JPH10193270A - 研磨用材料と工具並びに研磨用工具の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 任意曲線を含む複雑な形状を有する部品に対
して、均一に効率良く研磨することができる、 【解決手段】 ２０℃〜７０℃の温度領域で軟化し任意
の形状に変更可能な母材１２に砥粒１４が混入されてい
る研磨用材料１５である。母材１２は、チューインガム
の主原料である酢酸ビニル又は天然チクルであり、砥粒
１４は、木炭、アルミナ、炭化硅素、ダイヤモンド、Ｃ
ＢＭ、酸化クロム等の一般的な砥粒である。母材１２に
は、アルミニウム合金の粒子や細片等の熱伝導性向上材
１６や、金属線材、金網、布、綿糸、合成繊維等の補強
材２２が混入されている設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、漆工芸、木工、
ガラス工芸、プラスチックのモールド金型等の最終工程
で行なわれる磨き加工、艶出し加工、錆び取り加工、バ
リ取り加工等の研磨用材料と工具並びに研磨用工具の製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、漆工芸、木工、ガラス工芸、プラ
スチックのモールド金型の磨き仕上げ加工は、木工を除
いて、木炭やアルミナ、炭化硅素、ＣＢＮ、ダイヤモン
ド等の砥粒を用いた湿式加工により行なわれていた。そ
の研磨方法は、湿式加工の場合、砥粒を手の指や木片を
使って、水や油を介して擦り付ける遊離砥粒法が用いら
れ、他の方法としてはサンドペーパー等で磨く固定砥粒
法等があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術の場
合、単純平面や単純曲面では、ある程度均一な磨き面が
得られるが、凹凸や複雑な自由曲面の磨き仕上げを均一
に行なうことは困難で、高度な熟練した技術が要求され
るものであった。また、多品種少量生産のものや、複雑
な形状のものについてはこれらの工程を機械化すること
は、技術及びコスト上困難なものであった。

【０００４】この発明は、上記従来の技術の問題点に鑑
みてなされたもので、任意曲線を含む複雑な形状を有す
る部品に対して、均一に効率良く研磨することができる
研磨用材料と工具並びに研磨用工具の製造方法を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、２０℃〜７
０℃の温度領域で軟化し任意の形状に変更可能な母材に
砥粒が混入されている研磨用材料である。そして、上記
母材は、チューインガムの主原料である酢酸ビニル又は
天然チクルであり、上記砥粒は、木炭、アルミナ、炭化
硅素、ダイヤモンド、ＣＢＭ、酸化クロム等の一般的な
砥粒である。また、上記母材には、アルミニウム合金の
粒子や細片等の熱伝導性向上材や、金属線材、金網、
布、綿糸、合成繊維等の補強材が混入されている。

【０００６】またこの発明は、２０℃〜７０℃の温度領
域で軟化し任意の形状に変更可能な母材に砥粒が混入さ
れている研磨用材料に、軟化した状態で被研磨物のネガ
形状や所定の研磨用形状を付与し、冷却して硬化させた
研磨用工具である。また、上記研磨用材料に一端が挿入
され他端が外側に突出しているシャンク等の被保持部が
設けられている。そして、上記被保持部には、上記研磨
用材料を加温または冷却するため、冷却剤循環パイプや
ヒートパイプ等の温度調節装置が設けられている。

【０００７】またこの発明は、２０℃〜７０℃の温度領
域で軟化し任意の形状に変更可能な母材に、軟化した状
態で砥粒を混入して研磨用材料を作り、この研磨用材料
を軟化させた状態で被研磨物又は被研磨物に対応した型
に押し当ててこの被研磨物に対応したネガ形状又は所定
の形状を付与し、この研磨用材料を冷却して硬化させ、
上記所定の形状の部分を上記被研磨物に当接させて研磨
する研磨用工具の製造方法である。

【０００８】この発明の研磨用材料と工具は、砥粒が硬
化した母材により露出した状態で保持されているため、
研磨用材料と工具を被研磨物に当接させて擦ると砥粒に
より表面が研磨される。母材は加温により粘土状に軟化
するため、被研磨物の表面に嵌合する形状に成型し、被
研磨物表面に均一に当接させることができる。そして断
面形状が一定の長尺物であれば、長手方向に沿って直線
の往復運動をさせ、また回転対象形の被研磨物であれば
回転させて研磨を行なう。また比較的広い凹部や凸部の
コーナー部等の研磨には、回転と往復の組み合わせによ
りエンドミル加工と同様の研磨もできる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面に基づいて説明する。図１、図２は、この発
明の第一実施形態を示すもので、図１はこの実施形態の
被研磨物である長尺物１０を示し、断面形状が一定で、
木や金属、又はセラミックス等で作られている。この長
尺物１０は、仕上げ加工の際に従来のサンドペーパやそ
の他の磨き工具では、曲面部や角部、隅部等を均一に一
様に研磨することは困難な形状のものであった。

【００１０】図２はこの実施形態の研磨用工具１８を示
し、研磨用工具１８の母材１２は、チューイングガムの
主原料である酢酸ビニル、天然チクルの単体または混合
体である。母材１２は２０℃〜７０℃の範囲で、好まし
くは３０℃〜５０℃以上で軟化し、手で十分にこね回す
ことができる粘度状になり、室温以下つまり約２０℃〜
３０℃以下の温度となると硬化するものである。そして
母材１２の中には、木炭、くるみ殻紛、アルミナ、炭化
硅素、ＣＢＮ、ダイヤモンド等の研磨能力のある砥粒１
４と、アルミニウム等の細片である熱伝導性向上材１６
が混入され、研磨用材料１５を構成している。そして研
磨用工具１８の研磨面側は、長尺物１０の被研磨部分で
ある一側面の、表面形状に対応して反転したネガ形状１
９に形成されている。

【００１１】母材１２中に混入する砥粒１４は、漆工芸
品等の軟材の研磨には木炭やくるみ殻等が適し、金属、
セラミックスなどの研磨に対してはアルミナ、炭化硅
素、ＣＢＮ、ダイヤモンド等が用いられる。また、研磨
に際して、荒磨きには粒径の大きな砥粒１４を用い、仕
上げ研磨には粒径の微細なものを用いるとよい。その
他、例えば家庭用ガスレンジの吹きこぼれの磨き等は、
くるみ殻の粉砕したものを用いると良い結果が得られ
る。

【００１２】この実施形態の研磨用工具１８の形成は、
まず母材１２を２０℃〜５０℃の範囲に温浴等で加温
し、軟化した母材１２の中に砥粒１４と熱伝導性向上材
１６を混入し、十分拡散させながら練り、研磨用材料１
５を形成する。そして長尺物１０の被研磨部分に研磨用
材料１５を押しつけて反転したネガ形状１９を形成し、
この後冷氷水に浸漬する等により、５℃以下の低温に冷
却し研磨用材料１５の母材１２を硬化させる。研磨用工
具１８は硬化後も全体としてわずかに弾性を維持してい
るが、研磨部分は硬化しており、母材１２に保持された
砥粒１４は十分な研磨能力を持つ。

【００１３】この実施形態の研磨用工具１８の使用方法
は、ネガ形状１９側を長尺物１０の被研磨面に当接さ
せ、長尺物１０の長手方向に沿って往復運動させて研磨
を行なう。このとき被研磨物と研磨用工具１８との摩擦
熱によって母材１２の軟化が起きるため、冷氷水、窒素
ガス、ドライアイス、その他のクーラントを用いて、研
磨用工具１８や長尺物１０の全体または一部を冷却する
と良い。このとき、研磨部分に発生した熱は、熱伝導性
向上材１６により速やかに研磨用工具１８全体に拡散
し、クーラントで冷却し母材１２の軟化を防ぐことがで
きる。

【００１４】この実施形態の研磨用工具１８によれば、
加温によって塑性変形可能にし、被研磨面に押し付けて
ネガ形状を付与した後、冷却硬化させて研磨するので、
任意曲面を含む複雑な形状の長尺物１０を均一に効率良
く研磨することができる。さらに、熟練した技術を要さ
ず簡単に角部や曲面をきれいに仕上げ、鏡面を得ること
ができる。さらに、研磨作業による摩耗などでネガ形状
１９が変形した際や一つの作業が終了した際は、研磨用
工具１８を加温して軟化させ、再び上記と同様にネガ形
状１９を形成し繰り返し使用することができる。また、
研磨用工具１８は硬化後もわずかの弾性を有しているた
め、被研磨面によくフィットし、圧力が均等にかかり均
一に研磨することができる。また研磨の際に発生する研
磨粉は、少々の弾力性を有する母材１２中に取り込まれ
るため、被研磨面はいつも清浄で、研磨紛は周囲に落下
せず作業所を汚すことがない。また、研磨用材料１５に
は熱伝導性向上材１６が含有されているため、母材１２
を加温し軟化させたり、冷却し硬化させる際の時間の短
縮を図ることができる。そして、母材１２は専用の溶剤
に溶解するため、砥粒１４その他との分離回収が可能で
ある。

【００１５】また、この実施形態の研磨用工具１８は、
被研磨物に対面する部分に集中的に砥粒１４を混在さ
せ、母材１２中に傾斜的な密度分布を持たせると効果的
である。この際、研磨用工具１８の作り方は、母材１２
を粘土状に軟化させ砥粒１４と熱伝導性向上材１６を混
練した後、母材１２の表面の研磨部分に多量の砥粒１４
を取り付け、この砥粒取付部分を長尺物１０の被研磨面
に押しつけてネガ形状１９を形成させるものである。こ
れにより、ネガ形状１９の表面に多量の砥粒１４を露出
させることができ、研磨能力の高い研磨用工具１８とな
る。

【００１６】次にこの発明の第二実施形態について図
３、図４に基づいて説明する。ここで、上述の実施形態
と同様の部材は、同一の符号を付して説明を省略する。
この実施形態の研磨用工具２０は、第一実施形態の研磨
用材料１５に加えて補強材２２が取り付けられている。
補強材２２はグラファイト繊維、セラミックス繊維、金
属線、金網、木綿繊維、合成繊維等で、研磨作用に支障
のない部分に埋設されている。補強材２２にグラファイ
ト繊維やセラミックス繊維を用いる場合は、その繊維端
の配置に工夫をすることによって、繊維そのものに研磨
作用と補強作用及び熱伝導作用を兼用させることもでき
る。

【００１７】この実施形態の研磨用工具２０の作り方、
使用方法は上記実施の形態とほぼ同様で、同様の効果を
持つものである。そして、補強材２２で補強されている
ため研磨用材料１５の固化後の形状維持に効果があり、
割れの発生を防ぎ、また弾性変形を抑制し被研磨面に対
して均等に圧力をかけることが可能である。

【００１８】次にこの発明の第三実施形態について図
５、図６に基づいて説明する。ここで、上述の実施形態
と同様の部材は、同一の符号を付して説明を省略する。
この実施形態の研磨用工具２４は、プラスチックモール
ド金型等のキャビテイの磨きに用いられ、被研磨物であ
る金型２６のコーナーＲ部分を磨くものである。この研
磨用工具２４は、金型２６のコーナーＲ部分と同じＲが
形成された研磨用材料１５に、被保持部材であるシャン
ク２８が設けられている。研磨用材料１５のＲ部分と反
対側の部分に、研磨用材料１５の母材１２の中にシャン
ク２８の一端部が埋設され、シャンク２８が埋設された
研磨用材料１５には、母材１２を保持しまわり止めとな
るのピン３０が形成され、研磨用材料１５にシャンク２
８が確実に取り付けられている。なお、この実施形態の
研磨用材料１５には、母材１２の中に上記各実施形態と
同様に砥粒１４、熱伝導性向上材１６、補強材２２その
他が設けられている。

【００１９】この実施形態の研磨用工具２４の作り方
は、図６に示すように金型２６のＲ部分のマスター型２
５を準備し、マスター型２５に軟化させた母材１２を充
填し、シャンク２８の先端部を母材１２に埋設させる。
その後、冷却して母材１２を硬化させマスター型２５か
ら取り出す。

【００２０】この実施形態の研磨用工具２４は、シャン
ク２８を工作機械の回転軸にコレットチャックでクラン
プして使用する。そして図５のように、金型２６のコー
ナーＲ部分に砥粒１４が混在した研磨用材料１５を当接
させながら回転させて研磨を行なう。このように工作機
械によって高速で研磨する際は、摩擦熱が発生して母材
１２が軟化するので、これを防ぐため研磨用工具２４と
被研磨面に冷却媒体を吹きつけ温度上昇を抑えながら研
磨する。この実施形態の研磨用工具２４によれば、曲面
や複雑な形状を含む被研磨面を、工作機械によって均一
に効率良く研磨することができる。

【００２１】また、シャンク２８の内側にシャンク２８
の軸方向に沿って、冷却剤循環パイプやヒートパイプ等
の温度調節装置を埋設してもよい。これにより、母材１
２の加温や冷却を効率良く行なうことができ、研磨作業
の際は冷却剤循環パイプによる冷却により摩擦による温
度上昇を抑えることができる。

【００２２】次にこの発明の第四実施形態について図７
に基づいて説明する。ここで、上述の実施形態と同様の
部材は、同一の符号を付して説明を省略する。この実施
形態の研磨用工具３２は、回転対称の凹部３８や、上記
第三実施形態のように金型２６のコーナー部分を磨くも
のである。シャンク３４の先端は丸く形成され、シャン
ク３４の内部には長手方向に貫通した空間３６が設けら
れている。空間３６の先端側の約半分はネジ穴３７で、
ネジ穴３７にはボルト４０が螺合されている。

【００２３】ネジ穴３７の中には砥粒１４その他を含ん
だ研磨用材料１５が軟化した状態で充填されている。そ
して、この研磨用材料１５により研磨用工具３２を形成
する際に、シャンク３４を被研磨物の凹部３８やマスタ
ー型の中に挿入し、ボルト４０によって研磨用材料１５
を押し出す。押し出された研磨用材料１５は、シャンク
３４と凹部３８との間に充填され、冷却硬化後取り出
す。

【００２４】この実施形態の研磨用工具３２の使用方法
は上記第三実施形態と同様であり、同様の効果を有する
ものであり、シャンク３４はコレットチャックやドリル
チャックに保持され、凹部３８の奥まで均一に効率良く
研磨することができる。また、母材１２はシャンク３４
と凹部３８の間に押し出されながら充填されるため、凹
部３８との間に空隙ができず、凹部３８のネガ形状を正
確に形成することができる。

【００２５】次にこの発明の第五実施形態について図８
に基づいて説明する。ここで、上述の実施形態と同様の
部材は、同一の符号を付して説明を省略する。この実施
形態の研磨用工具４２は、凹部４４の内周面に旋削加工
等で形成されたＯリング用のＯリング溝４６を磨くもの
である。シャンク３４の内部には長手方向に沿って一端
が閉じられたネジ穴３７が形成され、ネジ穴３７からシ
ャンク３４側面へ貫通する透孔４８が形成されている。

【００２６】シャンク３４は図示しない旋盤の刃物台に
固定され、ネジ穴３７の中には砥粒１４その他を含んだ
研磨用材料１５が軟化した状態であらかじめ充填されて
いる。シャンク３４は凹部４４の中心に沿って挿入さ
れ、透孔４８をＯリング溝４６付近に位置させる。そし
て、ボルト４０によりネジ穴３７に充填された砥粒１４
入りの母材１２を透孔４８から押し出し、Ｏリング溝４
４の一部分に押しつけネガ形状を形成させる。そして冷
却硬化後、母材１２をＯリング溝４６に当接させながら
刃物台を回転させ、磨き加工を行なう。

【００２７】この実施形態の研磨用工具４２によれば、
奥まった部分や複雑な形状であるために研磨が困難であ
った被研磨面も、効率良く均一に研磨することができ
る。

【００２８】なお、この発明の研磨用材料と工具は上記
実施の形態に限定されるものではなく、母材の素材は酢
酸ビニルと天然チクルに限定されず、室温以下で硬化し
２０℃〜５０℃程度、好ましくは３０℃以上で粘土状に
軟化するものであれば良い。砥粒の成分や粒径も被研磨
物に合わせて適宜設定するものである。また、母材１２
に取り付ける保持部材は、工作機械用のシャンク以外に
手作業で研磨するためのハンドルや、持ち運び用のフッ
ク等でも良い。

【００２９】また、この発明の他の応用例として、各種
のホーニングチップとして利用できる。また、バレル研
磨等に対しては、この発明の研磨用材料をペレット状に
成形して用いても良い。その際、そのペレットの表面層
にのみ砥粒を高密度に傾斜分布させ、高価なダイヤモン
ド砥粒を用いたバレル研磨用ペレットを形成することも
できる。これにより高効率な鏡面加工を行なうことがで
き、加工中に脱落した砥粒は冷却水ともに沈殿槽で回収
し何度でも再利用することができる。

【００３０】

【発明の効果】この発明の研磨用材料と工具は、任意曲
面を含む複雑な形状の被研磨物を、均一に研磨すること
ができ、熟練した技術を要さず簡単に角部や曲面をきれ
いに仕上げることができる。そして、曲面や複雑な形状
の被研磨面を、手作業又は工作機械により効率良くきれ
いに研磨することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第一実施形態の研磨用工具の被研磨
物である長尺物の斜視図である。

【図２】この実施形態の研磨用工具の斜視図である。

【図３】この発明の第二実施形態の研磨用工具の被研磨
物である長尺物の斜視図である。

【図４】この実施形態の研磨用工具の斜視図である。

【図５】この発明の第三実施形態の研磨用工具の使用状
態を示す斜視図である。

【図６】この実施形態の研磨用工具の研磨用材料の成型
工程を示す縦断面図である。

【図７】この発明の第四実施形態の研磨用工具の縦断面
図である。

【図８】この発明の第五実施形態の研磨用工具の縦断面
図である。

【符号の説明】

１２ 母材 １４ 砥粒 １５ 研磨用材料 １６ 熱伝導性向上材 １８，２０，２４，３２，４２ 研磨用工具 １９ ネガ形状 ２２ 補強材

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２０℃〜７０℃の温度領域で軟化し任
   意の形状に変更可能な母材からなり、この母材に砥粒が
   混入されていることを特徴とする研磨用材料。
2. 【請求項２】 上記母材が、酢酸ビニルまたは天然チ
   クルであることを特徴とする請求項１記載の研磨用材
   料。
3. 【請求項３】 上記砥粒は、木炭、アルミナ、炭化硅
   素、ダイヤモンド、ＣＢＭ、又は酸化クロムであること
   を特徴とする請求項１又は２記載の研磨用材料。
4. 【請求項４】 上記母材中に、熱伝導性が上記母材よ
   りも高い熱伝導性向上材が混入されていることを特徴と
   する請求項１又は２記載の研磨用材料。
5. 【請求項５】 ２０℃〜７０℃の温度領域で軟化し任
   意の形状に変更可能な母材に砥粒が混入されている研磨
   用材料を備え、この母材が軟化した状態で被研磨物を研
   磨するための形状を付与して、冷却し硬化させてなるこ
   とを特徴とする研磨用工具。
6. 【請求項６】 上記母材中に、硬化後の形状を維持す
   るための補強材が混入されていることを特徴とする請求
   項５記載の研磨用材料。
7. 【請求項７】 上記研磨用材料に、一端が挿入され他
   端が外側に突出した被保持部が固定されていることを特
   徴とする請求項５又は６記載の研磨用工具。
8. 【請求項８】 上記研磨用材料に、上記母材を加温ま
   たは冷却するための温度調節装置が設けられていること
   を特徴とする請求項６または７記載の研磨用工具。
9. 【請求項９】 ２０℃〜７０℃の温度領域で軟化し任
   意の形状に変更可能な母材に、軟化した状態で砥粒を混
   入して研磨用材料を作り、この研磨用材料を軟化させた
   状態で被研磨物又は被研磨物に対応した型に押し当てて
   この被研磨物に対応した形状を付与して、この研磨用材
   料を冷却し硬化させ、上記被研磨物に対応した形状の部
   分を上記被研磨物に当接させて研磨することを特徴とす
   る研磨用工具の製造方法。