JPS637264A - セラミツクス部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はセラミックス焼結体に研摩加工を行なうセラミ
ックス部品の製造方法に関する。

［従来の技術］ セラミックスは機械的強度、高温強度などに優れている
ために、近年機械購造部品などの各分野に広く用いられ
ている。

従来、このセラミックスからなる部品を製造する場合に
、セラミックス焼結体からなる素材を用意し、この素材
に研削加工と施して部品を１個づつ個別に削シ出す方法
が多く採用され゛ている。

例えばセラミックスの使れた高温強度を利用して、高温
下で回転運動する回転体を支持する玉軸受に用いる球体
がセラミックスによシ形成されている。

そして、従来このセラミックスからなる球体を製造する
方法として、セラミックス焼結体からなる棒状の素材を
用意し、この素材の一部を研削加工にて各々球形に形成
した後に素材から分離して球体に成形する方法が採用さ
れている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、前述した従来のセラミックス部品の製造
方法では、研削加工によシ素材から１個づつ部品を削シ
出すものであるから、加工に手間を要し加工能率が悪い
という問題がある。

例えばセラミックスからなる球体を製造するための従来
の方法では、棒状のセラミックス焼結体から球体を１個
づつ球形に加工して分離するものであるから、加工に手
間を要して加工能率が悪いという問題がある。

本発明は前記事情に基づいてなされたもので、セラミッ
クスからなる部品を能率良く得ることができる量産性に
富んだセラミックス部品の製造方法を提供することを目
的とする。

［問題点を解決するための手段と作用］前記問題点を解
決するために本発明のセラミックス部品の製造方法は、
セラミックス焼結体を、研摩用液および砥粒およびメデ
ィアを入れた容器の中に入れ、セラミックス焼結体、研
摩用液および砥粒およびメディアに運動を与えてセラミ
ックス焼結体を研摩することを特徴とするものである。

［実施例コ 以下本発明の製造方法の実施例について説明する。

本発明を球体を製造する場合に適用した実施例を第１図
ないし第３図について説明する。なお、この実施例では
横形の回転容器を使用する。この実施例は特に表面粗さ
の少ない仕上加工に適する。

まず、第３図（、）で示すように全体に緻密で且つ均質
なセラミ、クスの焼結体からなる立方体形状の素材１を
多数個用意する。セラミックスとしては高温強度に優れ
た窒化けい素、サイアロン、窒化アルミニウム、ジルコ
ニア、アルミナなどを使用する。素材を形成するセラミ
ックス焼結体は、高い緻密性をもたせるためにホットプ
レスにより得たものが好ましい。なかでもホットプレス
された窒化けい素焼給体は強度と靭性に優れている。

素材１は加圧焼結されたセラミックス焼結体の板材から
角棒と切り出し、この角棒を順次立方体形状切断して形
成する。

次いで、粗加工（バレル加工等）にて角部分を丸くした
のち仕上加工を行なう。すなわち第１図および第２図で
示すように容器２の中に多数の素材１を砥粒およびメデ
ィア３、研摩用液４と一緒に入れ、容器２を回転させて
素材１を球状に研摩して第３図伽）で示す球体１′を得
る。容器２′は例えば両端を閉じた円筒形をなすもので
、両端部に軸２ａを有している。また、容器２は水平方
向に沿りて設けられ軸２ａを介して軸受（図示せず）に
回転自在に支承され、且つ回転駆動装置（図示せず）に
よシ回転するようになっている。前記砥粒およびメディ
ア３は素材１に研摩加工すなわち機械的研摩を施すため
のもので、砥粒、石塊、石英、砂などを仕上げの程度に
応じて用いる。研摩用液４は素材１を工、チング処理す
なわち腐食溶解させて化学研摩を行なうためのもので、
ＮａＯＨ溶液やＫＯＨ溶液などのＰ）（９〜１１程度の
エツチング液を用いる。なお、容器２の中に入れる割合
は、体積比で例えば素材２：砥粒およびメディア６：研
摩用液２の割合である。

そして、回転駆動装置によシ容器２を回転させると、容
器２の中に入れた素材１は砥粒およびメディア３、研摩
用液４が攪拌される。すなわち、容器２の中の素材ｌと
砥粒およびメディア３との堆積層が容器２の回転ととも
に回転方向へ引き上げられて移動し、ある程度の高さま
で移動すると堆積層の表面部がすベシ落ちて堆積層の下
部と混合する。この繰返しにより攪拌が行なわれる。こ
の攪拌により素材１は砥粒およびメディア３と衝突して
、その表面の凹凸が砥粒およびメディア３によシ削シ取
られ表面が滑らかにされる。すなわち、素材ｌは研摩加
工される。また、前記攪拌によシ素材１は研摩用液４と
充分接融し、その表面の凹凸が研摩用液４により腐食溶
解され表面が滑らかにされる。すなわち、素材１はエツ
チング処理される。特にこのエツチング処理は素材１の
表面の凹凸を平均化し、表面と滑らかにする上で大変効
果がある。このように砥粒およびメディア３による研摩
加工と研摩用液４による化学研摩の両方を同時に行なう
ために、素材１の角部を効率良く取シ除いて素材１を球
状に形成できるとともに、素材１の表面を効率良く滑ら
かに仕上げて、素材１を第３図（ｂ）で示すように円滑
な球面をもった球体１′に形成できる。すなわち、容器
２の中に入れた多数の素材１を一度にまとめて円滑な球
面を有する球体１′に加工することができる。

研摩と終了した後は容器１０回転を停市し、容器１の中
から球状に形成した多数の素材１すなわち球体１′を取
シ出す。

次に研摩用液として電解液を用いた場合の実施例を第４
図について説明する。なお、第４図にて第１図と同一部
分は同一符号を付している。この実施例では容器２の両
端を直流電源Ｅに接続する。

そして、容器２の中に、素材１と砥粒およびメディア３
と一緒に電解液である研摩用液４と入れる。

電解液としては、水酸基（−ＯＨ）をもった水酸化ナト
リウム、水酸化カリウム溶液などを用いる。研摩に際し
ては、容器′１を回転して素材１を砥粒およびメディア
３と一緒に回転させて研摩加工を行なう。これと同時に
直流電源Ｅから容器１に通電すると、高周波電力により
、共振作用が起こシ、表面層が導体化され電解および放
電現象が生じる。

このため、素材１に対しては研摩加工と電解研摩の両方
を同時に行ない、円滑な球面をもつ球体１′を能率良く
形成することができる。

なお、前述した各実施例において、横形の容器２の内部
に突条体５を設けることにより、容器２の回転中におけ
る素材１および砥粒およびメディア３の運動量を増大し
て研摩加工を効率的に行なわせることができる。すなわ
ち、突条体５は第５図でも示すような断面形状とし、容
器２の軸方向に沿って設けたもので、容器２と一体に回
転移動する。そして、第５図（ａ）ないしく、）で示す
ように容器２を回転すると、容器２の上部へ移動した素
材１と砥粒およびメディアｓ’ｔｓ突条体５が容器２の
下部から受けとめるために、素材１と砥粒およびメディ
ア３とが容器２の上部から下部へずれ落ちる時期を突条
体５を設けていない場合に比して遅くなり、その遅れ分
だけ素材１と砥粒およびメディア３がずれ落ちる時の運
動量が増大する。従って、素材１が砥粒およびメディア
３と衝突する度合が増大する。また、容器内中の素材、
メディア、砥粒を大きく攪拌する作用もある。これによ
り素材１に対する研摩刀ロエの効率が向上する。

次に縦形の回転容器を用いて球体を製造する場合の実施
例を第６図について説明する。この実施例は、特に粗加
工仕上げに適する。

この実施例で用いる容器６は、上面を開放した円筒形を
なすもので、この容器６は垂直方向に沿って配置して回
転自在に設けられ、図示しない回転、駆動装置により回
転されるようになっている。

容器６の上面開放部には蓋７が配置している。この蓋７
は容器６に設けた軸８を挿通させ、高さ調整用コイルば
ね９と軸８に螺合したナツト１０によシ保持する。また
容器６の下面郡全体と内周面部全体に夫々砥石１１．１
２を設け、さらに蓋７の内面郡全体に砥石１３を設ける
。これら砥石１１〜１３は素材ノを研削加工するための
砥粒として用いるもので、例えばダイヤモンド砥石を使
用する。

そして、加工と行なう場合には、素材１を研摩用赦４と
一緒に容器６の中に入れる。研摩用液４としては例えば
エツチング液を用いる。容器１を回転させると、容器６
の中に入れた素材１が飛び跳ねて容器６の砥石１１．１
２と蓋７の砥石１３とに衝突するので、素材１が研削加
工される。この場合、容器６と蓋１とに夫々砥石１１〜
１３を設けているので、効率良く研削を行なえる。また
、素材１は容器６の中に入れた研摩用液４（エツチング
液）に接触してエツチング加工される。従って、素材１
を効率良く球体に加工できる。

第７図および第８図は縦形の容器と攪拌用羽根車とを組
合せた装置を用いて球体を形成する場合の実施例と示し
ている。図中１４は前記容器６と同形の容器で、その下
面部および内周面部に砥石１５．１６が設けである。こ
の容器１４は固定して設けられる。との容器１４の内部
には同心的に羽根車１７を設ける。この羽根車１７はモ
ータ１８によシ回転される回転軸１９に複数枚の羽根２
０を放射状に取付けたものである。なお、容器１４の内
周面部には、円周方向に間隔を存して複数のじゃま板２
１を取付ける。

そして、加工を行なう場合には、素材１と研摩用液４を
容器１４の中に入れる。研摩用液４としては例えばエツ
チング液を用いる。そして、モータ１８によシ羽根車１
７を回転させると、容器１４の中の素材１と研摩用液４
が容器１４の円周方向に沿って流れながら攪拌される。

これによシ素材１は容器１４の砥石１４．１５に衝突し
て研削加工され、同時に素材１は研摩用液４により腐食
溶解される。このため、素材１を効率良く球体に加工で
きる。

なお、第６図と第７図および第８図で示す各実施例にお
いて、エツチング液に代シ研摩用液４として電解液を使
用し、研摩を行なう時に容器６゜１４に直流電流を通電
することにより、素材１に対し放電現象が生じる。この
現象によシ砥石の目づまシを防ぐとともに、研摩作用を
促進する。また、これら各実施例において容器６．１４
の中に素材１と一緒に砥粒およびメディア３を入れて研
摩を行なうようにしても良い。

上記の縦型の回転容器による粗仕上加工ののち、横型の
回転容器による仕上加工と施こすと、より表面が平滑な
セラミックス部品を得ることができる。

さらに、本発明の製造方法はセラミックス焼結体を球形
に加工する場合に限定されず、セラミックス焼結体から
なる部品を製造するに際して、セラミックス焼結体分研
摩する場合に広く適用することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明のセラミックス部品の製造方
法によれば、素材に対して機械的研摩と化学的研摩の両
方を同時に行なうことにより、滑らかな表面をもったセ
ラミックス焼結体からなる部品を能率的に多数製造する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の製造方法の一実施例を示
し、第１図および第２図は同実施例に用いる容器を示す
縦断面図および横断面図、第３図（ａ）は素材を示す斜
視図および第３図（ｂ）は球体を示す斜視図、第４図は
他の実施例に用いる容器の縦断面図、第５図（、）〜（
、）は前記各実施例に用いる容器の回転による素材と砥
粒およびメディアの運動を示す説明図、第６図は異なる
他の実施例に用いる容器の断面図、第７図および第８図
はさらに異なる他の実施例に用いる容器を示す断面図お
よび平面図である。 １・・・素材、１′・・・球体、２，６．１４・・・容
器、３・・・砥粒およびメディア、４・・・研摩用液。 出願人代理人　弁理士　　鈴　江　武　彦第１図 第２図 （ａ）　　　　　　　　　（ｂ） 第３図 第４図 第７図 第８図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックス焼結体を、研摩溶液および砥粒およ
   びメディアを入れた容器の中に入れ、前記セラミックス
   焼結体、研摩溶液および砥粒およびメディアに運動を与
   えて前記セラミックス焼結体を研摩することを特徴とす
   るセラミックス部品の製造方法。
2. （２）研摩溶液は化学研摩用のものである特許請求の範
   囲第１項に記載のセラミックス部品の製造方法。
3. （３）研摩溶液は電解研摩用のものである特許請求の範
   囲第１項に記載のセラミックス部品の製造方法。
4. （４）砥粒およびメディアは研摩溶液に混合するもので
   ある特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記
   載のセラミックス部品の製造方法。
5. （５）砥粒およびメディアは容器の中に設けた砥石であ
   る特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載
   のセラミックス部品の製造方法。
6. （６）容器は回転体である特許請求の範囲第１項ないし
   第５項いずれかに記載のセラミックス部品の製造方法。