CN109562502A - 磨削加工物的制法及杯型磨石 - Google Patents
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Abstract
利用以下的工序(a)、(b)，对磨削对象物10的侧面进行磨削，从而制造直径小于磨削对象物10的直径的磨削加工物。在工序(a)中，将杯型磨石30按中心轴30a相对于中心轴30a与磨削对象物10的中心轴10a正交的状态平行地偏移的方式进行配置。在工序(b)中，使磨削对象物10轴旋转且沿着轴向移动，同时按杯型磨石30对磨削对象物10的侧面进行磨削的方式使杯型磨石30轴旋转。由此，一边以杯型磨石30的侧面磨石部36对磨削对象物10进行粗磨，一边以底面磨石部38对磨削对象物10的外周面进行精磨，从而得到磨削加工物。
Description
技术领域
本发明涉及磨削加工物的制法及杯型磨石。
背景技术
作为对多棱柱状或圆柱状的磨削对象物的侧面进行磨削而制造直径小于该磨削对象物的直径的圆柱体的、圆柱体的制法，已知例如专利文献1中公开的制法。该专利文献1中公开如下方法，即，如图14所示，使用在侧面具备磨石层的轮形状的磨石210对由多孔质陶瓷形成的多棱柱状的蜂窝结构体220的外周进行加工，从而制造圆柱状的蜂窝结构体230。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2006－320806号公报
发明内容
但是，在图14的方法中，由于磨石210的宽度w较窄，因此，如果没有将使磨石210轴旋转的速度或使蜂窝结构体220轴旋转的速度设定为高速，则无法使蜂窝结构体220沿着轴向移动的移动速度加快。另外，即便使磨石210或蜂窝结构体220以高速旋转，其速度也是有限的，因此，很难充分缩短作业时间。
本发明是为了解决像这样的课题而提出的，其主要目的在于，缩短对磨削对象物进行磨削而使其成为磨削加工物的作业时间。
本发明的磨削加工物的制法是对多棱柱状或圆柱状的磨削对象物的侧面进行磨削而制造直径小于所述磨削对象物的直径的磨削加工物的方法，其中，包括以下工序：
(a)将杯型磨石按所述杯型磨石的中心轴与所述磨削对象物的中心轴正交的方式进行配置，或者，将所述杯型磨石按所述杯型磨石的中心轴相对于所述杯型磨石的中心轴与所述磨削对象物的中心轴正交的状态平行地偏移的方式进行配置，所述杯型磨石具备设置于杯的侧面的侧面磨石部和设置于所述杯的底面的底面磨石部；以及
(b)使所述磨削对象物轴旋转且沿着轴向移动，同时按所述杯型磨石对所述磨削对象物的侧面进行磨削的方式使所述杯型磨石轴旋转，由此，一边以所述侧面磨石部对所述磨削对象物进行粗磨，一边以所述底面磨石部对所述磨削对象物的外周面进行精磨，从而得到所述磨削加工物。
在该制法中，一边以侧面磨石部对磨削对象物进行粗磨，一边以底面磨石部对磨削对象物的外周面进行精磨，从而得到直径小于磨削对象物的直径的磨削加工物。亦即，在该制法中，使用侧面磨石部和底面磨石部这两者对磨削对象物进行磨削。因此，与像以往那样使用在侧面具备磨石层的轮形状的磨石对磨削对象物进行磨削的情形相比，能够缩短作业时间。
本发明的制法中，在所述工序(a)中，作为所述杯型磨石，优选使用所述底面磨石部的磨粒比所述侧面磨石部的磨粒细的杯型磨石。由此，能够高效率地进行利用侧面磨石部对磨削对象物进行粗磨，或者，顺利地进行利用底面磨石部对磨削对象物进行精磨。
本发明的制法中，在所述工序(a)中，作为所述杯型磨石，优选使用所述侧面磨石部与所述底面磨石部的边界为倒R角形状的杯型磨石。由此，由侧面磨石部得到的粗磨面与由底面磨石部得到的精加工表面的边界成为曲线形状而没有棱角，因此，不易在磨削加工物产生缺口等。
本发明的制法中，在所述工序(a)中，作为所述杯型磨石，优选使用所述底面磨石部沿着所述杯的底面的外周设置成环状的杯型磨石。底面磨石部可以设置于杯的整个底面，不过，如果考虑在磨削装置上安装、拆卸时的便利性，则优选设置成环状而不是整个底面。
本发明的制法中，在所述工序(a)中，优选：按所述杯型磨石的中心轴相对于所述杯型磨石的中心轴与所述磨削对象物的中心轴正交的状态平行地偏移的方式进行配置，在使所述杯型磨石的中心轴偏移时，使其以如下方式进行偏移，即，在将所述磨削对象物的中心轴投影到所述杯型磨石的底面磨石部时，在所述底面磨石部出现1条线段，且所述线段的长度为Lmax/2～Lmax(其中，Lmax为以所述线段与所述底面磨石部的内周相切的方式进行偏移时的所述线段的长度)。由此，与在将磨削对象物的中心轴投影到底面磨石部时在底面磨石部出现2条线段的情形相比，线段的长度(底面磨石部中被用于精磨的部分、作用宽度)变长。因此，能够使磨削对象物沿着轴向移动的速度加快，能够进一步缩短作业时间。另外，由于由侧面磨石部得到的粗磨面与由底面磨石部得到的精加工表面的边界成为更加平缓的曲线形状，所以更不易在磨削加工物产生缺口等。
本发明的制法中，所述磨削对象物没有特别限定，不过，优选为陶瓷制的结构体。该结构体可以为烧成体，也可以为成型体(烧成前的结构体)，还可以为在内部具有空洞的非实心体，也可以为实心体。作为非实心体，可以举出圆筒体及蜂窝结构体等，但优选蜂窝结构体。作为蜂窝结构体的具体例，可以为多个隔室都没有被封孔的蜂窝结构体(例如催化剂载体)，也可以举出一端封孔且另一端开放的隔室和一端开放且另一端封孔的隔室交替地排列的蜂窝结构体(例如柴油颗粒过滤器(DPF))等。
本发明的杯型磨石具备：
侧面磨石部，该侧面磨石部设置于杯的侧面；以及
底面磨石部，该底面磨石部设置于所述杯的底面，且磨粒比所述侧面磨石部的磨粒细。
该杯型磨石适合用于上述的制法、即、一边以侧面磨石部对磨削对象物进行粗磨一边以底面磨石部对磨削对象物的外周面进行精磨的方法。
本发明的杯型磨石中，优选所述侧面磨石部与所述底面磨石部的边界为倒R角形状。由此，由侧面磨石部得到的粗磨面与由底面磨石部得到的精加工表面的边界成为曲线形状而没有棱角，因此，不易在磨削对象物产生缺口等。
本发明的杯型磨石中，优选所述底面磨石部沿着所述杯的底面的外周设置成环状。底面磨石部可以设置于杯的整个底面，不过，如果考虑在磨削装置上安装、拆卸时的便利性，则优选设置成环状而不是整个底面。
附图说明
图1是示出由磨削对象物10制造磨削加工物20的工序的说明图。
图2是示出以杯型磨石30对磨削对象物10进行磨削的样子的俯视图。
图3是图2的A－A截面图。
图4是杯型磨石30相对于基准状态进行偏移时的说明图。
图5是杯型磨石30相对于基准状态进行偏移时的说明图。
图6是示出由蜂窝结构体110制造DPF120的工序的说明图。
图7是蜂窝部件50的立体图。
图8是图7的B－B截面图。
图9是实验例1、2中使用的杯型磨石30的尺寸图。
图10是示出实验例3的磨削过程中的样子的立体图。
图11是示出实验例3的磨削过程中的粗磨面与精加工表面的边界的立体图。
图12是示出实验例4的磨削过程中的样子的立体图。
图13是示出实验例4的磨削过程中的粗磨面与精加工表面的边界的立体图。
图14是示出制造圆柱状的蜂窝结构体230的现有工序的说明图。
具体实施方式
接下来，采用附图，对本发明的优选的一个实施方式进行说明。图1是示出磨削加工物20的制造工序的说明图，图2是示出以杯型磨石30对磨削对象物10进行磨削的样子的俯视图，图3是图2的A－A截面图。应予说明，在以下的说明中，有时使用“上”“下”“左”“右”“前”“后”，它们的朝向如图2及图3所示。
本实施方式中，如图1所示，举出如下情形为例进行说明，该情形为：对由陶瓷制成的八棱柱状的磨削对象物10的侧面进行磨削，从而制造直径小于磨削对象物10的直径的圆柱状的磨削加工物20。
在制造磨削加工物20之前，准备图2及图3所示的杯型磨石30。杯型磨石30具备：金属制的杯32，其沿着中心轴30a而设置有贯通孔34；侧面磨石部36，其设置于杯32的侧面；以及底面磨石部38，其设置于杯32的底面。侧面磨石部36与底面磨石部38的边界37为倒R角形状。该边界37的曲率半径没有特别限定，例如为3～10mm。底面磨石部38沿着杯32的底面的外周设置成环状。侧面磨石部36及底面磨石部38均为金刚石磨石，磨粒的粒度可以为相同的尺寸，不过，优选底面磨石部38的磨粒比侧面磨石部36的磨粒细。磨粒的粒度没有特别限定，例如，在使侧面磨石部36及底面磨石部38的磨粒的粒度为相同尺寸的情况下，优选为60/80～270/325；在使底面磨石部38的磨粒比侧面磨石部36的磨粒细的情况下，优选使侧面磨石部36的磨粒的粒度为60/80～100/120，使底面磨石部38的磨粒的粒度为120/140～270/325。应予说明，在本说明书中，磨粒的粒度基于JIS B4130表示。
该杯型磨石30按中心轴30a朝向上下方向且能够借助贯通孔34轴旋转的方式安装于未图示的磨削装置(例如加工中心)。磨削对象物10按中心轴10a在前后方向上呈水平的方式安装于磨削装置。另外，磨削对象物10安装成能够轴旋转且能够沿着轴向移动。杯型磨石30的旋转速度、磨削对象物10的旋转速度以及移动速度是可以调整的。
接下来，依次实施以下的工序(a)及工序(b)，由磨削对象物10制造磨削加工物20。
·工序(a)
首先，将杯型磨石30配置成：能够将磨削对象物10的侧面朝向中心轴10a切入。即，按杯型磨石30的底面磨石部38的平面与磨削对象物10的中心轴10a相距磨削加工物20的半径长度且位于其上方的方式进行组装。与此同时，按杯型磨石30的中心轴30a与磨削对象物10的中心轴10a存在规定的位置关系的方式进行组装。在图2及图3中，将按杯型磨石30的中心轴30a与磨削对象物10的中心轴10a正交的方式配置有杯型磨石30的状态(基准状态)用双点划线表示。使杯型磨石30相对于该基准状态按杯型磨石30的中心轴30a朝向左方平行移动规定距离的方式进行偏移。规定距离(偏移量)只要在图2中的底面磨石部38与磨削对象物10的中心轴10a交叉的范围内适当设定即可。
·工序(b)
如上所述配置磨削对象物10和杯型磨石30后，使磨削对象物10轴旋转且沿着轴向朝向前方移动，同时按杯型磨石30对磨削对象物10的侧面进行磨削的方式使杯型磨石30轴旋转。由此，一边以侧面磨石部36对磨削对象物10进行粗磨，一边以底面磨石部38对磨削对象物10的外周面进行精磨，从而得到磨削加工物20。
此处，对工序(a)中说明的杯型磨石30的偏移量进行说明。图4及图5是使杯型磨石30相对于基准状态偏移时的说明图。图4及图5中，将底面磨石部38(不包含边界37)用影线表示。图4示出使杯型磨石30相对于基准状态(双点划线)按杯型磨石30的中心轴30a朝向左方平行移动距离X1的方式进行了偏移的状态。在该状态下，如果将磨削对象物10的中心轴10a向杯型磨石30的底面磨石部38投影，则在底面磨石部38出现2条长度L1的线段(图4的粗实线)。另一方面，图5示出使杯型磨石30相对于基准状态(双点划线)按杯型磨石30的中心轴30a朝向左方平行移动距离X2(＞X1)的方式进行了偏移的状态。在该状态下，如果将磨削对象物10的中心轴10a向杯型磨石30的底面磨石部38投影，则在底面磨石部38出现1条长度L2的线段(图5的粗实线)。图5中，该线段与底面磨石部38的内周相切。
底面磨石部38中的被用于精磨的部分(作用宽度)在图4中为长度L1的线段，在图5中为长度L2的线段。将图4和图5进行比较，图5的作用宽度较长，因此，能够使磨削对象物10沿着轴向移动的速度加快。另外，图5的偏移量较大，与此相应，由侧面磨石部36得到的粗磨面与由底面磨石部38得到的精加工表面的边界成为更加平缓的曲线形状，因此，更加不易在磨削加工物20产生缺口等。
但是，在将磨削对象物10的中心轴10a投影到底面磨石部38时的线段与底面磨石部38的内周相切时，作用宽度成为最大长度Lmax(参照图5)。即，在偏移量为X2时，作用宽度成为最大长度Lmax。如果偏移量低于X2，则在将磨削对象物10的中心轴10a投影到底面磨石部38时，在底面磨石部38出现2条线段(参照图4)，因此，线段的长度低于Lmax/2。另一方面，随着偏移量超过X2并增大，线段的长度自Lmax开始逐渐变短。因此，在设定偏移量时，优选设定成：在将磨削对象物10的中心轴10a投影到底面磨石部38时，在底面磨石部38出现1条线段，且该线段的长度为Lmax/2～Lmax。
以上说明的制法中，一边以侧面磨石部36对磨削对象物10进行粗磨，一边以底面磨石部38对磨削对象物10的外周面进行精磨，从而得到直径小于磨削对象物10的直径的磨削加工物20。亦即，该制法中，使用侧面磨石部36和底面磨石部38这两者对磨削对象物10进行磨削。因此，与以往相比，能够缩短作业时间。应予说明，杯型磨石30的偏移量为X2的图5的构成当然能够缩短作业时间，即便是偏移量为X1的图4的构成，由于使用侧面磨石部36和底面磨石部38这两者进行磨削，因此，也能够缩短作业时间。
另外，作为杯型磨石30，使用侧面磨石部36与底面磨石部38的边界37为倒R角形状的杯型模具，因此，磨削对象物10中的、由侧面磨石部36得到的粗磨面与由底面磨石部38得到的精加工表面的边界成为曲线形状而没有棱角。因此，不易在磨削加工物20产生缺口等。
此外，作为杯型磨石30，使用底面磨石部38沿着杯32的底面的外周设置成环状的杯型模具，因此，在磨削装置上安装、拆卸时的便利性优异。
进而，如果将杯型磨石30的偏移量设定成：将磨削对象物10的中心轴10a投影到底面磨石部38时在底面磨石部38出现1条线段、且该线段的长度为Lmax/2～Lmax，则得到以下效果。即，与将磨削对象物10的中心轴10a投影到底面磨石部38时在底面磨石部38出现2条线段的情形相比，作用宽度变长，因此，能够使磨削对象物10沿着轴向移动的速度加快。结果，能够使作业时间进一步缩短。另外，由侧面磨石部36得到的粗磨面与由底面磨石部38得到的精加工表面的边界成为更加平缓的曲线形状，因此，更加不易在磨削加工物20产生缺口等。
另外，如果使用底面磨石部38的磨粒比侧面磨石部36的磨粒细的杯型模具，则能够高效率地进行利用侧面磨石部36对磨削对象物10进行粗磨，或者，顺利地进行利用底面磨石部对磨削对象物进行精磨。
应予说明，本发明并不受上述实施方式的任何限定，当然只要属于本发明的技术范围就可以以各种方案进行实施。
例如，在上述的实施方式中，作为磨削对象物10，可以采用沿着轴向具备多个隔室的蜂窝结构体。另外，作为蜂窝结构体，可以采用一端封孔且另一端开放的隔室和一端开放且另一端封孔的隔室交替地排列的蜂窝结构体(例如DPF)。
在上述的实施方式中，示出了将杯型磨石30的底面磨石部38设置成环状的例子，不过，也可以将底面磨石部38设置于杯32的整个底面。
在上述的实施方式中，使杯型磨石30的中心轴30a相对于磨削对象物10的中心轴10a向左侧偏移，不过，也可以向右侧偏移。
【实施例】
以下，对作为本发明的实施例的、实验例1－4进行说明。图6是示出由蜂窝结构体110制造DPF120的工序的说明图，图7是蜂窝部件50的立体图，图8是图7的B－B截面图，图9是实验例1、2中使用的杯型磨石30的尺寸图。应予说明，以下的实验例并没有对本发明作任何限定。
[实验例1、2]
作为磨削对象物，如图6所示，准备出由SiC陶瓷制成的八棱柱状的蜂窝结构体110。该蜂窝结构体110是如下得到的：将长方体形状的蜂窝部件50在横向上排列5个且在纵向上排列5个并接合而制成长度185mm、宽度185mm、深度150mm的四棱柱后，对四角处的蜂窝部件50进行磨削，使其由长方体变为三棱柱，使整体成为八棱柱。如图7及图8所示，长方体形状的蜂窝部件50是将一端开放且另一端由插塞52a封孔的隔室52和一端由插塞54a封孔且另一端开放的隔室54交替设置而得到的部件。
使用图9所示尺寸的杯型磨石30，对该磨削对象物10的侧面进行磨削，制造直径165mm的DPF、亦即磨削加工物20。通过磨削对象物10朝向前方输送来进行磨削。实验例1、2中，偏移量均设定成：如图5所示，作用宽度成为最大长度Lmax。将实验例1、2的磨削条件示于表1。
【表1】
实验例1、2中，在磨削中均没有观察到崩边的发生，前方侧的插塞52a和后方侧的插塞54a也都没有观察到破损。另外，对于每1个磨削对象物10的作业时间，在实验例1中为30秒，在实验例2中为22.5秒。另外，如图14所示，使用在侧面具备磨石层的轮形状的磨石210对相同的磨削对象物10进行磨削，结果每1个的作业时间最短为40秒。
[实验例3、4]
使用杯型磨石30对与实验例1、2同样的磨削对象物10进行磨削，制造直径165mm的DPF、亦即磨削加工物20。作为杯型磨石30，使磨石高度为35mm，除此以外，使用图9所示尺寸的杯型模具。通过将磨削对象物10朝向前方输送来进行磨削。实验例3中，将偏移量设定为零(基准状态)。这种情况下，由于作用宽度变短，所以使磨削对象物10的输送速度变慢来进行磨削。实验例4中，将偏移量设定成：如图5所示，作用宽度成为最大长度Lmax。实验例4中，可以将磨削对象物10的输送速度像实验例1、2那样设定成高速，不过，由于与实验例3进行对比，所以在与实验例3相同的条件下进行磨削。将实验例3、4的磨削条件示于表2。
【表2】
实验例3、4中，在磨削中均没有观察到崩边的发生，前方侧的插塞52a和后方侧的插塞54a也都没有观察到破损。图10是示出实验例3的磨削过程中的样子的立体图，图11是示出实验例3的磨削过程中的粗磨面与精加工表面的边界的曲面形状的立体图。图12是示出实验例4的磨削过程中的样子的立体图，图13是示出实验例4的磨削过程中的粗磨面与精加工表面的边界的曲面形状的立体图。如果采用这些附图对实验例3和实验例4进行对比，则可知：实验例4与实验例3相比，磨削过程中的粗磨面与精加工表面的边界的曲面形状成为更加平缓的曲面(曲率半径较大的曲面)。由此可以说：使杯型磨石30偏移而进行磨削的情形与没有使杯型磨石30偏移而进行磨削的情形相比，能够更可靠地防止崩边的发生，并防止封孔插塞的破损。
本申请将2016年8月10日申请的日本专利申请第2016－157439号作为主张优先权的基础，其全部内容通过引用而包含在本说明书当中。
产业上的可利用性
本发明例如可在制造蜂窝结构体之时进行使用。作为蜂窝结构体的具体例，可以举出：多个隔室都没有被封孔的蜂窝结构体(例如催化剂载体)、以及一端封孔且另一端开放的隔室和一端开放且另一端封孔的隔室交替地排列得到的蜂窝结构体(例如柴油颗粒过滤器(DPF))等。
符号说明
10磨削对象物，10a中心轴，20磨削加工物，30杯型磨石，30a中心轴，32杯，34贯通孔，36侧面磨石部，37边界，38底面磨石部，50蜂窝部件，52a、54a插塞，52、54隔室，110蜂窝结构体，120DPF，210磨石，220、230蜂窝结构体。
Claims (10)
1.一种磨削加工物的制法，其是对多棱柱状或圆柱状的磨削对象物的侧面进行磨削而制造直径小于所述磨削对象物的直径的磨削加工物的方法，其中，包括以下工序：
(a)将杯型磨石按所述杯型磨石的中心轴与所述磨削对象物的中心轴正交的方式进行配置，或者，将所述杯型磨石按所述杯型磨石的中心轴相对于所述杯型磨石的中心轴与所述磨削对象物的中心轴正交的状态平行地偏移的方式进行配置，所述杯型磨石具备设置于杯的侧面的侧面磨石部和设置于所述杯的底面的底面磨石部；以及
(b)使所述磨削对象物轴旋转且沿着轴向移动，同时按所述杯型磨石对所述磨削对象物的侧面进行磨削的方式使所述杯型磨石轴旋转，由此，一边以所述侧面磨石部对所述磨削对象物进行粗磨，一边以所述底面磨石部对所述磨削对象物的外周面进行精磨，从而得到所述磨削加工物。
2.根据权利要求1所述的磨削加工物的制法，其中，
在所述工序(a)中，作为所述杯型磨石，使用所述底面磨石部的磨粒比所述侧面磨石部的磨粒细的杯型磨石。
3.根据权利要求1或2所述的磨削加工物的制法，其中，
在所述工序(a)中，作为所述杯型磨石，使用所述侧面磨石部与所述底面磨石部的边界为倒R角形状的杯型磨石。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的磨削加工物的制法，其中，
在所述工序(a)中，作为所述杯型磨石，使用所述底面磨石部沿着所述杯的底面的外周设置成环状的杯型磨石。
5.根据权利要求4所述的磨削加工物的制法，其中，
在所述工序(a)中，按所述杯型磨石的中心轴相对于所述杯型磨石的中心轴与所述磨削对象物的中心轴正交的状态平行地偏移的方式进行配置，在使所述杯型磨石的中心轴偏移时，使其以如下方式进行偏移，即，在将所述磨削对象物的中心轴投影到所述杯型磨石的底面磨石部时，在所述底面磨石部出现1条线段，且所述线段的长度为Lmax/2～Lmax，其中，Lmax为以所述线段与所述底面磨石部的内周相切的方式进行偏移时的所述线段的长度。
6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的磨削加工物的制法，其中，
所述磨削对象物为陶瓷制的蜂窝结构体。
7.根据权利要求6所述的磨削加工物的制法，其中，
所述蜂窝结构体是一端封孔且另一端开放的隔室和一端开放且另一端封孔的隔室交替地排列的蜂窝结构体。
8.一种杯型磨石，其中，具备：
侧面磨石部，该侧面磨石部设置于杯的侧面；以及
底面磨石部，该底面磨石部设置于所述杯的底面，且磨粒比所述侧面磨石部的磨粒细。
9.根据权利要求8所述的杯型磨石，其中，
所述侧面磨石部与所述底面磨石部的边界为倒R角形状。
10.根据权利要求8或9所述的杯型磨石，其中，
所述底面磨石部沿着所述杯的底面的外周设置成环状。
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