JPH0760636A - セラミックスの真球研磨装置と真球研磨方法 - Google Patents

セラミックスの真球研磨装置と真球研磨方法

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JPH0760636A
JPH0760636A JP20911193A JP20911193A JPH0760636A JP H0760636 A JPH0760636 A JP H0760636A JP 20911193 A JP20911193 A JP 20911193A JP 20911193 A JP20911193 A JP 20911193A JP H0760636 A JPH0760636 A JP H0760636A
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lapping
groove
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lap
ceramic
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由喜男 森
Sunao Wajima
直 和嶋
Nobuyoshi Matsuda
伸慶 松田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ラップ盤によるセラミックス球の真球研磨を
精度よく、かつ能率的に行う。 【構成】 上部、下部ラップ円盤からなるラップ盤にお
いて、外周側・円周方向に穿設されたV溝またはU溝に
対し直角に凹溝又はうねり状の凹凸を形成した下部ラッ
プ円盤を用いる。さらにラップ研磨中に振動を誘発し
て、前記うねり状の凹凸を形成する。 【効果】 本発明によると真球度よく、かつ能率的にセ
ラミックス球の真球研磨ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ボールベアリングに用
いるセラミックス球の真球研磨装置と、真球研磨を行う
ときに真球研磨装置へのラップ液供給方法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来の上部、下部のラップ円盤からなる
ラップ盤では、外周側・円周方向にV溝またはU溝が穿
設された下部ラップ円盤が用いられている。このような
ラップ盤によるセラミックスの真球の研磨では、V溝又
はU溝の外側と内側との周速度の差によるセラミックス
球の転動によって、その球がラップ研磨されるが、長時
間のラップ研磨によって方向性が生じ、断面楕円状にな
る。ここで転動するセラミック球の位相を変えるため、
一定時間毎に上部、下部ラップ円盤からセラミックス球
を取り出して、改めて上部、下部ラップ円盤の間に供給
し直して真球に研磨していた。したがって、高精度、高
能率なラップ研磨は容易に行えず、セラミックス球の真
球研磨には1週間程度の長時間を要していた。
【0003】すなわち、図1で凹溝3のない下部ラップ
円盤1(直径:100m/m,厚み:16 m/m,V溝R1 :60 m
/m,R2 :89 m/m,D:6m/m )と、平盤な上部ラップ
円盤とからなるラップ円盤を用い、ラップ円盤を載置す
る機械架台10をアンカーボルトなどで固定し(図3参
照)、かつラップ液を断続的に上部ラップ円盤の開口部
から上部、下部ラップ円盤の間に供給して、ZrO2
主成分で直径14m/m の被研磨セラミックス球16個を同
時に表1の仕上IIの条件で研磨した。
【0004】このときの研磨時間(h)と真球度(μ
m)との関係を図8に示したが、研磨時間70時間経過
しても真球度1μmであり、真球度 0.5μmの真球を得
るためには、セラミックス球の入替え作業などで手間が
かかり、1週間程度の長時間を要していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】セラミックス製のボー
ルベアエリングは耐食性、耐摩耗性などに優れ、例えば
海水中で使用しても腐食や摩耗が生ぜず長時間の使用に
耐えうるので広い産業分野からの需要が多いが、従来の
真球研磨では1週間もかかり、加工コストが高いという
問題があった。
【0006】本発明は、かかる現状に鑑みて、セラミッ
クス球の真球研磨を精度よく、かつ能率的に行える技術
を提供するためになされたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、V溝またはU
溝の外側と内側との周速度の差で転動するセラミックス
球の位相を、ラップ円盤の直径方向の凹溝または凹凸を
利用して、積極的に変化させれば、セラミックス球を真
球に研磨できるという知見に基づいてなされたものであ
る。
【0008】すなわち本発明は、上部、下部のラップ
円盤からなるラップ盤であって、下部ラップ円盤の外周
側・円周方向にV溝またはU溝を穿設し、そのV溝また
はU溝に下部ラップ円盤の直径方向に平断面が矩形の凹
溝を数個以上穿設したことを特徴とするセラミックスの
真球研磨装置で、上部、下部のラップ円盤からなるラ
ップ盤であって、下部ラップ円盤の外周側・円周方向に
V溝またはU溝を穿設し、そのV溝またはU溝の表面に
下部ラップ円盤の円周方向にうねり状の凹凸が形成され
たことを特徴とするセラミックスの真球研磨装置で、
ラップ研磨中に回転力で振動を誘発させ、その振動によ
り前記記載のうねり状の凹凸が形成されたことを特徴
とするセラミックスの真球研磨装置で、ラップ盤を載
置する機械架台の四隅を細長いアンカーボルトで支える
ことによって、前記記載のうねり状の凹凸が形成され
たことを特徴とするセラミックスの真球研磨装置で、
前記ないしの真球研磨装置に砥材を含むラップ液を
ラップ液供給管で供給し真球研磨するに際し、ラップ液
流量調整弁の下部に配設したT字管で、ラップ液タンク
から供給ポンプによってラップ液供給管に供給されたラ
ップ液の余剰分をラップ液タンクに戻し、ラップ液供給
管、ラップ液流量調整弁の詰まりを防止し、かつラップ
液タンク内の砥材とラップ液とを効果的に混合すること
を特徴とするセラミックスの真球研磨方法である。
【0009】
【作 用】一般に、ラップ研磨は次のように行われる。
すなわち、溝などを穿設した下部ラップ円盤の上に研磨
されるセラミックス球を配置し、その上部に平盤の上部
ラップ円盤を荷重を加えて載置し、セラミックス球を上
部、下部ラップ円盤で挟み込みながらラップ研磨する。
その際上部ラップ円盤は回転させず、下部ラップ円盤の
みを回転する。ラップ液は、上部ラップ円盤の開口部か
ら連続的に上部、下部ラップ円盤の間に供給される。
【0010】本発明の作用を以下に図面にしたがって説
明する。上部、下部ラップ円盤からなるラップ盤で、下
部ラップ円盤1の外周側・円周方向にV溝またはU溝2
を穿設し、さらにその溝に下部ラップ円盤の直径方向に
凹溝3を数個以上例えば数十個穿設する(図1参照)。
したがってV溝またはU溝の外側と内側の周速度の差に
より転動するセラミックス球の位相を、凹溝の部分で研
磨力の変化を利用して、積極的に変化させることがで
き、セラミックス球を真球に研磨することができる。
【0011】ここで凹溝は、V溝またはU溝の全幅(直
径方向長さ)に亘って、対象セラミックス球の大きさに
応じた幅に切断砥石、エンドミル等の加工機で切削、加
工されている。V溝またはU溝の表面に下部ラップ円盤
の円周方向に、前記凹溝に代えてうねり状の凹凸4を形
成した場合も(図2参照)このうねり状の凹凸は凹溝と
同様な作用をし、転動するセラミックス球の位相を積極
的に変化させ、セラミックス球を真球に研磨することが
できる。
【0012】V溝またはU溝のみを穿設した下部ラップ
円盤と上部ラップ円盤との間にセラミックス球を配置し
てラップ研磨を行って、そのラップ研磨中に回転力で振
動を誘発させると、その振動によってV溝またはU溝の
表面に下部ラップ円盤の円周方向にうねり状の凹凸を形
成することができる。図3に示すようにラップ盤を載置
する機械架台10の四隅を、通常の機械装置のように頑強
なアンカーボルトで固定せず細長いアンカーボルト9に
よりフリーの状態で支えると、振動が誘発され易く、前
記うねり状の凹凸を容易に形成することができる。
【0013】また、従来、長時間を要して真球研磨を行
っていたものを、18時間以内で高精度、高能率に真球
研磨するためには、研磨材を含有したラップ液17を連続
的に、適量を供給する必要がある。通常は、流量調整弁
12で調整して必要量だけ供給するが砥材を含有したラッ
プ液は、流量調整弁で流量、流速を調整すると、流量調
整弁やその下のラップ液供給管11(2) に砥材が濃縮さ
れ、詰まりを生じる。これを防止するため、従来はラッ
プ液タンク15からラップ液を供給する供給ポンプ14の他
に、流量調整弁の部分にもポンプを配置して対処してい
たので、装置も複雑化していた。ここで図3、図4に示
すように流量調整弁の下部にT字管13を配設し、ラップ
液タンク15から供給ポンプ14により供給されたラップ液
の余剰分を、T字管の一方からラップ液タンクに戻す方
式にし、ラップ液の詰まりを防止して、さらに戻された
ラップ液の液流により、タンク内の砥材と液が攪拌さ
れ、常時、分離しないで混合状態となる。以上によりラ
ップ液を微量から大容量まで調整でき、ラップ液を長時
間に亘り連続的に適量を供給することができる。
【0014】
【実施例】
(実施例1)本発明に係る下記寸法の図1に示す下部ラ
ップ円盤(材質 FC20)を用いて、表1の研磨条件でセ
ラミックス球の研磨を行った。 記 円盤 直径: 100 m/m,厚み: 16 m/m V溝 内径(R1 ): 60 m/m ,外径(R2 ): 89 m/m , 深さ(D): 6 m/m 凹溝 深さ(D): 6 m/m,幅(L1 ): 2 m/m, 個数: 8 個
【0015】
【表1】
【0016】ここで被研磨セラミックス球は、ZrO2
が主成分で直径14m/m であり、16個を同時に研磨し
た。真球度(μm)0.5 の真球を得るために従来複雑な
工程を経て約1週間も要していたが、本実施例による
と、10〜13時間で真球を得ることができた。
【0017】(実施例2)本発明に係る下記寸法の図2
に示す下部ラップ円盤(材質 FC20)を用いて、表1の
研磨条件(但し中仕上以降) でセラミックス球の研磨を
行った。 記 円盤 直径: 100 m/m,厚み: 16 m/m V溝 内径(R1 ): 60 m/m ,外径(R2 ): 89 m/m , 深さ(D): 6 m/m うねり状の凹凸 深さ(F1 ): 0.5 m/m,幅(F2 ):F3/2 , 個数: 32 個 被研磨セラミックス球は、実施例1と同様で16個を同
時に研磨した。このときの研磨時間(h)と真球度(μ
m)との関係を図5に示したが(実施例2以降)、約8
時間で真球度0.5 μmの真球を研磨加工できた。
【0018】表面粗さRmax (μm)、研磨量(μm、
直径方向)を図6、図7にそれぞれ示したが(実施例2
以降)、表面粗さRmax 0.1 μm以下の鏡面研磨ができ
た。 (実施例3)うねり状の凹凸のない実施例2と同じ寸
法、形状の下部ラップ円盤を用いて、機械架台の四隅を
細長いアンカーボルト(12 m/mφ×120m/m)によってフ
リーの状態で支え、ラップ研磨中に回転力で振動させ
て、表1の研磨条件で実施例2と同じセラミックス球の
研磨を行った。
【0019】このときの研磨時間(h)と真球度(μ
m)、表面粗さRmax (μm)、研磨量(μm)との関
係をそれぞれ図5、図6、図7に示した。図から明らか
なように18時間経過した時点で真球度0.5 μm、表面
粗さRmax 0.1 μm以下の鏡面研磨ができ、直径14m/m
に対し直径方向 500μmの研磨量であった。
【0020】上記研磨開始後、約10時間経過した時点で
下部ラップ円盤を観察したところ、実施例2で用いた下
部ラップ円盤のように、うねり状の凹凸がV溝に形成さ
れていた。以上の実施例1、2、3はいづれも、図3に
示すようにラップ液17を、上部ラップ円盤の開口部から
連続的に適量を上部、下部ラップ円盤の間に供給しなが
ら行った。その際、砥材を含んだラップ液によるラップ
液流量調節弁12、ラップ液供給管11(1) 、(2) の詰まり
を防止するため、ラップ液流量調節弁12の下部にT字管
13を配設し、ラップ液タンク15から供給ポンプ14によっ
て供給されるラップ液の余剰分を、T字管13の一方から
ラップ液タンク15に戻す方式にしてラップ液の詰まりを
防止した。さらに戻り液による攪拌16によって、タンク
内の砥材と液とが攪拌混合され、常時、分離しないで混
合状態を保つことができた。
【0021】
【発明の効果】本発明によると、以上説明したように精
度よく、かつ能率的にセラミックス球の真球研磨ができ
た。すなわち、従来1週間位かかっていたセラミックス
球の真球研磨時間を18時間以内と大幅に短縮でき、か
つ真球度も良好である。
【0022】したがって、本発明によるとセラミックス
球の低コスト化、量産化、用途拡大、高級化が図られ、
各産業界への寄与度が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る凹溝を穿設した下部ラップ盤であ
り、(a)は平面図、(b)はA−A視断面図である。
【図2】本発明に係るうねり状の凹凸を形成した下部ラ
ップ盤であり、(a)は平面図、(b)はB−B視断面
図である。
【図3】ラップ盤の全体説明図。
【図4】T字管を配置したラップ液供給配管図。
【図5】セラミックス球の研磨時間と真球度との関係を
示す特性図。
【図6】セラミックス球の研磨時間と表面粗さとの関係
を示す特性図。
【図7】セラミックス球の研磨時間と研磨量との関係を
示す特性図。
【図8】従来法によるセラミックス球の研磨時間と真球
度との関係を示す特性図。
【符号の説明】
1 下部ラップ円盤 2 V溝またはU溝 3 凹溝 4 うねり状の凹凸 5 セラミックス(球) 6 上部ラップ円盤 7 上部ラップ円盤回転用モーター 8 下部ラップ円盤回転用モーター 9 細長いアンカーボルト 10 機械架台 11(1),(2) ラップ液供給管 12 ラップ液流量調整弁 13 T字管 14 供給ポンプ 15 ラップ液タンク 16 戻り液による攪拌 17 ラップ液

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上部、下部のラップ円盤からなるラップ
    盤であって、下部ラップ円盤の外周側・円周方向にV溝
    またはU溝を穿設し、そのV溝またはU溝に下部ラップ
    円盤の直径方向に平断面が矩形の凹溝を数個以上穿設し
    たことを特徴とするセラミックスの真球研磨装置。
  2. 【請求項2】 上部、下部のラップ円盤からなるラップ
    盤であって、下部ラップ円盤の外周側・円周方向にV溝
    またはU溝を穿設し、そのV溝またはU溝の表面に下部
    ラップ円盤の円周方向にうねり状の凹凸が形成されたこ
    とを特徴とするセラミックスの真球研磨装置。
  3. 【請求項3】 ラップ研磨中に回転力で振動を誘発さ
    せ、その振動により請求項2記載のうねり状の凹凸が形
    成されたことを特徴とするセラミックスの真球研磨装
    置。
  4. 【請求項4】 ラップ盤を載置する機械架台の四隅を細
    長いアンカーボルトで支えることによって、請求項2記
    載のうねり状の凹凸が形成されたことを特徴とするセラ
    ミックスの真球研磨装置。
  5. 【請求項5】 請求項1ないし4の真球研磨装置に砥材
    を含むラップ液をラップ液供給管で供給し真球研磨する
    に際し、 ラップ液流量調整弁の下部に配設したT字管で、ラップ
    液タンクから供給ポンプによってラップ液供給管に供給
    されたラップ液の余剰分をラップ液タンクに戻し、ラッ
    プ液供給管、ラップ液流量調整弁の詰まりを防止し、か
    つラップ液タンク内の砥材とラップ液とを効果的に混合
    することを特徴とするセラミックスの真球研磨方法。
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