JP5876690B2 - 微細孔形成部の仕上げ加工方法 - Google Patents
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- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
Description
被加工物の微細孔形成部に対し,研磨材を投射して行う仕上げ加工において,
前記研磨材を,水,アルコール又は有機溶剤のうちから選択されたいずれかの液体に溶解し,又は前記液体との接触により軟化する性質を有する弾性体と,前記弾性体に分散され,又は前記弾性体の表面に担持された砥粒とによって構成された,前記微細孔の孔径よりも大径の弾性研磨材とし,前記被加工物の微細孔形成部に対し,前記弾性研磨材を投射する研磨材投射工程と,
前記研磨材投射工程後,前記被加工物を,前記弾性体を溶解又は軟化させる前記液体を洗浄液として使用して洗浄するクリーニング工程を含むことを特徴とする(請求項1)。
本発明で処理対象とする被加工物は,微細孔が形成された部品や製品であり,微細孔が形成されたものであれば,その材質は特に限定されず,金属,プラスチック,ガラス,セラミックス等の各種の材質のものを対象とすることができる。
弾性研磨材の全体構造
本発明で使用する弾性研磨材は,水,アルコール又は有機溶剤のうちから選択されたいずれかの液体によって溶解し,又は軟化する弾性材料と,この弾性材料に分散又は担持させた砥粒によって構成されたもので,被加工物に対する衝突時,弾性体が衝突時の衝撃を吸収する一方,弾性体に分散ないしは担持された砥粒が切刃となって切削力を発揮するものとなっている。
弾性研磨材に用いる砥粒は,金属,各種鉱物,セラミックスの粒子等,砥粒として既知の各種の物質より選択して使用することができ,一例としてダイヤモンド,炭化ケイ素,アルミナ等のセラミックス系の砥粒を使用することが好ましい。
前述した弾性研磨材の核となる弾性材料としては,一例として下記のものを使用することができる。
ゼラチンや,食品添加物における増粘性多糖類として知られる寒天,カラギーナン,ペクチン等を水に膨潤した後,加熱して溶解させ,又は前記いずれかの物質を温水に溶解させた後,凝固温度に冷却して得たゲル化物を前述の弾性材料として使用することができる。
弾性研磨材の核となる弾性体は,更に,糊化でん粉を主成分とする物質によって得るものとしても良い。
更に,小麦,大麦,ライ麦等の穀粉に水を添加すると共に混練してグルテンを生成させた混練物は,生成されたグルテンによって粘りを有すると共に弾性を備えるものであり,これも前述した弾性体として使用することができ,この混練物に砥粒を練り込み,又はこの混練物を造粒して得た粒体表面に砥粒を付着させて弾性研磨材とするものとしても良い。
なお,以上で説明した弾性体は,いずれも水に溶解し,又は水によって軟化するものを示したが,例えば熱可塑性のエラストマー等であって,アルコールや有機溶剤に溶解し,又は軟化するものを弾性体として使用するものとしても良い。
主要構成
本発明の仕上げ加工方法は,前述した被加工物の微細孔形成部に対し,前述した構成の弾性研磨材を投射する「研磨材投射工程」と,前記研磨材投射工程の後,被加工物を洗浄して残留する弾性研磨材を除去する「クリーニング工程」によって構成される。
研磨材投射工程は,前述した構造を有する弾性研磨材を,被加工物の表面に対し投射し得るものであれば如何なる方法によって行っても良く,既知のブラスト加工装置を使用して行うことができる。
以上のようにして,研磨材投射工程が終了した被加工物は,弾性体を溶解し,又は軟化させる作用がある液体を洗浄液として使用した洗浄を行い,被加工物の表面や微細孔内に詰まった弾性研磨材の除去を行う「クリーニング工程」にかけられる。
被加工物
板厚4mmのアルミ合金(A5052)製の板に,ドリルで図2に示す微細孔を形成したものを被加工物とした。
本願の研磨材
ゼラチンを入れた水を加熱してゼラチンを溶かして得たゲル化物を冷却しながら粒状に成形して弾性体を製造し,弾性体自体が持つ粘着性によって弾性体の表面に,♯3000(平均粒子径4.0μm)の炭化ケイ素砥粒を担持させて,粒径0.8〜0.5mmの弾性研磨材(以下,「ゼラチン研磨材(1)」という)を得た。
弾性体をウレタンゴムとしてこのウレタンゴム自体の粘着性によって表面に砥粒を付着させた弾性研磨材(以下,「ウレタンゴム研磨材(1)」という。)を得た。なお,ウレタンゴム研磨材(1)に使用した砥粒は,ゼラチン研磨材(1)と同じである。
実施例1
研磨材投射工程として,(株)不二製作所製のエアー式のブラスト加工装置「LDQ−SR」を使用し,加工圧力0.06MPa,ノズル径8mm,噴射角度(基板とノズルの軸線とが成す角度)30°として,前記ゼラチン研磨材(1)を5分間噴射加工した後,被加工物の表面及び微細孔内に向けて0.3MPaの圧縮空気を噴射した。
実施例1と同様の研磨材投射工程を行った後,クリーニング工程として被加工物を30分間,水道水中に浸漬した後,0.3MPaの圧縮空気を被加工物の表面及び微細孔内に噴射した。
実施例1と同様の研磨材投射工程を行った後,クリーニング工程として圧力水(0.3MPa)と圧縮空気(0.3MPa)の気液混合流体を被加工物の表面に1分間噴射した。
実施例1と同様の研磨材投射工程のみを行い,洗浄を行っていない。
ウレタンゴム研磨材(1)を使用した点を除き,実施例1と同じ。
ウレタンゴム研磨材(1)を使用した点を除き,実施例2と同じ。
ウレタンゴム研磨材(1)を使用した点を除き,実施例3と同じ。
比較例2と同様の研磨材投射工程のみを行い,洗浄を行っていない。
上記各実施例及び比較例による加工を行った後の被加工物に対し,光学顕微鏡(50倍)を使用して研磨材の残留による光透過の減少,及び反射法による研磨材の残存の有無に基づき,微細孔の目詰まりの状態を評価した結果を下記の表1に示す。
以上の結果,ゼラチン,ウレタンゴムのいずれを弾性体とした弾性研磨材を使用した場合であっても,被加工物の表面を梨地とすることなく,且つ,バリの除去や開孔縁の面取りを行うことができていた。
被加工物
厚さ0.4mmのSUS304製の鏡面シートに,直径40μmの微細孔を200mmピッチで縦方向に4個,幅方向に4個の計16個をレーザによって形成した。
本願の研磨材
ゼラチンを水に入れて加熱して溶かしてゲル化したゲル化物を冷却しながら粒状に成形した弾性体を製造し,弾性体自体が持つ粘着性によって弾性体の表面に,♯8000(平均粒子径1.2μm)の炭化ケイ素砥粒を担持させた,粒径0.5〜0.2mmの弾性研磨材(以下,「ゼラチン研磨材(2)」という。)を製造した。
弾性体をウレタンゴムとしてこのウレタンゴム自体の粘着性によって表面に,前記ゼラチン研磨材(2)で使用したと同じ砥粒を付着させた弾性研磨材(以下,「ウレタンゴム研磨材(2)」という。)を製造した。
実施例4
研磨材投射工程として,(株)不二製作所製のエアー式のブラスト加工装置「LDQ−SR」を使用し,加工圧力0.06MPa,ノズル径8mm,加工時間2分,噴射角度(基板とノズルの軸線とが成す角度)30°として,前記ゼラチン研磨材(2)を5分間噴射加工した後,被加工物の表面及び微細孔内に向けて0.3MPaの圧縮空気を噴射した。
実施例4と同様の研磨材投射工程を行った後,洗浄工程として被加工物を30分間,水道水中に浸漬した後,(株)カイジョー製の超音波洗浄機「Sono Cleaner 200D」を使用して被加工物を10分間,超音波洗浄した。
実施例4と同様の研磨材投射工程のみを行い,洗浄を行っていない。
ウレタンゴム研磨材(2)を使用した点を除き,実施例4と同じ。
比較例7による処理後,更に(株)カイジョー製の超音波洗浄機「Sono Cleaner 200D」を使用して被加工物を10分間超音波洗浄した。
比較例7と同様の研磨材投射工程のみを行い,洗浄を行っていない。
上記各実施例及び比較例による加工を行った後の被加工物に対し,光学顕微鏡(50倍)を使用して研磨材の残留による光透過の減少,及び反射法による研磨材の残存の有無に基づき,微細孔の目詰まりの状態を評価した結果を下記の表2に示す。
以上の結果,ゼラチン,ウレタンゴムのいずれを弾性体とした研磨材を使用した場合であっても,被加工物の表面を梨地とすることなく,且つ,バリの除去や開孔縁の面取りが行われていた。
Claims (8)
- 被加工物の微細孔形成部に対し,研磨材を投射して行う仕上げ加工において,
前記研磨材を,水,アルコール又は有機溶剤のうちから選択されたいずれかの液体に溶解し,又は前記液体との接触により軟化する性質を有する弾性体と,前記弾性体に分散され,又は前記弾性体の表面に担持された砥粒とによって構成された,前記微細孔の孔径よりも大径の弾性研磨材とし,前記被加工物の微細孔形成部に対し,前記弾性研磨材を投射する研磨材投射工程と,
前記研磨材投射工程後,前記被加工物を,前記弾性体を溶解又は軟化させる前記液体を洗浄液として使用して洗浄するクリーニング工程を含むことを特徴とする微細孔形成部の仕上げ加工方法。 - 前記弾性研磨材を,被加工物の加工面に対し5〜60°の入射角となるよう投射することを特徴とする請求項1記載の微細孔形成部の仕上げ加工方法。
- 前記クリーニング工程における前記洗浄を,前記洗浄液を使用した超音波洗浄により行うことを特徴とする請求項1又は2記載の微細孔形成部の仕上げ加工方法。
- 前記クリーニング工程における前記洗浄を,前記微細孔形成部に対して前記洗浄液を単独で,又は圧縮気体と共に噴射して行うことを特徴とする請求項1又は2記載の微細孔形成部の仕上げ加工方法。
- 前記クリーニング工程を,前記被加工物を前記洗浄液に所定時間浸漬した後,前記微細孔形成部に対して圧縮気体を吹き付けることにより行うことを特徴とする請求項1又は2記載の微細孔形成部の仕上げ加工方法。
- 前記弾性体をゼラチン,及び/又は増粘性多糖類のゲル化物によって形成すると共に,前記洗浄液を水としたことを特徴とする請求項1〜5いずれか1項記載の微細孔形成部の仕上げ加工方法。
- 前記弾性体を,糊化でん粉を主成分とする物質により形成すると共に,前記洗浄液を水としたことを特徴とする請求項1〜5いずれか1項記載の微細孔形成部の仕上げ加工方法。
- 前記弾性体を,穀粉に水を添加すると共に混練してグルテンを生成させた混練物により形成すると共に,前記洗浄水を水としたことを特徴とする請求項1〜5いずれか1項記載の微細孔形成部の仕上げ加工方法。
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