JPH04343657A

JPH04343657A - 磁気による表面研磨方法及び表面研磨装置

Info

Publication number: JPH04343657A
Application number: JP3139421A
Authority: JP
Inventors: Noboru Morita; 昇森田
Original assignee: YOSHIDA CAST KOGYO KK
Current assignee: YOSHIDA CAST KOGYO KK
Priority date: 1991-05-16
Filing date: 1991-05-16
Publication date: 1992-11-30

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、精密機械部品や貴金属
装飾品等のうち、強磁性を有する被研磨物の表面仕上げ
加工とバリ取り加工において、磁気を利用して高い精度
の加工を可能とする磁気による表面研磨方法及び表面研
磨装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】表面仕上げ加工とバリ取り加工は、物品
加工の最終工程であり、その仕上がり状態によっては、
組立性や組み立てられた製品全体の性能等に直接重要な
影響を与える技術である。しかし、現状では、組み立て
られた製品全体の性能に対し、これを構成する物品の加
工精度がどのように関連するかについての管理基準もな
く、多くの問題を抱えている。このようなことから、現
場でのこの分野の合理化が遅れ、依然として手作業に等
しいものに依存することが多いため、加工精度のバラ付
きや生産性低下によるコストアップ等、最終工程までの
生産システムがアンバランスとなっている。

【０００３】上記したように、表面仕上げ工程及びバリ
取り工程の加工精度は、製品の性能や寿命に重要な役割
を持つが、近年、高精度製品の増加に伴い、多種の形状
の構成部品に対応することができ、しかも高能率で経済
性の高い研磨方法が種々検討されている。現在、実用化
されている表面仕上げバリ取り法の代表的なものとして
は、ブラシクリーニング法、バレル法、電解仕上げ法を
挙げることができる。

【０００４】上記したブラシクリーニング法は、被研磨
物の形状に適応するようにブラシ材を構成し、ブラシ材
及び被研磨物の両方若しくは何れか一方を回転或いは往
復運動させるなどして研磨する方法である。しかしなが
ら、この方法を実施した研磨装置では、多種の被研磨物
に対して対応することができず、被研磨物の形状や大き
さに応じてブラシの形状や駆動方向等を変更する必要が
ある。また、基本的に、微細なカット部或いは複雑な形
状を有する被研磨物に対しては、ブラシ材の形状や駆動
方向を変更しても十分に研磨することができないという
欠点もある。

【０００５】一方、バレル法は、容器の中に研磨材と被
研磨物とを入れ、容器を振動・回転して研磨材及び被研
磨物に運動を与え、また、その方向性を代えて行う方法
である。このバレル法は、被研磨物の大きさや形状、化
学的性質に影響されないので多種の被研磨物を研磨する
ことができる。しかしながら、このバレル法においては
、被研磨物の微細なカット部或いは複雑な形状部におい
ては相対的な運動量が小さいので、他の研磨方法を併用
する必要がある。また、過度の運動量は、被研磨物に局
部的な摩耗変形や摩耗欠損量の増大等を生じ、加工精度
を悪化させるという欠点もある。

【０００６】また、電解仕上げ法は、電気分解により（
＋）極の被研磨物に金属イオンが、（−）極の工具側に
水素ガスが生成し、流動する加工液により表面層を仕上
げる方法である。この電解仕上げ法は、電気的に良導体
である被研磨物を加工することができ、また、加工によ
る熱歪み、応力変形はなく、被研磨物の微細なカット部
或いは複雑な形状部もよく仕上げられる。しかしながら
、この電解仕上げ方法においては、一定の部品精度がな
いと電極をセットすることができないという問題点があ
る。また、被研磨物に対しての電極が必要であり、洗浄
や防錆、排水処理など、極めて大きなコストがかかると
いう欠点もある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】したがって、多種類の
形状や大きさの被研磨物に対して適用することができ、
しかも摩耗変形や金属疲労、腐食、並びに必要以上の摩
耗損失を与えることなく被研磨物の微細なカット部或い
は複雑な形状部をも十分に研磨することができ、さらに
、経済性に優れ、熟練工の特殊な加工技術を必要としな
いような表面仕上げ方法、バリ取り方法が希求されてい
た。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記に鑑み提
案されたもので、弱磁性の被研磨物を入れた容器中に非
磁性の研磨材を混合し、該容器の底面には高速回転可能
な回転面の中心及び外周に磁石を配置してなる磁力発生
装置を臨ませることにより、弱磁性の被研磨物を全容器
内部に亙って強制的に周速運動させるようにしたことを
特徴とする磁気による表面研磨方法及び表面研磨装置に
関するものである。

【０００９】上記した本発明に使用する磁力発生装置は
、例えば、鉄製の回転盤と、この回転盤を高速回転させ
ることができるモータ等の駆動装置から構成される。上記した回転盤は、中心及び外周に磁石を配置してなる
ものである。具体的には、例えば、中心にＮ極の磁石を
配置し、この中心のＮ極を挟んで対向する位置にＳ極の
磁石を配置するものでも良い。或いは、回転盤の周端に
沿って等間隔に４つの装着部を設け、回転盤の中心に配
置した磁石の極に対して異極の磁石を４つの装着部の一
カ所以上に配置しても良い。

【００１０】また、本発明に使用する容器は、例えば汎
用のガラス製ビーカー、プラスチック製ビーカー等を使
用することができる。

【００１１】さらに、本発明の非磁性の研磨材としては
、強い磁場中におかれても磁気保磁力を上昇することが
ない材質をベースとするものが望ましい。例えばＣｏ４
４Ｃｒ２２Ｎｉ１５ＭｏＷ等の組成でＨＶ硬度５００（
加工後）、キューリー点−５０℃、比重８．６３のもの
を０．１ｍｍφ以上にワイヤー加工したものを使用する
ことができる。

【００１２】また、この非磁性の研磨材は、被研磨物の
微細部分にまで入り込み、出入することができる大きさ
、形状であることが必要となる。例えば、前記した組成
のワイヤーを０．１〜２．０ｍｍφの範囲で伸展し、長
さが５〜１０ｍｍの範囲になるように切断して複数種類
の針状の研磨材を作製し、これを混合して使用すると、
それぞれ重量が異なるので、運動量に変化を生ずる。

【００１３】この非磁性の研磨材の形状としては、上記
した針状のものが研削効果が大きいが、この針状の研磨
材と共に球状の研磨材を併用することが望ましい。上記
した球状の研磨材としては、例えばＳＵＳ３０４のステ
ンレスボールを脱磁したものを使用することができる。このステンレスボールは、径が、０．８〜１．５ｍｍφ
の範囲になるように作製する。上記した球状の研磨材は
、被研磨物と点接触して光輝現象を呈するのに有効であ
り、弱磁性の被研磨物の運動を円滑にする潤滑材の役目
もする。

【００１４】また、非磁性の研磨材において、針状の研
磨材と球状の研磨材との混合割合は、被研磨物を含めた
全体重量比で針状の研磨材が４０〜８０％、球状の研磨
材が２０〜３０％になるように混合する。球状の研磨材
が５０％以上になると、回転速度によっては、打痕を被
研磨物の表面に残す場合がある。

【００１５】本発明の表面研磨装置は、前記した磁力発
生装置と、非磁性の研磨材を内在する容器とからなり、
この容器の底面を磁力発生装置の回転面に臨ませても、
これ自体だけでは何等挙動を示すものではない。この表
面研磨装置の中に、表面仕上げ加工、バリ取り加工を行
う弱磁性の被研磨物を混合することにより、弱磁性の被
研磨物は、回転磁場に感応して全容器内部に亙って周速
運動を行う。即ち、本発明に適用することができる被研
磨物は、前記した磁気発生装置の回転磁場に感応して挙
動する性質のものであれば特に材質を限定するものでは
なく、高い加工率や切断等によって相変化して磁化した
ものも適用することが可能であり、以下、弱磁性という
語句も上記した内容を示すものとする。

【００１６】以下、本発明の表面研磨方法（装置）にお
ける挙動を説明する。まず、容器内には、弱磁性の被研
磨物と針状、球状の非磁性の研磨材が混合されている。この容器の底面から生ずる磁気に感応するのは、弱磁性
の被研磨物だけであり、非磁性の研磨材は何等挙動を示
さない。そして、磁力発生装置を駆動させて、その回転
面を回転させると、弱磁性の被研磨物は、非磁性の研磨
材は弾き飛ばしながら周速運動する。即ち、非磁性の研
磨材は、被研磨物の周速運動の抵抗体となる。尚、弱磁
性の被研磨物は、最初、回転面の中心で回転していても
、遠心力により容器の内側壁に飛ばされる。しかし、磁
力発生装置の回転面には中心だけでなく外周にも磁石が
設置されているので、被研磨物は、全容器内部に亙って
高速の周速運動をする。また、この周速運動は、均一な
円運動ではなく、磁力発生装置の回転面に設置したＮ，
Ｓ極の磁力線により、さらにはその磁力線の強弱により
、波打つようにギクシャク上下動しながら円運動をする
ものである。一方、非磁性の研磨材は、体積の大きな弱
磁性の被研磨物に弾き飛ばされて一体状に回転するが、
弾き飛ばされた直後の研磨材は説明するまでもなくラン
ダム運動を行う。また、球状の研磨材は、特に体積が小
さいので、容器の底部を覆うように溜り、容器の底部と
被研磨物との接触を妨げ、被研磨物の周速運動を容易に
するコロの役目をする。このように、被研磨物が高速の
周速運動をすると、その表面や微細なカット部に非磁性
の研磨材が接触することにより、被研磨物を研磨する。したがって、弱磁性の被研磨物を０．００１ｍｍの精度
で表面仕上げすることができ、並びにμオーダーのバリ
を取り除くことができる。また、上記した研磨による被
研磨物の重量変化は、０．０００１〜０．０００２であ
るから、摩耗等による形状変化もない。

【００１７】尚、本発明における容器中には界面活性剤
や、その他イオンを溶出化する薬剤等を添加しても良い
。

【００１８】また、本発明に適用する弱磁性の被研磨物
は、その大きさや形状を限定するものではなく、一つの
容器中に複数個入れるようにしても良い。しかしながら
、磁性が強く、互いに引き寄せ合って一体化するような
場合には効率の良い表面仕上げやバリ取りを行うことが
できないので、前述の通りの範囲で被研磨物と研磨材と
を混合することが望ましい。さらに、比較的重量が大き
な被研磨物は、研磨に充分な周速運動を行なわない場合
があるが、このような場合には、非磁性の研磨材に対し
、０〜１５％程度の強磁性材を添加すると、上記した被
研磨物の周速運動を助勢し、充分な研磨を行なうことが
できる。

【００１９】以上説明したように、本発明は、弱磁性の
被研磨物を磁気により周速運動させて表面研磨するもの
であり、従来のバレル研磨に比較して被研磨物と研磨材
との相対運動量差が大きく、しかも容易に可変すること
ができるので、被研磨物の微細なカット部或いは複雑な
形状部においても充分な研磨を行うことができ、しかも
加工精度を悪化させることもない。また、本発明とは逆
に、非磁性の被研磨物と強磁性の研磨材を混合し、磁気
により研磨材だけを運動させて被研磨物の表面研磨を行
う場合、本発明のように効率良く、経済的に加工精度の
高い表面研磨を行うことができない。即ち、前述のよう
に研磨材は、被研磨物の２倍以上の硬度を有し、被研磨
物の微細なカット部等にも入り込むような大きさ及び形
状を有する必要がある。しかし、上記したような場合、
この研磨材どうしは互いに引き付け合って一体化するの
で、この一体化した研磨材どうしの拘束力（磁力）を振
り切って研磨材としての役目を果たすように運動させる
ためには、極めて巨大な磁力発生装置及び極めて高速の
回転駆動装置が必要となる。したがって、このような構
成の研磨装置は、付帯設備が極めて大型になり、作業時
の安全性並びに経済性が著しく低い。また、比較的硬度
の低い被研磨物に対しては利用できないという欠点もあ
る。本発明は、非磁性の研磨材を入れた容器と、極めて
簡易な構成の磁気発生装置とからなるものであり、経済
性が高く、且つ作業時の安全性も高い。しかも、特殊な
技術を必要とすることもないので、加工精度の安定性も
また高いものとなる。

【００２０】

【実施例】本発明の実施例を以下に示す。実施例１〜５弱磁性被研磨物として表１に示す各精密部品を所定のガ
ラス製容器中に入れ、表１に示す非磁性の研磨材（非磁
性針及び非磁性球）及び界面活性剤溶液を混合した。一
方、磁力発生装置を以下のようにして作製した。モータ
を制御機構に接続し、これに連結した鉄製回転盤の回転
速度を可変とした。この回転盤の中心及び外周を４等分
する箇所のそれぞれには、磁石の収納部を設けた。そし
て、中心の収納部及び外周の収納部のうちの隣り合う２
箇所にその上面がＮ極となるように１０００ＧＳの磁石
を装着し、残る外周の収納部の２箇所にはその上面がＳ
極となるように１０００ＧＳの磁石を装着した。さらに
、回転盤の上方には、回転盤と接しない程度に近接させ
たカバーを設けた。前記した容器を上記磁力発生装置の
カバー上に載置し、表１に示す回転速度及び研磨時間で
研磨を行なった。その結果並びに詳細な研磨条件につい
ては、表１に併せて示した。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の表面研磨
方法は、弱磁性を有する被研磨物の表面仕上げ加工とバ
リ取り加工を極めて簡易に且つ迅速に、しかも高精度に
行なうことができる。また、本発明は、磁力発生装置の
回転面の回転速度を制御して被研磨物の硬度や形状に応
じた研磨状態に調整することができるので、いたずらに
摩耗損量を増加させたり、物品形状を欠損させたりする
ことがなく、極めて加工精度の高い研磨を行なうことが
できる。さらに、本発明の表面研磨装置は、極めて簡単
な構成であり、しかも使用する電力も微小であり、実質
的に全く人為的な作用を必要としないので、熟練工の専
門職人の熟練作業に頼る方法に較べ、その経済性は極め
て高いものである。したがって、本発明は、コンピュー
タ、ロケット、宝飾品、その他種々の分野で利用される
精密部品の表面仕上げ及びバリ取りに適用することがで
き、極めて実用的価値の高いものである。

【００２３】また、本発明は、被研磨物が超精密部材で
ある場合の表面仕上げ、バリ取りにおいても、ミクロン
オーダーの非磁性の研磨材を使用することにより容易に
対応することができる。したがって、本発明は、従来不
可能であった数ミクロンオーダーの超精密部品の表面仕
上げ及びバリ取りを可能にすることにより、現在におけ
る種々の機械製品の小型化の限界をさらに引き下げるこ
とができ、工業界及び産業界全体に対する貢献は極めて
多大なものとなる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　弱磁性の被研磨物を入れた容器中に非
磁性の研磨材を混合し、該容器の底面には高速回転可能
な回転面の中心及び外周に磁石を配置してなる磁力発生
装置を臨ませることにより、弱磁性の被研磨物を全容器
内部に亙って周速運動させるようにしたことを特徴とす
る磁気による表面研磨方法。
【請求項２】　　非磁性の研磨材を内在する容器と、高
速回転可能な回転面の中心及び外周に磁石を配置してな
る磁力発生装置とからなり、該磁力発生装置の回転面に
対し、弱磁性の被研磨物を入れた前記容器の底部を臨ま
せることにより、弱磁性の被研磨物を全容器内部に亙っ
て周速運動させるようにしたことを特徴とする表面研磨
装置。
【請求項３】　　非磁性の研磨材に対して０〜１５％の
強磁性材を入れるようにしたことを特徴とする磁気によ
る表面研磨装置。