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JP7628282B2 - Centrifugal barrel polishing method - Google Patents
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Description

本発明は、ワークを遠心バレル研磨する技術に関する。 The present invention relates to a technology for centrifugal barrel polishing of workpieces.

特許文献1には、バレルケースを、自転軸を中心に自転させつつ、公転軸を中心に公転させることで、バレルケース内に投入されたワークを研磨する遠心バレル研磨方法が記載されている。 Patent document 1 describes a centrifugal barrel polishing method in which a barrel case is rotated about its rotation axis while revolving about its revolution axis to polish a workpiece placed inside the barrel case.

特開2020-069545号公報JP 2020-069545 A

内部に中空部を有するワークに対して、中空部内に研磨材を投入し密封した状態で、中空部の内周面を遠心バレル研磨する場合がある。このような場合、例えば、ワークの中空部の形状によっては、内周面の表面粗さのばらつきが大きくなる場合がある。 For workpieces with a hollow section inside, the inner surface of the hollow section may be centrifugal barrel polished with an abrasive placed inside the hollow section and sealed. In such cases, for example, depending on the shape of the hollow section of the workpiece, the surface roughness of the inner surface may vary greatly.

本発明は、上記課題に鑑みたものであり、中空部を有する形状のワークに対して、中空部の内周面を遠心バレル研磨する場合に、内周面の表面粗さのばらつきを抑制することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above problems, and aims to suppress the variation in surface roughness of the inner circumferential surface when centrifugal barrel polishing is performed on the inner circumferential surface of a workpiece having a hollow portion.

上記課題を解決するために本発明では、ワークを研磨する遠心バレル研磨方法であって、中空部に研磨材が投入されたワークを、バレルケースに保持する保持工程と、バレルケースを、自転軸を中心に自転させつつ、公転軸を中心に公転させることで、バレルケースに保持されたワークを研磨する研磨工程と、を実行する。研磨工程では、Nを、バレルケースの公転回転速度とし、nを、バレルケースの自転回転速度とし、バレルケースの公転方向を正とし、Rを、バレルケースの公転軸を中心とする公転半径とし、F=4π×N×R/gを、バレルケースの公転により当該バレルケースに加わる遠心加速度に対する重力gの比である相対遠心加速度とした場合に、10<F<40、-0.9<n/N<-0.1、で規定される範囲となるように、バレルケースの自転回転速度n及び公転回転速度Nが設定されている。
ここで研磨材とは、砥材が母材に含有されたもの、母材のみで構成されたもの、または砥材が母材の表面にコーティングされたもののいずれかを指す。それらに加えて、必要に応じて砥材を別体として添加したものであってもよい。
In order to solve the above problems, the present invention provides a centrifugal barrel polishing method for polishing a workpiece, which includes a holding step of holding the workpiece, with an abrasive charged in a hollow portion, in a barrel case, and a polishing step of polishing the workpiece held in the barrel case by rotating the barrel case about its rotation axis while revolving the barrel case about its revolution axis. In the polishing step, the rotation speed n and the revolution speed N of the barrel case are set so as to be within the ranges defined by 10<F<40 and -0.9 <n/N<-0.1, where N is the revolution speed of the barrel case, n is the rotation speed of the barrel case, the revolution direction of the barrel case is positive, R is the revolution radius around the revolution axis of the barrel case, and F=4π2× N2 ×R/g is the relative centrifugal acceleration, which is the ratio of gravity g to the centrifugal acceleration applied to the barrel case by the revolution of the barrel case.
Here, the abrasive refers to one in which the abrasive is contained in a base material, one made of only a base material, or one in which the abrasive is coated on the surface of a base material. In addition, the abrasive may be added separately as necessary.

本発明者は、研磨材を、ワークの中空部内に隅々まで行きわたらせることができれば、中空部の内周面を好適に研磨できるとの着想に至った。一般的には、バレルケースの自転回転速度nと公転回転速度Nとの関係は、自転回転速度nを公転回転速度Nに対して反対方向であり、かつ絶対値を同じにすることで、研磨材の摩耗を抑制しつつ、ワークを好適に研磨できることが知られている(即ち、n/N=-1)。しかし、例えば、n/N=-1である場合においても、相対遠心加速度Fが小さい(例えば、10より小さい)場合に、研磨材に十分な遠心加速度が作用せず、研磨材がワークの中空内部で飛び跳ねて内周面を十分に研磨できない場合がある。この点、発明者は、鋭意、研究を重ねた結果、バレルケースにおける、自転回転速度nの絶対値を公転回転速度Nの絶対値よりも遅くすることにより、研磨材をワークの中空部内で研磨させ易くすることができるとの知見を得た。なお、バレルケースが自転しない場合、研磨材が流動しないため、ワークを研磨することができない。即ち、-0.9<n/N<-0.1に設定する。また、バレルケースの公転に伴う遠心力により研磨材に加わる力を大きくすることで、バレルケースの自転に伴う研磨材の流動が安定し、中空部の内周面を好適に研磨できる。この点、発明者は、鋭意、研究を重ねた結果、相対遠心加速度Fを、10<F<40の範囲に設定することで、研磨材の摩耗を抑制しつつ、中空部内の研磨材の流動を安定させることができるとの知見を得た。なお、相対遠心加速度Fが40を大幅に超える場合、ワークの研磨量に対する研磨材の摩耗量を示す研磨効率が著しく低下するため、上限値を40に設定している。これにより、ワークにおける中空部の内周面を遠心バレル研磨する場合に、中空部における表面粗さのばらつきを抑制することができる。 The inventor came up with the idea that if the abrasive can be distributed throughout the hollow part of the workpiece, the inner circumferential surface of the hollow part can be polished appropriately. It is generally known that the relationship between the rotation speed n and the revolution speed N of the barrel case is such that the rotation speed n is in the opposite direction to the revolution speed N and has the same absolute value, thereby suppressing wear of the abrasive and polishing the workpiece appropriately (i.e., n/N=-1). However, even when n/N=-1, for example, if the relative centrifugal acceleration F is small (for example, less than 10), sufficient centrifugal acceleration may not act on the abrasive, causing the abrasive to jump around inside the hollow part of the workpiece and not be able to polish the inner circumferential surface sufficiently. In this regard, the inventor has conducted extensive research and has come to the knowledge that the abrasive can be easily polished inside the hollow part of the workpiece by making the absolute value of the rotation speed n of the barrel case slower than the absolute value of the revolution speed N. If the barrel case does not rotate, the abrasive does not flow, and the workpiece cannot be polished. In other words, it is set to -0.9<n/N<-0.1. In addition, by increasing the force applied to the abrasive by the centrifugal force accompanying the revolution of the barrel case, the flow of the abrasive accompanying the rotation of the barrel case can be stabilized, and the inner surface of the hollow portion can be polished suitably. In this regard, the inventor has found, as a result of extensive research, that by setting the relative centrifugal acceleration F in the range of 10<F<40, it is possible to stabilize the flow of the abrasive in the hollow portion while suppressing wear of the abrasive. If the relative centrifugal acceleration F significantly exceeds 40, the polishing efficiency, which indicates the amount of wear of the abrasive relative to the amount of polishing of the workpiece, is significantly reduced, so the upper limit is set to 40. This makes it possible to suppress the variation in surface roughness in the hollow portion when centrifugal barrel polishing the inner surface of the hollow portion of the workpiece.

本発明によれば、ワークの中空部を遠心バレル研磨する場合に、中空部における表面粗さのばらつきを抑制することができる。 According to the present invention, when the hollow portion of a workpiece is subjected to centrifugal barrel polishing, the variation in surface roughness in the hollow portion can be suppressed.

研磨装置の構成図。FIG. 中空部を有するワークを説明する図。FIG. 1 is a diagram illustrating a workpiece having a hollow portion. 従来のワーク内での研磨材の移動を説明する図。FIG. 13 is a diagram for explaining movement of an abrasive within a conventional workpiece. 本発明のワーク内での研磨材の移動を説明する図。4A to 4C are diagrams for explaining the movement of an abrasive within a workpiece according to the present invention. 研磨量と、研磨効率と、相対遠心加速度との関係を説明する図。5 is a diagram illustrating the relationship between the polishing amount, the polishing efficiency, and the relative centrifugal acceleration. 遠心バレル研磨の工程を説明する工程図。FIG. 2 is a process diagram illustrating the centrifugal barrel polishing process.

<実施形態>
本実施形態に係る研磨装置を、図面を参照しつつ説明する。図1に示す研磨装置100は、ワークに対して遠心バレル研磨を行うことが可能な装置である。研磨装置100は、操作盤10と、シーケンサ11と、公転用駆動回路12と、自転用駆動回路13と、バレル機構部20とを備えている。
<Embodiment>
The polishing apparatus according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. The polishing apparatus 100 shown in Fig. 1 is an apparatus capable of performing centrifugal barrel polishing on a workpiece. The polishing apparatus 100 includes an operation panel 10, a sequencer 11, a revolution drive circuit 12, a rotation drive circuit 13, and a barrel mechanism unit 20.

まずは、バレル機構部20の構成を説明する。バレル機構部20は、太陽軸21、ターレット盤22、バレルケース23、公転用モータ24、自転用モータ25を、主に備えている。太陽軸21は、所定方向に回転可能に取り付けられたな軸部材であり、本実施形態では、公転軸の一例である。ターレット盤22は、太陽軸21により貫通されており、太陽軸21を中心に回転可能に保持されている。 First, the configuration of the barrel mechanism 20 will be described. The barrel mechanism 20 mainly comprises a sun shaft 21, a turret plate 22, a barrel case 23, a revolution motor 24, and a rotation motor 25. The sun shaft 21 is an axial member that is attached so as to be rotatable in a predetermined direction, and in this embodiment, is an example of a revolution axis. The turret plate 22 is pierced by the sun shaft 21 and is held so as to be rotatable around the sun shaft 21.

バレルケース23は、ワーク50を保持可能な保持部材である。バレルケース23は、自転軸28を有しており、この自転軸28を介してターレット盤22に対して、自転可能に取り付けられている。具体的には、バレルケース23は、クランプ等の把持部材を有しており、把持部材によりワーク50の外周を把持することで、ワーク50を研磨装置100に保持する。図1では、ターレット盤22には、4つのバレルケース23が自転可能に取り付けられている。なお、バレルケース23の自転軸28は、ターレット盤22において、太陽軸21が貫通する位置の中心から公転軌道半径Rだけ偏心して配置されている。 The barrel case 23 is a holding member capable of holding the workpiece 50. The barrel case 23 has a rotation axis 28 and is rotatably attached to the turret platen 22 via this rotation axis 28. Specifically, the barrel case 23 has a gripping member such as a clamp, and holds the workpiece 50 in the polishing device 100 by gripping the outer periphery of the workpiece 50 with the gripping member. In FIG. 1, four barrel cases 23 are rotatably attached to the turret platen 22. The rotation axis 28 of the barrel case 23 is eccentrically disposed on the turret platen 22 by the revolution orbit radius R from the center of the position where the sun axis 21 passes through.

公転用モータ24は、ターレット盤22を回転させるための駆動源である。公転用モータ24の出力軸は、公転用駆動プーリ26が取り付けられている。ターレット盤22の外周には、Vベルトを介して、公転用駆動プーリ26と連結される不図示の公転用従動プーリが設けられている。公転用モータ24の出力軸が回転することで、Vベルトが駆動し、ターレット盤22を回転させることができる。 The revolution motor 24 is a drive source for rotating the turret platen 22. A revolution drive pulley 26 is attached to the output shaft of the revolution motor 24. A revolution driven pulley (not shown) is provided on the outer periphery of the turret platen 22 and is connected to the revolution drive pulley 26 via a V-belt. When the output shaft of the revolution motor 24 rotates, the V-belt is driven, and the turret platen 22 can be rotated.

自転用モータ25は、バレルケース23を自転させるための駆動源である。自転用モータ25の出力軸は、自転用駆動プーリ27が取り付けられている。自転用モータ25の回転は、周知の遊星歯車機構を介して、バレルケース23に伝達され、バレルケース23をターレット盤22の回転方向D1と逆方向D2に自転させる。例えば、遊星歯車機構として、太陽軸21に固定された太陽プーリと、太陽軸21に固定され、太陽プーリとともに回転する太陽ギヤと、自転用モータ25の出力軸に固定された遊星ギヤと、太陽ギヤの回転速度を減速させて遊星ギヤに伝達する減速ギヤとを備えている。また、自転用駆動プーリ27と太陽プーリとの間には、伝達部材であるVベルトが掛け渡されている。これにより、自転用モータ25の出力軸の回転に応じて、太陽プーリが回転し、太陽軸21及び太陽ギヤを回転させる。太陽ギヤの回転速度は、減速ギヤにより減速され、遊星ギヤに伝達される。その結果、遊星ギヤに固定された自転軸28を中心としてバレルケース23が回転方向D2で自転する。 The rotation motor 25 is a drive source for rotating the barrel case 23. The output shaft of the rotation motor 25 is attached with a rotation drive pulley 27. The rotation of the rotation motor 25 is transmitted to the barrel case 23 via a well-known planetary gear mechanism, causing the barrel case 23 to rotate in the opposite direction D2 to the rotation direction D1 of the turret plate 22. For example, the planetary gear mechanism includes a sun pulley fixed to the sun shaft 21, a sun gear fixed to the sun shaft 21 and rotating together with the sun pulley, a planetary gear fixed to the output shaft of the rotation motor 25, and a reduction gear that reduces the rotation speed of the sun gear and transmits it to the planetary gear. In addition, a V-belt, which is a transmission member, is stretched between the rotation drive pulley 27 and the sun pulley. As a result, the sun pulley rotates in response to the rotation of the output shaft of the rotation motor 25, causing the sun shaft 21 and the sun gear to rotate. The rotational speed of the sun gear is reduced by the reduction gear and transmitted to the planetary gear. As a result, the barrel case 23 rotates in the direction of rotation D2 around the rotation axis 28 fixed to the planetary gear.

シーケンサ11は、所定のプログラムをメモリに記憶したプログラマブルコントローラである。シーケンサ11は、操作盤10から研磨装置100の稼働条件に応じた各信号が入力される。操作盤10に対する操作により設定可能な稼働条件は、例えば、自転回転速度n、公転回転速度N、研磨時間、及び加減速時間である。 The sequencer 11 is a programmable controller that stores a predetermined program in memory. Signals corresponding to the operating conditions of the polishing apparatus 100 are input to the sequencer 11 from the operation panel 10. The operating conditions that can be set by operating the operation panel 10 include, for example, the rotation speed n, the revolution speed N, the polishing time, and the acceleration/deceleration time.

シーケンサ11からの出力は、公転用駆動回路12及び自転用駆動回路13に入力される。公転用駆動回路12は、シーケンサ11から入力された稼働条件に応じた信号に応じて、公転用モータ24の公転回転速度N、及び研磨時間を制御するための駆動信号を出力する。本実施形態では、公転用駆動回路12は、センサにより検出されたターレット盤22の回転速度を、目標速度に近づけるべく、公転用モータ24の回転速度をフィードバック制御する。自転用駆動回路13は、シーケンサ11から入力された稼働条件に応じた信号に応じて、自転用モータ25の自転回転速度n、及び研磨時間を制御するための駆動信号を出力する。本実施形態では、自転用駆動回路13は、センサにより検出されたバレルケース23の回転速度を、目標速度に近づけるべく、自転用モータ25をフィードバック制御する。これ以外にも、公転用駆動回路12及び自転用駆動回路13は、公転用モータ24及び自転用モータ25それぞれの回転速度をオープン制御するものであってもよい。 The output from the sequencer 11 is input to the revolution drive circuit 12 and the rotation drive circuit 13. The revolution drive circuit 12 outputs a drive signal for controlling the revolution speed N of the revolution motor 24 and the polishing time in response to a signal corresponding to the operating conditions input from the sequencer 11. In this embodiment, the revolution drive circuit 12 feedback controls the rotation speed of the revolution motor 24 so as to bring the rotation speed of the turret plate 22 detected by the sensor closer to the target speed. The rotation drive circuit 13 outputs a drive signal for controlling the rotation speed n of the rotation motor 25 and the polishing time in response to a signal corresponding to the operating conditions input from the sequencer 11. In this embodiment, the rotation drive circuit 13 feedback controls the rotation motor 25 so as to bring the rotation speed of the barrel case 23 detected by the sensor closer to the target speed. In addition, the revolution drive circuit 12 and the rotation drive circuit 13 may openly control the rotation speed of the revolution motor 24 and the rotation motor 25, respectively.

上記構成の研磨装置100において、ワークにおける中空部の内周面を遠心バレル研磨する場合、ワークの中空部に研磨材Mを投入し中空部を蓋や栓体で密封した後、ワークをバレルケース23により保持した状態で、遠心バレル研磨を行う。このとき、研磨後のワークにおいて、中空部の表面粗さにばらつきが生じる場合がある。 When centrifugal barrel polishing is performed on the inner surface of a hollow portion of a workpiece in the polishing device 100 configured as described above, abrasive M is poured into the hollow portion of the workpiece, the hollow portion is sealed with a lid or plug, and centrifugal barrel polishing is performed while the workpiece is held by the barrel case 23. At this time, there may be variation in the surface roughness of the hollow portion of the polished workpiece.

図2は、一例としての中空部を有するワーク50の断面視である。ワーク50は、外周面に形成された開口部51と、この開口部51から連続して延びる空間である中空部52とを有している。なお、図2に示すワーク50では、中空部52の内部を部分的に示し、それ以外の箇所の図示を省略している。本実施形態では、中空部52は、ワーク50の内部において、曲がった状態で延びている。また、中空部52は、開口部51から奥に進むに従い、内径の最大寸法が異なっている。具体的には、中空部52において開口部51の付近から中空部52を進むに従い、内径の最大寸法が小さくなっている。言い換えると、中空部52において開口部51付近での内径の最大寸法をL1とし、この箇所よりも奥まった箇所での内径の最大寸法をそれぞれL2,L3とした場合、各寸法は、L1>L2>L3の関係となる。 2 is a cross-sectional view of a workpiece 50 having a hollow portion as an example. The workpiece 50 has an opening 51 formed on the outer peripheral surface and a hollow portion 52 that is a space extending continuously from the opening 51. In the workpiece 50 shown in FIG. 2, the inside of the hollow portion 52 is partially shown, and other parts are not shown. In this embodiment, the hollow portion 52 extends in a curved state inside the workpiece 50. In addition, the maximum dimension of the inner diameter of the hollow portion 52 varies as it advances from the opening 51 to the back. Specifically, the maximum dimension of the inner diameter becomes smaller as it advances from the vicinity of the opening 51 in the hollow portion 52. In other words, if the maximum dimension of the inner diameter near the opening 51 in the hollow portion 52 is L1, and the maximum dimensions of the inner diameter at points deeper than this point are L2 and L3, respectively, the relationship of each dimension is L1>L2>L3.

図3,図4は、ワーク50において中空部52の一部を中心とした断面視である。なお、図3,図4では、説明を容易にするため、図示されている研磨材Mは、実際の研磨材Mよりも少ない。バレルケース23におけるD2方向での自転に伴い、中空部52内の研磨材Mは、中空部52の内周面に沿って流動し、中空部52の内周面を研磨する。 Figures 3 and 4 are cross-sectional views of the workpiece 50, centered on a part of the hollow portion 52. Note that, for ease of explanation, the amount of abrasive M shown in Figures 3 and 4 is less than the actual amount of abrasive M. As the barrel case 23 rotates in the D2 direction, the abrasive M in the hollow portion 52 flows along the inner circumferential surface of the hollow portion 52 and polishes the inner circumferential surface of the hollow portion 52.

中空部52の形状に関わらず、バレルケース23の自転に伴い研磨材Mを中空部52内の隅々まで行きわたらせることができれば、中空部52の各内周面において、研磨材Mの流動量のばらつきを低減することができる。ここで、研磨材Mを中空部52の隅々まで行きわたらせるためには、バレルケース23の自転回転速度nを遅くするとよい。特に、ワーク50は開口部51の付近から中空部52を進むに従い、内径の最大寸法が小さくなっているので、自転回転速度nを早くすると研磨材Mが一気に流れ込み、詰まりが発生する恐れがある。一般的に、バレルケース23の自転回転速度nと公転回転速度Nとの関係は、自転回転速度nを公転回転速度Nに対して反対方向であり、かつ絶対値を同じ(即ち、n/N=-1)にすることで、装置構造が簡素で、研磨材Mの消耗をある程度抑制しつつ、ワーク50を良好に研磨できることが知られている。一方で、バレルケース23が自転しない場合(即ち、n=0)、バレルケース23内で研磨材Mが流動しないため、ワーク50を研磨することが不可能となる。 Regardless of the shape of the hollow portion 52, if the abrasive M can be distributed to every corner of the hollow portion 52 with the rotation of the barrel case 23, the variation in the flow amount of the abrasive M can be reduced on each inner peripheral surface of the hollow portion 52. Here, in order to distribute the abrasive M to every corner of the hollow portion 52, it is advisable to slow down the rotation speed n of the barrel case 23. In particular, since the maximum dimension of the inner diameter of the workpiece 50 decreases as it advances through the hollow portion 52 from the vicinity of the opening 51, if the rotation speed n is increased, the abrasive M may flow in all at once and cause clogging. In general, it is known that the relationship between the rotation speed n and the revolution speed N of the barrel case 23 is such that the rotation speed n is in the opposite direction to the revolution speed N and has the same absolute value (i.e., n/N = -1), the device structure is simple, and the workpiece 50 can be polished well while suppressing wear of the abrasive M to a certain extent. On the other hand, if the barrel case 23 does not rotate (i.e., n = 0), the abrasive M does not flow inside the barrel case 23, making it impossible to polish the workpiece 50.

そこで、本発明では研磨装置100において、ワーク50を研磨する際に、自転回転速度nに対する公転回転速度Nの比が下記(式1)を満たす範囲となるように、自転回転速度n及び公転回転速度Nを定める。なお、マイナスは、自転回転速度nと、公転回転速度Nとが逆方向であることを示している。
-0.9<n/N<-0.1 … (式1)
Therefore, in the present invention, when polishing the workpiece 50 in the polishing apparatus 100, the rotation speed n and the revolution speed N are determined so that the ratio of the rotation speed n to the revolution speed N falls within a range that satisfies the following (Equation 1). Note that minus indicates that the rotation speed n and the revolution speed N are in the opposite directions.
-0.9<n/N<-0.1... (Formula 1)

また、中空部52の内側において、研磨材Mを内周面に押し付けつつ微動させれば研磨材を内周面に沿って摺動させて研磨安定させることができ、中空部52の内周面に対する研磨力を向上させることができる。図4に示すように、バレルケース23内のワーク50及び研磨材Mには、バレルケース23の公転に伴う遠心加速度Fcが加わる。遠心加速度Fcは、中空部52内の研磨材Mを、中空部52の内周面に向けて押し付ける力となる。図4では、図3で示す遠心加速度Fcよりも大きな遠心加速度Fcが、研磨材Mに加わっている。 In addition, by slightly moving the abrasive M inside the hollow portion 52 while pressing it against the inner peripheral surface, the abrasive can be slid along the inner peripheral surface to stabilize the abrasive, and the abrasive force against the inner peripheral surface of the hollow portion 52 can be improved. As shown in FIG. 4, the workpiece 50 and the abrasive M inside the barrel case 23 are subjected to centrifugal acceleration Fc accompanying the revolution of the barrel case 23. The centrifugal acceleration Fc becomes a force that presses the abrasive M inside the hollow portion 52 against the inner peripheral surface of the hollow portion 52. In FIG. 4, a centrifugal acceleration Fc larger than the centrifugal acceleration Fc shown in FIG. 3 is applied to the abrasive M.

本実施形態では、バレルケース23の公転に伴い研磨材Mに加わる遠心加速度Fcを、研磨力を高いレベルで維持しつつ、研磨材Mの摩耗を極力抑制する観点から決定している。図5は、横軸を相対遠心加速度Fとして、縦軸を、研磨量Qと、研磨効率Eとした図である。なお、相対遠心加速度Fは、バレルケース23の公転によりバレルケース23に加わる遠心加速度Fcに対する重力gの比であり、下記(式2)により算出される値である。なお、相対遠心加速度Fの単位は、無次元である。
F=4π×N×R/g … (式2)
なお、Nは、公転回転速度であり、単位は[rps]である。Rは図1に示した公転軌道半径であり、単位は[m]である。gは重力加速度であり、単位は[m/s]である。重力加速度は、9.8[m/s]を用いてもよい。
In this embodiment, the centrifugal acceleration Fc applied to the abrasive M due to the revolution of the barrel case 23 is determined from the viewpoint of suppressing wear of the abrasive M as much as possible while maintaining a high level of abrasive power. Fig. 5 is a graph in which the horizontal axis represents the relative centrifugal acceleration F and the vertical axis represents the amount of polishing Q and the polishing efficiency E. The relative centrifugal acceleration F is the ratio of gravity g to the centrifugal acceleration Fc applied to the barrel case 23 due to the revolution of the barrel case 23, and is a value calculated by the following (Equation 2). The unit of the relative centrifugal acceleration F is dimensionless.
F=4π 2 ×N 2 ×R/g… (Formula 2)
Here, N is the revolution speed in [rps]. R is the revolution orbit radius shown in FIG. 1 in [m]. g is the gravitational acceleration in [m/ s2 ]. The gravitational acceleration may be 9.8 [m/ s2 ].

研磨量Qは、単位時間(例えば、30分)当たりのワークの研磨量(研磨の際に削り取られたワークの重量)であり、単位は[mg]である。研磨効率Eは、ワークの単位時間当たりの研磨量Qと、研磨材の単位時間当たりの摩耗量Wとの比として定義された値であり、下記(式3)により算出される。なお、研磨効率Eの単位は、無次元である。
E=Q/W … (式3)
The polishing amount Q is the amount of workpiece polished (weight of workpiece scraped off during polishing) per unit time (e.g., 30 minutes), and is expressed in mg. The polishing efficiency E is a value defined as the ratio of the amount of workpiece polished per unit time Q to the amount of wear of the abrasive per unit time W, and is calculated by the following formula 3. The polishing efficiency E is dimensionless.
E = Q / W ... (Equation 3)

研磨効率Eは、ワーク50の研磨量Qを研磨材の摩耗量Wで除した値であるから、研磨材Mの摩耗が所定量に達したときワーク50の研磨がどれくらい進んだかを表す指標となる。言い換えると、ワーク50の研磨が所定量に達したときに研磨材Mの摩耗がどれくらい抑えられたかをあらわす指標とも言え、ワークの研磨の進行と研磨材Mの摩耗の進行とを勘案した上で、研磨材Mがワーク50の研磨に対してどれだけ効率的に貢献したかをあらわす指標である。 The polishing efficiency E is the value obtained by dividing the amount Q of the workpiece 50 polished by the amount W of wear of the abrasive, and is therefore an index showing how much polishing of the workpiece 50 has progressed when the wear of the abrasive M has reached a predetermined amount. In other words, it can be said to be an index showing how much wear of the abrasive M has been suppressed when the polishing of the workpiece 50 has reached a predetermined amount, and is an index showing how efficiently the abrasive M has contributed to the polishing of the workpiece 50, taking into account the progress of polishing of the workpiece and the progress of wear of the abrasive M.

研磨装置100は、バレルケース23の自転により研磨材Mをワーク50内で流動させながら、公転に起因する遠心加速度Fcを研磨材Mに付与することによってワーク50の内周面を研磨するものであるから、相対遠心加速度Fと研磨量Q及び研磨効率Eとの間には、相関がある。即ち、ワーク50の研磨量Qは、バレルケース23の自転回転速度nに比例する流動量と、相対遠心加速度Fの影響を受けると考えられる。そこで、図5に示す図において、研磨量Qと研磨効率Eとが最適となる相対遠心加速度Fの範囲を決定している。 The polishing device 100 polishes the inner surface of the workpiece 50 by applying centrifugal acceleration Fc due to revolution to the abrasive M while causing the abrasive M to flow within the workpiece 50 by the rotation of the barrel case 23, so there is a correlation between the relative centrifugal acceleration F and the polishing amount Q and polishing efficiency E. In other words, it is considered that the polishing amount Q of the workpiece 50 is affected by the flow amount proportional to the rotation speed n of the barrel case 23 and the relative centrifugal acceleration F. Therefore, in the diagram shown in Figure 5, the range of relative centrifugal acceleration F in which the polishing amount Q and polishing efficiency E are optimal is determined.

図5に示すように、相対遠心加速度Fが大きくなるのに伴い、ワーク50の研磨量Qが増加しているのに対し、研磨効率Eは総じて低下する傾向にある。一方で、研磨効率Eは、点Eβで変曲点(極小値)を取る下凸状に推移した後、点Eγで変曲点(極大値)を取る上凸状に推移する。これらを、相対遠心加速度Fの範囲(領域a,b,c,d,e)を定義して詳細に説明する。なお、領域aは、研磨効率Eαでの相対遠心加速度Fよりも小さな値を示す領域である。領域bは、研磨効率Eαでの相対遠心加速度Fから、研磨効率Eβでの相対遠心加速度Fを除く値までの領域である。領域cは、研磨効率Eβでの相対遠心加速度Fから、研磨効率Eγでの相対遠心加速度Fを除く値までの領域である。領域dは、研磨効率Eγでの相対遠心加速度Fから、研磨効率Eδでの相対遠心加速度Fを除く値までの領域である。領域eは、研磨効率Eδでの相対遠心加速度F以上の領域である。ここで、研磨効率Eにおいて、点Eαは、研磨効率Eの変曲点Eγ(極大点)と同じ値を示す値である。点Eδは、研磨効率Eの変曲点Eβ(極小点)と同じ値である。 As shown in FIG. 5, as the relative centrifugal acceleration F increases, the polishing amount Q of the workpiece 50 increases, while the polishing efficiency E generally tends to decrease. On the other hand, the polishing efficiency E transitions to a downward convex shape with an inflection point (minimum value) at point Eβ, and then transitions to an upward convex shape with an inflection point (maximum value) at point Eγ. These will be explained in detail by defining the range of the relative centrifugal acceleration F (areas a, b, c, d, e). Note that area a is an area showing a value smaller than the relative centrifugal acceleration F at the polishing efficiency Eα. Area b is an area from the relative centrifugal acceleration F at the polishing efficiency Eα to a value excluding the relative centrifugal acceleration F at the polishing efficiency Eβ. Area c is an area from the relative centrifugal acceleration F at the polishing efficiency Eβ to a value excluding the relative centrifugal acceleration F at the polishing efficiency Eγ. Area d is an area from the relative centrifugal acceleration F at the polishing efficiency Eγ to a value excluding the relative centrifugal acceleration F at the polishing efficiency Eδ. Region e is a region equal to or greater than the relative centrifugal acceleration F at the polishing efficiency Eδ. Here, in the polishing efficiency E, point Eα is a value that shows the same value as the inflection point Eγ (maximum point) of the polishing efficiency E. Point Eδ is the same value as the inflection point Eβ (minimum point) of the polishing efficiency E.

相対遠心加速度Fが領域aの範囲である場合、研磨効率Eが領域b,c,d,eよりも高いものの、研磨量Qが著しく少ないため、良好な領域とは言えない。加えて、相対遠心加速度Fが10よりも小さいと、研磨材Mをバレルケース23に取り付けたワーク50の内周面へ押し付ける力が弱く、しかもn/N=-1であると研磨材Mがワーク50内で飛び跳ねることで内周面に押し付けられず、ひいては表面粗さにばらつきを生じる可能性が高くなる。一方、相対遠心加速度Fが領域eの範囲である場合、研磨量Qは高い値となるものの、研磨効率Eが著しく低下する。特に、相対遠心加速度Fが40を大幅に超える場合、ワーク50の内周面に研磨材Mによる圧痕が生じることが懸念される。このとき、ワークが脆性材料から成ると、研磨材Mに欠け割れを生じさせることも懸念される。 When the relative centrifugal acceleration F is in the range of region a, the polishing efficiency E is higher than in regions b, c, d, and e, but the polishing amount Q is significantly small, so it cannot be said to be a good region. In addition, when the relative centrifugal acceleration F is smaller than 10, the force pressing the abrasive M against the inner surface of the workpiece 50 attached to the barrel case 23 is weak, and when n/N=-1, the abrasive M jumps around inside the workpiece 50 and is not pressed against the inner surface, which increases the possibility of causing variation in surface roughness. On the other hand, when the relative centrifugal acceleration F is in the range of region e, the polishing amount Q is high, but the polishing efficiency E is significantly reduced. In particular, when the relative centrifugal acceleration F significantly exceeds 40, there is a concern that the abrasive M will cause indentations on the inner surface of the workpiece 50. In this case, if the workpiece is made of a brittle material, there is a concern that the abrasive M will chip.

このことから、相対遠心加速度Fが領域b,c,d付近の値(10<F<40)である場合に、研磨効率Eは、高い値を維持しており、良好な領域と言える。特に、相対遠心加速度Fが領域c,d付近の値(15<F<35)である場合に、研磨効率Eの値が特に高い値(Eβ<E<Eγ)に維持されている。 From this, when the relative centrifugal acceleration F is a value near regions b, c, and d (10<F<40), the polishing efficiency E maintains a high value, which can be said to be a good region. In particular, when the relative centrifugal acceleration F is a value near regions c and d (15<F<35), the polishing efficiency E is maintained at a particularly high value (Eβ<E<Eγ).

本実施形態では、研磨装置100において、ワーク50を研磨する際に、上記(式2)により算出される相対遠心加速度Fが下記(式4)を満たすように、公転回転速度Nの値を定めている。
10<F<40 … (式4)
In this embodiment, when polishing the workpiece 50 in the polishing apparatus 100, the value of the revolution speed N is determined so that the relative centrifugal acceleration F calculated by the above (Equation 2) satisfies the following (Equation 4).
10<F<40... (Formula 4)

また、研磨量Qと研磨効率Eとを共に高い値に維持するとの観点から、相対遠心加速度Fが下記(式5)を満たすように、公転回転速度Nの値を定めてもよい。
15<F<35 … (式5)
From the viewpoint of maintaining both the polishing amount Q and the polishing efficiency E at high values, the value of the revolution speed N may be determined so that the relative centrifugal acceleration F satisfies the following (Equation 5).
15<F<35... (Formula 5)

次に、研磨装置100を用いた遠心バレル研磨方法の手順を、図6を用いて説明する。
図6に示す各工程に先立って、作業者は、操作盤10を操作することで、研磨装置100の稼働条件を入力する。稼働条件としては、公転回転速度N、自転回転速度n、研磨時間及び可動時間等である。なお、これら稼働条件は、作業者が操作盤10を操作することで、値を直接入力することに限定されず、例えば、作業者が操作盤10を操作して選択されたワーク種別に応じて、シーケンサ11が値を読み出すものであってもよい。この場合において、シーケンサ11は、ワーク種別に対応させて稼働条件を記憶しておけばよい。
Next, the procedure of the centrifugal barrel polishing method using the polishing apparatus 100 will be described with reference to FIG.
6, an operator operates the operation panel 10 to input operating conditions for the polishing apparatus 100. The operating conditions include the revolution speed N, the rotation speed n, the polishing time, and the operating time. Note that these operating conditions are not limited to values being directly input by the operator operating the operation panel 10, and may be values read out by the sequencer 11 according to the workpiece type selected by the operator operating the operation panel 10. In this case, the sequencer 11 may store the operating conditions corresponding to the workpiece type.

ステップS11(以下、ステップを単にSと記載する。)では、ワーク50の中空部52に、研磨材Mを投入する投入工程を実施する。投入工程で使用される研磨材Mとして、例えば、砥材を母材である結合材で結合させた研磨石を用いている。研磨材Mに含まれる砥材は、ワーク50の硬度よりも高い硬度の砥材を用いることができる。投入工程では、タップ密度が2[g/cm]以上の研磨材が中空部52内に投入される。ここで、「タップ密度」は、定められた条件下で、粉体を容器に入れ容器をタップし、粉体間の隙間を詰めた状態で粉体重量を容器体積で割って得られる密度である。研磨材Mとして研磨石を用いる場合、研磨石を容器に充填し、容器をタップして得られた研磨石の密度をいう。なお、砥材を別体として添加した場合は、別体で添加された砥材を除いたタップ密度が2g/cm以上のものを用いる。中空部52の内寸法に応じて、研磨材Mの最大寸法を小さくすることで、研磨材Mの研磨力が低下することが懸念される。そのため、本実施形態では、タップ密度が2[g/cm]以上の研磨材Mを用いることで、研磨材Mの寸法を小さくしたことに伴う研磨力の低下を抑制している。研磨材Mをワーク50に投入する具体的な方法として、研磨材Mをワーク50の中空部52に投入し、必要であれば水とコンパウンド(バレル研磨用洗剤)を投入し、漏れないように密封する。 In step S11 (hereinafter, step will be simply referred to as S), a charging step is performed in which an abrasive M is charged into the hollow portion 52 of the workpiece 50. For example, a grinding stone in which an abrasive is bound with a binder, which is a base material, is used as the abrasive M used in the charging step. The abrasive contained in the abrasive M can be an abrasive having a hardness higher than that of the workpiece 50. In the charging step, an abrasive having a tap density of 2 g/cm 3 or more is charged into the hollow portion 52. Here, the "tap density" is a density obtained by putting a powder into a container under a set condition, tapping the container, and dividing the powder weight by the container volume in a state in which the gaps between the powder are filled. When a grinding stone is used as the abrasive M, the density of the grinding stone obtained by filling the container with the grinding stone and tapping the container is referred to. In addition, when the abrasive is added separately, a grinding stone having a tap density of 2 g/cm 3 or more excluding the abrasive added separately is used. There is a concern that the polishing power of the abrasive M may decrease when the maximum dimension of the abrasive M is reduced according to the inner dimension of the hollow portion 52. Therefore, in this embodiment, the abrasive M having a tap density of 2 [g/cm 3 ] or more is used to suppress the decrease in polishing power caused by the reduction in the dimension of the abrasive M. As a specific method for introducing the abrasive M into the workpiece 50, the abrasive M is introduced into the hollow portion 52 of the workpiece 50, and water and a compound (detergent for barrel polishing) are introduced if necessary, and the workpiece is sealed to prevent leakage.

S12では、研磨材Mが投入されたワーク50を、バレルケース23により研磨装置100に保持する保持工程を実施する。具体的には、バレルケース23の把持部材によりワーク50の外周を把持することで、ワーク50を研磨装置100に保持する。 In S12, a holding process is performed in which the workpiece 50, into which the abrasive M has been added, is held in the polishing device 100 by the barrel case 23. Specifically, the outer periphery of the workpiece 50 is held by the gripping member of the barrel case 23, thereby holding the workpiece 50 in the polishing device 100.

S13では、バレルケース23を自転させつつ、ターレット盤22の回転により公転させることで、ワーク50の内周面を研磨する研磨工程を実行する。具体的には、作業者は操作盤10を操作することで、シーケンサ11に対してバレルケース23の自転及び回転を開始させる。シーケンサ11は、公転用駆動回路12及び自転用駆動回路13に、稼働条件に応じた信号を出力することで、公転用駆動回路12に公転用モータ24を駆動させ、自転用駆動回路13に自転用モータ25を駆動させる。 In S13, the barrel case 23 is rotated on its axis while revolving due to the rotation of the turret plate 22, thereby executing a polishing process for polishing the inner surface of the workpiece 50. Specifically, the operator operates the operation panel 10 to cause the sequencer 11 to start the rotation and rotation of the barrel case 23. The sequencer 11 outputs signals according to the operating conditions to the revolution drive circuit 12 and the rotation drive circuit 13, thereby causing the revolution drive circuit 12 to drive the revolution motor 24 and causing the rotation drive circuit 13 to drive the rotation motor 25.

S13で実行される研磨工程では、シーケンサ11から出力される自転回転速度nと公転回転速度Nとは、相対遠心加速度Fと、回転速度比「n/N」とが上記(式1),(式4)を満たすように、その値が定められている。なお、ワーク種別に応じて、S13で実行される研磨工程を、複数回に渡り実施するものであってもよい。 In the polishing process performed in S13, the rotation speed n and revolution speed N output from the sequencer 11 are determined so that the relative centrifugal acceleration F and the rotation speed ratio "n/N" satisfy the above (Equation 1) and (Equation 4). Depending on the type of workpiece, the polishing process performed in S13 may be performed multiple times.

S13での研磨工程での稼働時間が経過すると、公転用モータ24及び自転用モータ25の駆動が停止し、所定期間の経過後、S14に進み、回収工程を実行する。回収工程では、ワーク50をバレルケース23から取り外し、ワーク50と第1研磨材M1とを分別し、ワーク50の洗浄と乾燥とを行う。 When the operating time for the polishing process in S13 has elapsed, the revolution motor 24 and the rotation motor 25 are stopped, and after a predetermined period of time has elapsed, the process proceeds to S14, where the recovery process is executed. In the recovery process, the workpiece 50 is removed from the barrel case 23, the workpiece 50 and the first abrasive material M1 are separated, and the workpiece 50 is washed and dried.

<実施例>
次に、図6で示した工程に従い、ワーク50を遠心バレル研磨した実施例を説明する。
実施例では、表1に示すように、相対遠心加速度Fと回転速度比n/Nを含む稼働条件の異なる実施例1~8を実施した。実施例1~8では、研磨工程を480分実施した。実施例1~8では、研磨材Mとして、チップトン製のセラミック研磨石を用いた。セラミック研磨石は、砥材を、粘土質結合材により焼成結合させた研磨材である。研磨石径(最大寸法)は、ワーク50の内寸法の最小値の3分の1以下であり、タップ密度は、2[g/cm]以上である。
<Example>
Next, an example in which a workpiece 50 is centrifugal barrel polished according to the steps shown in FIG. 6 will be described.
In the examples, as shown in Table 1, Examples 1 to 8 were carried out with different operating conditions including the relative centrifugal acceleration F and the rotational speed ratio n/N. In Examples 1 to 8, the polishing process was carried out for 480 minutes. In Examples 1 to 8, a ceramic polishing stone manufactured by Tipton was used as the polishing material M. The ceramic polishing stone is an abrasive material in which an abrasive material is sintered and bonded with a clay binder. The polishing stone diameter (maximum dimension) is one-third or less of the smallest value of the internal dimensions of the workpiece 50, and the tap density is 2 [g/cm 3 ] or more.

比較例では、実施例と同様の工程に対して、相対遠心加速度Fと回転速度比n/Nとを、上記(式1),(式4)と異なる条件で実施した。 In the comparative example, the same process as in the example was carried out under conditions where the relative centrifugal acceleration F and the rotational speed ratio n/N were different from those in (Equation 1) and (Equation 4) above.

Figure 0007628282000001
Figure 0007628282000001


実施例と、比較例とにおいて、研磨工程後の中空部52の表面粗さRa[μm]を測定した。具体的には、ワーク50の中空部52において、開口部51からの距離が異なる、第1測定箇所、第2測定箇所及び第3測定箇所での表面粗さRa1,Ra2,Ra3を測定した。第1測定箇所は、中空部52において開口部51からの距離が他の測定箇所と比べて最も近い箇所であり、図2では、内寸法がL1となる箇所である。第3測定箇所は、中空部52において、開口部51からの距離が他の測定箇所と比べて最も遠い(奥)の箇所であり、図2では、内寸法がL3となる箇所である。第2測定箇所は、中空部52において、第1測定箇所と第3測定箇所との中間の箇所であり、図2では、内寸法がL2となる箇所である。加えて、各実施例において、表面粗さRa1,Ra2,Ra3の標準偏差を算出した。 In the examples and comparative examples, the surface roughness Ra [μm] of the hollow portion 52 after the polishing process was measured. Specifically, the surface roughness Ra1, Ra2, and Ra3 were measured at the first measurement point, the second measurement point, and the third measurement point, which are different distances from the opening 51, in the hollow portion 52 of the workpiece 50. The first measurement point is the point in the hollow portion 52 that is closest to the opening 51 compared to the other measurement points, and in FIG. 2, it is the point with the inner dimension L1. The third measurement point is the point in the hollow portion 52 that is farthest (rear) from the opening 51 compared to the other measurement points, and in FIG. 2, it is the point with the inner dimension L3. The second measurement point is the point in the hollow portion 52 between the first and third measurement points, and in FIG. 2, it is the point with the inner dimension L2. In addition, the standard deviation of the surface roughness Ra1, Ra2, and Ra3 was calculated in each example.

実施例1~8での表面粗さの測定結果について説明する。
いずれの実施例1~8においても、表面粗さRa1、表面粗さRa2、及び表面粗さRa3の順に、値が大きくなっている。即ち、遠心バレル研磨後においても、ワーク50の中空部52において、開口部51から距離が遠くなるほど、表面粗さRaは大きくなっている。
The results of measuring the surface roughness in Examples 1 to 8 will be described.
In all of Examples 1 to 8, the surface roughness Ra1, the surface roughness Ra2, and the surface roughness Ra3 increase in this order. That is, even after centrifugal barrel polishing, the surface roughness Ra increases as the distance from the opening 51 increases in the hollow portion 52 of the workpiece 50.

相対遠心加速度Fが、「19<F<40」の範囲内にある、実施例4~8においては、第1測定箇所での表面粗さRa1は、「1.61」以下の値であり、第2測定箇所での表面粗さRa2は、「3.77」以下の値であり、第3測定箇所での表面粗さRa3は、「4.86」以下であった。ここで、上記した「19<F<40」の範囲は、図5及び上記(式5)において、研磨量Qと研磨効率Eとを共に高い値に維持するとの観点から設定された範囲である。相対遠心加速度Fが「19<F<40」の範囲内にある実施例4~8では、他の実施例と比べても、全ての測定箇所での表面粗さRa1,Ra2,Ra3は総じて小さな値となっている。また、実施例4~8において、表面粗さRaの標準偏差は、「0.79」以上かつ「1.38」以下の値となっており、他の実施例と比べてもばらつきが小さかった。 In Examples 4 to 8, where the relative centrifugal acceleration F is in the range of "19<F<40", the surface roughness Ra1 at the first measurement point was "1.61" or less, the surface roughness Ra2 at the second measurement point was "3.77" or less, and the surface roughness Ra3 at the third measurement point was "4.86" or less. The above-mentioned range of "19<F<40" is a range set from the viewpoint of maintaining both the polishing amount Q and the polishing efficiency E at high values in FIG. 5 and the above (Formula 5). In Examples 4 to 8, where the relative centrifugal acceleration F is in the range of "19<F<40", the surface roughness Ra1, Ra2, and Ra3 at all measurement points are generally small values compared to other Examples. In addition, in Examples 4 to 8, the standard deviation of the surface roughness Ra was "0.79" or more and "1.38" or less, and the variation was smaller than in other Examples.

さらに、相対遠心加速度Fが「19<F<40」の範囲内にあり、かつ回転速度の比「n/N」が「-0.7<n/N<-0.5」の範囲内にある実施例7,8では、第1測定箇所での表面粗さRa1は、「1.28」以下の値であり、第2測定箇所での表面粗さRa2は、「2.61」以下の値であり、第3測定箇所での表面粗さRa3は、「3.22」以下であった。また、実施例7,8において、表面粗さRaの標準偏差は、「0.79」以上かつ「0.81」以下の値となっており、他の実施例と比べても総じてばらつきが小さかった。 Furthermore, in Examples 7 and 8, where the relative centrifugal acceleration F was in the range of "19 < F < 40" and the rotational speed ratio "n/N" was in the range of "-0.7 < n/N < -0.5", the surface roughness Ra1 at the first measurement point was "1.28" or less, the surface roughness Ra2 at the second measurement point was "2.61" or less, and the surface roughness Ra3 at the third measurement point was "3.22" or less. In Examples 7 and 8, the standard deviation of the surface roughness Ra was "0.79" or more and "0.81" or less, and the variation was generally smaller than in the other Examples.

実施例4~8では、他の実施形態と比べて、研磨石の研磨石径[mm](最大寸法)が最も小さい。しかしながら、実施例4~8では、研磨石のタップ密度が2[g/cm]以上であるため、表面粗さRa1,Ra2,Ra3と、標準偏差とは、他の実施例と比べて大きな違いがなかった。特に、タップ密度が3[g/cm]である実施例7,8では、表面粗さRa1,Ra2,Ra3と、標準偏差とは、他の実施例よりも小さな値となった。 In Examples 4 to 8, the grinding stone diameter [mm] (maximum dimension) of the grinding stone is the smallest compared to the other embodiments. However, in Examples 4 to 8, the tap density of the grinding stone is 2 [g/cm 3 ] or more, so the surface roughnesses Ra1, Ra2, Ra3 and standard deviations are not significantly different from the other Examples. In particular, in Examples 7 and 8, where the tap density is 3 [g/cm 3 ], the surface roughnesses Ra1, Ra2, Ra3 and standard deviations are smaller than the other Examples.

次に、比較例での表面粗さの測定結果を説明する。
いずれの比較例1,2において、表面粗さRa1、表面粗さRa2、及び表面粗さRa3の順に、値が大きくなっている。即ち、遠心バレル研磨後においても、ワーク50の中空部52において、開口部51からの距離が遠くなるほど、表面粗さRaは研磨前の状態から改善されていない。また、比較例1,2において、表面粗さRaの標準偏差は、「1.99」,「1.90」であり、全ての実施例1~8よりも大きな値となった。
Next, the results of measuring the surface roughness in the comparative example will be described.
In both Comparative Examples 1 and 2, the surface roughness Ra1, the surface roughness Ra2, and the surface roughness Ra3 are larger in this order. That is, even after centrifugal barrel polishing, the surface roughness Ra is not improved from the state before polishing as the distance from the opening 51 increases in the hollow portion 52 of the workpiece 50. Also, in Comparative Examples 1 and 2, the standard deviations of the surface roughness Ra were "1.99" and "1.90", which were larger than all of Examples 1 to 8.

実施例と比較例とにおける表面粗さの測定結果を総括する。
実施例1~8と比較例1,2との比較において、開口部51から近い第1測定箇所では、表面粗さRa1に大きな違いが見られなかった。これは、中空部52において、開口部51からの距離が近い第1測定箇所では、研磨石が行き渡り易く、パラメータ(F,n/N)による遠心バレル研磨に対する影響は低いためである。一方で、比較例1,2において、開口部51からの距離が第1測定箇所よりも遠い第2測定箇所では、表面粗さRa2は実施例1~8と比べて総じて大きな値であった。また、比較例1,2において、開口部51からの距離が最も遠い第3測定箇所では、表面粗さRa3は、実施例1~8よりも大きな値(6.39,6.55)となった。更に、比較例1,2において、表面粗さRaの標準偏差は、実施例1~8よりも大きな値となった。これは、開口部51からの距離が遠くなるに従い、研磨石が中空部52の内部に行き渡りにくくなるため、パラメータ(F,n/N)による遠心バレル研磨に対する影響が高くなるためである。即ち、研磨装置100において、上記(式1)、(式4)を満たすように、公転回転速度Nと自転回転速度nとを設定することで、ワーク50における中空部52の表面粗さのばらつきを低減することができた。
The results of measuring the surface roughness in the examples and comparative examples will be summarized.
In comparison between Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2, no significant difference was observed in surface roughness Ra1 at the first measurement point close to the opening 51. This is because the polishing stone is easily distributed at the first measurement point close to the opening 51 in the hollow portion 52, and the effect of the parameter (F, n/N) on the centrifugal barrel polishing is low. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, at the second measurement point farther from the opening 51 than the first measurement point, the surface roughness Ra2 was generally larger than that of Examples 1 to 8. Furthermore, in Comparative Examples 1 and 2, at the third measurement point farthest from the opening 51, the surface roughness Ra3 was larger than that of Examples 1 to 8 (6.39, 6.55). Furthermore, in Comparative Examples 1 and 2, the standard deviation of the surface roughness Ra was larger than that of Examples 1 to 8. This is because the influence of the parameter (F, n/N) on the centrifugal barrel polishing increases as the distance from the opening 51 increases, since the polishing stone is less likely to penetrate into the hollow portion 52. That is, in the polishing apparatus 100, by setting the revolution speed N and the rotation speed n so as to satisfy the above (Equation 1) and (Equation 4), it is possible to reduce the variation in the surface roughness of the hollow portion 52 in the workpiece 50.

以上説明した本実施形態では、以下の効果を奏することができる。
遠心バレル研磨方法において、バレルケース23に保持されたワーク50を研磨する研磨工程では、相対遠心加速度Fが、「10<F<40」の範囲となり、回転速度比n/Nが、「-0.9<n/N<-0.1」で規定される範囲となるように、自転回転速度n及び公転回転速度Nが設定されている。これにより、ワーク50における中空部52の内周面を遠心バレル研磨する場合に、内周面での表面粗さのばらつきを抑制することができる。
The present embodiment described above can provide the following advantages.
In the centrifugal barrel polishing method, in the polishing step of polishing the workpiece 50 held in the barrel case 23, the rotation speed n and the revolution speed N are set so that the relative centrifugal acceleration F is in the range of "10<F<40" and the rotation speed ratio n/N is in the range defined by "-0.9<n/N<-0.1". Thereby, when the inner peripheral surface of the hollow portion 52 in the workpiece 50 is centrifugal barrel polished, the variation in surface roughness on the inner peripheral surface can be suppressed.

研磨工程では、相対遠心加速度Fが、「19<F<40」で規定される範囲となるように、自転回転速度n及び公転回転速度Nが設定されている。これにより、ワーク50に対して中空部52における内周面の表面粗さのばらつきを、研磨材Mの摩耗を抑制しつつ好適に抑制することができる。 In the polishing process, the rotation speed n and the revolution speed N are set so that the relative centrifugal acceleration F is in the range defined by "19 < F < 40". This makes it possible to suitably suppress the variation in surface roughness of the inner surface of the hollow portion 52 of the workpiece 50 while suppressing wear of the abrasive M.

研磨工程では、回転速度比n/Nが、「-0.7<n/N<-0.5」で規定される範囲となるように、自転回転速度n及び公転回転速度Nが設定されている。これにより、ワーク50に対して中空部52における内周面の表面粗さのばらつきをいっそう抑制することができる。 In the polishing process, the rotation speed n and the revolution speed N are set so that the rotation speed ratio n/N is in the range defined as "-0.7<n/N<-0.5". This makes it possible to further suppress the variation in the surface roughness of the inner circumferential surface of the hollow portion 52 of the workpiece 50.

研磨材Mの最大寸法は、ワーク50における中空部の最小内寸法に対して3分の1以下である。これにより、中空部52がワーク50内で直線状に延びていない場合でも、バレルケース23の自転に伴い、研磨材Mを中空部52内に隅々まで行き渡らせ易くすることができ、中空部52における内周面の表面粗さのばらつきを抑制することができる。 The maximum dimension of the abrasive M is one-third or less than the minimum inner dimension of the hollow portion in the workpiece 50. As a result, even if the hollow portion 52 does not extend linearly within the workpiece 50, the abrasive M can be easily distributed throughout the hollow portion 52 as the barrel case 23 rotates, and the variation in the surface roughness of the inner surface of the hollow portion 52 can be suppressed.

保持工程では、ワーク50の中空部52に、2[g/cm]以上のタップ密度の研磨材Mが投入されている。これにより、中空部52の内寸法に合わせて研磨材Mの寸法を小さくした場合でも、研磨力の低下を抑制し、ひいては、中空部52における内周面の表面粗さを小さくすることができる。 In the holding process, an abrasive M having a tap density of 2 g/cm or more is poured into the hollow portion 52 of the workpiece 50. As a result, even if the dimensions of the abrasive M are reduced to match the inner dimensions of the hollow portion 52, a decrease in the abrasive power can be suppressed, and the surface roughness of the inner peripheral surface of the hollow portion 52 can be reduced.

<他の実施形態>
石にする。
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
上述した実施形態では、研磨材Mは、セラミックの結合剤に砥材を含有させたセラミック研磨石であった。これに代えて、母材である結合材が合成樹脂により構成された研磨材Mを用いてもよい。また、研磨材Mは、砥材が結合剤に含有されたものに限定されず、母材のみのものや、砥材が母材の表面にコーティングされたものであってもよい。それらに加えて、さらに砥材を別体として添加したものであってもよい。
<Other embodiments>
Turn to stone.
The technology disclosed in this specification is not limited to the above-described embodiments, and can be modified in various forms without departing from the spirit of the invention. For example, the following modifications are also possible.
In the above-described embodiment, the abrasive M is a ceramic grinding stone in which an abrasive is contained in a ceramic binder. Alternatively, an abrasive M in which the binder, which is the base material, is made of a synthetic resin may be used. Furthermore, the abrasive M is not limited to one in which an abrasive is contained in a binder, but may be one in which only the base material is present, or one in which the surface of the base material is coated with an abrasive. In addition to these, abrasive may be added separately.

上述した実施形態では、研磨装置100は、公転用モータ24及び自転用モータ25それぞれを駆動して、バレルケース23を自転及び公転させた。これに代えて、公転用モータ24のみを駆動させることで、バレルケース23を自転及び公転させてもよい。この場合において、公転用モータ24における出力軸の回転を、伝達機構を介して太陽軸に伝達すればよい。 In the above-described embodiment, the polishing apparatus 100 rotates and revolves the barrel case 23 by driving the revolution motor 24 and the rotation motor 25. Alternatively, the barrel case 23 may rotate and revolve by driving only the revolution motor 24. In this case, the rotation of the output shaft of the revolution motor 24 may be transmitted to the sun shaft via a transmission mechanism.

100…研磨装置、23…バレルケース、50…ワーク、52…中空部、M…研磨材 100... polishing device, 23... barrel case, 50... workpiece, 52... hollow section, M... polishing material

Claims (4)

ワークを研磨する遠心バレル研磨方法であって、
中空部に研磨材が投入されたワークを、バレルケースに保持する保持工程と、
前記バレルケースを、自転軸を中心に自転させつつ、公転軸を中心に公転させることで、前記バレルケースに保持されたワークを研磨する研磨工程と、
を実行し、
Nを、前記バレルケースの公転回転速度とし、
nを、前記バレルケースの自転回転速度とし、
前記バレルケースの公転方向を正とし、
Rを、前記バレルケースの公転軸を中心とする公転半径とし、
F=4π2×N2×R/gを、前記バレルケースの公転により当該バレルケースに加わる遠心加速度に対する重力gの比である相対遠心加速度とした場合に、
前記研磨工程では、
10<F<40、
-0.9<n/N<-0.1、
で規定される範囲となるように、前記バレルケースの前記自転回転速度及び前記公転回転速度が設定されており、
前記研磨材の最大寸法は、前記ワークにおける前記中空部の最小内寸法に対して3分の1以下である遠心バレル研磨方法。
A centrifugal barrel polishing method for polishing a workpiece, comprising the steps of:
a holding step of holding the workpiece having the abrasive material placed in the hollow portion in a barrel case;
a polishing step of polishing a workpiece held in the barrel case by rotating the barrel case about a rotation axis while revolving the barrel case about a revolution axis;
Run
N is the revolution speed of the barrel case,
n is the rotational speed of the barrel case,
The revolution direction of the barrel case is positive,
R is the radius of revolution about the revolution axis of the barrel case,
When F=4π2×N2×R/g is defined as the relative centrifugal acceleration, which is the ratio of gravity g to the centrifugal acceleration applied to the barrel case due to the revolution of the barrel case,
In the polishing step,
10<F<40,
-0.9<n/N<-0.1,
The rotation speed and the revolution speed of the barrel case are set so as to be within a range defined by
A centrifugal barrel polishing method , wherein the maximum dimension of the abrasive is one-third or less of the minimum inner dimension of the hollow portion in the workpiece .
前記研磨工程では、前記相対遠心加速度が、19<F<40で規定される範囲となるように、前記バレルケースの前記自転回転速度n及び前記公転回転速度Nが設定されている請求項1に記載の遠心バレル研磨方法。 The centrifugal barrel polishing method according to claim 1, wherein in the polishing process, the rotation speed n and the revolution speed N of the barrel case are set so that the relative centrifugal acceleration is in the range defined by 19<F<40. 前記研磨工程では、-0.7<n/N<-0.5で規定される範囲となるように、前記バレルケースの前記自転回転速度n及び前記公転回転速度Nが設定されている請求項2に記載の遠心バレル研磨方法。 The centrifugal barrel polishing method according to claim 2, wherein in the polishing process, the rotation speed n and the revolution speed N of the barrel case are set to be in the range defined by -0.7<n/N<-0.5. 前記保持工程で前記ワークの前記中空部に投入される前記研磨材は、タップ密度が2g/cm3以上である請求項1~のいずれか一項に記載の遠心バレル研磨方法。 4. The centrifugal barrel polishing method according to claim 1 , wherein the abrasive charged into the hollow portion of the workpiece in the holding step has a tap density of 2 g/cm3 or more.
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