JPH02303767A - セラミックス生材加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はセラミックスの生成形体を研磨砥石によって連
続的に研磨加工するセラミックス生材加工装置に係り、
特に研磨砥石の目詰りを迅速に解消し、効率的に成形加
工が可能であり、セラミックス部品のｆｆｉ産性を大幅
に取着することができるセラミックス生材加工装置に関
する。

（従来の技術） セラミックスは硬度が大きく耐摩耗性、高温強度、耐腐
蝕性などの特性が従来材と比較して優れているため、自
！ｌｌ車、航空機や化学機械などの精密部品として広く
用途が開発され出産されている。

例えば小型のベアリング用ボールとして、セラミックス
製ボールが多数使用・されている。このセラミックス製
ボールの製造工程は一般に以下の工程から構成されてい
る。

寸なわら、まず原料となる焼結助剤や結合剤と原料セラ
ミックス粉末との混合体を射出成形法、ラバープレス法
、金型ブレス法などの成形払によフて所定形状寸法に近
い生成形体を形成する。

ところが射出成形法は成形操作が繁雑で量産性が低く、
またラバープレス法はＷ！雑な形状に成形することが困
難であることから、量産性および製造コスト面で有利と
なる金型ブレス法が一般に採用されている。

この金型プレス法によるセラミックスポールを成形する
場合には、一般に第３図（ａ）に示すように、ダイス１
内に上下方向から嵌入するように設けられた１対の上バ
ンチ２および下バンチ３の聞に、焼結助剤等を均一に混
合した原料セラミックス粉末４を充填する。上下パンチ
２．３の端部にはそれぞれ半球状凹面６が形成されてい
る。

次に第３図（ｂ）に示すように上下バンチ２゜３を押圧
してセラミックス粉末４を圧縮して固化せしめる。そし
て第３図（Ｃ）に示すように上バンチ２を上方に抜き出
すと同時に下バンチ３を下方から上方に移動して、固化
したセラミックス粉末４の生成形体５をダイス１内から
取り出す。

こうして金型ブレスより取り出された生成形体５は、第
３図（Ｃ）に示すように完全な球形状には未だ至らず、
中央赤道部に帯状の円柱部が残留した形状となる。これ
は上下バンチ２，３を完全に密着することができないた
めである。

この残留した帯状の円柱部は、従来、生成形体５を一旦
焼結した後に研磨加工によって除去する操作がなされて
いた。しかし、焼結体は極めて高硬度であるため、その
研磨効率が低く膨大な加工工数を要する欠点があった。

そのため軟質な生成形体の段階で、可及的に製品寸法に
近い形状に予め仕上げておくことが、この秤のセラミッ
クス部品の加工工数を低減づる上で重要なポイントとな
る。　そこで次に生成形体５を第４図および第５図に示
すようなセラミックス生材加工装置７に供して、帯状の
円柱部を回転砥石によって研磨し、はぼ所定の直径、真
球度にＷ４幣する操作を行う。

このセラミックス生材加工装置７は、生成形体５を研磨
する円板状の研磨砥石８と、？！数の生成形体５．５・
・・を保持し研磨砥石８の研磨面９方向に上記生成形体
５を連続的に供給する回転キャリー１０とから構成され
る。研磨砥石８の外周には、生成形体５の仕上げ寸法と
同じ半径を有する半円状の溝が形成される。回転＝１ヤ
リ−１０は第５図に示すように５本体１１側面に、歯車
状のキャリア１２を有する。このキャリア１２外周には
多数の収容穴１３が穿設され、この収容穴１３に生成形
体５が１個ずつ収容される。収容穴１３に収容された各
生成形体５は保持板１４によって保持される。

研磨加工を行う場合には、研磨砥石８が３０００〜４０
００ｐｐｍの速度で回転され、生成形体５が回転キャリ
ー１０の駆動により順次、研磨砥石８に送給され、生成
形体５は連続的に研磨される。２〜４秒間で１１１の生
成形体５の研磨が完了すると、次の生成形体５を研磨砥
石８方向に送り出すために回転キャリー１０が所定角度
だけ回転する。

はぼ球状に研磨加工された生成形体５は、温度１６００
〜１９００℃で焼結され、得られた焼結体はさらにラッ
ピング処理やポリッシング処理などの高粘度ｔｉｌｌ磨
加工により所定の真球度、表面粗さになるように仕上げ
られる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら従来のセラミックス生材加工装置によれば
、セラミックスを軟質な生成形体の段階で研磨砥石によ
って研磨しているため、研磨砥石の目詰りが頻繁に発生
し、連続した研磨加工を行うことが困難であり、加工工
率が極めて低く、量産性に問題があった。

例えば直径９．５ａｗ程度のＳｉ３Ｎ４の生成形体につ
いては、５〜６個程度、研磨する毎に目詰りが発生し、
その都度加工装置を停止し、ｒ１１！磨砥石にグリーン
カーボランダム（ＧＣ）などのドレス材を押圧して研磨
面を再生する操作が必要であり、ざらに１１器の再調整
を行って再起動するという煩雑な保守作業が必要とされ
た。

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
あり、研磨砥石の目詰りを迅速に解消し、効率的に生成
形体の成形加工が可能であり、セラミックス部品の量産
性を大幅に改善することができるセラミックス生材加工
装置を提供づることを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明はセラミックス製の複数
の生成形体を研磨砥石によって連続的に研ｅ加工するセ
ラミックス生材加工装置において、１ｉｎｅ砥石の研磨
面にホーニング管より砥粒を噴罰することにより研磨砥
石の研磨面の目詰りをｗＩ消するホーニング装置を付設
したことを特徴とする。

またｒＡ磨砥石の研磨面に接し研磨砥石の回転方向に延
びる接線と、ホーニング管の軸心線とがなす角度を２０
度以上８０度以下に設定するとよい。

（作用） 上記構成に係るセラミックス生材加工装置によれば、研
磨砥石の研磨面に砥粒を噴射するホーニング装置を設け
ているため、研磨面が適宜ドレッシングによって再生さ
れ、目詰りは早期に解消され、従来のような手作業によ
るドレッシング操作が無用となる。

そのため加工装置を停止することなく、セラミックスの
生成形体を連続的に研磨することが可能となり、セラミ
ックス部品の量産性を飛躍的に向上させることができる
。

特に、ホーニング装置のホーニング管の軸心線と、研磨
面における接線とがなす角度を２０〜８０度に設定する
と、研磨砥石の研磨面に衝突する砥粒の相対速度が大き
くなり、ホーニング管から噴射された砥粒が目詰り部に
効果的に食い込むため、ドレッシング効果が高まり目詰
りを迅速に解消することができる。

（実施ＰＡ） 次に本発明の一実施例について添付図面を参照して説明
する。第１図は本発明に係るセラミックス生材加工装置
の一実施例を示す正面図である。

なお第４箇〜第５図に示す従来例と同一要素には同−符
丹を付して、その重複する説明を省略する。

すなわち本実施例に係るセラミックス生材加工装”ｌ１
７ａは、セラミックス製の複数の生成形体５を研磨砥石
８によって連続的に研磨加工するセラミックス生材加工
装Ｍ７ａにおいて、研磨砥石８の研磨面９にホーニング
管１５より砥粒１６を噴射することにより研磨砥石８の
研磨面９の目詰りを解消するホーニング装置１７を付設
して構成される。

またホーニング装置１７は、研磨砥石８に対向して配置
したホーニング管１５と、ホーニング管１５の管路を１
７ｉ１　ｒＴＩす８？Ｉｆ磁ｔｉｌｌ　１８　ト、電ｔ
ａｇ閉ｆ？１８を間欠的に［７１１初作するようυ１郊
するタイマ１９と、ホーニング管１５の先端より１１１
ｒＪＪされる砥粒１６を貯留する砥粒槽２０と、砥粒槽
２０から組粒１６をホーニング管に供給するロータリー
バルブ２１と、砥粒１６を噴射させる高圧空気を貯留す
る高圧空気貯留１ｆｔ２２とを備えて構成される。

研磨砥石８としては、基体に砥粒としてダイヤモンド粉
を分散さＬｔ／Ｓ−電＠砥石や樹ｍ基材にダイヤモンド
粉などを分散させたレジンボンド砥石が使用される。

一方ホーニング用の組粒１６としては、粒度が＃６０〜
＃４００である微細な酸化アルミニウム（ＡＮ　２　ｏ
、）粉末を使用するとよい。粒度が＃６０未満の粗大な
砥粒であると、生成形体５０表面を傷付は易い一方、＃
４００を越える微ｍな砥粒であると目詰り部に対する衝
撃力が小さくドレッシング効果が少ない。

また研磨砥石８の研磨面９に接し、研磨砥石８の回転方
向に延びる接線Ｔと、ホーニング管１５の軸心１１ｃと
がなす角度θは２０度以上８０度以下に設定される。

角度θが８０度を超える場合は、砥粒１６が研磨面９に
おいて反射され易い一方、角度θを２０度未満とした場
合においても砥粒１６が目詰り部に食い込みにくくなり
、ドレッシング効果が低下する。そのためホーニング管
１５の取付角度θは上記範囲内に設定される。

ｆｉｉ磨加工時において回転キャリー１０に装填された
複数の生成形体５は、順次研磨砥石８によって帯状の円
柱部が研磨され、はぼ球状の生成形体となる。

一方タイマー１９によって設定された時間毎に、電！１
開閏弁１８が所定時間だけ間欠的に１ｍ放される結束、
砥粒１２０に貯留されていたホーニング用砥粒１６が、
高圧空気貯留槽２２からの高圧空気と混合され、ホーニ
ング管１５の先端部から噴出する。噴出した砥粒１６は
研磨面９の目詰り部に衝突し、研磨面９のドレッシング
を行う。

このように本実施例によれば、ホーニング装置１７によ
って研磨砥石８の研磨面９が自動的にドレッシングされ
るため、目詰りによって研磨が不能になるおそれがなく
、生成形体５を長時間にわたり連続的に研磨加工するこ
とが可能となる。従っで加工装置の保守管理が容易とな
り、セラミックス部品の量産性を飛躍的゛に向上させる
ことができる。

特に砥粒１６を噴射させるホーニング管１５の研磨面９
に対する取付角度θを２０〜８０度に設定すると、研磨
面９に対する砥粒１６の相対速度が高くなり、また砥粒
１６が目詰り部に食い込み易くなり、ドレッシング効果
をより高めることができる。

次に上記実施例のセラミックス生材加工装置を使用して
具体的に生成形体を研磨加工した場合の効果について従
来と比較して説明する。

、実施例１どしてＳｉ３Ｎ４粉末に焼結助剤としてＹ２
Ｏ３、Δρ２０３をそれぞれ５重♀％、５手足％混合し
た。次に得られた混合体にバインダーを添加して乾燥し
、混合体の粉末を造粒した。

次にこのｊ告拉した粉末を使用して、第３図に示す金型
ブレス機に供し、上下パンチを押圧して直径９．５ｍの
生成形体を多数形成した。

次に得られた生成形体を第１図に示１本実施例に係る加
工装置に供して連続的に研磨した。

研磨砥石は粒径８０μｍの砥粒を１ｃｃ当り２゜５カラ
ツト含有した直径２００Ｊ！ｌのレジンボンド砥石であ
り、その回転数は４０００ｒｐｍとした。

そして生成形体を１０個処理する毎にホーニング管より
２秒間砥粒を噴出させて、間欠的にドレッシングを行っ
た。またホーニング管１５の取付角度θは５０度、ホー
ニング管の内径は２＃、高圧空気の圧力は７　Ｋｙ　／
　ｃｄとした。

一方比較例１として実施例１で準備した生成形体を、第
４図に示すホーニング装置を付設していない従来のセラ
ミックス生材加工装置７を使用して研磨加工を行った。

研磨砥石の種類、回転数および処理速度（回転Ｉ：１−
リーの回転速度）等の条件は実施例１と同様にした。従
来装置においては、生成形体を５〜６個加工すると目詰
りが発生し、その都度ＧＣを研磨面に押し当ててドレッ
シングを行った。

上記実施例１および比較例１においてドレッシング作業
時間も含めた１時間当りに処理した生成形体数を計数し
たところ第１表に示す結果を得た。

第１表の結果から明らかなように本実施例のセラミック
ス生材加工装置によれば、ｌ１１１磨加工の途中におい
て、目詰りが発生することなく生成形体を連続げに研磨
加工することが可能であった。そしてセラミックス製の
ベアリング用ボールの量産性を従来装置と比較して３倍
以上に改善する格別側効果が実証された。

（発明の効果〕 以上説明の通り本発明に係るセラミックス生材加工装置
によれば、研磨砥石の研磨面に砥粒を１ｆｉｒＪ４する
ホーニング装置を設けているため、°研磨面が適宜ドレ
ッシングによって再生され、目詰りは〒ｌＩに解消され
、従来のような手作業によるドレッシング操作が無用と
なる。

そのため加工装置を停止することなく、しラミックスの
生成形体を連続的に研磨することが可能となり、しラミ
ックス部品の量産性を飛躍的に向上させることがて゛き
る。

特に、ホーニング装置のホーニング管の軸心線と、研磨
面における接線とがなす角度を２０〜８０度に設定する
と、研Ｐ！砥石の研磨面に衝突する砥粒の相対速度が大
きくなり、ホーニング管から噴射された砥粒が目詰り部
に効果的に食い込むためドレッシング効果が高まり、目
詰りを迅速に解消づることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係るセラミックス生材加工装置の一実
施例を示す正面図、第２図は第１図におけるＩＩ−Ｉ矢
視断面図、第３図（ａ）（ｂ）（Ｃ）はそれぞれ、生成
形体を製造する粉末充填工程、圧縮工程、取出工程を示
す断面図、第４図は従来のセラミックス生材加工装置の
構造例を示す側面図、第５図は第４図におけるＶ−■矢
視断面図である、。 １・・・ダイス、２・・・上バンチ、３・・・下パンチ
、４・・・セラミックス粉末、５・・・生成形体、６・
・・半球状凹面、７，７ａ・・・セラミックス生材加工
装置、８・・・研磨砥石、９・・・研磨面、１０・・・
回転キャリー、１１・・・本体、１２・・・キャリア、
１３・・・収容穴、１４・・・保持板、１５・・・ホー
ニング管、１６・・・砥粒、１７・・・ホーニング装置
、１８・・・電磁開閉弁、１つ・・・タイマ、２０・・
・砥粒槽、２１・・・［」−タリーバルブ、２２・・・
高圧空気貯留Ｉｆｆ。 出願人代理人　　波　多　野　　　　久第５　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、セラミックス製の複数の生成形体を研磨砥石によっ
   て連続的に研磨加工するセラミックス生材加工装置にお
   いて、研磨砥石の研磨面にホーニング管より砥粒を噴射
   することにより研磨砥石の研磨面の目詰りを解消するホ
   ーニング装置を付設したことを特徴とするセラミックス
   生材加工装置。 ２、研磨砥石の研磨面に接し研磨砥石の回転方向に延び
   る接線と、ホーニング管の軸心線とがなす角度を２０度
   以上８０度以下に設定したことを特徴とする請求項１記
   載のセラミックス生材加工装置。