(57)【要約】【課題】従来の内径加工方法は、ワークが単純なリング形状や円筒形状の場合には向いていた。しかし、貫通孔を備えるワークの外径形状が貫通孔の軸、あるいは貫通孔の軸方向に対し、質量バランスが悪い場合は、ワークの貫通孔内径部の被加工面と、その被加工面を研磨する研磨工具とが偏りを生じて接触するため、被加工面が片減し、高精度な孔加工が難しい。【解決手段】質量バランスが偏ったワーク１０１には、バランサ１０２を取り付け組立体１０３を形成することができ、ワーク１０１単体の重心位置Ｚ１を、質量バランスが整った組立体１０３の重心位置Ｚ２へ移動することによって、組立体１０３の被加工面１０１ｇと研磨工具１０４との接触面は、均等な荷重が保持できる。その結果、質量バランスが偏ったワーク１０１であっても、高精度な孔加工を可能とすることができるワークの製造方法を提供する。【選択図】図１
2018171687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの製造方法において、
貫通孔を備えるワークにバランサを取り付け組立体とする組立体形成工程と、
前記組立体形成工程の後に、前記貫通孔の被加工面である内径部を研磨工具で研磨する研磨工程と、を有し、
前記組立体形成工程は、前記組立体の重心位置を、前記貫通孔の孔内であり、前記貫通孔の軸方向における前記被加工面の一方の端部から他方の端部の間の空間内とする工程である
ことを特徴とするワークの製造方法。
【請求項２】
前記組立体の重心位置は、前記ワークの重心位置と異なる位置である
ことを特徴とする請求項１記載のワークの製造方法。
【請求項３】
前記組立体の重心位置が、前記被加工面である前記内径部の中心軸に上にある
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のワークの製造方法。
【請求項４】
前記組立体の重心位置が、前記貫通孔の軸方向における前記空間内の中心位置にある
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載のワークの製造方法。
【請求項５】
前記研磨工程において、前記組立体の前記バランサは、前記研磨工具に接しない
ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載のワークの製造方法。
【請求項６】
前記貫通孔の孔内には、被加工面である前記内径部で形成される小径孔部と、
前記小径孔部よりも大径の大径孔部と、前記小径孔部と前記大径孔部とをつなぐ段付部と、を形成し、前記段付部が前記貫通の孔内に少なくとも１つまたは２以上備える
ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載のワークの製造方法。
【請求項７】
前記ワークは、前記被加工面である前記内径部の前記中心軸に対し、前記ワークの外形形状が非対称で形成されてる
ことを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載のワークの製造方法。
【請求項８】
前記組立体に取り付けられた前記バランサは、前記ワークから着脱可能である
ことを特徴とする請求項１から請求項７の何れかに記載のワークの製造方法。
【請求項９】
前記バランサの材料は、前記ワークで用いられる材料よりも軟質である
ことを特徴とする請求項１から請求項８の何れかに記載のワークの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貫通孔が形成されたワークの貫通孔内を加工するワークの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
貫通孔を備えるワークの高精度孔加工を要する代表的な製品例としては、光コネクター用セラミックス部品がよく知られている。
従来の貫通孔の研磨加工方法は、まず、貫通孔を備える略円筒形状のセラミックス製スリーブ素材（ワーク）の貫通孔に、長尺な略円柱状の研磨工具である内径加工用ワイヤを挿入し、その後、研磨加工用にスラリー状の遊離砥粒を内径加工用ワイヤに塗布し、内径加工用ワイヤを回転させることで、セラミックス製スリーブ素材の貫通孔の内径部を研磨加工する。（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
このような研磨加工方法は、光コネクター用セラミックス部品にとどまらず、様々な産業部品への利用が可能である。例えば、ＣＮＣ自動旋盤を用いて成形した金属製のワークの貫通孔加工などに利用できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２００５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ワークには、例えば、貫通孔を備えるワークの重心と貫通孔の中心軸が一致していないワーク（偏心しているワーク）、貫通孔の中心に対し中心軸上で質量バランスが取れていないワーク（質量偏りしているワーク）、偏心及び質量偏りをしているワークもある。
【０００６】
しかし、従来の加工方法で、偏心しているワークを加工すると、偏心により加工後の貫通孔は楕円形状となる。また、質量偏りしているワークを加工すると、質量偏りにより加工後の貫通孔は、貫通孔の開口部付近がつづみ状になる。偏心及び質量偏りをしているワークを加工すると、偏心及び質量偏りにより加工後の貫通孔は楕円形状で開口部付近がつづみ状になる。
このように従来の加工方法では、ワークの形状等によっては、貫通孔の研磨加工（孔加工）を高精度に行うことはできなかった。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、以上の問題点を鑑みてなされたものであり、貫通孔を備えるワークの貫通孔の研磨加工を高精度に行うことのできるワークの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ワークの製造方法において、
貫通孔を備えるワークにバランサを取り付け組立体とする組立体形成工程と、
前記組立体形成工程の後に、前記貫通孔の被加工面である内径部を研磨工具で研磨する研磨工程と、を有し、
前記組立体形成工程は、前記組立体の重心位置を、前記貫通孔の孔内であり、前記貫通孔の軸方向における前記被加工面の一方の端部から他方の端部の間の空間内とする工程を有するワークの製造方法とする。
【０００９】
前記組立体の重心位置は、前記ワークの重心位置と異なる位置にあることが好ましい。
【００１０】
前記組立体の重心位置が、前記被加工面である前記内径部の中心軸上にあることが好ましい。
【００１１】
前記組立体の重心位置が、前記貫通孔の軸方向における前記空間内の中心位置にあることが好ましい。
【００１２】
また、前記研磨工程において、前記組立体の前記バランサは、前記研磨工具に接しない配置としてもよい。
【００１３】
また、前記貫通孔の孔内には、被加工面である前記内径部で形成される小径孔部と、前記小径孔部よりも大径の大径孔部と、前記小径孔部と前記大径孔部とをつなぐ段付部と、を形成し、前記段付部が前記貫通孔内に少なくとも１つまたは２以上備えてもよい。
【００１４】
前記ワークは、前記被加工面である前記内径部の前記中心軸に対し、前記ワークの外形形状が非対称で形成されてもよい。
【００１５】
前記組立体に取り付けられた前記バランサは、前記ワークから着脱可能であることが好ましい。
【００１６】
前記バランサの材料は、前記ワークで用いられる材料よりも軟質であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、重心位置を、貫通孔の孔内であり、貫通孔の軸方向における被加工面の一方の端部から他方の端部の間の空間内となるようにバランサをワークに取り付け貫通孔の研磨加工をすることによって、貫通孔の研磨加工を高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るワークの説明図。
【図２】本発明の実施形態に係る組立体の説明図。
【図３】本発明の実施形態に係る研磨工程の説明図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明の実施形態のワーク形状を説明するための図である。
【００２０】
ワーク１０１は、略円筒形状であり、その中心軸１０１ａｘと平行であり円筒外側面である円筒外径部１０１ｓと、中心軸１０１ａｙを中心軸とし、中心軸１０１ａｙに平行な面をもつ貫通孔１０１ｔｈを備えている。中心軸１０１ａｘと中心軸１０１ａｙは同一線上にあり一致している。ワーク１０１の中心軸１０１ａｘ方向の長さは、円筒外径部１０１ｓの外径の約２倍である。
【００２１】
貫通孔１０１ｔｈは、小径な小径孔部１０１ｈａと、小径孔部１０１ｈａよりも大径な第１大径孔部１０１ｈｄと、第１大径孔部１０１ｈｄよりも小径で、小径孔部１０１ｈａよりも大径な第２大径孔部１０１ｈｅを備えている。
貫通孔１０１ｔｈは、小径孔部１０１ｈａと第１大径孔部１０１ｈｄとをつなぐ段差である第１段付部１０１ｓｔと、小径孔部１０１ｈａと第２大径孔部１０１ｈｅとをつなぐ段差である第２段付部１０１ｓｕを備えている。
【００２２】
なお、小径孔部１０１ｈａ、第１大径孔部１０１ｈｄ、第２大径孔部１０１ｈｅ、第１段付部１０１ｓｔ、及び第２段付部１０１ｓｕの中心軸は、すべて貫通孔１０１ｔｈの中心軸１０１ａｙと同一軸である。
【００２３】
また、ワーク１０１は、中心軸１０１ａｘ方向の第１端面１０１ｃｊ、第２端面１０１ｃｋを備え、第１端面１０１ｃｊ、第２端面１０１ｃｋは中心軸１０１ａｘに直行する面に平行である。第１端面１０１ｃｊは、第１大径孔部１０１ｈｄに繋がる開口部を備え、第２端面１０１ｃｋは、第２大径孔部１０１ｈｅに繋がる開口部を備えている。
【００２４】
本実施形態の小径孔部１０１ｈａは、小径孔部１０１ｈａの対をなす開口端の両側を、第１段差部１０１ｓｔと、第２段差部１０１ｓｕによって挟むように配置しており、小径孔部１０１ｈａの対をなす開口端のうち、第１端面１０１ｃｊ側の第１段付部１０１ｓｔと小径孔部１０１ｈａとをつなぐ一方の開口端を端部１０１Ｅ１とし、第２端面１０１ｃｋ側の第２段付部１０１ｓｕと小径孔部１０１ｈａとをつなぐもう一方の開口端を端部１０１Ｅ２を有する。
【００２５】
また、貫通孔１０１ｔｈ内の小径孔部１０１ｈａの位置は、第１端面１０１ｃｊ側に寄っており、中心軸１０１ａｘ方向に沿って、第１端面１０１ｃｊから小径孔部１０１ｈａの端部１０１Ｅ１までの距離１０１Ｌ１が、第２端面１０１ｃｋから小径孔部１０１ｈａの端部１０１Ｅ２までの距離１０１Ｌ２、に比べて短い。
【００２６】
また、小径孔部１０１ｈａの孔内径面は、本実施形態のワークの製造方法における被加工面１０１ｇである。また、貫通孔１０１ｔｈの孔内であり、貫通孔１０１ｔｈの中心軸１０１ａｙ方向における小径孔部１０１ｈａの一方の端部１０１Ｅ１から他方の端部１０１Ｅ２の間の空間を空間１１０とする。
【００２７】
ワーク１０１の重心位置である重心位置Ｚ１は、貫通孔１０１ｔｈの中心軸１０１ａｙ上にあり、小径孔部１０１ｈａの端部１０１Ｅ２とワーク１０１の第２端面１０１ｃｋの間にある。よって、ワーク１０１の重心位置Ｚ１は、空間１１０内にはない。つまり、被加工面１０１ｇで囲まれた空間内から重心位置Ｚ１は外れた位置にある。
【００２８】
本実施形態における、ワーク１０１の材料は、鉄鋼材料を用いている。
ワーク１０１は、ＣＮＣ自動旋盤を用いて製造される。
なお、本実施形態のワーク１０１は、鉄鋼材料としたが、これに限るものではなく、鋼材系金属材料以外の金属材料、セラミックス材料、ガラス材料などの種々の材料を用いてもよい。
また、本実施形態におけるワーク１０１は、ＣＮＣ工作機を用いて製造しているが、これに限るものではまく、ブレス加工法、塑性加工法、粉末冶金法、押し出し成形法、鋳造法、射出成形法等の種々の成形方法を用いてもよい。
【００２９】
次に、ワーク１０１の貫通孔１０１ｔｈの研磨加工方法について説明する。研磨加工方法は、組立体形成工程と研磨工程からなる。
【００３０】
＜組立体形成工程＞
組立体形成工程について説明する。図２は本実施形態に係る組立体形成工程を説明する図である。組立体形成工程は、ワーク１０１に、バランサ１０２を取り付けて組立体とする工程である。
【００３１】
バランサ１０２は、略円筒形状であり、その中心軸１０２ａｘと平行であり円筒外側面である円筒外径部１０２ｓと、中心軸１０２ａｙを中心軸とし、中心軸１０２ａｙに平行な面をもつ貫通孔１０２ｔｈを備えている。中心軸１０２ａｘと中心軸１０２ａｙは同一線上にあり一致している。バランサ１０２の中心軸１０２ａｘ方向の長さは、円筒外径部１０２ｓの外径の約２／３である。
【００３２】
バランサ１０２の貫通孔１０２ｔｈは、小径孔からなる小径孔部１０２ｈａと、小径孔部１０２ｈａよりも大径な大形孔からなる大径孔部１０２ｈｄを備えており、小径孔部１０２ｈａと大径孔部１０２ｈｄとをつなぐ段差である第１段付部１０２ｓｔを備えている。小径孔部１０２ｈａ、大径孔部１０２ｈｄ、及びは第１段付部１０２ｓｔのそれぞれの中心軸は、すべて貫通孔１０２ｔｈの中心軸１０２ａｙと同一な軸上にある。
【００３３】
なお、小径孔部１０２ｈａと大径孔部と１０２ｈｄをつなぐ、第１段付部１０２ｓｔで形成する面は、貫通孔１０２ｔｈの中心軸１０２ａｙに対して直行する平面であり、この直行平面を突当面１０２ｆとする。
【００３４】
本実施形態における、バランサ１０２の材料は、銅系の非鉄金属材料を用いる。
なお、本実施形態では、バランサの材料に銅系の非鉄金属材料を用いているが、これに限るものではなく、例えば、金、銀、鉛、スズ、アルミニウム、鉄等の金属材料、またはそれらを含む合金材料、あるいは、ＰＴＦＥ、シリコーン等の樹脂材料、及びそれらの複合材料であってもよい。
なお、バランサ１０２の材料は、ワーク１０１の材料に比べ軟質な材料とするのが好ましい。
また、バランサ１０２は切削加工、塑性加工、粉末冶金、押し出し成形、鋳造、射出成形等の種々の成形方法により成形することができる。
【００３５】
ワーク１０１へのバランサ１０２の具体的な取り付けは、バランサ１０２の大径孔部１０２ｈｄへワーク１０１の円筒外径部１０１ｓを嵌合する。さらに、ワーク１０１とバランサ１０２の軸方向における位置あわせのため、バランサ１０２の突当面１０２ｆとワーク１０１の第１端面１０１ｃｊとを突き当てている。
【００３６】
組立体１０３の重心位置Ｚ２は、被加工面１０１ｇであり、小径孔部１０１ｈａの一方の端部１０１Ｅ１から他方の端部１０１Ｅ２との間の空間１１０内に位置しており、被加工面１０１ｇで囲まれた空間内から外れたワーク１０１の重心位置Ｚ１とは異なる位置である。
また、組立体１０３の重心位置Ｚ２は、被加工面１０１ｇであり小径孔部１０２ｈａの中心軸１０１ａｙ上にあり、小径孔部１０１ｈａの中心軸１０１ａｙ方向における空間１１０内の中心位置１１０Ｃに位置する。
【００３７】
バランサ１０２は、組立体１０３の重心位置Ｚ２が被加工面１０１ｇで囲まれた空間内となるよう、ワーク１０１に取り付けられ、その形状及び取り付け方は、本実施形態における組立体のバランサ１０２の形状はこれに限るものではなく、バランサの形状は適宜な形状に設定することができる。
例えば、本実施形態では、ワーク１０１の円筒外径部１０１ｓに取り付けているが、
ワーク１０１の第１大径孔部１０１ｈｄへバランサ１０２を嵌合して取り付ける形状や取り付け方法としてもよい。また、ワーク１０１へ取り付けるバランサ１０２は、１つでなくてもよく、複数であってもよい。
【００３８】
本実施形態におけるワーク１０１へのバランサ１０２の取り付け方法では、嵌合を用いているが、これに限るものではなく、例えば、接着材、螺子固定等の種々の取り付け方法を用いてもよい。
【００３９】
＜研磨工程＞
次に、研磨工程について説明する。研磨工程は、組立体の貫通孔に研磨工具を挿入し、加工対象である被加工面を研磨加工を施す工程である。図３は、本実施形態に係る研磨工程を説明する図である。
【００４０】
本実施形態における研磨工程では、まず、組立体形成工程で得た組立体１０３と、組立体１０３の被加工面１０１ｇを備える小径孔部１０１ｈａを研磨加工するための略円柱状の研磨工具１０４と、研磨用の遊離砥粒を含んだスラリー状の液体からなる研磨液１０５とを用意する。
【００４１】
つづいて、組立体１０３の被加工面１０１ｇを備える小径孔部１０１ｈａへ、研磨剤１０５を塗布した研磨工具１０４を挿入する。その後、研磨工具１０４を回転軸として、組立体１０３と研磨工具１０４とを周方向に回転運動をさせて、組立体１０３と研磨工具１０４との間で生じる周方向の回転の位相差により、組立体１０３の被加工面１０１ｇを備える小径孔部１０１ｈａを研磨加工する。
【００４２】
ここで、本実施形態では、ワーク１０１にバランサ１０２を取り付けることによって、ワーク１０１単体の重心位置Ｚ１は、組立体１０３の被加工面１０１ｇである小径孔部１０１ｈａであり、小径孔部１０１ｈａの一方の端部１０１Ｅ１と他方の端部１０１Ｅ２により形成する空間１１０内へ、組立体１０３の重心位置Ｚ２へ移動している。さらに、組立体１０３の重心位置Ｚ２は、小径孔部１０１ｈａの中心軸１０１ａｙ上にあり、その重心位置Ｚ２は、空間１１０内の中心位置１１０Ｃにある。
【００４３】
組立体１０３の重心位置Ｚ２を、空間１１０内とすることで、加工支持面である被加工面１０１ｇにおいてワーク１０１に働くモーメントをつり合わせることができる。そのため、被加工面１０１ｇにわたって、研磨工具１０４との接触面で、ほぼ均等な荷重とすることができ、高精度な研磨加工をすることができる。
【００４４】
なお、本実施形態の研磨工程における組立体１０３のバランサ１０２は、研磨工具１０４に接しない。すなわち、組立体１０３にバランサ１０２を取り付けた状態で、バランサ１０２の小径孔部１０２ｈａは、研磨工具１０４との間に十分な間隔を確保しているため研磨加工中に接触することはない。なお、本実施形態では、バランサ１０２と研磨工具１０４とが接しない形態をあげたが、これに限るものではなく、組立体１０３の重心位置Ｚ２が、組立体１０３の被加工面１０１ｇである小径孔部１０１ｈａであり、小径孔部１０１ｈａの一方の端部１０１Ｅ１と他方の端部１０１Ｅ２により形成する空間１１０内、好ましくは空間１１０内の中心軸１１０ａｙ上、より好ましくは中心位置１１０Ｃであれば、接触していてもよく、研磨加工は可能である。
【００４５】
また、本実施形態による加工方法は、単個加工ばかりでなく、長尺なワイヤ状研磨工具を用いることで、複数個の組立体１０３をワイヤ状研磨工具に挿通して、複数同時に連個加工してもよい。ここで、バランサ１０２を軟質な材料にしておくことで、連個加工の際に組立体１０３同士が接触する時、また、後工程で組立体１０３を分解する時等におけるワーク１０１とバランサ１０２との接触による損傷を防ぐことができる。
【００４６】
最後に、組立体１０３からワーク１０１を外す分解工程と、その後、ワークの洗浄工程を行う。
【００４７】
組立体１０３を研磨工具１０４から外し、組立体１０３を、ワーク１０１とバランサ１０２とに分解し、分離する。その後、ワーク１０１を洗浄工程で洗浄し、高精度な小径孔部１０１ｈａを備えるワーク１０１を得る。
【００４８】
以上、本発明のワークの製造方法を実施形態に基づき説明したが、本発明のワークの製造方法は本実施形態に限定されるものではなく、その各構成は同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成が付加されていてもよい。
【００４９】
例えば、本実施形態ではワーク１０１が質量偏りしている形態として説明してきたが、偏心しているワーク１０１（被加工面である貫通孔の中心軸に対し、ワークの外形形状が非対称で形成されてる）や、偏心及び質量偏りをしているワーク１０１においても本発明のワークの製造方法を適用することができる。偏心しているワーク１０１や、偏心及び質量偏りをしているワーク１０１を研磨加工する場合は、その偏心や質量偏りに応じてバランサ１０２の形状や取り付け位置を適宜変更すればよい。
【符号の説明】
【００５０】
１０１          ワーク
１０１ｔｈ      貫通孔
１０１ｓ        円筒外径部
１０１ａｘ      中心軸
１０１ａｙ      中心軸
１０１ｈａ      小径孔部
１０１ｈｄ      第１大径孔部
１０１ｈｅ      第２大径孔部
１０１ｓｔ      第１段付部
１０１ｓｕ      第２段付部
１０１ｃｊ      第１端面
１０１ｃｋ      第２端面
１０１Ｅ１      端部
１０１Ｅ２      端部
１０１Ｌ１      距離
１０１Ｌ２      距離
１０１ｇ        被加工面
１１０          空間
Ｚ１            重心位置
１０２          バランサ
１０２ｔｈ      貫通孔
１０２ｓ        円筒外径部
１０２ａｘ      中心軸
１０２ａｙ      中心軸
１０２ｓ        円筒外径部
１０２ｈａ      小径孔部
１０２ｈｄ      大径孔部
１０２ｓｔ      第１段付部
１０２ｆ        突当面
１０３          組立体
Ｚ２            重心位置
１１０Ｃ        中心位置
【図１】
2018171687.tif 000003
【図２】
2018171687.tif 000004
【図３】
2018171687.tif 000005