軸受用セラミック球の超精密・高能率ラッピング

• Project/Area Number: 07750141
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 機械工作・生産工学
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 糸魚川 文広 名古屋工業大学, 工学部, 助手 (20252306)
• Project Period (FY): 1995
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1995)
• Budget Amount: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 1995: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
• Keywords: ラッピング / 真球度 / セラミック / メカノケミカルラッピング / 窒化珪素 / 酸化クロム

Research Abstract

軸受用セラミック球のラッピングにおいて1.金属酸化物砥粒(酸化クロム)によるラッピングのメカノケミカル効果の検証2.スクラッチ溝付き円弧溝による高精度ラッピングの条件選定を行ない以下のような知見を得た。
1.球-ラップ接触部が転がりの場合と滑べりの場合の実験を行なった。
(1)転がりの場合はラップと球の間の滑べりが非常に小さいうえに転がりによりラップと球の接触が持続しない。この様な条件下では、接触部の加工発熱は非常に小さいセラミック球表面のメカノケミカルな除去体積は非常に小さい。(2)滑べりによる場合は接触部が窒化珪素の酸化腐食温度に達するよう負荷を設定すればダイヤモンドラップ以上の除去量が得られる。(3)転がりの場合、ダイヤモンド、炭化珪素のように窒化珪素より硬質の砥粒を用いると押し込みによるクラックの連結により材料が除去され表面に大きなあらさをもつが、酸化クロムと混合砥粒とすることでクラックによらない加工形態が支配的となり、かつ加工量が維持できる。
2.溝と球の接触部に砥粒が均一に分布しているモデル解析より、真球度に最も影響する因子である球と溝の接触幅と、ラップと球の硬さの比、溝の有効表面積と球の全表面積の比のような無次元量の関係を導いた。
(1)ラップの球に対する硬度を低くすることは接触幅の維持に有効であるが、加工能率が低下する。また、砥粒の埋め込みによるラップ形態の変化を招き逆効果となる場合がある。(2)溝表面に多数のスクラッチ溝を設けることは、接触面積比を変える方法として有効であり、かつ健全な砥粒の接触面への供給に都合がよい。(3)スクラッチ溝をつけた円弧溝により1μmの砥粒を用いてSi_3N_4球のラッピングを行ない真球度3/100μmの球を同時、多数加工することができた。