セラミックス球の超精密ラッピングシステムの開発

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03555029
• Research Institution: MIYAGI NATIONAL COLLEGE OF TECHNOLOGY
• Principal Investigator: 赤沢 真 宮城工業高等専門学校, 機械工学科, 助教授 (60005379)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 原田 芳次 日本ファインセラミックス(株), 研究開発部, 部長 ; 松谷 保 宮城工業高等専門学校, 機械工学科, 助教授 (60042256) ; 大久 忠義 宮城工業高等専門学校, 機械工学科, 助教授 (40099768)
• Keywords: ラッピング / セラミックス / 球 / 真球度 / 表面粗さ / 転がり軸受 / 球研磨盤 / ダイヤモンドスラリ

Research Abstract

本研究の目的は、その機械構成材料としての利用が期待されているセラミックスの超精密球面加工に関するものである。第1年度においては高精度球研磨機を試作し、これを用いて主としてジルコニアセラミックスの真球創成加工の基礎を確立した。これにより、0.1μmオーダーの真球度が安定して得られることになった。
第2年度においてはこれに基づき、JIS3等級を満足する総合精度を実現するため、表面精度を高めるための基礎的研究を行った。また転がり軸受け材料として最も期待されている窒化珪素セラミックス球の研磨も行った。これによりセラミックスの種類により仕上げに適するラップが異なること、ダイヤモンドスラリは全てのセラミックスに有効であることが明らかになった。また真球度を向上させるためには、ある程度の加工能率を持った研磨条件が必要であったが、このような条件では十分な表面精度を得ることは困難であった。真球度を得るための条件と、高精度表面を得るための条件は相反することが明らかになった。このことから、球研磨の高速化を実現し、このことにより球研磨のコスト低減させるための球研磨システムは次のようなものである。
素球から基本的な真球形状を創成するためには、エアタービンを利用した迅速球研磨法を活用する。この方法では10μmオーダーの真球度と表面粗さが迅速に得られる。ついで上下ラップが互いに逆方向に回転する高速高精度球研磨盤により2段階に研磨することにより、目的の寸法および表面精度を得る。このシステムにより、目的の精度を、従来法の1/3程度の時間で得ることができる。
本研究で開発されたラッピングシステムの工業化のためには、超精密球の計測システムの開発が必要である。

Research Products

• [Publications] 赤沢 真: "セラミックス球の精密研磨法の開発 (高精度球研磨機の試作およびジルコニア球の研磨)" 宮城工業高等専門学校研究紀要. 28. 1-6 (1992)
• [Publications] 赤沢 真: "セラミックス球の超精密研磨法の開発 (ジルコニア球の研磨)" 日本設計工学会東北支部平成4年度研究発表講演会論文集. 47-50 (1993)
• [Publications] 赤沢 真: "セラミックス球の超精密研磨法の開発 (ジルコニア球の研磨)" 宮城工業高等専門学校研究紀要. 29. 1-5 (1993)