(57)【要約】【課題】高合金鋼やＴｉ合金などの非鉄金属からなる圧延棒材の表面を、効率良く且つ浅くて均一な切削代で確実に研削・研磨できる表面研磨方法を提供する。【解決手段】軸方向に沿って送給される圧延棒材Ｗ０を、互いに回転軸Ｓが平行であり隣接して配置され且つ相互に逆回転する一対の弾性砥石ドラムＧ１，Ｇ２間の隙間に挿入し、係るドラムＧ１，Ｇ２の周面に接触させつつ従動回転させることで、圧延棒材Ｗ０の表層を研削する第１ステップと、該第１ステップで表層が研削された圧延棒材Ｗ１を軸方向に沿って送給し、一対の弾性砥石ドラムＧ１，Ｇ２の下流側で且つ圧延棒材Ｗ１の軸方向の両側に配置され、回転軸ｓが係る圧延棒材Ｗ１の軸方向と直交し且つ該圧延棒材Ｗ１を送給する方向に回転する一対の研磨ディスクＤ１，Ｄ２の間に挿通することで、上記圧延棒材の表面Ｗ１を研磨する第２ステップと、を含む、圧延棒材の表面研磨方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高合金鋼あるいは非鉄金属からなり、所定の直径に圧延された圧延棒材の表面を研磨する方法であって、
軸方向に沿って送給される上記圧延棒材を、互いに回転軸が平行であり隣接して配置され且つ相互に逆回転する一対の弾性砥石ドラム間の隙間に挿入し、係る一対の弾性砥石ドラムの周面に接触させつつ従動回転させることで、上記圧延棒材の表層を研削する第１ステップと、
上記第１ステップで表層が研削された圧延棒材を軸方向に沿って送給し、上記一対の弾性砥石ドラムの下流側で且つ上記圧延棒材の径方向の両側に配置され、回転軸が係る圧延棒材の軸方向と直交し且つ当該圧延棒材を送給する方向に回転する一対の研磨ディスクの間に挿通することで、上記圧延棒材の表面を研磨する第２ステップと、を含む、
ことを特徴とする圧延棒材の表面研磨方法。
【請求項２】
前記第１ステップにおいて、前記一対の弾性砥石ドラムの周面における周速は、４０ｍ／秒以上で、且つ係る弾性砥石ドラムによって従動回転される前記圧延棒材の表面における周速と上記弾性砥石ドラムの周面における周速との差が３９ｍ／秒以上であり、上記一対の弾性砥石ドラムにより研削される上記圧延棒材の研削代は、０．０５ｍｍ以上であると共に、上記圧延棒材の送り速度は、１２ｍ／分以下である、
ことを特徴とする請求項１に記載の圧延棒材の表面研磨方法。
【請求項３】
前記弾性砥石ドラムは、ポリアミドからなる不織布に多数の砥粒を付着させた全体がリング形を呈する研装板を、複数個軸方向に沿って圧着成形したものである、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の圧延棒材の表面研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高合金鋼あるいは非鉄金属からなり且つ熱間圧延などにより成形された圧延棒材の表面を、効率良く且つ浅くて均一な切削代で研削・研磨できる表面研磨方法に関する。尚、本明細書では、研削を含めて研磨と称するものとする。
【背景技術】
【０００２】
一般に、Ｆｅ−Ｎｉ系合金を含む高合金鋼からなる圧延棒材の表面研磨は、スローアウェイチップを表面に押し付けつつ上記圧延棒材の周囲を高速回転させるピーリング加工、あるいは、センターレスグラインダによる研磨によって行われている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭６２−７９９５４号公報（第１〜３頁、第１，２図）
【０００３】
しかし、前記ピーリング加工による場合、機構上の理由から１回のピーリング加工で０．８ｍｍ以上の研削代が必要となるため、圧延棒材の歩留りロスが大きくなる、という問題があった。
また、センターレスグラインダによる研磨の場合、研削速度約１〜３ｍ／分程度と比較的低いため、生産性が低下する、という問題があった。
【０００４】
更に、ステンレス鋼などの研削研磨性能に優れ、均一な研削研磨を可能とするため、不織布研磨基布間に研磨布紙を積層圧着し、これらをその積層線がシャフトと同じ方向となるようにして該シャフトに植設してロール状に構成した回転弾性砥石が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、特許文献２の回転弾性砥石を、高合金鋼や非鉄金属からなる圧延棒材の表面研磨に対して、単に適用するだけでは、効率良く且つ浅くて均一な切削代で研削・研磨する表面研磨方法を見出すことは、著しく困難であった。
【特許文献２】特開平６−２２６６４４号公報  （第１〜４頁、図１〜５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、背景技術において説明した問題点を解決し、高合金鋼や非鉄金属からなる圧延棒材の表面を、効率良く且つ浅くて均一な切削代で確実に研削・研磨できる表面研磨方法を提供する、ことを課題とする。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するため、発明者らによる鋭意試行の結果、並列配置され且つ互いに逆回転する一対の弾性砥石ドラム間に、前記圧延棒材を送給し且つ該ドラムにより従動させつつその表面を研削・研磨する、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明による圧延棒材の表面研磨方法（請求項１）は、高合金鋼あるいは非鉄金属からなり、所定の直径に圧延された圧延棒材の表面を研磨する方法であって、軸方向に沿って送給される上記圧延棒材を、互いに回転軸が平行であり隣接して配置され且つ相互に逆回転する一対の弾性砥石ドラム間の隙間に挿入し、係る一対の弾性砥石ドラムの周面に接触させつつ従動回転させることで、上記圧延棒材の表層を研削する第１ステップと、係る第１ステップで表層が研削された圧延棒材を軸方向に沿って送給し、上記一対の弾性砥石ドラムの下流側で且つ上記圧延棒材の径方向の両側に配置され、回転軸が係る圧延棒材の軸方向と直交し且つ当該圧延棒材を送給する方向に回転する一対の研磨ディスクの間に挿通することで、上記圧延棒材の表面を研磨する第２ステップと、を含む、ことを特徴とする。
【０００７】
これによれば、前記圧延棒材は、隣接する一対の前記弾性砥石ドラムの周面同士間において、該周面に接触しつつ従動回転される際に、その軸心が上記ドラム周面間の中間位置を通過するため、上記ドラムの周面の周速との差に応じて、表面全体を浅く均一な切削代で研削される（第１ステップ）。しかも、係る研磨された圧延棒材は、下流側に位置する一対の回転する研磨ディスクの間を通過する際に、該ディスクの各表面による押圧力によって、上記研削された表面を平滑（例えば、表面疵の深さ０．１ｍｍ以下）にされる（第２ステップ）。従って、前記圧延棒材を、所要の直径、および平滑な表面を有すると共に、高い形状・寸法精度、および歩留りにより、確実に表面研磨することが可能となる。
【０００８】
尚、前記高合金鋼には、例えば、７０質量％Ｎｉ−３０質量％Ｆｅ（ＩＮＣＯＮＥＬ）が挙げられ、前記非鉄金属には、例えば、Ｔｉ−６質量％Ａｌ−４質量％Ｖが挙げられる。
また、前記圧延棒材の軸心は、前記第１ステップで用いる弾性砥石ドラムの回転軸同士の間よりも下側に位置するように、係る圧延棒材が軸方向に送給される。
更に、前記第１ステップで用いる一対の弾性砥石ドラムは、不織布に多数の砥粒を付着させた複数枚の研装板を円柱形（ドラム）状に圧着成形したもので、その周面が弾性を呈し、且つ該周面に多数の砥粒が均一に分布している。
また、弾性砥石ドラムは、表層の砥粒の磨耗による縮径、あるいは研削すべき圧延棒材の直径に応じて、各ドラムの回転軸を接近または離間可能とされている。
更に、前記第２ステップで用いる一対の研磨ディスクは、例えば、少なくとも周面がＷＣなどの超硬からなり、それらの回転軸が、前記圧延棒材の軸（送り）方向に沿って互いにずれた位置に配置されている。
加えて、前記第２ステップで用いる一対の研磨ディスクは、前記第１ステップで用いる一対の弾性砥石ドラムの上流側にも更に設置しても良い。係る研磨ディスクの少なくとも周面が、ＷＣなどの超硬からなる。
【０００９】
また、本発明には、前記第１ステップにおいて、前記一対の弾性砥石ドラムの周面における周速は、４０ｍ／秒以上で、且つ係る弾性砥石ドラムによって従動回転される前記圧延棒材の表面における周速と上記弾性砥石ドラムの周面における周速との差が３９ｍ／秒以上であり、上記一対の弾性砥石ドラムにより研削される上記圧延棒材の研削代は、０．０５ｍｍ以上であると共に、上記圧延棒材の送り速度は、１２ｍ／分以下である、圧延棒材の表面研磨方法（請求項２）も含まれる。
【００１０】
これによれば、１２ｍ／分以下の送り速度で軸方向に送給された前記圧延棒材は、一対の前記弾性砥石ドラムにおける周速が４０ｍ／秒以上の周面同士間において、３９ｍ／秒以上遅い周速により該ドラム周面に接触しつつ従動回転されることで、表面全体が０．０５ｍｍ以上の比較的浅い研削代の研削を受ける（第１ステップ）。その後、一対の前記研磨ディスクによる表面研磨を受ける（第２ステップ）。
従って、前記圧延棒材を、真円度（形状・寸法）が比較的高く且つ平滑な表面を有する圧延棒材に、歩留まり良く確実に表面研磨することが可能となる。
尚、一対の弾性砥石ドラムにおける周面の周速は、これらに従動回転される前記圧延棒材の周面の周速よりも常に大きく、各砥石ドラムの周速と圧延棒材の周速との差が前記周速の差である。
また、前記研削代は、１回で研削する最小限の深さの目安である。更に、研削代を除く前記３つの数値（パラメータ）の何れか１つでも欠く場合には、真円度や表面の平滑さなどが低下するおそれがあるので、これらの範囲を除外した。
【００１１】
更に、本発明には、前記弾性砥石ドラムは、ポリアミドからなる不織布に多数の砥粒を付着させた全体がリング形を呈する研装板を、複数個軸方向に沿って圧着成形したものである、圧延棒材の表面研磨方法（請求項３）も含まれる。
これによれば、前記圧延棒材を、隣接する一対の弾性砥石ドラムの周面同士間において、該周面に接触させつつ従動回転させ、上記ドラムの周面の周速との差に応じて、表面全体を浅く均一な切削代で確実に研削することができる。
尚、前記弾性砥石ドラムを構成する研装板の不織布に付着させる砥粒は、例えば、ＳｉＣであり、その粒度は、例えば、♯（番手）６０（平均粒径：２１０〜２９７μｍ）〜♯８０（平均粒径：１４９〜２１０μｍ）である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下において、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は、本発明の第１・第２ステップを施すための表面研磨装置１の概略を示す斜視図、図２は、その側面図、図３は、図２中のＸ−Ｘ線の矢視に沿った断面図である。
表面研磨装置１は、図１，図２に示すように、同図中の矢印で示す圧延棒材Ｗ０の送給方向に沿って順次配置された、一対の研磨ディスクｄ１，ｄ２、一対の弾性砥石ドラムＧ１，Ｇ２、および一対の研磨ディスクＤ１，Ｄ２を備えている。
尚、上記圧延棒材Ｗ０は、７０％Ｎｉ−３０％Ｆｅ（ＩＮＣＯＮＥＬ：高合金鋼）、あるいは、Ｔｉ−６％Ａｌ−４％Ｖ（非鉄金属）からなり、公知の熱間圧延、および必要により施した冷間圧延により、予め所定の直径に成形されている。
【００１３】
前後一対の研磨ディスクｄ１，ｄ２、Ｄ１，Ｄ２は、図２に示すように、弾性砥石ドラムＧ１，Ｇ２の上・下流側において、圧延棒材Ｗ０，Ｗ１の送給（軸）方向の両側にずらして配置され、圧延棒材Ｗ０，Ｗ１の径方向に沿った回転軸ｓを中心に回転する。一対ずつの研磨ディスクｄ１，ｄ２、Ｄ１，Ｄ２のずれ量は、図２に示すように、それらの半径よりも若干大きい。係る研磨ディスクｄ１，ｄ２、Ｄ１，Ｄ２は、少なくとも表面がＷＣなどの超硬からなり、両者の隙間に配置する図示しない支持ブレード上で且つ各回転軸ｓよりもやや低い位置を、前記圧延棒材Ｗ０，Ｗ１が回転および送給されつつ研磨される。この際、圧延棒材Ｗ０，Ｗ１は、前後一対の研磨ディスクＤ１，Ｄ２（ｄ１，ｄ２）によって、挟まれて回転しつつ軸方向に沿って送られ、その間に表面を研磨される。
【００１４】
一方、前記一対の弾性砥石ドラムＧ１，Ｇ２は、図１〜図３に示すように、圧延棒材Ｗ０の径方向の両側に位置し、互いに回転軸Ｓが平行で且つ圧延棒材Ｗ０の軸方向とも平行であって、相互に逆方向に回転する。該弾性砥石ドラムＧ１，Ｇ２間の隙間には、支持ブレードｂの上面に沿って、上記圧延棒材Ｗ０が回転しつつ軸方向に送給される。この際、圧延棒材Ｗ０は、互いに逆向きに回転する弾性砥石ドラムＧ１，Ｇ２の周面に接触し、該周面によって従動回転すると共に、弾性砥石ドラムＧ１，Ｇ２の周速との差に応じて、表面全体を軸心から同じ半径となるように均一に研削・研磨される。尚、圧延棒材Ｗ０は、逆方向に回転する弾性砥石ドラムＧ２によって、主に研削・研磨される。
【００１５】
弾性砥石ドラムＧ１，Ｇ２は、ポリアミドからなる不織布に多数の砥粒を付着させた全体がリング形を呈する複数の研装板を、軸方向に沿って圧着成形したもので、その周面が弾性を呈し、且つ該周面に多数の砥粒が均一に分布している。
尚、図３に示すように、支持ブレードｂの上面を通過する圧延棒材Ｗ０，Ｗ１は、弾性砥石ドラムＧ１，Ｇ２の回転軸Ｓ，Ｓを結ぶ水平線よりも若干下側に位置している。また、上記弾性砥石ドラムＧ１，Ｇ２は、表層の砥粒の磨耗による縮径、あるいは研削すべき圧延棒材Ｗ０の直径に応じて、各ドラムＧ１，Ｇ２の回転軸Ｓを、平行移動により互いに接近または離間可能とされている。
【００１６】
前記圧延棒材Ｗ０は、図１，図２に示すように、表面研磨装置１のうち、弾性砥石ドラムＧ１，Ｇ２の上流側に位置する一対の研磨ディスクｄ１，ｄ２に挟まれて回転しつつ軸方向に沿って送られ、一対の弾性砥石ドラムＧ１，Ｇ２間の隙間を通過する際、従動回転されつつ該ドラムＧ１，Ｇ２の周速との差に応じて、表面全体を浅く均一な厚みの研削代で研削される（第１ステップ）。
この際、一対の弾性砥石ドラムＧ１，Ｇ２の周面における周速が、４０ｍ／秒以上で、且つ弾性砥石ドラムＧ１，Ｇ２によって従動回転される圧延棒材Ｗ０の表面における周速と弾性砥石ドラムＧ１，Ｇ２の周面における周速との差が３９ｍ／秒以上であり、弾性砥石ドラムＧ１，Ｇ２により研削される圧延棒材Ｗ０の研削代が、０．０５ｍｍ以上であると共に、圧延棒材Ｗ０の送り速度が、１２ｍ／分以下となる条件で研削・研磨される。
【００１７】
更に、弾性砥石ドラムＧ１，Ｇ２間で所定直径に研削された圧延棒材Ｗ１は、図１，図２に示すように、下流側に位置する一対の研磨ディスクＤ１，Ｄ２に挟まれて回転しつつ軸方向に沿って送られる。この際、圧延棒材Ｗ１は、回転する研磨ディスクＤ１，Ｄ２の各表面による押圧力によって、上記研削・研磨された表面に残留する表面疵の深さが全て０．１ｍｍ以下のレベルに平滑化に研磨される（第２ステップ）。
その結果、図２の右側に示すように、前記圧延棒材Ｗ０を、所要の形状（直径、真円度）、および平滑な表面を有する圧延棒材Ｗ２とするに際し、高い形状・寸法精度、および歩留りを伴って、確実に表面研磨することが可能となる。
【実施例】
【００１８】
ここで、本発明の具体的な実施例について、比較例と併せて説明する。
ＩＮＣＯＮＥＬ７５１（７０質量％Ｎｉ−３０質量％Ｆｅ：高合金鋼）、およびＴｉ−６質量％Ａｌ−４質量％Ｖ（Ｔｉ基合金：非鉄金属）からなり、直径が１６．３ｍｍの圧延棒材Ｗ０を複数本用意した。
次いで、上記圧延棒材Ｗ０に対し、同じ仕様の前記表面研磨装置１を用いて、表面研削（第１ステップ）および表面研磨（第２ステップ）を、表１に示す条件（弾性砥石ドラムＧ１，Ｇ２の周速、該周速と圧延棒材Ｗ０の周速との差、研削代、送り速度）によって、各例ごとに１０本ずつ行った。尚、前記弾性砥石ドラムＧ１，Ｇ２の砥粒には、粒度が♯６０のものを用いた。
表面研磨された各例の圧延棒材Ｗ２の表面について、渦流探傷試験を行って、全ての表面疵の深さが１ｍｍ以下であるものを研削良（○）とし、深さが１ｍｍ超の表面疵が１個でも判明したものを研削否（×）と判定して、それぞれ表１に示した。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
表１によれば、ＩＮＣＯＮＥＬ７５１では、実施例１，２は、何れも研削良であった。これは、前記第１ステップにおける弾性砥石ドラムＧ１，Ｇ２の周面における周速が、４０ｍ／秒以上で、圧延棒材Ｗ０の表面における周速と弾性砥石ドラムＧ１，Ｇ２の周速との差が３９ｍ／秒以上であり、圧延棒材Ｗ０の研削代が、０．０５ｍｍ以上であると共に、圧延棒材Ｗ０の送り速度が、１２ｍ／分以下の適正範囲で行われた結果による、と推定される。
一方、比較例１，２は、何れも研削否であった。これは、表１中の下線で示すように、比較例１では、圧延棒材Ｗ０の送り速度が２０ｍ／分と速過ぎて、軸心が振れたためであり、比較例２では、弾性砥石ドラムＧ１，Ｇ２の周面における周速が、３０ｍ／秒と遅く、圧延棒材Ｗ０の表面における周速と砥石ドラムＧ１，Ｇ２の周速との差が２９．２ｍ／秒未満と過小であり、且つ圧延棒材Ｗ０の送り速度が１５ｍ／分と速過ぎたため、軸心の振れや、研削速度不足を生じたものと推定される。
【００２１】
更に、Ｔｉ−６％Ａｌ−４％Ｖでは、実施例３，４は、何れも研削良であった。これも、前記第１ステップにおける弾性砥石ドラムＧ１，Ｇ２の周面における周速が、４０ｍ／秒以上で、且つ圧延棒材Ｗ０の表面における周速と弾性砥石ドラムＧ１，Ｇ２の周速との差が３９ｍ／秒以上であり、圧延棒材Ｗ０の研削代が、０．０５ｍｍ以上であると共に、圧延棒材Ｗ０の送り速度が、１２ｍ／分以下で行われた結果による、と推定される。
一方、比較例３は、研削否であった。これは、表１中の下線で示すように、弾性砥石ドラムＧ１，Ｇ２の周面における周速が、３０ｍ／秒と遅く、且つ圧延棒材０の表面における周速と砥石ドラムＧ１，Ｇ２の周速との差が２９．２ｍ／秒と過小であったため、研削速度不足を生じたものと推定される。
【００２２】
前記のような実施例１〜４によって、本発明の効果が確認された。
尚、前記圧延棒材の送り速度は、前記圧延棒材がＴ−６％Ａｌ−４％Ｖのような非鉄金属からなる場合には、８ｍ／分以下としても良い。
また、前記圧延棒材は、前記ＩＮＣＯＮＥＬ以外の高合金鋼、あるいは、前記Ｔｉ−６％Ａｌ−４％Ｖ以外のＴｉ合金やこれ以外の非鉄合金からなるものとしても良い。
更に、本発明は、熱間圧延された前記圧延棒材の表面に被着するいわゆる黒皮のみを除去する目的に使用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１・第２ステップを行う表面研磨装置を示す概略図。
【図２】上記表面研磨装置の側面図。
【図３】図２中のＸ−Ｘ線の矢視に沿った断面図。
【符号の説明】
【００２４】
１……………表面研磨装置
Ｗ０〜Ｗ２…圧延棒材
Ｇ１，Ｇ２…砥石ドラム
Ｄ１，Ｄ２…研磨ディスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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