(57)【要約】      （修正有）【課題】砥粒粉を使った研磨、研削、切削などの精密加工に際して、特に比較的小さい部位に精密加工する場合に、加工具の摺動する加工端と被加工物の加工部の間隙に介在させる砥粒粉の飛散を防止して砥粒粉が常に摺動面間に保持され、バインダと砥粒粉との連続的補給を不要にし、バインダを不要にして、砥粒粉の２次的結合を抑制し、砥粒粉の加工性能の低下が防止できる、磁性粉を使った加工方法及びその装置を提供する。【解決手段】加工具の摺動する加工端３２と被加工物１０の加工部の間隙に砥粒粉２５を介在させる加工方法において、前記砥粒粉２５が磁性を帯びた磁性粉であり、前記間隙を含む部分に集中する磁場５０を印加する。その際好ましくは、着磁された超伝導バルク磁石４０による磁場５０を印加する。【選択図】図３
2005342792.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工具の摺動する加工端と被加工物の加工部の間隙に砥粒粉を介在させる加工方法において、前記砥粒粉が磁性を帯びた磁性粉であり、前記間隙を含む部分に集中する磁場を印加することを特徴とする磁性粉を使った加工方法。
【請求項２】
前記磁性粉がコバルト（Ｃｏ）を含むタングステンカーバイド（ＷＣ）であることを特徴とする請求項１に記載の磁性粉を使った加工方法。
【請求項３】
前記磁性粉が、廃棄回収された超硬粉あるいは超硬加工端からリサイクル製造されたものであるであることを特徴とする請求項２に記載の磁性粉を使った加工方法。
【請求項４】
摺動する加工端を有する加工具と被加工物の加工部の間隙に砥粒粉を介在させる加工装置において、前記砥粒粉が磁性を帯びた磁性粉であり、前記被加工物が磁石上に載置されていることを特徴とする磁性粉を使った加工装置。
【請求項５】
前記磁石は、永久磁石、電磁ソレノイドを用いた電磁石、又は超伝導コイルを用いた磁石で構成されていることを特徴とする請求項４に記載の磁性粉を使った加工装置。
【請求項６】
前記磁石は、着磁された超伝導バルク磁石で構成されることを特徴とする請求項４に記載の磁性粉を使った加工装置。
【請求項７】
前記磁性粉が、コバルト（Ｃｏ）を含むタングステンカーバイド（ＷＣ）であることを特徴とする請求項４に記載の磁性粉を使った加工装置。
【請求項８】
前記磁性粉が、廃棄された超硬粉あるいは超硬加工端からリサイクル製造されたものであることを特徴とする請求項７に記載の磁性粉を使った加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨、研削、切削などの精密加工方法に係り、特に磁性粉を使った精密加工方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
研磨、研削、切削などの精密加工に際しては、その目的に合わせて研磨用砥石、刃先、ドリルなどの加工具を選び、その加工端を振動、超音波発生、直線あるいは回転運動させながら、被加工物に対して摺動させる。
【０００３】
その際、特に比較的小さな部位を精密加工する場合、加工端と被加工物の接触箇所の内の摺動面に砥粒粉を介在させるのが一般的である。
砥粒粉としては、アルミナやタングステンカーバイドを主成分とする、いわゆる超硬粉が使われる。
【０００４】
砥粒粉は加工運動により飛散し、その飛散の程度は砥粒粉をゲル状又はペースト状のバインダとともに接触箇所の近傍に供給すると、これを軽減できるが、それでも砥粒粉とバインダを摺動面に絶えず存在させるためには、砥粒粉とバインダ、もしくは砥粒粉入りバインダを連続的に補給する必要がある。
【０００５】
そのため、砥粒粉の消費量が多くなるだけでなく、接触箇所における砥粒粉の有無、多少による加工品質のバラツキ、不安定性、不均一性などの問題がある。
【０００６】
しかも、バインダの飛散防止能力を上げると、砥粒粉の２次的結合が進み、その粉径サイズが過大となり砥粒粉としての加工性能が低下するという問題がある。
また、飛散した砥粒粉の、人体や環境に対する影響も懸念される。
【０００７】
特許文献１には、砥石の洗浄に関連して、接触箇所を覆うカバーを設けて吸引することにより、飛散した砥粒粉を回収する技術が開示されている。
しかしながら、このように砥粒粉を回収したとしても、砥粒粉とバインダとの連続的補給が必要であり、上記の問題は解決されない。
【特許文献１】特開平０６−０９１５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って本発明は、砥粒粉を使った、研磨、研削、切削などの精密加工方法における上記の諸問題を解決するためになされたものであり、特に比較的小さい部位に精密加工する場合に、バインダと砥粒粉との連続的補給を不要にする、磁性粉を使った加工方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また本発明は、バインダを不要にして、砥粒粉の２次的結合を抑制し、砥粒粉の加工性能の低下が防止できる、また、砥粒粉の飛散による人体や環境に対する影響を抑制できる、磁性粉を使った加工方法及びその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明による磁性粉を使った加工方法は、加工具の摺動する加工端と被加工物の加工部の間隙に砥粒粉を介在させる加工方法において、前記砥粒粉が磁性を帯びた磁性粉であり、前記間隙を含む部分に集中する磁場を印加することを特徴とする。
【００１１】
好ましくは、請求項２に記載のとおり、前記磁性粉がコバルト（Ｃｏ）を含むタングステンカーバイド（ＷＣ）であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３に記載のとおり、前記磁性を帯びた超硬粉が、廃棄回収された超硬粉あるいは超硬加工端からリサイクル製造されたものであるであることを特徴とする。
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の請求項４に係る磁性粉を使った加工装置は、摺動する加工端を有する加工具と被加工物の加工部の間隙に砥粒粉を介在させる加工装置において、前記砥粒粉が磁性を帯びた磁性粉であり、前記被加工物が磁石上に載置されていることを特徴とする。
【００１４】
好ましくは、請求項５に記載のとおり、前記磁石は、永久磁石、電磁ソレノイドを用いた電磁石、又は超伝導コイルを用いた磁石で構成されていることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６に記載のとおり、前記磁石は、着磁された超伝導バルク磁石で構成されることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項７に記載のとおり、前記磁性粉が、コバルト（Ｃｏ）を含むタングステンカーバイド（ＷＣ）であることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項８に記載のとおり、前記磁性粉が、廃棄された超硬粉あるいは超硬加工端からリサイクル製造されたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
研磨、研削、切削などの精密加工に際して、特に比較的小さい部位に精密加工する場合、加工具の摺動する加工端と被加工物の加工部の間隙に介在させる砥粒粉としての磁性粉の飛散が防止され、砥粒粉が常に摺動面間に保持されるので、バインダが不要で、しかも砥粒粉の連続的補給が不要になる、磁性粉を使った加工方法及びその装置を提供することができる。
【００１９】
特に、本発明を適用してなる砥粒粉がコバルト（Ｃｏ）を含むタングステンカーバイド（ＷＣ）である場合、従来の加工工程において廃棄回収されたタングステンカーバイド（ＷＣ）などの超硬材は通常微量のコバルトを含み強磁性体となるので、そのまま、あるいは最小限の調製だけで容易にリサイクル使用可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１を参照すると、一般に精密加工方法においては被加工物１０を支持台４１に載置し、被加工物１０の加工部に砥粒粉２５を含むペースト２０を塗布し、加工具３１の加工端３０を被加工物１０の加工部に当てて、摺動させる。
【００２２】
その際、本発明による磁性粉を使った加工方法においては、砥粒粉２５として磁性粉を用い、一方支持台４１の被加工物の載置面の直下に磁石４０を組み込んでおく。
【００２３】
砥粒粉の材料としては、超硬度と強磁性を有する、コバルト（Ｃｏ）を含むタングステンカーバイド（ＷＣ）を使う。
【００２４】
コバルトを含むタングステンカーバイドは、従来廃棄されていた使用済みの超硬粉や超硬材をリサイクルして入手してもよい。
【００２５】
本実施例では、磁石４０として永久磁石、電磁ソレノイドを用いた電磁石、又は超伝導コイルを用いた磁石を使っているので、発生する磁力線５０は、被加工物１０の加工部である磁石４０の直上部に集中している。
即ち、磁束密度は磁石４０の直上部で最も大きい。
【００２６】
図２（Ａ）を参照すると、永久磁石の場合の、磁束密度の分布を示す。
円板型の磁石は、円板面を水平（ｘ、ｙ方向）に取った場合、両側の円板面がＮ、Ｓの極になり、磁束は円板面を貫いてｚ方向に延びており（図２（Ａ）及び、次の（Ｂ）では図の上下方向）、このｚ方向の磁束密度Ｂをテスラ（Ｔ）単位で計った値をＢｚ（Ｔ）として、円板面の各点に対して示したものである。
【００２７】
磁束密度は磁石の直上部では中央部から周辺部の全体にわたってほぼ均一な値、０．３Ｔ（テスラ）をとり、磁石の周縁部で急激に低下する。
これに対応して図１における磁力線５０は、磁石４０の直上部では等間隔で密に存在する。
【００２８】
電磁ソレノイドを用いた電磁石、又は超伝導コイルを用いた磁石の場合も同様な磁束密度分布を示す。磁石直上部の磁束密度は各々最大、２テスラ、３テスラになる。
【００２９】
一般に磁性粉は、磁束密度だけではなく、磁束密度と磁束密度勾配の積の大きい箇所に引き付けられる。
【００３０】
即ち本実施例の場合は磁性粉２５が磁石の周縁部に集まり、それ以上外部には飛散しないので、砥粒粉である磁性粉の連続的補充が不要になる、もしくは補充頻度を下げられるという効果がある。
【実施例２】
【００３１】
ここで、図２（Ｂ）を参照すると、着磁された超伝導バルク磁石の場合の、磁束密度の分布の例を示す。磁束密度は磁石の直上部の中央部に急峻なピーク、１．７テスラがあり、周辺部に向かって急激に低下する。本例のピーク値１．７テスラは液体窒素冷却（７７°Ｋ）の場合のものであり、ヘリウム冷却（３５°Ｋ）の場合は３テスラ以上のピーク値が得られる。
【００３２】
従って、超伝導バルク磁石の場合には磁石の中心部、正確には中心の極く近傍の円周上で磁束密度と磁束密度勾配の積が急峻なピークを示すので、複数の磁石を組み合わせなくても一体の磁石で、磁性粉に対する所望の吸着力が得られる。
【００３３】
図３を参照すると、本発明による第２の実施例では、超伝導バルク磁石の持つ上記の特性を活用する。
即ち、超伝導バルク磁石４０は、真空容器４２に収容され、真空容器４２は延伸されて真空ポート４４が連結されると共に、冷凍機４６に連接され、冷凍機４６にはヘリウム配管４８が連結される。
【００３４】
真空ポート４４、ヘリウム配管４８は各々、図示していない真空ポンプ、コンプレッサに接続されて、超伝導バルク磁石４０は所定の真空度において、所定の温度に冷却され、図２（Ｂ）のような形状の磁場（ただし、冷凍機冷却であるので、磁束密度Ｂのピーク値は１．７テスラではなく３テスラを越える。）を発生する。
【００３５】
超伝導バルク磁石４０により発生する磁場の磁力線５０は、上記の磁束密度分布に対応して磁石４０の直上部でも中心付近ほど密であり、中心を離れるにつれ急激に疎になる。
【００３６】
この結果、砥粒粉である磁性粉２５は磁石４０の中心の極く近傍に集中し、そこで加工作業が進んでも飛散しない。
なお、本実施例は研磨加工に係るものであり、加工具である超音波振動発生器３３の加工端である振動ヘッド３２を被加工物１０の加工部に当てて、磁性粉２５が介在した状態で摺動させる。
【実施例３】
【００３７】
図４を参照すると、本発明による第３の実施例は、着磁された超伝導バルク磁石を使った場合の研削加工に係るものであり、加工具である回転機構３５により加工端である回転砥石３４を回転しながら被加工物１０の加工部に当てて、磁性粉２５が介在した状態で摺動させる。
【実施例４】
【００３８】
図５を参照すると、本発明による第４の実施例は、着磁された超伝導バルク磁石を使った場合の切削加工に係るものであり、加工具である回転機構３７により加工端であるドリル刃３６を回転しながら被加工物１０の加工部に当てて、磁性粉２５が介在した状態で摺動させる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明によれば、超硬粉を実質的に追加補給なしで連続運転が可能な、超硬粉の介在下で研磨、研削、切削などを行う精密加工方法と加工装置が得られる。しかも超硬粉である磁性粉、特にコバルトを含むタングステンカーバイドは、従来廃棄されていた使用済みの超硬粉や超硬材をリサイクルしても入手できる。
従って、産業のあらゆる分野の工作機械、特に精密工作機械において活用が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による磁性粉を使った加工装置を示し、加工方法を説明する図である。
【図２】（Ａ）は永久磁石の磁束密度分布の例を示す図であり、（Ｂ）は着磁された超伝導バルク磁石の磁束密度分布の例を示す図である。
【図３】本発明による、着磁された超伝導バルク磁石を使った場合の、磁性粉を使った加工装置（超音波研磨加工装置）を示し、加工方法を説明する図である。
【図４】本発明による、着磁された超伝導バルク磁石を使った場合の、磁性粉を使った加工装置（研削加工装置）を示し、加工方法を説明する図である。
【図５】本発明による、着磁された超伝導バルク磁石を使った場合の、磁性粉を使った加工装置（切削加工装置）を示し、加工方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０      被加工物
２０      ペースト
２５      砥粒粉、磁性粉
３０      加工端
３１      加工具
３２      振動ヘッド
３３      超音波振動発生器
３４      回転砥石
３５      回転機構
３６      ドリル刃
３７      回転機構
４０      磁石、着磁された超伝導バルク磁石
４１      支持台
４２      真空容器
４４      真空ポート
４６      冷凍機
４８      ヘリウム配管
５０      磁力線
【図１】
2005342792.tif 000003
【図２】
2005342792.tif 000004
【図３】
2005342792.tif 000005
【図４】
2005342792.tif 000006
【図５】
2005342792.tif 000007