JP2016000450A - Barrel polishing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被加工物の表面に薬剤の防錆剤をコーティングすることなく被加工物に防錆機能を付与できる乾式のバレル研磨方法に関する。 The present invention relates to a dry barrel polishing method capable of imparting a rust prevention function to a workpiece without coating the surface of the workpiece with a chemical rust inhibitor.
バレル研磨は、被加工物の表面処理(バリ取り、R付け加工、面粗度調整、平滑仕上げ、光沢仕上げ、鏡面仕上げ、薄膜層除去、等)に広く用いられている。バレル研磨では、バレル槽に装入されたマスを流動化することで、被加工物の研磨が行われる。ここで、マスとはバレル槽に装入した物品(乾式では被加工物及び研磨メディア等)で構成されるものを指す。バレル研磨装置は、バレル槽の底部に設けられた回転盤を回転させてマスを流動化するタイプの流動バレル装置、バレル槽を自公転させてマスを流動化するタイプの遠心バレル装置、バレル槽を振動させてマスを流動化するタイプの振動バレル装置、等が広く知られている。 Barrel polishing is widely used for surface treatment of workpieces (deburring, rounding, surface roughness adjustment, smooth finish, gloss finish, mirror finish, thin film layer removal, etc.). In barrel polishing, the work piece is polished by fluidizing the mass charged in the barrel tank. Here, the mass refers to a material composed of articles (workpieces and polishing media, etc. in dry type) charged in a barrel tank. The barrel polishing device is a fluid barrel device that fluidizes the mass by rotating a rotating plate provided at the bottom of the barrel vessel, a centrifugal barrel device that fluidizes the mass by revolving the barrel vessel, and a barrel vessel A vibration barrel device that fluidizes a mass by vibrating the plate is widely known.
金属系の被加工物を研磨する場合、研磨後の時間の経過と共に被加工物の表面に錆が発生する問題がある。そこで、乾式のバレル研磨では、研磨後の被加工物に防錆剤をコーティングする処理が行われている。湿式のバレル研磨では、防錆剤を含むコンパウンドを添加して研磨を行うことで、被加工物に防錆剤をコーティングする。特許文献1には、バレル槽の回転によって研磨された被加工物を防錆液に浸漬することによって被加工物に錆に発生することを防止するバレル研磨システムが記載されている。
When polishing a metal workpiece, there is a problem that rust is generated on the surface of the workpiece as time passes after polishing. Therefore, in dry barrel polishing, a process of coating a rust preventive agent on a polished workpiece is performed. In wet barrel polishing, a compound containing a rust inhibitor is added and polished to coat the workpiece with the rust inhibitor.
特許文献1に記載のシステムによって加工された被加工物の表面には、防錆剤がコーティングされる。一般的に、防錆剤としては、例えば有機酸塩やジエタノールアミンやトリエタノールアミンといった薬剤が用いられる、
The surface of the workpiece processed by the system described in
上述のような薬剤を用いた場合には、後工程で製品に組み付ける前に、被加工物を洗浄して防錆剤を除去する工程を設ける必要がある。この防錆剤を除去する工程を追加すると、洗浄によって発生した廃水の処理や洗浄に係る工数の増加等による製品の製造コストの増加等の問題がある。従って、本発明は、被加工物の表面に薬剤の防錆剤をコーティングすることなく、バレル研磨を行うと共に防錆処理を施すことができるバレル研磨方法を提供する。 In the case of using the above-mentioned chemicals, it is necessary to provide a process for washing the workpiece and removing the rust preventive agent before assembling to the product in a subsequent process. If this process of removing the rust preventive is added, there are problems such as an increase in the manufacturing cost of the product due to an increase in the man-hours related to the treatment and cleaning of the wastewater generated by the cleaning. Therefore, the present invention provides a barrel polishing method capable of performing barrel polishing and performing rust prevention treatment without coating a surface of a workpiece with a chemical rust preventive agent.
本発明の一側面では、被加工物及び研磨メディアを含むマスを流動化して被加工物を乾式で研磨するバレル研磨方法が提供される。このバレル研磨方法は、前記マスをバレル槽に装入するマス装入工程と、前記マスを前記バレル槽内で流動化させる流動化工程と、前記研磨メディアで被加工物を研磨すると共に被加工物の表面に皮膜を形成して防錆機能を付与する研磨・防錆工程と、を備える。一側面に掛かるバレル研磨方法によれば、マスを流動化することで(流動化工程)、被加工物が研磨されると共に被加工物の表面に皮膜が形成される(研磨・防錆工程)。この皮膜によって被加工物の表面と空気中の酸素及び水分との接触が妨げられるので、被加工物の表面に錆が発生するのを防ぐことができる。このバレル研磨方法では、従来の様に薬剤の防錆剤を使用する必要がないので、後工程で防錆剤を除去する工程を設けなくてもよい。また、一形態では、前記研磨・防錆工程は、厚さが0.1nm〜10nmの前記皮膜を形成してもよい。このように極めて薄い皮膜を形成することで、被加工物の寸法精度に影響を及ぼすことなく、防錆効果を得ることができる。 In one aspect of the present invention, a barrel polishing method is provided in which a mass including a workpiece and an abrasive medium is fluidized to polish the workpiece in a dry process. The barrel polishing method includes a mass charging step of charging the mass into a barrel tank, a fluidizing step of fluidizing the mass in the barrel tank, and polishing a workpiece with the polishing media and processing And a polishing / rust prevention step for forming a film on the surface of the object to give a rust prevention function. According to the barrel polishing method applied to one side surface, by fluidizing the mass (fluidization step), the workpiece is polished and a film is formed on the surface of the workpiece (polishing / rust prevention step). . Since this film prevents the surface of the workpiece from being in contact with oxygen and moisture in the air, it is possible to prevent rust from being generated on the surface of the workpiece. In this barrel polishing method, there is no need to use a chemical rust preventive agent as in the prior art, so there is no need to provide a step of removing the rust preventive agent in a subsequent step. In one embodiment, the polishing / rust prevention step may form the film having a thickness of 0.1 nm to 10 nm. By forming an extremely thin film in this way, a rust prevention effect can be obtained without affecting the dimensional accuracy of the workpiece.
一形態では、前記研磨・防錆工程は、樹脂に砥粒が分散した構成の研磨メディアで被加工物を研磨すると共に前記研磨メディアに含まれる樹脂によって被加工物の表面に該樹脂の皮膜を形成して防錆機能を付与してもよい。本形態によれば、研磨メディア及び被加工物をバレル槽に装入して研磨するのみで、被加工物に防錆機能を付与することができる。 In one embodiment, the polishing / rust prevention step comprises polishing the workpiece with a polishing medium having a structure in which abrasive grains are dispersed in the resin, and applying the resin film on the surface of the workpiece with the resin contained in the polishing medium. You may form and give a rust prevention function. According to this embodiment, the rust prevention function can be imparted to the workpiece only by inserting the polishing media and the workpiece into the barrel tank and polishing them.
一形態では、前記マスが粉末又は成形体である防錆機能付与材料を更に含んでいてもよい。そして、前記研磨・防錆工程は、前記研磨メディアで被加工物を研磨すると共に前記防錆機能付与材料によって被加工物の表面に該防錆機能付与材料を構成する成分の皮膜を形成して防錆機能を付与してもよい。本形態では、防錆機能付与材料によって被加工物に防錆機能を付与するための皮膜を形成することができるので、研磨メディアの材質は特に限定されない。即ち、要求される仕上がり精度に合わせて研磨メディアを自由に選択できるので、効率よくバレル研磨することができる。特に、前記防錆機能付与材料を樹脂、脂肪酸又はその塩、の少なくともいずれかを主成分として構成すると、被加工物の表面に極めて薄い皮膜を容易に形成することができるので、被加工物に防錆機能を容易に付与することができる。 In one form, the said mass may further contain the rust prevention function provision material which is a powder or a molded object. In the polishing / rust prevention step, the workpiece is polished with the polishing media, and a film of a component constituting the rust prevention function-imparting material is formed on the surface of the workpiece by the rust prevention function-imparting material. You may provide a rust prevention function. In this embodiment, since the film for imparting the antirust function to the workpiece can be formed by the antirust function imparting material, the material of the polishing media is not particularly limited. That is, since the polishing media can be freely selected according to the required finishing accuracy, barrel polishing can be performed efficiently. In particular, if the rust preventive function-imparting material is composed mainly of at least one of a resin, a fatty acid or a salt thereof, an extremely thin film can be easily formed on the surface of the work piece. A rust prevention function can be easily provided.
前記マスが粉末又は成形体である防錆機能付与材料を更に含む場合、前記バレル研磨方法は、前記防錆機能付与材料によって、研磨メディアの表面に非湿潤で皮膜を形成して前記研磨メディアの表面に潤滑性を付与する工程を更に備えてもよい。研磨メディアの表面に形成された皮膜により研磨メディアの潤滑性が向上するので、マスがバレル槽内で流動化する際に被加工物に対する研磨メディアの衝撃力を弱めることができる。即ち、このバレル研磨方法によれば、被加工物に防錆機能を付与すると共に、被加工物の仕上がり程度(面粗度や形状調整等)を調整することができる。 In the case where the mass further includes a rust preventive function-imparting material that is a powder or a molded body, the barrel polishing method uses the rust preventive function imparting material to form a non-wet film on the surface of the abrasive media. You may further provide the process of providing lubricity to the surface. Since the lubricity of the polishing media is improved by the film formed on the surface of the polishing media, the impact force of the polishing media on the workpiece can be weakened when the mass is fluidized in the barrel tank. That is, according to this barrel polishing method, it is possible to impart a rust prevention function to the workpiece and to adjust the finished degree (surface roughness, shape adjustment, etc.) of the workpiece.
また、一形態では、前記マスは、更に砥粒を含み、前記研磨・防錆工程は、前記研磨メディア及び前記砥粒で被加工物を研磨すると共に前記防錆機能付与材料によって被加工物の表面に該防錆機能付与材料の主成分の皮膜を形成してもよい。砥粒によって研磨力を調整することで、仕上がり程度を調整することができる。 In one embodiment, the mass further includes abrasive grains, and in the polishing / rust prevention step, the workpiece is polished with the polishing media and the abrasive grains, and the workpiece is coated with the antirust function-imparting material. You may form the film | membrane of the main component of this rust prevention function provision material on the surface. The degree of finish can be adjusted by adjusting the polishing power with the abrasive grains.
また、一形態では、前記研磨メディア又は樹脂を主成分とする前記防錆機能付与材料における前記樹脂は、ナイロンを主成分としてもよい。樹脂であれば被加工物に防錆機能を付与することができるが、ナイロンを主成分とすると特に高い防錆機能を付与することができる。また、安価に防錆機能を付与することができる。 In one embodiment, the resin in the rust preventive function-imparting material containing the abrasive media or resin as a main component may contain nylon as a main component. If it is resin, it can give a rust prevention function to a to-be-processed object, but if nylon is the main component, it can give a particularly high rust prevention function. Moreover, a rust prevention function can be provided at low cost.
本発明の一側面又は各形態により、被加工物の研磨と防錆機能の付与とを同時に行うことができる。また、従来のように薬剤の防錆剤を被加工物の表面にコーティングしないので、後工程で防錆剤を除去する工程を必要としない。 According to one aspect or each embodiment of the present invention, it is possible to simultaneously polish a workpiece and impart a rust prevention function. Moreover, since the surface of the workpiece is not coated with a chemical rust preventive agent as in the prior art, there is no need for a step of removing the rust preventive agent in a subsequent step.
本発明の一例を、図を参照して説明する。以下の説明では、鉄系の被加工物であるSUJ2材(JIS(Japanese Industrial Standards) G4805;2008に規定)を遠心バレル研磨装置にて乾式で研磨した場合を例に説明する。なお、説明における上下左右方向は、特に断りのない限り図中の方向を指す。 An example of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, an example in which SUJ2 material (JIS (Japan Industrial Standards) G4805; defined in 2008), which is an iron-based workpiece, is dry-polished with a centrifugal barrel polishing apparatus will be described as an example. Note that the vertical and horizontal directions in the description refer to the directions in the figure unless otherwise specified.
図1は、本実施形態に係るバレル研磨装置10の模式図である。図1に示すバレル研磨装置10は、遠心バレル研磨装置であり、マスが装入される4つのバレル槽11と、バレル槽11がそれぞれ着脱自在に固定される4つのバレル槽ケース12と、バレル槽ケース12を回転可能に固定する一対のタレット13(公転円盤)と、公転軸14と、前記公転軸14を軸心としてタレット13を回転させる駆動機構15と、タレット13の回転に従動してバレル槽ケース12を回転させる従動機構16と、を備える。なお、図1では、便宜上3つのバレル槽11及び3つのバレル槽ケース12のみを図示している。
FIG. 1 is a schematic diagram of a
バレル槽11は、その内部に八角形の断面形状を有する空間を画成する中空の容器であり、上面が開口した筒状のバレル槽本体と、この開口部を覆って内部の空間を密封できるバレル槽蓋と、で構成される。
The
バレル槽ケース12はそれぞれ両端に自転軸12aを備えている。バレル槽ケース12は、内部が密封されたバレル槽11をバレル槽ケース12に着脱自在に対して固定できるように構成されている。
Each
一対のタレット13は、円盤形状を有しており、互いに対面するように設けられている。それぞれのタレット13の中央(円形平面である側面の中央)には公転軸14を回転可能に嵌合できる第一軸受け13aが設けられている。各タレット13には、その周方向に沿って複数の第二軸受け13bが等間隔で設けられている。これらの第二軸受け13bは、複数のバレル槽ケース12の自転軸12aに個別に嵌合し、各自転軸12aを回転可能に支持している。タレット13はシャフトホルダ14aに固定される公転軸14に第一軸受け13aを介してそれぞれ回転可能に固定されている。また、バレル槽ケース12は、自転軸12a及び第二軸受け13bを介してそれぞれのタレット13に挟み込まれるように配置されている。この構成により、バレル槽ケース12が一対のタレット13の間に等間隔で、かつタレット13に対して相対回転可能に配置されている。
The pair of
駆動機構15は、駆動モータ15aと、前記駆動モータ15aの回転軸に固定されたモータプーリ15bと、一方の前記タレット(図1では左側)の外周に設けられた公転プーリ15cと、モータプーリ15bと公転プーリ15cとの間に架け渡された駆動ベルト15dと、で構成される。
The
従動機構16は、自転軸に固定された駆動プーリ16aと、前記自転軸12aに固定された従動プーリ16bと、前記駆動プーリ16a及び前記従動プーリ16bに架け渡された従動ベルト16cと、で構成される。
The driven
駆動モータ15aを作動させると公転軸14を中心にタレット13が回転する。このタレット13の回転に伴い、バレル槽ケース12に固定されたバレル槽11が公転軸14を軸心として旋回(公転)する。また、従動機構16によって、バレル槽11は自転軸12aを軸心としてタレット13の回転方向と逆方向に回転(自転)する。
When the
以上の様に、バレル槽11は自身の回転による自転及びタレット13の回転による旋回をすることができる。バレル槽11を自公転(遊星運動)させると、被加工物及び研磨メディアを含むマスが流動状態になる。これにより、被加工物は研磨メディアとの接触、被加工物同士の接触、バレル槽11の壁面との接触、によって研磨される。
As described above, the
被加工物が鉄系である場合の一例として、SUJ2材からなる軸受け部品の一般的な加工工程を図2に示す。図2に示す加工工程では、バルク体を軸受け部品の形状に切削加工した後(S01)、熱処理を施し(S02)、これを被加工物としてバレル研磨して光沢仕上げ(面粗度の調整)を行う(S03)。次いで、被加工物を洗浄する(S04)。被加工物を洗浄後に被加工物を放置すると、時間の経過と共に被加工物の表面に錆が発生する。特に、赤錆は被加工物への浸食性が高いので、赤錆の進行に伴い被加工物の寸法精度が悪化したり、強度が低下したりする問題が発生する。そこで、従来方法では、製品に組み付けるまでの間に錆が発生しないように防錆処理を施す(S05)。この防錆処理は防錆剤(薬剤)の水溶液を塗布したり、防錆剤の水溶液に被加工物を浸したりして、被加工物の表面に防錆剤をコーティングすることで行われる。被加工物は、軸受けとして組み付ける前に寸法等の検査が行われる。この際、防錆剤が付着していると測定器の故障の原因となったり、測定結果の信頼性に影響がでたりする。このため、被加工物を洗浄して付着している防錆剤を除去した後(S06)、軸受けとして組み付けられ(S07)、軸受けが完成する。 As an example of the case where the workpiece is iron-based, FIG. 2 shows a general machining process of a bearing component made of SUJ2 material. In the processing step shown in FIG. 2, after the bulk body is cut into the shape of the bearing part (S01), heat treatment is performed (S02), and this is barrel-polished as a workpiece to give a gloss finish (adjustment of surface roughness) (S03). Next, the workpiece is washed (S04). If the workpiece is left after washing the workpiece, rust is generated on the surface of the workpiece as time passes. In particular, since red rust is highly erodible to the workpiece, there is a problem that the dimensional accuracy of the workpiece deteriorates or the strength decreases with the progress of red rust. Therefore, in the conventional method, a rust prevention treatment is performed so that rust does not occur before assembly into the product (S05). This rust prevention treatment is performed by applying an aqueous solution of a rust inhibitor (chemical) or immersing the workpiece in an aqueous solution of the rust inhibitor and coating the surface of the workpiece with the rust inhibitor. The workpiece is inspected for dimensions and the like before being assembled as a bearing. At this time, if a rust preventive agent is attached, it may cause a failure of the measuring instrument or affect the reliability of the measurement result. For this reason, after wash | cleaning a workpiece and removing the rust preventive agent which adheres (S06), it is assembled | attached as a bearing (S07) and a bearing is completed.
防錆剤を除去する洗浄(S05)を行う際は、大量の廃水が発生する。この廃水を処理するために製品の製造コストが上昇することや環境への影響から、防錆剤を洗浄する工程を必要としない製造方法が求められている。鋭意研究の結果、被加工物を研磨すると共に防錆機能を付与することができるバレル研磨方法を見いだした。これにより、防錆剤による防錆処理(S04)及びこの防錆剤を除去する工程(S05)を必要としない製造方法とすることができた。このバレル研磨方法について、以下に詳細に説明する。 When cleaning (S05) for removing the rust inhibitor, a large amount of waste water is generated. In order to treat this wastewater, a production method that does not require a step of washing the rust preventive agent is required because of an increase in the production cost of the product and the influence on the environment. As a result of intensive research, we have found a barrel polishing method that can polish a workpiece and provide a rust prevention function. Thereby, it could be set as the manufacturing method which does not require the rust prevention process (S04) by a rust inhibitor, and the process (S05) of removing this rust inhibitor. This barrel polishing method will be described in detail below.
(第一実施形態)
以下、第一実施形態に係るバレル研磨方法について説明する。図3は、第一実施形態に係るバレル研磨方法を示すフローチャートである。このバレル研磨方法では、まずバレル槽11内に金属製の被加工物及び研磨メディアを含むマスを装入する(工程S21、マス装入工程)。この研磨メディアは、樹脂を含有する樹脂メディアである。次いで、マスをバレル槽内で流動化させ(工程S22、流動化工程)、被加工物を研磨メディアで研磨すると共に被加工物の表面に皮膜を形成して防錆機能を付与する(S23、研磨・防錆工程)この工程23では、被加工物が研磨メディアと衝突し、又は被加工物同士が接触し、又は被加工物がバレル槽11の壁面との接触し、被加工物が研磨される。また、被加工物の表面には、研磨メディアに含有される樹脂が付着することによって、該樹脂を主成分とする皮膜が形成される。
(First embodiment)
Hereinafter, the barrel polishing method according to the first embodiment will be described. FIG. 3 is a flowchart showing a barrel polishing method according to the first embodiment. In this barrel polishing method, first, a mass including a metal workpiece and polishing media is charged into the barrel tank 11 (step S21, mass charging step). This polishing media is a resin media containing a resin. Next, the mass is fluidized in the barrel tank (step S22, fluidization step), the workpiece is polished with a polishing medium, and a film is formed on the surface of the workpiece to provide a rust prevention function (S23, Polishing / rust prevention step) In this
研磨メディアに含有される樹脂としては、熱可塑性樹脂(例えば、ポリアミド、ポリスチレン、ポリカーボネート、ABS、ポリプロピレン、ポリアミド、アクリロニトリル・スチレン、等)や熱硬化性樹脂(例えばフェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、等)から適宜選択することができる。この中で、ポリアミド系樹脂であるナイロン樹脂は極性が強い材料であるので、被加工物の表面にナイロン樹脂の被膜が形成されると、全体として撥水性が向上する。その結果、良好な防錆効果を得ることができる。また、ナイロン樹脂は安価な材料であるので、ナイロン樹脂を研磨メディアに含有させることにより、コストを低減しつつ防錆効果を向上することができる。 Examples of the resin contained in the polishing media include thermoplastic resins (eg, polyamide, polystyrene, polycarbonate, ABS, polypropylene, polyamide, acrylonitrile / styrene, etc.) and thermosetting resins (eg, phenol resin, unsaturated polyester resin, polyurethane). Resin, epoxy resin, urea resin, etc.). Of these, nylon resin, which is a polyamide-based resin, is a highly polar material. Therefore, when a nylon resin film is formed on the surface of the workpiece, the overall water repellency is improved. As a result, a good rust prevention effect can be obtained. In addition, since nylon resin is an inexpensive material, the antirust effect can be improved while reducing the cost by including the nylon resin in the polishing media.
研磨メディアは樹脂のみから形成されていてもよいが、研磨能力を高めるために砥粒を分散させた樹脂にて形成されていてもよい。砥粒としては、アルミナ、シリカ、炭化珪素、酸化鉄、酸化珪素、ジルコン、酸化クロム、ダイヤモンド、金剛砂等、公知の材質の粉末又は粒を用いることができる。本実施形態では、アルミナの粉末を樹脂に分散させて研磨メディアを形成した。 The polishing media may be formed of only a resin, but may be formed of a resin in which abrasive grains are dispersed in order to increase the polishing ability. As the abrasive grains, powders or grains made of a known material such as alumina, silica, silicon carbide, iron oxide, silicon oxide, zircon, chromium oxide, diamond, and gold sand can be used. In the present embodiment, the abrasive powder is formed by dispersing alumina powder in the resin.
また、砥粒の粒度は、小さすぎると研磨力が不足する、又は砥粒を分散させた効果が得られない。大きすぎると、樹脂による保持力が弱く、研磨中に砥粒が脱落しやすくなるので、研磨時間の経過と共に研磨メディアの研磨能力が著しく低下する。これを踏まえ、砥粒を分散させた樹脂を用いる場合の砥粒の粒度は、35μm〜71μmとするとよい。 Moreover, when the particle size of the abrasive grains is too small, the polishing power is insufficient, or the effect of dispersing the abrasive grains cannot be obtained. If it is too large, the holding force by the resin is weak, and the abrasive grains easily fall off during polishing, so that the polishing ability of the polishing media is remarkably lowered as the polishing time elapses. Based on this, the grain size of the abrasive grains when using a resin in which abrasive grains are dispersed is preferably 35 μm to 71 μm.
また、砥粒の含有率は、研磨メディアに求められる研磨能力、研磨メディアの強度、樹脂の被加工物への付着量、等を考慮して適宜選択される。砥粒の含有量が少なすぎると研磨能力が不足する、又は砥粒を分散させた効果が得られない。砥粒の含有率が多すぎると、相対的に樹脂が少なくなるので、樹脂が被加工物に付着しづらくなったり、研磨メディアの強度が低下したりする。これを踏まえ、砥粒を分散させた樹脂を用いる場合の砥粒の含有率は、研磨メディアに対して65質量%〜85質量%(望ましくは70質量%〜80質量%、さらに望ましくは70質量%〜75質量%)とするとよい。 The content of the abrasive grains is appropriately selected in consideration of the polishing ability required for the polishing media, the strength of the polishing media, the amount of resin adhered to the workpiece, and the like. If the content of abrasive grains is too small, the polishing ability is insufficient, or the effect of dispersing abrasive grains cannot be obtained. If the abrasive content is too high, the amount of resin will be relatively small, making it difficult for the resin to adhere to the workpiece or reducing the strength of the polishing media. Based on this, the content of abrasive grains when using a resin in which abrasive grains are dispersed is 65% by mass to 85% by mass (preferably 70% by mass to 80% by mass, more preferably 70% by mass) with respect to the polishing media. % To 75% by mass).
本実施形態の研磨メディアは、樹脂材料(ナイロン)のペレットと、全体に対して65質量%〜85質量%の範囲となるように秤量した、粒度がJIS R6001;1998に規定される#320(平均粒子径d50=46μm)のアルミナ系の砥粒とを、加熱混練して樹脂に砥粒を分散させた後、射出成形機により三角柱に成型したものを使用した。 The abrasive media of the present embodiment is a resin material (nylon) pellets and weighed so as to be in the range of 65% by mass to 85% by mass with respect to the whole. The particle size is defined by JIS R6001; Alumina-based abrasive grains having an average particle diameter d50 = 46 μm) were heated and kneaded to disperse the abrasive grains in the resin, and then molded into a triangular prism by an injection molding machine.
被加工物とこの研磨メディアとをバレル槽11に装入し、バレル研磨装置10を作動させると、マスがバレル槽11の内部で流動状態になる。研磨メディアが被加工物に接触するので、研磨メディアの表面に位置する砥粒によって、被加工物の研磨が進行する。また、被加工物に研磨メディアが接触することで、被加工物の表面に研磨メディアの樹脂が付着する。この付着の現象は、下の(1)(2)の少なくともいずれかが生じていると発明者は推察している。
(1)研磨メディアの衝突エネルギーにより、その接触点が局所的に高温となる。その熱により研磨メディアの樹脂が溶融してこの樹脂が被加工物の表面に付着する。
(2)研磨メディアが被加工物に擦りつけられる際に、摩擦によって研磨メディアの樹脂が被加工物の表面に付着する。
When the workpiece and the polishing media are charged into the
(1) The contact point locally becomes high temperature due to the collision energy of the polishing media. The heat melts the resin of the polishing media and the resin adheres to the surface of the workpiece.
(2) When the polishing media is rubbed against the workpiece, the resin of the polishing media adheres to the surface of the workpiece due to friction.
被加工物の表面には、被加工物の構成材料が空気中の酸素や水分と反応することで錆が発生し、進行する。上記実施形態のバレル研磨方法によれば、被加工物の表面に樹脂が付着するので、その表面が直接外気に暴露される機会が減少する。これにより、被加工物の表面に錆が発生することが抑制される。錆の発生をより完全に防ぐために、被加工物の表面の全体を被覆するように樹脂の層(皮膜)を形成することができる。ここで、皮膜の厚みが少なすぎると、被加工物に十分に防錆機能を付与することが難しい。反対に、皮膜が厚すぎると被加工物の寸法精度が悪化したり、皮膜により表面粗さが大きくなったりして、品質が低下する。また、皮膜が厚くなるにつれ被加工物との密着力が弱くなり、剥離しやすくなる。このため、被加工物の表面に形成される樹脂の皮膜の厚さは、0.1〜10.0nm(望ましくは0.2〜5.0nm、より望ましくは0.2〜2.0nm)とすることができる。 On the surface of the workpiece, rust is generated and progresses because the constituent material of the workpiece reacts with oxygen and moisture in the air. According to the barrel polishing method of the above embodiment, since the resin adheres to the surface of the workpiece, the chance that the surface is directly exposed to the outside air is reduced. Thereby, generation | occurrence | production of rust on the surface of a workpiece is suppressed. In order to prevent the generation of rust more completely, a resin layer (film) can be formed so as to cover the entire surface of the workpiece. Here, if the thickness of the coating is too small, it is difficult to sufficiently impart a rust prevention function to the workpiece. On the other hand, when the film is too thick, the dimensional accuracy of the workpiece is deteriorated, or the surface roughness is increased by the film, and the quality is deteriorated. Further, as the film becomes thicker, the adhesive force with the work piece becomes weaker and it becomes easier to peel off. For this reason, the thickness of the resin film formed on the surface of the workpiece is 0.1 to 10.0 nm (preferably 0.2 to 5.0 nm, more preferably 0.2 to 2.0 nm). can do.
(第二実施形態)
次に、被加工物に防錆機能を付与してバレル研磨を行う別の形態を第二実施形態として説明する。以下の説明では、第一実施形態と異なる点について説明する。
(Second embodiment)
Next, another embodiment for imparting a rust prevention function to a workpiece and performing barrel polishing will be described as a second embodiment. In the following description, differences from the first embodiment will be described.
本実施形態に係るバレル研磨方法では、第一実施形態に係るバレル研磨方法と同様に、まずバレル槽11内に金属製の被加工物及び研磨メディアを含むマスを挿入し、次いで、マスをバレル槽内で流動化させることで、被加工物を研磨メディアで研磨する。しかし、本実施形態に係るバレル研磨方法は、マスに被加工物及び研磨メディアに加えて防錆機能付与材料を含む点で第一実施形態に係るバレル研磨方法と異なっている。なお、本実施形態では、研磨メディアが樹脂を含まなくてもよい。本実施形態に係るバレル研磨方法では、流動する研磨メディアが被加工物に衝突することによって被加工物が研磨される。また、被加工物の表面には、防錆機能付与材料を構成する成分が付着することによって、該成分の皮膜が形成される。
In the barrel polishing method according to this embodiment, as in the barrel polishing method according to the first embodiment, first, a mass including a metal workpiece and polishing media is inserted into the
防錆機能付与材料は、樹脂、脂肪酸ナトリウム、及び脂肪酸ナトリウムの塩、のいずれかを主成分として構成されてもよい。防錆機能付与材料により被加工物に防錆機能を付与できるので、研磨メディアの材質は特に限定されない。例えば、本実施形態の研磨メディアとしては、樹脂のみ、又は第一実施形態のような砥粒が分散された樹脂で構成される研磨メディア(樹脂メディア)、砥粒及び粘土質を混練して焼成した研磨メディア(焼成メディア)や砥粒同士を焼結した研磨メディア(焼結メディア)といったセラミックス質の研磨メディア(セラミックスメディア)、金属で構成される研磨メディア(金属メディア)、等から適宜選択することができる。本実施形態に係るバレル研磨方法では、要求される仕上がり程度に合わせて研磨メディアの材質を選択することができるので、第一実施形態に比べ汎用性が高い。また、第一実施形態の研磨メディア(樹脂メディア)を用い、樹脂メディアによる皮膜の形成と、防錆機能付与材料による皮膜の形成と、を組み合わせることもできる。 The rust preventive function-imparting material may be composed mainly of any one of resin, fatty acid sodium, and a salt of fatty acid sodium. Since the rust preventive function can be imparted to the workpiece by the rust preventive function imparting material, the material of the polishing media is not particularly limited. For example, as the polishing media of this embodiment, polishing media (resin media) composed of only resin or a resin in which abrasive grains are dispersed as in the first embodiment, kneaded abrasive grains and clay are baked. Selected appropriately from ceramic abrasive media (ceramic media) such as polished abrasive media (baked media) and abrasive media sintered together (sintered media), abrasive media made of metal (metal media), etc. be able to. In the barrel polishing method according to the present embodiment, since the material of the polishing media can be selected in accordance with the required finish level, the versatility is higher than in the first embodiment. In addition, the polishing media (resin media) of the first embodiment can be used to combine the formation of a film with a resin medium and the formation of a film with a rust preventive function-imparting material.
防錆機能付与材料の主成分を樹脂とした場合、第一実施形態と同様に、被加工物の表面に該樹脂の皮膜を形成することができるので、該皮膜によって被加工物に防錆機能を付与することができる。防錆機能付与材料として用いる樹脂は第一実施形態と同様、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂から適宜選択することができる。樹脂としては、第一実施形態と同様の理由により、ナイロン樹脂を選択してもよい。 When the main component of the rust preventive function-imparting material is a resin, a film of the resin can be formed on the surface of the workpiece as in the first embodiment. Can be granted. The resin used as the antirust function-imparting material can be appropriately selected from a thermoplastic resin and a thermosetting resin as in the first embodiment. As the resin, a nylon resin may be selected for the same reason as in the first embodiment.
防錆機能付与材料の主成分を脂肪酸又はその塩とした場合、樹脂を主成分とした防錆機能付与材料を用いた場合に比べてさらに高い防錆効果が得られる。その理由は明確になっていないが、樹脂の皮膜に比べてより緻密な皮膜が形成されていると推測している。防錆機能付与材料の主成分を脂肪酸とした場合の一例として、ラウリン酸、オレイン酸等が挙げられる。また脂肪酸塩とした場合の一例として、脂肪酸ナトリウムや脂肪酸マグネシウムや脂肪酸カルシウム等の脂肪酸金属塩や脂肪酸カリウム等が挙げられる。これらの脂肪酸及び脂肪酸塩のうち、特に脂肪酸ナトリウムは、被加工物により高い防錆機能を、より安価に付与することができる。また、脂肪酸塩として脂肪酸ナトリウムとした場合の脂肪酸ナトリウムにおける脂肪酸としては、例えば酪酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、リシノレン酸等が挙げられる。上記脂肪酸は、単一でも二以上を含む混合物でも良い。 When the main component of the rust preventive function-imparting material is a fatty acid or a salt thereof, a higher rust preventive effect can be obtained as compared with the case where a rust preventive function-imparting material composed mainly of a resin is used. The reason is not clear, but it is assumed that a denser film is formed as compared with the resin film. Examples of the case where the main component of the rust preventive function-imparting material is a fatty acid include lauric acid and oleic acid. Examples of fatty acid salts include fatty acid metal salts such as fatty acid sodium, fatty acid magnesium, and fatty acid calcium, and fatty acid potassium. Among these fatty acids and fatty acid salts, particularly fatty acid sodium can impart a higher antirust function to the workpiece at a lower cost. Examples of fatty acids in fatty acid sodium when fatty acid sodium is used as the fatty acid salt include butyric acid, caproic acid, caprylic acid, capric acid, lauric acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, oleic acid, linoleic acid, and linolenic acid. And ricinolenic acid. The fatty acid may be single or a mixture containing two or more.
防錆機能付与材料は、研磨メディアより小さいサイズの成形体(ペレット)又は樹脂の粉末のいずれでもよい。防錆機能付与材料を成形体とした場合、被加工物の表面を該成形体で更に平滑化すると同時に該成形体を構成する成分の皮膜を形成することができる。該成形体は研磨メディアに対してその大きさが大きすぎると、研磨メディアによる研磨を阻害する。反対に、大きさが小さすぎると、成形体が被加工物に接触する機会が減少するので、被加工物に十分な防錆機能を付与することが困難となる。その為、成形体の大きさは、辺又は径が研磨メディアよりも小さく、かつ成形体の体積は、研磨メディアに対して1/5〜2/3であることが好ましい。 The rust prevention function-imparting material may be either a compact (pellet) having a size smaller than that of the abrasive media or a resin powder. When the rust preventive function-imparting material is a molded body, the surface of the workpiece can be further smoothed with the molded body, and at the same time, a film of the components constituting the molded body can be formed. If the size of the molded body is too large for the polishing media, the polishing with the polishing media is hindered. On the other hand, if the size is too small, the chance that the molded body comes into contact with the workpiece is reduced, so that it becomes difficult to impart a sufficient rust prevention function to the workpiece. Therefore, it is preferable that the size of the molded body is smaller in side or diameter than the abrasive media, and the volume of the molded body is 1/5 to 2/3 with respect to the abrasive media.
防錆機能付与材料を粉末とした場合、研磨メディアが被加工物と接触する際に該粉末が被加工物の表面に押し付けられることで一部が溶融し、その結果被加工物の表面に防錆機能付与材料を構成する成分が付着し、皮膜を形成する。しかし、粉末の粒子径は大きすぎても小さすぎても皮膜が形成しづらくなる。大きすぎると、融点の低下が小さいので粉末にした効果が得られず、小さすぎると被加工物と接触する機会が減少する。粉末の粒子径は、50〜100μm(平均粒子径;d50)の範囲から選択すると良い。 When the rust preventive function-imparting material is a powder, when the abrasive media comes into contact with the workpiece, the powder is pressed against the surface of the workpiece, so that part of the powder is melted, and as a result, the surface of the workpiece is protected. Components constituting the rust function-imparting material adhere to form a film. However, it is difficult to form a film if the particle size of the powder is too large or too small. If it is too large, the decrease in melting point is small, so that the effect of powdering cannot be obtained, and if it is too small, the chance of contact with the work piece decreases. The particle diameter of the powder is preferably selected from the range of 50 to 100 μm (average particle diameter; d50).
また、防錆機能付与材料が成形体、粉末のいずれの場合であっても、研磨メディアに対しての装入量が多すぎると研磨メディアによる研磨を阻害し、少なすぎると防錆機能付与材料が被加工物に接触する機会が減少するので、被加工物に十分な防錆機能を付与することが出来ない。例えば、防錆機能付与材料が成形体である場合には、該成形体の装入量は、研磨メディアに対して見掛けの体積が1/5〜1/2であってもよい。 Moreover, even if the rust preventive function-imparting material is either a molded body or a powder, if the amount of charging to the polishing media is too large, polishing with the polishing media is inhibited, and if it is too small, the rust preventive function-imparting material Since the chance of contact with the workpiece is reduced, it is not possible to provide a sufficient rust prevention function to the workpiece. For example, when the rust preventive function-imparting material is a molded body, the apparent volume of the molded body with respect to the polishing media may be 1/5 to 1/2.
また、被加工物と研磨メディアと防錆機能付与材料とに加え、更に砥粒をバレル槽に装入してバレル研磨を行っても良い。この場合には、バレル槽に装入した砥粒によっても被加工物を研磨することが出来るので、研磨精度の調整を行うことができるし、被加工物との衝撃力が弱い研磨メディア(例えば、植物製等比重の低い研磨メディアや表面が比較的柔らかい研磨メディア)を用いた場合は砥粒によって研磨力を強くすることができる。また、被加工物が立体形状の場合、隅角部も良好に研磨を行うこともできる。 Further, in addition to the work piece, the polishing media, and the rust preventive function imparting material, barrel polishing may be performed by further inserting abrasive grains into the barrel tank. In this case, the workpiece can be polished also by the abrasive grains charged in the barrel tank, so that the polishing accuracy can be adjusted, and a polishing medium having a low impact force with the workpiece (for example, In the case of using a plant-made polishing medium having a low specific gravity or a polishing medium having a relatively soft surface, the polishing power can be increased by the abrasive grains. In addition, when the workpiece has a three-dimensional shape, the corner portion can be polished well.
バレル槽に装入する砥粒の粒度及び材質は、仕上がり程度に応じて適宜選択することができる。砥粒の粒度は例えば18μm〜25μmから選択できる。また、材質は、例えばアルミナ、シリカ、炭化珪素、酸化鉄、酸化珪素、ジルコン、酸化クロム、ダイヤモンド、金剛砂等が挙げられる。 The grain size and material of the abrasive grains charged in the barrel tank can be appropriately selected according to the degree of finish. The grain size of the abrasive grains can be selected from, for example, 18 μm to 25 μm. Examples of the material include alumina, silica, silicon carbide, iron oxide, silicon oxide, zircon, chromium oxide, diamond, and gold sand.
また、砥粒の装入量が少ないと砥粒による研磨力向上の効果が得られず、多いと研磨メディアによる研磨が妨げられる。砥粒の装入量は、見掛けの体積が、被加工物と研磨メディアと防錆機能付与材料との見掛けの体積の0.1〜3.0%(望ましくは、0.1〜2.0%)とするとよい。 Further, if the amount of abrasive grains is small, the effect of improving the polishing power by the abrasive grains cannot be obtained, and if it is large, the polishing by the polishing media is hindered. The amount of the abrasive grains charged is such that the apparent volume is 0.1 to 3.0% (preferably 0.1 to 2.0) of the apparent volume of the workpiece, the polishing media, and the rust preventive function-imparting material. %).
(実施例)
次に、第一実施形態及び第二実施形態のバレル研磨方法にて研磨した結果を説明する。遠心バレル研磨機(新東工業株式会社製;EC−2)の4つのバレル槽に被加工物(直径6mm×高さ8mmのSUJ2材又はSS400材)と、研磨メディアとをそれぞれ装入した。使用した研磨メディアを以下に示す。
研磨メディアA;アルミナ質の砥粒が分散されたナイロン樹脂で形成された、一辺が7mmの三角柱形状の研磨メディア。
研磨メディアB;ナイロン樹脂のみで形成した、一辺が7mmの三角柱形状の研磨メディア
研磨メディアC;砥粒が分散されたポリスチレンで形成された、一辺が7mmの三角柱形状の研磨メディア。
研磨メディアD;アルミナ質の砥粒が分散されたポリカーボネートで形成された、一辺が7mmの三角柱形状の研磨メディア。
研磨メディアE;アルミナ質の砥粒が分散されたABS樹脂で形成された、一辺が7mmの三角柱形状の研磨メディア。
研磨メディアF;焼結メディア(新東工業株式会社製;V7−EG 10×7)
研磨メディアG;焼成メディア(新東工業株式会社製;AFT 10×7)
(Example)
Next, the result of polishing by the barrel polishing method of the first embodiment and the second embodiment will be described. Workpieces (SUJ2 material or SS400 material having a diameter of 6 mm × height of 8 mm) and polishing media were respectively charged in four barrel tanks of a centrifugal barrel polishing machine (Shinto Kogyo Co., Ltd .; EC-2). The polishing media used are shown below.
Abrasive medium A: A triangular prism-shaped abrasive medium having a side of 7 mm formed of nylon resin in which alumina-based abrasive grains are dispersed.
Abrasive media B: Triangular prism-shaped abrasive media with a side of 7 mm formed only of nylon resin. Abrasive media C; Triangular prism-shaped abrasive media with a side of 7 mm formed of polystyrene in which abrasive grains are dispersed.
Polishing medium D: Triangular prism-shaped polishing medium with a side of 7 mm made of polycarbonate in which alumina abrasive grains are dispersed.
Polishing medium E: Triangular prism-shaped polishing medium having a side of 7 mm and formed of an ABS resin in which alumina abrasive grains are dispersed.
Abrasive media F; sintered media (manufactured by Shinto Kogyo Co., Ltd .; V7-
Polishing media G: Firing media (manufactured by Shinto Kogyo Co., Ltd .; AFT 10 × 7)
また、実験条件によって、防錆機能付与材料及び砥粒(新東工業株式会社製;WA#800)を更に装入した。使用した防錆機能付与材料を以下に示す。
防錆機能付与材料A;ナイロン樹脂の粉末(平均粒子径;250μm)
防錆機能付与材料B;ナイロン樹脂の成形体(7mm×7mm×7mm)
防錆機能付与材料C;脂肪酸ナトリウムの粉末(平均粒子径;250μm)
防錆機能付与材料D;脂肪酸ナトリウムの成形体(7mm×7mm×7mm)
Further, depending on the experimental conditions, a rust preventive function-imparting material and abrasive grains (manufactured by Shinto Kogyo Co .; WA # 800) were further charged. The used antirust function-providing materials are shown below.
Antirust function-providing material A: nylon resin powder (average particle size: 250 μm)
Antirust function-providing material B: Nylon resin molded body (7 mm x 7 mm x 7 mm)
Antirust function-providing material C: Fatty acid sodium powder (average particle size: 250 μm)
Rust prevention function imparting material D; molded body of sodium fatty acid (7 mm x 7 mm x 7 mm)
遠心バレル研磨機を所定時間作動させて被加工物を研磨した。そして、バレル槽より取り出した被加工物を5個選択し、水が攪拌されている水槽中に30秒投入して被加工物の表面を洗浄した後、乾燥機(田中技研株式会社製;TB−18H)にて100℃で乾燥した。その後、皮膜の評価、研磨の評価、防錆評価を行った。 The workpiece was polished by operating the centrifugal barrel polishing machine for a predetermined time. Then, five workpieces taken out from the barrel tank are selected, and the surface of the workpiece is washed by putting it into a water tank in which water is agitated, and then a dryer (manufactured by Tanaka Giken Co., Ltd .; TB -18H) at 100 ° C. Thereafter, evaluation of the film, evaluation of polishing, and evaluation of rust prevention were performed.
皮膜の評価は、TOF−SIMS(アルバック・ファイ株式会社製;TRIFT5)でスペクトル分析及び面分析(マッピング)を行い、皮膜の有無及び皮膜の種類を評価した。
また、皮膜の厚さは、XPS(X線光電子分光法)により測定した値をSiO2換算して算出した。具体的な測定方法は下記の通りである。
アルゴンイオンを光源として皮膜が形成された被加工物の表面をスパッタし、飛び出したイオンをXPSで分析する。被覆成分のスパッタリング率r、被覆成分が検出できなくなった時間或いは被加工物の物質が検出された時間をスパッタ時間t、とすると、被覆成分の厚さであるスパッタ深さdは、d=r×tにより算出される。ここで、スパッタリング率rが既知でない物質を測定する場合、標準試料であるSiO2のスパッタリング率を用いてスパッタ深さdを算出し、これを皮膜のスパッタ深さとするのが一般的である。
本実施例の被覆成分のスパッタリング率は既知でないため、上述のようにSiO2のスパッタリング率を用いて算出したスパッタ深さを皮膜の厚さとした。
For the evaluation of the film, spectrum analysis and surface analysis (mapping) were performed by TOF-SIMS (manufactured by ULVAC-PHI Co., Ltd .; TRIFT5), and the presence or absence of the film and the type of the film were evaluated.
The film thickness was calculated by converting the value measured by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) into SiO 2 . The specific measurement method is as follows.
The surface of the workpiece on which the film is formed is sputtered using argon ions as a light source, and the ions that are ejected are analyzed by XPS. When the sputtering rate r of the coating component, the time when the coating component cannot be detected, or the time when the substance of the workpiece is detected is the sputtering time t, the sputtering depth d, which is the thickness of the coating component, is d = r. Calculated by xt. Here, when a substance whose sputtering rate r is not known is measured, the sputtering depth d is generally calculated using the sputtering rate of SiO 2 which is a standard sample, and this is used as the sputtering depth of the film.
Since the sputtering rate of the coating component of this example is not known, the thickness of the film was determined by using the sputtering depth calculated using the sputtering rate of SiO 2 as described above.
研磨の評価は、乾燥後の被加工物の表面粗さRa(JIS B6001;1994に規定)を、表面粗さ測定器(東京精密株式会社製;Surfcom 1500DX)にて測定してその平均値を算出し、この値を未加工品の表面粗さと比較して評価した。 For the evaluation of polishing, the surface roughness Ra of the workpiece after drying (specified in JIS B6001; 1994) is measured with a surface roughness measuring instrument (manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd .; Surfcom 1500DX), and the average value is obtained. It was calculated and evaluated by comparing this value with the surface roughness of the green product.
防錆の評価は、所定の雰囲気に保持した恒温恒湿槽に乾燥後の被加工物を放置し、錆の進行を観察することで評価した。具体的には、庫内の雰囲気を温度49℃、湿度95%に保持した恒温恒湿槽(楠本化成株式会社製;TH403HE)に、樹脂製の架台を介して放置した。この試料を72時間以降24時間毎にマイクロスコープ(株式会社ハイロックス製;KH3000)で観察し、目視にて錆の進行を評価した。評価基準は下記のようにした。
○・・・錆は確認されず。
△・・・錆が観察されたが、大きさはすべて0.5mm未満である。
×・・・0.5mm以上の錆が観察された。
The rust prevention was evaluated by leaving the dried workpiece in a constant temperature and humidity chamber maintained in a predetermined atmosphere and observing the progress of rust. Specifically, the inside atmosphere was left in a constant temperature and humidity chamber (manufactured by Enomoto Kasei Co., Ltd .; TH403HE) maintained at a temperature of 49 ° C. and a humidity of 95% via a resin mount. This sample was observed with a microscope (manufactured by Hilox Co., Ltd .; KH3000) every 72 hours after 72 hours, and the progress of rust was visually evaluated. The evaluation criteria were as follows.
○ ・ ・ ・ No rust confirmed.
Δ: Rust was observed, but all sizes were less than 0.5 mm.
X: Rust of 0.5 mm or more was observed.
実施例1〜22及び比較例1、2における加工条件は、表1に示す通りとした。実施例1〜22及び比較例1、2によって得られた被加工物の評価結果を、表1に示す。表1における「粒度」とは樹脂に分散された砥粒の粒度、「砥粒の含有率」とは樹脂を含む研磨メディアにおいて研磨メディアに対する砥粒の含有率(質量%)、を示す。 The processing conditions in Examples 1 to 22 and Comparative Examples 1 and 2 were as shown in Table 1. Table 1 shows the evaluation results of the workpieces obtained in Examples 1 to 22 and Comparative Examples 1 and 2. In Table 1, “particle size” refers to the particle size of the abrasive grains dispersed in the resin, and “abrasive content” refers to the content (% by mass) of the abrasive grains relative to the polishing media in the polishing media containing the resin.
(1)皮膜の評価
樹脂を含む研磨メディアを用いて研磨した場合、及び防錆機能付与材料を装入して研磨を行った場合は、何れも被加工物の表面には0.1nm〜10.0nmの皮膜が形成されていた(実施例1〜22)。一方、比較例1、2のようにセラミックスメディアのみで研磨を行った場合、被加工物の表面には皮膜が形成されなかった。以上の結果、実施例のバレル研磨方法により、被加工物の表面には極めて薄い皮膜を形成出来ることが判った。
第一実施形態におけるこの評価結果の一例として、実施例1の分析結果を図4に示す。図4(A)は、被加工物表面の負イオンのスペクトル解析結果を示す。質量電荷比(m/z)が17、26、42、80の場合(同図の○箇所)に分子イオンピークが検出された。これらは、それぞれOH−イオン、CN−イオン、CNO−イオン、SO3 2−イオン、が検出されたことを示している。このうち、CN−イオン及びCNO−イオンはナイロンより由来するイオンである。その他のイオンであるOH−イオンは空気中に存在する一般物質であり、SO3 2−イオンはバレル槽に由来する物質である。図4(B)は、被加工物の表面を面分析(マッピング)した結果である。白又はグレーの部分が、対象となるイオンが検出されたことを示す。同図に示すように、CN−イオン及びCNO−イオンは被加工物の表面全体に存在していることが示された。以上の結果より、第一実施形態のバレル研磨方法で研磨を行うと、被加工物の表面に樹脂の皮膜が形成されることが判かった。
(1) Evaluation of film When polished using a polishing medium containing a resin and when a rust preventive function-imparting material is charged and polished, the surface of the workpiece is 0.1 nm to 10 nm. A film of 0.0 nm was formed (Examples 1 to 22). On the other hand, when the polishing was performed only with the ceramic media as in Comparative Examples 1 and 2, no film was formed on the surface of the workpiece. As a result, it was found that an extremely thin film can be formed on the surface of the workpiece by the barrel polishing method of the example.
As an example of this evaluation result in the first embodiment, the analysis result of Example 1 is shown in FIG. FIG. 4A shows the result of spectral analysis of negative ions on the surface of the workpiece. Molecular ion peaks were detected when the mass-to-charge ratio (m / z) was 17, 26, 42, and 80 (circled points in the figure). These indicate that OH − ions, CN − ions, CNO − ions, and SO 3 2− ions were detected, respectively. Among these, CN - ion and CNO - ion are ions derived from nylon. Other ions, OH − ions are general substances existing in the air, and SO 3 2− ions are substances derived from the barrel tank. FIG. 4B shows the result of surface analysis (mapping) of the surface of the workpiece. The white or gray part indicates that the target ion has been detected. As shown in the figure, it was shown that CN − ions and CNO − ions exist on the entire surface of the workpiece. From the above results, it was found that when polishing was performed by the barrel polishing method of the first embodiment, a resin film was formed on the surface of the workpiece.
また、第二実施形態におけるこの評価結果の一例として、実施例20の分析結果を図5に示す。図5(A)は、被加工物の正イオンのスペクトル解析結果を示す。比較の為に、下段には未加工の被加工物のスペクトル分析結果を示す。未加工の被加工物では質量電荷比が101、105、111、115、121、128の場合(同図の△箇所)に分子イオンピークが検出されたが、実施例17の被加工物では上述の質量電荷比では分子イオンのピークが検出されず、104、113、117、127、129の場合(同図の○箇所)に検出された。この質量電荷比は、防錆機能付与材料として用いた脂肪酸ナトリウムに由来する成分を示す。この結果は、防錆機能付与材料を装入して研磨することで、被加工物の表面にこの防錆機能付与材料の皮膜が形成されることを示唆している。図5(B)は被加工物の表面を面分析した結果である。この図は質量電荷比が127のイオンを検出している。同図に示すように、このイオンは被加工物の表面全体に存在していることが示された。以上の結果より、第二実施形態のバレル研磨方法でバレル研磨を行うと、被加工物の表面に防錆機能付与材料の皮膜が形成されることが判かった。 Moreover, the analysis result of Example 20 is shown in FIG. 5 as an example of this evaluation result in 2nd embodiment. FIG. 5A shows the spectrum analysis result of positive ions of the workpiece. For comparison, the lower part shows a spectrum analysis result of an unprocessed workpiece. Molecular ion peaks were detected when the mass-to-charge ratio was 101, 105, 111, 115, 121, and 128 (Δ points in the figure) for the unprocessed workpiece, but for the workpiece of Example 17, the above-described workpiece was processed. In the mass-to-charge ratio, molecular ion peaks were not detected, but were detected in the cases of 104, 113, 117, 127, and 129 (circled points in the figure). This mass-to-charge ratio indicates a component derived from sodium fatty acid used as a rust preventive function-imparting material. This result suggests that a film of the antirust function-imparting material is formed on the surface of the workpiece by inserting and polishing the antirust function-imparting material. FIG. 5B shows the result of surface analysis of the surface of the workpiece. In this figure, ions having a mass-to-charge ratio of 127 are detected. As shown in the figure, this ion was found to be present on the entire surface of the workpiece. From the above results, it was found that when barrel polishing was performed by the barrel polishing method of the second embodiment, a film of a rust preventive function-imparting material was formed on the surface of the workpiece.
(2)研磨の評価
研磨前の被加工物の表面粗さRaはSUJ2材、SS400材共に0.15μmであった。これに対し、砥粒が樹脂に分散された研磨メディアを用いて研磨を行った場合(実施例1〜10、13〜15、22)、研磨後の被加工物の表面粗さRaは0.07μm〜0.12μmとなったことから、何れの条件でも良好に研磨されていた。ナイロン樹脂のみで形成された研磨メディアを用いて研磨した場合は、実施例11、12に示す通り、砥粒が含有されていないことから研磨能力は実施例1〜10に比べて劣っている。しかし、未加工品に比べ表面粗さが小さくなっていることから、このタイプBの研磨メディアでも研磨されていたことが分かる。また、この研磨メディアを用い、さらに砥粒を装入して研磨した実施例19は、実施例10に比べ、研磨が進んでいることが判った。
セラミックスメディアを用いて研磨を行った場合(比較例1、2)、研磨後の被加工物の表面粗さRaは0.29μm〜0.30μmとなった。これは、セラミックスメディアは樹脂メディアに比べて硬いので、被加工物に対する衝撃力が強いことが原因と考えられる。しかし、防錆機能付与材料をバレル槽に更に装入して研磨を行った場合、0.09μm〜0.20μmとなった。これは、防錆機能付与材料によって研磨メディアの表面にも皮膜が形成された結果、研磨メディア自体の潤滑性が向上し、研磨メディアが被加工物に衝突する際の衝撃力が弱められたことによると推察される。特に防錆機能付与材料として脂肪酸ナトリウムを用いた場合(実施例19〜21)は0.07μm〜0.10μmであり、樹脂メディアでの研磨と同等の表面粗さとなったことから、より潤滑性が向上したことが判る。即ち、防錆機能付与材料をバレル槽に装入すると、研磨メディアの表面に非湿潤で皮膜を形成して研磨メディアの表面に潤滑性を付与する潤滑性付与工程を更に備えることができる。この工程を備えることで、樹脂メディアによる研磨と同等若しくはそれに近い仕上げ性能(表面粗さや形状の調整等)を得ることができる。なお、本実施例の研磨条件では、被加工物の材質の差による到達表面粗さの差は見られなかった。
(2) Evaluation of polishing The surface roughness Ra of the workpiece before polishing was 0.15 μm for both the SUJ2 material and the SS400 material. In contrast, when polishing is performed using a polishing medium in which abrasive grains are dispersed in a resin (Examples 1 to 10, 13 to 15, and 22), the surface roughness Ra of the workpiece after polishing is 0.00. Since it was 07 μm to 0.12 μm, it was polished well under any conditions. When polishing is performed using a polishing medium formed only of nylon resin, the polishing ability is inferior to that of Examples 1 to 10 because abrasive grains are not contained as shown in Examples 11 and 12. However, since the surface roughness is smaller than that of the unprocessed product, it can be seen that this type B polishing media was also polished. Moreover, it turned out that grinding | polishing is progressing compared with Example 10 in Example 19 which inserted and grind | polished the abrasive grain using this grinding | polishing media.
When polishing was performed using ceramic media (Comparative Examples 1 and 2), the surface roughness Ra of the workpiece after polishing was 0.29 μm to 0.30 μm. This is presumably because ceramic media is harder than resin media and therefore has a strong impact force on the workpiece. However, when the rust preventive function-imparting material was further charged into the barrel tank and polished, it was 0.09 μm to 0.20 μm. This is because the surface of the polishing media was formed with the rust-proofing material, which improved the lubricity of the polishing media itself and reduced the impact force when the polishing media collided with the workpiece. It is guessed that. In particular, when fatty acid sodium is used as a material for imparting rust prevention function (Examples 19 to 21), the surface roughness is 0.07 μm to 0.10 μm, and the surface roughness is equivalent to that of polishing with a resin medium. It turns out that improved. That is, when the rust preventive function-imparting material is inserted into the barrel tank, a lubricity imparting step of imparting lubricity to the surface of the polishing media by forming a non-wetting film on the surface of the polishing media can be further provided. By providing this process, finishing performance (surface roughness, shape adjustment, etc.) equivalent to or close to polishing with resin media can be obtained. In the polishing conditions of this example, no difference in the surface roughness due to the difference in the material of the workpiece was observed.
(3)防錆の評価
バレル研磨を行っていない被加工物(未加工品1、2)は、観察を開始した72時間放置した時点ですでに錆が発生しており、その後時間の経過と共に錆が進行していき、312時間後には0.5mm以上の錆が観察された。これに対し、ナイロン樹脂を含む研磨メディアを用いて研磨した場合は、実施例1〜12に示す通り、錆が観察されないか、錆が観察されても強度や寸法精度に影響を及ぼさない0.5mm未満の錆しか観察されず、時間が経過しても腐蝕が進行していないことが判かった。樹脂の皮膜の膜厚を厚くすると錆が発生しにくくなるが、さらに膜厚を厚くしていくと逆に錆が発生しやすくなる(実施例9)。これは、膜厚が厚くなる課程で一度被覆された皮膜が剥離したことによると推測している。
(3) Evaluation of rust prevention Workpieces that have not been barrel-polished (
ナイロン樹脂以外の樹脂を含む研磨メディアを用いて研磨した場合は、実施例13〜15に示す通り、ナイロン樹脂を含む研磨メディアを用いた場合(実施例1〜10)に比べ錆の発生する時間は早かったが、錆の評価は○又は△の評価であった。ナイロン以外の樹脂を含む構成の研磨メディアを用いて研磨した場合でも被加工物に防錆機能を付与することができることが判かった。 When polishing is performed using a polishing medium containing a resin other than nylon resin, as shown in Examples 13 to 15, time when rust is generated as compared to the case of using a polishing medium containing nylon resin (Examples 1 to 10). Was early, but the evaluation of rust was ○ or Δ. It has been found that a rust preventive function can be imparted to a workpiece even when polishing is performed using a polishing medium having a structure containing a resin other than nylon.
セラミックスメディアを用いて研磨した場合は、比較例1、2に示す通り、96時間及び72時間で×評価となった。また、未加工品に比べても錆が発生しやすくなっているのが判かった。これに対し、ナイロン樹脂を主成分とする防錆機能付与材料を装入して研磨した場合は、実施例16〜18に示す通り、ナイロン樹脂を含む研磨メディアと同じ条件で研磨した場合(実施例7)と比べて錆の発生する時間が早かったが、その他の条件より同等以上の防錆効果が得られていた。特に、防錆機能付与材料の形態は成形体の方が優れた防錆効果が得られていた。 In the case of polishing using ceramic media, as shown in Comparative Examples 1 and 2, the evaluation was x in 96 hours and 72 hours. It was also found that rust is more likely to occur than unprocessed products. On the other hand, when the rust preventive function-imparting material mainly composed of nylon resin is inserted and polished, as shown in Examples 16 to 18, when polished under the same conditions as polishing media containing nylon resin (implemented) Compared with Example 7), the time for rust generation was earlier, but the same or better rust prevention effect was obtained than other conditions. In particular, the form of the rust preventive function-imparting material had a superior rust preventive effect with the molded body.
脂肪酸ナトリウムを主成分とする防錆機能付与材料を装入して研磨した場合は、実施例16〜18に示す通り、ナイロン樹脂を含む研磨メディアと同じ条件で研磨した場合(実施例7)、及びナイロン樹脂を主成分とする防錆機能付与材料を装入して研磨した場合(実施例16〜18)よりも優れた防錆効果が得られていた。特に、防錆機能付与材料の形態は成形体の方が優れた防錆効果が得られていた。 When the rust preventive function-imparting material containing fatty acid sodium as a main component is charged and polished, as shown in Examples 16 to 18, when polished under the same conditions as polishing media containing nylon resin (Example 7), And the rust prevention effect superior to the case (Examples 16-18) where the rust prevention function provision material which has nylon resin as a main component was inserted and grind | polished was acquired. In particular, the form of the rust preventive function-imparting material had a superior rust preventive effect with the molded body.
防錆機能付与材料及び砥粒を装入して研磨した場合は、実施例22に示す通り、同じ研磨メディアのみで研磨した場合(実施例12)に比べて研磨が進行しており、かつ優れた防錆効果が得られていた。 When the rust preventive function-imparting material and the abrasive grains are charged and polished, as shown in Example 22, the polishing progresses and is superior to the case where only the same polishing medium is used (Example 12). Rust prevention effect was obtained.
なお、被加工物がSUJ2材とSS400材との場合を比較すると、同じ研磨条件で研磨した場合には表1に示す定性評価では差が見られないが、若干SUJ2の方が錆の発生が少ない傾向がみられた。 In addition, when comparing the case where the workpiece is SUJ2 material and SS400 material, there is no difference in the qualitative evaluation shown in Table 1 when polishing is performed under the same polishing conditions, but the SUJ2 is slightly rusted. There were few trends.
以上の結果、樹脂を含む研磨メディアで被加工物を研磨することで、被加工物を研磨すると同時に防錆機能を付与できることが分かった。 As a result, it was found that by polishing the workpiece with a polishing medium containing a resin, the workpiece can be polished and simultaneously provided with a rust prevention function.
上記説明では、被加工物に発生する錆を「赤錆(Fe2O3)」を例に説明した。しかし、本発明の方法は、「黒錆(Fe3O4)」や非鉄金属を被加工物とした場合に発生する腐蝕生成物(例えば、銅の場合に発生する「緑青」や錫やアルミニウムの場合は発生する「白錆」、等)の発生を抑制する場合にも好適に用いることができる。 In the above description, “red rust (Fe 2 O 3 )” has been described as an example of rust generated on the workpiece. However, the method of the present invention is applicable to corrosion products generated when “black rust (Fe 3 O 4 )” or a non-ferrous metal is used as a workpiece (for example, “greenish blue” generated in the case of copper, tin or aluminum). In the case of (2), it can also be suitably used for suppressing the occurrence of “white rust” and the like.
実施形態では、遠心バレル研磨装置を用いたバレル研磨方法について説明したが、本発明の方法で用いるバレル研磨装置はこれに限定されない。研磨装置の底部に設けられた回転盤を回転させることでマスを流動化して研磨する「流動バレル研磨装置」や、バレル槽を振動させることでマスを流動化して研磨する「振動バレル研磨装置」等、あらゆるバレル研磨装置による研磨に適用することができる。 In the embodiment, the barrel polishing method using the centrifugal barrel polishing apparatus has been described, but the barrel polishing apparatus used in the method of the present invention is not limited to this. “Flow barrel polishing device” that fluidizes and polishes mass by rotating a rotating plate provided at the bottom of the polishing device, and “vibration barrel polishing device” that fluidizes and polishes mass by vibrating a barrel tank It can be applied to polishing by any barrel polishing apparatus.
実施例では、防錆機能付与材料による潤滑性付与工程をセラミックスメディアによる研磨の場合について説明したが、金属メディアによる研磨の場合についても設けることができる。 In the embodiment, the lubricity imparting step using the rust preventive function imparting material has been described for the case of polishing with a ceramic medium, but it can also be provided for the case of polishing with a metal medium.
本発明のバレル研磨方法は、乾式のバレル研磨に比べて防錆効果が低いが、湿式のバレル研磨にも適用できる。 The barrel polishing method of the present invention has a lower rust prevention effect than dry barrel polishing, but can also be applied to wet barrel polishing.
10 遠心バレル研磨装置
11 バレル槽
12 バレル槽ケース
12a 自転軸
13 タレット(公転円盤)
13a 軸受け
14 公転軸
15 駆動機構
15a 駆動モータ
15b モータプーリ
15c 公転プーリ
15d 駆動ベルト
16 従動機構
16a 駆動プーリ
16b 従動プーリ
16c 従動ベルト
10
13a bearing 14 revolving
Claims (11)
前記マスをバレル槽に装入するマス装入工程と、
前記マスを前記バレル槽内で流動化させる流動化工程と、
前記研磨メディアで被加工物を研磨すると共に被加工物の表面に皮膜を形成して防錆機能を付与する研磨・防錆工程と、
を備えることを特徴とするバレル研磨方法。 A barrel polishing method in which a mass including a workpiece and an abrasive medium is fluidized to polish the workpiece in a dry process,
A mass charging step of charging the mass into a barrel tank;
Fluidizing step of fluidizing the mass in the barrel tank;
Polishing and rust prevention step of polishing the workpiece with the polishing media and forming a film on the surface of the workpiece to give a rust prevention function,
A barrel polishing method comprising:
前記研磨・防錆工程は、前記研磨メディアで被加工物を研磨すると共に前記研磨メディアに含まれる樹脂によって被加工物の表面に該樹脂の皮膜を形成して防錆機能を付与することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のバレル研磨方法。 The polishing media is configured by dispersing abrasive grains in a resin,
In the polishing / rust prevention step, the workpiece is polished with the polishing media and a resin film is formed on the surface of the workpiece by the resin contained in the polishing media to provide a rust prevention function. The barrel polishing method according to claim 1 or 2.
前記研磨・防錆工程は、前記研磨メディアで被加工物を研磨すると共に前記防錆機能付与材料によって被加工物の表面に該防錆機能付与材料を構成する成分の皮膜を形成して防錆機能を付与することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のバレル研磨方法。 The mass further includes a rust preventive function-imparting material that is a powder or a molded body,
In the polishing / rust prevention step, the workpiece is polished with the polishing media and a film of a component constituting the rust prevention function-imparting material is formed on the surface of the workpiece by the rust prevention function-imparting material. The barrel polishing method according to claim 1 or 2, wherein a function is imparted.
前記研磨・防錆工程は、前記研磨メディア及び前記砥粒で被加工物を研磨すると共に前記防錆機能付与材料によって被加工物の表面に該防錆機能付与材料の主成分の皮膜を形成することを特徴とする請求項4乃至請求項8のいずれか1つに記載のバレル研磨方法。 The mass further includes abrasive grains,
In the polishing and rust prevention step, the workpiece is polished with the polishing media and the abrasive grains, and a film of the main component of the rust prevention function imparting material is formed on the surface of the workpiece by the rust prevention function imparting material. The barrel polishing method according to any one of claims 4 to 8, wherein the method is a barrel polishing method.
被加工物及び樹脂を基体とする研磨メディアを含むマスをバレル槽に装入する工程と、
前記マスを流動化させる工程と、
前記研磨メディアで被加工物を研磨すると共に前記研磨メディアの基体である樹脂によって被加工物の表面に防錆効果を付与する工程と、
を備えることを特徴とするバレル研磨方法。 A barrel polishing method for polishing a workpiece by fluidizing a mass charged into a barrel tank,
Charging the barrel tank with a mass containing a workpiece and a polishing media based on a resin; and
Fluidizing the mass;
Polishing the workpiece with the polishing media and imparting a rust preventive effect to the surface of the workpiece with a resin that is a base of the polishing media;
A barrel polishing method comprising:
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