JPS61209880A - 硬質金属平面の精密研磨方法 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明はニッケル、クロム、あるいは、これらを主体と
した合金等の硬質金属の研磨を行なう方法、更に詳しく
はそれら金属の平面部分の精密研磨を行なう方法に関す
る。

〈従来の技術〉従来、ニッケル、クロム、あるいはこれ
らを主体とした合金、すなわちち比較的硬１ｆＦＪ、ｅ
丁５７１（ｌｈｈｎｚ）＋＞ナー１．％ｗＭ；；４ｈム
［２６へ會Ｊｉ’＊＋７４Ｃｌｌｔ１１．↓炭化珪素、
熔融アルミナ、エメリー、ガーネット、あるいは酸化ク
ロム等の砥粒の微細粒子を研磨材として用い、これを鋼
鉄製あるいは鋳鉄製の定盤上にスラリー状にして撒布し
、この上に板状の被研磨材を圧着し、摺動または擦過せ
しめて研磨を行なうという方法が極めて一般的であった
。

特に高精密な研磨、所謂ポリッシングの場合は前記鉄製
定盤上に合成皮革製のバット等を貼付し、同様にして研
磨を行なうという方法が取られていた。

〈従来技術の問題点） 前述の研磨用砥粒の微細粒子のスラリーを用いる、所謂
ラッピング研磨方法においては、研磨に際し砥粒の高濃
度スラリーを多量に供給しつつ研磨を行なうため、高価
な砥粒の消費量が極めて多く、経済的な面から不利であ
る上、装置および装置の周辺部等の作業環境あるいは作
業者等の汚染が甚だしく、シかも高濃度の廃液が多量に
排出されるため、処理装置、回収装置等も大規模なもの
を要し、廃水処理に対する負担も無視し得ないものであ
った。すなわち運転コスト、付帯設＠費等、いずれもか
なり高価であり経済的不利は免れなかった。　か〜る欠
点を是正するために一般の合成砥石、例えば、セラミッ
クス系剛性砥石であるビトリファイド系砥石、あるいは
ベークライト系のレジノイド砥石等を利用した固定砥粒
方式による研磨を適用しようとする試みがなされている
が、ニッケル４ｂクロム等硬質の金属に対しては連出な
ものが得がたく、加うるに精密な研磨に適した高精度品
、具体的には砥粒番手１０００番以上の高番手品が製造
しにくいため、固定砥石をこの分野に適用することは極
めて困難であった。

すなわち従来のレジノイド系砥石は結合剤としてフェノ
ール系樹脂の硬化物のみを使用し、またその空隙率は高
々３０％程度のものであった。そのため硬度、結合度と
も比較的高い値でその幅も限　・定され、またその低い
空隙率の故に目づまり現象も起こり易く研磨熱の放散も
不十分なため、特に広い面積の平面研磨には不向きであ
った。さらに製法に起因して、高精度のもの、大型のも
のは得にくいものであった。

（発明の目的〉 本発明者等は前述の欠点に鑑み、鋭意研究を重ねた結果
本発明を完成するに至ったものであり、その目的とする
ところは、ニッケル、クロムあるいはそれらを主体とす
る硬くかつ脆い性質を持つ金属、特にその平面部分に高
い表面精度と優れた平坦性とを賦与せんとするにある。

〈発明を達成するための手段〉 上述の目的はフェノール系樹脂（Ｐ）とメラミン系樹脂
（Ｍ）の硬化物の混合体を結合材とし、ＪＩＳ−ＲＪＯ
ＯＩに定められた粒度が１０００番以上の研磨用微粉３
０〜９０重量％を実質的に均一な分布状態で且つ該微粉
の隣接する粒子が互いに接触した連続状態をな、して含
有してなる合成砥石の複数個を、それらの作用面が同一
平面を構成するようにラッピング定盤に固定し、上記作
用面をもって少なくとも表面層が硬質金属よりなる平板
面を研磨液の存在下で摺擦し、該平板面の硬質金属表面
を、中線における最大高さくＲｅ　ａ　ｘ　）が１．５
μｍ以下である表面粗度となすことを特徴とする硬質金
属平面の精密研磨方法にて達成し得る０本発明方法に適
用する砥石は、遊離砥粒を用いたラッピング研磨方式の
欠点を是正するためのもので、従来のレジノイド系砥石
を改良し、硬度が高く比較的脆い金属の平面部分の精密
仕上に適した物性を賦与することをその主眼点となすも
のである。か−る砥石は従来のレジノイド系砥石と異な
り、結合材としてフェノール系樹脂とメラミン系樹脂と
の混合系の硬化物を用い、硬度、靭性を抑えてむしろ脆
性を増すことにより、特に高精度品（高番手品）に好適
な物性を与えたものである。

すなわち研磨の目的が切削よりもむしろ磨きを主体とす
る場合、つまり高番手品を使用する場合は、結合材の結
合度と硬度とを落し砥粒の脱落自生作用を促し、砥粒に
よる研磨面の切込みを少なく、しかも均一にすることが
必要であるが、従来のレジノイド系砥石では、結合度が
強すぎて、こと言った好ましからざる現象を起こし易い
ものである。本発明の如くメラミン系樹脂を併用すれば
、結合度、硬度が好適な範囲になり、砥石面と被研磨材
の平面間の摩擦力による結合材の磨滅がスムースに進み
、砥面の表面更新が円滑となって無理のない研磨が行な
われる。フェノール系樹脂（Ｐ）とメラミン系樹脂（Ｍ
）の硬化物の混合比は、重量比においてＰ／Ｍ　−１／
２〜３／１であることが望ましく、１／２以下ではメラ
ミン系樹脂過多のため脆弱に過ぎ、また３／１を越える
とメラミン系樹脂を併用した効果が少なく、従来のレジ
ノイド系砥石とあまり差がないものとなる。

さらに研磨作業においては水等の研磨液の存在下でその
作業が進められ、摩滅した結合材、砥粒の脱落物、被研
磨材の研磨層等が円滑に系外に排出され、特に平面どう
しを互いに摺り合わせて研磨する場合は、その廃液が一
時的に砥石の空隙に捕捉される作用が必要とされ、この
作用が不十分であると目づまり現象を起こし易い０本発
明方法においては、このような目づまり現象を起こり難
くするために、砥石の空隙率を、従来のレジノイド系砥
石が高々３０％程度に対し、４０〜Ｂθ％と大きくする
ことが好ましい、　４０％を下回ると目づまり現象を起
こし易く、また８０％を上回ると、やへ構造的に弱く、
硬質金属の平面研磨には若干不向きとなる。空隙の構造
は独立気孔のものよりも連続気孔のものが好適である。

連続気孔構造のものであっても空隙率が４０％を下回る
と、独立気孔が介在するようになり易い。

次に、研磨の主要素である砥粒は、か−る合成砥石にお
いては結合材により好ましい状態で保持され、研磨に際
しては砥面にあるものが被研磨体を摺擦し、その摩擦力
により脱落して系外へ排除され、同時に新しい砥粒が表
面に現れる、所謂自生作用というプロセスを繰り返すこ
とにより研磨が行なわれるものである。従って砥粒の分
布は、実質的に均質であることが必要であり、・例えば
異　０常に密な部分すなりち塊粒や団塊部分、あるいは
異常に疎な部分があってはならず、また砥粒は各粒子が
隣接する粒子と実質上連続的に接触して存在するもので
なくてはならない、これらの条件を満足するためには、
砥粒の含有量は砥石全量に対し重量比で３０〜９０ｗｔ
％であることが必要である。

３０ｗｔ％以下の場合はやへ疎にすぎ、自生作用を欠如
し、また９０ｗｔ％以上の場合は塊粒や団塊部分を形成
し島い、塊粒や団塊部分は特に粒径の細かい砥粒の場合
に凝集を起こして形成され易く、従来のレジノイド系砥
石では極めて製造が困難とされていたものである。ニッ
ケル、クロムあるいはこれらを主体とする合金等の硬質
金属の研磨、就中精密研磨においては、砥粒粒径の細か
いものが必要であり、具体的にはＪＩＳ規格Ｒ１１ｉ０
０１に定められた砥粒番手１０００番以上のもの（平均
粒径１４．５〜１８ＩＬｍ以下のもの）を上述の含有率
にて含むものが使用される６また砥粒としては、炭化珪
素、熔融アルミナ、窒化ホウ素、ダイヤモンドあるいは
酸化クロム、酸化セリウム、等の微粉が挙げられるが、
精密研磨用としては炭化珪素、熔融アルミナが、さらに
その上の仕上げ研磨用としては酸化クロムが、また研削
目的にぽ會止ホウ査お上ｌメザイヤモンドが特に好適で
ある。

本発明方法に適用される合成砥石は、凡そ次の如き方法
にて製造される。

すなわち、フェノール系樹脂、メラミン系樹脂の原料と
してはいずれも液状のものを用い、これを所定の比率で
混合し、これに砥粒、気孔生成剤および硬化触媒として
の酸類あるいは塩類を加えて均一に混練して得たスラリ
ー状原液を所定の型枠に入れて反応固化せしめ、固形の
中間体となした後、乾燥、熱処理することにより、該樹
脂の架橋反応を進め硬化せしめるという方法により得ら
れる。

ここで云う液状樹脂とは、樹脂原液、あるいは、モノマ
ー、オリゴマー、プレポリマー等からなる前駆体の水溶
液、エマルジョン、さらには適当な有機溶媒にて稀釈さ
れた溶液等をさす、またフェノール系樹脂としてノボラ
ック系樹脂硬化体の粉末または反応性を有する粉末状あ
るいは粒状のフェノール樹脂を補助的に用いても良い。

また気孔生成剤としては澱粉またはその誘導体を用いる
ことが特に好ましい。

触媒としては酸類あるいは条件によって酸性を示す塩類
が用いられるが、反応を均質に進めるには比較的分子量
の高いカルボン酸あるいは強い酸と弱い塩基とよりなり
水溶液中において酸性を示す塩類が特に好適である。そ
の他反応中の劣化を防ぐ為の酸化防止剤、紫外線吸収剤
あるいは湿潤剤等を少量加えることも有効である。

上述のような合成砥石をもって硬質金属の平面研磨を行
なうには大路次の方法が適用される。すなわち本出願人
の出願になる特願昭５８−１０８３８９号、あるいは特
願昭５９−９７２２３号に述べられた如く、ラッピング
定盤に、所定形状に成形された該合成砥石の複数個をそ
れらの作用面が同一平面を構成するように装着固定し、
被研磨体を該砥石群の成す同一平面上に圧着して、水あ
るいはある種の界面活性剤を含んだ水、またはある種の
有機溶剤や研磨油、あるいはその水とのエマルジョンの
存在下で摺動あるいは回動し、その摩擦力をもって擦過
するという方法が適用される。

ここにおいて使用される研磨装置は片面あるいは両面に
前記構成になる合成砥石を具備したものである。こ−で
本発明方法を適用する被研磨体は、板状体であって、ニ
ッケル、クロム、あるいはこれらを主体とした合金等の
硬質金属よりなるもの、あるいは少なくとも表面層がこ
のような硬質金属よりなるもの、すなわち上記金属が表
面に破着またはライニングされたものである。

前記研磨によって、か＼る被研磨体は、中心線平均粗さ
（Ｒａ）と断面曲線における最大高さくＲ−６×）とに
よって表示される表面粗度を著しく小さい値とされ、優
れた表面精度ならびに平坦性を容易に賦与される。

中心線平均粗さ（Ｒａ）と断面曲線における最大高さく
Ｒ＠ａｘ）とは−ｔ　レソ、ｔｔ　Ｊ　ｌ５−８−０８
０１　ニ準拠シテ次のようにして求める。

■中心線平均粗さ（Ｒａ） カットオフ値、０．８ｍｍ以上；測定長さ、２．５ｍａ
として、粗さ曲線からその中心線の方向に測定長さＬの
部分を抜き取り、この抜き取り部分の中心線をＸ軸、縦
倍率の方向をＹ軸とし、粗さ曲線をＹ−ｆ（ｘ）で表し
たとき、次の式によって求められる値をマイクロメート
ルＣμｍ）で表わす。

■断面曲線における最大高さくＲｓ　ａ　Ｘ　）断面曲
線から基準長だけ抜き取った部分（以下、抜き取り部分
という）の平均線に平行な２直線で抜き取り部分を挟ん
だとき、この２直線の間隔を断面曲線の縦倍率の方向に
測定して、この値をマイクロメートル（μｍ）で表わす
。

本発明方法によって得られる板状体の硬質金属表面の粗
度は、Ｒａ（７）値が０．１　ｐ−ｍ以下、　Ｒａａｘ
（７）値が１．５ＪＬ１１以下の範囲にまで減少し、好
ましい態様にあッテは、Ｒａがｏ、ｏｅ　ｕＬｍ以下、
ＲＩＩａＸカ０゜ｓ　ｇ１１以下にもなり、従来の固定
砥石方式によっては到底得ることのできなかった驚くべ
き面精度と平坦度とが得られる。

次に実施例をもって本発明の実施態様を具体的に説明す
る。尚本実施例において使用した装置。

器具等は次の通りである。

・研磨装置　・・・スピードファム社製９両面研磨機（
型式５ＦＤＬＩＢ−５ＳＳＧ） ・表面粗さ計・・・東京精密社製１表面粗さ計（型式サ
ーフコム５５３Ａ） ・硬度計　　・・・松沢精機製、ロックウェル硬度計・
結合度肝　・・・東京工機社製、大越式砥石結合度試験
機 また実施例中各物性値の測定条件は次の通りである。

・表面精度測定条件 ＷＣＭ　　：カットオフ値　・・・　０．８ａ＋ａ＋以
下：測定長　　　　・・・８０１１１ｍ なお、ろ波最大うねり＋’ＣＭは次式で表わされるパラ
メーターである。

Ｗｃｓ　＝　　Ｐｓａｘ　−Ｖｓｔｎ ＰＩａＸ・・・ろ波うねり曲線における最大山高さ Ｖ自ｉｎ・・・同最大谷深さ ・表面硬度測定条件 ロックウェル・スーパーフィシヤシ１５−Ｙスケール使
用 荷重　・・・　１．５Ｋｇ 測定子・・・　域鋼球 ・結合度 荷重１０Ｋｇを用いＪ　ｌ５−Ｒ−１３２４０法に準拠
した方法にて測定。

〈実施例〉 砥粒としてホワイトアルミナ（ｗ＾）２０００番（平均
粒径８．９〜１１．５４ｍ　）を用いた。フェノール系
の樹脂として住友ベークライト■製ＰＲ−９１１１Ａ、
メラミン系樹脂として住友化学工業■製Ｍ−３の各水溶
液を用い、各種組成の合成砥石を得た０組成および物性
値を第１表に示す。

この各砥石を略々扇形をなす形状に切断成形し、金属製
の取付は板を介して両面研磨機の上下盤に取付けた。取
付は形状を第１図に示す０両面研磨機の場合は第１図の
ものが上下盤の相対峙する面に取付けられる。かかる研
磨機のキャリアに被研磨材をセットした。被研磨材には
アルミニウム合金製の環状板上にニッケルー燐系の合金
を無電解法にて鍍金したものを用いた。その硬度はビッ
カース硬度にて　５００〜６ｏｏのものである。

研磨条件は次の如く設定して行なった。

圧力　　　　　・・・８７ｇ１ｃｒＢ２研磨時間　　　
・・・　３分 上部定盤回転数・・・２０　Ｒ／Ｎ　（左回り）下部定
盤　〃　・・・８ｏ〃（右回り）キャリア　／／　・・
・２０　　ｔｔ　　（ｔｔ　　）研府液として水を用い
、その供給量は５１／分であった。結果を第１表に併記
する。

〈比較例〉 実施例と同じ原料を用い、砥粒率を変化させて下記組成
の合成砥石を試作し、同様の研磨を行なった。

へ　　°　Ｓｉ’＋　　Ｎｏ、　　　　　　１　　　　
２フｉノーｓ　　系樹脂＜Ｗｔり　　　　　　　　５２
．３　　　　　３．１メラミン系　　　　　ｔｔ　　（
ｔｔ　　）　　　　　　　　２２．７　　　　　２．８
砥　　　　　粒　　（／ｌ　）　　　　　　　２５．０
　　　９４．３空　　隙　　率　　（Ｖｏｌｔ）　　　
　　　５１　　　　　４２第１表 試作品ＮＯ，１は、研磨力なく研磨が出来なかった。試
作品出、２は、砥粒の団塊多く均質なものが得られず、
研磨テストに供し得なかった。

上記実施例および比較例より明らかな如く、本発明方法
によれば、例えばニッケルー燐系鍍金を施したような硬
質金属面に優れた仕上げ面精度と、また条痕等も特にな
い良好な平坦度を与えることができる。

〈発明の効果〉 本発明方法により、従来′ｔｉ離砥粒を使用したラッピ
ング方式のみに頼っていた硬質金属の平面部分の研磨を
１合成砥石を用いた方法に置き換えることが可能となっ
たため、砥粒の消費量や廃液処理に要するコストが格段
に低下し、経済面での効果は極めて大である。また本発
明によれば、生産効率１品質低下等のディメリットも殆
ど認められず、砥粒の粒度１種類を変更することにより
粗研磨から精密研磨まで適用が可能であり、その応用範
囲は従来のレジノイド系砥石を遥かに超えたも　ｌハ　
Ｊ−六−Ｌ＋　　グｎ　１ さらに、作業環境あるいは作業者の汚染といった面での
改良が著しく、作業員の定着率の向上にも繋がるものと
いえる。加うるに、被研磨材自体も研磨後の表面付着汚
れが少ないため、次工程である洗浄工程に与える負担も
少なくなり、その意味でも生産性、効率９歩留まりの向
上に寄与し得るものである。すなわち本発明方法は、従
来のレジメイド系砥石の領域を遥かに超えて適用され、
かつ遊離砥粒によるラッピング研磨方式の持つ欠点を充
分に改良して顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明になる合成砥石を、同一平面を形成す
るように配列した説明図である。 ｌ・・・合成砥石 ２・・・金属性取付は板 ３・・・定盤 ４・・・取付は用ボルト孔

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）フェノール系樹脂（Ｐ）とメラミン系樹脂（Ｍ）
   の硬化物の混合体を結合材とし、 ＪＩＳ−Ｒ−６００１に定められた粒度が１０００番以
   上の研磨用微粉３０〜９０重量％を実質的に均一な分布
   状態で且つ該微粉の隣接する粒子が互いに接触した連続
   状態をなして含有してなる合成砥石の複数個を、それら
   の作用面が同一平面を構成するようにラッピング定盤に
   固定し、上記作用面をもって少なくとも表面層が硬質金
   属よりなる平板面を研磨液の存在下で摺擦し、該平板面
   の硬質金属表面を、中心線平均粗さ（Ｒ＿ａ）が０．１
   μｍ以下および断面曲線における最大高さ（Ｒ＿ｍ＿ａ
   ＿ｘ）が１．５μｍ以下である表面粗度となすことを特
   徴とする硬質金属平面の精密研磨方法。
2. （２）合成砥石が４０〜８００ｖｏｌ％の空隙率を有す
   る特許請求の範囲第１項記載の硬質金属平面の精密研磨
   方法。
3. （３）フェノール系樹脂（Ｐ）とメラミン系樹脂（Ｍ）
   の硬化物が重量比においてＰ／Ｍ＝１／２〜３／１の比
   率で混合体を形成している特許請求の範囲第１項または
   第２項記載の硬質金属平面の精密研磨方法。
4. （４）前記硬質金属表面を、中心線平均粗さ（Ｒａ）が
   ０．０６μｍ以下および断面曲線における最大高さ（Ｒ
   ＿ｍ＿ａ＿ｘ）が０．８μｍ以下である表面粗度となす
   特許請求の範囲第２項または第３項記載の硬質金属平面
   の精密研磨方法。