JPH079309A - アルミニウム管材および棒材の芯無研削による表面仕上げ方法 - Google Patents

アルミニウム管材および棒材の芯無研削による表面仕上げ方法

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JPH079309A
JPH079309A JP18732393A JP18732393A JPH079309A JP H079309 A JPH079309 A JP H079309A JP 18732393 A JP18732393 A JP 18732393A JP 18732393 A JP18732393 A JP 18732393A JP H079309 A JPH079309 A JP H079309A
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JP
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grinding
outer diameter
less
aluminum
surface finishing
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JP18732393A
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Inventor
Hidenori Shiroshita
秀則 城下
Hisao Takai
久男 高井
Toshimitsu Watanabe
俊光 渡辺
Yukihiro Saida
幸弘 斉田
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Furukawa Aluminum Co Ltd
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Furukawa Aluminum Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】外径10〜80mmのアルミニウム管材および
棒材を、1パスの芯無研削により高い表面精度、真円度
および真直度に表面仕上げする。 【構成】芯無研削の研削砥石1および調整砥石2の両端
または出口側のみを面取り幅W10〜60mm、面取り
の曲率半径R100〜1000mmで面取りする。な
お、芯高を8〜15mmとし、研削液として水で5〜2
0倍に希釈した水性エマルジョンを用いるとなお良い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム管材およ
び棒材の表面仕上げ方法に関するものであり、詳しくは
アルミニウムおよびアルミニウム合金の管材および棒材
の芯無研削による表面仕上げ方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、アルミニウムやアルミニウム合金
(以下、単にアルミニウムという)の管材や棒材に対し
て高い表面粗度、真円度さらには真直度が要求されるこ
とが多くなってきている。このような高度な特性が要求
されるものの代表的な例が複写機の感光ドラムである。
従来の感光ドラムは、押出加工、引抜加工により素管を
製造後、旋盤により表面を切削して仕上げる切削ドラム
と表面の切削仕上げを行わない無切削ドラムの2種に大
別できる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このうち、切削ドラム
は旋盤により高い表面粗度まで仕上げるものであるた
め、大変な手間がかかり、コストも高くなるという難点
があった。一方、無切削ドラムは、引抜加工によるた
め、真円度および真直度に優れたドラムを安価に製造す
ることは可能であるものの、切削ドラムレベルの優れた
表面性状のドラムを製造することはできなかった。
【0004】最近では従来鋼管などの表面仕上げに使用
されていた芯無研削(センターレス加工ともいう)をア
ルミニウム材に適用することが検討され、一部で実用化
に至っている。ここで芯無研削の原理を図1および図2
に基づいて簡単に説明する。図1は工作物3の入口側か
ら見た芯無研削のモデル図であり、図2は図1の右側面
の斜視図である。図1に示すように、工作物3は、時計
方向に高速回転する研削砥石1と低速回転する調整砥石
2と受板4に挟持された状態で支持されている。また、
図2に示すように、調整砥石2は工作物の出口側が下側
となるように数度傾斜している(この角度θを送り角と
いう)。工作物3は、調整砥石2にその回転を調整され
ながら研削砥石1により研削され、前述した調整砥石2
の傾斜により図2中の矢印の方向に自動的に送られて表
面仕上げが行われる。ところがアルミニウム材は、従来
芯無研削が多用されている鋼材に比べて弾性係数が低
く、研削量を多くとることが困難なため芯無研削で表面
仕上げを行う場合には、2〜3パスを要することが通常
であり、これがアルミニウム管材および棒材の芯無研削
による表面仕上げの自動化、量産化および低コスト化の
妨げとなっていた。
【0005】
【課題を解決するための手段】そこで本発明は、10点
平均粗さRz が2.0μm以下の表面粗度、外径最大値
と最小値の差が20μm以下の真円度および300mm
あたり40μm以下の真直度という厳しい特性が要求さ
れるアルミニウム管材および棒材を1パスの芯無研削で
表面仕上げする方法を提供するものである。すなわち本
発明は、外径10〜80mmのアルミニウム管材および
棒材の芯無研削による表面仕上げ方法において、砥石の
両端または出口側のみをそれぞれ面取り幅10〜60m
m、曲率半径100〜1000mmで面取りした研削砥
石および調整砥石を用いて芯無研削を行い、芯無研削1
パスで表面粗度が10点平均粗さRz 2.0μm以下、
外径最大値と外径最小値の差が20μm以下、真直度が
300mmあたり40μm以下に表面仕上げすることを
特徴とするアルミニウム管材および棒材の芯無研削によ
る表面仕上げ方法であり、この際、工作物の中心高さを
研削砥石と調整砥石の中心を結んだ高さより8〜15m
m高くすると好ましく、さらに研削液として水で5〜2
0倍に希釈した水性エマルジョンを用いるとより好まし
い。なお、上述した工作物の中心高さと、研削砥石と調
整砥石の中心を結んだ高さの差(図1のh)を通常、芯
高と称しているので、以下単に芯高という。
【0006】
【作用】これまで芯無研削がアルミニウム管材および棒
材、特に薄肉管に対して用いられることは一般的ではな
かった。その理由は、アルミニウム材は、鋼材に比べる
と弾性係数が1/3であるため、研削開始時や研削終了
時の急激な研削負荷の変化や、研削中の若干の研削負荷
のアンバランスにより変形しやすく、芯無研削では充分
に表面粗度、真円度、真直度を高めることが困難であっ
たことがあげられる。そこで本発明においては、研削開
始時および研削終了時の研削負荷の変化をできるだけ小
さく抑えるために、研削砥石および調整砥石を面取り幅
10〜60mm、曲率半径100〜1000mmで面取
りする。面取りは、砥石の工作物の入口側、出口側の両
端に対して行うことが好ましいが、特に仕上がりに影響
を与える工作物の出口側のみに面取りを施すだけでも構
わない。図3は砥石の面取りの状態を模式的に示した図
である。面取り幅Wが10mm未満では面取りの効果が
少なく、60mmを超えると各砥石の実効部(面取りさ
れていない部分)が短くなるため充分な研削が行えず、
表面粗度、真円度および真直度の要求を満たすことがで
きない。また、面取りの曲率半径Rが100mm未満で
は面取りが急すぎるため、研削開始時および終了時の研
削負荷の変化が大きくなり、工作物が変形しやすくなる
とともに、表面粗度にも悪影響を及ぼす。逆に曲率半径
が1000mmを超えると面取りの効果が小さい。そこ
で本発明においては面取り幅を10〜60mm、面取り
の曲率半径を100〜1000mmと限定した。なお、
研削砥石はアルミナ、ダイヤモンド、CBN等の砥粒に
よる多孔質の砥石を用いればよい。
【0007】また、芯無研削において芯高は真円度を出
すための重要なパラメーターである。本発明のように、
外径10〜80mmのアルミニウム管材および棒材の表
面仕上げを行う際には、芯高が8mm未満では研削後の
断面形状が三角形に近くなるが、逆に15mmを超える
と多角形に近い形状となってしまう。したがって高い真
円度を得るためには芯高は8〜15mmとすることが好
ましい。
【0008】一方、アルミニウム材は、鋼材等に比べて
極めて硬度が低いため研削時に砥粒により表面が逆に傷
ついたり、また、熱膨張係数は鋼材の約2倍以上である
ため研削時の加工熱による膨張が大きく、変形しやすい
ので、潤滑性、冷却性、洗浄性に優れた適切な研削液を
使用することが重要である。本発明のように、アルミニ
ウム管材および棒材を芯無研削する場合には、冷却性能
の高い水溶性研削液を研削液として用いることが好まし
く、その中でも最も潤滑性能が高い水性エマルジョンを
研削液として用いるとより好ましい。この場合、水性エ
マルジョンを水で20倍以上に希釈して使用すると潤滑
性能が不足し、5倍未満の希釈では冷却性能が不足する
ため、水で5〜20倍に希釈して使用することが望まし
い。なお、研削時には研削部に研削液を絶えず噴射しつ
づける必要があるが、40L/分以上の研削液を噴射し
つづければ潤滑・冷却・洗浄の各効果に問題はない。
【0009】また、研削砥石は80番より粗いと表面粗
度が改善されず、240番より細かいと研削が困難とな
るので、80〜240番の研削砥石を用いることが好ま
しい。なお、この場合、80〜120番の研削砥石を用
いる場合は、必要に応じてアルミニウム材の研削前にス
テンレス材を外径で5〜30μm研削して、研削砥石の
目潰しおよび目慣らしを行うとなおよい。この時、5μ
m以下の研削では目潰しおよび目慣らしの効果が少な
く、30μmを超えて研削すると砥粒の欠落や磨耗が著
しくなり好ましくない。
【0010】また、研削砥石に対して調整砥石の出口側
を下方に傾ける角度すなわち送り角が1度未満では加工
時間が長くなるとともに研削量の調整が困難となり、2
度を超えると研削部が短くなり、表面粗度の向上および
寸法矯正が困難となるため、送り角は1〜2度とするの
が望ましい。一方、調整砥石は図4に示すように研削砥
石に対して水平方向にもわずかに傾けて配置するとよい
(以下、調整砥石を研削砥石に対して傾ける角度を水平
角という)。なお、図4は図1の上方向から見た図であ
り、αが水平角である。調整砥石を工作物の入口側が狭
くなるように傾けて配置すると、研削開始時に強い研削
負荷がかかり、また、砥石の入口側に近い部分でのみ研
削が行われるため、仕上げ不十分となり、表面粗度およ
び寸法矯正に効果がない。逆に調整砥石を工作物の出口
側がやや狭くなるように配置すれば、研削開始時は緩や
かに研削負荷が増加していき、また、砥石全体で研削が
行われるため好ましい。この時、水平角が0.08度未
満であると傾けて配置する効果が少なく、0.17度を
超えると研削終了時に強い研削負荷がかかるため研削ム
ラや表面粗度の悪化が生じるので、水平角は0.08〜
0.17度とすると好ましい。
【0011】研削砥石および調整砥石の周速は、それぞ
れ1300m/分未満、30m/分未満であると加工速
度が低下するとともに冷却が不十分となり、砥石および
工作物が熱膨張して寸法精度に悪影響を与えることがあ
る。逆に研削砥石および調整砥石の周速がそれぞれ20
00m/分、160m/分を超えると研削残りが発生
し、また、薄肉管では真円度を高めることが困難であ
る。このような理由から、研削砥石の周速は1300〜
2000m/分、調整砥石の周速は30〜160m/分
とすると望ましい。
【0012】研削量が工作物の外径で30μm未満であ
ると研削残りが発生し、また、寸法矯正効果も不足す
る。逆に80μmを超えると寸法矯正効果は向上する
が、表面粗度が低下するので、研削量は工作物の外径で
30〜80μmとすると好ましい。
【0013】また、加工速度は砥石の周速、送り角およ
び研削量によって決まるが、30mm/秒より遅いと熱
膨張により寸法精度に悪影響を与え、80mm/秒より
速いと研削残りが生じるとともに寸法矯正効果が不足す
る。このような理由から、加工速度は30〜80mm/
秒となるようにすると望ましい。
【0014】
【実施例】本発明を実施例にもとづいて説明する。JI
S A3003合金にて通常のDC鋳造により外径20
0mmのビレットを製造した。そのビレットを直接押出
加工により外径40mm、肉厚1mmの管材とし、さら
に抽伸加工により外径30mm、肉厚0.6mm、長さ
300mmの素管を製造した。このようにして製造した
アルミニウム合金の素管に、表1、表2に示す条件で芯
無研削を施し、表面仕上げを行った。そして表面仕上げ
後の管について10点平均粗さ、外径最大値・最小値の
差、および300mmあたりの真直度を測定し、表面粗
度、真円度および真直度について評価した。
【0015】
【表1】
【0016】
【表2】
【0017】表1、表2の評価結果から明らかなよう
に、本発明の表面仕上げ方法によるものは、各評価とも
合格であるが、本発明から外れた条件で芯無研削を行っ
たものはいずれかの特性が劣っている。
【0018】なお、上述の実施例では砥石の両端を面取
りする際に両端の面取り幅、曲率半径を等しくしている
が、本発明はこれに限らず、少なくとも出口側の面取り
幅、曲率半径が本発明の範囲内であれば両端の面取り
幅、曲率半径は異なっていても構わない。
【0019】
【発明の効果】以上、詳述したように、本発明の表面仕
上げ方法によれば、1パスの芯無研削により高い表面粗
度、真円度および真直度を満足できるため、従来困難で
あったアルミニウム管材および棒材の芯無研削による表
面仕上げの自動化、量産化および低コスト化が可能とな
り、工業上顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】工作物の入口側から見た芯無研削のモデル図で
ある。
【図2】図1の右側面の斜視図である。
【図3】砥石の面取りの状態の模式図である。図3
(a)は正面図、図3(b)は側面図、図3(c)は面
取り部の拡大図である。
【図4】図1を上から見た図である。
【符号の説明】 1 研削砥石 2 調整砥石 3 工作物 4 受板 5 研削面 h 芯高 Θ 送り角 W 面取り幅 R 面取りの曲率半径 α 水平角
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉田 幸弘 東京都千代田区丸の内2丁目6番1号 古 河アルミニウム工業株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外径10〜80mmのアルミニウム管材
    および棒材の芯無研削による表面仕上げ方法において、
    両端を面取り幅10〜60mm、曲率半径100〜10
    00mmでそれぞれ面取りした研削砥石および調整砥石
    を用いて芯無研削を行い、芯無研削1パスで、表面粗度
    が10点平均粗さRz 2.0μm以下、外径最大値と外
    径最小値の差が20μm以下、真直度が300mmあた
    り40μm以下に表面仕上げすることを特徴とするアル
    ミニウム管材および棒材の芯無研削による表面仕上げ方
    法。
  2. 【請求項2】 外径10〜80mmのアルミニウム管材
    および棒材の芯無研削による表面仕上げ方法において、
    出口側のみを面取り幅10〜60mm、曲率半径100
    〜1000mmでそれぞれ面取りした研削砥石および調
    整砥石を用いて芯無研削を行い、芯無研削1パスで、表
    面粗度が10点平均粗さRz 2.0μm以下、外径最大
    値と外径最小値の差が20μm以下、真直度が300m
    mあたり40μm以下に表面仕上げすることを特徴とす
    るアルミニウム管材および棒材の芯無研削による表面仕
    上げ方法。
  3. 【請求項3】 請求項1または2において、工作物の中
    心高さを研削砥石と調整砥石の中心を結んだ高さより8
    〜15mm高くすることを特徴とするアルミニウム管材
    および棒材の芯無研削による表面仕上げ方法。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれかにおいて、
    研削液として水で5〜20倍に希釈した水性エマルジョ
    ンを用いることを特徴とするアルミニウム管材および棒
    材の芯無研削による表面仕上げ方法。
JP18732393A 1993-06-30 1993-06-30 アルミニウム管材および棒材の芯無研削による表面仕上げ方法 Pending JPH079309A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010194631A (ja) * 2009-02-23 2010-09-09 Koyo Mach Ind Co Ltd センタレス研削盤の設定支援装置
US9714302B2 (en) 2014-10-10 2017-07-25 W. R. Grace & Co.—Conn. Process for preparing spherical polymerization catalyst components for use in olefin polymerizations
JP2020116696A (ja) * 2019-01-24 2020-08-06 日本碍子株式会社 セラミックスハニカム構造体の加工方法及び加工装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010194631A (ja) * 2009-02-23 2010-09-09 Koyo Mach Ind Co Ltd センタレス研削盤の設定支援装置
US9714302B2 (en) 2014-10-10 2017-07-25 W. R. Grace & Co.—Conn. Process for preparing spherical polymerization catalyst components for use in olefin polymerizations
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