(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作物の表面に砥粒を介してラッピングを施し工作物表面を仕上げる湿式のラッピング工具において、
砥粒よりも軟質の粒子保持材が硬質粒子を略均一な分散状態で埋設保持した粒子保持層をラップ表面に形成し、
前記粒子保持層の表面は同粒子保持層の厚さが前記硬質粒子の粒子径以下となるように研磨され、前記粒子保持材と共に研磨された硬質粒子の平坦な表面が露出し、
工作物の表面に砥粒を介してラッピングを施すことで前記露出した硬質粒子相互間で粒子保持材の表面に砥粒が保持されたことを特徴とするラッピング工具のラップ構造。
【請求項２】
前記粒子保持材にニッケルを用い、前記硬質粒子にダイヤモンドを用いたことを特徴とする請求項１記載のラッピング工具のラップ構造。
【請求項３】
前記ラッピング工具が非円形の工作物の表面をラッピングするものであることを特徴とする請求項１記載のラッピング工具のラップ構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、工作物表面に砥粒を介してラッピングを施す湿式のラッピング工具に関し、特にラップ構造に関する。
【０００２】
【従来技術】
湿式ラッピング工具は、工作物とラップとの間に砥粒とラップ液の混合物を介在させて表面加工を施すもので、従来は鋳鉄のように適度の硬さを保ちながら砥粒を自身の表面に食い込ませて保持するラップ構造をしていた。
【０００３】
【解決しようとする課題】
しかし砥粒を保持する鋳鉄の如き保持材は、砥粒よりも軟質の材質なので、保持材自身もラッピングによって磨耗を生じ、所定の形状を維持することができず、表面精度を要求されるものにあっては随時工具を修正して加工するところの修正加工を必要とした。
したがって修正加工にコストのかかる特殊な形のラッピングを行う場合コスト高となっていた。
【０００４】
本発明はかかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、耐磨耗性に優れてラップ形状が長く維持され、修正加工を必要とされないラッピング工具のラップ構造を供する点にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段および作用】
上記目的を達成するために、本発明は、工作物の表面に砥粒を介してラッピングを施し工作物表面を仕上げる湿式のラッピング工具において、砥粒よりも軟質の粒子保持材が硬質粒子を略均一な分散状態で埋設保持した粒子保持層をラップ表面に形成し、前記粒子保持層の表面は同粒子保持層の厚さが前記硬質粒子の粒子径以下となるように研磨され、前記粒子保持材と共に研磨された硬質粒子の平坦な表面が露出し、工作物の表面に砥粒を介してラッピングを施すことで前記露出した硬質粒子相互間で粒子保持材の表面に砥粒が保持されたラッピング工具のラップ構造である。
【０００６】
粒子保持層の表面は分散して埋設された硬質粒子の平坦な表面が散在露出しているので、砥粒は硬質粒子以外の粒子保持材を初期段階で磨滅して硬質粒子間に凹部が形成され、同凹部に砥粒が入り込みかつ粒子保持材に食い込み保持され、この保持された砥粒によって工作物の表面がラッピングされる。
【０００７】
ラップ表面には硬質粒子が平坦な面を露出しているので、耐磨耗性に優れラップ形状が長期に亘って維持される。
したがって表面精度を要求される加工においても、作業途中で工具の修正を随時行いながら加工する修正加工を必要とせず、コストの低減を図ることができる。
【０００８】
前記粒子保持材にニッケルを用い、前記硬質粒子にダイヤモンドを用いることで、工作物として鉄製のもの特にＳＵＳ材の母材にＣｒメッキを施したものやＳＵＳ材に窒化処理をしたもの、その他鋳鉄の工作物に好適である。
【０００９】
前記ラッピング工具が非円形の工作物の表面をラッピングするものである場合に、従来のラップを逐次回動させながらの往復ラッピングが不可能であるが、本発明は硬質粒子によりラップ形状が常に維持されるので、回動を伴わない往復動のみによって高い精度の加工ができ、修正加工も必要としない。
【００１０】
【実施例】
以下図１ないし図４に図示した本発明の一実施例について説明する。
本実施例は、ピストンリングの外周面を仕上げるラッピング工具１に適用したものであり、図１および図２に図示するように、楕円筒状のラップ盤２の内周面がラップ表面３を形成している。
【００１１】
同ラップ盤２内に上方から挿入される支軸４の下端に偏平な楕円柱状のホルダー５が固着されており、同ホルダー５の外周面に周方向に亘って形成された３条の溝状にそれぞれ工作物であるピストンリング６が嵌合保持されている。
ピストンリング６は、楕円形の環状に形成された耐磨耗性の鋳鉄によりなるもので、この楕円形の外周面をラッピング加工することになる。
その他ＳＵＳ材の母材にＣｒメッキを施したもの、あるいはＳＵＳ材に窒化処理をしたもの等が工作物として適している。
【００１２】
ホルダー５の外周面とラップ盤２の内周面との間には若干の間隙があり、ホルダー５の外周面に嵌合されたピストンリング６は外側にはみ出しており、所定のラッピング圧力でラップ盤２の内周面すなわちラップ表面３に圧接されている。
ホルダー５はラップ盤２と中心軸を一致させて上下に昇降することで、ピストンリング６の外周面をラップ表面３に摺接しラッピングする。
【００１３】
このラップ盤２のラップ表面３を拡大して図３に示す。
ラップ盤２の基材１０の表面に粒子保持層１１が形成されており、本実施例では粒子保持層１１は砥粒たるＳｉＣ（通称カーボランダム）１４より軟質の粒子保持材であるニッケル１２が硬質粒子であるダイヤモンド粒子１３を略均一な分散状態で埋設保持している。
【００１４】
ダイヤモンド粒子１３は表面を平坦な平面に研磨されて露出し、ダイヤモンド粒子１３の露出した表面は略同一面をなしており、ダイヤモンド粒子１３の相互の間の磨滅した凹部にＳｉＣ１４が入り込んでニッケル１２に食い込み保持されている。
ここにダイヤモンド粒子１３の粒子径は１５０  〜２５０  μｍで平均約２００  μｍであり、砥粒であるＳｉＣ１４は３０μｍ前後かそれ以下の粒子径を有し、砥粒の粒子径はラッピング加工の工程段階に応じて選択する。
【００１５】
このような構造のラップ表面３を形成する工程を図４に示す。
まず図４（１）  に図示するように、基材１０の表面にダイヤモンド粒子１３を略均一に分散混合した軟質のニッケル１２を一般的に工業化されている手法により電着して粒子保持層１１を形成する。
【００１６】
次いで図４（２）  に図示するように粒子保持層１１の表面を研磨し、約１００  μｍの厚さの粒子保持層１１とする。
この研磨によりダイヤモンド粒子１３も研磨され平坦な面が形成されて表面に露出しており、粒子保持層１１の全体の表面積に対してダイヤモンド粒子１３の露出した平面の総面積の割合（ダイヤモンド密度）は約６０〜８０％を占める。
【００１７】
このようなラップの表面状態でラッピング加工を始める。
ラップ盤２の円筒内にホルダー５に嵌合保持されたピストンリング６を嵌入し、ピストンリング６とラップ表面３との間にＳｉＣ１４とラップ液の混合物を介在させてピストンリング６を上下に往復動させラッピング加工を始めると、早い段階で、軟質のニッケル１２がＳｉＣ１４により磨滅していき、ダイヤモンド粒子１３の相互間の凹部が形成されて、図４（３）  に図示するように同凹部にＳｉＣ１４が入り込み保持されると同時にＳｉＣ１４は凹部の底にあたるニッケル１２に食い込んで保持される。
【００１８】
以後該ラップ表面３は図４（３）  に示す状態が維持され、ダイヤモンド粒子１３の相互間に凹部に入り込んだＳｉＣ１４によってピストンリング６の外周面がラッピングされる。
【００１９】
ラップ表面３はダイヤモンド粒子１３の平坦な面が露出しているので、耐磨耗性に優れラップ形状が長期間に亘って維持される。
したがってピストンリング６の外周表面を仕上げるのに、後からさらに修正加工をする必要はなく、生産性の向上を図ることができる。
そして量産に適しコストを低減することができる。
【００２０】
ところで工作物の加工表面が円周面をしていれば、従来のようにラップを逐次回動させながらの往復ラッピング加工することで、容易に面圧精度を維持できるが、本実施例の如く工作物であるピストンリング６が楕円形状をしていたりその他特殊な形状をしていたりすると、ラップの回動を伴う往復ラッピング加工をすることができず面圧精度を維持し難い。
【００２１】
すなわちラップの回動を伴わないラッピング加工を行う場合、局所的にラッピング面圧の高い所があると、耐磨耗性の低い工具ではその部分だけ短時間で磨耗が進行し形状が変化してしまい、しかもオーバーサイズに再加工するにも加工コストが高くなる。
【００２２】
本実施例のラップ工具１は、ラップ表面３に露出するダイヤモンド粒子１３がラップ形状を維持して耐磨耗性に優れているので、ラップの往復動のみによって上記のような非円形の工作物の表面加工を精度良く行うことができる。
そして本実施例のピストンリング６の如く楕円形をしているような場合は、本実施例のラップ工具１のように楕円形全体を一度にラッピングすることで、加工時間の短縮を図り生産性を上げることができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は、ラップ表面には硬質粒子が平坦な面を露出しているので、耐磨耗性に優れラップ形状が長期に亘って維持されため、表面精度を要求される加工でも、修正加工を施す必要はなくコストの低減を図ることができる。
【００２４】
前記粒子保持材にニッケルを用い、前記硬質粒子にダイヤモンドを用いることで、工作物として鉄製のもの特にＳＵＳ材の母材にＣｒメッキを施したものやＳＵＳ材に窒化処理をしたもの、その他鋳鉄の工作物に好適である。
【００２５】
ラッピング工具が非円形の工作物の表面をラッピングするものである場合に、硬質粒子によりラップ形状が常に維持されるので、回転以外の摺動によって高い精度の加工ができ、修正加工も必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るラッピング工具の上面図である。
【図２】同縦断面図である。
【図３】同実施例のラップ表面の構造を示す拡大断面図である。
【図４】同ラップ表面構造を形成する過程を示すラップ表面の拡大断面図である。
【符号の説明】
１…ラップ工具、２…ラップ盤、３…ラップ表面、４…支軸、５…ホルダー、６…ピストンリング、
１０…基材、１１…粒子保持層、１２…ニッケル、１３…ダイヤモンド粒子、１４…ＳｉＣ。
【図１】
0003627824.tif 000002
【図２】
0003627824.tif 000003
【図３】
0003627824.tif 000004
【図４】
0003627824.tif 000005