JPH03234465A - 円柱体の製造方法およびラップ装置 - 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］ 製造する製造方法および円柱体をなす工作物の表面を仕
上げるラップ装置に関する。

（従来の技術） 最近、セラミックスの優れた機械的性質を生かして機械
部品としての円柱体を製造することが行われている。例
えば高温条件下で使用されるころ軸受に設けるころ、す
なわち円柱体を高温強度に優れた窒化けい素焼給体で製
造することが行われている。

−・般にセラミック円柱体を製造する場合には、長い角
柱形の焼結体を作製し、この角柱形の焼結体をセンタレ
ス研削により円柱体に形成する加工を行い、次に形成さ
れた円柱体を切断して複数の短い円柱体を形成し、次い
で切断した各円柱体の端面を研削することにより所定の
直径および長さを有する円柱体を得る工程が採用されて
いる。

そして、例えば軸受用円柱体に対しては摩耗の少ない円
滑な回転を行うために高い表面精度が要求されている。

従って、このように高い表面精度を要求される場合には
、前記の工程で得た円柱体に対して表面精度を高める加
工を行うことが必要となる。前記工程で得られた円柱体
はすでに高い寸法精度を有しているので、この加工では
高い表面精度を得ることのみを目的としてサブミクロン
単位の研摩で円柱体の表面を仕上げるものとなる。

従来、このようにセラミック円柱体に対して高い表面精
度を得るためにはバレル加工を採用することが検討され
ている。バレル加工は、回転するバレルの中に下杵物す
なわちセラミック円柱体とともに砥粒、コンパウンドお
よび工作液を入れ、工作物が砥粒と衝突する間にその表
面の凹凸を除去し、滑らかな仕上げ面を得る加工であり
、多量の工作物の処理が行える利点がある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このバレル加工を採用してセラミック円
柱体の表面仕上げを行う場合、加工後の円柱体を観察す
ると形状寸法の精度が低下することがわかった。すなわ
ち、加工された円柱体の寸法を測定すると端部の直径の
精度が他の部分の精度に比べて低いことがある。そして
、バレル加工された円柱体をころ軸受けに組み込んで使
用した結果、使用後まもなく円柱体の回転が不安定にな
り、ころ軸受が安定して軸を支持できなくなることがあ
った。

本発明は前記事情に基づいてなされたもので、円柱体の
形状寸法を落とすことなく表面精度を向上できる円柱体
の製造方法を提供することを目的とする。

また、本発明は円柱体を精度良くラップ加工できるラッ
プ装置を提供す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と作用） 本発明の発明者はセラミック円柱体の表面精度を高める
ための仕上げ加工について種々研究を重ねてきた。

発明者はセラミック円柱体をバレル加工した場合に、加
工された円柱体の形状精度が低下するという点について
検討した。バレル加工により表面を研摩された円柱体を
調べてみると、円柱体の端部において円周面と端面とが
交差する角部に「だれ」を生じ、この「だれ」により円
柱体の端部の直径寸法が他の部分に比較して小さくなっ
ていることが分かった。これは、バレル加工が前述した
ように工作物が砥粒と衝突して円柱体表面の凹凸部を除
去する加工であるから、円柱体の角部が砥粒と衝突して
徐々に削られていき「だれ」が生じるものと考えられる
。

そこで、発明者は従来のバレル加工に代すバレル加工と
同様に大量の処理が可能で円柱体の形状の精度を落とす
こと無く表面精度を高める表面仕上げ加工の方法を検討
していたが、種々の加工方法の中でラップ仕上げが前記
の条件に適合することを見出した。ラップ加工は、ラッ
プ定盤と工作物との間に砥粒、油などを混合したラップ
剤を入れ、工作物を押え盤で上方から押えて両者を適当
な圧力の下で相対な円運動を行わせ、砥粒により工作物
表面からごく微量の切り屑を除去して表面を平滑に仕上
げる加工を行う方法である。ラップ加工により得られる
仕上げ面は、ランダムに交錯した細かい引っ掻き筋を多
数残した面であって、引っ掻き筋の条件に応じた光沢の
ないいわゆる梨地面から美しい光沢面や鏡面まで種々の
程度の面に仕上げることができる。ラップ加工の目的は
、精密且つ平滑な面を得るように、荒さ、うねりおよび
種々の表面欠陥を減じて表面の質を向上させることにあ
る。そして、ラップ定盤の上に一度に多数の工作物を載
せて加工を行うことが可能であり、また砥粒が工作物に
対して衝突するのではないので工作物の角部が欠けて「
だれ」が生じることがなくることもなく良好な寸法精度
を維持できるという特徴がある。

さらに、発明者はラップ加工によりセラミック焼結体か
ら円柱体を効果的に表面仕上げを行う方法を研究した。

その結果、ラップ定盤上に置いた多数の円柱体を夫々一
定位置に回転自在に保持して加工行うことが適切な方法
であることを見出した。すなわち、円柱体のラップ加工
を観察すると、ラップ定盤上に多数の円筒体を載せて押
え盤で押えてラップ定盤と押え盤を回転させた場合、各
円柱体が自由に回転移動して相互に衝突することがあり
、この結果円柱体の自転および公転に悪影響を与えて回
転運動が不安定になって円柱体表面の精度に悪影響を与
えることがあることを見出した。

円柱体は円形面を有する柱状であるからすべりを生じや
すいので、この問題が発生しやすい。従って、ラップ加
圧に際して、ラップ定盤上で円柱体を一定位置に自由回
転できるように支持することにより、円柱体同士が当た
ることなく良好にラップ加工できる。

本発明はこの知見に基づいてなされたものであミンク焼
結体に研削加工を施して円柱体に加工し、次いて加工さ
れた円柱体をなすセラミック焼結体をラップ定盤上で一
定位置に自由回転できるように保持してラップ加工を施
すことを特徴とするものである。

また、このラップ加工に際しては、セラミック円柱体を
一定位置に自由回転できるように支持することが好まし
い。

本発明のラップ装置は、ラップ定盤の上面に円柱体をな
す加工物を自由回転できるように支持する溝を複数個放
射状に形成したことを特徴とするものである。

（実施例） 本発明の４＝竺千４（１）柱体の製造方法およびラップ
装置の一実施例について第１図ないし第４図を参照して
説明する。

セラミック円柱体は以下に次に述べる工程で製造する。

まず、所定成分のセラミック粉末から例えば中実の円柱
体をなす成形体を成形し、この成形体を焼結して第４図
（ａ）に示すようにセラミック焼結体からなる長い円柱
体１を作製する。

次いで、このセラミック円柱体１にセンタレス研削加工
を行い円柱体の円周面を高い真円度のものに仕上げる。

次いで、セラミック円柱体１を研削加工により長さ方向
に所定間隔を存した複数箇所の位置で切断して第４図（
ｂ）に示すように短い複数個のセラミック円柱体２を作
製する。

次いで、切断した各セラミック円柱体２の両方の端面を
研削加工して円柱体２の長さ寸法を目的の寸法に仕上げ
る。

このようにして形状精度を高めたセラミック円柱体２に
対してラップ加工を行い、円柱体２の球翻をサブミクロ
ン単位で研摩して高い表面精度に仕上げる。

ラップ加工は第１図ないし第３図に示すラップ装置を使
用して行う。

図中１１は水平に配設された円盤形をなすラップ定盤、
１２はこのラップ定盤１１の上方に対向ｊ−で水平に配
設された円盤形をなす押え盤で、これら両方の盤１１．
１２は垂直に設けた回転軸１３．１４に設けられている
。これらの盤１１、］２は金属で形成されている。ラッ
プ定盤１１の上面には複数の溝１５が円周方向に所定間
隔を存して放射状に並べて形成されている。これら谷溝
１５は円柱体２を回転自在に支持するために断面がＶ字
形をなすもので、また支持した円柱体２がある程度軸方
向に移動できるように遊びをもたせるように円柱体２の
長さよりやや大きな長さを有している。なお、溝１５の
大きさは加工するセラミック円柱体２の大きさに対応し
て決定し、円柱体２を安定し且つ円滑に回転できるよう
に支持できる大きさとする。１６はラップ定盤１１と押
え盤１２との間に配置されたキャリアで、ラップ定盤１
１の谷溝１５に対応して複数の円柱体支持１７が用層方
向に並べて形成しである。

このように構成したラップ装置を使用してセラミック円
柱２をラップ加工する場合には、第２図に示すようにラ
ップ定盤１１の谷溝１５にセラミック円柱体２を載せる
。その後、押え盤１２を用意してラップ定盤１１の谷溝
１５に載せたセラミックス円柱体２を上側から押える。

ラップ定盤１１の谷溝１５に載せたセラミック円柱体２
は、周面部がＶ字形をなす溝１５の両方の壁面にそれぞ
れ線接触し、また押え盤１２の平坦面に線接触して合計
３か所で線接触により回転自在に支持される。なお、前
記したキャリア１６を使用し、このキャリア１６の支持
孔１７でセラミック円柱体２を支持すると、円柱体２の
支持が容易になる。

ラップ加工に際しては、セラミック円柱体２の仕上げる
円周面の表面粗さおよび真円度に応じて適当なラップ剤
を選択する。ラップ定盤１１と押え盤１２をそれぞれ回
転軸１３．１４により逆方向に回転する。これによりラ
ップ定盤１１の６溝１５に支持されたセラミック円柱体
２はそれぞれ溝１５の位置で同転して研摩される。この
ため、各円柱体２は相互に当たることなく回転して良好
に研摩される。また、セラミック円柱体２は砥粒が衝突
することがないので、角部が掛けて「だれ」を生じるこ
とがない。

このようにしてセラミック円柱体２の円周面は形状寸法
の精度を落とすことなく高い表面精度に仕上げられる。

一例として、窒化けい素の焼結体からなる直径１０ｍｍ
、長さ１５ＩＩ１ｍｌである円柱体を第１図および第２
図に示すラップ装置を使用してラップ加工した結果、加
工前の円柱体の円周面の真円度０．２Ｂｒａ、表面粗さ
Ｒａ　Ｏ，００５ｎに比べて、円柱体の円周面の真円度
が０．２μ、表面粗さＲａが０．００２ａであった。こ
れに対してバレル加工を行った結果、円周面の真円度が
０．５ｐ。

表面粗さＲａが０．００５ｘであった。したがって、本
発明により製造した円柱体の方が表面粗さが優れている
ことがわかる。

なお、円柱体としては中実のものに限らず、中空のもの
も対象にできる。

本発明のラップ装置はセラミック円柱体に限定されるこ
となく。合成樹脂など他の材料からなる円柱体をラップ
加工する場合にも適用できる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の円柱体の製造方法によれば
、セラミック円柱体などの円柱体に対して形状精度を落
とすことなく表面精度を向上させる仕上げ加工を行うこ
とができ、軸受なとの厳しい表面精度が要求される用途
に適した円柱体を得ることができる。

また、本発明のラップ装置によれば、セラミ・ツク円柱
体などの円柱体を表面精度良くラップ加工することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のラップ装置の一実施例を示す図、第２
図は第１図に示すラップ装置のラップ定盤を示す平面図
、第３図は第１図に示すラップ装置におけるラップ定盤
の溝を示す図、第４図は本発明の円柱体の製造方法の一
実施例における工程を示す図である。 １．２・・・セラミック円柱体、１１・・・う・ノブ定
盤、１２・・・押え盤、１３．１４・・・加工軸、１５
・・・Ｖ溝、１６・・・キャリア、１７・・・キャリア
の支持孔。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）焼結体に研削加工を施して円柱体に加工し、次い
   で加工された円柱体をなすセラミック焼結体にラップ加
   工を施すことを特徴とする円柱体の製造方法。
2. （２）円柱体をなすセラミック焼結体をラップ定盤上で
   一定位置に回転自在に保持してラップ加工を施すことを
   特徴とする請求項１記載の円柱体の製造方法
3. （３）ラップ定盤の上面に円柱体をなす工作物を回転自
   在に支持する溝を複数個放射状に形成したことを特徴と
   するラップ装置。