JPH10263932A

JPH10263932A - 長尺金属管内面の電解複合研磨方法及びその装置

Info

Publication number: JPH10263932A
Application number: JP7378997A
Authority: JP
Inventors: Sadahisa Kiryu; 禎久桐生; Shigeki Yasuno; 茂樹安野; Kazuo Akagi; 和雄赤木
Original assignee: NISSHIN UNYU KOGYO KK; SHINKO TOKUSHU KOKAN KK
Current assignee: NISSHIN UNYU KOGYO KK; SHINKO TOKUSHU KOKAN KK
Priority date: 1997-03-26
Filing date: 1997-03-26
Publication date: 1998-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】長尺金属管内面の電解複合研磨において、一
つの部材で複数個の砥石に一定の押圧力を付与すること
ができ、その取付部の加工及び取付作業も簡単であり、
小径長尺金属管の場合も高精度に鏡面加工できるように
する。【解決手段】金属管に挿入する回転軸に通孔を設け
る。回転軸の先端に取り付ける工具電極内にシリコンチ
ューブを設ける。回転軸の通孔から圧縮エアー等の流体
を供給し、この流体をシリコンチューブ内に導入して圧
力を付与する。この圧力により、工具電極に装備した複
数個の砥石を金属管の内面に一定圧力で押し付ける。小
径長尺金属管用の回転軸の外周面を螺旋状に形成し、捩
じれ強度を増大させることにより回転性能を向上させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、長尺金属管の内面
を鏡面加工する電解複合研磨方法及びその装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電解複合研磨は、電解液による溶出作用
と、研磨材による擦過作用とを複合させて金属表面を高
精度に研磨仕上げするものである。この電解複合研磨技
術は、金属表面のみならず金属管の内面を鏡面仕上げす
る場合にも適用され、一般には先端に工具電極を取り付
けた回転軸（芯金）を金属管内に挿入し、この回転軸と
金属管とを相対的に回転させ、金属管内に電解液を供給
すると共に電流を流し、回転軸を徐々に引き抜きながら
工具電極に装着した砥石で金属管の内面を研磨するので
ある。このような金属管内面の電解複合研磨方法におい
て、砥石が摩耗すると内面研磨が適正に行われず高精度
の鏡面仕上げができないため、従来はばね板又はダイヤ
フラム等により砥石に押圧力を付与することで砥石の摩
耗に対処したものがある（例えば、実開平４−１３０１
２０号公報、実開平５−８６４２９号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のばね板によ
る場合は、特に長尺金属管内面のように限られた所で
は、砥石の摩耗に伴ない押圧力が減少して所定の研磨性
能が得られなくなり、又ばね板は所定の撓みを与えるこ
とにより力が発生するため、金属管内に研磨工具を挿入
する際専用の挿入ガイドが必要になる等の欠点があっ
た。一方、ダイヤフラムによる場合は、前記ばね板によ
る欠点は解消できるが、複数個の砥石に対応させて複数
個のダイヤフラムを各別に設けねばならず、その取付部
の加工が複雑になると共に取付作業が厄介になり、又複
数個のダイヤフラムにばらつきが生じて各砥石に掛かる
押圧力が一定とならず、高精度の鏡面仕上げができない
ことがある。更に、従来の電解複合研磨において、小径
長尺金属管の場合には、細い回転軸が用いられるが強度
が低下し、特に捩じれ強度が低下して回転性能が悪くな
る問題もあった。

【０００４】本発明は、このような従来の諸問題をすべ
て解決するためになされ、一つの部材で複数個の砥石に
一定の押圧力を付与することができ、その取付部の加工
及び取付作業が簡単であり、小径長尺金属管の場合も高
精度の鏡面加工を可能とした長尺金属管内面の電解複合
研磨方法及びその装置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】前記の目的を達成するた
めの技術的手段として、本発明は、電解液による溶出作
用と、金属管に挿入する工具電極に装備した砥石による
擦過作用とを複合させて長尺金属管の内面を研磨する電
解複合研磨方法において、前記工具電極内にシリコンチ
ューブを設け、このシリコンチューブ内に流体を導入す
ることにより前記砥石を金属管の内面に一定圧力で押し
付けながら研磨する長尺金属管内面の電解複合研磨方法
を要旨とする。この研磨方法において、工具電極の先端
側から電解液を供給することを特徴とする。又、長尺金
属管を軸回転可能に支持する支持装置と、金属管に挿入
する回転軸と、この回転軸の先端に取り付けられ砥石が
装着される工具電極とを備えた電解複合研磨装置におい
て、前記回転軸に流体を送り込むための通孔を設け、前
記工具電極には前記通孔に連通する空洞部と、この空洞
部に連通する複数の砥石取付孔を放射状に設け、前記空
洞部にシリコンチューブを挿着し、前記砥石取付孔には
弾性砥石を前記シリコンチューブに接着して摺動可能に
設け、前記回転軸の通孔からシリコンチューブ内に流体
を送り込むことにより、前記金属管の内面に弾性砥石を
一定圧力で押し付けて研磨する長尺金属管内面の電解複
合研磨装置を要旨とする。この研磨装置において、弾性
砥石は同一列内で複数個とし、且つ砥粒の異なる弾性砥
石を工具電極の軸線方向に沿って間隔をあけて複数列配
設し、それらの弾性砥石が一列置きに並ぶように円周方
向に所定角度回転させた位置に配置されたこと、工具電
極の外周面を絶縁体で被覆し、弾性砥石を挾んで円周方
向の前後に不働態化被膜生成露出面と、集中溶出露出面
とを設けたこと、支持装置の両端部にダミー管を固定
し、このダミー管と金属管との間にフリーリングをそれ
ぞれ配設したこと、回転軸の外周部に、電解液が通過し
易い材質から成る螺旋状のスペーサを設けたこと、小径
長尺金属管用の回転軸であって、その外周面を螺旋状に
形成したこと、を特徴とするものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳説する。図１において、１は基台であ
り、その上にグリップチャック２、通電チャック３及び
管支えロール４を備えた支持装置５が設けられ、被加工
材である長尺の金属管６を回転可能に支持するようにし
てある。

【０００７】７は支持装置５の前後に設けられた固定チ
ャックであり、金属管６と同じ内径のダミー管８がそれ
ぞれ固定され、前部ダミー管８の前端にはガイド管９が
接続されて電解液注入口が形成されている。

【０００８】１０は金属管６の前後端部と前後ダミー管
８との間にメカニカルシール１１を介してそれぞれ配設
されたフリーリングであり、金属管６及びダミー管８と
同じ内径を有しており、研磨始めにフリー回転して金属
管６の前端部がベルマウス状に変形するのを保護するた
めのものである。図２は、フリーリング部の詳細を示
す。

【０００９】１２は支持装置５の後部に設けられた電解
液受けタンクであり、前記電解液注入口から注入された
電解液を使用後に収容できるようにしてある。

【００１０】１３は金属管６内に挿入する長尺の回転軸
（芯金）であり、複数個の受けロール１４により水平に
支持され、駆動装置１５により軸回転させられると共に
前後方向に移動され、図３のように中心には流体を送り
込むための通孔１３ａが設けられ、先端部には工具電極
１６が取り付けられている。

【００１１】工具電極１６は、前記通孔１３ａに連通す
る空洞部１６ａが形成されると共に、この空洞部に連通
する砥石取付孔１６ｂが放射状に複数個（図４の例では
円周方向に角度１２０°の間隔をあけて３個）設けら
れ、しかも工具電極１６の長さ方向に沿って所定の間隔
をあけて複数列配設されている。この砥石取付孔１６ｂ
の位置は各列において同一ではなく、一列おきに並ぶよ
うに円周方向に所定の角度即ち６０°回転させた位置に
配置されている。

【００１２】前記空洞部１６ａには、両端部がプラグ１
７により閉塞されたシリコンチューブ１８が挿着され、
後部プラグには軸孔１７ａが設けられており、この軸孔
１７ａを介して前記回転軸１３の通孔１３ａとシリコン
チューブ１８の内部が連通されている。１６ｃは工具電
極１６の先端に取り付けられたキャップである。

【００１３】前記砥石取付孔１６ｂには、砥石ホルダー
１９を介して中性の弾性砥石２０がそれぞれ摺動可能に
装着され、各砥石ホルダー１９の下面は前記シリコンチ
ューブ１８にそれぞれ接着されている。

【００１４】弾性砥石２０は、前記複数列において砥粒
の異なるものが装着される。例えば図５(イ) に示すよう
に工具電極１６の最前列には仕上げ工程用弾性砥石２０
ａが、次列には中間工程用弾性砥石２０ｂが、最後列に
は粗工程用弾性砥石２０ｃがそれぞれ装着される。つま
り、同一列内では同種の弾性砥石が３個装着され、且つ
前列から後列に行くに従って漸次砥粒が粗くなる弾性砥
石が配設される。

【００１５】図５(ロ) は同一列内に２個の弾性砥石を装
着する例を示し、この場合は円周方向に角度９０°ずつ
回転させた列に粗、中間、仕上げの各工程用弾性砥石が
それぞれ装着される。又、弾性砥石の数は各列４個以上
の場合もあり、列は各工程１列とは限らず、例えば図６
(イ) に示すように各工程２列ずつ（或はそれ以上）設け
ることがあり、更に図６(ロ) のように弾性砥石数の異な
る（３個と５個）列を適宜組み合わせることもある。

【００１６】前記工具電極１６は、図４のように外周面
が絶縁体２１で被覆され、弾性砥石２０を挾んで円周方
向の前後に不働態化被膜生成露出面１６ｄと、集中溶出
露出面１６ｅとを対称的に設けるが、その露出面の大き
さが問題となる。図７は、弾性砥石２０の表面幅（長
さ）Ｌと両露出面の合計幅（長さ）ｌとの差の弾性砥石
２０の表面幅（長さ）Ｌに対する割合、つまり（Ｌ−
ｌ）／Ｌの比率を変えて研磨量を測定した実験データの
グラフ図である。

【００１７】この実験結果によると、印加電流４０Ａ、
５０Ａいずれの場合も比率０の時、即ち弾性砥石２０の
表面幅と両露出面の合計幅が等しい時（Ｌ＝ｌ）、換言
すれば各露出面の幅が弾性砥石２０の表面幅の１／２の
時が最高の研磨量を示した。従って、この条件を満足す
るように前記絶縁体２１のコーティング領域が設定され
る。

【００１８】本発明に係る電解複合研磨装置は上記のよ
うに構成され、図１に示すように支持装置５に被加工材
である長尺金属管６をセットし、その金属管６に回転軸
１３を挿入し、電解液注入口から電解液を注入し、陽極
とした金属管６を高速で正回転させると共に陰極とした
回転軸１３を低速で逆回転させ、両者間に所定の電流を
印加し、回転軸１３を所定の速度で引き抜き工具電極１
６をボトム側に移動させることで電解複合研磨作業を行
う。

【００１９】この電解複合研磨作業において、最初に回
転軸１３を金属管６内に挿入する際には、シリコンチュ
ーブ１８に圧力が付加されておらず、弾性砥石２０の表
面が金属管６の内面に接触しないため、従来のような専
用の挿入ガイドを必要とせずに挿入でき、装置の自動化
が可能となる。回転軸１３の先端部外周面には、回転軸
１３及び工具電極１６を金属管６の中心に保持すると共
に共振を抑制する目的で、電解液が通過し易い材質から
成る螺旋状のスペーサ２２（図１）を取り付けることが
好ましい。

【００２０】電解液（例えば硝酸ソーダ２０％溶液）
は、前記のようにトップ側から工具電極１６の引き抜き
方向に注入されるため、常時清浄な電解液を溶出部に供
給することができ、使用後の電解液は電解液受けタンク
１２に収容される。

【００２１】弾性砥石２０が研磨を始める寸前に、電解
作用により前記工具電極１６の不働態化被膜生成露出面
１６ｄを介して金属管６の内面に薄い不働態膜が形成さ
れ、弾性砥石２０はこの粘性のない不働態膜を挾んで研
磨することで、目詰まりを生じることなく不働態膜を除
去して金属素地を露出させる。その直後に集中溶出露出
面１６ｅを介して凸部へ電解電流を集中させ、選択的な
電解を行うことにより金属表面を能率的に平滑にするこ
とができる。

【００２２】弾性砥石２０による研磨時には、回転軸１
３の後端部から通孔１３ａ内にドライ圧縮エアーが供給
され、このエアーはプラグ１７の軸孔１７ａを通ってシ
リコンチューブ１８内に流入し、シリコンチューブ１８
に圧力を付与する。この圧力により、各弾性砥石２０は
放射方向に押し出され、金属管６の内面に一定圧力で接
触する。従って、極めて精度の高い研磨が得られる。弾
性砥石２０の押し付け力は、エアー圧の調整によって任
意に調整することができる。

【００２３】研磨作業によって弾性砥石２０の表面が摩
耗しても、シリコンチューブ１８により常に一定の押圧
力が作用するため、金属管６の内面に対する弾性砥石２
０の接触圧が一定に保たれ、複数個の弾性砥石２０に摩
耗のばらつきが生じたとしても、シリコンチューブ１８
の弾性作用によってそのばらつきを吸収することができ
る。

【００２４】前記フリーリング１０は、弾性砥石２０の
押圧力により密着し、工具電極１６の回転に追随してフ
リー回転することから摩耗が生じることはなく、金属管
６の前端部を保護してベルマウス現象を未然に防止する
ことができる。

【００２５】工具電極１６は、前記のように後部から前
部にかけて砥粒の異なる粗、中間、仕上げ用の各弾性砥
石が適宜の間隔をあけて列設され、しかも一列おきに弾
性砥石が並ぶように配置されているため、工具電極１６
のボトム側への移動に伴って能率的な研磨が行われ、工
具電極１６を一回引き抜くだけで研磨作業を終了させる
ことができる。

【００２６】このようにして、長尺金属管（例えば内径
が４mmφ〜１５０mmφで、長さが６ｍ程度）の内面を電
解複合研磨し、精密に鏡面仕上げすることできるが、図
８は特に小径管に適した回転軸を示すものである。

【００２７】小径管の場合、回転軸を円滑に回転させる
ためには所要の捩じれ強度を必要とするが、細い円筒管
では不充分であり、このため回転軸の外周面を螺旋状に
形成して体積を増大し、捩じれ強度を向上させたもので
ある。

【００２８】図８(イ) 、(ロ) に示すように、中心に通孔
２３ａを有する円筒管状の回転軸２３の外周面に低螺旋
２３ｂを全長に亙って形成し、且つこの低螺旋２３ｂの
間に高螺旋２３ｃを一定の間隔をあけて部分的に形成し
た二重螺旋構造にしてある。又、二重螺旋状に形成した
外周面は、熱収縮絶縁被膜３３で被覆すると共に、高螺
旋２３ｃの上にスペーサ３２を螺旋状に装着する。この
スペーサ３２は、前記スペーサ２２と同様に電解液が通
過し易い材質から成り、小径金属管の中心に回転軸２３
及び工具電極２６を安定良く保持すると共に共振を抑制
するためのものである。

【００２９】回転軸２３の先端に取り付ける工具電極２
６は、実験の結果図９(ハ) に示す構造のものが良いこと
が判明した。即ち、断面がやや楕円型の本体の中心に空
洞部２６ａを設け、この空洞部２６ａを挾むようにして
砥石取付孔２６ｂを空洞部２６ａに連通させて設け、空
洞部２６ａには細いシリコンチューブ２８を挿着し、砥
石取付孔２６ｂには弾性砥石３０を摺動可能に装着し、
底面をシリコンチューブ２８にそれぞれ接着したもので
ある。３１は工具電極２６の外周部に被覆した絶縁体で
あり、前記と同様に弾性砥石３０を挾んでその両側に露
出面２６ｄ、２６ｅをそれぞれ形成してある。

【００３０】弾性砥石３０は、図８に示すように工具電
極２６の前部と後部に所定の間隔をあけて２列ずつ配設
され、後部の２列は粗工程用弾性砥石、前部の２列は仕
上げ工程用弾性砥石とし、且つ前後部とも図５(ロ) に示
すように円周方向に９０°ずらした配置構成とする。

【００３１】このように構成された小径長尺金属管用の
回転軸２３は、前記回転軸１３と使用法は同じであり、
被加工材である小径金属管３６に挿入し、電解液は金属
管３６のトップ側から供給し、陽極とした金属管３６を
高速で正回転させ、陰極とした工具電極２６を低速で逆
回転させ、両者間に所定の電流を流しながら工具電極２
６をボトム側に引き抜き移動させることで電解複合研磨
作業を行う。回転軸２３は、外周部が螺旋状に形成され
ているため捻じり強度が著しく増大しており、安定した
回転と移動が可能となり、研磨作業を精密に行うことが
できる。

【００３２】この電解複合研磨作業においても、前記と
同様に回転軸２３を金属管３６内に挿入する際、シリコ
ンチューブ２８の作用によって弾性砥石３０が金属管３
６に接触しないため専用の挿入ガイドを必要とせず、装
置の自動化が可能となり、研磨時には、回転軸２３の後
端部から通孔２３ａ内にドライ圧縮エアーが供給され、
シリコンチューブ２８の圧力により各弾性砥石３０は金
属管３６の内面に一定圧力で接触し、極めて精度の高い
研磨が得られる。

【００３３】又、弾性砥石３０が摩耗しても、シリコン
チューブ２８の押圧力により金属管３６に対する接触圧
が常に一定に保持され、弾性砥石の摩耗のばらつきを吸
収することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
長尺金属管の電解複合研磨において、工具電極内にシリ
コンチューブを挿着し、このシリコンチューブに流体を
送り込んで圧力を付与することにより弾性砥石を金属管
の内面に一定圧で押し付けるようにしたので、高精度の
研磨を確保することができ、弾性砥石が摩耗しても常に
一定の押圧力を保持できると共に弾性砥石の摩耗のばら
つきを吸収する等の効果を奏する。又、従来のダイヤフ
ラム方式に比べると、取付部の加工及び取付作業が簡単
であり、一つのシリコンチューブで複数個の弾性砥石の
同時制御が可能のため、弾性砥石の押圧力にばらつきが
生じることはなく、コストの低減も図れる。更に、本発
明によれば、砥粒の異なる弾性砥石を複数列配設したの
で、工具電極の１回の引き抜きで粗工程から仕上げ工程
まで効率良く行うことができ、工具電極の外周面を絶縁
体で被覆し、弾性砥石を挾んで円周方向の前後に不働態
化被膜生成露出面と、集中溶出露出面とを設けたので、
目詰まりを起こさず電解電流を集中して能率的に金属表
面を平滑にすることができ、工具電極の先端側から電解
液を供給するので、常時清浄な電解液を溶出部に供給す
ることができ、支持装置の両端部にダミー管及びフリー
リングを設けたので、金属管端部のベルマウス対策がで
き、回転軸の外周部に電解液が通過し易い材質から成る
螺旋状のスペーサを設けたので、金属管の中心に回転軸
及び工具電極を保持することができ、小径長尺金属管用
回転軸はその外周面を螺旋状に形成したので、捻じり強
度を増大させて回転性能の向上が図れる等の優れた効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電解複合研磨装置を概略断面で示
す立面図である。

【図２】フリーリング取付部の詳細を示す断面図であ
る。

【図３】工具電極の詳細を示す概略断面図である。

【図４】シリコンチューブに圧力が付与された時の工具
電極要部の断面図である。

【図５】(イ) 、(ロ) は弾性砥石の配置例をそれぞれ示す
説明図である。

【図６】(イ) 、(ロ) は弾性砥石の他の配置例をそれぞれ
示す説明図である。

【図７】弾性砥石と工具電極の露出面との関係における
研磨量実験データのグラフ図である。

【図８】(イ) は小径長尺金属管用回転軸を示す概略全体
図、(ロ) はその一部の拡大断面図である。

【図９】(イ) 〜(ハ) はその回転軸に取り付ける工具電極
の構造例を示す説明図である。

【符号の説明】

１…基台２…グリップチャック３…通電チャック４…管支えロール５…支持装置６…金属管７…固定チャック８…ダミー管９…ガイド管１０…フリーリング１１…メカニカルシール１２…電解液受けタンク１３…回転軸１４…受けロール１５…駆動装置１６…工具電極１７…プラグ１８…シリコンチューブ１９…砥石ホルダー２０…弾性砥石２１…絶縁体２２…スペーサ２３…回転軸２６…工具電極２８…シリコンチューブ３０…弾性砥石３１…絶縁体３２…スペーサ３３…熱収縮絶縁被膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者赤木和雄山口県下関市長府港町14番１号日新運輸工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電解液による溶出作用と、金属管に挿入す
る工具電極に装備した砥石による擦過作用とを複合させ
て長尺金属管の内面を研磨する電解複合研磨方法におい
て、前記工具電極内にシリコンチューブを設け、このシ
リコンチューブ内に流体を導入することにより前記砥石
を金属管の内面に一定圧力で押し付けながら研磨するこ
とを特徴とする長尺金属管内面の電解複合研磨方法。
【請求項２】工具電極の先端側から電解液を供給する請
求項１記載の長尺金属管内面の電解複合研磨方法。
【請求項３】長尺金属管を軸回転可能に支持する支持装
置と、金属管に挿入する回転軸と、この回転軸の先端に
取り付けられ砥石が装着される工具電極とを備えた電解
複合研磨装置において、前記回転軸に流体を送り込むた
めの通孔を設け、前記工具電極には前記通孔に連通する
空洞部と、この空洞部に連通する複数の砥石取付孔を放
射状に設け、前記空洞部にシリコンチューブを挿着し、
前記砥石取付孔には弾性砥石を前記シリコンチューブに
接着して摺動可能に設け、前記回転軸の通孔からシリコ
ンチューブ内に流体を送り込むことにより、前記金属管
の内面に弾性砥石を一定圧力で押し付けて研磨すること
を特徴とする長尺金属管内面の電解複合研磨装置。
【請求項４】弾性砥石は同一列内で複数個とし、且つ砥
粒の異なる弾性砥石を工具電極の軸線方向に沿って間隔
をあけて複数列配設し、それらの弾性砥石が一列置きに
並ぶように円周方向に所定角度回転させた位置に配置さ
れた請求項３記載の長尺金属管内面の電解複合研磨装
置。
【請求項５】工具電極の外周面を絶縁体で被覆し、弾性
砥石を挾んで円周方向の前後に不働態化被膜生成露出面
と、集中溶出露出面とを設けた請求項３又は４記載の長
尺金属管内面の電解複合研磨装置。
【請求項６】支持装置の両端部にダミー管を固定し、こ
のダミー管と金属管との間にフリーリングをそれぞれ配
設した請求項３記載の長尺金属管内面の電解複合研磨装
置。
【請求項７】回転軸の外周部に、電解液が通過し易い材
質から成る螺旋状のスペーサを設けた請求項３記載の長
尺金属管内面の電解複合研磨装置。
【請求項８】小径長尺金属管用の回転軸であって、その
外周面を螺旋状に形成した請求項３記載の長尺金属管内
面の電解複合研磨装置。