CN110691674A - 成形旋转式修整器及修整方法 - Google Patents

Abstract

成形旋转式修整器的与磨石接触的外周面具有分散配置有金刚石磨粒的区域和未配置金刚石磨粒的狭缝区域。相对于旋转轴倾斜设置有多个狭缝区域。多个八面体金刚石磨粒沿狭缝区域的旋转方向下游侧的边缘配置成使八面体的任一面与外周面平行。

Description

成形旋转式修整器及修整方法

技术领域

本发明涉及成形旋转式修整器及修整方法。

背景技术

CBN磨石的修整一般使用金刚石修整器。在近年的精密批量生产磨削的领域中，从高精度连续生产的观点出发，除了修整频率增加外，为了生产节拍时间的缩短，还需要缩短修整时间。其结果，金刚石修整器的寿命短，而且为成本上升的要因，这被视为问题。因此，正在研发提高金刚石修整器的耐磨损性，延长寿命的技术。例如，在专利文献1中公开了一种旋转式金刚石修整器，其将金刚石修整器的耐磨损性的提高作为主要目的，被埋设成，与修整器的外周大致平行地暴露八面体金刚石磨粒的一个晶面。另外，在专利文献2中公开了一种旋转式金刚石修整器，该旋转式金刚石修整器被埋设成，八面体金刚石磨粒的任一棱线均与磨石的相对转速矢量大致平行地露出。而且，在专利文献3中公开了一种旋转式金刚石修整器，该旋转式金刚石修整器埋设螺旋状的凹槽，在除了槽的表面以150个/cm²以上的密度配置金刚石磨粒。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特公昭59-345号公报

专利文献2：日本特公昭59-1555号公报

专利文献3：日本特公昭53-11112号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，一般来说，如果提高旋转式修整器的耐磨损性，则会产生修整器的锋利度下降的问题。因此，在专利文献1、2的旋转式金刚石修整器中，即使得到了耐磨损性的提高，也需要进一步改进锋利度。另外，在专利文献3的结构中，有时在恶劣的条件下不能得到足够的锋利度，特别是对于八面体金刚石磨粒，完全没有记载和启示，对于八面体金刚石磨粒与凹槽等的配置关系没有任何贡献。

本发明鉴于上述情况而提出，其目的在于提供一种能够兼顾优良的耐磨损性和优良的锋利度，且寿命长的成形旋转式修整器及修整方法。

用于解决课题的方案

如上所述，在本说明书中公开了以下事项。

(1)一种成形旋转式修整器，在与磨石接触的外周面具有分散配置有金刚石磨粒的区域和未配置上述金刚石磨粒的狭缝区域，

相对于旋转轴倾斜设置有多个上述狭缝区域，

多个八面体金刚石磨粒沿上述狭缝区域的旋转方向下游侧的边缘配置成八面体的任一面与上述外周面平行。

根据该成形旋转式修整器，相对于旋转轴倾斜设置有多个未配置金刚石磨粒的狭缝区域，并且沿狭缝区域的旋转方向下游侧的边缘将多个八面体金刚石磨粒的一面配置成与和磨石接触的外周面平行。由此，磨石被八面体金刚石磨粒的最硬的金刚石晶面修整。因此，实现了成形旋转式修整器的耐磨损性的提高，并且通过向狭缝区域供给的冷却剂，促进脱落的磨粒的排出，能够长时间地维持成形旋转式修整器的锋利度。

(2)在(1)记载的成形旋转式修整器中，上述八面体金刚石磨粒沿上述边缘大致等间隔地配置，

在旋转方向上相邻的一对上述狭缝区域中，一方的上述狭缝区域的上述八面体金刚石磨粒的列和另一方的上述狭缝区域的上述八面体金刚石磨粒的列配置成上述八面体金刚石磨粒沿上述旋转轴方向互相错开。

根据该成形旋转式修整器，能够通过少数量的八面体金刚石磨粒以高的形状转印精度修整磨石的整个面。

(3)在(1)或(2)的成形旋转式修整器中，上述金刚石磨粒在上述外周面呈螺旋状排列，且互相大致等间隔地配置。

根据该成形旋转式修整器，金刚石磨粒在外周面呈螺旋状排列，因此能够降低修整时对磨石施加的载荷，防止振动的产生。

(4)在(1)～(3)中任一个成形旋转式修整器中，上述金刚石磨粒在上述旋转方向的上游侧和下游侧配置成在上述旋转轴方向上互相错开。

根据该成形旋转式修整器，能够高精度地修整磨石的整个面。

(5)在(1)～(4)中任一项记载的成形旋转式修整器中，上述金刚石磨粒包括上述八面体金刚石磨粒和形状与该八面体金刚石磨粒不同的金刚石磨粒。

通过该成形旋转式修整器，构成为仅在特定的部位设置八面体金刚石磨粒的结构，因此可维持所希望的加工精度，并且抑制修整器的制造工时、材料成本。

(6)一种修整方法，通过成形旋转式修整器修整磨石，上述成形旋转式修整器在与上述磨石接触外周面具有分散配置有金刚石磨粒的区域和未配置上述金刚石磨粒的狭缝区域，相对于旋转轴倾斜设置有多个上述狭缝区域，多个八面体金刚石磨粒沿上述狭缝区域的旋转方向下游侧的边缘配置成八面体的任一面与上述外周面平行。

根据该修整方法，利用八面体金刚石磨粒的最硬的金刚石晶面修整磨石，因此实现了成形旋转式修整器的耐磨损性的提高，并且通过向狭缝供给的冷却剂，促进脱落的磨粒的排出，能够长时间地维持成形旋转式修整器的锋利度。

(7)在(6)记载的修整方法中，上述金刚石磨粒包括上述八面体金刚石磨粒和形状与该八面体金刚石磨粒不同的金刚石磨粒。

根据该修整方法，通过使用仅在特定的部位设置有八面体金刚石磨粒的成形旋转式修整器，能够维持加工精度，并且降低修整器的运行成本。

发明效果

根据本发明，能够使成形旋转式修整器兼顾优良的耐磨损性和优良的锋利度，且寿命长。

附图说明

图1的(A)是表示磨削装置的加工位置的概略性的局部结构图，(B)是表示磨削装置的修整位置的概略性的局部结构图。

图2是成形旋转式修整器的一部分剖视图。

图3是配置有磨粒的烧结金属部的槽部的示意性的平面展开图。

图4是八面体金刚石磨粒的立体图。

图5是图1的(B)所示的磨石和旋转式修整器的示意性的V-V线剖视图。

图6是表示成形旋转式修整器的一个例子的示意性的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。

就本发明的成形旋转式修整器而言，在此以修整对球轴承的滚道圈的滚道面进行磨削加工的磨石的情况为例来说明，但不限于该用途。此外，在以下的说明中，“修整”设为包含“精修”的意思。

图1的(A)是表示磨削装置100的加工位置的概略性的局部结构图，(B)是表示磨削装置100的修整位置的概略性的局部结构图。

磨削装置100具备卡盘11、磨石19、移动及旋转驱动磨石19的套管轴13、以及修整磨石19的成形旋转式修整器15。示出了在本结构的磨削装置100利用磨石19对球轴承的外圈滚道面进行磨削加工的情况。

卡盘11安装有作为被加工物的球轴承外圈17，且在图1的(A)所示的加工位置旋转驱动球轴承外圈17。套管轴13可旋转驱动地轴支承槽加工用的磨石19，且构成为能够将该磨石19移动至上述的加工位置和图1的(B)所示的成形旋转式修整器15的修整位置。

就成形旋转式修整器15而言，旋转轴A与磨石19的旋转轴线平行，且在能够与磨石19的磨削面19a接触的位置被轴支承。成形旋转式修整器15的支持轴20经由滑轮23被与未图示的驱动源连接的驱动皮带21旋转驱动。除此之外，成形旋转式修整器15也可以构成为以被马达直接驱动的方式、经由齿轮被驱动的方式等各种驱动方式旋转驱动。

配置于图1的(A)所示的加工位置的磨石19通过套管轴13的驱动而旋转，并且朝向球轴承外圈17施加径向的深切D1，磨削球轴承外圈17的滚道面17a。由此，磨石19的外周面形状被转印成滚道面17a。磨削结束后，使磨石19沿径向退避，从卡盘11卸下加工后的球轴承外圈17。另外，将下一球轴承外圈安装于卡盘11，再次实施滚道面的磨削。

在实施了预定次数的磨削之后，如图1(B)所示地，通过套管轴13的驱动，使磨石19朝向箭头D2方向移动至成形旋转式修整器15的修整位置。然后，使磨石19沿径向朝向成形旋转式修整器15移动。于是，磨石19的外周面与成形旋转式修整器15的外周面接触，一边相互旋转，一边修整磨石19。此外，成形旋转式修整器15和磨石19的旋转方向可以是相同方向，也可以是相反方向。另外，成形旋转式修整器15和磨石19的转速等根据条件而适当地选定。

图2是成形旋转式修整器15的一部分剖视图。

成形旋转式修整器15具有支持轴20和由WC(碳化钨)构成的烧结金属部25。烧结金属部25设于支持轴20的芯棒20a的外周，且在大径部27的轴向中央遍及整周形成有曲率半径R的槽部29。

在烧结金属部25的至少槽部29的表面，也就是成形旋转式修整器15的与磨石19(参照图1)接触的外周面埋设有由金刚石构成的许多的磨粒。磨粒在烧结金属部25的烧结前埋入烧结金属部25的外表面，通过烧结而一体化。此外，磨粒的形状根据需要在烧结后通过对烧结金属部25的表面进行机械加工而修正。

图3是配置有磨粒的烧结金属部25的槽部29的示意性的平面展开图。此外，图3所示的磨粒的排列间距、排列方向为一个例子，本结构的成形旋转式修整器15不限于该配置图案。

作为上述磨粒，包括许多一般的金刚石磨粒31和具有八面体构造的八面体金刚石磨粒33(octahedron diamond，以下称为八面体金刚石磨粒)。以下，区别地说明金刚石磨粒31和八面体金刚石磨粒33。即，设为金刚石磨粒31不包括八面体金刚石磨粒33。

金刚石磨粒31为用于金刚石工具等的合成金刚石、金属涂层合成金刚石等一般广泛使用的金刚石磨粒。

如图4所示，八面体金刚石磨粒33为与上述的一般的金刚石磨粒31不同的八面体的金刚石。该八面体金刚石磨粒33为具有成为(111)面的金刚石晶面中最硬的八个正三角形的面37的金刚石。在八面体中，与其棱线39平行的方向为最硬的方向。

在图3所示的磨粒的配置图案中，在烧结金属部25的外周面上分散配置有金刚石磨粒31及八面体金刚石磨粒33。在配置有金刚石磨粒31的区域中，金刚石磨粒31在相对于成形旋转式修整器15的旋转轴Ax以角度α倾斜的倾斜线La(1)上沿旋转轴Ax方向以间距P1大致等间隔地排列。

上述的沿着倾斜线La(1)的金刚石磨粒31的排列在旋转方向上具有间隔ta地相同设置多列。也就是，金刚石磨粒31沿倾斜线La(1)～La(n)(n为整数)的每一个互相等间隔地配置有多个。各倾斜线La(1)～La(n)为在图3所示的烧结金属部25的外周面的平面展开图上并排配置有多条螺旋线的螺旋状。通过将各金刚石磨粒31呈螺旋状排列，能够减小在修整时对磨石19施加的载荷，可得到防止振动效果。

多个倾斜线La(1)～La(n)中的在旋转方向上相邻的倾斜线彼此的金刚石磨粒31以旋转轴方向的间距P1相互错开的方式配置(在图示例中，作为一个例子，示出为错开间距P1的1/2)。由此，能够使修整时的金刚石磨粒31的实质上的配置的间距比与一列对应的间距P1短。由此，能够提高形状转印的精度，转印后的磨石能够进行稳定的曲面形状的磨削加工。

另外，在成形旋转式修整器15的外周面，与倾斜线La(1)～La(n)平行且沿旋转方向设有多处未配置金刚石磨粒31及八面体金刚石磨粒33的狭缝区域SL。狭缝区域SL设为在旋转方向上具有预定的狭缝宽度。该狭缝区域SL也可以简单地由未配置金刚石磨粒31及八面体金刚石磨粒33的外周面构成，也可以由具有预定的宽度及深度的槽构成。

多个八面体金刚石磨粒33沿各狭缝区域SL的旋转方向下游侧的边缘设置。各八面体金刚石磨粒33关于旋转轴Ax方向，以与上述的金刚石磨粒31的间距P1相同程度的间距P2大致等间隔地配置。另外，八面体金刚石磨粒33配置为八面体的八个面中任一面与成为与磨石19的接触面的外周面平行。而且，跨倾斜线La(1)～La(n)而在旋转方向上相邻的八面体金刚石磨粒33彼此在旋转轴Ax方向上互相错开配置(在图示例中，作为一个例子，示出为错开间距P2的1/2)。

八面体金刚石磨粒33的列Lb设为在与配置于列Lb的旋转方向下游侧的金刚石磨粒31的列即倾斜线La(1)之间具有旋转方向的间隔tb。该间隔tb与上述的倾斜线La(1)～La(n)的各间隔ta可以大致相等，也可以不同。如上所述，金刚石磨粒31和八面体金刚石磨粒33在成形旋转式修整器15外周面的除了狭缝区域SL的磨粒配置区域相互具有间隔地离散配置。

在此，每条金刚石磨粒31及八面体金刚石磨粒33的倾斜线的旋转轴方向上的错位量根据修整对象的磨石的材质、形状单独设定。另外，螺旋方向的角度α主要根据成为目标的修整器的切削性来决定。也就是，间隔ta、tb、间距P1、P2、角度α等各种参数分别设定，以致在修整时，使金刚石磨粒31、八面体金刚石磨粒33与磨石表面接触的概率(接触次数)关于旋转轴方向大致相同。而且，也考虑切削性和成本等而设定。

图5是图1所示的磨石19和成形旋转式修整器15的示意性的V-V线剖视图。

如上所述，在成形旋转式修整器15的与磨石19接触的外周面沿与旋转相反的方向依次配置有狭缝区域SL、八面体金刚石磨粒33、金刚石磨粒31。因此，成形旋转式修整器15的狭缝区域SL、八面体金刚石磨粒33、金刚石磨粒31依次与磨石19接触。上述的关系在旋转轴方向的任一位置都是相同的。

图6是表示上述结构的成形旋转式修整器的一个例子的示意性外观图。成形旋转式修整器15具有分散配置有许多金刚石磨粒31及八面体金刚石磨粒33的磨粒配置区域和未配置各磨粒31、33的狭缝区域SL。在狭缝区域SL的旋转方向下游侧的边缘配置八面体金刚石磨粒33。在磨粒配置区域的八面体金刚石磨粒33的配置区域以外配置通常的金刚石磨粒31。

八面体金刚石磨粒33将最硬的正三角形的面37(参照图4)配置成与成形旋转式修整器15的外周面平行，以使成形旋转式修整器15的旋转方向成为难以磨损的方向。另外，也可以将八面体金刚石磨粒33的一条棱线39配置成与狭缝区域SL平行。通过该配置，能够使八面体金刚石磨粒33接近狭缝区域SL而配置，因此，即使是小径的修整器，也能够配置许多金刚石磨粒。另外，因为利用八面体金刚石磨粒33的最硬的金刚石晶面修整磨石，所以成形旋转式修整器15的耐磨损性提高，寿命延长。

另外，通过将狭缝区域SL配置于八面体金刚石磨粒33的旋转方向上游侧，能够促进对修整点的冷却剂的供给。另外，与此同时，能够在使因修整而脱落的磨粒从狭缝区域SL排出之后，使八面体金刚石磨粒33与磨石抵接。因此，八面体金刚石磨粒33能够不受脱落磨粒等不需要的物质的影响地修整磨石。再然后，金刚石磨粒31与磨石抵接而进行修整。由此能够实现以下理想的修整工序：首先，利用八面体金刚石磨粒33将磨石表面粗糙地碾碎而成形，接下来，利用金刚石磨粒31精密地精加工成形表面。

如上所述，通过螺旋配置金刚石磨粒31和八面体金刚石磨粒33，能够降低修整阻力，并且提高修整精度。另外，通过并用金刚石磨粒31和八面体金刚石磨粒33，能够提高耐磨损性。通过设置狭缝区域SL，避免了这种情况的各磨粒的并用导致的锋利度的降低。而且，八面体金刚石磨粒33仅配置于成形旋转式修整器15表面的特定的部位(狭缝区域SL的旋转方向下游侧的边缘)。由此，与在修整器表面的整个磨粒配置区域配置八面体金刚石磨粒33的情况相比，可维持所希望的加工精度，并且可抑制修整器的制造工时、材料成本。另外，也能够降低修整的运行成本。由此，能够兼顾耐磨损性和锋利度的修整性能，能够实现振动小、寿命长且能够实施高精度的修整的成形旋转式修整器。

本发明不限于上述的实施方式，将实施方式的各结构相互组合、基于说明书的记载以及周知的技术本领域技术人员进行变更、应用，这些也属于本发明，包含在要求保护的范围内。

实施例

在此，使用图6所示的成形旋转式修整器，另外，作为现有产品，使用不具有八面体金刚石磨粒、狭缝区域SL的一般的CBN磨石用的金刚石旋转式修整器，在表1所示的试验条件下进行旋转式修整器的寿命试验。

[表1]

表1实验条件

磨削条件项目	单位	设定值
			磨石尺寸	[mm]	φ27.0×5.8×6
过大尺寸	[mm]	φ26.7
			过小尺寸	[mm]	φ19.5
修整深切量	[μm×次]	1×20
			修整速度	[μm/s]	30
修整S.O	[sec]	0.5
			跳跃1	[个/修整]	400
跳跃2	[个/修整]	300
			跳跃3	[个/修整]	200
跳跃4	[个/修整]	150

如表1所示，准备直径为27.0mm的新磨石，修整该磨石而调整成过大尺寸。在磨削工件之后，实施每次1μm共20次的修整(每一修整以直径计为40μm)，将磨石的直径成为过小尺寸时作为磨石的寿命。此外，完成了深切动作的状态的保持时间即修整无火花磨削(修整S.O)为0.5sec。

此外，将过大尺寸与过小尺寸的差(7.2mm)四等分(1.8mm)，设定跳跃1(26.7mm～24.9mm)、跳跃2(24.9mm～23.1mm)、跳跃3(23.1mm～21.3mm)、以及跳跃4(21.3mm～19.5mm)。即，通过一次修整，修整器的直径缩小40μm，因此通过45次的修整，一个跳跃结束(40μm×45＝1.8mm)。

修整后的工件的生产数在跳跃1设为400个，在跳跃2设为300个，在跳跃3设为200个，在跳跃4设为150个。

在此，如果利用进行了修整的磨石磨削工件，则在修整器磨损的情况下，磨石无法正确地成形，工件形状(槽形状、槽尺寸)脱离容许范围。因此，测量生产出的工件的工件形状，将即使在修整后工件形状也不能进入容许范围时作为成形旋转式修整器的寿命。

在表2及表3中示出上述的试验结果。

[表2]

表2

No	生产个数(千个)
		1	143
2	557
		3	457
4	391
		5	675
平均	445

[表3]

表3

No	生产个数(千个)
		1	196
2	229
		3	384
4	467
		5	436
6	116
		7	326
8	167
		9	279
平均	289

如表2所示，在本实施方式的成形旋转式修整器中，在成形旋转式修整器到达寿命前的工件生产个数以五次试验结果的平均值计，为445千个。与之相对，在现有产品的成形旋转式修整器中，九次试验的平均值为289千个，能够确认本发明的成形旋转式修整器的寿命大约延长了1.5倍。

本申请基于2017年6月9日申请的日本专利申请(特愿2017-114570)，并将其内容作为参考并入本文。

符号说明

15—成形旋转式修整器，19—磨石，31—金刚石磨粒，33—八面体金刚石磨粒(八面体金刚石磨粒)，Ax—旋转轴，SL—狭缝区域，P1—金刚石磨粒的间距，P2—八面体金刚石磨粒的间距。

Claims (7)

1.一种成形旋转式修整器，其特征在于，

在与磨石接触的外周面具有分散配置有金刚石磨粒的区域和未配置上述金刚石磨粒的狭缝区域，

相对于旋转轴倾斜地设置有多个上述狭缝区域，

多个八面体金刚石磨粒沿上述狭缝区域的旋转方向下游侧的边缘配置成八面体的任一面与上述外周面平行。

2.根据权利要求1所述的成形旋转式修整器，其特征在于，

上述八面体金刚石磨粒沿上述边缘大致等间隔地配置，

在旋转方向上相邻的一对上述狭缝区域中，一方的上述狭缝区域的上述八面体金刚石磨粒的列和另一方的上述狭缝区域的上述八面体金刚石磨粒的列配置成，上述八面体金刚石磨粒互相在上述旋转轴方向上错开。

3.根据权利要求1或2所述的成形旋转式修整器，其特征在于，

上述金刚石磨粒在上述外周面呈螺旋状排列，且互相大致等间隔地配置。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的成形旋转式修整器，其特征在于，

上述金刚石磨粒在上述旋转方向的上游侧和下游侧配置成，在上述旋转轴方向上互相错开。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的成形旋转式修整器，其特征在于，

上述金刚石磨粒包括上述八面体金刚石磨粒和形状与该八面体金刚石磨粒不同的金刚石磨粒。

6.一种修整方法，其特征在于，

通过成形旋转式修整器修整磨石，

上述成形旋转式修整器在与上述磨石接触的外周面具有分散配置有金刚石磨粒的区域和未配置上述金刚石磨粒的狭缝区域，相对于旋转轴倾斜设置有多个上述狭缝区域，多个八面体金刚石磨粒沿上述狭缝区域的旋转方向下游侧的边缘配置成八面体的任一面与上述外周面平行。

7.根据权利要求6所述的修整方法，其特征在于，

上述金刚石磨粒包括上述八面体金刚石磨粒和形状与该八面体金刚石磨粒不同的金刚石磨粒。

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