JP6934653B2 - 金属部品の表面処理方法 - Google Patents
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Description
金属部品とメディアとからなるマスをバレル槽内で流動させながら洗浄液を給排水することで前記金属部品の表面を研磨する研磨工程を、少なくとも1回実行し、
前記少なくとも1回の研磨工程のうち最終仕上げ研磨工程で用いる最終仕上げ用の前記メディアを、砥粒が含まれずに母材のみから構成されるものとし、
前記最終仕上げ研磨工程では、
同軸状に配した略水平な一対の中空支持軸により回転可能に支持され、前記マスに雪崩状の流動を生じさせる最終仕上げ用の前記バレル槽を用い、
一方の前記中空支持軸を通して洗浄液を前記最終仕上げ用のバレル槽内に供給するとともに、前記最終仕上げ用のバレル槽内の洗浄液を他方の前記中空支持軸を通して排出し、
前記最終仕上げ研磨工程より前に中仕上げ研磨工程を実行し、
前記中仕上げ研磨工程では、筒状の中仕上げ用固定槽の下端の開口を塞ぐように配された中仕上げ用回転盤を回転させることで前記マスに渦流を生じさせる中仕上げ用の前記バレル槽を用い、
前記中仕上げ用のバレル槽を、前記中仕上げ用回転盤が前記中仕上げ用固定槽の下端縁に摺接しながら回転し、前記中仕上げ用回転盤の上端縁と前記中仕上げ用固定槽の下端縁との間には、前記中仕上げ用のバレル槽内の液体が流出することを許容する隙間が空いていないものとするところに特徴を有する。
第2の発明は、
金属部品とメディアとからなるマスをバレル槽内で流動させながら洗浄液を給排水することで前記金属部品の表面を研磨する研磨工程を、少なくとも1回実行し、
前記少なくとも1回の研磨工程のうち最終仕上げ研磨工程で用いる最終仕上げ用の前記メディアを、砥粒が含まれずに母材のみから構成されるものとし、
前記最終仕上げ研磨工程では、
同軸状に配した略水平な一対の中空支持軸により回転可能に支持され、前記マスに雪崩状の流動を生じさせる最終仕上げ用の前記バレル槽を用い、
一方の前記中空支持軸を通して洗浄液を前記最終仕上げ用のバレル槽内に供給するとともに、前記最終仕上げ用のバレル槽内の洗浄液を他方の前記中空支持軸を通して排出し、
前記最終仕上げ研磨工程より前に中仕上げ研磨工程を実行し、
前記中仕上げ研磨工程では、筒状の中仕上げ用固定槽の下端の開口を塞ぐように配された中仕上げ用回転盤を回転させることで前記マスに渦流を生じさせる中仕上げ用の前記バレル槽を用い、
中仕上げ用のメディアの結合材を合成樹脂とするところに特徴を有する。
第3の発明は、
金属部品とメディアとからなるマスをバレル槽内で流動させながら洗浄液を給排水することで前記金属部品の表面を研磨する研磨工程を、少なくとも1回実行し、
前記少なくとも1回の研磨工程のうち最終仕上げ研磨工程で用いる最終仕上げ用の前記メディアを、砥粒が含まれずに母材のみから構成されるものとし、
前記最終仕上げ研磨工程より前に中仕上げ研磨工程を実行し、
前記中仕上げ研磨工程では、筒状の中仕上げ用固定槽の下端の開口を塞ぐように配された中仕上げ用回転盤を回転させることで前記マスに渦流を生じさせる中仕上げ用の前記バレル槽を用い、
前記中仕上げ用のバレル槽を、前記中仕上げ用回転盤が前記中仕上げ用固定槽の下端縁に摺接しながら回転し、前記中仕上げ用回転盤の上端縁と前記中仕上げ用固定槽の下端縁との間には、前記中仕上げ用のバレル槽内の液体が流出することを許容する隙間が空いていないものとし、
前記中仕上げ研磨工程より前に粗仕上げ研磨工程を実行し、
前記粗仕上げ研磨工程では、筒状の粗仕上げ用固定槽と、前記粗仕上げ用固定槽の下端の開口を塞ぐように配されて前記粗仕上げ用固定槽と非接触の状態で回転する粗仕上げ用回転盤とを備えた粗仕上げ用の前記バレル槽を用いるところに特徴を有する。
第2の発明によれば、中仕上げ用のメディアの結合材を合成樹脂としたので、中仕上げ用のメディアは軟らかくて軽い。したがって、中仕上げ用のメディアが金属部品の表面にアルミナや異物を叩き込むことを抑制できる。メッキ処理が不要なので、コスト低減を実現できる。また、マスに渦流を生じさせるバレル槽の研磨力は、雪崩状の流動を生じさせるバレル槽よりも高いので、バリ取りやR付け等のための粗仕上げ工程で金属部品に形成された傷や凹凸を、効率的に平滑化することができる。
以下、本発明を具体化した実施例1を図1〜図9を参照して説明する。本実施例1の表面処理方法は、例えばハードディスク装置の磁気ディスク間に介装される円環形のスペーサS等のような精密機器の金属部品を処理対象としている。本実施例1では、金属部品がスペーサSである場合について説明する。スペーサSは、プレスや切削等によって所定の形状に加工され、その後、スペーサSのバリ除去や表面粗さの向上等のためにバレル研磨が施される。バレル研磨の際には、研磨材として4種類のメディアMa,Mb,Mc,Mdが用いられる。
粗仕上げ用渦流バレル研磨機10は、図2に示すように、軸線を上下方向に向けた粗仕上げ用のバレル槽11を備えている。粗仕上げ用のバレル槽11は、円形の皿状支持部材12に回転規制状態で同軸状に支持された円筒形の粗仕上げ用固定槽13と、粗仕上げ用固定槽13の下端の開口を塞ぐように(下端縁に沿うように)配された皿形の粗仕上げ用回転盤14とを備えている。粗仕上げ用回転盤14は、皿状支持部材12を貫通した回転軸15の上端部に一体回転可能に取り付けられていて、モータ16(図1を参照)により回転駆動される。粗仕上げ用回転盤14の外周面(下面)と皿状支持部材12の内周面(上面)とで区画された空間は、排水空間21となっている。
3台の中仕上げ用渦流バレル研磨機30は、同一構造の装置であり、図3に示すように、軸線を上下方向に向けた中仕上げ用のバレル槽31を備えている。中仕上げ用のバレル槽31は、円筒形の筒状支持部材32に回転規制状態で同軸状に支持された円筒形の中仕上げ用固定槽33と、中仕上げ用固定槽33の下端の開口を塞ぐように(下端縁に沿うように)配された皿形の中仕上げ用回転盤34とを備えている。中仕上げ用回転盤34は、中空回転軸35の上端部に一体回転可能に取り付けられていて、モータ36(図1を参照)により回転駆動される。
最終仕上げ用回転バレル研磨機40は、軸線を水平に向けた最終仕上げ用のバレル槽41を有する。最終仕上げ用のバレル槽41は、一対のフレーム42には、同軸状に配された2本の中空支持軸43が回転可能に取り付けられ、この2本の中空支持軸43には最終仕上げ用のバレル槽41が一体回転し得るように支持されている。一方の中空支持軸43には従動プーリ44が一体回転可能に取り付けられ、従動プーリ44とモータ45の駆動軸46に固着した駆動プーリ47との間にVベルト48が掛け渡されている。モータ45の駆動により最終仕上げ用のバレル槽41が回転するようになっている。
超音波洗浄装置60は、超音波発生装置61と、超音波を伝導するための水、有機溶媒等の洗浄液Wを貯留する容器62とを備えている。スペーサSを洗浄液W内に浸漬して超音波を発生させると、洗浄液W内で微細な泡が発生して短時間に破裂すること(キャビテーション)に伴うエネルギーにより、スペーサSの表面から微粉が浮き上がるようになっている。
粗仕上げ研磨工程で用いられる粗仕上げ用メディアMa(図6を参照)は、ジルコンからなる砥粒Gを合成樹脂製の結合材B(ボンド)で結合したものである。砥粒Gは、全体として不定形状をなしていて、角部が曲面状に成形されたものである。粗仕上げ用メディアMaは全体として円錐形をなしていて、その高さと直径は、いずれも、粗仕上げ用回転盤14の上端縁と粗仕上げ用固定槽13の下端縁との間の排水用スリット20の開口寸法より大きい寸法とされている。粗仕上げ用メディアMaは、スペーサSのバリを取るとともに、スペーサSの角縁部にR(丸み)を付けるために使用される。また、粗仕上げ研磨工程より前の工程でスペーサSに生じた切削痕やプレス痕を除去する。
1回目の中仕上げ研磨工程で用いられる中仕上げ用第1メディアMb(図7を参照)は、砥粒を含まず、アルミナを主成分としてシリカを含有する母材のみで構成される。つまり、中仕上げ用第1メディアMbは、球形のセラミックメディアである。このセラミックは、母材の種類を識別するための呼称である。アルミナの重量比率は、80〜95重量%であり、シリカの重量比率は、3〜18重量%である。アルミナとシリカ以外に少量の酸化物も含有する。この中仕上げ用第1メディアMbは球形をなし、その粒径は、本実施例1では、3mmであり、粗仕上げ用メディアMaの高さ及び直径よりも小さい。中仕上げ用第1メディアMbの粒径は3mm以下が好ましい。粒径が3mm以下であれば、スペーサSの表面粗さを小さくできるとともに、研磨時における中仕上げ用第1メディアMbの微粉の発生量が少なくなる。中仕上げ用第1メディアMbの比重は、粗仕上げ用メディアMaよりも大きい。
2回目の中仕上げ研磨工程で用いられる中仕上げ用第2メディアMc(図8を参照)は、砥粒を含まず、アルミナとシリカを主成分とする母材のみで構成される。つまり、中仕上げ用第2メディアMcは、球形のセラミックメディアである。このセラミックは、母材の種類を識別するための呼称である。アルミナの重量比率は、50〜80重量%であり、シリカの重量比率は、15〜45重量%である。アルミナとシリカ以外に少量の酸化物も含有する。この中仕上げ用第2メディアMcの粒径は、本実施例1では、3mmであり、中仕上げ用第1メディアMbと同じ寸法である。中仕上げ用第2メディアMcの粒径は、3mm以下が好ましい。粒径が3mm以下であれば、スペーサSの表面粗さを小さくできるとともに、研磨時における中仕上げ用第2メディアMcの微粉の発生量が少なくなる。また、中仕上げ用第2メディアMcの比重は、中仕上げ用第1メディアMbより小さい。
3回目の中仕上げ研磨工程と最終仕上げ研磨工程で用いられる最終仕上げ用メディアMd(図9を参照)は、砥粒を含まず、シリカを主成分とする母材のみで構成される。つまり、最終仕上げ用メディアMdは、中仕上げ用第2メディアMcと同じく球形のセラミックメディアである。このセラミックは、母材の種類を識別するための呼称である。シリカの重量比率は、70〜100重量%であり、アルミナの重量比率は、0〜25重量%である。シリカとアルミナの合計比率を95重量%とし、残りを粘土成分とすれば、成形が容易である。この最終仕上げ用メディアMdの粒径は、本実施例1では、3mmであり、中仕上げ用第1メディアMb及び中仕上げ用第2メディアMcと同じ寸法である。最終仕上げ用メディアMdの粒径は、3mm以下が好ましい。粒径が3mm以下であれば、スペーサSの表面粗さを小さくできるとともに、研磨時における最終仕上げ用メディアMdの微粉の発生量が少なくなる。また、最終仕上げ用メディアMdの比重は、中仕上げ用第2メディアMcより小さい。
次に、スペーサSの製造過程における表面処理の工程を説明する。プレスや切削によって所定形状のスペーサSを成形した後、そのスペーサSには、厚さを均一にするために表裏両面又は表裏いずれか一方の面に対してラップ研磨が施される。このラップ研磨工程では、平面状の研磨面を有する研磨材(図示省略)を押圧しながら往復移動や回転移動させて研磨を行う。
粗仕上げ研磨工程では、粗仕上げ用渦流バレル研磨機10のバレル槽11にスペーサSと粗仕上げ用メディアMaを投入し、バレル槽11内に洗浄液Wを供給しながら、粗仕上げ用回転盤14を回転させる。すると、バレル槽11内では、スペーサSと粗仕上げ用メディアMaとからなるマスMが渦流となって流動し、スペーサSの表面が粗仕上げ用メディアMaによって研磨される。
そこで、粗仕上げ研磨工程の後に、1回目の中仕上げ研磨を行う。1回目の中仕上げ研磨工程では、中仕上げ用渦流バレル研磨機30のバレル槽31にスペーサSと中仕上げ用第1メディアMbを投入し、バレル槽31内に洗浄液Wを供給しながら、中仕上げ用回転盤34を回転させる。すると、バレル槽31内では、スペーサSと中仕上げ用第1メディアMbとからなるマスMが渦流となって流動し、スペーサSの表面が中仕上げ用第1メディアMbによって研磨される。
そこで、1回目の中仕上げ研磨工程の後に、2回目の中仕上げ研磨を行う。2回目の中仕上げ研磨工程では、中仕上げ用渦流バレル研磨機30のバレル槽31にスペーサSと中仕上げ用第2メディアMcを投入し、バレル槽31内に洗浄液Wを供給しながら、中仕上げ用回転盤34を回転させる。すると、バレル槽31内では、スペーサSと中仕上げ用第2メディアMcとからなるマスMが渦流となって流動し、スペーサSの表面が中仕上げ用第2メディアMcによって研磨される。
そこで、2回目の中仕上げ研磨工程の後に、3回目の中仕上げ研磨を行う。3回目の中仕上げ研磨工程では、中仕上げ用渦流バレル研磨機30のバレル槽31にスペーサSと最終仕上げ用メディアMdを投入し、バレル槽31内に洗浄液Wを供給しながら、中仕上げ用回転盤34を回転させる。すると、バレル槽31内では、スペーサSと最終仕上げ用メディアMdとからなるマスMが渦流となって流動し、スペーサSの表面が最終仕上げ用メディアMdによって研磨される。
そこで、3回目の中仕上げ研磨工程の後に、最終仕上げ研磨を行う。最終仕上げ研磨工程では、最終仕上げ用回転バレル研磨機40のバレル槽41にスペーサSと最終仕上げ用Mdを投入し、バレル槽41内に洗浄液Wを供給しながら、バレル槽41を回転させる。すると、バレル槽41内では、スペーサSと最終仕上げ用メディアMdとからなるマス(図示省略)が雪崩状に流動し、スペーサSの表面が最終仕上げ用メディアMdによって研磨される。
最終研磨工程の後は、スペーサSを超音波洗浄装置60の洗浄液W内に浸漬し、超音波発生装置61を起動させる。すると、洗浄液W内で微細な泡の発生と破裂が短時間で繰り返され、このキャビテーションのエネルギーがスペーサSに伝わる。最終研磨工程を経た後にスペーサSに微粉が残留していたとしても、このキャビテーションのエネルギーにより、微粉がスペーサSから除去される。尚、超音波発生装置61で用いる洗浄液Wは、上記の粗仕上げ研磨工程〜最終仕上げ研磨工程で使用した洗浄液Wと同じ液剤でもよいが、純水や、逆浸透膜で濾過したRO水等でもよい。
本実施例1では5回の研磨工程を実行することによって、最終的にスペーサSの表面粗さをRa0.02μmまで小さくすることができた。本実施例1との比較例として、表1に示すように3つの研磨実験を行った。第1の研磨実験では、本実施例1の最終仕上げ研磨工程に相当する研磨工程を省き、本実施例1と同じ条件の粗仕上げ研磨工程から3回目の中仕上げ研磨工程までの4回の研磨工程を実行した。この第1の研磨実験によって得られたスペーサSの表面粗さは、Ra0.04μmであり、本実施例1の研磨方法の方がスペーサSの表面の平滑度が高かった。
本実施例1の表面処理方法は、スペーサSとメディアMa,Mb,Mc,MdとからなるマスMをバレル槽11,31,41内で流動させながら洗浄液Wを給排水することでスペーサSの表面を研磨する研磨工程を、5回(少なくとも1回)実行する。そして、5回の研磨工程のうち最終仕上げ研磨工程で用いる最終仕上げ用メディアMdを、砥粒が含まれない母材のみからなるものとしている。
以下、本発明を具体化した実施例2を図10〜図12を参照して説明する。尚、実施例1と同じ構成及び作用効果については、詳細な説明を省略する。本実施例2の湿式の表面処理方法は、実施例1と同じ金属部品であるスペーサSを処理対象としており、特に、アルミナフリーの表面処理を実現する場合に有効である。尚、実施例2において、「アルミナが非含有」、「アルミナが含まれない」の文言は、「結合材や砥粒に研磨材料としてのアルミナを意図的には含有させていない」ことを意味する。バレル研磨の際には、研磨材として4種類のメディアMa,Mf,Mg,Mhが用いられる。バレル研磨工程では、スペーサSやメディアMa,Mf,Mg,Mhのいずれかから微粉が発生し、この微粉が研磨時の押圧力によってスペーサSの表面に突き刺さるため、本実施例2の表面処理方法により、スペーサSの表面から微粉を除去する。
粗仕上げ研磨工程で用いられる粗仕上げ用メディアMaは、実施例1と用いられたものと同じプラスチックメディアである。粗仕上げ用メディアMaの結合材B(母材)は、不飽和ポリエステルからなり、アルミナを含まない。砥粒Gは、ジルコンからなる。粗仕上げ用メディアMaにおける結合材Bの重量比率は30重量%であり、砥粒Gの重量比率は70重量%である。
1回目の中仕上げ研磨工程で用いる中仕上げ用第1メディアMfは、粒径(メジアン径)が10μmのシリカ微粉からなる砥粒Gを、不飽和ポリエステルからなりアルミナを含まない結合材B(ボンド)で結合したプラスチックメディアである。プラスチックは、母材(結合材B)の種類を識別するための呼称である。図10に示すように、中仕上げ用第1メディアMfは、底面の直径が6mm、高さが6mmの円錐形をなしている。
2回目の中仕上げ研磨工程で用いられる中仕上げ用第2メディアMgは、粒径(メジアン径)が1μmのシリカ微粉からなる砥粒Gを、不飽和ポリエステルからなり且つアルミナを含まない結合材B(ボンド)で結合したプラスチックメディアである。図11に示すように、中仕上げ用第2メディアMgは、底面の直径が6mm、高さが6mmの円錐形をなしている。
3回目の中仕上げ研磨工程と最終仕上げ研磨工程で用いられる最終仕上げ用メディアMhは、砥粒Gを含まず、不飽和ポリエステルからなり且つアルミナを含まない母材のみで構成される。つまり、最終仕上げ用メディアMhは、中仕上げ用第1メディアMf、中仕上げ用第2メディアMgと同じくプラスチックメディアである。プラスチックは、母材又は結合材Bの種類を識別するための呼称である。図12に示すように、最終仕上げ用メディアMhは、中仕上げ用のメディアMf、Mgと同じく、底面の直径が6mm、高さが6mmの円錐形をなしている。
次に、スペーサSの製造過程における表面処理の工程を説明する。実施例1と同様、プレスや切削によって所定形状に成形されたスペーサSには、表裏両面又は表裏いずれか一方の面にラップ研磨が施された後、スペーサSのバリ取りとR付け(角縁におけるテーパ面や曲面の形成)のための粗仕上げ研磨工程と、スペーサSの表裏両面を平行にするためのラップ研磨工程が実行される。その後、スペーサSの表面粗さを小さくするために、3回の中仕上げ研磨工程と1回の最終仕上げ研磨工程を実行する。
粗仕上げ研磨工程では、スペーサSの表面を粗仕上げ用メディアMaで研磨する。粗仕上げ用渦流バレル研磨機10は、バレル槽11内のマスMに渦流を生じさせるので、最終仕上げ用回転バレル研磨機40よりも研磨力が強い。また、粗仕上げ用メディアMaの研磨力は、他のメディアMf、Mg及びMhのいずれよりも強いので、この強い研磨力により、スペーサSの表面に対するバリ取りやR付け等が効率的に行われる。
そこで、粗仕上げ研磨工程の後に、1回目の中仕上げ研磨工程において、スペーサSの表面を中仕上げ用第1メディアMfで研磨する。中仕上げ用渦流バレル研磨機30は、最終仕上げ用回転バレル研磨機40より研磨力が強く、中仕上げ用第1メディアMfの研磨力は、その後工程で用いる他の2つのメディアMg及びMhよりも強い。したがって、5回の研磨工程では、1回目の中仕上げ研磨工程の研磨力が、粗仕上げ研磨工程に次いで2番目に強く、この強い研磨力により、粗仕上げ研磨工程で生じたスペーサSの凹凸を小さくして、スペーサSの表面を効率的に平滑化することができる。
そこで、1回目の中仕上げ研磨工程の後は、2回目の中仕上げ研磨工程において、スペーサSの表面を中仕上げ用第2メディアMgで研磨する。中仕上げ用渦流バレル研磨機30の研磨力は最終仕上げ用回転バレル研磨機40よりも強い。また、中仕上げ用第2メディアMgの研磨力は、その後工程で用いる最終仕上げ用メディアMhより強い。したがって、5回の研磨工程では、2回目の中仕上げ研磨工程の研磨力は3番目に強い。この研磨力により、1回目の中仕上げ研磨工程で小さくしたスペーサSの凹凸を、更に小さくして、スペーサSの表面を更に滑らかにする。
そこで、2回目の中仕上げ研磨工程の後は、3回目の中仕上げ研磨工程において、スペーサSの表面を最終仕上げ用メディアMhで研磨する。中仕上げ用渦流バレル研磨機30の研磨力は最終仕上げ用回転バレル研磨機40よりも強い。したがって、5回の研磨工程において、3回目の中仕上げ研磨工程の研磨力の強さは4番目である。この比較的弱い研磨力により、2回目の中仕上げ研磨工程で小さくしたスペーサSの凹凸を、更に小さくして、スペーサSの表面を更に滑らかにする。
そこで、3回目の中仕上げ研磨工程の後は、最終仕上げ研磨工程において、スペーサSの表面を最終仕上げ用メディアMhで研磨する。最終仕上げ用回転バレル研磨機40の研磨力は中仕上げ用渦流バレル研磨機30よりも弱く、また、最終仕上げ研磨工程で使用する最終仕上げ用メディアMhは砥粒Gを含まない。したがって、最終仕上げ研磨工程の研磨力は、5回の研磨工程の中で最も弱い。この弱い研磨力により、3回目の中仕上げ研磨工程の後に残っていたごく僅かな凹凸が、ほぼ完全に平滑化され、スペーサSの表面が、目標とする表面粗さ(例えば、Ra0.024μm)にまで平滑化される。
本実施例2では5回の研磨工程を実行することによって、最終的にスペーサSの表面粗さをRa0.024μmまで小さくすることができた。本実施例2との比較例として、表2に示すように第4、第5、第6の3つの研磨実験を行った。
本実施例2の表面処理方法は、スペーサSとメディアMa,Mf,Mg,MhとからなるマスMをバレル槽11,31,41内で流動させながら洗浄液Wを給排水することでスペーサSの表面を研磨する研磨工程を、5回(少なくとも1回)実行する。そして、5回の研磨工程のうち3回目の中仕上げ研磨工程と最終仕上げ研磨工程とで用いる最終仕上げ用メディアMhを、砥粒Gもアルミナも含まれない母材のみからなるものとしている。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施例1、2では、研磨工程において洗浄液Wを連続的に給排水するようにしたが、洗浄液Wの給排水は、研磨工程の後半又は終盤だけで行ってもよく、研磨工程の間に間欠的に複数回行ってもよい。
(2)上記実施例1、2では、最終仕上げ研磨工程において、一対の水平な中空支持軸43により回転可能に支持した回転タイプのバレル槽41を用いたが、最終仕上げ研磨工程で用いるバレル槽は、固定槽の下端縁に沿って回転盤を回転させる渦流タイプのものであってもよい。
(3)上記実施例1、2では、中仕上げ研磨工程で用いるバレル槽31は、中仕上げ用回転盤34が中仕上げ用固定槽33に摺接しながら回転するものであるが、中仕上げ研磨工程で用いるバレル槽は、中仕上げ用回転盤が中仕上げ用固定槽と接触せずに回転するものであってもよい。
(4)上記実施例1、2では、中仕上げ研磨工程では、筒状の中仕上げ用固定槽33の下端の開口を塞ぐように配された中仕上げ用回転盤を回転させる渦流タイプのバレル槽31を用いたが、中仕上げ研磨工程で用いるバレル槽は、略水平な一対の中空支持軸により回転可能に支持された回転タイプのバレル槽であってもよい。
(5)上記実施例1、2では、中仕上げ研磨工程を3回実行したが、中仕上げ研磨工程の実行数は、2回以下でもよく、4回以上でもよい。
(6)上記実施例1では、中仕上げ用のメディアMb,Mc,Mdは、シリカより硬度の高い砥粒Gが非含有のものであるが、中仕上げ用のメディアは、シリカより硬度の高い砥粒Gを含むものであってもよい。
(7)上記実施例1、2では、粗仕上げ研磨工程で用いるバレル槽11は、粗仕上げ用回転盤14が粗仕上げ用固定槽13と接触せずに回転するものであるが、粗仕上げ研磨工程で用いるバレル槽は、粗仕上げ用回転盤が粗仕上げ用固定槽に摺接しながら回転するものであってもよい。
(8)上記実施例1では、初回の中仕上げ研磨工程から最終回の中仕上げ研磨工程に至る過程で中仕上げ用のメディアMb,Mc,Mdの比重を順に軽くするようにしたが、初回の中仕上げ研磨工程から最終回の中仕上げ研磨工程に至る全過程で、中仕上げ用のメディアの比重が一定であってもよい。
(9)上記実施例1、2では、最終仕上げ研磨工程の後に、スペーサS(金属部品)の表面を超音波洗浄により洗浄したが、このような超音波洗浄を行わずにスペーサS(金属部品)の表面処理を終了してもよい。
(10)上記実施例1、2では、複数回の研磨工程を実行したが、研磨工程の実行回数は最終仕上げ研磨工程のみの1回だけとしてもよい。
(11)上記実施例1では、最終仕上げ用メディアMdを、シリカを主成分とするセラミックメディアとしたが、最終仕上げ用メディアは、砥粒を含まない熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂製の母材のみからなるプラスチックメディアや、含有率が10重量%以下の砥粒を熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂製の結合材で結合したプラスチックメディアであってもよい。
(12)上記実施例1、2では、粗仕上げ用渦流バレル研磨機10の粗仕上げ用固定槽13の下端部の内周面と粗仕上げ用回転盤14の上端部外周面とが対向しているが、これに限らず、粗仕上げ用固定槽の下端面と粗仕上げ用回転盤の上端面とが対向するようなものであってもよい。
(13)上記実施例1、2において、超音波洗浄工程は、1台の超音波洗浄装置60において洗浄液Wを入れ替えて複数回行ってもよい。また、超音波洗浄装置60を複数台並べて用意し、粗洗浄、中洗浄、仕上げ洗浄等の複数回の洗浄工程を実行してもよい。
(14)上記実施例2では、中仕上げ用メディアMf,Mgの砥粒Gは、シリカからなり且つアルミナを含まないものであったが、中仕上げ用メディアMf,Mgの砥粒Gの材料は、炭化珪素、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、ジルコニア、炭化ホウ素、酸化鉄、酸化クロムのいずれかであってもよい。
(15)上記実施例2では、最終仕上げ用メディアMhの材料を、不飽和ポリエステルからなる熱硬化性樹脂としたが、最終仕上げ用メディアは、不飽和ポリエステル以外の熱可塑性樹脂であってもよい。
(16)上記実施例2では、中仕上げ用第1メディアMfの砥粒Gの粒径(メジアン径)を10μmとしたが、中仕上げ用第1メディアMfの砥粒Gの粒径(メジアン径)は、1〜10μmであることが好ましく、1〜5μmであれば更に好ましい。
(17)上記実施例2では、中仕上げ用第2メディアMgの砥粒Gの粒径(メジアン径)を1μmとしたが、中仕上げ用第2メディアMgの砥粒Gの粒径(メジアン径)は、1〜10μmであることが好ましく、1〜5μmであれば更に好ましい。
(18)上記実施例2において、粗仕上げ用メディアMaを、粒径が6mmと小さくした球形のものとしてもよい。通常、湿式の表面処理において用いられるプラスチックメディアの場合、製造上の理由及び価格が上昇するという理由から、底面の直径が10mm以上、高さが10mm以上の円錐形とする。しかし、粗仕上げ用メディアMaを底面の直径が6mm、高さが6mmの円錐形と小さくすれば、スペーサSの表面の粗さを小さくすることができる。
(19)上記実施例2では、最終仕上げ用のメディアを、砥粒を含まない合成樹脂製の母材のみからなるものとしたが、最終仕上げ用メディアは、含有率が10重量%以下の砥粒を合成樹脂製の結合材で結合し且つアルミナが非含有のものとしてもよい。この場合、砥粒は、炭化珪素、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、ジルコン、ジルコニア、シリカ、炭化ホウ素、酸化鉄、酸化クロムのいずれかからなり、且つアルミナが非含有のものとすることができる。
Mb…中仕上げ用第1メディア(中仕上げ用のメディア)
Mc…中仕上げ用第2メディア(中仕上げ用のメディア)
Md…最終仕上げ用メディア(最終仕上げ用及び中仕上げ用のメディア)
Mf…中仕上げ用第1メディア(中仕上げ用のメディア)
Mg…中仕上げ用第2メディア(中仕上げ用のメディア)
Mh…最終仕上げ用メディア(最終仕上げ用及び中仕上げ用のメディア)
S…スペーサ(金属部品)
W…洗浄液
11…粗仕上げ用のバレル槽
13…粗仕上げ用固定槽
14…粗仕上げ用回転盤
31…中仕上げ用のバレル槽
33…中仕上げ用固定槽
34…中仕上げ用回転盤
41…最終仕上げ用のバレル槽
43…中空支持軸
Claims (14)
- 金属部品とメディアとからなるマスをバレル槽内で流動させながら洗浄液を給排水することで前記金属部品の表面を研磨する研磨工程を、少なくとも1回実行し、
前記少なくとも1回の研磨工程のうち最終仕上げ研磨工程で用いる最終仕上げ用の前記メディアを、砥粒が含まれずに母材のみから構成されるものとし、
前記最終仕上げ研磨工程では、
同軸状に配した略水平な一対の中空支持軸により回転可能に支持され、前記マスに雪崩状の流動を生じさせる最終仕上げ用の前記バレル槽を用い、
一方の前記中空支持軸を通して洗浄液を前記最終仕上げ用のバレル槽内に供給するとともに、前記最終仕上げ用のバレル槽内の洗浄液を他方の前記中空支持軸を通して排出し、
前記最終仕上げ研磨工程より前に中仕上げ研磨工程を実行し、
前記中仕上げ研磨工程では、筒状の中仕上げ用固定槽の下端の開口を塞ぐように配された中仕上げ用回転盤を回転させることで前記マスに渦流を生じさせる中仕上げ用の前記バレル槽を用い、
前記中仕上げ用のバレル槽を、前記中仕上げ用回転盤が前記中仕上げ用固定槽の下端縁に摺接しながら回転し、前記中仕上げ用回転盤の上端縁と前記中仕上げ用固定槽の下端縁との間には、前記中仕上げ用のバレル槽内の液体が流出することを許容する隙間が空いていないものとすることを特徴とする金属部品の表面処理方法。 - 金属部品とメディアとからなるマスをバレル槽内で流動させながら洗浄液を給排水することで前記金属部品の表面を研磨する研磨工程を、少なくとも1回実行し、
前記少なくとも1回の研磨工程のうち最終仕上げ研磨工程で用いる最終仕上げ用の前記メディアを、砥粒が含まれずに母材のみから構成されるものとし、
前記最終仕上げ研磨工程では、
同軸状に配した略水平な一対の中空支持軸により回転可能に支持され、前記マスに雪崩状の流動を生じさせる最終仕上げ用の前記バレル槽を用い、
一方の前記中空支持軸を通して洗浄液を前記最終仕上げ用のバレル槽内に供給するとともに、前記最終仕上げ用のバレル槽内の洗浄液を他方の前記中空支持軸を通して排出し、
前記最終仕上げ研磨工程より前に中仕上げ研磨工程を実行し、
前記中仕上げ研磨工程では、筒状の中仕上げ用固定槽の下端の開口を塞ぐように配された中仕上げ用回転盤を回転させることで前記マスに渦流を生じさせる中仕上げ用の前記バレル槽を用い、
中仕上げ用のメディアの結合材を合成樹脂とすることを特徴とする金属部品の表面処理方法。 - 前記中仕上げ用のバレル槽を、前記中仕上げ用回転盤が前記中仕上げ用固定槽の下端縁に摺接しながら回転するものとすることを特徴とする請求項2に記載の金属部品の表面処理方法。
- 金属部品とメディアとからなるマスをバレル槽内で流動させながら洗浄液を給排水することで前記金属部品の表面を研磨する研磨工程を、少なくとも1回実行し、
前記少なくとも1回の研磨工程のうち最終仕上げ研磨工程で用いる最終仕上げ用の前記メディアを、砥粒が含まれずに母材のみから構成されるものとし、
前記最終仕上げ研磨工程より前に中仕上げ研磨工程を実行し、
前記中仕上げ研磨工程では、筒状の中仕上げ用固定槽の下端の開口を塞ぐように配された中仕上げ用回転盤を回転させることで前記マスに渦流を生じさせる中仕上げ用の前記バレル槽を用い、
前記中仕上げ用のバレル槽を、前記中仕上げ用回転盤が前記中仕上げ用固定槽の下端縁に摺接しながら回転し、前記中仕上げ用回転盤の上端縁と前記中仕上げ用固定槽の下端縁との間には、前記中仕上げ用のバレル槽内の液体が流出することを許容する隙間が空いていないものとし、
前記中仕上げ研磨工程より前に粗仕上げ研磨工程を実行し、
前記粗仕上げ研磨工程では、筒状の粗仕上げ用固定槽と、前記粗仕上げ用固定槽の下端の開口を塞ぐように配されて前記粗仕上げ用固定槽と非接触の状態で回転する粗仕上げ用回転盤とを備えた粗仕上げ用の前記バレル槽を用いることを特徴とする金属部品の表面処理方法。 - 前記中仕上げ研磨工程では、シリカより硬度の高い砥粒が非含有である中仕上げ用のメディアを用いることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の金属部品の表面処理方法。
- 前記中仕上げ研磨工程では、含有率が30重量%以下の砥粒を結合材で結合した中仕上げ用のメディアを用い、
前記中仕上げ用のメディアの前記結合材を合成樹脂とすることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の金属部品の表面処理方法。 - 前記中仕上げ用の前記メディアの前記砥粒が、炭化珪素、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、ジルコン、ジルコニア、シリカ、炭化ホウ素、酸化鉄、酸化クロムのいずれかからなり、且つアルミナが非含有のものであることを特徴とする請求項1ないし請求項4,請求項6のいずれか1項に記載の金属部品の表面処理方法。
- 前記最終仕上げ用のメディアの母材及び/又は前記中仕上げ用のメディアの結合材が、不飽和ポリエステルであることを特徴とする請求項6に記載の金属部品の表面処理方法。
- 前記中仕上げ用のメディアの前記砥粒のメジアン径は、10μm以下であることを特徴とする請求項6ないし請求項8のいずれか1項に記載の金属部品の表面処理方法。
- 前記中仕上げ研磨工程を複数回実行し、
初回の前記中仕上げ研磨工程から最終回の前記中仕上げ研磨工程に至る過程で、前記中仕上げ用のメディアの比重を順に軽くすることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の金属部品の表面処理方法。 - 前記中仕上げ用のメディアは、粒径が3mm以下の球形をなしていることを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれか1項に記載の金属部品の表面処理方法。
- 前記中仕上げ研磨工程より前に粗仕上げ研磨工程を実行し、
前記粗仕上げ研磨工程では、シリカよりも硬度の高い砥粒を含有する粗仕上げ用のメディアを用いることを特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれか1項に記載の金属部品の表面処理方法。 - 前記最終仕上げ研磨工程に先だって実行される粗仕上げ研磨工程と前記中仕上げ研磨工程を順次に進める過程では、各研磨工程で用いられるメディアにおける砥粒の含有率を順次に低くすることを特徴とする請求項1ないし請求項12のいずれか1項に記載の金属部品の表面処理方法。
- 前記最終仕上げ研磨工程の後に、前記金属部品の表面を超音波洗浄により洗浄することを特徴とする請求項1ないし請求項13のいずれか1項記載の金属部品の表面処理方法。
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