JPH0542467A - 窒化硅素系セラミツクスボールおよびその研摩方法 - Google Patents
窒化硅素系セラミツクスボールおよびその研摩方法Info
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- JPH0542467A JPH0542467A JP22836191A JP22836191A JPH0542467A JP H0542467 A JPH0542467 A JP H0542467A JP 22836191 A JP22836191 A JP 22836191A JP 22836191 A JP22836191 A JP 22836191A JP H0542467 A JPH0542467 A JP H0542467A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 高精度に仕上げられたの窒化硅素系セラミッ
クスボールを得る。 【構成】 窒化硅素系セラミックスからなる素球１は、
１対の対向するポリッシングディスク２，３に形成され
た環状Ｖ溝４内に配置され、これらのポリッシングディ
スク２，３の加圧、回転によりポリッシュされる。この
ポリッシングディスク２，３は、組成的には、レジンボ
ンドまたはメタルボンドからなる結合相および平均粒径
０．０１〜３μｍの範囲内にある５〜６０容量％のＣｒ
2Ｏ3からなる砥材によって構成される。 Ｃｒ2Ｏ3の一部は、Ｃｅ2Ｏ3，Ｆｅ2Ｏ3などによって置
換してもよい。また、研摩の中間工程では、ポリッシュ
の速度を向上するため、Ｃｒ2Ｏ3の３〜２０容量％をダ
イヤモンドおよび／または立方晶窒化硼素粒子で置換す
ることも可能である。
クスボールを得る。 【構成】 窒化硅素系セラミックスからなる素球１は、
１対の対向するポリッシングディスク２，３に形成され
た環状Ｖ溝４内に配置され、これらのポリッシングディ
スク２，３の加圧、回転によりポリッシュされる。この
ポリッシングディスク２，３は、組成的には、レジンボ
ンドまたはメタルボンドからなる結合相および平均粒径
０．０１〜３μｍの範囲内にある５〜６０容量％のＣｒ
2Ｏ3からなる砥材によって構成される。 Ｃｒ2Ｏ3の一部は、Ｃｅ2Ｏ3，Ｆｅ2Ｏ3などによって置
換してもよい。また、研摩の中間工程では、ポリッシュ
の速度を向上するため、Ｃｒ2Ｏ3の３〜２０容量％をダ
イヤモンドおよび／または立方晶窒化硼素粒子で置換す
ることも可能である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、窒化硅素系セラミック
スボールおよびその研摩方法に関し、特に、高精度のベ
アリング用に適用できるようにしたものである。
スボールおよびその研摩方法に関し、特に、高精度のベ
アリング用に適用できるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、窒化硅素系セラミックスは、その
破壊靭性値の高さと優れた高温特性などから、高精密機
械や高速回転用軸受のボールとして利用することが期待
されている。
破壊靭性値の高さと優れた高温特性などから、高精密機
械や高速回転用軸受のボールとして利用することが期待
されている。
【０００３】セラミックスボールの製造方法としては、
一般的には、１００〜１７０メッシュのダイヤモンド砥
粒を含有したラッピングディスクで粗加工が行なわれ、
仕上げ加工としてＳｎやＣｕ定盤の上でルーレットのよ
うに回転させながら細かいダイヤモンド砥粒で磨き上げ
ていく方法が利用されている。
一般的には、１００〜１７０メッシュのダイヤモンド砥
粒を含有したラッピングディスクで粗加工が行なわれ、
仕上げ加工としてＳｎやＣｕ定盤の上でルーレットのよ
うに回転させながら細かいダイヤモンド砥粒で磨き上げ
ていく方法が利用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た製造方法は、ダイヤモンド砥粒の硬さを利用した機械
的な除去作用に基づくため、加工表面の欠陥導入が避け
られない問題点を有していた。要するに、セラミックス
ボールは高速回転用軸受ボールとして用いられたときに
は、高速摩擦には耐えられるが、前述した加工表面の欠
陥すなわち加工変質層やキズが利用に際して悪影響を及
ぼしていた。
た製造方法は、ダイヤモンド砥粒の硬さを利用した機械
的な除去作用に基づくため、加工表面の欠陥導入が避け
られない問題点を有していた。要するに、セラミックス
ボールは高速回転用軸受ボールとして用いられたときに
は、高速摩擦には耐えられるが、前述した加工表面の欠
陥すなわち加工変質層やキズが利用に際して悪影響を及
ぼしていた。
【０００５】このようなことから、本発明では、実用化
が伸びなやんでいる窒化硅素系セラミックスボールに対
し、低コストで、しかも高精度にポリツシュされ得る研
摩方法およびこの方法により得られた窒化硅素系セラミ
ックスボールを提供しようとするものである。
が伸びなやんでいる窒化硅素系セラミックスボールに対
し、低コストで、しかも高精度にポリツシュされ得る研
摩方法およびこの方法により得られた窒化硅素系セラミ
ックスボールを提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の点に鑑
みなされたもので、窒化硅素系セラミックスボールを研
摩する１対のポリッシングディスクは、熱硬化性樹脂か
らなる結合相に砥材としての平均粒径０．０１〜３μｍ
からなるＣｒ2Ｏ3粒子を５〜６０容量％含有させた円板
から構成されるようにしたものである。また、ポリッシ
ングディスクの少なくとも一方の円形端面には、環状Ｖ
溝を形成して、この環状Ｖ溝内に窒化硅素系セラミック
スからなる素球を配置して、ポリッシングディスクを加
圧、回転させることにより研摩するようにしたものであ
る。
みなされたもので、窒化硅素系セラミックスボールを研
摩する１対のポリッシングディスクは、熱硬化性樹脂か
らなる結合相に砥材としての平均粒径０．０１〜３μｍ
からなるＣｒ2Ｏ3粒子を５〜６０容量％含有させた円板
から構成されるようにしたものである。また、ポリッシ
ングディスクの少なくとも一方の円形端面には、環状Ｖ
溝を形成して、この環状Ｖ溝内に窒化硅素系セラミック
スからなる素球を配置して、ポリッシングディスクを加
圧、回転させることにより研摩するようにしたものであ
る。
【０００７】また、前述した結合相は、Ｓｎ，Ｃｕ，Ｚ
ｎからなる１種の金属または２種以上の合金によって置
換し得るものであり、素球の配置についても、素球間に
軟質の小径ボールを介在させることにより共摺りを防止
できるものである。
ｎからなる１種の金属または２種以上の合金によって置
換し得るものであり、素球の配置についても、素球間に
軟質の小径ボールを介在させることにより共摺りを防止
できるものである。
【０００８】
【作用】本発明の窒化硅素系セラミックスボールの研摩
方法は、窒化硅素よりも軟質のＣｒ2Ｏ3粒子を砥材とし
て用い、Ｃｒ2Ｏ3の酸素欠損に起因する酸化反応による
メカノケミカルポリッシュが行なわれるものである。し
たがって、窒化硅素系セラミックスボールの表面にキズ
を残さず、残留応力の小さな歪なしの鏡面加工を可能に
するものである。
方法は、窒化硅素よりも軟質のＣｒ2Ｏ3粒子を砥材とし
て用い、Ｃｒ2Ｏ3の酸素欠損に起因する酸化反応による
メカノケミカルポリッシュが行なわれるものである。し
たがって、窒化硅素系セラミックスボールの表面にキズ
を残さず、残留応力の小さな歪なしの鏡面加工を可能に
するものである。
【０００９】
【実施例】以下、本発明窒化硅素系セラミックスボール
およびその研摩方法における一実施例について、図を参
照しながら説明する。
およびその研摩方法における一実施例について、図を参
照しながら説明する。
【００１０】図１において、１は、窒化硅素系セラミッ
クスからなる素球であり、この素球１は、１対の対向す
るポリッシングディスク２，３によってポリッシュされ
る。このポリッシングディスク２，３は、その円形端面
に環状Ｖ溝４が形成され、この環状Ｖ溝４内に前記素球
１が配置されるものである。なお、前記環状Ｖ溝４は、
ポリッシングディスク２，３のうち少なくとも一方に形
成すればよいものである。
クスからなる素球であり、この素球１は、１対の対向す
るポリッシングディスク２，３によってポリッシュされ
る。このポリッシングディスク２，３は、その円形端面
に環状Ｖ溝４が形成され、この環状Ｖ溝４内に前記素球
１が配置されるものである。なお、前記環状Ｖ溝４は、
ポリッシングディスク２，３のうち少なくとも一方に形
成すればよいものである。
【００１１】前記素球１は、ポリッシングディスク２，
３の環状Ｖ溝４内に配置された後、ポリッシングディス
ク２，３による加圧および回転によって、ころがりなが
ら全表面が均一にポリッシュされる。この場合、素球１
は、環状Ｖ溝４内に直接配置してもよいが、図２で示さ
れるように、素球１よりも軟質材例えば樹脂などの小径
ボール５を介在させることも可能である。これは、素球
１の共摺りを防止する配慮である。
３の環状Ｖ溝４内に配置された後、ポリッシングディス
ク２，３による加圧および回転によって、ころがりなが
ら全表面が均一にポリッシュされる。この場合、素球１
は、環状Ｖ溝４内に直接配置してもよいが、図２で示さ
れるように、素球１よりも軟質材例えば樹脂などの小径
ボール５を介在させることも可能である。これは、素球
１の共摺りを防止する配慮である。
【００１２】このようにして構成されたポリッシングデ
ィスク２，３は、組成的には、結合相および砥材からな
るものである。結合相としては、いわゆるレジンボンド
の場合およびメタルボンドの場合がある。レジンボンド
の場合としては、フェノール系ポリイミド系，アクリロ
ニトリル系樹脂の単体あるいは混合粉からなる熱硬化性
樹脂が適用される。また、メタルボンドの場合は、φ３
ｍｍ以下の素球１に好適し、Ｓｎ，Ｃｕ，Ｚｎからなる
１種の金属または２種以上の合金からなる。
ィスク２，３は、組成的には、結合相および砥材からな
るものである。結合相としては、いわゆるレジンボンド
の場合およびメタルボンドの場合がある。レジンボンド
の場合としては、フェノール系ポリイミド系，アクリロ
ニトリル系樹脂の単体あるいは混合粉からなる熱硬化性
樹脂が適用される。また、メタルボンドの場合は、φ３
ｍｍ以下の素球１に好適し、Ｓｎ，Ｃｕ，Ｚｎからなる
１種の金属または２種以上の合金からなる。
【００１３】これに対する砥材としては、５〜６０容量
％のＣｒ2Ｏ3粒子が適用される。５〜６０容量％を設定
したのは、５％未満では、ポリッシュの速度が遅いため
実用的でないこと、また６０％をこえるとポリッシュの
速度は速いが、Ｃｒ2Ｏ3粒子の固定が不充分で真球度の
維持ができないからである。なお、Ｃｒ2Ｏ3の平均粒径
は、０．０１〜３μｍが好適する。これは、０．０１μ
ｍ未満では、均一配合が困難なこと、Ｃｒ2Ｏ3粒子の脱
落が円滑でなくポリッシュの均一性を維持し難いことか
ら不適当なためである。また、３μｍをこえると砥粒の
脱落が窒化硅素粒界に起因するキズの原因となり不適当
である。
％のＣｒ2Ｏ3粒子が適用される。５〜６０容量％を設定
したのは、５％未満では、ポリッシュの速度が遅いため
実用的でないこと、また６０％をこえるとポリッシュの
速度は速いが、Ｃｒ2Ｏ3粒子の固定が不充分で真球度の
維持ができないからである。なお、Ｃｒ2Ｏ3の平均粒径
は、０．０１〜３μｍが好適する。これは、０．０１μ
ｍ未満では、均一配合が困難なこと、Ｃｒ2Ｏ3粒子の脱
落が円滑でなくポリッシュの均一性を維持し難いことか
ら不適当なためである。また、３μｍをこえると砥粒の
脱落が窒化硅素粒界に起因するキズの原因となり不適当
である。
【００１４】さらに、Ｃｒ2Ｏ3粒子の一部について、Ｃ
ｅ2Ｏ3，Ｆｅ2Ｏ3，Ｃｏ2Ｏ3，Ｎｉ2Ｏ3の酸素欠陥の多
い粒子で置換した場合も有効であった。これは、窒化硅
素系セラミックスの結合助材としてのＹ2Ｏ3，ＭｇＯの
添加に対し好適した。
ｅ2Ｏ3，Ｆｅ2Ｏ3，Ｃｏ2Ｏ3，Ｎｉ2Ｏ3の酸素欠陥の多
い粒子で置換した場合も有効であった。これは、窒化硅
素系セラミックスの結合助材としてのＹ2Ｏ3，ＭｇＯの
添加に対し好適した。
【００１５】また、素球１のポリッシュの速度を早める
ため、ポリッシュの中間工程では、Ｃｒ2Ｏ3粒子の３〜
２０％を平均粒径０．０１〜０．０３μｍからなるダイ
ヤモンドおよび／または立方晶窒化硼素粒子で置換した
場合も有効である。
ため、ポリッシュの中間工程では、Ｃｒ2Ｏ3粒子の３〜
２０％を平均粒径０．０１〜０．０３μｍからなるダイ
ヤモンドおよび／または立方晶窒化硼素粒子で置換した
場合も有効である。
【００１６】
【試験例１】試験例１としては、φ２００ｍｍの外径、
７ｍｍ厚さのポリッシングディスク２，３を用意した。
この場合、ポリッシングディスク２，３は、結合相とし
てはフェノール樹脂５０容量％、砥材として平均粒径１
μｍのＣｒ2Ｏ3を５０容量％とし、２５０ｋｇ／ｃｍ2
の圧力，１８０℃の焼成温度でホットプレスした。得ら
れたポリッシングディスク２，３に対しては、φ７．５
ｍｍの窒化硅素系セラミックスからなる素球１を５０個
環状Ｖ溝４内に配置し、回転数１５０ｒｐｍ，全体荷重
３００ｇの条件下でφ７．４４ｍｍまで従来加工の１／
１０に相当する５０時間加工した。
７ｍｍ厚さのポリッシングディスク２，３を用意した。
この場合、ポリッシングディスク２，３は、結合相とし
てはフェノール樹脂５０容量％、砥材として平均粒径１
μｍのＣｒ2Ｏ3を５０容量％とし、２５０ｋｇ／ｃｍ2
の圧力，１８０℃の焼成温度でホットプレスした。得ら
れたポリッシングディスク２，３に対しては、φ７．５
ｍｍの窒化硅素系セラミックスからなる素球１を５０個
環状Ｖ溝４内に配置し、回転数１５０ｒｐｍ，全体荷重
３００ｇの条件下でφ７．４４ｍｍまで従来加工の１／
１０に相当する５０時間加工した。
【００１７】この結果、得られた窒化硅素系セラミック
スボールは、表面粗さがすべてＲａ＝０．０１μｍ以内
で、形状的にも全てＧ−５級に仕上がっていた。また、
ＥＳＣＡ分析によるボール表面の酸素量については、従
来のダイヤモンドポリッシングに比べ１／２以下であっ
た。
スボールは、表面粗さがすべてＲａ＝０．０１μｍ以内
で、形状的にも全てＧ−５級に仕上がっていた。また、
ＥＳＣＡ分析によるボール表面の酸素量については、従
来のダイヤモンドポリッシングに比べ１／２以下であっ
た。
【００１８】
【試験例２】ポリッシングディスク２，３は、結合相と
しては、重量％で４０％Ｓｎ−６０％Ｃｕの合金粉６０
容量％を用い、また、砥材としてのＣｒ2Ｏ3は、４０容
量％で、平均粒径１μｍとして実施例１と同様ホットプ
レスにより成形した。また、素球１の加工は、実施例１
と同条件で行なったが、加工時間は１００時間を要し、
ダイヤモンド粉利用の従来法に比べ１／５の加工時間で
あった。得られたセラミックスボールは、表面粗さＲａ
＝０．００５μｍ，Ｒｍａｘ０．０１５μｍで、すべて
Ｇ−５級以内にあり、そのうち４０％はＧ−３級にラン
クされた。
しては、重量％で４０％Ｓｎ−６０％Ｃｕの合金粉６０
容量％を用い、また、砥材としてのＣｒ2Ｏ3は、４０容
量％で、平均粒径１μｍとして実施例１と同様ホットプ
レスにより成形した。また、素球１の加工は、実施例１
と同条件で行なったが、加工時間は１００時間を要し、
ダイヤモンド粉利用の従来法に比べ１／５の加工時間で
あった。得られたセラミックスボールは、表面粗さＲａ
＝０．００５μｍ，Ｒｍａｘ０．０１５μｍで、すべて
Ｇ−５級以内にあり、そのうち４０％はＧ−３級にラン
クされた。
【００１９】
【試験例３】ポリッシングディスク２，３は、表１に示
すような条件で成形したものでであり、素球１の外径，
実験条件等については、実施例１と同一とした。この結
果、得られたセラミックスボールは、加工時間，真球
度，表面粗さでいずれも優れた数値を示した。
すような条件で成形したものでであり、素球１の外径，
実験条件等については、実施例１と同一とした。この結
果、得られたセラミックスボールは、加工時間，真球
度，表面粗さでいずれも優れた数値を示した。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【発明の効果】本発明は、以上説明したようにまた、窒
化硅素よりも軟質のＣｒ2Ｏ3粒子を砥材とした特定の結
合相からなるポリッシングディスク２，３を用い、窒化
硅素系セラミックスの素球１をポリッシングディスク
２，３に形成された環状Ｖ溝４内に配置して加工したも
のであるから、Ｃｅ2Ｏ3の酸素欠陥に起因する酸素反応
によりメカノケミカルポリッシュが行なわれるものであ
る。したがって、従来のダイヤモンド砥粒利用によるも
のに比べ、表面粗さ、真球度ともに優れ、加工時間も短
縮できる利点を有する。
化硅素よりも軟質のＣｒ2Ｏ3粒子を砥材とした特定の結
合相からなるポリッシングディスク２，３を用い、窒化
硅素系セラミックスの素球１をポリッシングディスク
２，３に形成された環状Ｖ溝４内に配置して加工したも
のであるから、Ｃｅ2Ｏ3の酸素欠陥に起因する酸素反応
によりメカノケミカルポリッシュが行なわれるものであ
る。したがって、従来のダイヤモンド砥粒利用によるも
のに比べ、表面粗さ、真球度ともに優れ、加工時間も短
縮できる利点を有する。
【図１】本発明窒化硅素系セラミックスボールおよびそ
の研摩方法に適用されるポリッシングディスクの一実施
例を示す概念的な断面図、
の研摩方法に適用されるポリッシングディスクの一実施
例を示す概念的な断面図、
【図２】共摺りを防止するため小径ボールを交互配置し
た場合の断面的な説明図。
た場合の断面的な説明図。
１ 素球 ２，３ポリッシングディスク ４ 環状Ｖ溝 ５ 小径ボール
Claims (6)
- 【請求項１】 １対のポリッシングディスクを用いて窒
化硅素系セラミックスからなる素球を研摩仕上げする研
摩方法において、 前記ポリッシングディスクは、熱硬化性樹脂からなる結
合相に砥材としての平均粒径０．０１〜３μｍからなる
Ｃｒ2Ｏ3粒子を５〜６０容量％含有させた１対の対向す
る円板からなっているとともに、その少なくとも一方の
円形端面に形成された環状Ｖ溝内に前記素球を配置した
後、加圧および回転して研摩するようにしたことを特徴
とする窒化硅素系セラミックスボールの研摩方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の結合相部分がＳｎ，Ｃ
ｕ，Ｚｎからなる１種の金属または２種以上の合金によ
って置換されている窒化硅素系セラミックスボールの研
摩方法。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載された研
摩方法において、前記素球間には、軟質の小径ボールを
配置した窒化硅素系セラミックスボールの研摩方法。 - 【請求項４】 請求項１ないし請求項３に記載されたＣ
ｒ2Ｏ3粒子の一部をＣｅ2Ｏ3，Ｆｅ2Ｏ3，Ｃｏ2Ｏ3，Ｎ
ｉ2Ｏ3からなる粒子で置換した窒化硅素系セラミックス
ボールの研摩方法。 - 【請求項５】 請求項１ないし請求項３に記載された研
摩方法の中間工程において、Ｃｒ2Ｏ3粒子の３〜２０％
を平均粒径０．０１〜０．０３μｍからなるダイヤモン
ドおよび／または立方晶窒化硼素粒子で置換した窒化硅
素系セラミックスボールの研摩方法。 - 【請求項６】 請求項１ないし請求項５に記載された研
摩方法により得られた窒化硅素系セラミックスボール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22836191A JPH0542467A (ja) | 1991-08-13 | 1991-08-13 | 窒化硅素系セラミツクスボールおよびその研摩方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22836191A JPH0542467A (ja) | 1991-08-13 | 1991-08-13 | 窒化硅素系セラミツクスボールおよびその研摩方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0542467A true JPH0542467A (ja) | 1993-02-23 |
Family
ID=16875257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22836191A Withdrawn JPH0542467A (ja) | 1991-08-13 | 1991-08-13 | 窒化硅素系セラミツクスボールおよびその研摩方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0542467A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010008210A (ko) * | 2000-11-11 | 2001-02-05 | 한재만 | 합성수지를 소재로 한 정밀 볼 제조방법 |
| WO2006079444A1 (de) * | 2005-01-27 | 2006-08-03 | Atlantic Gmbh | Verfahren und vorrichtung zum schleifen von keramischen kugeln |
| CN100464951C (zh) * | 2007-05-15 | 2009-03-04 | 山东东阿钢球集团有限公司 | G3级氮化硅球加工工艺 |
| CN106625191A (zh) * | 2016-10-27 | 2017-05-10 | 中材高新氮化物陶瓷有限公司 | 一种氮化硅陶瓷球的加工方法 |
| KR20190062901A (ko) | 2017-11-29 | 2019-06-07 | 아이오솔루션(주) | 볼 렌즈 자동 연마 장치 |
| JP2019098310A (ja) * | 2017-12-08 | 2019-06-24 | Ntn株式会社 | 洗浄装置及び洗浄方法 |
-
1991
- 1991-08-13 JP JP22836191A patent/JPH0542467A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010008210A (ko) * | 2000-11-11 | 2001-02-05 | 한재만 | 합성수지를 소재로 한 정밀 볼 제조방법 |
| WO2006079444A1 (de) * | 2005-01-27 | 2006-08-03 | Atlantic Gmbh | Verfahren und vorrichtung zum schleifen von keramischen kugeln |
| JP2008528304A (ja) * | 2005-01-27 | 2008-07-31 | アトランティック ゲゼルシャフト ミト ベシュレンクテル ハフツング | セラミック球を研摩するための方法及び装置 |
| CN100464951C (zh) * | 2007-05-15 | 2009-03-04 | 山东东阿钢球集团有限公司 | G3级氮化硅球加工工艺 |
| CN106625191A (zh) * | 2016-10-27 | 2017-05-10 | 中材高新氮化物陶瓷有限公司 | 一种氮化硅陶瓷球的加工方法 |
| KR20190062901A (ko) | 2017-11-29 | 2019-06-07 | 아이오솔루션(주) | 볼 렌즈 자동 연마 장치 |
| JP2019098310A (ja) * | 2017-12-08 | 2019-06-24 | Ntn株式会社 | 洗浄装置及び洗浄方法 |
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