JP2002210662A

JP2002210662A - ブラシ状砥石、バリ取り並びに研磨方法

Info

Publication number: JP2002210662A
Application number: JP2001007414A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kikuzawa; 賢二菊澤; Tadahiro Hashizume; 忠広橋爪
Original assignee: Xebec Technology Co Ltd; Taimei Chemicals Co Ltd
Current assignee: Xebec Technology Co Ltd; Taimei Chemicals Co Ltd
Priority date: 2001-01-16
Filing date: 2001-01-16
Publication date: 2002-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】ステンレス鋼材からなるワークに対するバリ
取り並びに研磨を好適に行うことのできるブラシ状砥
石、およびバリ取り並びに研磨方法を提供すること。【解決手段】ブラシ状砥石１では、複数本の炭化けい
素質長繊維からなる集合糸にバインダー樹脂を含浸、硬
化させた線状体２、またはその複数本が結束され、線状
体２の自由端５で、ステンレス鋼材からなるワークＷに
対して、バリ取り並びに研磨加工を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バリ取り並びに研
磨加工用のブラシ状砥石、およびこのブラシ状砥石を用
いたバリ取り並びに研磨方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】各種部品を成形するための金型等、多数
のワークがステンレス鋼材から構成されている。これら
のワークについては、各種の機械加工の後、バリ取り加
工や表面研磨を行う必要があり、このような加工を行う
ための工具として、従来は、ワイヤーブラシや砥粒入り
ナイロンフィラメントブラシ、アルミナ長繊維を樹脂で
固めたブラシ状砥石が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ワイヤ
ーブラシ、砥粒入りナイロンフィラメントブラシ、アル
ミナ長繊維を樹脂で固めたブラシ状砥石では、研磨能力
が低く、ステンレス鋼材からなるワークに対して、効率
よくバリ取りや研磨を行うことができないという問題点
があった。

【０００４】以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、
ステンレス鋼材からなるワークに対するバリ取り並びに
研磨を好適に行うことのできるブラシ状砥石、およびバ
リ取り並びに研磨方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明に係るブラシ状砥石は、複数本の炭化けい
素質長繊維からなる集合糸に樹脂を含浸、硬化させた線
状体またはその複数本が結束され、該線状体の自由端
が、ステンレス鋼材からなるワークに対して相対的に移
動することにより当該ワークに対するバリ取り並びに研
磨加工を行うことを特徴とする。

【０００６】すなわち、本発明に係るバリ取り並びに研
磨方法では、複数本の炭化けい素質長繊維からなる集合
糸に樹脂を含浸、硬化させた線状体またはその複数本が
結束されたブラシ状砥石の自由端を、ステンレス鋼材か
らなるワークに対して相対的に移動させることにより当
該ワークに対するバリ取り並びに研磨を行うことを特徴
とする。

【０００７】本発明において、ブラシ状砥石を構成する
線状体は、炭化けい素質長繊維の集合糸にバインダー樹
脂を含浸、硬化させたものであるため、ワイヤーブラ
シ、砥粒入りナイロンフィラメントブラシ、アルミナ長
繊維を樹脂で固めたブラシ状砥石に比較して、高硬度
で、研磨能力が高い。従って、粘りのあるステンレス鋼
材からなるワークに対して切削、研磨能力が高いため、
ワークのバリ取り並びに研磨を効率よく行うことができ
る。また、炭化けい素質長繊維は、ステンレス鋼材から
なるワークをバリ取り並びに研磨するのに適した硬度を
有しており、これらの材料を加工していくうちに、線状
体自身が適度に摩耗し、新たな面が露出してくる。すな
わち、ワークを好適にバリ取り並びに研磨するには、ワ
ークとブラシ状砥石との間で硬度のバランスがとれてい
る必要があるが、本発明に係るブラシ状砥石と、ステン
レス鋼材との間では、硬度のバランスがよい。それ故、
これらのワークを長期間にわたって効率よくバリ取り並
びに研磨を行うことができ、かつ、その仕上がりも良好
である。

【０００８】本発明のブラシ状砥石において、前記線状
体では、前記集合糸がストレートに延びて当該集合糸に
撚りが加えられていないのが一般的であるが、前記集合
糸に撚りが加えられていてもよい。このような撚りを加
えると、線状体の腰がさらに強まるので、ステンレス鋼
材からなるワークに対するバリ取りや研磨を効率よく行
うことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図面を参照して、本発明を適用し
たバリ取り並びに研磨用のブラシ状砥石、およびこのブ
ラシ状砥石を用いたバリ取り並びに研磨方法を説明す
る。

【００１０】（ブラシ状砥石の構成）図１および図２
は、本発明を適用したブラシ状砥石の一例を示す斜視
図、およびこのブラシ状砥石を用いたバリ取り並びに研
磨方法の一例を示す説明図である。

【００１１】図１において、本発明を適用したブラシ状
砥石１では、炭化けい素質長繊維の集合糸にバインダー
樹脂を含浸、硬化させた線状体２を、複数本を結束した
ものである。集合糸として、例えば、繊維径が８〜５０
μｍの炭化けい素質長繊維、１００〜３０００本からな
るものを用い、集合糸の径は、０．１ｍｍ〜２ｍｍであ
る。

【００１２】線状体２としては、通常、集合糸に撚りが
加えられていないものを用い、この集合糸にバインダー
樹脂を含浸、硬化させて線状体２を形成する。また、集
合糸に撚りが加えられた線状体２を用い、この集合糸に
バインダー樹脂を含浸、硬化させて線状体２を形成する
こともある。

【００１３】集合糸に含浸、硬化させるバインダー樹脂
としては、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ
樹脂、ポリイミド樹脂、ポリマレイミド樹脂、不飽和ポ
リエステル樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができ
る。

【００１４】炭化けい素質長繊維の集合糸にバインダー
樹脂を含浸、硬化させた線状体２は、いわゆるトウプリ
プレグの製造方法として知られている各種方法で線状プ
リプレグを製造し、この線状プリプレグを硬化させるこ
とによって製造できる。例えば、炭化けい素質長繊維の
ストランドやヤーンからなる集合糸をボビンから引き出
して連続的にエポキシ樹脂等の樹脂バインダーを含浸さ
せ、これを適当な巻き取り機に重なり合わないように巻
き取って乾燥させた後、加熱硬化させて線状体２を得る
方法、あるいは、炭化けい素質長繊維のストランドやヤ
ーンからなる集合糸をボビンから引き出して連続的にエ
ポキシ樹脂等の樹脂バインダーを含浸させ、これを加熱
炉の中を通して加熱硬化させながら、直径８０ｃｍ程度
のドラムに線状体２を巻き取っていく方法等がある。

【００１５】そして、線状体２を所望の長さに切り揃え
た後、数十本から数千本、束ねて一方の端部４をパイプ
３内に挿入し、このパイプ３内などにおいて、線状体２
の一方の端部５を、エポキシ樹脂などのバインダ樹脂等
で接着することにより結束し、ブラシ状砥石１を製造す
る。

【００１６】このようにして製造したブラシ状砥石１
は、例えば、図２に示すように、線状体２をパイプ状の
キャップ６内に挿通し、その自由端５を、ステンレス鋼
材からなるワークＷの形状に合わせて、数ｍｍから数十
ｃｍ程度、露出させて用いる。

【００１７】（バリ取り並びに研磨方法）このようなブ
ラシ状砥石１を用いて、ステンレス鋼材からなるワーク
Ｗに対してバリ取り並びに研磨を行うにあたっては、ま
ず、これらのワークＷを作業台上に固定する。

【００１８】一方、ブラシ状砥石１については、矢印Ａ
で示すように、線状体２が延びている方向と平行な軸線
Ｌ１を中心にしてブラシ状砥石１を回転させながら、ブ
ラシ状砥石１の自由端５をワークＷに押し当てることに
より、ワークＷに対するバリ取り並びに研磨加工を行
う。この際に、バリを除去すべき領域が狭い場合には、
この状態を所定の時間、維持するが、バリを除去すべき
領域が広い場合には、ブラシ状砥石１を軸線Ｌ１と直交
する方向（矢印Ｃの方向）に移動させて、ワークＷにお
いてバリ取りを行うべき全ての領域にブラシ状砥石５を
移動させる。

【００１９】その結果、ステンレス鋼材からなるワーク
Ｗは、ブラシ状砥石１の線状体２によって、切削、研磨
されてバリ取り並びに研磨される。この際、ブラシ状砥
石１を構成する線状体２は、炭化けい素質長繊維の集合
糸にバインダー樹脂を含浸、硬化させたものであるた
め、ワイヤーブラシ、砥粒入りナイロンフィラメントブ
ラシ、アルミナ長繊維を樹脂で固めたブラシ状砥石に比
較して、高硬度で、研磨能力が高い。従って、粘りのあ
るワークＷに対しても切削、研磨能力が高いため、ワー
クのバリ取り並びに研磨を効率よく行うことができる。

【００２０】また、炭化けい素質長繊維は、ステンレス
鋼材からなるワークＷをバリ取り並びに研磨するのに適
した硬度を有しており、これらの材料を加工していくう
ちに、線状体自身が適度に摩耗し、新たな面が露出して
くる。すなわち、ワークＷを好適にバリ取り並びに研磨
するには、ワークＷとブラシ状砥石１との間で硬度のバ
ランスがとれている必要があるが、本発明に係るブラシ
状砥石１と、ステンレス鋼材との間では、硬度のバラン
スがよい。それ故、これらのワークＷを長期間にわたっ
て効率よくバリ取り並びに研磨を行うことができ、か
つ、その仕上がりも良好である。

【００２１】このような炭化けい素質長繊維を用いたブ
ラシ状砥石によるバリ取り並びに研磨に適したステンレ
ス鋼材としては、鉄（Ｆｅ）以外の合金元素の総量が５
０％を超えない範囲で配合されるクロム（Ｃｒ）および
ニッケル（Ｎｉ）の含有量の違いによって、オーステナ
イト系、フェライト系、オーステナイト・フェライト
系、マルテンサイト系、析出硬化系、二相ステンレス鋼
の６種類があげられる。

【００２２】（評価１）ステンレス鋼材のうち、オース
テナイト系のステンレス鋼材であるＳＵＳ３０３の板材
をワークＷとして、ブラシ状砥石１を１８００ｒｐｍで
回転させながらワークＷの表面を研磨したときのワーク
Ｗの減量、表面粗さ、および表面粗さの最高値をそれぞ
れ評価した結果を、図３、図４および図５に示す。ここ
で、ＳＵＳ３０３は、オーステナイト系のステンレス鋼
であり、靭性が高いため、研磨などの加工を行いにく
い。それ故、このＳＵＳ３０３に対して、バリ取り並び
に研磨を良好に行うことができれば、他のステンレス鋼
からなるワークに対して、バリ取り並びに研磨を良好に
行うことができる。

【００２３】図３は、各種のブラシ状砥石でワークＷを
研磨したときのワーク減量の時間的変化を示すグラフで
あり、このグラフにおいて、減量が大きいほど、ブラシ
状砥石がワークＷを切削、研磨する能力が高い。図４お
よび図５はそれぞれ、各種のブラシ状砥石でワークＷを
研磨したときの表面粗さの時間的変化、および表面粗さ
の最高値の時間的を示すグラフであり、値が小さいほ
ど、研磨の仕上がり状態がよい。この評価では、本発明
の実施例として、太さが１４μｍの炭化けい素質長繊維
の集合糸からなる線状体２を用いたブラシ状砥石１によ
って研磨を行った結果を実線Ｌ１で示す。また、比較例
として、太さが１５μｍのアルミナ長繊維の集合糸から
なる線状体により形成されたブラシ状砥石を用いた結果
を点線Ｌ２で示し、砥粒入りナイロンブラシを用いた結
果を一点鎖線Ｌ３で示す。

【００２４】図３に示すように、ＳＵＳ３０３からなる
ワークＷに対する切削、研磨能力が高いのは、炭化けい
素質長繊維の集合糸からなる線状体２を用いたブラシ状
砥石、アルミナ長繊維の集合糸からなる線状体を用いた
ブラシ状砥石、砥粒入りナイロンブラシの順である。

【００２５】また、図４および図５に示すように、ＳＵ
Ｓ３０３からなるワークＷに対する研磨の仕上がり状態
がよいのは、炭化けい素質長繊維の集合糸からなる線状
体２を用いたブラシ状砥石、アルミナ長繊維の集合糸か
らなる線状体を用いたブラシ状砥石、砥粒入りナイロン
ブラシの順である。

【００２６】このように、炭化けい素質長繊維の集合糸
からなる線状体２を用いたブラシ状砥石１は、ＳＵＳ３
０３からなるワークＷに対する切削、研磨能力が高く、
かつ、研磨の仕上がり状態もよい。

【００２７】（評価２）次に、ステンレス鋼材のうち、
マルテンサイト系のステンレス鋼材であるＳＵＳ４２０
Ｊ１の板材（ウッディホルム社製、商品名：ＳＴＡＶＡ
Ｘ）をワークＷとして、ブラシ径が４２Φ、ブラシの刃
先が１３ｍｍのブラシ状砥石１を２４００ｒｐｍで回転
させながらワークＷの表面を３ｍ／ｍｉｎの速度で往復
運動させながらワークＷを研磨したときのワークＷの減
量、表面粗さ、および表面粗さの最高値をそれぞれ評価
した結果を、図６、図７および図８に示す。ここで、Ｓ
ＵＳ４２０ＪＩは、マルテンサイト系のステンレス鋼で
あり、樹脂成形金型など、広い分野で使用されている。

【００２８】図６は、各種のブラシ状砥石でワークＷを
研磨したときのワーク減量の時間的変化を示すグラフで
あり、このグラフにおいて、減量が大きいほど、ブラシ
状砥石がワークＷを切削、研磨する能力が高い。図７お
よび図８はそれぞれ、各種のブラシ状砥石でワークＷを
研磨したときの表面粗さの時間的変化、および表面粗さ
の最高値の時間的を示すグラフであり、値が小さいほ
ど、研磨の仕上がり状態がよい。この評価では、本発明
の実施例として、太さが１４μｍの炭化けい素質長繊維
の集合糸からなる線状体２を用いたブラシ状砥石１によ
って研磨を行った結果を実線Ｌ１で示す。また、比較例
として、太さが１５μｍのアルミナ長繊維の集合糸から
なる線状体により形成されたブラシ状砥石を用いた結果
を点線Ｌ２で示す。

【００２９】図６に示すように、ＳＵＳ４２０Ｊ１から
なるワークＷに対する切削、研磨能力は、アルミナ長繊
維の集合糸からなる線状体を用いたブラシ状砥石と比較
して、炭化けい素質長繊維の集合糸からなる線状体２を
用いたブラシ状砥石の方がはるかに高いことがわかる。

【００３０】また、図７および図８に示すように、ＳＵ
Ｓ４２０Ｊ１からなるワークＷに対する研磨の仕上がり
状態は、アルミナ長繊維の集合糸からなる線状体を用い
たブラシ状砥石と比較して、炭化けい素質長繊維の集合
糸からなる線状体２を用いたブラシ状砥石の方が良好で
あるという結果が得られた。

【００３１】このように、炭化けい素質長繊維の集合糸
からなる線状体２を用いたブラシ状砥石１は、ＳＵＳ４
２０Ｊ１からなるワークＷに対しても、切削、研磨能力
が高く、かつ、研磨の仕上がり状態もよい。

【００３２】（ブラシ状砥石１の製造方法）このような
ブラシ状砥石１は、例えば、本願出願人が行った特許出
願の特開２０００−２１０８４７号公報に開示されてい
るような方法で製造することができる。例えば、直径が
１０μｍ〜１５μｍの炭化けい素質長繊維からなるフィ
ラメント５００本を無撚の状態のまま、あるいは撚りを
加えた後、束ねて連続的に巻き取った炭化けい素質長繊
維のストランドのボビンを繊維解除用のクリールにセッ
トし、このボビンからストランドを引き出して、エポキ
シ樹脂（油化シェルエポキシ社製の商品名、エピコート
８２８を１００重量部、三弗化ホウ酸エチルアミンを３
重量部、イミダゾールを０．７重量部、メチルエチルケ
トンを３５重量部を含む）にディッピングして、樹脂を
含浸し、次に、絞りローラで余剰な樹脂を除去しなが
ら、連続的に糸巻きに巻き取った後、温風乾燥機内にお
いて、１６０℃、１時間、加熱して樹脂を硬化させ、細
い針金状の炭化けい素質繊維強化樹脂の成形体（線状体
２）を得る。次に、この成形体を糸巻きから切り取った
後、長さ１００ｍｍの線状体２に切り揃える。次に、図
１および図２に示すように、これらの線状体２の一方の
端部４をパイプ３に埋め込んだ後、パイプ３に埋め込ん
だ線状体２の一方の端部４をエポキシ樹脂またはシリコ
ーン樹脂で固定することにより、他方の端部が自由端５
になっているブラシ状砥石１を製造する。

【００３３】［その他の実施の形態］なお、表面に深い
凹凸があるワークＷに対するバリ取り並びに研磨を行う
際には、図２に示すように、ブラシ状砥石１を回転させ
ながら、矢印Ｂ１、Ｂ２で示すように、線状体２が延び
ている方向に沿ってブラシ状砥石１を振動させることが
好ましい。

【００３４】このような動きを組み合わせると、ワーク
Ｗの表面に凹凸があっても、矢印Ｂ１で示すように、ブ
ラシ状砥石１がワークＷに接近する方向に動いたとき、
線状体２の自由端５がワークＷに凹部に入り込むので、
ワークＷの表面が研磨されるとともに、凹凸の隅々まで
バリ取り、研磨が施される。ここで、ブラシ状砥石１に
用いた炭化けい素質長繊維は、高硬度であるため、切
削、研磨能力が高いが、その分、折れやすい傾向にあ
り、かつ、矢印Ｂ１で示すように、ブラシ状砥石１がワ
ークＷに接近する方向に動いたとき、線状体２の自由端
５がワークＷに対して強く押し当てられ、バリ取り並び
に研磨・切削能力が高まる代わりに、線状体２が大きく
変形することになる。しかしながら、ここに説明した方
法によれば、矢印Ｂ１、Ｂ２で示す振動に起因する線状
体２の変形は、矢印Ａ、Ｃで示す動作によって開放され
るので、線状体２の折れが回避される。従って、表面に
凹凸があるワークＷのバリ取り、研磨を行ったときで
も、ブラシ状砥石１において線状体２が折れるのを防止
することができるので、凹凸のあるワークＷに対するバ
リ取り、並びに研磨を効率よく行うことができ、自動化
することも可能である。

【００３５】上記形態では、ブラシ状砥石２として、図
２に示すように、線状体２を１つの束にしたものを用い
たが、図９（Ａ）に示すように、円柱形の本体８Ａの下
端面８１Ａにおいて、複数束の線状体２が下端面８１Ａ
の周囲に沿って保持されたもの、図９（Ｂ）に示すよう
に、矩形の本体８Ｂの下端面８１Ｂに複数束の線状体２
が所定の分布をもって歯ブラシ状に保持されたもの、図
９（Ｃ）に示すように、円盤状の本体８Ｃの外周面８１
Ｃに対して、複数束の線状体２が所定の間隔で保持され
たものであってもよい。また、図９（Ｄ）に示すよう
に、線状体２そのものが円盤状の本体８Ｄの外周面８１
Ｄに埋め込まれ、保持されているものであってもよい。

【００３６】また、上記実施形態では、ブラシ状砥石１
の自由端５をワークＷの表面に沿って移動させるにあた
って、矢印Ａで示す回転運動を利用したが、このような
動きに限らず、ブラシ状砥石２の自由端をワークＷの加
工面上で、往復動作、あるいはオシレーション動作、さ
らには、これらを組合わせた動きを行わせてもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において、
ブラシ状砥石を構成する線状体は、炭化けい素質長繊維
の集合糸にバインダー樹脂を含浸、硬化させたものであ
るため、ワイヤーブラシ、砥粒入りナイロンフィラメン
トブラシ、アルミナ長繊維を樹脂で固めたブラシ状砥石
に比較して、高硬度で、研磨能力が高い。従って、粘り
のあるステンレス鋼材からなるワークに対する切削、研
磨能力が高いため、ワークのバリ取り並びに研磨を効率
よく行うことができる。また、炭化けい素質長繊維は、
ステンレス鋼材からなるワークをバリ取り並びに研磨す
るのに適した硬度を有しているため、これらのワークを
長期間にわたって効率よくバリ取り並びに研磨を行うこ
とができ、かつ、その仕上がりも良好である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したブラシ状砥石の説明図であ
る。

【図２】本発明を適用したブラシ状砥石を用いたバリ取
り並びに研磨方法を示す説明図である。

【図３】ＳＵＳ３０３からなるワークを各種のブラシ状
砥石で研磨したときの減量の時間的変化を示すグラフで
ある。

【図４】ＳＵＳ３０３からなるワークを各種のブラシ状
砥石で研磨したときの表面粗さの時間的変化を示すグラ
フである。

【図５】ＳＵＳ３０３からなるワークを各種のブラシ状
砥石で研磨したときの表面粗さの最高値の時間的変化を
示すグラフである。

【図６】ＳＵＳ４２０Ｊ１からなるワークを各種のブラ
シ状砥石で研磨したときの減量の時間的変化を示すグラ
フである。

【図７】ＳＵＳ４２０Ｊ１からなるワークを各種のブラ
シ状砥石で研磨したときの表面粗さの時間的変化を示す
グラフである。

【図８】ＳＵＳ４２０Ｊ１からなるワークを各種のブラ
シ状砥石で研磨したときの表面粗さの最高値の時間的変
化を示すグラフである。

【図９】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）はいずれも、
本発明を適用可能なブラシ状砥石の構造を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１ブラシ状砥石２線状体３パイプ４一方の端部５自由端６キャップＷステンレス鋼材からなるワーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3C058 AA06 AA09 CA01 CA04 3C063 AA07 AB03 AB05 AB09 BA17 BB04 BB11 BC03 EE29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数本の炭化けい素質長繊維からなる集
合糸に樹脂を含浸、硬化させた線状体またはその複数本
が結束され、該線状体の自由端が、ステンレス鋼材から
なるワークに対して相対的に移動することにより当該ワ
ークに対するバリ取り並びに研磨加工を行うことを特徴
とするブラシ状砥石。
【請求項２】請求項１において、前記線状体では、前
記集合糸がストレートに延びて当該集合糸に撚りが加え
られていないことを特徴とするブラシ状砥石。
【請求項３】請求項１において、前記線状体では、前
記集合糸に撚りが加えられていることを特徴とするブラ
シ状砥石。
【請求項４】複数本の炭化けい素質長繊維からなる集
合糸に樹脂を含浸、硬化させた線状体またはその複数本
が結束されたブラシ状砥石の自由端を、ステンレス鋼材
からなるワークに対して相対的に移動させることにより
当該ワークに対するバリ取り並びに研磨を行うことを特
徴とするバリ取り並びに研磨方法。