JPH03234466A - 球体の加工方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はセラミック球体などの球体をラップ加工する加
工方法に関する。

（従来の技術） 近時、セラミック材料の優れた機械的性質を生かして機
会部品としての球体を製造することが行われている。例
えば高温条件下で使用する軸受に設ける球体を高温強度
に優れた窒化けい素焼粘体で製造することが行われてい
る。

一般にセラミック球体を製造するためには、角棒形をな
すセラミック焼結体を切断してサイコロ状体を作製し、
サイコロ状体をバレル加工により球体に形成し、さらに
球体にラップ加工を行って仕上げる方法が採用されてい
る。このラップ加工は、球体を例えば軸受用球体に要求
されるサブミクロン単位の高い真球度の球体に仕上げる
ためのものである。

この球体に対するラップ加工には、相対して配置した下
位円盤と上位円盤との間に球体を介在させ、両円盤の回
転により球体をラップ加工する形式のラップ装置を使用
して行う方法がある。

しかし、このように下位円盤と上位円盤を有するラップ
装置を用いてラップ加工を行う場合には、下位円盤の上
面と上位円盤の下面との間の間隙の大きさが円周方向全
体にわたり一定の値に揃った均一なものであることが高
い精度の加工が必要である。これは、各球体が下位円盤
と上位円盤とに均一に接触して均一に研摩を行うためで
ある。もし、下位円盤と上位円盤との間の間隙の大きさ
が不均一であると、各球体と円盤との接触状態にばらつ
きが生じてすべりが起り、球体の加工が不均一になって
高い真球度が得られないことがあるとともに、ラップ加
工を行うロッド内およびロッド間の球体寸法の相互差が
大きくなることがある。

（発明が解決しようとする課題） しかし、下位円盤と上位円盤を有するラップ装置を用い
て球体をラップ加工する従来の方法では、ラップ装置に
おける下位円盤と上位円盤との間の間隙の大きさを円周
方向全体にわたって均一に保持する上で次に述べる問題
がある。

一般に球体を加工するラップ装置では、下位円盤の上面
にこれを保持する回転軸を中心として描かれる円環状を
なす断面Ｖ字形をなす溝を形成し、この下位円盤の溝に
並べて球体を入れて回転自在に支持し、さらに上位円盤
を上側から球体に当接して加工するようにしている。こ
れは球体を安定して支持できるためである。しかし、下
位円盤に環状溝を形成すると、下位円盤に「そり」が発
生して上位円盤との間に間隙の大きさが部分的に変化し
て不均一になることがある。すなわち、下位円盤と上位
円盤との間に球体を介在させた場合、各球体が位置する
箇所の下位円盤と上位円盤との間隙が均一でなくばらつ
きが生じることがある。

また、下位円盤の溝で支持した球体に対する上位円盤に
よる上側からの荷重を軽減するために上位円盤の板厚を
小さくすることがある。この場合、上位円盤の板厚が小
さくなると上位円盤に「そり」が生じ、下位円盤と同様
に下位円盤の溝で支持した各球体と上位円盤の下面との
接触状態にばらつきが生じることがある そこで、上位円盤に押圧力を加えて上位円盤の下面を各
球体のすべてに強制的に押圧接触させることにより、下
位円盤の「そり」または上位円盤の「そり」による球体
と上位円盤との接触状態の不均一さを吸収することが考
えられている。しかし、この方法であると、球体に強い
押圧力が加わるのでラップ加工を行うために下位円盤と
上位円盤を回転させても球体が円滑に回転できず、球体
が良好に研摩されないことがある。

本発明は前記事情に基づいてなされたもので、ラップ装
置における下位円盤と上位円盤との間隙を均一に保持し
、球体をラップ加工により高い精度で仕上げることがで
きる球体の加工方法を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段と作用） 前記目的を達成するために本発明の球体の加工方法は、
相対して配置した下位円盤と上位円盤を備えたラッ・プ
装置における下位円盤と上位円盤との間に球体を介在し
、両方の円盤を回転させて球体をラップ加工するに際し
て、初めに標準直径寸法を有する標準球体を下位円盤と
上位円盤との間に介在させて上位円盤の下面を研摩する
ことにより下位円盤の上面と前記上位円盤の下面との間
の間隙の大きさを一定にし、その後加工すべき球体を下
位円盤と上位円盤との間に介在させてラップ加工するこ
とを特徴とするものである。

本発明は、加工する球体がセラミックス、合成樹脂、金
属のにいずれの材料により形成したものであっても対象
にできる。

本発明は、球体を製造する工程の中でラップ加工により
真球度の高い球体に仕上げる工程を対象とするものであ
り、この仕上げ以前に球体を製造する工程には従来から
行われている方法を採用できる。例えばセラミックス焼
結体からなる球体の場合には、角棒形をなす粉末成形体
を焼結し、得られた角棒形をなす焼結体を複数のサイコ
ロ状体に切断し、このサイコロ状体をバレル加工により
球体に形成する方法が挙げられる。

本発明の球体の加工方法は、下位円盤と上位円盤とを備
えたラップ装置を使用する。このラップ装置としては、
例えば第１図および第２図に示す構成のものを使用する
。すなわち。図中１は下位円盤、２は下位円盤１に相対
して配置位置された上位円盤で、これら両円盤１．２は
垂直に設けた回転軸３．４に取り付けられて回転される
。下位円盤１の上面には、回転軸３を中心として所定半
径で描かれる円環状をなす溝５が形成され、この溝５は
球体を支持するための断面がＶ字形をなしている。

本発明の球体の加工方法を実施するに際しては、まず、
ラップ装置における下位円盤１の上面と上位円盤２の下
面との間の間隙の大きさが間隙の円周方向全体にわたり
所定の値に均一に揃える加工を行う。下位円盤１の上面
と上位円盤２の下面との間の間隙の大きさは、加工する
球体の標準直径寸法に対応するもので、下位円盤１の溝
５に球体を入れた時の球体の高さに規定される。なお、
ここで球体の標準直径寸法とは加工後の球体の仕上げ直
径寸法をいう。

今、例えば第１図に示すように上位円盤２の一部が上側
に「そり」が生じており、この「そり」のために上位円
盤２の下面が下位円盤１の上面に対して平行でなく、下
位円盤１の上面に対する上位円盤２の下面の位置が部分
的に異なっているとする。この状態では上位円盤２をあ
る高さに置いても、下位円盤１の上面と上位円盤２の下
面との間隙の大きさは、上位円盤２の下面の各部分で異
なり間隙円周方向全体にわたり均一な大きさにすること
ができない。従って、下位円盤１の上面の溝５に球体を
支持して上位円盤２で上側から押さえた場合、各球体が
位置する箇所の下位円盤１と上位円盤２との間隙が均一
でなくばらつきが生じることになる。

そこで、第１図に示すようにある適宜な直径寸法を有す
る標準球体６を用意する。この標準球体６は直径の相互
差が±０．１　ｎ程度の高い精度で仕上げられているも
のである。この標準球体６としては実施には市販されて
いる玉軸受用の球体を利用できる。このため、本発明の
実施に当たって特別に標準球体を特別に製造する必要が
ない。

そして、用意した複数の標準球体６を下位円盤１の溝５
に入れ、この下位円盤１の溝５に入れた標準球体６に対
して上側から上位円盤２の下面を当てて押さえる。球体
６は下位円盤１の溝５のＶ溝内側面の２点で回転自在に
保持される。この場合、上位円盤２のそりに応じて各標
準球体６が位置する箇所の下位円盤１の上面と上位円盤
２の下面との間隙の大きさがが均一でなくばらつきが生
じることになる。すなわち、上位円盤２の上面は標準球
体６に接触する箇所もあるが、接触しない箇所もある。

次いで、下位円盤１と上位円盤２とを回転軸３．４によ
り逆向きに回転させて上位円盤２の下面を研摩する加工
を行う。この加工のはじめの段階では標準球体６に接触
している上位円盤２の下面部分が研摩され、標準球体６
から離れている上位円盤２の下面部分は研摩されない。

ここで、上位円盤２の下面を観察する。この状態におい
て上位円盤２の下面には第３図に示すように標準球体６
に接触して研摩された箇所にのみ円弧状の研摩跡が生じ
る。ラップ加工の進行に伴い標準球体６に接触して研摩
される箇所の研摩深さが増大していくと、それに伴い標
準球体６を押さえている上位内Ｍ２が下降して下位円盤
１に近接して行く。このため、今まで標準球体６から離
れていた上位円盤２の下面の部分が標準球体６に接触し
て研摩されるようになる。ここで、上位円盤２の下面を
観察する。この状態においてラップ加工を開始した段階
に比較すると、上位円盤２の下面に第４図に示すように
標準球体６に接触して研摩された箇所が増大する。

そして、ついには第２図に示すように標準球体６に対向
する上位円盤２の下面の部分はすべて標準球体６に接触
して研摩されるようになる。ここで、上位円盤２の下面
を観察する。この状態においては、第５図に示すように
上位円盤２の下面において標準球体６に対応する箇所に
は円周方向全体にわたり円環状をなす研摩跡が形成され
る。

この時点で標準球体６を利用した研摩加工を終了する。

この状態は第２図に示すように下位円盤１の溝５に支持
した各標準球体６が位置する箇所における下位円盤１の
上面と上位円盤２の下面との間の間隙の大きさは、標準
球体６の直径に応じて所定の値りに均一に揃えられるこ
とになる。

次にラップ加工を行うべき球体を下位円盤１の溝５で支
持し、上側から上位円盤２で球体を押え両方の円盤１２
を回転軸３．４により逆向きに回転させてラップ加工を
行う。ラップ剤としてはダイアモンドパウダなどを使用
する。球体の研摩量はサブミクロンの単位である。この
場合、下位円盤１の溝５に支持した各球体１が位置する
箇所における下位円盤１の上面と上位円盤２の下面との
間の間隙の大きさが標準球体６の直径に応じて所定の値
りに均一に揃えであるので、各球体１は下位円盤１と上
位円盤２とに均一な状態で接触して均−且つ円滑に回転
されて精度良く研摩される。

従って、このラップ加工により球体は短時間で高い真球
度に仕上げられる。また、ラップ加工を行うロッド内お
よびロッド間の球体寸法の相互差も大変小さくすること
ができる。

なお、これまでの説明ではラップ装置の上位円盤に「そ
り」が生じた場合について説明したが、下位円盤に「そ
り」が発生した場合も同様にして下位円盤と上位円盤と
の間の間隙の大きさを均一にする加工を行う。

（実施例） 本発明例として直径９．８００ａ＋ｍの窒化けい素焼粘
体からなる球体を作製し、この球体をラップ装置により
ラップ加工した。ラップ加工に先立ちラップ装置におけ
る下位円盤と上位円盤との間の間隙を前記した本発明方
法により均一に調整した。

調整した標準球体は市販されている直径９．５２５８ｉ
ｓｓ直径の相互差±０．１−である。次いで、調整済み
のラップ装置を使用して直径９．５３０　ｍｍの窒化け
い素焼粘体からなる球体をラップ加工した。ラップ剤と
してはダイアモンドパウダ２μを使用した。

ラップ加工開始後１５０分経過した時点で球体の寸法を
測定した結果、直径９．５２１１１％平均表面粗さＲａ
Ｏ，ｌ、ｃｍ、真球度０，２μ、相互差０．５μであっ
た。

比較例として、下位円盤と上位円盤との間隙の寸法調整
を行わずに、直径９．５８０　ｍ＋ａの窒化けい素焼粘
体からなる球体をラップ加工した。ラップ剤としてはダ
イアモンドパウダ２μを使用した。ラップ加工開始後７
２０分経過した時点で球体の寸法を測定した結果、直径
９．５２５　ａｖ、平均表面粗さＲａ　Ｏ，１５ｎ、真
球度０．２５ｎ、相互差１周であった。

この結果、本発明の加工方法によれば従来方法に比較し
て高い精度の球体を短時間で得ることができることがわ
かる。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明の球体の加工方法によれば、
ラップ装置における下位円盤と上位円盤との間に間隙の
大きさを簡単な方法により均一に調整し、その後ラップ
装置により球体をラップ加工するので、高い精度の球体
を短時間で得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の加工方法の工程を説明す
る図、第３図ないし第５図はラップ装置において円盤間
の間隙調整を行うときの上位円盤の研摩跡を示す説明図
である。 ・・・下位円盤、 ２・・・上位円盤、 ６・・・標準球体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　相対して配置した下位円盤と上位円盤を備えたラップ
   装置における前記下位円盤と前記上位円盤との間に球体
   を介在し、両方の円盤を回転させて前記球体をラップ加
   工するに際して、初めに標準直径寸法を有する標準球体
   を前記下位円盤と前記上位円盤との間に介在させて前記
   上位円盤の下面を研摩することにより前記下位円盤の上
   面と前記上位円盤の下面との間の間隙の大きさを一定に
   し、その後加工すべき球体を前記下位円盤と前記上位円
   盤との間に介在させてラップ加工することを特徴とする
   球体の加工方法。