にメディアによる研磨痕を無くし且つ表面粗さを小さくした平滑研磨を行うことができるものである。

本発明に用いる流動バレル研磨装置の研磨中における研磨槽内を示す断面図である。本発明の研磨工程の実施例を示す工程説明図である。本発明の研磨工程の他の変更例を示す工程説明図である。本発明に用いる流動バレル研磨装置の全体を示す正面図である。

本発明に係る研磨装置の構成と研磨加工の各工程について、図を用いて説明する。

図1は、本発明に用いる流動バレル研磨装置の研磨槽（１）の詳細を示す正面から見た断面図であって、ワークの研磨を行う研磨槽（１）が円筒形状に形成された固定槽（２）と、該固定槽（２）の下端開口内周部に摺接隙間（３）を形成して水平回転する皿盤状の回転盤（４）を備えている。回転盤（４）と固定槽（２）の底板（５）との間には、摺接隙間（３）と回転盤（４）の回転中心部に形成した孔（８）が連通する通路（６）が形成されており、通路（６）には開閉弁付きの排水手段（７）が接続されている。

図２は、請求項１の発明に記載の研磨工程Ａ（１６）と洗浄工程Ａ（１７）の実施例を示す工程説明図であって、回転盤（４）の回転速度と研磨加工時間を変更したその一例として３稼動条件を組合せて研磨するようにした研磨工程Ａ（１６）と、該研磨工程Ａ（１６）終了後に、研磨工程Ａ（１６）で使用した砥粒Ａ、水、ワークと砥粒Ａの磨耗粉、を研磨槽（１）の固定槽（２）と回転盤（４）の摺接隙間（３）より研磨槽（１）外へ排出し、研磨槽（１）内に洗浄されたワークのみを残留させるための洗浄工程Ａ（１７）と、から構成されている。

前記研磨工程Ａ（１６）において、研磨加工に使用する砥粒Ａおよび水とともに消石灰を研磨槽（１）内に適量投入すれば、該消石灰が研磨中に発生する研磨屑を粒状化して洗浄工程Ａ（１７）の洗浄水とともに研磨槽（１）外へ排出し易くすることができ、該研磨屑が研磨槽（１）の流路途中に堆積して固化することを防止できる。さらに、該消石灰はワークの洗浄作用、防錆作用を兼ね備えているから、水を投入して研磨する場合には、欠かせないものである。なお、前記した消石灰の適量投入とは、その投入量に比例して消石灰が研磨槽内に泡立ちする量が増減することとなるが、前記洗浄工程Ａ（１７）において「研磨槽内に発泡した泡の排出が困難にならない範囲で前記ワークの洗浄作用、防錆作用の効果が発揮できる投入量」をいう。

図３は、前記研磨工程Ａ（１６）と洗浄工程Ａ（１７）の後に、研磨工程Ｂ（１８）と洗浄工程Ｂ（１９）を追加し、研磨工程を２工程にした請求項２の発明に記載の他の変更例を示す工程説明図であって、回転盤（４）の回転速度と研磨加工時間を変更したその一例として２稼動条件を組合せて研磨し該ワークの表面粗さを前記研磨工程Ａ（１６）で得られなかった表面粗さに小さくするための研磨工程Ｂ（１８）と、その洗浄工程Ｂ（１９）と、から構成されている。

図４は、洗浄工程Ａ（１７）および洗浄工程Ｂ（１９）において、研磨槽（１）内に洗浄水を給水する給水手段（９）と、該研磨槽（１）内に乾燥気体を供給する乾燥手段（１５）と、前記洗浄水および乾燥気体を研磨槽（１）外に排出するための排出手段（７）を設けた流動バレル研磨装置の全体を示すもので、以下に給水手段（９）と乾燥手段（１５）、および排出手段（７）の構成を詳細に説明する。

給水手段（９）は、洗浄水を貯留する洗浄水槽（１０）と、該洗浄水槽（１０）および前記研磨槽（１）を接続する給水用配管（１１）とから構成され、ポンプ駆動により洗浄水槽（１０）内の洗浄水が研磨槽（１）内に給水されるようになっている。

洗浄工程Ａ（１７）および洗浄工程Ｂ（１９）における前記給水手段（９）の給水と回転盤（４）を回転させる設定方法には、ａ）洗浄水を研磨槽（１）内に一旦溜めたのち、回転盤（４）を一定時間回転させて停止させ、排水手段（７）の開閉弁を「開」にして新たに洗浄水を給水して使用済みの砥粒と研磨屑と水を研磨槽（１）外へ排出する方法、ｂ）排水手段（７）の開閉弁を「開」にし一定時間に回転盤（４）を回転させるとともに研磨槽（１）内に洗浄水を給水して洗浄しながら使用済みの砥粒と研磨屑と水を研磨槽（１）外へ排出する洗浄方法、の二通りがあるが、ワークの表面粗さをＲａ０．０５μｍ以下に研磨する本発明に用いる方法は、前者ａ）洗浄水を研磨槽（１）内に一旦溜めた状態で回転盤（４）を一定時間回転させて洗浄する方法、が好適である。後者ｂ）の洗浄方法では、連続して給・排水されている洗浄水の研磨槽（１）内に貯留される量が少なくなり回転盤（４）の回転により流動しているワークへの緩衝作用が少なくなり、研磨加工により小さくなったワークの表面粗さが逆に荒れて大きくなる傾向となることが考えられるからである。

乾燥手段（１５）は、乾燥気体を生成する気体生成装置（１３）と該乾燥気体を研磨槽（１）に供給する給気用配管（１４）とから構成され、前記洗浄工程Ａあるいは洗浄工程Ｂを終了した研磨槽（１）内に残留されたワークは、前記気体生成装置（１３）より給気用配管（１４）を介して供給される乾燥気体によって容易に乾燥することができ、乾燥終了後のワークは、研磨槽（１）を反転して製品ラインへ直接移送できるようになっている。

排出手段（７）は、一方に開閉弁を取付けてその開口が研磨槽（１）を構成する固定槽（２）の底板（５）に接続され、他方に前記洗浄水の排液と乾燥気体の排気を切換える切換弁（１２）を取付けて該切換弁（１２）以降の一方の開口が排水溝へ接続されるとともに他方の開口が前記気体生成装置（１３）の除湿器（２１）に接続される排出管（２０）により構成されていて、洗浄工程における洗浄液、および乾燥工程における乾燥気体の排出が容易に行えるようになっている。

本発明を具体的にするために、研磨加工を研磨工程Ａ（１６）のみとした実施例１と、研磨加工を研磨工程Ａ（１６）および研磨工程Ｂ（１８）とした実施例２について、以下に説明する。

実施例１および実施例２に用いた＜研磨装置＞は、図１および図４に示す流動バレル研磨装置（新東工業株式会社製：ＥＶＦ−０４)を使用した。該流動バレル研磨装置の研磨槽（１）の全容量は４０リットルであるが、研磨時に流動させてワークへ与える研磨作用を最良にする適正投入量は、ワーク、研磨材、水等を合計した容量が前記研磨槽（１）の全容量の約５０％相当量であって、その適正投入量は、１５〜２０リットルとされた流動バレル研磨装置である。

実施例１および実施例２に用いた＜ワーク＞は、材質が焼入れをした高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）からなり、硬さがＨＲｃ６０以上、外形寸法がφ２．５ｍｍ×Ｌ１０ｍｍ、その１バッチあたりの処理量として４０．０ｋｇ（＝９．３リットル）を研磨槽（１）内に投入した。前記ワークの研磨加工前の表面粗さは、Ｒａ０．０９５５μｍであった。

実施例１および実施例２の各研磨工程の加工条件は、下記表１に示すとおりとし、その＜研磨工程Ａ（１６）＞に使用する砥粒Ａに通常のバレル研磨に使用されるアルミナや炭化珪素に比べて柔らかく研磨の進行に伴い粉砕される珪石粉末を採用し、その平均粒径が１．６μｍである砥粒Ａ：２０００ｇと、水：８．０リットル（ワーク：４０ｋｇの容積９．３リットルに対する容積比率が約８５％に相当する量）を、既にワークが投入されている研磨槽（１）内へ投入した後、図２（研磨工程の実施例を示す工程説明図）に示すように、回転盤（５）の回転速度と研磨加工時間を３段階に変更して研磨工程Ａ−ａ（１６ａ）：３００ｍｉｎ^−１×１２０ｍｉｎ、研磨工程Ａ−ｂ（１６ｂ）：２００ｍｉｎ^−１×６０ｍｉｎ、研磨工程Ａ−ｃ（１６ｃ）：１００ｍｉｎ^−１×６０ｍｉｎ、の順に研磨加工し、合計研磨加工時間を４Ｈｒとして研磨工程Ａ（１６）を終了した。

回転盤（５）の回転速度と研磨加工時間を３段階に変更して研磨加工をした前記研磨工程Ａ（１６）の加工結果は、下記表２（各研磨工程の研磨粗さおよび研削代の結果）に示すとおりであって、研磨加工前の表面粗さがＲａ０．０９５５μｍであったワークを、研磨工程Ａ−ａ（１６ａ）：３００ｍｉｎ^−１×１２０ｍｉｎにより１．７μｍ研削して表面粗さＲａ０．０７９０μｍとし、次いで研磨工程Ａ−ｂ（１６ｂ）：２００ｍｉｎ^−１×６０ｍｉｎにより０．７μｍ研削して表面粗さＲａ０．０６７９μｍとし、次いで、研磨工程Ａ−ｃ（１６ｃ）：１００ｍｉｎ^−１×６０ｍｉｎにより０．４μｍ研削して表面粗さＲａ０．０３７９μｍにすることができ良好な平滑研磨加工をすることができた。その最終合計研削代は、２．８μｍであった。

次に、給水手段（９）のポンプを駆動させて、洗浄水槽（１０）の洗浄水を給水用配管（１１）より研磨槽（１）内に１０リットル給水して溜めたのち、回転盤（４）を１００ｍｉｎ^−１の回転速度で２ｍｉｎ間回転させて研磨槽（１）の内容物を流動させ停止し、排水手段（７）の開閉弁を「開」にすると同時に、新たに洗浄水を給水して使用済みの砥粒Ａと研磨屑と水を研磨槽（１）外へ排出し＜洗浄工程Ａ＞を終了した。

次に、研磨槽（１）内の洗浄されたワークを乾燥するために、該研磨槽（１）内に前記乾燥手段（１５）の気体生成装置（１３）より給気用配管（１４）を介して乾燥気体を供給して乾燥させた後、研磨槽（１）を反転してワークを製品ラインへ排出・移送し、実施例１を終了した。なお、前記ワークの乾燥に要した乾燥時間は５ｍｉｎであった。

最終製品の表面粗さが、前記研磨工程Ａ（１６）終了後の表面粗さ（例えば、Ｒａ０．０３μｍ）以下にする必要がある場合は、前記研磨工程Ａ（１６）により研磨され洗浄工程Ａ終了したワーク：４０．０ｋｇ（＝９．３リットル）を乾燥せずに研磨槽（１）内へ残留させて、次に説明する実施例２の＜研磨工程Ｂ（１８）＞により研磨加工を継続する。

＜研磨工程Ｂ（１８）＞は、ワークの表面粗さをさらに小さくするために、前記研磨工程Ａ（１６）を終了したワークが残留されている研磨槽（１）内へ、平均粒径が砥粒Ａより細かい平均粒径が１．０μｍである酸化鉄（＝ベンガラ）からなる砥粒Ｂを４０ｇと、平滑用１５ｇおよび光沢用１００ｇの２種類の混合コンパウンドと、水８．０リットルを新たに投入して、図３に示すように回転盤（５）の回転速度と研磨加工時間を変更した研磨工程Ｂ−ａ（１８ａ）：１４０ｍｉｎ^−１×３０ｍｉｎ、研磨工程Ｂ−ｂ（１８ｂ）：１００ｍｉｎ^−１×６０ｍｉｎ、の順に研磨加工し、合計研磨加工時間を１Ｈｒ３０ｍｉｎとして研磨工程Ｂ（１８）を終了した。前記酸化鉄（＝ベンガラ）は市販品を使用したが、平滑用コンパウンドは商品名：パナクリーンＡ（新東工業株式会社製）、光沢用コンパウンドは商品名：ラスタオールＧ（新東工業株式会社製）、を使用した。

回転盤（５）の回転速度と研磨加工時間を２段階に変更して研磨加工をした前記研磨工程Ｂ（１８）の加工結果は、前記表２（各研磨工程の研磨粗さおよび研削代の結果）に示すとおりであって、研磨加工前の表面粗さがＲａ０．０３７９μｍであったワークを、研磨工程Ｂ−ａ（１８ａ）：１４０ｍｉｎ^−１×３０ｍｉｎにより０．３μｍ研削して表面粗さＲａ０．０３３４μｍとし、次いで研磨工程Ｂ−ｂ（１８ｂ）：１００ｍｉｎ^−１×６０ｍｉｎにより０．１μｍ研削して表面粗さＲａ０．０２２４μｍにすることができ、ワークの表面粗さをさらに小さくした良好な平滑研磨加工をすることができた。

前記のように、合計研削代が０．３μｍであった研磨工程Ｂ（１８）において、ワーク表面を削り取る作用が殆んど無い状態で表面粗さをさらに小さくすることができたのは、メディアを使用せずワーク同士が擦れあう「共摺り」にするとともに、平滑用と光沢用の混合コンパウンドを組み合わせた新しい試みにより得られたものである。

前記研磨工程Ｂ（１８）を終了後、研磨装置を前記の洗浄工程Ａと同様に操作して、研磨使用済みの砥粒Ｂとコンパウンドと水を研磨槽（１）外へ排出するとともにワークを洗浄して研磨槽（１）に残留させた＜洗浄工程Ｂ＞と、研磨槽（１）内のワークを乾燥した後、研磨槽（１）を反転してワークを製品ラインへ排出・移送した。前記洗浄工程Ｂと乾燥に要した時間は、前記研磨工程Ａ（１６）終了後に要した時間と同様（２ｍｉｎと５ｍｉｎの合計７ｍｉｎ）に終了することができた。

なお、研磨工程において、水の投入量は、ワークに対して７５容積％より少ないと、ワークに対する砥粒の緩衝作用がなくなり、表面粗さの小さな平滑研磨加工ができなくなる。また、１５０容積％より多いと回転盤（４）を回転させるモータの容量が大きくなり、コストがかかる。

以上の実施例に用いたワークは、ＨＲｃ６０以上の焼入れをした高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ２）について説明したが、本発明を適用できるワークは、前記高炭素クロム軸受鋼に限定されるものでなく、研磨装置をバレル研磨装置とし、メディアを使用せずにワーク同士が擦れ合って研磨される「共摺り」により表面が平滑にできる硬さ（例えば、ＨＲｃ５５以上の炭素工具鋼など）を有する硬質金属材料であれば好適に用いることができるものである。また、本発明の研磨方法について、研磨工程を研磨工程Ａと研磨工程Ｂの２工程にしてワークの表面粗さをＲａ０．０９５５μｍから０．０２２４μｍに小さくした実施例を用いて説明したが、本発明の研磨方法による研磨工程とその洗浄工程をさらに追加すれば、前記実施例に示したワークの表面粗さ（Ｒａ０．０２２４μｍ）をさらに小さくすることができるものである。

１研磨槽
２固定槽
３摺接隙間
４回転盤
５底板
６通路
７排水手段
８孔
９給水手段
１０洗浄水槽
１１給水用配管
１２切換弁
１３気体生成装置
１４給気用配管
１５乾燥手段
１６研磨工程Ａ
１７洗浄工程Ａ
１８研磨工程Ｂ
１９洗浄工程Ｂ
２０排水管
２１除湿器

Claims

研磨装置に、研磨槽が円筒形状の固定槽と該固定槽の下端開口内周部に摺接隙間を形成して水平回転する皿盤状の回転盤とから構成される流動バレル研磨装置を用い、前記研磨槽内に、ワークと研磨の進行に伴い粉砕される砥粒Ａとワークの容積（１００）に対し７５〜１５０容積％に相当する水を投入し、メディアを使用せず前記回転盤の回転速度と研磨加工時間を変更した複数の研磨加工条件を組合せて研磨する研磨工程Ａと、前記研磨槽内に洗浄水を給水して貯留し回転盤を一定時間回転させて停止したのち、研磨使用済みの砥粒Ａと水と研磨中に発生した研磨屑を前記洗浄用水とともに研磨槽外に排出し、研磨構内に洗浄されたワークのみを残留させる洗浄工程Ａと、を備えることを特徴とした硬質金属材料の平滑研磨方法。
前記洗浄工程Ａを終了した後に、前記研磨槽内に硬さが砥粒Ａと同等もしくは砥粒Ａより軟質で平均粒径が小さい砥粒Ｂと平滑用および光沢用の混合コンパウンドとワークの容積（１００）に対し７５〜１５０容積％に相当する水を投入し、前記回転盤の回転速度と研磨加工時間を変更してなる複数の研磨加工条件を組合せて研磨する研磨工程Ｂと、前記研磨槽内に洗浄水を給水して貯留し回転盤を一定時間回転させて停止したのち、研磨使用済みの砥粒Ｂと平滑用および光沢用の混合コンパウンドと水と研磨中に発生した研磨屑を前記洗浄用水とともに研磨槽外に排出し、研磨構内に洗浄されたワークのみを残留させる洗浄工程Ｂと、を備えることを特徴とした請求項１記載の硬質金属材料の平滑研磨方法。
前記砥粒Ａに、平均粒径が１〜６μｍである珪石粉末を用い、前記研磨工程Ａにおいて、ワークの表面を２μｍ以上研削して表面粗さをＲａ０．０５μｍ以下（ＪＩＳＢ０６０１−２００１）に研磨することを特徴とした請求項１または請求項２記載の硬質金属材料の表面研磨方法。
前記砥粒Ｂに、平均粒径が０．２〜０．６μｍであるセリウム、またはクロム、または鉄の酸化物の少なくとも1つを用い、前記研磨工程Ｂにおいてワークの表面粗さをＲａ０．０３μｍ以下（ＪＩＳＢ０６０１−２００１）に研磨することを特徴とした請求項２記載の硬質金属材料の表面研磨方法。
前記ワークの硬さが、ＨＲｃ５５以上（ＪＩＳＺ２２４５−２００５）であることを特徴とした請求項１乃至請求項４のいずれか記載の硬質金属材料の表面研磨方法。