JP6589039B1 - センタレス加工用研磨ベルト、センタレス加工用砥石車、およびセンタレス加工用研磨ベルトの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】平滑性、および、耐久性が得られるセンタレス加工用研磨ベルトを提供する。【解決手段】一定の高さｈを有する複数の研磨凸部２８が基材シート２６上に規則的に且つ相互に離間した状態で配置され、研磨凸部２８の基材シート２６側に、基材シート２６に近づくほど研磨凸部２８の外周側へ広がる末広部３０が備えられる。これにより、軸状被削材１６の表面の平滑性に関して、センタレス加工後の軸状被削材１６の外周面の平滑性が得られるとともに、基材シート２６に近づくほど研磨凸部２８の外周側へ広がる末広部３０が研磨凸部２８の基材シート２６側に備えられることで剥離強度が高められるので、研磨凸部２８のはがれが抑制され、研磨ベルト２４の高い耐久性が得られる。【選択図】図４
Description
本発明は、軸状被削材をセンタレス加工するためのセンタレス加工用研磨ベルト、センタレス加工用砥石車、およびセンタレス加工用研磨ベルトの製造方法に関するものである。
支持刃により支持された軸状被削材をスルーフィードする過程で調整車との間で挟んだ状態でその軸状被削材の外周面を研磨するセンタレス加工を行うためのセンタレス加工用砥石車が知られている。たとえば、特許文献１に記載された砥石車がそれである。この砥石車は、ビトリファイド砥石と同様の砥石材料、金属材料、或いは合成樹脂材料から成形された円筒状本体の外周面に、複数個のセグメントチップが隙間なく貼り付けられ、そのセグメントチップの砥粒層によって円筒状研削面が形成されている。
上記従来のセンタレス加工用砥石車の円筒状本体の外周面に隙間なく貼り付けられたセグメントチップは、ムライトなどのセラミックスからなる下地層と、その下地層の外周側に形成されて研削に関与する砥粒層とから構成され、比較的剛性の高い円筒状本体の外周面に貼り付けられるため、微細の砥粒を用いても軸状被削材の外周面を研削する場合に表面の平滑性を得ることが難しかった。
これに対して、特許文献２に示すように、平板状の一般砥石を細かく破断させることによりセグメントチップを形状し、そのセグメントチップが外周面に隙間無く貼り着けられた可撓性の無端ベルトを、金属ホイール（台金）の外周面に径方向の厚みが比較的大きいゴム弾性層を介して支持したセンタレス加工工具が提案されている。これによれば、セグメントチップ間の段差位置がランダムとなると共に、ゴム弾性層の弾性変形によって、軸状被削材の外周面に対して局所的に急激な砥粒の食い込みが緩和されることから、その軸状被削材の外周面の平滑性が改善される。
ところで、上記軸状被削材の表面の凹凸に関して、表面粗さ計の接針の先端曲率半径よりも小さくてその表面粗さ計では正確に把握できない深さの凹凸がないことを要求とされる場合がある。このような場合には、軸状被削材の表面に電気メッキが施された後において耐食性試験（たとえばＪＩＳＨ８５０２）において錆の発生の有無に基づいて、センタレス加工後の軸状被削材の外周面の平滑性が評価される。しかしながら、特許文献２に記載のセンタレス研磨工具を用いてセンタレス加工を行なった軸状被削材の外周面は、耐食性試験によって錆の発生が認められる場合があり、特許文献２に記載のセンタレス研磨工具を用いたセンタレス加工では、軸状被削材の外周面に関して未だ充分な平滑性が得られない場合があった。
これに対して、特許文献３に記載の研磨布紙のように一定の高さを有する複数個の研磨凸部を、相互に離間した状態で無端環状の可撓性基材シート上に規則的に配置させた研磨ベルトを作成して、その研磨ベルトをホイール（台金）の外周面に径方向の厚みが比較的大きいゴム弾性層を介して支持したセンタレス加工用砥石車を作成した。このセンタレス加工用砥石車を用いてセンタレス加工を行なうと、軸状被削材の表面の平滑性に関して、耐食性試験において錆の発生が無く、センタレス加工後の軸状被削材の外周面の平滑性が得られた。しかしながら、無端環状の可撓性基材シートから研磨凸部の剥離が発生し、センタレス加工工具の耐久性が得られないという問題があった。
本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、平滑性、および、耐久性が得られるセンタレス加工用研磨ベルトを提供することにある。
本発明者等は、上記事情を背景として種々検討を重ねた結果、無端環状の可撓性基材シート上に固着させる研磨凸部の形状に関して、流動性改善剤として機能するシリカ微粒子を用いて可撓性基材シート上に塗布する塗工ペーストのチキソトロピーを調整すると、特許文献３の研磨凸部とは逆に、研磨凸部の可撓性基材シート側に末広部が形成されると、無端環状の可撓性基材シートから研磨凸部の剥離が抑制されることを見いだした。本発明はかかる知見に基づいてなされたものである。
すなわち、第１発明の要旨とするところは、一定の高さを有する複数の研磨凸部が無端環状の可撓性基材シート上に規則的に且つ相互に離間した状態で配置されたセンタレス加工用研磨ベルトであって、前記研磨凸部の可撓性基材シート側に、前記可撓性基材シートに近づくほど前記研磨凸部の外周側へ広がる末広部を備え、前記研磨凸部は、平面視で矩形形状であり、前記末広部の前記研磨凸部の外周側への突出し量は、前記研磨凸部の対角線上では他の部分よりも大きいことにある。
第２発明の要旨とするところは、第１発明において、前記末広部は、前記研磨凸部の側壁面が前記可撓性基材シートに近づくほど前記研磨凸部の外周側へ突き出す傾斜形状を有していることにある。
第３発明の要旨とするところは、第１発明または第２発明において、前記末広部の前記可撓性基材シートに対する接触角は、４５度以下であることにある。
第４発明の要旨とするところは、前記第１発明から第３発明のいずれか１において、前記研磨凸部は、平面視において５ｍｍ〜２０ｍｍ×５ｍｍ〜２０ｍｍの矩形形状であり、１．５〜３．０ｍｍの高さを有し、１．４ｍｍ〜３．０ｍｍの間隔を有するものであり、前記無端環状の可撓性基材シートは、５０ｍｍ〜１５０ｍｍの幅寸法を有することにある。
第５発明の要旨とするところは、第１発明から第４発明のいずれか１において、前記無端環状の可撓性基材シートの内周面には、砥粒層が形成されていることにある。
第６発明の要旨とするところは、前記第１発明から第５発明のいずれか１において、研磨凸部は、砥粒と、フィラーと、前記砥粒およびフィラーを結合する樹脂結合剤と、無機流動性改善剤とを含むことにある。
第７発明の要旨とするところは、第１発明から第６発明のいずれか１のセンタレス加工用研磨ベルトと、外周面を有し、前記外周面で前記センタレス加工用研磨ベルトをゴム弾性層を介して支持するホイールと、を含み、ワークレスト上の軸状被削材を調整車との間で挟んだ状態で回転駆動されることにより前記軸状被削材に研磨を施すセンタレス加工に用いられるセンタレス加工用砥石車であることにある。
第８発明の要旨とするところは、一定の高さを有する複数の研磨凸部が無端環状の可撓性基材シート上に規則的に且つ相互に離間した状態で配置され、前記研磨凸部の前記可撓性基材シート側に、前記可撓性基材シートに近づくほど前記研磨凸部の外周側へ広がる末広部を、備えるセンタレス加工用研磨ベルトと、外周面を有し、前記外周面で前記センタレス加工用研磨ベルトをゴム弾性層を介して支持するホイールと、を含み、ワークレスト上の軸状被削材を調整車との間で挟んだ状態で回転駆動されることにより前記軸状被削材に研磨を施すセンタレス加工に用いられるセンタレス加工用砥石車であることにある。
第８発明の要旨とするところは、一定の高さを有する複数の研磨凸部が無端環状の可撓性基材シート上に規則的に且つ相互に離間した状態で配置され、前記研磨凸部の前記可撓性基材シート側に、前記可撓性基材シートに近づくほど前記研磨凸部の外周側へ広がる末広部を、備えるセンタレス加工用研磨ベルトと、外周面を有し、前記外周面で前記センタレス加工用研磨ベルトをゴム弾性層を介して支持するホイールと、を含み、ワークレスト上の軸状被削材を調整車との間で挟んだ状態で回転駆動されることにより前記軸状被削材に研磨を施すセンタレス加工に用いられるセンタレス加工用砥石車であることにある。
第９発明の要旨とするところは、前記第１発明から第５発明のいずれか１の研磨ベルトの製造方法であって、砥粒と、フィラーと、前記砥粒およびフィラーを結合する樹脂結合剤と、７μｍから４０μｍの一次粒径を有するシリカ微粒子とが混練された塗工ペーストをメタルマスクを通して前記無端環状の可撓性基材シートの内周面に塗布する塗布工程と、前記塗工ペースト中の樹脂結合剤を硬化させる硬化工程とを、含むことにある。
第１０発明の要旨とするところは、第９発明において、前記シリカ微粒子は、前記塗布工程において、前記塗工ペーストの塗布により前記塗工ペーストに剪断応力が付与直後は前記塗工ペーストの粘度を低下させて流動性を高め、前記塗工ペーストが静止すると前記塗工ペーストの粘度を上昇させるものである。
第１１発明の要旨とするところは、第９発明または第１０発明において、前記塗工ペーストには、前記塗工ペースト中に形成される気泡を消すための消泡剤が含まれる。
第１発明のセンタレス加工用研磨ベルトによれば、一定の高さを有する複数の研磨凸部が無端環状の可撓性基材シート上に規則的に且つ相互に離間した状態で配置された研磨ベルトを有するセンタレス加工用研磨ベルトにおいて、前記研磨凸部の可撓性基材シート側に、可撓性基材シートに近づくほど前記研磨凸部の外周側へ広がる末広部が備えられ、前記研磨凸部は、平面視で矩形形状であり、前記末広部の前記研磨凸部の外周側への突出し量は、前記研磨凸部の対角線上では他の部分よりも大きくされている。これにより、軸状被削材の表面の平滑性に関して、センタレス加工後の軸状被削材の外周面の平滑性が得られるとともに、可撓性基材シートに近づくほど前記研磨凸部の外周側へ広がる末広部が研磨凸部の可撓性基材シート側に備えられることで剥離強度が高められるので、研磨凸部のはがれが抑制され、高い耐久性が得られる。また、前記末広部の前記研磨凸部の外周側への突出し量が、前記研磨凸部の対角線上では他の部分よりも大きくされることで、前記研磨凸部の前記無端環状の可撓性基材シートに対する剥離強度が効率よく高められる。
第２発明のセンタレス加工用研磨ベルトによれば、前記末広部は、前記研磨凸部の側壁面が前記可撓性基材シートに近づくほど前記研磨凸部の外周側へ突き出す傾斜形状を有していることにある。このようにすれば、前記末広部の柔軟性が高められ、前記末広部の無端環状の可撓性基材シートに対する剥離強度が効率よく高められる。
第３発明のセンタレス加工用研磨ベルトによれば、前記末広部の前記可撓性基材シートに対する接触角は、４５度以下であることにある。このようにすれば、前記末広部の柔軟性が高められ、前記末広部の無端環状の可撓性基材シートに対する剥離強度が効率よく高められる。
第４発明のセンタレス加工用研磨ベルトによれば、前記研磨凸部は、平面視において５ｍｍ〜２０ｍｍ×５ｍｍ〜２０ｍｍの矩形形状であり、１．５ｍｍ〜３．０ｍｍの高さを有し、１．４ｍｍ〜３．０ｍｍの間隔を有するものであり、前記無端環状の可撓性基材シートは、５０ｍｍ〜１５０ｍｍの幅寸法を有することにある。このように構成された研磨凸部を外周面に有する研磨ベルトを、樹脂製或いは金属製のホイールの外周面に径方向の厚みが比較的大きいゴム弾性層を介して支持させたセンタレス加工用砥石車を用いてセンタレス研磨するとき、軸状被削材の表面の平滑性に関して、センタレス加工後の軸状被削材の外周面の平滑性が得られる。研磨凸部の寸法が２０ｍｍを超えると研磨ベルトの柔軟性が損なわれ、５ｍｍを下まわると研磨凸部の剥離強度が得られずそれ加えられる負荷によって耐久性が損なわれる。また、研磨凸部の可撓性基材シートからの高さが１．５ｍｍを下まわると耐久性が損なわれ、３．０ｍｍを超えると研磨凸部の柔軟性が低下する。また、研磨凸部の間隔が１．４ｍｍを下まわると研磨凸部を形成するメタルマスクの作成が困難となり、３．０ｍｍを超えると研削中に研磨凸部が軸状被削材の表面をたたいて痕跡が残る。また、前記無端環状の可撓性基材シートの幅寸法が５０ｍｍを下回ると１回のスルーフィードにより得られる研削の能率が低下し、１５０ｍｍを超えると、スルーフィード型センタレス加工装置が大型となり、使い勝手が低下する。
第５発明のセンタレス加工用研磨ベルトによれば、前記無端環状の可撓性基材シートの内周面には、砥粒層が形成されていることにある。このように構成された研磨ベルトを、樹脂製或いは金属製のホイールの外周面に径方向の厚みが比較的大きいゴム弾性層を介して支持させたセンタレス加工用砥石車を用いてセンタレス加工するとき、研磨ベルトとゴム弾性層とが前記砥粒層によって固定されるので、研磨ベルトとゴム弾性層とのずれが防止される。
第６発明のセンタレス加工用研磨ベルトによれば、研磨凸部は、砥粒と、フィラーと、前記砥粒およびフィラーを結合する樹脂結合剤と、無機流動性改善剤とを含むことにある。前記無機流動性改善剤は、たとえば７μｍ〜４０μｍの一次粒子径を有するシリカ微粒子であり、このようなシリカ微粒子は、前記塗工ペーストに対する剪断応力に応じた無機流動性改善剤として機能し、前記塗布工程において、前記塗工ペーストの塗布により前記塗工ペーストに剪断応力が付与直後は前記塗工ペーストの粘度を低下させて流動性を高め、前記塗工ペーストが静止すると前記塗工ペーストの粘度を上昇させるものである。これにより、前記塗工ペーストのメタルマスクを通した前記無端環状の可撓性基材シートへの塗工に際して、前記研磨凸部の可撓性基材シート側に、可撓性基材シートに近づくほど前記研磨凸部の外周側へ広がる末広部が形成される。このような機能を有するシリカ微粒子は、無機質であるため、研磨凸部の硬化後においても残存している。
第７発明および第８発明のセンタレス加工用砥石車によれば、第１発明のセンタレス加工用研磨ベルトと、外周面を有し、前記外周面で前記センタレス加工用研磨ベルトをゴム弾性層を介して支持するホイールと、を含み、ワークレスト上の軸状被削材を調整車との間で挟んだ状態で回転駆動されることにより前記軸状被削材に研磨を施すセンタレス加工に用いられることにある。これにより、軸状被削材の表面の平滑性に関して、センタレス加工後の軸状被削材の外周面の平滑性が得られるとともに、可撓性基材シートに近づくほど前記研磨凸部の外周側へ広がる末広部が研磨凸部の可撓性基材シート側に備えられることで剥離強度が高められるので、研磨凸部のはがれが抑制され、高い耐久性が得られる。
第９発明の研磨ベルトの製造方法によれば、砥粒と、フィラーと、前記砥粒およびフィラーを結合する樹脂結合剤と、７μｍから４０μｍの一次粒径を有するシリカ微粒子とが混練された塗工ペーストをメタルマスクを通して前記無端環状の可撓性基材シートの内周面に塗布する塗布工程と、前記塗工ペースト中の樹脂結合剤を硬化させる硬化工程とを、含む。前記シリカ微粒子は、前記塗工ペーストに対する剪断応力に応じた無機流動性改善剤として機能し、前記塗布工程において、前記塗工ペーストの塗布により前記塗工ペーストに剪断応力が付与直後は前記塗工ペーストの粘度を低下させて流動性を高め、前記塗工ペーストが静止すると前記塗工ペーストの粘度を上昇させるものである。これにより、前記塗工ペーストのメタルマスクを通した前記無端環状の可撓性基材シートへの塗工に際して、前記研磨凸部の可撓性基材シート側に、可撓性基材シートに近づくほど前記研磨凸部の外周側へ広がる末広部が形成される。
第１０発明の研磨ベルトの製造方法によれば、前記シリカ微粒子は、前記塗布工程において、前記塗工ペーストの塗布により前記塗工ペーストに剪断応力が付与直後は前記塗工ペーストの粘度を低下させて流動性を高め、前記塗工ペーストが静止すると前記塗工ペーストの粘度を上昇させるものである。これにより、前記塗工ペーストのメタルマスクを通した前記無端環状の可撓性基材シートへの塗工に際して、前記研磨凸部の可撓性基材シート側に、可撓性基材シートに近づくほど前記研磨凸部の外周側へ広がる末広部が形成される。
第１１発明の研磨ベルトの製造方法によれば、前記塗工ペーストには、前記塗工ペースト中に形成される気泡を消すための消泡剤が含まれるので、前記塗工ペーストのメタルマスクを通した前記無端環状の可撓性基材シートへの塗工に際して形成される気泡が発生し難くなり、前記研磨凸部内に気泡が形成されることが抑制される。
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例のセンタレス加工用砥石車１０が適用されるセンタレス加工装置１２の要部を示している。図１において、センタレス加工用砥石車１０は、ワークレスト（ブレード、受け板）１４に支持された軸状被削材１６を調整車１８との間に挟持した状態で回転駆動される。これにより、ワークレスト１４上の軸状被削材１６がその長手方向に送られる過程で、軸状被削材１６の外周面がセンタレス加工される。
センタレス加工用砥石車１０は、図２に示すように、センタレス加工用砥石車１０のコアとして機能する樹脂製或いは金属製のホイール２０と、径方向の厚みが比較的大きいゴム弾性層２２を介してそのホイール２０の外周面に支持された、無端環状の研磨ベルト２４とを備えている。ゴム弾性層２２の弾性力によって研磨ベルト２４に張力が発生させられている。ゴム弾性層２２は、周方向において一体に成形されたものであってもよいが、周方向において複数個に分割されたものであってもよい。
図３は、研磨ベルト２４の外周面を示している。研磨ベルト２４は、たとえば５０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度の幅寸法ｗを備えている。研磨ベルト２４は、無端環状の可撓性の基材シート２６と、可撓性の基材シート２６の外周面に、複数列規則的に配置され且つ相互に一定の間隔ｄを隔てて配置された複数の研磨凸部２８とを備えている。研磨凸部２８は平面視で略矩形形状、本実施例では略正方形形状であって、その対角線方向ｔが研磨ベルト２４の長手方向と平行となるように配置されている。
図４は、研磨ベルト２４の断面を拡大して示す図３のＩＶ−ＩＶ視断面である。基材シート２６は、天然繊維、合成繊維、炭素繊維から選択された１または２以上の繊維から成る、不織布、織布または多層構造の複合シート剤などの可撓性シート部材から成る基層２６ａと、基層２６ａの内周面側に砥粒が固着されて成る砥粒層２６ｂと、基層２６ａの内周面側に固着された耐熱ゴム層２６ｃとの積層体である。基層２６ａおよび砥粒層２６ｂは、一般的な研磨布紙と同様の構成である。
研磨凸部２８は、たとえば１．５〜３．０ｍｍ程度の一定の高さｈを有する偏平な形状であって、平面視において５ｍｍ〜２０ｍｍ×５ｍｍ〜２０ｍｍの縦横寸法を有する矩形形状であり、１．４ｍｍ〜３．０ｍｍ程度の相互間隔ｄを有している。研磨凸部２８は、たとえば＃２０００程度の粒度を有するセラミック砥粒と、たとえば＃２０００程度の粒度を有する無機フィラーと、前記セラミック砥粒および無機フィラーを結合するたとえばポリイミドなどの耐熱性を有する樹脂結合剤と、たとえば７μｍから４０μｍ程度の一次粒径を有するシリカ微粒子などの無機流動性改善剤とを、含む。この無機流動性改善剤は、基材シート２６上に後述の塗工ペーストをメタルマスク３４を通して塗布するときに、剪断応力に応じて塗工ペーストの粘度を変化させるチキソトロピーに寄与するものであるが、無機質であるため、硬化後の研磨凸部２８内に残留している。
研磨凸部２８には、図４に示すように、基材シート２６に近づくほど研磨凸部２８の外周側へ広がる末広部３０が、研磨凸部２８の基材シート２６側に形成されている。末広部３０は、図４に示すように、研磨凸部２８の側壁面３２が基材シート２６に近づくほど研磨凸部２８の外周側へ突き出す傾斜形状を有している。図４に示すように、末広部３０の基材シート２６に対する接触角θは、４５度以下である。
末広部３０の研磨凸部２８からの外周側への突出し量ｐは、図３に示すように、研磨凸部２８の対角線上では他の部分よりも大きくされている。
図５は、研磨ベルト２４の製造工程を説明する工程図である。図５において、基材シート準備工程Ｐ１では、内周面側に砥粒層２６ｂが形成された基層２６ａの外周面に耐熱ゴム層２６ｃが固着された可撓性を有する無端環状の基材シート２６が準備される。
塗工ペースト調整工程Ｐ２では、架橋剤（硬化剤）を含む未硬化の樹脂結合剤（たとえばポリイミドなどの耐熱樹脂）、＃２００〜＃３０００、好適には＃２０００程度の粒度を有するフィラー（たとえばＧＣ＃２０００などの一般砥粒）、＃６０〜＃２０００、好適には＃２００程度の粒度を有する砥粒（たとえば＃２００程度のＳｉＣ、ＳｉＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯなど）、無機粘度調整剤（たとえば７〜４０μｍの一次粒径を有するシリカ微粒子などのチクソ性付与剤）、潤滑剤（たとえばカ−ボン、硫黄、二硫化モリブデン、窒化ホウ素）、消泡剤（たとえは変成シリコン、界面活性剤、金属石鹸、シリカ）などが、表１の割合で調合され、且つそれらが混合されることで、研磨凸部２８の形成材料である塗工ペーストが調整される。
次いで、メタルマスク印刷工程Ｐ３では、たとえば、基材シート２６上に載置された図６に示すメタルマスク３４を通して上記塗工ペーストがスキージにより押し出されることで、基材シート２６上に未硬化の研磨凸部２８が、図３および図４に示すように、メタルマスク３４の厚みに対応する高さｈで且つメタルマスク３４の貫通孔３６と同様の矩形パターンで形成される。メタルマスク３４は、研磨凸部２８の高さｈに対応する厚みを有するステンレススチール板から構成され、研磨凸部２８の形状に対応する複数個の矩形の貫通孔３６を備えている。
次に、乾燥工程Ｐ４により、基材シート２６上に押し出された未硬化の研磨凸部２８が乾燥される。このメタルマスク印刷工程Ｐ３および乾燥工程Ｐ４が必要厚みが得られるまで繰り返えされる。
そして、硬化工程Ｐ５において、樹脂結合剤の硬化温度たとえば１５０〜２００度に予め設定されている加熱室内に塗工ペーストが塗布された基材シート２６が所定時間保持されることで、樹脂結合剤の硬化が行なわれ、研磨ベルト２４が製造される。
〔表１〕
原材料名 割合
樹脂結合剤 ７０〜１３０重量部
フィラー １７〜 ３２重量部
砥粒 ７０〜１３０重量部
粘度調整剤 ７〜 １３重量部
潤滑剤 ０．７〜１．３重量部
消泡剤 ０．３〜０．７重量部
原材料名 割合
樹脂結合剤 ７０〜１３０重量部
フィラー １７〜 ３２重量部
砥粒 ７０〜１３０重量部
粘度調整剤 ７〜 １３重量部
潤滑剤 ０．７〜１．３重量部
消泡剤 ０．３〜０．７重量部
表１においてチクソ性付与剤として機能する粘度調整剤としては、たとえば７〜４０μｍの一次粒径を有するシリカ微粒子のような無機流動性調整剤が用いられる。このようなシリカ微粒子は、前記塗工ペーストに、ゲルのような塑性固体とゾルのような非ニュートン液体との間の中間的な性質すなわちチクソ性（チキソトロピー）を付与するもので、その混合割合は、単に増粘剤として用いる場合よりも多い。メタルマスク３４の貫通孔３６を通して塗工ペーストが基材シート２６上に押し出されたとき、基材シート２６上に形成された研磨凸部２８に前述の末広部３０が形成される程度に前記シリカ微粒子の混合割合が設定されている。本発明者は、シリカ微粒子の混合割合を調整することで、研磨凸部２８に前述の末広部３０が形成されることを見いだした。
研磨凸部２８に末広部３０が形成される上記の現象は、以下のように推定される。シリカ微粒子は、メタルマスク印刷工程Ｐ３において、前記塗工ペーストがスキージによりメタルマスク３４の貫通孔３６を通して基材シート２６上に押し出されたとき、その塗工ペーストの塗布過程の流動によって塗工ペーストに剪断応力が付与されるので、その剪断応力の付与直後は塗工ペーストの粘度が低下して流動性が高められるが、塗工ペーストの押し出しが完了して塗工ペーストが静止すると塗工ペーストの粘度が上昇させる。このため、塗工後の静止時間が所定時間経過してからメタルマスク３４が基材シート２６から離されるとき、メタルマスク３４の貫通孔３６の内周面に接触している塗工ペーストがメタルマスク３４と共に引き離されることで、基材シート２６上に残された塗工ペーストから成る研磨凸部２８に前述の末広部３０が形成されると考えられる。現に、基材シート２６から離されたメタルマスク３４の貫通孔３６の内周面には、引き離された塗工ペーストが付着している。
また、塗工ペーストには、塗工ペースト中にメタルマスク印刷の作業過程で塗工ペーストが混練されることで発生する気泡を消すための消泡剤が、含まれる。この消泡剤は、たとえば変成シリコーン、界面活性剤、金属石鹸、植物油などから構成される。
上述のように、本実施例のセンタレス加工用研磨ベルト２４によれば、一定の高さを有する複数の研磨凸部２８が無端環状の可撓性の基材シート２６上に規則的に且つ相互に離間した状態で配置され、研磨凸部２８の基材シート２６側に、基材シート２６に近づくほど研磨凸部２８の外周側へ広がる末広部３０が備えられる。これにより、軸状被削材１６の表面の平滑性に関して、耐食性試験において錆の発生が無く、センタレス加工後の軸状被削材１６の外周面の平滑性が得られるとともに、基材シート２６に近づくほど研磨凸部２８の外周側へ広がる末広部３０が研磨凸部２８の基材シート２６側に備えられることで剥離強度が高められるので、研磨凸部２８のはがれが抑制され、研磨ベルト２４の高い耐久性が得られる。
本実施例の研磨ベルト２４によれば、末広部３０は、研磨凸部２８の側壁面３２が基材シート２６に近づくほど研磨凸部２８の外周側へ突き出す傾斜形状を有している。このため、末広部３０の柔軟性が高められ、末広部３０の基材シート２６に対する剥離強度が効率よく高められる。
本実施例の研磨ベルト２４によれば、末広部３０の基材シート２６に対する接触角θは、４５度以下である。このため、末広部３０の柔軟性が高められ、末広部３０の可撓性の基材シート２６に対する剥離強度が効率よく高められる。
本実施例の研磨ベルト２４によれば、研磨凸部２８は、平面視で矩形形状であり、末広部３０の研磨凸部２８の外周側への突出し量ｐは、研磨凸部２８の対角線上では他の部分よりも大きい。このように、末広部３０の研磨凸部２８の外周側への突出し量ｐが、研磨凸部２８の対角線上では他の部分よりも大きくされることで、研磨凸部２８の基材シート２６に対する剥離強度が効率よく高められる。
本実施例の研磨ベルト２４によれば、研磨凸部２８は、平面視において５ｍｍ以上２０ｍｍ以下×５ｍｍ以上２０ｍｍ以下の幅寸法ｗを有する矩形形状であり、１．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の高さｈを有し、１．４ｍｍ以上３．０ｍｍ以下の間隔ｄを有するものであり、基材シート２６は、５０ｍｍ以上１５０ｍｍ以下の幅寸法を有することにある。このように構成された研磨凸部２８を外周面に有する研磨ベルト２４を、樹脂製或いは金属製のホイール２０の外周面に径方向の厚みが比較的大きいゴム弾性層２２を介して支持させたセンタレス加工用砥石車１０を用いてセンタレス研磨するとき、軸状被削材１６の表面の平滑性に関して、耐食性試験において錆の発生が無く、センタレス加工後の軸状被削材１６の外周面の平滑性が得られる。
研磨凸部２８の幅寸法ｗが２０ｍｍを超えると研磨ベルト２４の柔軟性が損なわれ、５ｍｍを下まわると研磨凸部２８の剥離強度が得られずそれ加えられる負荷によって耐久性が損なわれる。また、研磨凸部２８の可撓性基材シート２６からの高さｈが１．５ｍｍを下まわると耐久性が損なわれ、３．０ｍｍを超えると研磨凸部２８の柔軟性が低下する。また、研磨凸部２８の間隔ｄが１．４ｍｍを下まわると研磨凸部２８を形成するメタルマスク３４の作成が困難となり、３．０ｍｍを超えると研削中に軸状被削材１６の表面をたたいて痕跡が残る。また、基材シート２６の幅寸法が５０ｍｍを下回ると１回のスルーフィードにより得られる研削の能率が低下し、１５０ｍｍを超えると、スルーフィード型センタレス加工装置１２が大型となり、使い勝手が低下する。
本実施例の研磨ベルト２４によれば、基材シート２６の内周面には、砥粒層２６ｂが形成されている。このように構成された研磨ベルト２４を、ホイール２０の外周面に径方向の厚みが比較的大きいゴム弾性層２２を介して支持させたセンタレス加工用砥石車１０を用いてセンタレス加工するとき、研磨ベルト２４とゴム弾性層２２とが砥粒層２６ｂによって固定されるので、研磨ベルト２４とゴム弾性層２６ｂとのずれが防止される。
本実施例の研磨ベルト２４によれば、研磨凸部２８は、砥粒と、フィラーと、前記砥粒およびフィラーを結合する樹脂結合剤と、粘度調整剤とを含む。この粘度調整剤は、たとえば７μｍ〜４０μｍの一次粒子径を有するシリカ微粒子であり、このようなシリカ微粒子は、前記塗工ペーストに対する剪断応力に応じた無機流動性改善剤として機能し、前記塗布工程において、前記塗工ペーストの塗布により前記塗工ペーストに剪断応力が付与直後は前記塗工ペーストの粘度を低下させて流動性を高め、前記塗工ペーストが静止すると前記塗工ペーストの粘度を上昇させるものである。これにより、前記塗工ペーストのメタルマスク３４を通した基材シート２６への塗工に際して、研磨凸部２８の基材シート２６側に、基材シート２６に近づくほど研磨凸部２８の外周側へ広がる末広部３０が形成される。
本実施例のセンタレス加工用砥石車１０は、研磨ベルト２４と、外周面を有し、その外周面で研磨ベルト２４をゴム弾性層２２を介して支持するホイール２０と、を含み、ワークレスト１４上の軸状被削材１６を調整車１８との間で挟んだ状態で回転駆動されることにより軸状被削材１６の外周面に研磨を施すセンタレス加工に用いられる。これにより、軸状被削材１６の表面の平滑性に関して、耐食性試験において錆の発生が無く、センタレス加工後の軸状被削材１６の外周面の平滑性が得られるとともに、基材シート２６に近づくほど研磨凸部２８の外周側へ広がる末広部３０が研磨凸部２８の基材シート２６側に備えられることで剥離強度が高められるので、研磨凸部２８のはがれが抑制され、高い耐久性が得られる。
本実施例の研磨ベルト２４の製造方法によれば、砥粒と、フィラーと、前記砥粒およびフィラーを結合する樹脂結合剤と、粘度調整剤たとえば７μｍから４０μｍの一次粒径を有するシリカ微粒子とが混練された塗工ペーストをメタルマスク３４を通して無端環状の可撓性の基材シート２６の外周面に塗布するメタルマスク印刷工程Ｐ３と、前記塗工ペースト中の樹脂結合剤を硬化させる硬化工程Ｐ５とを、含む。前記粘度調整剤は、塗工ペーストに対する剪断応力に応じた無機流動性改善剤として機能し、メタルマスク印刷工程Ｐ３において、塗工ペーストの塗布により塗工ペーストに剪断応力が付与直後は前記塗工ペーストの粘度を低下させて流動性を高め、塗工ペーストが静止すると前記塗工ペーストの粘度を上昇させるものである。
これにより、塗工ペーストのメタルマスク３４を通した基材シート２６への塗工に際して、研磨凸部２８の基材シート２６側に、基材シート２６に近づくほど研磨凸部２８の外周側へ広がる末広部３０が形成される。これにより、軸状被削材１６の表面の平滑性に関して、耐食性試験において錆の発生が無く、センタレス加工後の軸状被削材１６の外周面の平滑性が得られるとともに、基材シート２６に近づくほど研磨凸部２８の外周側へ広がる末広部３０が研磨凸部２８の基材シート２６側に備えられることで剥離強度が高められるので、研磨凸部２８のはがれが抑制され、研磨ベルト２４の高い耐久性が得られる。
本実施例の研磨ベルト２４の製造方法によれば、シリカ微粒子は、メタルマスク印刷工程Ｐ３において、塗工ペーストの塗布により塗工ペーストに剪断応力が付与直後は前記塗工ペーストの粘度を低下させて流動性を高め、塗工ペーストが静止すると前記塗工ペーストの粘度を上昇させるものである。これにより、塗工ペーストのメタルマスク３４を通した基材シート２６への塗工に際して、研磨凸部２８の基材シート２６側に、基材シート２６に近づくほど研磨凸部２８の外周側へ広がる末広部３０が形成される。
本実施例の研磨ベルト２４の製造方法によれば、塗工ペーストには、塗工ペースト中に形成される気泡を消すための消泡剤が含まれるので、塗工ペーストのメタルマスク３４を通した基材シート２６への塗工に際して形成される気泡が発生し難くなり、研磨凸部２８内に気泡が形成されることが抑制される。
次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において、実施例相互に共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
図７は、本発明の他の実施例の研磨ベルト１２４を示している。本実施例の研磨ベルト１２４の基材シート１２６は、前述の実施例１の基材シート２６と比較して、基層２６ａのみで構成されている。このようにしても、前述の実施例と同様の効果が得られる。すなわち、実施例１の基材シート２６の内周面に積層された砥粒層２６ｂおよび基材シート２６の外周面に積層された耐熱ゴム層２６ｃは必ずしも設けられていなくてもよい。
図８は、図５のメタルマスク印刷工程Ｐ３において用いられるメタルマスク３４の他の実施例のメタルマスク２３４を示している。本実施例のメタルマスク２３４は、貫通孔３６の基材シート２６側の開口縁に面取り２３８が施されている。本実施例によれば、塗工ペーストに対するシリカ微粒子の混合量が適切な範囲から外れても、末広部３０が容易に形成される。
図９は、本発明のさらに他の実施例の研磨ベルト３２４の外周面を示す図であって、図３に相当する図である。本実施例の研磨ベルト３２４の外周面には、六角形の研磨凸部３２８が形成されている。研磨凸部３２８は末広部３０を有するが、図９では図示していない。
以上、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、別の態様でも実施され得る。
たとえば、前述の実施例１研磨凸部２８は矩形であり、実施例２の研磨凸部２８は六角形であったが、隙間を隔てて規則的に配列された三角形、円形などの他の形状に成形されたものであってもよい。
また、前述の実施例のセンタレス加工用砥石車１０は、研磨ベルト２４はホイール２０の外周面にゴム弾性層２２を介して支持されたものであったが、そのゴム弾性層２２は周方向に分割され且つ径方向に移動可能に設けられた複数個のセグメントゴムから構成されていてもよい。この場合には、セグメントゴムに遠心力が作用されると研磨ベルト２４の張力が増加させられる利点がある。
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、その他一々例示はしないが、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々変更、改良を加えた態様で実施することができる。
１０：センタレス加工用砥石車
１２：センタレス加工装置
１４：ワークレスト
１６：軸状被削材
１８：調整車
２０：ホイール
２２：ゴム弾性層
２４、１２４、３２４：研磨ベルト
２６、１２６：基材シート（可撓性基材シート）
２６ａ：基層
２６ｂ：砥粒層
２６ｃ：耐熱ゴム層
２８、３２８：研磨凸部
３０：末広部
３２：側壁面
３４、２３４：メタルマスク
３６：貫通孔
ｄ：間隔
ｗ：幅寸法
ｈ：高さ
θ：接触角
ｐ：突出し量
１２：センタレス加工装置
１４：ワークレスト
１６：軸状被削材
１８：調整車
２０：ホイール
２２：ゴム弾性層
２４、１２４、３２４：研磨ベルト
２６、１２６：基材シート（可撓性基材シート）
２６ａ：基層
２６ｂ：砥粒層
２６ｃ：耐熱ゴム層
２８、３２８：研磨凸部
３０：末広部
３２：側壁面
３４、２３４：メタルマスク
３６：貫通孔
ｄ：間隔
ｗ：幅寸法
ｈ：高さ
θ：接触角
ｐ：突出し量
Claims (11)
- 一定の高さを有する複数の研磨凸部が無端環状の可撓性基材シート上に規則的に且つ相互に離間した状態で配置されたセンタレス加工用研磨ベルトであって、
前記研磨凸部の前記可撓性基材シート側に、前記可撓性基材シートに近づくほど前記研磨凸部の外周側へ広がる末広部を備え、
前記研磨凸部は、平面視で矩形形状であり、
前記末広部の前記研磨凸部の外周側への突出し量は、前記研磨凸部の対角線上では他の部分よりも大きい
ことを特徴とするセンタレス加工用研磨ベルト。 - 前記末広部は、前記研磨凸部の側壁面が前記可撓性基材シートに近づくほど前記研磨凸部の外周側へ突き出す傾斜形状を有している
ことを特徴とする請求項１のセンタレス加工用研磨ベルト。 - 前記末広部の前記可撓性基材シートに対する接触角は、４５度以下である
ことを特徴とする請求項１または２のセンタレス加工用研磨ベルト。 - 前記研磨凸部は、平面視において５ｍｍ〜２０ｍｍ×５ｍｍ〜２０ｍｍの矩形形状であり、１．５〜３．０ｍｍの高さを有し、１．４ｍｍ〜３．０ｍｍの間隔を有するものであり、
前記無端環状の可撓性基材シートは、５０ｍｍ〜１５０ｍｍの幅寸法を有する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１のセンタレス加工用研磨ベルト。 - 前記無端環状の可撓性基材シートの内周面には、砥粒層が形成されている
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１のセンタレス加工用研磨ベルト。 - 前記研磨凸部は、砥粒と、フィラーと、前記砥粒およびフィラーを結合する樹脂結合剤と、無機流動性改善剤とを含む
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１のセンタレス加工用研磨ベルト。 - 請求項１から６のいずれか１のセンタレス加工用研磨ベルトと、
外周面を有し、前記外周面で前記センタレス加工用研磨ベルトをゴム弾性層を介して支持するホイールと、を含み、
ワークレスト上の軸状被削材を調整車との間で挟んだ状態で回転駆動されることにより前記軸状被削材に研磨を施すセンタレス加工に用いられる
ことを特徴とするセンタレス加工用砥石車。 - 一定の高さを有する複数の研磨凸部が無端環状の可撓性基材シート上に規則的に且つ相互に離間した状態で配置され、前記研磨凸部の前記可撓性基材シート側に、前記可撓性基材シートに近づくほど前記研磨凸部の外周側へ広がる末広部を、備えるセンタレス加工用研磨ベルトと、
外周面を有し、前記外周面で前記センタレス加工用研磨ベルトをゴム弾性層を介して支持するホイールと、を含み、
ワークレスト上の軸状被削材を調整車との間で挟んだ状態で回転駆動されることにより前記軸状被削材に研磨を施すセンタレス加工に用いられる
ことを特徴とするセンタレス加工用砥石車。 - 請求項１から５のいずれか１のセンタレス加工用研磨ベルトの製造方法であって、
砥粒と、フィラーと、前記砥粒およびフィラーを結合する樹脂結合剤と、７μｍから４０μｍの一次粒径を有するシリカ微粒子とが混練された塗工ペーストをメタルマスクを通して前記無端環状の可撓性基材シートの内周面に塗布する塗布工程と、
前記塗工ペースト中の前記樹脂結合剤を硬化させる硬化工程とを、含む
ことを特徴とするセンタレス加工用研磨ベルトの製造方法。 - 前記シリカ微粒子は、前記塗布工程において、前記塗工ペーストの塗布により前記塗工ペーストに剪断応力が付与直後は前記塗工ペーストの粘度を低下させて流動性を高め、前記塗工ペーストが静止すると前記塗工ペーストの粘度を上昇させる
ことを特徴とする請求項９のセンタレス加工用研磨ベルトの製造方法。 - 前記塗工ペーストには、前記塗工ペースト中に形成される気泡を消すための消泡剤が含まれる
ことを特徴とする請求項９または１０のセンタレス加工用研磨ベルトの製造方法。
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