JP5540182B2 - Edge finishing tool and edge finishing method using the same - Google Patents
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Description
本発明は、電解作用及び研磨作用を用いたエッジ(縁部)の仕上げ工具及びその工法に関する技術分野に属する。 The present invention belongs to a technical field related to an edge finishing tool using an electrolytic action and a polishing action, and a method for the same.
金属材料や樹脂材料の切断加工又は穿孔加工の際には、その切断面や穿孔出口の縁部(エッジ)には部材の切断残材としてバリが生じるものであった。このバリの残存は、例えば、配管の内径部分に発生すると流体の流れを阻害して機器のトラブルにつながる恐れがある。近年特に、高精度の精密部品においては、このバリの除去(通称、「バリ取り」)と加工精度の技術向上が求められて来ている。 When cutting or perforating a metal material or a resin material, burrs are generated as a cutting residual material of the member on the cut surface or the edge of the perforation outlet. If this burr remains, for example, in the inner diameter portion of the pipe, the fluid flow may be hindered, resulting in trouble with the equipment. In recent years, in particular, for high-precision precision parts, there has been a demand for technology for removing the burrs (commonly called “deburring”) and improving processing accuracy.
従来から行われているバリ取り方法は、一般的な砥石やヤスリなどを用いた手作業による方法の他、所定仕様に成形した砥石体や研磨ベルト体で除去する方法(例えば、特許文献1)、又は投射材と呼ばれる微粒体を衝突させて行うショットブラスト法(例えば、特許文献2)、がある。 Conventional deburring methods include a manual grinding method using a general grindstone or a file, and a method of removing with a grindstone body or a polishing belt body molded to a predetermined specification (for example, Patent Document 1). Alternatively, there is a shot blasting method (for example, Patent Document 2) performed by colliding a fine particle called a projection material.
しかしこれらの方法は、いずれもバリの除去と同時にバリ以外のエッジ部位、又はその処理面が不均一となったり、また砥石の形状が転写されたりしてしまって加工だれが生じていた。このため、仕上げ時間がかかるわりに面取り寸法の制御や精密なエッジ仕上げをすることが難しく、きれいに仕上げられないという問題があった。 However, in any of these methods, the edge portion other than the burrs or the treated surface thereof becomes non-uniform at the same time as the removal of burrs, or the shape of the grindstone is transferred, resulting in machining. For this reason, although finishing time is required, it is difficult to control the chamfer dimension and to perform precise edge finishing, and there is a problem that it cannot be finished cleanly.
また、通常の穿孔加工におけるエッジのバリ取り方法では開口から挿入させた研磨工具を往復移動させて行うことがあるが、その際にバリが脱落せずに反対方向に折れ曲がったいわゆる「かえり」と呼ばれる2次バリが残存してしまうことが多かった。そのためにバリ取りをする際、エッジの縁部に沿って所定幅を斜めに切削(いわゆる「面取り加工))して行う工法(例えば、特許文献3、4、5)もあるが、バリ根元厚さ分以上を除去しなければならず、エッジ曲率半径が小さい鋭利性の高い状態(より直角に近い状態)の精密なエッジに仕上げることができなかった。さらに、回転軸に直角方向と傾斜させた方向の2面に切削刃を固定した構造のものもあるが、切削刃で加工するため表面粗さが大きくなり、より滑らかな研磨することができなかった。さらに、この構造では、微細なかえりが発生した場合、通電すると短絡してしまい、電解作用を併用することができず確実なかえりの除去ができない。このため、これらの工具はコーナ(角部)の加工用であって、精密なエッジの鋭利仕上げには適さないものであった。
In addition, the edge deburring method in normal drilling may be performed by reciprocating the polishing tool inserted from the opening. At that time, the burr is bent in the opposite direction without falling off. In many cases, secondary burrs called remained. Therefore, when deburring, there is a method (for example,
さらにまた、上記のように機械的接触によってバリ取りを行う工法の他に、より微細なバリ取りを行うことを目的とした電解バリ取り工法(例えば、特許文献6)、及びより平滑な仕上げを目的とした電解研磨装置(例えば、特許文献7)が開示されている。これら電解処理工法は、電解液中に被加工物(+極側)の部位に所定形の電極(−極側)を非接触状態又は絶縁状態で近接配置させて電気的に金属表面を溶融させて行う方法である。 Furthermore, in addition to the deburring method by mechanical contact as described above, an electrolytic deburring method (for example, Patent Document 6) for the purpose of performing finer deburring and a smoother finish. An intended electropolishing apparatus (for example, Patent Document 7) is disclosed. In these electrolytic treatment methods, a predetermined shape electrode (-pole side) is placed close to the work piece (+ pole side) in the electrolyte solution in a non-contact state or in an insulating state to electrically melt the metal surface. It is a method to do.
しかしこの電解作用を利用したバリ取り工法は、広範な平面では効果的であるが直交角部を含んだ複雑な形状にあっては、どうしても高電流部と低電流部が生じてしまい処理後の表面にバラツキが不可避的に生じていた。このため、高精細なエッジ仕上げには不十分なものであった。 However, the deburring method using this electrolytic action is effective in a wide range of planes, but in a complicated shape including orthogonal corners, a high current part and a low current part are inevitably produced, and after processing The surface was inevitably uneven. For this reason, it was insufficient for high-definition edge finishing.
上記したように、従来技術のバリ取り工具や工法では、以下の課題があった。 As described above, the conventional deburring tools and methods have the following problems.
砥石研磨によるバリ取りでは、同時にバリ以外のエッジ部位及びその処理面が不均一になったり、また砥石形状が転写されてしまって加工だれが生じてしまう課題があった。 Deburring by grinding with a grinding wheel has a problem that edge portions other than the burrs and the processing surface thereof are non-uniform at the same time, and the shape of the grinding stone is transferred to cause machining.
また、エッジを挟む面の一方側の面からのバリ取り研磨では、少なからずかえりが発生してその完全除去には煩雑な処理が必要となる課題もあった。 Further, in the deburring polishing from one side of the surface sandwiching the edge, there is a problem that a slight amount of burr occurs, and complicated processing is required for complete removal.
さらに、このかえりを避けるため面取り処理も可能であるが面取り幅がバリ根元幅より大きくなって、エッジ曲率半径が小さい鋭利性の高い状態に仕上げることができ難いという課題もあった。 Furthermore, in order to avoid this burr, a chamfering process is possible, but there is also a problem that the chamfering width becomes larger than the burr root width, and it is difficult to finish in a sharp state with a small edge curvature radius.
さらには、電解作用によるパリ取り研磨においては、平面の処理に比べて鋭利に突出した縁部や凸部は、どうしても高電流部と低電流部が生じてしまい処理後の表面にバラツキが不可避的に生じていた。このため、高精細なエッジの仕上げには不十分であるとの課題があった。 Furthermore, in Paris removal polishing by electrolytic action, the edges and protrusions that protrude sharply compared to the flat surface treatment inevitably generate high current portions and low current portions, and the surface after treatment is inevitable. Had occurred. For this reason, there existed a subject that it was inadequate for the finishing of a high-definition edge.
そこで本発明は、上記の課題に鑑み、これらを解決する手段として本発明に係るエッジ仕上げ工具、及びこれを用いたエッジ仕上げ工法を提案するものである。 In view of the above problems, the present invention proposes an edge finishing tool according to the present invention and an edge finishing method using the same as means for solving these problems.
本発明は、上述した各課題を解決するため、以下の構成を取っている。 The present invention has the following configuration in order to solve the above-described problems.
すなわち、同軸回転する2種の回転面を備えた回転体の外観形態を成すものであって、前記2種の回転面の母線同士の交角を、被加工物のエッジの峡み角に一致させて配設すると共に、各回転面の異なる位相位置にそれぞれ研磨具を配設してなり、かつこれらの研磨具の少なくとも一方側をエッジ接触時にエッジを超える位置となるように配設している。 That is, it forms the appearance of a rotating body having two types of rotating surfaces that rotate coaxially, and the intersection angle between the buses of the two types of rotating surfaces is made to coincide with the ridge angle of the edge of the workpiece. In addition, the polishing tools are arranged at different phase positions on the respective rotating surfaces, and at least one side of these polishing tools is arranged so as to exceed the edge when contacting the edge. .
また、かかる構成による機械的又は物理的な接触による処理に加えて、電解作用を併用することを想定して、前記2種位置の研磨具が、それぞれ電気的絶縁をもって配設している。 Moreover, in addition to the process by the mechanical or physical contact by such a structure, the said 2 types of polishing tools are each arrange | positioned with electrical insulation supposing using an electrolytic action together.
これらの研磨具の配設構成は、ゴム材や弾性樹脂材や撓みバネ材などの弾性手段を介して行っている。 These polishing tools are arranged through elastic means such as a rubber material, an elastic resin material, and a flexible spring material.
特に、エッジが直角である場合は、母線同士の交角を直角として各回転面を構成する。 In particular, when the edge is a right angle, each rotation plane is configured with an intersection angle between the buses as a right angle.
また、電解作用を円滑に行うため、回転基台に電解液の液溜部を形成し、ここから前記研磨具付近に電解液を継続的に供給するための回転体内を貫通させた管路とその供給口を適宜の位置に形成している。 In addition, in order to smoothly perform the electrolytic action, a liquid reservoir portion of the electrolytic solution is formed on the rotating base, and a pipe line penetrating through the rotating body for continuously supplying the electrolytic solution to the vicinity of the polishing tool from here The supply port is formed at an appropriate position.
さらに各回転面に配設した研磨具は1つに限定することなく、複数個を軸対称の位置に配設しても良い。 Furthermore, the number of polishing tools disposed on each rotating surface is not limited to one, and a plurality of polishing tools may be disposed at axially symmetric positions.
これにより、エッジの仕上げ研磨工法は、請求項2からの構成では、エッジ仕上げ工具を負極に、及び被加工物を正極にして通電すると共に、研磨処理する位置に電解液を浸潤させて、物理的接触研磨作用と電解研磨作用を同時又は交互に作用してエッジの仕上げ処理を行っている。
Thus, the edge finish polishing method, in the configuration from
本発明の上記構成を取ることにより、以下に記載した優れた効果を奏するものである。 By taking the above-described configuration of the present invention, the following excellent effects can be achieved.
請求項1の構成によれば、位相をずらして2種の回転面にそれぞれ研磨具を配設することにより、定位置回転でエッジの両面の処理を行うことができ、かつ軸方向に往復移動をさせることにより、エッジ部に生じたパリ及びかえりと呼ばれる2次バリを効果的にかつ効率的に除去することができる。かつ研磨具の少なくとも一方側をエッジ接触時にエッジを超える位置で配置しているため、これと位相をずらした配置とが相俟って、エッジの形状を転写することなく、曲率半径の小さい鋭利な仕上げをすることができる。そのため、同様の処理をする場合の従来の工法に比べて、より短時間でかつ効率的にエッジの鋭利仕上げが可能となる。 According to the configuration of the first aspect, by disposing the polishing tool on each of the two types of rotating surfaces while shifting the phase, it is possible to perform processing on both sides of the edge by fixed position rotation and reciprocate in the axial direction. By doing so, it is possible to effectively and efficiently remove secondary burrs called Paris and burr generated at the edge portion. In addition, since at least one side of the polishing tool is disposed at a position exceeding the edge when contacting the edge, this and the arrangement shifted in phase combine with each other so that the sharp shape with a small curvature radius can be obtained without transferring the shape of the edge. Can be finished. Therefore, sharp finishing of the edge can be performed in a shorter time and more efficiently than the conventional method in the case of performing the same processing.
また、一般的な電解加工をする場合、被加工物の表面に電気が流れづらい不動態皮膜が形成されるため、エッジ部に電解が集中して、エッジ部のみが丸みを帯びてしまう問題点があったが、請求項2の構成を加えることにより、研磨具で擦りながら電解加工をするため、表面に不動態皮膜が形成される前に加工ができる。これにより、研磨具で擦った範囲を電解加工ができるため、エッジ部に電解が集中せず鋭利なエッジに仕上げることができる。
In addition, when performing general electrolytic processing, since a passive film is formed on the surface of the work piece where it is difficult for electricity to flow, electrolysis concentrates on the edge portion, and only the edge portion is rounded. However, by adding the configuration of
請求項3に記載する研磨具に弾性手段を介在させることにより、電解研磨のなりゆき処理によるバリ取りの不確実性を解消してより精細のバリ取り処理と円滑な平面処理を行うことができ、かつ効率的に仕上げることができる。
By interposing an elastic means in the polishing tool according to
請求項4に記載の構成によれば、穿孔処理した開口縁の処理をバリ取りとより直角な処理を行うことができる。詳しくは下記の実施例の説明で記載する。
According to the structure of
更に、請求項5に記載の構成によれば、電解液を処理位置に適格に供給することができ、電解作用を少ない電解液でより効果的に行わせることができる。
Furthermore, according to the structure of
請求項6に記載した構成によれば、一つの回転面に軸対称位置で複数個を配置するため、効果的な処理に加えて、回転軸のふらつきを防止して回転接触圧を一定に保つことができる効果を奏する。 According to the configuration described in claim 6, since a plurality are arranged at an axially symmetric position on one rotational surface, in addition to effective processing, the rotational contact pressure is kept constant by preventing the rotational shaft from wobbling. There is an effect that can be.
請求項7、8に記載した工法を取ることにより上記した効果に裏付けされた、エッジのバリ取りと研磨処理を効率的かつ効果的な処理の実現を図ることができる。 By adopting the construction method described in claims 7 and 8, it is possible to achieve efficient and effective processing of edge deburring and polishing supported by the above-described effects.
以下に、本発明の実施形態例について、添付図面をもとに説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1、図2は、本願に係る発明の実施例(以下、「本実施例」)としてのエッジ仕上げ工具(以下、「本願工具」と略称。)の外観形態をそれぞれ仰視、及び俯視して示した斜視図である。図示したように、本願工具の外観形態は、回転体を呈する。この回転体Taは、導電性材で成形されるものあって、比較長径で柱状(本実施例では円柱状)に形成した回転基台1と、この回転基台1の一端側の中心部(軸芯)から軸延長方向に突出形成した比較小径の軸柱体2(本実施例では円柱状)を有し、かつ他端側(図面では上側)にはモータ等の外部駆動源の回転力を伝達させるための入力シャフト3を形成している。
1 and 2 show the appearance of an edge finishing tool (hereinafter abbreviated as “tool of the present application”) as an embodiment of the invention according to the present application (hereinafter referred to as “this embodiment”). It is the shown perspective view. As shown in the drawing, the external form of the present application tool is a rotating body. The rotating body Ta is formed of a conductive material, and has a
ここで、該回転基台1の軸柱体2側(図面では下側)の回転面11(「基台回転面」と略称する。)と、前記軸柱体2の側周面となる回転面21(「軸柱回転面」と略称する。)とは、それぞれ特許請求項で規定する2個の回転面を意味するものである。
Here, the rotation surface 11 (abbreviated as “base rotation surface”) on the
なお、本実施例では、基台回転面11の母線mrは回転軸Cと垂直に設定したものであり、軸柱回転面21の母線maは回転軸Cと平行であるため、これら2種の母線mr、ma同士の交角θが90度となっており、直交関係にある。
In this embodiment, the bus mr of the
基台回転面11には、軸柱体2の根元付近を基台回転面11から後退させるように所定幅の切欠き部12を形成している。また、この切欠き部12の反対側の回転基台1の端面(図面では上側の面)には、使用する電解液を一時溜め置く桶状の液溜部13を形成している。さらに、この回転基台1には、この液溜部13から切欠き部12に通じる管路14を形成(実施例では2本)している。
A
なお、この管路14の供給口15は切欠き部12の底部に限定するものではなく基台回転面11の適宜の箇所に適宜の個数を配設するようにしてもよい。
In addition, the
次に、本発明の主要構成要素の一つである研磨具の配設について説明する。 Next, the arrangement of the polishing tool, which is one of the main components of the present invention, will be described.
該研磨具は、上述した2種の回転面のそれぞれに配設されるものであり、基台回転面11に配設した研磨具4(「基台研磨具」と略称する。)と、軸柱回転面21に配設した研磨具5(「軸柱研磨具」と略称する。)とから成る。これらの基台研磨具4と軸柱研磨具5は、被加工物Oと面接触又は線接触による物理的接触を目的としたものである。被加工物Oと直接接触する研磨部材41、51としては、面状又は線状の面ヤスリや砥石など既存の研磨材を処理仕様に応じて適宜に選択して設定すれば良いものである。さらにこれらの研磨部材41、51は、処理面(研磨面)への接触時に弾力性を持たせるため、ゴム材などの弾性材や板バネや片持ちさせたバネ材などの弾性手段42、52を介在させて取り付けている(例えば、図4に示す仕様)。また、これらの研磨具4、5の配設は、それぞれの回転面11、21とは電気的絶縁状態で取り付けている。これにより、導電材で形成している回転体Taと研磨部材41、51とは電気的には絶縁関係にある。この結果、後述する電解作用において回転体Taに通電しても研磨部材41、51までは導通することはなく、導電材(金属材料)で形成された被加工物Oを対向電極として通電しても、回転体Taと被加工物Oとの短絡が回避されることとなる。
The polishing tool is disposed on each of the two types of rotating surfaces described above, and includes a polishing tool 4 (abbreviated as “base polishing tool”) disposed on the
また、基台研磨具4と軸柱研磨具5の回転上の位置関係は、ことなる位相となるように配置している。すなわち、両研磨具4、5は同軸上で同期回転するが、本実施例では、その周期が90度ずれた状態に設定している。そしてこの位相を異なる状態を維持しながら、各回転面の研磨具4、5は軸対称の位置にそれぞれ複数個を配設している。図示した本実施例では、それぞれ軸を挟んで対向した位置に2個配置している。
Moreover, the positional relationship on the rotation of the
さらに、軸柱回転面21における軸柱研磨具5の配設は、少なくとも基台回転面11と軸柱回転面21との交差位置x(実際は切欠き部12があるため当接してはいない。)から軸延長方向(図面では下方向)へ軸に沿って配設するようにしている。これは、回転体Taを軸移動させることなくエッジeを挟む両面へ、同周期で基台研磨具4と軸柱研磨具5とを接触するようにしている。ただし、位相が異なるため、エッジeへ同時に接触することはない。
Furthermore, the arrangement of the shaft
また、各研磨具4、5の少なくとも一方側(本実施例では軸柱研磨具5)は、エッジeを挟む面に接触している時に、エッジeを超えるように配設している。別言すると、図面上、水平位置となる基台研磨具4の水平位置と同位置、又はこれより若干上方に延出させた位置から軸柱研磨具5を下方に配設している。
Further, at least one side of each of the
次に、上記構成の本発明に係る本実施例の工具の作用とその工法について、被加工物Oをドリル等で切削穿孔したエッジeへ適用した場合について説明する。 Next, the operation of the tool according to the present embodiment having the above-described configuration and the construction method thereof will be described in the case where the workpiece O is applied to the edge e cut and drilled with a drill or the like.
先ず、モータ等の外部の回転駆動手段(図示省略)を回転体Taの入力シャフト3に直接連結、又はベルトや歯車等による連係連結して回転力を伝達する。この時の回転体Taの回転速度は、10回/秒程度に設定している。この状態で、図面上で上下方向(軸方向)に移動させて被加工物の穿孔hへ回転体Taを構成する軸柱体2を挿入して行き、軸柱研磨具5を穿孔hの内面に接触させて研磨する(図5参照)。この軸柱研磨具5は、ゴムやバネなどの弾性手段52を介して取り付けているため一定の押圧力をもって接触回転し、バリbの除去と共にエッジeを構成する両面の一方側である内面側の研磨することとなる。
First, an external rotational driving means (not shown) such as a motor is directly connected to the
さらに穿孔hに挿入して行き、基台研磨具4が穿孔hのエッジeに生じているバリbと回転接触して、除去すると共に研磨する。この際にバリbは完全に除去されずに内面側にバリbのかえりを生じることがあるが、これは軸柱研磨具5との回転接触により除去されることとなる。
Further, it is inserted into the perforation h, and the
この回転体Taの上下動を適宜の回数だけ繰り返すことにより、1回のエッジeの処理で発生した微細なかえりも完全に除去することができる。併せて研磨も行うため、エッジeの曲率半径を小さくすることができると共に表面粗さが小さくより平滑な面を持った鋭利なエッジeに仕上げることができる。本実施例では、エッジeの曲率半径11μm、表面粗さ1.3μmRz(最大高さ)程度の処理が可能となっている。 By repeating this up and down movement of the rotating body Ta an appropriate number of times, the fine burr generated by one processing of the edge e can be completely removed. In addition, since polishing is also performed, the radius of curvature of the edge e can be reduced, and a sharp edge e having a smaller surface roughness and a smoother surface can be obtained. In the present embodiment, processing with an edge e curvature radius of 11 μm and a surface roughness of 1.3 μm Rz (maximum height) is possible.
さらに、被加工物Oを正極側、回転体Taを負極側として通電し、これと共に、回転体Taの液溜部13に貯留させた電解液を、管路14を介して供給口15から各研磨具4、5に供給して浸潤させる。これにより、電解作用により微細なエッジeを溶融させて完全に除去し、より平滑性を高めることができる。
Further, the workpiece O is energized with the positive electrode side and the rotating body Ta as the negative electrode side, and the electrolyte stored in the
上述した構成で各研磨具4、5を電気的絶縁状態で配置としたのは、この電解作用を利用するためである。すなわち、金属材料からなる被加工物Oと回転体Taとに、それぞれ反対電極を設けて通電させることにより、研磨具4、5による物理的な接触研磨作用と通電による電解研磨作用を併用することによってより精密なエッジeの加工仕上げを実現している。別言すると、主要な比較的大きめのバリbはこの物理的研磨と電解研磨とで除去し、(手で触れてざら付く程度の)微細なバリやかえりは電解作用で溶解させて行うことにより、短時間で効率よく確実にバリbを除去すると共により平滑度の高いエッジ面に仕上げることとを実現したものである。
The reason why the
また、上記実施例では、軸柱体2が所定の間隙もって適合する経口の穿孔hに用いた場合について説明しているが、これに限らず、本願に係る研磨工具を、図7で例示したように、直方体Oaや大径環状体Ob(ドーナツ状体)のなどの他形態のエッジeにも適用することができる。
Moreover, in the said Example, although the case where the
さらにまた、上記実施例では、回転面の母線同士の交角θを90度として基台回転面11、及び軸柱回転面21を構成している。すなわち、上記実施例は、挟み角が直角のエッジeを処理対象としたものであり、そのため基台回転面11が平面となる円盤状に回転基台1を形成しているが、これを基台回転面11が曲面となる円錐台(又は切頭円錐体)に形成してもよい。このように構成することにより図8に示すような、断面多角形(図面では偏五角形)の柱状体Ocのエッジe(角部)の仕上げ処理をすることもできる。この場合、2種の母線mr、maの交角θは鈍角の範囲(90°<θ<180°)となる。なお、この交角θを鋭角の範囲(0°<θ<90°)とした場合は、2種の回転面11、21の位置関係では、先端が円錐状先端部を有するピン状体の先端の研磨仕上げには適用できるが、連続した線状のエッジeに対して適用することはできない。
Furthermore, in the said Example, the
本願に係るエッジ仕上げ工具は、特に品質規格が厳しい微細なバリでも機能、安全性が損なわれる精密機器・油圧系・輸送機器・食品関連部品、また、難削材などを使用していることからバリ取りが難しいジェットエンジン・原子力発電・化学プラント機器、さらに複雑な形状・微小・微細化した部品などを加工している業界へも広く利用することができる。 The edge finishing tool according to this application uses precision equipment, hydraulic systems, transportation equipment, food-related parts, difficult-to-cut materials, etc. that can impair the function and safety even with fine burrs that have strict quality standards. It can be widely used in jet engines, nuclear power generation, chemical plant equipment that is difficult to deburr, and industries that process complex shapes, microscopic parts, and so on.
Ta 回転体
1 回転基台
11 基台回転面
mr 母線(基台回転面の〜)
12 切欠き部
2 軸柱体
21 軸柱回転面
ma 母線(軸柱回転面の〜)
θ 母線同士の交角
3 入力シャフト
4 基台研磨具
41 研磨部材
42 弾性手段
5 軸柱研磨具
51 研磨部材
52 弾性手段
O 被加工物
e エッジ
h 穿孔
s 内周面
b バリ
Tb 他形態の回転体
Oa 直方体
Ob 大径環状体
Oc 柱状体
Ta
12
θ Intersection angle between
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