JPH0420727B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、金属材料からなる部材の自由曲面を
鏡面研磨するための電解砥粒複合研磨方法に関す
るものである。

［従来の技術］ 従来、電解により被加工物表面に生じる不働態
皮膜を砥粒で除去すると共に、電解作用でその表
面を研磨し、被加工物表面を鏡面研磨するように
した電解砥粒複合研磨は、平面や円筒面その他の
回転面を対象とし、電極工具と被加工物とがほぼ
一定の姿勢を保持した状態で加工されるのが通例
であり、任意の自由曲面への適用は考慮されてい
ない。従つて、その研磨装置は自由曲面の研磨に
適用することができないものである。

しかるに、例えば金型その他の複雑な凹凸表面
を有する金属部材や、ステンレス鋼板の溶接ビー
ド部等のような任意自由曲面を、簡易に鏡面研磨
できるようにすることが、各種技術分野において
望まれている。

このような自由曲面の鏡面研磨は、従来、バフ
研磨や適宜研磨具を用いた手作業による研磨によ
つて行われているが、熟練を要するばかりでな
く、作業環境が非常に悪くなるという問題があつ
た。

そこで、上記電解砥粒複合研磨を自由曲面に適
用すべく、本発明者らは、基礎的な実験、研究を
重ねてきたが、それが自由曲面に適用できない大
きな理由としては、次のような問題があり、これ
を解決する必要があつた。

即ち、従来の電解研磨装置は、加工能率等を考
慮して電流密度を設定するため、研磨に伴う取り
代も比較的大きく、それに伴う電解生成物を排除
するために加工部位に多量の電解液を安定的に供
給する必要がある。そのため、電極工具と研磨対
象面とを広い面積で平行に保持してそれらの間に
均一に電解液を流す必要があり、結果的に、この
電解液の均一な流れを得ることができないような
任意に湾曲する自由曲面には、電解による加工を
適用することができなかつた。

［発明が解決しようとする課題］ 上述した問題に対処し、本発明者らは、長期に
わたる基礎的研究の結果、電流密度が通常の電解
加工よりも著しく低く、且つ極めて少量の電解液
を用いて電解砥粒複合研磨を行うことにより、微
小な突出部の先端のみを除去して鏡面研磨を行う
ことが可能であることを見出した。この場合、特
に電解液が少量で済むことから、電極工具を研磨
対象面に対して平行に保持する必要がなく、その
結果、自由曲面の研磨に適用することが可能にな
る。

本発明の技術的課題は、上述の知見を基礎とし
て、電解により被加工物表面に生じる不働態皮膜
を砥粒で除去すると共に、電解作用でその表面を
研磨し、被加工物表面を鏡面研磨するようにした
電解砥粒複合研磨を、金属部材の自由曲面の研磨
に適用可能にすることにある。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するため、本発明の電解砥粒複
合研磨方法は、円板状の導電性工具基盤の表面に
通液性のある粘弾性研磨体を取付けた電極工具を
回転駆動機により回転しながら、自由曲面からな
る被加工物表面にその粘弾性研磨体を接触させ、
粘弾性研磨体に保持させた砥粒によつて被加工物
表面の微小な凸部を機械的に切除すると同時に、
その粘弾性研磨体と被加工物との間に少量の電解
液を供給しながら、両者間に電解のための電流を
低電流密度で流して研磨するに際し、両者の接触
面における凹凸を平均化した平面に対して上記工
具の回転軸を傾斜させた状態で、その粘弾性研磨
体の周辺部分のみを被加工物に接触させ、被加工
物の自由曲面を鏡面研磨することを特徴とするも
のである。

［作 用］ 被加工物表面の電解砥粒複合研磨を行うに当つ
ては、電極工具における粘弾性研磨体の周辺部分
を被加工物表面の適宜位置に軽く圧接し、電解液
供給管を通じて電極工具に電解液を供給しなが
ら、電極工具と被加工物との間に電解用の電流を
流し、しかも回転駆動機により電極工具を回転さ
せながらその加工を行う。

この場合に、電極工具の回転軸を粘弾性研磨体
と被加工物との接触面における凹凸を平均化した
平面に対して傾斜させた状態で、その粘弾性研磨
体の周辺部分のみを小面積で被加工物に接触させ
て加工を行うことにより、任意の自由曲面の加工
が可能になる。

このように電極工具の回転軸を傾斜させ得るの
は、前述の知見に基づき、電流密度が著しく低
く、且つ極めて少量の電解液を用いて電解砥粒複
合研磨を行うことが前提となる。

また、被加工物表面に多少の凹凸があつても、
粘弾性研磨体の周辺部分がその表面形状に倣つて
変形し、その表面にフイツトするため、その鏡面
研磨が確実に行われる。

［実施例］ 図面は、本発明の方法を実施するための電解砥
粒複合研磨装置の構成を示している。この電解砥
粒複合研磨装置１０はで、ピストル型をなす装置
本体１１内に、モータからなる回転駆動機１２及
びその出力側に設けた減速装置１３とを備え、そ
れらによつて回転する回転軸１４を装置本体１１
から導出して、その先端に電極工具２０を取付け
ている。

上記電極工具２０は、第１図及び第２図からわ
かるように、導電性を有する銅その他の材料によ
り形成した略円板状の工具基盤２１と、その表面
に取付ける粘弾性研磨体２２とを主体として構成
されている。上記工具基盤２１は、回転軸１４の
先端に取付ける円板状の表面板２４と、その表面
板の背面周囲に液溜め２６を形成する背板２５と
を、周縁において一体的に接合することにより構
成したもので、上記表面板２４には、その中央に
回転軸１４に取付けるためのねじ２８の頭部が没
入する凹部２９を設けると共に、周縁から若干内
側寄りの位置に多数の電解液流出口３０を開設
し、また上記背板２５にはその中心に回転軸１４
との間に電解液供給用開口３１を形成すると共
に、その開口３１の周囲に、後述の電解用電流を
供給する給電用摺接子３３を接触させるための摺
接面３２を形成している。

上記工具基盤２１の表面に取付ける粘弾性研磨
体２２は、発泡ポリウレタンその他の合成樹脂発
泡体等のスポンジ状部材、あるいはナイロン不織
布のような、通液性を有する粘弾性によつて構成
し、それを導電性工具基盤の表面に取付けるよう
にしたもので、図示したようなスポンジ状部材に
よつて形成した場合には、その内部に凹所３４を
形成してそれを工具基盤２１に被着し、さらに粘
弾性研磨体２２とその中心部に当接した当板３５
を、工具基盤２１と共に回転軸１４にねじ２８で
固定することにより、それらを回転軸に取付ける
ことができる。また、ナイロン不織布のような粘
弾性研磨体２２を用いる場合には、その周辺部分
を工具基盤２１の表面に接着し、あるいは適宜手
段で固定し、そのうえで上記当板３５を当接して
回転軸１４にねじ２８で固定すればよい。

また、上記粘弾性研磨体２２は、その表面また
は内部全体に砥粒を分散保持させておくことがで
き、その場合には、アルミナ等の砥粒を混合した
合成樹脂ボンドにより、ナイロン不織布等に砥粒
を接着状態に保持させ、あるいはそのような砥粒
の固定を行うことなく、遊離状態の砥粒を不織布
の網目に支持させるようにすることもできる。

上記表面板２４に開設した多数の電解液流出口
３０は、上記工具基盤２１の周縁から若干内側寄
りに設けることにより、電極工具２０の工具基盤
２１内周辺部に電解液の液溜め２６を形成し、こ
の液溜め２６に電解液を一時的に貯えて、多数の
電解液流出口３０から電解液を安定的に供給でき
るようにするものである。従つて、電極工具２０
が回転する間に電解液流出口３０から電解液が逐
次流出し、その電解液が、電極工具の回転に伴う
遠心力で、電極工具２０の周辺における粘弾性研
磨体２２と被加工物との接触部分に供給できる。
そのため、電解液を圧送するための設備を殆ど必
要とせず、しかも電極工具２０が電解液の保有性
にすぐれるため、水平な自由曲面ばかりでなく、
垂直に近い曲面でも電解液を安定的に供給して研
磨することができる。

電解液供給管３８は、電極工具２０の周辺にお
ける研磨作用部分に対して電解液を供給するため
のもので、装置本体１１の一端に送給口４０を開
口させ、また装置本体内を通じて、上記工具基盤
２１の背板２５の中心に設けた回転軸１４のまわ
りの電解液供給用開口３１内に、他端の送出口４
１を開口させている。前記粘弾性研磨体２２に砥
粒を保持させる代り、あるいはそれに加えて、こ
の電解液供給管３８を通じて送給する電解液中に
砥粒を混入させることもできる。

装置本体１１の一端の給電端子４３は、給電用
摺接子３３及びそれに接触する摺接面３２を通じ
て電極工具２０に電解用の電流を供給するための
もので、被加工物をプラス極、電極工具２０をマ
イナス極として、それらを図示しない電源に接続
できるように構成している。

なお、図中、４４は回転駆動機１２を回転させ
るスイツチ操作子を示している。

かかる構成の電解砥粒複合研磨装置は、それを
携帯用として被加工物表面の適宜位置に手動で軽
く圧接し、その研磨を行うもので、第３図に示す
ように、被加工物４５における自由曲面の研磨に
際しては、電解液供給管３８を通じて電極工具２
０にNaNO₃またはKNO₃等の水溶液を供給しな
がら、電極工具２０と被加工物４５との間に数ボ
ルトないし10数ボルトの電圧で数アンペアの電流
（数100mmA／cm²程度の低電流密度）を流し、し
かも回転駆動機１２により電極工具２０を回転さ
せながら、電極工具２０における粘弾性研磨体２
２の周辺部分を被加工物４５の自由曲面に圧接し
た状態で加工する。

この場合に、電極工具２０の回転軸１４を粘弾
性研磨体２２と被加工物４５との接触面における
凹凸を平均化した平面に対して傾斜させた状態
で、その粘弾性研磨体のの周辺部分のみを被加工
物に接触させて加工を行うことになるが、一般的
に、上記接触面に対する回転軸の傾斜角度は、５
〜60゜程度の範囲に保つことが必要であり、さら
に好ましくは、10〜45゜の範囲に保つことが有効
である。

上記電極工具２０は、その直径を12cm程度にし
た場合、回転駆動機１２による数100rpm以下の
回転速度において、多少の凹凸を有する被加工物
表面に圧接しても、その粘弾性研磨体２２の周辺
部分が被加工物表面形状に倣つて変形し、その表
面にフイツトすることにより、それを鏡面研磨す
ることができる。この場合、粘弾性研磨体２２と
被加工物４５との接触面における被加工物表面の
凸部に対する電極工具２０の押付け圧は、当然に
その接触面中の凹部に対する圧よりも大きく、従
つてその凸部においては砥粒等による除去量が大
きくなる。しかし、表面粗さとしては、比較的大
きな凹部及び凸部において両者同程度の仕上りに
することができるので、形状精度を問題にしない
場合に能率的な研磨を行うことができる。

また、上記電解研磨は、電流密度が非常に低い
状態において、NaNO₃やKNO₃等の電解液を用
いて行うため、被加工物表面に不働態皮膜が生じ
易い。しかるに、被加工物表面においては、上記
砥粒によつて微小な凸部が機械的に研磨される確
率が大きいため、不働態皮膜が除去されて電気的
な活性化が高まり、これによつて被加工物の表面
粗さが改善される。

このような電解砥粒複合研磨は、各種金属材料
製品の自由曲面の研磨に適用することができ、特
にステンレス鋼等の表面研磨に適したものであ
る。

［発明の効果］ 以上に詳述した本発明の電解砥粒複合研磨方法
によれば、電流密度を著しく低く、且つ極めて少
量の電解液を用いて電解砥粒複合鏡面研磨を行う
ことを前提として、電解砥粒複合研磨を金属部材
の自由曲面の研磨に適用することが可能となり、
特に、電極工具における粘弾性研磨体の周辺部分
のみを被加工物に接触させて研磨することによ
り、粘弾性研磨体の微小部分を被加工物に安定的
に接触させて研磨することができ、この微小部分
の研磨の繰り返しにより、任意の自由曲面の鏡面
研磨を行うことができる。

さらに、粘弾性研磨体と被加工物との接触面の
全体にわたつて両者の相対的な摺動速度がほぼ等
しくなるため、例えば小径の円板状粘弾性研磨体
を被加工面に全面的に接触させる場合のように、
中心部と周辺部に速度差が生じるようなことがな
く、接触面の均一な研磨を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法の実施に用いる電解砥粒
複合研磨装置の構成図、第２図は上記研磨装置に
おける電極工具の一部破断正面図、第３図は上記
研磨装置による研磨の態様を示す要部断面図であ
る。 １２……回転駆動機、１４……回転軸、２０…
…電極工具、２１……工具基盤、２２……粘弾性
研磨体、３８……供給管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円板状の導電性工具基盤の表面に通液性のあ
   る粘弾性研磨体を取付けた電極工具を回転駆動機
   により回転しながら、自由曲面からなる被加工物
   表面にその粘弾性研磨体を接触させ、粘弾性研磨
   体に保持させた砥粒によつて被加工物表面の微小
   な凸部を機械的に切除すると同時に、その粘弾性
   研磨体と被加工物との間に少量の電解液を供給し
   ながら、両者間に電解のための電流を低電流密度
   で流して研磨するに際し、 両者の接触面における凹凸を平均化した平面に
   対して上記工具の回転軸を傾斜させた状態で、そ
   の粘弾性研磨体の周辺部分のみを被加工物に接触
   させ、被加工物の自由曲面を鏡面研磨する、 ことを特徴とする電解砥粒複合研磨方法。