JPH065861U

JPH065861U - 表面硬化台金超砥粒ホイール

Info

Publication number: JPH065861U
Application number: JP4662192U
Authority: JP
Inventors: 浩樹嶋岡; 恵三竹内; 吉弘田中
Original assignee: ノリタケダイヤ株式会社
Priority date: 1992-07-03
Filing date: 1992-07-03
Publication date: 1994-01-25

Abstract

(57)【要約】【目的】アルミニウム合金製台金の特徴である軽量性
を損なうことなく、台金の表面硬度を高め取付基準面の
変形磨耗を防ぎ、高精度な研削加工を可能にする超砥粒
メタルボンドホイールを得る。【構成】アルミニウム製台金１に超砥粒層８を設けた
超砥粒ホイールにおいて、台金１表面に陽極酸化処理に
よる酸化皮膜２を形成する。これによって、硬くて耐摩
耗性の大きな酸化皮膜を形成することができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、自動車用ガラス、電子材料のシリコンウエハー等各種材料の研削加工に使用されるストレートタイプ或いはカップ型等の各種超砥粒ホイール、特に台金をアルミニウム合金製とした表面硬化台金超砥粒ホイールに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、この種のホイールとしては、主に強度及び硬度が高い鉄製の台金が使用され、この台金の外周には、ダイヤモンドやｃＢＮ（立方結晶窒化ほう素）等の超砥粒と金属粉末及び樹脂材料等により形成した超砥粒層が設けられている。

【０００３】このような鉄製の台金を使用した超砥粒ホイールでは、重量が重いため、研削機械のスピンドル剛性が小さいものに使用すると振れが発生して良好な回転精度が得られず、高精度な研削加工が困難である。

【０００４】また、機械のスピンドルに大きな負荷がかかるため、消費電力の増加やスピンドルそのものの消耗を早めることにもなる。さらには、スピンドルの剛性が大きい機械に使用する場合でも、台金自体に重量があるため、研削加工中に振動を生じ加工精度の低下を引き起こし易いという問題もある。

【０００５】このような問題点を解消するものとして、台金を鉄の約１／３の比重を持つ軽量のアルミニウム合金製として台金重量を軽減した超砥粒ホイールが開発使用されている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

アルミニウム合金製の台金を使用した超砥粒ホイールでは、ホイールの重量は軽減されるものの、アルミニウムの表面硬度は鉄に較べて低いため、特に機械への取付けの際不注意により衝撃が加えられた場合、ホイール中心穴部や取付基準面等、機械またはフランジに接触し保持される部分が損傷し易い問題がある。或いはホイール脱着作業中に取付基準面に脱落した超砥粒や切粉等の異物が付着し、取付基準面に傷をつけ、取付け基準面が変形するという問題がある。

【０００７】さらに、研削液には強アルカリ性のものもあるため、アルミニウム合金の種類によっては表面が溶解され、取付基準面が変形することもある。

【０００８】ホイール取付基準面が変形すると、ホイールとスピンドルが正しい位置に固定されなくなるので、ホイールとスピンドルの振れ精度が、ホイール購入当時は正常な数値内であっても、前記要因により変形が生じた場合、ホイールの振れ精度は購入当時と比較して悪くなり加工精度にも大きな影響が出てくる。このような問題点を解消し台金表面の強化を図るため、アルミニウム合金製台金にニッケルまたはクロム等の硬質のメッキを施すことが考えられている。しかしながら、メッキ加工によって台金を補強するためには、数１０μｍの厚みのメッキ層が必要になり、精度良く仕上げたホイールの中心穴や取付基準面の精度を悪くする。また、メッキ層厚みのバラツキは、メッキ層が厚くなればなるほど大きくなり、角の付近にメッキが析出し易い特性があるなど、形状的な変化にも大きく影響される。さらには、台金表面のメッキ層がホイール取付け作業中に剥離し易いという問題もある。

【０００９】本考案は、このような従来の問題点を解消するものであり、アルミニウム合金製台金の特徴である軽量性を損なうことなく、台金の表面硬度を高め取付基準面の変形磨耗を防ぎ、高精度な研削加工を可能にする超砥粒ホイールを得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案は上記目的を達成するために、アルミニウム合金製台金に超砥粒層を設けた超砥粒ホイールにおいて、前記台金表面に陽極酸化処理による酸化皮膜を形成したことを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】

本考案における、アルミニウム合金製台金の表面硬度を高める手段は、陽極酸化処理によって、アルミニウム合金製台金の表面に膜厚１０〜６００μｍの酸化皮膜を形成するものであり、硫酸，シュウ酸，クロム酸等の電解液を使用し、酸濃度及び温度を低く、電流密度を高くすることによって、硬くて耐摩耗性の大きな酸化皮膜を形成することができる。

【００１２】アルミニウムは活性な金属であるため、酸素との結合力が強く、大気中に放置しただけでも約１０Åの薄い酸化被膜（Ａｌ₂Ｏ₃）によって表面が覆われる。そのため、ある程度の耐食性及び耐磨耗性を保つことが出来るが、更に強固な被膜を得るためには、アルミニウムを陽極とした電気化学的手法で人工的に酸化被膜を生成させている。図１の模式図に示すようにこの酸化被膜２は、台金１の表面に形成されたバリヤ層３と、このバリヤ層３の表面に形成されたアルミナの六角柱セル４の集合体からなる多孔質層５から形成され、アルミニウムに比べ遙に高い硬度を有し、しかも耐食性にも優れている。

【００１３】この陽極酸化被膜の特徴としては、被膜の原料がアルミニウムと酸素であることで、アルミニウム合金製台金の表面から徐々に酸化被膜が形成されて行くことにある。そのため、他の金属をアルミニウム合金製台金の表面に析出させるメッキと比べると陽極酸化被膜の方が剥離しにくいことがわかる。

【００１４】また、この酸化被膜は耐食性にも優れ、研削液や空気中の水分によりアルミニウム合金製台金が腐食することが無いため、腐食による取付基準面の変形を防ぐことができる。

【００１５】このため、軽量であるというアルミニウム合金製台金の特徴を備えたまま、アルミニウム合金製台金の弱点である取扱時に於ける損傷及び磨耗を防ぐことができ、且つ、アルミニウム合金製台金の腐食を防ぐことが可能で、アルミニウム合金製台金を使用した超砥粒ホイールの加工精度を購入当時とほぼ同等に維持することができる。

【００１６】なお、ここで用いる陽極酸化処理法としては、従来から周知の各方法をとることが可能であるが、硫酸液中で一旦被膜を形成した後、金属塩を含む溶液中で交流電解する、いわゆる浅田法を用いれば、金属塩を適宜変えることによって酸化被膜を任意の色に発色させることができる。すなわち、金属塩としてＮｉまたはＣｏを使用すれば、ブロンズの発色が、Ｓｎを使用すれば紫褐色系の発色が、Ａｇを使用すれば黄緑の発色が、さらにＳｅＯ₃を使用すれば黄金の発色がそれぞれ可能となる。

【００１７】その他にも周知の発色の方法を持ってすれば様々な着色が可能となる。

【００１８】

【実施例】

図２は、本実施例の超砥粒メタルボンドホイールの断面図であり、アルミニウム合金製台金１の表面に硫酸液を電解液とした陽極酸化処理により、５０μｍの厚さの均一な酸化被膜２を形成している。ホイール寸法は外径１５０ｍｍ、厚み１５ｍｍ、中心穴径７５ｍｍ、超砥粒層幅６ｍｍ、超砥粒層厚み５ｍｍであり、超砥粒層の外周にはＵ字状の溝加工が施してある。

【００１９】なお、本考案品は、上記したタイプのホイールに限定されるものではなく、例えば図３（ａ）に示すストレートタイプのものや、図３（ｂ）に示すカップタイプのホイールにも用いることができるのは無論である。

【００２０】表面硬度の測定を行なったところ、アルミニウム合金の表面が７０〜１１０（Ｈｖ）であるのに対し、アルミニウム合金の陽極酸化被膜を形成した実施例品の硬度は２８０〜４００（Ｈｖ）であった。

【００２１】また、耐腐食試験として、水溶性の研削液に、アルミニウム合金、上記実施例品を２週間漬けておいた。結果は、アルミニウム合金は研削液に漬けた部分が黒く変色したが、実施例品には変化が見られなかった。

【００２２】実施例品の超砥粒ホイールを２馬力の研削機械を使用して、ホイール周速３３ｍ／秒，切込み０．２ｍｍで、全長２．５ｍ，厚み３．５ｍｍの自動車用ガラスを被削物として、１回につき３５ｃｃ研削する試験を１５回行い、ホイール中心穴真円度・取付基準面面粗度・ホイール外周振れ・被削物チッピング（端面の欠け）を測定した。また比較例として従来のアルミニウム合金製台金を使用した超砥粒メタルボンドホイールを用いて同様の研削試験を行なった。

【００２３】試験結果は、図４に示すように、ホイールの中心穴真円度は、比較例品が試験前後で１０μｍから８０μｍへと変化したのに対し、実施例品は１０μｍから１８μｍへの変化であった。取付基準面面粗度は、比較例品が１０μｍから１１０ μｍへと変化したのに対し、実施例品は１０μｍから１５μｍへの変化であった。ホイール外周振れは、比較例品が５μｍから６０μｍへと変化したのに対し、実施例品は試験前後で５μｍから１０μｍへの変化であった。被削物のチッピングは、比較例品が０．０９ｍｍ以内であったのに対し、実施例品は０．０６ｍｍ以内であった。

【００２４】以上のように本実施例品に明らかな優位性が見られた。

【００２５】

【考案の効果】

本考案によって以下の効果を奏することができる。

【００２６】（１）アルミニウム合金製台金の表面に酸化皮膜を形成しているため、アルミニウム合金製台金とほぼ同じ重量でありながら、表面硬度が高く、ホイール中心穴等の取付基準面の変形を防ぎ、耐摩耗性に優れている。

【００２７】（２）陽極酸化被膜は剥離しにくく安全性に優れている。

【００２８】（３）酸化皮膜は耐腐食性にも優れるため、研削液等によるホイールの腐食を防ぐことができる。

【００２９】（４）軽量でありながら寸法精度の高いホイールの製造が可能になり、これに伴って加工精度の高い超砥粒ホイールが得られる。

【００３０】（５）酸化皮膜は種々の発色加工が可能であるため、使用目的などに応じた多彩なホイールの製造ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】酸化皮膜の構造を模式的に示す断面図である。

【図２】本実施例の超砥粒ホイールの断面図である。

【図３】他の実施例の超砥粒ホイールの断面図である。

【図４】試験結果を示した図である。

【符号の説明】

１アルミニウム合金製台金２酸化皮膜３バリヤ層４セル５多孔質層６孔７ホイール中心穴８砥粒層

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】アルミニウム合金製台金に超砥粒層を設
けた超砥粒ホイールにおいて、前記台金表面に陽極酸化
処理による酸化皮膜を形成したことを特徴とする表面硬
化台金超砥粒ホイール。