JP2001025948A

JP2001025948A - 球体研磨砥石

Info

Publication number: JP2001025948A
Application number: JP11202554A
Authority: JP
Inventors: Kimihisa Watanabe; 公寿渡邊; Yoshihiro Tanaka; 吉弘田中
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2001-01-30

Abstract

(57)【要約】【課題】研磨加工量が大きくなっても、球体の自転の
減少や、研削液の流入や切粉の排出の低下がなく、十分
な耐久性が得られる球体研磨砥石を提供する。【解決手段】球体研磨砥石１０によれば、環状溝１４
の底部には、その環状溝１４の１対の側壁面１８、２０
の交点Ｐよりも深く且つボール１６の径Ｄより小さい開
口幅寸法Ｗ₂を有する小幅溝２４が設けられていること
から、球体研磨砥石１０の研摩加工量が増大しても、す
なわち１対の側壁面１８、２０が摩耗しても、ボール１
６の１対の側壁１８、２０に対する接点幅がそれほど広
くならないので、ボール１６の自転の減少や、研削液の
流入や切粉の排出の低下がなく、研摩に必要な研磨加工
時間が変化することもなく、球体研摩砥石１０の十分な
耐久性が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、球体を研磨するた
めの球体研磨砥石に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ころがり軸受などに用いられる鋼球、セ
ラミック球などの球体は、研磨加工によって仕上げられ
るのが一般的である。このような研磨加工に用いられる
球体研磨砥石４８は、たとえば図６および図７に示すよ
うに、１対の側壁面５０、５２から成る断面Ｖ字形状の
環状溝５４を同心円状に備えており、その一面に対向す
る図示しない固定研磨板との間で環状溝５４内のボール
５６を挟持しつつ、その固定研磨板に対して相対回転す
ることによってその環状溝５４内のボール５６を転動さ
せて、そのボール５６を研磨するようになっている。上
記ボール５６は、互いにＶ字状を為す１対の側壁面５
０、５２と上記固定研磨板とに点接触した状態で挟持さ
れた状態で転動させられると、内外周速度差による自転
もボール５６に加えられて、表面が研磨されるとともに
その真円（球）度が高められるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、球体研磨砥
石４８が長時間使用されて研磨加工量（累積値）が大き
くなると、環状溝５４内のボール５６との接触部分が摩
耗し、その環状溝５４の断面形状がボール５６と同径の
たとえば図８に示すような半円断面形状に向かって比較
的速やかに変化する。このような図８に示す断面形状と
なると、ボール５６の接触面積の増大による自転の減少
や、研削液の流入や切粉の排出が困難となって研磨効果
や研磨能率が低下するとともに、必要な研磨加工時間が
変化することから、球体研磨砥石４８を交換しなければ
ならないので、球体研磨砥石の交換時期が短く、耐久寿
命が十分に得られないという欠点があった。

【０００４】これに対し、ドレッシングにより上記球体
研磨砥石の環状溝の断面形状をＶ字状に戻すことが考え
られるが、高価な放電加工機を用いた長時間のドレッシ
ングを必要とするために、作業コストが製品原価に大き
く影響し、現実的ではない。

【０００５】本発明は以上の事情を背景として為された
ものであり、その目的とするところは、研磨加工量が大
きくなっても、球体の自転の減少や、研削液の流入や切
粉の排出の低下がなく、十分な耐久性が得られる球体研
磨砥石を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、研磨加工
量が増大しても球体の１対の側壁に対する接点幅が広く
ならないような溝形状を種々検討した結果、環状溝の溝
底にさらに矩形またはＶ字形状の小幅溝を形成すると、
上記接点幅の増加が抑制されるとともに、切削液の加工
点（接触点）に対する流入や切粉の排出が好適に維持さ
れて、研磨性能が安定して砥石寿命が向上するという事
実を見いだした。本発明はこのような知見に基づいて為
されたものである。

【０００７】すなわち、本発明の要旨とするところは、
１対の側壁面から成る断面Ｖ字形状の環状溝を一面に備
え、その環状溝内において球体を転動させる過程で研磨
する球体研磨砥石において、前記１対の側壁面の交点よ
りも深く且つ前記球体の径より小さい開口幅寸法を有す
る小幅溝を、前記環状溝の底部に設けたことにある。

【０００８】

【発明の効果】このようにすれば、環状溝の底部には、
その環状溝の１対の側壁面の交点よりも深く且つ前記球
体の径より小さい開口幅寸法を有する小幅溝が設けられ
ていることから、球体研磨砥石の研摩加工量が増大して
も、すなわち１対の側壁面が摩耗しても、球体の１対の
側壁に対する接点幅が広くならないので、球体の自転の
減少や、研削液の流入や切粉の排出の低下がなく、研摩
に必要な研磨加工時間が変化することもなく、球体研摩
砥石の十分な耐久性が得られる。

【０００９】

【発明の他の態様】ここで、好適には、前記球体研磨砥
石の小幅溝は、前記球体の径に対して２０％乃至５０％
の幅寸法を備えたものである。このようにすれば、球体
の１対の側壁に対する接点幅の拡大が好適に抑制され、
球体の自転の減少や、研削液の流入や切粉の排出の低下
も一層抑制される。小幅溝の開口幅が前記球体の径の２
０％を下回ると、上記球体の１対の側壁に対する接点幅
の拡大抑制作用、球体の自転の減少抑制作用、研削液の
流入や切粉の排出の抑制作用がある程度限定的となる。
また、小幅溝の開口幅が前記球体の径の５０％を上回る
と、１対の側壁面の摩耗が早くなるので、球体研摩砥石
の耐久性がある程度限定的となる。

【００１０】また、好適には、前記小幅溝は、互いに平
行な相対向する一対の側壁面を有するＵ字状の断面形状
を備えたものである。このようにすれば、研磨による砥
石摩耗により球体の沈み込みが進んでも、球体に対する
研磨砥石の接触面積すなわち研磨面積がそれほど変化せ
ず、研摩に必要な研磨加工時間の設定を変えなくてもよ
い利点がある。

【００１１】また、好適には、前記小幅溝は、前記環状
溝の一対の側壁面の交点に形成されるＶ字の頂角よりも
小さな頂角のＶ字状の断面形状を備えたものである。こ
のようにすれば、成形型により形成される場合には型抜
きが容易となり、或いは放電加工により形成される場合
には放電加工が容易となるので、小幅溝の加工コストが
低減される利点がある。

【００１２】また、好適には、前記球体研磨砥石は、ダ
イヤモンド砥粒、ＣＢＮ砥粒、アルミナ質砥粒、炭化珪
素質砥粒の少なくとも１つから選択された砥粒が、メタ
ルボンド、レジンボンド、ビドリファイドボンドのいず
れかのボンドにより結合された砥石組織を備えたもので
ある。このようにすれば、研摩性能或いは耐久性に優れ
た球体研摩砥石が得られる。

【００１３】

【発明の好適な実施の形態】以下、本発明の一実施例を
図面に基づいて詳細に説明する。

【００１４】図１は本発明の一実施例の球体研磨砥石１
０の約半分を示す正面図であり、図２はその球体研磨砥
石１０の断面図を示している。この球体研磨砥石１０
は、円盤状或いは円板状を成し、その両面のうちの一面
である研磨面１２には、同心円に沿って複数本（本実施
例では３本）の環状溝１４が径方向において等間隔に形
成されている。この環状溝１４は、図３に示すように、
ボール１６をその一部が突き出した状態で周方向に案内
するためのものであるから、ボール案内溝として機能し
ている。上記環状溝１４は初期的には交点Ｐにおいて９
０度程度の頂角θ ₁を成す一対の側壁面１８、２０から
左右対称に形成されるＶ字状の断面形状を有し、その深
さは、上記ボール１６の径Ｄの１０〜３０％程度たとえ
ば０．３mm程度に設定されている。上記ボール１６は、
ボール状の被研磨材であって、たとえばＳＵＳ４４０Ｃ
のようなステンレス鋼製、ＳＵＪ−２のようなスチール
製、或いはセラミック製の球体であり、なお、２２は、
球体研磨砥石１０の中心に設けられた取付穴である。

【００１５】図３或いは図４に詳しく示すように、上記
環状溝１４の溝底には、上記１対の側壁面１８、２０の
交点Ｐよりも深く且つ環状溝１４の開口幅寸法Ｗ₁およ
びボール１６の径Ｄよりもそれぞれ十分に小さい開口幅
寸法Ｗ₂を有する小幅溝２４が設けられている。この小
幅溝２４は、図３に示すように上記環状溝１４と共通の
中心線Ｃを基準とした左右対称形状であって、互いに平
行な相対向する一対の側壁面２６、２８を有するＵ字状
の断面形状を備えたものであるか、或いは図４に示すよ
うに上記環状溝１４と共通の中心線Ｃを基準とした左右
対称形状であって、深さ方向に向かうほど互いに接近す
る相対向する一対の側壁面２６、２８を有するＶ字状の
断面形状であって、環状溝１４の側壁面１８、２０が交
点Ｐで形成する頂角θ₁よりも上記一対の側壁面２６、
２８が成す頂角θ₂が小さいもの、たとえば４５度程度
のものである。本実施例の小幅溝２４の深さｄすなわち
Ｐ点からの深さは、たとえば工具寿命時のボール１６の
沈み込み量をボール１６の径Ｄの４０〜６０％とすれ
ば、ボール１６の径Ｄの２０〜５０％に設定される。こ
のとき、研磨面１２から小幅溝２４の底までの深さすな
わち総溝深さは、ボール１６の径Ｄの３０〜８０％とな
る。

【００１６】上記小幅溝２４の深さｄには、適正な深値
が存在する。球体研磨砥石１０と是に対向して設けられ
る後述の固定研磨盤３４との間の隙間が小さくなって研
削液の流入や切り屑の排出が困難となったり、双方の砥
石摩耗によって両者が干渉してしまうので、研磨面１２
から小幅溝２４の底までの深さすなわち総溝深さが、ボ
ール１６の径Ｄの８０％を越える場合には明らかに不都
合が発生する。

【００１７】上記小幅溝２４の開口幅寸法Ｗ₂は、好適
には、環状溝１４の開口幅寸法Ｗ₁或いはボール１６の
径Ｄの２０％乃至５０％の幅寸法に設定される。すなわ
ち、Ｗ₂／Ｗ₁或いはＷ₂／Ｄが０．２〜０．５の範囲
内であるように設定される。小幅溝２４の開口幅Ｗ₂が
ボール１６の径Ｄの２０％を下回ると、上記ボール１６
の１対の側壁面１８、２０に対する接点幅すなわち接点
間隔の拡大抑制作用が制限されて、研磨中のボール１６
の自転の減少抑制が制限され、その研磨中のボール１６
の球体研磨砥石１０に対する接触点或いは接触面すなわ
ち研磨点或いは研磨面に対する研削液の流入や切粉の排
出の抑制作用が限定的となる。また、小幅溝２４の開口
幅Ｗ₂がボール１６の径Ｄの５０％を上回ると、１対の
側壁面１８、２０の摩耗が早くなる傾向となるので、球
体研摩砥石１０の耐久性を高める効果が限定的となる。

【００１８】上記球体研磨砥石１０は、たとえば、ダイ
ヤモンド砥粒、ＣＢＮ砥粒、アルミナ質砥粒、炭化珪素
質砥粒の少なくとも１つから選択された砥粒が、メタル
ボンド、レジンボンド、ビドリファイドボンドのいずれ
かのボンドにより結合された砥石組織を備えた、メタル
ボンド砥石、レジノイド砥石、或いはビドリファイド砥
石である。また、ボール１６を低速研磨するために、炭
化ホウ素〔ボロンカーバイトＢ₄Ｃ、実際にはＢ_12+xＣ
_3-x（但し、０≦ｘ≦１）〕砥粒を含む砥粒がよく知ら
れたフェノール樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂
により結合された砥石組織から成る所謂レジノイド砥石
が用いられてもよい。

【００１９】上記球体研磨砥石１０は、よく知られたメ
タルボンド砥石の製造工程、レジノイド砥石の製造工
程、或いはビドリファイド砥石の製造工程を経て製造さ
れる。環状溝１４および小幅溝２４は、一般的にはプレ
ス金型を用いて砥石成形工程において形成されるが、た
とえば、ダイヤモンド砥粒、ＣＢＮ砥粒を用いたメタル
ボンド砥石では、小幅溝２４と同様の断面形状を備えた
凸状電極を用いた放電加工によりその小幅溝２４が好適
に形成される。特に、小幅溝２４の幅寸法が小さい場合
にはそのような放電加工が最適である。

【００２０】上記球体研磨砥石１０は、たとえば図５に
示すボール研磨装置３０においてボール１６を低速研磨
するために装着される。ボール研磨装置３０は、径方向
において外周から中央に至る切欠３２が形成され、且つ
前記環状溝１４と同様の図示しない環状溝が研磨面に形
成された鋳鉄、或いは上記球体研磨砥石１０と同様の砥
石組織からなる固定研磨盤（板）３４と、その固定研磨
盤３４の研磨面に研磨面１２を所定間隔を隔てて相対向
するようにその固定研磨盤３４と共通の軸心まわりに回
転可能に設けられた前記球体研磨砥石１０とを備えてい
る。上記球体研磨砥石１０は固定研磨盤３４に向かって
押圧されているので、上記所定間隔は、固定研磨盤３４
と球体研磨砥石１０とにより挟持されるボール１６によ
り決定される。図３或いは図４は、上記ボール研磨装置
３０を用いてボール１６が研磨されるときの当初の状態
を示す図である。なお、図５では、理解を容易とするた
めに固定研磨盤３４と球体研磨砥石１０との間が大きく
離された状態が示されている。

【００２１】回転駆動装置３６によって球体研磨砥石１
０がたとえば矢印に示す方向に比較的低速たとえば周速
が１０m/sec 以下、好適には３m/sec 以下の低速で回転
駆動され、且つ油性研磨液が連続的に供給される状態
で、多数の未研磨のボール１６が供給樋３８から供給さ
れると、未研磨のボール１６は固定研磨盤３４の環状溝
と球体研磨砥石１０の環状溝１４とに挟まれつつ周方向
に案内される過程で、固定研磨盤３４と球体研磨砥石１
０との相対回転により転動させられつつ研磨された後、
切欠３２内に解放されて受樋４０上に受けられる。この
受樋４０上のボール１６は貯留桶４２を経て供給樋３８
上に再び搬送されて、同様に研磨される。このような湿
式研磨が所定時間内において繰り替えされることにより
ボール１６の表面が仕上げられる。低速研磨の場合、球
体研磨砥石１０の最大周速すなわちボール１６に対する
最大相対研磨速度は３ｍ／秒以下、好適には１ｍ／秒以
下である。

【００２２】以下において、上記球体研磨砥石１０の研
磨性能を明らかにするために本発明者等が行った研磨試
験条件および研磨試験結果を説明する。この試験では、
前記球体研磨砥石１０と、それと同様の砥石組織を備え
るが小幅溝２４を備えない対照試験用球体研磨砥石と
が、図５に示す研磨試験装置３０を用いて、以下に示す
共通の研磨試験条件下でそれそれ研磨加工に用いられ
た。

【００２３】試験試料球体研磨砥石：ＳＤ２０００ｌ７５Ｍ外径３００mmφ×厚み４０mm×内径１５０mmφ Ｖ溝形状：頂角θ₁が９０度のＶ溝、深さ０．３mm、開口幅Ｗ₁０．６mm 小幅溝の形状：頂角θ₂が４５度のＶ溝、深さ０．４mm、開口幅Ｗ₁０．２mm （但し、対照球体研磨砥石には小幅溝なし。）球体：ＳＵＪ−２の鋼球、１．０mmφ

【００２４】研磨試験条件砥石回転速度：５０r.p.m. ボール１個当たりの加工圧力：１kg／個取代：０．０２mmφ 研磨油：軽油

【００２５】上記の研磨試験によれば、小幅溝２４を備
えた球体研磨砥石１０は、その小幅溝２４を備えない球
体研磨砥石に対して、交換までの工具寿命が約４倍であ
ることが確認された。すなわち、小幅溝２４を備えない
球体研磨砥石によれば、砥石の研磨面１２からの深さが
０．４mmまでが研磨能力が維持される限界であったが、
小幅溝２４を備えた球体研磨砥石１０によれば０．７mm
まで研磨能力が維持されて研磨加工に使用できたことか
ら、砥石の使用代が０．１mmから０．４mmまで拡大され
たので、交換までの工具寿命が約４倍となったのであ
る。

【００２６】上述のように、本実施例の球体研磨砥石１
０によれば、環状溝１４の底部には、その環状溝１４の
１対の側壁面１８、２０の交点Ｐよりも深く且つボール
１６の径Ｄより小さい開口幅寸法Ｗ₂を有する小幅溝２
４が設けられていることから、球体研磨砥石１０の研摩
加工量が増大しても、すなわち１対の側壁面１８、２０
が摩耗しても、ボール１６の１対の側壁面１８、２０に
対する接点幅がそれほど広くならないので、ボール１６
の自転の減少や、研削液の流入や切粉の排出の低下がな
く、研摩に必要な研磨加工時間が変化することもなく、
球体研摩砥石１０の十分な耐久性が得られる。

【００２７】また、本実施例によれば、球体研磨砥石１
０の小幅溝２４は、ボール１６の径Ｄに対して２０％乃
至５０％の幅寸法を備えたものであるので、ボール１６
の１対の側壁面１８、２０に対する接点幅の拡大が好適
に抑制され、ボール１６の自転の減少や、研削液の流入
や切粉の排出の低下も一層抑制される。小幅溝２４の開
口幅Ｗ₂がボール１６の径Ｄの２０％を下回ると、上記
ボール１６の１対の側壁面１８、２０に対する接点幅の
拡大抑制作用、球体の自転の減少抑制作用、研削液の流
入や切粉の排出の抑制作用がある程度限定的となる。ま
た、小幅溝２４の開口幅Ｗ₂がボール１６の径Ｄの５０
％を上回ると、１対の側壁面１８、２０の摩耗による球
体の沈み込みが大きくなるので、球体研摩砥石の耐久性
がある程度限定的となる。

【００２８】また、本実施例によれば、前記小幅溝２４
が、互いに平行な相対向する一対の側壁面２６、２８を
有するＵ字状の断面形状を備えたものである場合には、
摩耗によるボール１６の沈み込みが進んでも、そのボー
ル１６に対する球体研磨砥石１０の接触面積すなわち研
磨面積がそれほど変化せず、研摩に必要な研磨加工時間
の設定を変えなくてもよい利点がある。

【００２９】また、本実施例によれば、前記小幅溝２４
が、環状溝１４の一対の側壁面１８、２０の交点Ｐに形
成されるＶ字の頂角θ₁よりも小さな頂角θ₂のＶ字状
の断面形状を備えたものであるとき、成形型により小幅
溝２４が形成される場合には型抜きが容易となり、或い
は放電加工により小幅溝２４が形成される場合には放電
加工が容易となるので、小幅溝２４の加工コストが低減
される利点がある。

【００３０】また、本実施例によれば、球体研磨砥石１
０は、ダイヤモンド砥粒、ＣＢＮ砥粒、アルミナ質砥
粒、炭化珪素質砥粒の少なくとも１つから選択された砥
粒が、メタルボンド、レジンボンド、ビドリファイドボ
ンドのいずれかのボンドにより結合された砥石組織を備
えたものであるので、研摩性能或いは耐久性に優れた球
体研摩砥石が得られる。

【００３１】以上、本発明の一実施例を図面を用いて説
明したが、本発明はその他の態様においても適用され
る。

【００３２】たとえば、前述の環状溝１４の底に形成さ
れる小幅溝２４は、中心線Ｃを境とした左右対称のＵ字
状或いはＶ字状の断面形状であったが、他の断面形状で
あってもよいし、中心線Ｃを境とした左右対称形状でな
くてもよい。

【００３３】また、前述の実施例では、環状溝１４の１
対の側壁面１８、２０と小幅溝２４の１対の２６、２８
との接続部分は不連続面であったが、滑らかに連続した
面で接続されていてもよい。

【００３４】また、前述の実施例の固定研磨盤３４にも
球体研磨砥石１０と同様の環状溝１４が形成されていた
が、平坦面であってもよいし、前述の球体研磨砥石１０
の研磨面１２には環状溝１４が同心円状に形成されてい
たが、渦巻き状に形成されていてもよい。

【００３５】また、前述の実施例の球体研磨砥石１０に
は、環状溝１４の長手方向の全部の溝底に小幅溝２４が
形成されていたが、環状溝１４の一部の溝底に小幅溝２
４が形成されていても一応の効果が得られる。

【００３６】なお、上述したのはあくまでも本発明の一
実施例であり、本発明はその主旨を逸脱しない範囲にお
いて種々の変更が加えられ得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の球体研磨砥石の構成を説明
する一部を切り欠いた正面図である。

【図２】図１の球体研磨砥石の構成を説明する一部を切
り欠いた断面図である。

【図３】図１の球体研磨砥石の研磨面に形成された環状
溝および小幅溝の形状を詳しく説明する要部断面図であ
る。

【図４】本発明の他の実施例の小幅溝の形状を詳しく説
明する要部断面図であって、図３に相当する図である。

【図５】図１の球体研磨砥石を用いたボール研磨装置の
構成を説明する斜視図である。

【図６】従来の球体研磨砥石の構成を説明する一部を切
り欠いた断面図であって、図２に相当する図である。

【図７】図６の従来の球体研磨砥石を用いてボールが研
磨されるときの当初の状態を示す図である。

【図８】図６の従来の球体研磨砥石を用いてボールが研
磨されたときの寿命限界状態を示す図である。

【符号の説明】

１０：球体研磨砥石１２：研磨面１４：環状溝１６：ボール（球体）１８、２０：側壁面２４：小幅溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3C049 AA04 AA09 AA16 AA18 AB08 CA01 CB03 3C063 AA02 AB05 BA06 BA26 BB01 BB03 BB04 BC02 BC03 BC05 EE01 FF08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１対の側壁面から成る断面Ｖ字形状の環
状溝を一面に備え、該環状溝内において球体を転動させ
る過程で研磨する球体研磨砥石において、前記１対の側壁面の交点よりも深く且つ前記球体の径よ
り小さい開口幅寸法を有する小幅溝を、前記環状溝の底
部に設けたことを特徴とする球体研磨砥石。
【請求項２】前記球体研磨砥石の小幅溝は、前記球体
の径の２０％乃至５０％の幅寸法を備えたものである請
求項１の球体研磨砥石。
【請求項３】前記小幅溝は、互いに平行な相対向する
一対の側壁面を有するＵ字状の断面形状を備えたもので
ある請求項１または２の球体研磨砥石。
【請求項４】前記小幅溝は、前記環状溝の一対の側壁
面の交点に形成されるＶ字の頂角よりも小さな頂角のＶ
字状の断面形状を備えたものである請求項１または２の
球体研磨砥石。
【請求項５】前記球体研磨砥石は、ダイヤモンド砥
粒、ＣＢＮ砥粒、アルミナ質砥粒、炭化珪素質砥粒の少
なくとも１つから選択された砥粒が、メタルボンド、レ
ジンボンド、ビドリファイドボンドのいずれかのボンド
により結合された砥石組織を備えたものである請求項１
または２の球体研磨砥石。