JP2002321155A - 工具の非接触調整方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実際に加工に関与する作用砥粒数および砥粒
形状を調整する砥石のツルーイングを非接触で高精度に
行えるようにして、高精度、高能率の加工を可能とする
工具の非接触調整方法を得ること。 【解決手段】 砥石３０の最外周の砥粒７に砥石３０の
接線方向からレーザ光１２を照射することで砥石のツル
ーイングを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、レーザを用いて
砥石、切削工具などの工具をツルーイング、ドレッシン
グまたはクリーニングする工具の非接触調整方法および
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】砥石のツルーイング法とドレッシング法
に関する技術が、ＪＩＳ規格におけるＪＩＳ Ｂ４１３
４、ＪＩＳ Ｂ４１３５、ＪＩＳ Ｂ４１３６あるいはＪ
ＩＳ Ｂ４１３７に示されている。これらは、ツルーイ
ングまたはドレッシングのための工具を砥石に接触する
ように設置して、ツルーイングとドレッシングをするも
のである。

【０００３】これらＪＩＳ規格に示された従来技術は、
工具を接触させる方式であるため、ツルーイングまたは
ドレッシング時に加工抵抗が発生し、意図しない切れ刃
の消耗、砥粒の脱落、結合剤の消耗が発生し、さらに工
具の低寿命の問題もある。また、剛性の低い小径軸付き
砥石、薄刃砥石あるいは小径エンドミルなどに対して
は、変形や割れなどを来たす欠点がある。

【０００４】そこで、レーザ光を用いて非接触でツルー
イングあるいはドレッシングを行う技術が提案されてい
る。非接触のドレッシング・ツルーイングに関する技術
としは、例えば図１６に示す特開平１１−２８５９７１
がある。この従来技術においては、砥石１の停止時また
は回転時のいずれかに、砥石使用面２ａもしくは砥石補
助使用面２ｂに対してレーザ発振器３よりレンズ６を通
してレーザを照射して、結合剤を溶融、蒸発させ、砥粒
突きだし量、砥石輪郭を調整する。ポータブル共焦点レ
ーザ顕微鏡４によって砥石使用面２ａもしくは砥石補助
使用面２ｂが観察されており、フィードバック機構５
は、この観察情報を用いて所望の砥粒突き出し量を得る
ためのレーザ最大出力、パルス幅などの最適条件および
所望砥石輪郭を得るためのレーザ照射位置の最適条件を
決定し、決定した最適条件をレーザ発振器３にフィード
バックする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の非接触式の
ドレッシング・ツーリング法には、赤外、紫外線吸収お
よび不純物選択吸収が起こる波長以外の波長を有するレ
ーザ光を使用して、砥粒に損傷を与えることなく、砥石
の使用面もしくは砥石の補助使用面の結合剤のみを溶融
して蒸発させることにより砥粒の突きだし量および砥石
輪郭を制御することは開示されているが、砥粒の粒径ば
らつき、さらには砥石の作用砥粒の高さばらつきなどを
制御することは何等開示されていない。そのため、上記
従来技術は、加工精度、加工能率に限界がある。

【０００６】この発明は、上記に鑑みてなされたもの
で、実際に加工に関与する作用砥粒数および砥粒形状を
調整する砥石のツルーイング、切削工具の切刃のツルー
イング、砥粒の突き出し量を調整するドレッシング、あ
るいは砥石に付着した付着物を除去するクリーニングを
非接触で高精度に行えるようにして、高精度、高能率の
加工を可能とする工具の非接触調整方法および装置を得
ることを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
この発明にかかる工具の非接触調整方法は、工具として
の砥石にレーザ光を照射して砥石のツルーイングを行う
工具の非接触調整方法であって、前記砥石の最外周の砥
粒に砥石の接線方向からレーザ光を照射することにより
砥石のツルーイングを行うことを特徴とする。

【０００８】この発明によれば、砥石の最外周の砥粒に
砥石の接線方向からレーザ光を照射することにより、結
合材にダメージを与えることなく作用砥粒数および砥粒
形状を調整する砥石のツルーイングを行う。

【０００９】つぎの発明にかかる工具の非接触調整方法
は、切削工具にレーザ光を照射して切削工具のツルーイ
ングを行う工具の非接触調整方法であって、前記切削工
具の最外周の切刃に切削工具の接線方向からレーザ光を
照射することにより切削工具のツルーイングを行うこと
を特徴とする。

【００１０】この発明によれば、エンドミルなどの切削
工具の最外周の切刃に切削工具の接線方向からレーザ光
を照射することにより、切削工具の刃先形状を調整する
ツルーイングを行う。

【００１１】つぎの発明にかかる工具の非接触調整方法
は、工具としての砥石にレーザ光を照射して砥石のドレ
ッシングを行う工具の非接触調整方法であって、前記砥
石の結合剤部分のみにレーザ光が照射されるようレーザ
光を選択的に照射することにより砥石のドレッシングを
行うことを特徴とする。

【００１２】この発明によれば、砥石の砥粒には実質的
にレーザ光が照射されずに、結合剤部分のみにレーザ光
が照射されるようレーザ光を選択的に照射することによ
り、砥粒の突き出し量を調整するドレッシングを実行す
る。

【００１３】つぎの発明にかかる工具の非接触調整方法
は、工具としての砥石にレーザ光を照射して砥石のクリ
ーニングを行う工具の非接触調整方法であって、前記砥
石に付着した付着物のみにレーザ光が照射されるようレ
ーザ光を選択的に照射することにより砥石のクリーニン
グを行うことを特徴とする。

【００１４】この発明によれば、砥石に付着した切り屑
などの付着物のみにレーザ光が照射されるようレーザ光
を選択的に照射することにより付着物を除去して砥石の
クリーニングを実行する。

【００１５】つぎの発明にかかる工具の非接触調整方法
は、上記発明において、前記レーザ光は、ビーム径が１
０μｍ程度に絞られていることを特徴とする。

【００１６】この発明によれば、レーザ光は、砥粒ある
いは切刃の大きさに応じてビーム径を１０μｍ程度に絞
るようにしており、所要部分のみへの選択的なレーザ照
射を高精度に実行する。

【００１７】つぎの発明にかかる工具の非接触調整装置
は、工具としての砥石にレーザ光を照射して砥石のツル
ーイングを行う工具の非接触調整装置であって、前記砥
石の最外周の砥粒に砥石の接線方向からレーザ光を照射
するレーザ光照射手段と、前記砥石のレーザ光照射部分
を観察する観察ユニットと、この観察ユニットの観察出
力に基づいて所定の作用砥粒数あるいは所定の砥粒形状
を得るように前記レーザ光照射手段を制御する制御手段
とを備えることを特徴とする。

【００１８】この発明によれば、観察ユニットの観察出
力に基づいて所定の作用砥粒数あるいは所定の砥粒形状
を得るように、砥石の最外周の砥粒に砥石の接線方向か
らレーザ光を照射するツルーイングを行う。

【００１９】つぎの発明にかかる工具の非接触調整装置
は、切削工具にレーザ光を照射して切削工具のツルーイ
ングを行う工具の非接触調整装置であって、前記切削工
具の最外周の切刃に切削工具の接線方向からレーザ光を
照射するレーザ光照射手段と、前記切削工具のレーザ光
照射部分を観察する観察ユニットと、この観察ユニット
の観察出力に基づいて所定の刃先形状を得るように前記
レーザ光照射手段を制御する制御手段とを備えることを
特徴とする。

【００２０】この発明によれば、観察ユニットの観察出
力に基づいて所定の刃先形状を得るように、切削工具の
最外周の切刃に切削工具の接線方向からレーザ光を照射
するツルーイングを行う。

【００２１】つぎの発明にかかる工具の非接触調整装置
は、工具としての砥石にレーザ光を照射して砥石のドレ
ッシングを行う工具の非接触調整装置であって、前記砥
石にレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、前記砥石
のレーザ光照射部分を観察する観察ユニットと、この観
察ユニットの観察出力に基づいて前記砥石の結合剤部分
のみにレーザ光が照射されるよう前記レーザ光照射手段
を制御してレーザ光を選択的に照射させるとともに、所
望の砥石突き出し量を得るように前記レーザ光照射手段
を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。

【００２２】この発明によれば、観察ユニットの観察出
力に基づいて砥石の結合剤部分のみにレーザ光が照射さ
れかつ所望の砥石突き出し量を得るようにレーザ光を選
択的に照射させるドレッシングを実行する。

【００２３】つぎの発明にかかる工具の非接触調整装置
は、工具としての砥石にレーザ光を照射して砥石のクリ
ーニングを行う工具の非接触調整装置であって、前記砥
石にレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、前記砥石
のレーザ光照射部分を観察する観察ユニットと、この観
察ユニットの観察出力に基づいて前記砥石に付着した付
着物のみにレーザ光が照射されるよう前記レーザ光照射
手段を制御してレーザ光を選択的に照射させる制御手段
とを備えることを特徴とする。

【００２４】この発明によれば、観察ユニットの観察出
力に基づいて砥石に付着した切屑などの付着物のみにレ
ーザ光が照射されるようレーザ光を選択的に照射させる
クリーニングを実行する。

【００２５】つぎの発明にかかる工具の非接触調整装置
は、上記発明において、前記レーザ光は、ビーム径が１
０μｍ程度に絞られていることを特徴とする。

【００２６】この発明によれば、レーザ光は、砥粒ある
いは切刃の大きさに応じてビーム径を１０μｍ程度に絞
るようにしており、所要部分のみへの選択的なレーザ照
射を高精度に実行する。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、この
発明にかかる工具の非接触調整方法および装置の好適な
実施の形態を詳細に説明する。

【００２８】実施の形態１.この発明の実施の形態１に
ついて説明する。図１は、後述する工具の非接触調整を
行うためのシステム構成を示すものである。なお、本明
細書中でいう工具とは、電着砥石、メタル砥石およびレ
ジン砥石などの砥石、エンドミルなどの切削工具を総称
するものである。この図１に示すシステムは、電着砥
石、メタル砥石あるいはレジン砥石に対してツルーイン
グ、ドレッシングおよびクリーニングを行い、エンドミ
ルに対してツルーイングおよび構成刃先の除去を行うこ
とができる。

【００２９】図１において、工具１６はモータ１７のス
ピンドル（回転軸）に取り付けられている。モータ１７
は例えばＸＹ方向に移動可能なテーブル１８上に取り付
けられている。テーブル１８には、レーザ照射箇所に対
応する位置に保護板２１が配設されている。このテーブ
ル１８の移動およびモータ１７の回転は、非接触制御ユ
ニット１９によって制御されている。

【００３０】２０はレーザ制御装置であり、このレーザ
制御装置２０によりレーザ発振器１０が制御される。Ｙ
ＡＧレーザなどのレーザ発振器１０から照射されたレー
ザ光１２は集光レンズを含む光学系１１によって制御さ
れて工具１６に照射される。レーザ光１２の照射状態お
よび工具１６の状態が、カメラなどの観察ユニット２２
によって観察されている。この観察ユニット２２の観察
結果は、総合制御装置２３に入力されるとともに、オペ
レータが確認できるようにモニタ（図示せず）などに出
力されている。観察ユニット２２、レーザ制御装置２０
および非接触制御ユニット１９は、総合制御装置２３に
より統括的に制御されている。

【００３１】この図１の構成において、モータ１７によ
って回転される工具１６の位置は、非接触制御ユニット
１９によるテーブル１８の移動制御によって任意に制御
される。レーザ発振器１０から照射されたレーザ光１２
は集光レンズを含む光学系１１を経由することで、その
ビーム径が絞り込まれる。このビーム径が絞り込まれた
レーザ光が工具１６に照射されることにより、工具１６
をツルーイング、ドレッシングもしくはクリーニングす
る。観察ユニット２２で工具表面を確認しながら、レー
ザ照射位置を調整することで、所要の目標位置を狙って
レーザ光１２を照射する。すなわち、観察ユニット２２
による観察結果をもとに、総合制御装置２３が、工具の
非接触制御ユニット１９およびレーザ制御装置２０を制
御することで、工具１６をツルーイング、ドレッシング
もしくはクリーニング加工して、所望の工具１６を得
る。なお、本発明は、工具観察をしながらレーザ照射を
行うものに限定されるものではなく、レーザ照射後工具
観察を行うようにしても同様の効果が得られる。

【００３２】実施の形態１においては、上記非接触工具
調整システムを用いて電着砥石をツルーイング加工す
る。図２および図３は実施の形態１によるツルーイング
加工を説明するための断面図および正面図である。

【００３３】図２および図３において、電着砥石３０
は、モータ１７のスピンドルに取り付けられる砥石台金
９と、この砥石台金９の周面上に電着形成されるメッキ
層８および砥粒７とを有している。この電着砥石３０
は、円柱形状を呈しており、その外周面にメッキ層８お
よび砥粒７が形成されている。例えば、砥粒７にはＣＢ
Ｎ砥粒、メッキ層８にはニッケルメッキ、レーザ光１２
には集光レンズを含むレンズ系１１によってビーム径を
１０μｍ程度に絞り込んだＹＡＧレーザを用いる。

【００３４】電着砥石３０をツルーイング加工する際に
は、モータ１７を回転させて電着砥石３０を回転させ
る。この状態で、レーザの照射位置および照射方向を制
御して、最外周の砥粒７に対し砥石３０の接線方向から
レーザ光１２が照射されるようにすることで、砥粒７の
レーザが照射された最外周部分を溶融、蒸発させて除去
する。そして、砥石３０の軸方向にテーブル１８を移動
させるかもしくは光学系１１を移動させてレーザ光１２
を砥石３０の軸方向に移動させることで、レーザ照射位
置を砥石３０の軸方向に移動させる。この結果、レーザ
光のツルーイング軌跡は螺旋状となる。

【００３５】砥石３０の端までレーザ照射位置が移動す
ると、レーザ照射位置を砥石の半径方向の回転中心に向
かった方向に（矢印Ｃ）若干移動させる振れ制御を行
い、今度は砥石３０の軸方向の逆方向にレーザ照射位置
を移動させて、前記同様のツルーイングを行う。これら
のツルーイングを、観察ユニット２２による観察結果を
もとに、必要な作用砥粒数を得るまでまたは必要な砥粒
形状を得るまでまたは必要な振れ精度を得るまで繰り返
す。なお、砥粒径または砥石層厚以上のツルーイングを
行うわけにはいかないので、ツルーイング前にそれ以下
の振れ量に調整する必要がある。

【００３６】この実施の形態１によれば、砥石３０の最
外周の砥粒７に対し砥石３０の接線方向からレーザ光１
２を照射するツルーイングを行うようにしているので、
メッキ層８にダメージを与えることなく、砥粒７のみを
ツルーイングできるようになり、これにより作用砥粒数
あるいは砥粒形状（砥粒の先位置のばらつきを小さくす
る）を高精度に制御できる。したがって、電着砥石３０
による高精度加工かつまた高能率加工が可能となる。ま
た、接触式のツルーイングにおいて、問題となる加工抵
抗による砥石の歪み、砥石の砥粒位置ばらつきを防ぐこ
とができる。更に、非接触式であるため、小径の軸砥石
のような低剛性砥石への対応も可能となる。

【００３７】なお、この場合は、レーザ光を連続照射す
るようにしているので、ツルーイング軌跡は螺旋状とな
るが、レーザ光の照射の有無を切り替え、かつ照射位置
の移動軌跡を適宜変更することで、任意のツルーイング
軌跡を得ることができる。

【００３８】また、上記ツルーイングを砥石のツルーイ
ング専用機で行うようにしても良いし、研削盤で行うよ
うにしても良い。研削盤で行う場合は、より高精度の回
転制御および工具の取り付けが可能であるので、砥石の
スピンドルへの取り付けずれ、スピンドルの回転振れの
影響を少なくすることができる。

【００３９】図４および図５は、この実施の形態１の手
法を用いて電着砥石３０に対して、ＹＡＧレーザ光を用
いてツルーイングを行った実験結果を示すものである。
図４はツルーイング処理後の電着砥石の表面をディスプ
レイ上に表示した中間調画像を示すものである。図５
は、ツルーイングを施した砥石を用いて行った加工テス
ト結果を示している。

【００４０】この実験においては、直径が８ｍｍの軸付
き電着砥石３０を用いており、この電着砥石３０では、
砥粒７としてのＣＢＮ砥粒の＃３０（粒径５７０μｍか
ら７４０μｍ）を結合剤１４としてのＮｉメッキで保持
している。図４中の左側部分がツルーイングが施された
箇所である。

【００４１】ＹＡＧレーザとしては、発振波長：３５５
ｎｍ、平均出力：３Ｗ、パルスエネルギー：０．６ｍ
Ｊ、パルス幅：２００ｎｓ、繰返し数：５ｋＨｚ、ビー
ム径：１０μｍ、平均パワー密度：５．５×１０⁶Ｗ／
ｃｍ²のものを用いた。

【００４２】図４からも判るように、ツルーイングを施
した箇所は、砥粒７の先端部分が揃っているが、ツルー
イングを施していない箇所は、２０μｍほどの凸凹の状
態にある。

【００４３】上記のようにしてツルーイングを施された
砥石と、ツルーイングを施してない砥石の性能を比較す
るため加工テストを実施した。加工テストには、マシニ
ングセンタを用いた。加工物は、ＳＫＤ１１材のＨＲＣ
６０のものを用いた。加工条件は、切り込み０．５ｍ
ｍ、砥石径８ｍｍ、砥石回転数１８０００rpm、送り１
００ｍｍ/ｍｉｎ、加工物厚み５ｍｍとして行った。除
去量は、加工前後の加工物の寸法より、切り込み量０．
５ｍｍに相当する量を評価した。

【００４４】図５に示すように、ツルーイングを施され
た砥石における研削抵抗の送り分力は、ツルーイング無
しの砥石によるものの約１/３である５Ｎとなってい
る。これは、砥粒の先端が揃うことにより、個々の砥粒
の負荷が均一化されていることによるもので、高能率加
工が可能であることを示している。また、ツルーイング
を施された砥石で加工した加工物の表面粗さがツルーイ
ング無しの砥石によるものの約２/３となっており、高
精度加工が可能であることを示している。

【００４５】実施の形態２．つぎに、図６および図７を
用いてこの発明の実施の形態２を説明する。実施の形態
２においては、図１に示した非接触工具調整システムを
用いて切削工具としてのエンドミルをツルーイング加工
する。図６および図７は実施の形態２によるツルーイン
グ加工を説明するための断面図および正面図である。

【００４６】図６および図７において、１３はエンドミ
ル、１０はレーザ発振器、１１は集光レンズを含む光学
系、１２はレーザ発振器１０より照射されて光学系１１
で集光されたレーザ光である。例えば、エンドミル１３
には４枚刃のＣＢＮエンドミル、レーザ光１２にはビー
ム径を１０μｍに絞り込んだＹＡＧレーザを用いる。

【００４７】エンドミル１３をツルーイング加工する際
には、モータ１７を回転させてエンドミル１３を回転さ
せる。この状態で、レーザの照射位置および照射方向を
制御して、最外周の切刃（刃先）に対しエンドミル１３
の接線方向からレーザ光１２が照射されるようにするこ
とで、エンドミル１３のレーザが照射された最外周部分
を溶融、蒸発させて除去する。そして、エンドミル１３
の軸方向に光学系１１を移動させてレーザ光１２をエン
ドミル１３の軸方向に移動させることで、レーザ照射位
置をエンドミル１３の軸方向に移動させる。

【００４８】エンドミル１３の端までレーザ照射位置が
移動すると、レーザ照射位置をエンドミル１３の半径方
向に若干移動させる前記同様の振れ制御を行い、今度は
エンドミル１３の軸方向の逆方向にレーザ照射位置を移
動させて、前記同様のツルーイングを行う。これらのツ
ルーイングを、観察ユニット２２による観察結果をもと
に、逃げ面幅が使用出来る範囲で、必要な振れ幅あるい
は必要な刃先形状、刃先高さを得るまで行う。このよう
なツルーイングにより、刃先位置を制御でき、また、刃
先位置のばらつきを小さくすることができる。したがっ
て、このエンドミルを用いることで、高精度加工かつま
た高能率加工が可能となる。また、接触式のツルーイン
グにおいて問題となる加工抵抗によるエンドミルの歪
み、エンドミルの刃先位置ばらつきを防ぐことができ
る。また、複雑形状のエンドミルに対しても対応できる
ようになる。

【００４９】なお、この場合も、レーザ光の照射の有無
を切り替え、かつ照射位置の移動軌跡を適宜変更するこ
とで、任意のツルーイング軌跡を得ることができる。ま
た、任意のテーパ角を付加することも可能となる。

【００５０】また、上記切削工具のツルーイングを切削
工具のツルーイング専用機で行うようにしても良いし、
マニシングセンタで行うようにしても良い。マニシング
センタで行う場合は、より高精度の回転制御および工具
の取り付けが可能であるので、エンドミルのスピンドル
への取り付けずれ、スピンドルの回転振れの影響を少な
くすることができる。

【００５１】実施の形態３．つぎに、図８および図９を
用いてこの発明の実施の形態３を説明する。実施の形態
３においては、図１に示した非接触工具調整システムを
用いて、メタル砥石またはレジン砥石などの砥石４０の
結合剤部分をドレッシング加工する。図８および図９は
実施の形態３によるドレッシング加工を説明するための
断面図および正面図である。

【００５２】図８および図９において、４０は砥石、７
は砥粒、１４は結合剤、９は砥石台金、１０はレーザ発
振器、１１は集光レンズを含む光学系、１２はレーザ発
振器より照射されて光学系１１で集光されたレーザ光で
ある。例えば、砥粒７にはＣＢＮ砥粒、結合剤１４には
鉄などの金属、レーザ光１２にはビーム径を１０μｍに
絞り込んだＹＡＧレーザを用いる。

【００５３】砥石４０をドレッシング加工する際には、
モータ１７を回転させて砥石４０を回転させる。また、
レーザの照射位置および照射方向を制御して、砥石４０
の軸中心に向かって、別言すれば砥石４０の法線方向か
ら、レーザ光１２が照射されるようにする。この状態
で、観察ユニット２２による観察結果をもとに、砥粒７
の部分ではレーザ光１２を照射せずに結合剤１４のみを
照射するように、レーザ発振器１０によるレーザオンオ
フ制御あるいはレーザ光遮断部材（シャッタ）の切り替
え制御などを行うことで、レーザ光１２を砥石４０に向
けて選択的に照射する。これにより、結合剤１４のみを
溶融、蒸発させて除去する。そして、砥石４０の軸方向
に光学系１１を移動させてレーザ光１２を砥石４０の軸
方向に移動させることで、レーザ照射位置を砥石４０の
軸方向に移動させる。

【００５４】砥石４０の端までレーザ照射位置が移動す
ると、レーザ照射位置を砥石４０の中心方向に若干移動
させる前記同様の振れ制御を行い、今度は砥石４０の軸
方向に逆方向にレーザ照射位置を移動させて、前記同様
のドレッシングを行う。これらのドレッシングを、観察
ユニット２２による観察結果をもとに、必要な砥石突き
出し量を得るまで、繰り返す。

【００５５】このようにこの実施の形態３においては、
ビーム径を１０μｍに絞り込んだレーザ光を用いて、砥
粒７の部分ではレーザ光１２を照射せずに結合剤１４の
みを照射するように、レーザ光を選択的に照射するよう
にしたので、砥粒にダメージを与えることなく砥粒の突
き出し量を高精度に制御できる。これにより、砥石４０
を用いた高精度加工かつまた高能率加工が可能となる。

【００５６】なお、上記非接触のドレッシングを砥石の
ドレッシング専用機で行うようにしても良いし、研削盤
で行うようにしても良い。研削盤上で行う場合は、より
高精度の回転制御および工具の取り付けが可能であるの
で、砥石のスピンドルへの取り付けずれ、スピンドルの
回転振れを少なくすることができる。

【００５７】実施の形態４．つぎに、図１０および図１
１を用いてこの発明の実施の形態４を説明する。実施の
形態４においては、図１に示した非接触工具調整システ
ムを用いて、メタル砥石またはレジン砥石などの砥石４
０に溶着または接触している切り屑などの付着物をクリ
ーニングする。図１０および図１１は実施の形態４によ
るクリーニング加工を説明するための断面図および正面
図である。

【００５８】図１０および図１１において、４０は砥
石、７は砥粒、１４は結合剤、９は砥石台金、１０はレ
ーザ発振器、１１は集光レンズを含む光学系、１２はレ
ーザ発振器より照射されて光学系１１で集光されたレー
ザ光、１５は切り屑などの付着物である。例えば、砥粒
７にはＣＢＮ砥粒、結合剤１４には鉄などのメタル、レ
ーザ光１２にはビーム径を１０μｍに絞り込んだＹＡＧ
レーザを用いる。また、切り屑１５は、加工物そのもの
で、例えばステンレス鋼である。

【００５９】砥石４０をクリーニング加工する際には、
モータ１７を回転させて砥石４０を回転させる。また、
レーザの照射位置および照射方向を制御して、先の実施
の形態３と同様に、砥石４０の軸中心に向かって、別言
すれば砥石４０の法線方向から、レーザ光１２が照射さ
れるようにする。この状態で、観察ユニット２２による
観察結果をもとに、砥粒７および結合剤１４の部分では
レーザ光１２を照射せずに、砥石外周の結合剤１４また
は砥粒７上に溶着または接触している切り屑１５のみを
照射するように、レーザ発振器１０によるレーザオンオ
フ制御あるいはレーザ光遮断部材（シャッタ）の切り替
え制御などを行うことで、レーザ光１２を砥石４０に向
けて選択的に照射する。このようにして、切り屑１５の
みを溶融、蒸発させて除去する。そして、砥石４０の軸
方向に光学系１１を移動させてレーザ光１２を砥石４０
の軸方向に移動させることで、レーザ照射位置を砥石４
０の軸方向に移動させる。

【００６０】砥石４０の端までレーザ照射位置が移動す
ると、今度は砥石４０の軸方向の逆方向にレーザ照射位
置を移動させて、前記同様のクリーニングを行う。これ
らのクリーニングを、観察ユニット２２による観察結果
をもとに、必要なクリーニング状態を得るまで、クリー
ニングを行う。

【００６１】このようなクリーニングにより、砥粒にダ
メージを与えることなく、砥石のコンディションを制御
できるので、高精度加工かつまた高能率加工が可能とな
る。また、接触式のクリーニングにおいて問題となる加
工抵抗による砥石の歪みを防止することも可能となる。

【００６２】なお、上記非接触のクリーニングを砥石の
クリーニング専用機で行うようにしても良いし、研削盤
で行うようにしても良い。研削盤上で行う場合は、より
高精度の回転制御および工具の取り付けが可能であるの
で、砥石のスピンドルへの取り付けずれ、スピンドルの
回転振れの影響を少なくすることができる。

【００６３】実施の形態５．つぎに、図１２を用いてこ
の発明の実施の形態５を説明する。実施の形態５におい
ては、図１に示した非接触工具調整システムを用いて、
メタル砥石またはレジン砥石などの砥石４０の砥粒２６
にレーザ光を照射することで、図１２に示すように、先
端に複数の切刃が形成されたマイクロクラック付き砥粒
２６を形成する。

【００６４】このようなマイクロクラック付き砥粒２６
を形成するためには、先の実施の形態１のように、砥石
４０の最外周部分（作業面）に対し砥石４０の接線方向
からレーザ光を照射するツルーイングを実行する。ま
た、レーザオンオフ制御あるいはレーザ光遮断部材（シ
ャッタ）の切り替え制御などを行うこと、レーザの照射
タイミングを制御することで、砥粒２６の先端に複数の
切刃を形成する。図１２において、１４はマイクロクラ
ック付き砥粒２６を保持する結合剤である。

【００６５】このように、実施の形態１のように砥粒７
の先端を揃えるだけでなく、砥粒７に任意の切れ刃を形
成して、すなわちマイクロクラック付き砥粒２６とする
ことにより、砥石の切れ味をコントロールすることがで
きる。また、接触式のツルーイングおよびドレッシング
では、ツルアーのコンディションおよび砥石側のコンデ
ィションにより、ツルーイングおよびドレッシングの条
件を絞込むことが困難であったが、この実施の形態５に
よる非接触のツルーイングであれば、接触による加工を
伴わないので、常に安定して所望の砥石を得ることが出
来る。

【００６６】実施の形態６．つぎに、図１３を用いてこ
の発明の実施の形態６を説明する。この実施の形態６
は、非接触工具調整システムの変形例を示すものであ
り、モータ１７に取り付けられた工具１６に対向するよ
うに、加工物を保持するチャック２５を備える主軸２４
が配設されている。主軸２４がテーブル１８から独立し
て配設されている。

【００６７】この非接触工具調整システムによれば、工
具１６に対しツルーイング、ドレッシングあるいはクリ
ーニングを施した後、工具１６を取り外すことなく、主
軸２４のチャック２５に固定された加工物を加工するこ
とができる。

【００６８】また、この実施の形態６のシステムは、工
具の非接触調整装置付きの加工装置となる。この際、ツ
ルーイング、ドレッシングあるいはクリーニングなどは
全て前述した手法を用いて非接触で行われるので、従来
の接触式による加工抵抗による工具の歪み、工具のスピ
ンドルへの取り付けずれ、スピンドルの回転振れあるい
は工具の刃先位置のばらつきによる工具の刃先振れを解
消することが可能となる。この結果、刃先位置あるいは
砥粒高さなどのばらつきが小さくなることから、高精度
な加工が可能となる。また、加工に作用する切れ刃もし
くは作用砥粒が増えるため、個々の刃もしくは各作用砥
粒への加工負荷が分散されるので、より一層の加工負荷
の増加を工具に求めることができるので、高能率な加工
が可能となる。

【００６９】実施の形態７．つぎに、図１４を用いてこ
の発明の実施の形態７を説明する。この実施の形態７
は、先の実施の形態２を変形したものである。

【００７０】この実施の形態７では、先の実施の形態２
のように、エンドミル１３の接線方向からレーザを照射
するのではなく、エンドミル１３の軸に垂直な面内でエ
ンドミル１３の接線に対して角度をつけた斜め方向から
レーザを照射するようにしている。これ以外は、先の実
施の形態２と同じであり、重複する説明は省略する。

【００７１】実施の形態８．つぎに、図１５を用いてこ
の発明の実施の形態８を説明する。この実施の形態８
は、先の実施の形態１を変形したものである。砥石３０
としては、電着砥石、メタル砥石、ビトリファイド砥石
およびレジノイド砥石などに適用する。この実施の形態
８は、先の実施の形態１のように、砥石３０の接線方向
からレーザを照射するのではなく、砥石３０の軸に平行
な面内で砥石３０の接線に対して角度をつけた斜め方向
からレーザを照射するようにしている。これ以外は、先
の実施の形態２と同じであり、重複する説明は省略す
る。

【００７２】なお、上記実施の形態では、砥粒の種類を
ＣＢＮ砥粒とし、結合剤の種類を電着、メタル、レジノ
イドなどとしたが、本発明は他の砥粒、結合剤を用いた
任意の種類の砥石に適用することができる。また、切削
工具として、エンドミルをあげたが、これに限定するも
のではない。レーザ光の照射制御についても、工具側を
移動させるようにしたが、工具側を固定してもよい。ま
た、レーザ光のビーム径を１０μｍとしたが、勿論ビー
ム径を限定するものではなく、他のビーム径を用いるよ
うにしてもよい。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明にかかる
工具の非接触調整方法によれば、砥石の最外周の砥粒に
砥石の接線方向からレーザ光を照射することで砥石のツ
ルーイングを行うようにしているので、結合材にダメー
ジを与えることなく作用砥粒数および砥粒形状を高精度
に調整することができ、これにより高精度かつ高能率な
加工が可能となる。また、作用砥粒数を増やすことが可
能なので、砥石の切れ味が安定し、砥石の長寿命化に寄
与する。また、砥石を任意の形状に制御することもでき
る。

【００７４】つぎの発明にかかる工具の非接触調整方法
によれば、切削工具の最外周の切刃に切削工具の接線方
向からレーザ光を照射することで、切削工具の刃先形状
を調整するツルーイングを行うようにしているので、切
削工具の刃先形状または刃先高さを高精度に調整するこ
とができ、これにより高精度かつ高能率な加工が可能と
なる。

【００７５】つぎの発明にかかる工具の非接触調整方法
によれば、砥石の砥粒にはレーザ光が照射されずに、結
合剤部分のみにレーザ光が照射されるようレーザ光を選
択的に照射することにより、砥粒の突き出し量を調整す
るドレッシングを行うようにしているので、砥粒の突き
出し量を高精度に調整することができ、これにより高精
度かつ高能率な加工が可能となる。

【００７６】つぎの発明にかかる工具の非接触調整方法
によれば、砥石に付着した切り屑などの付着物のみにレ
ーザ光が照射されるようレーザ光を選択的に照射するこ
とにより加工物を除去して砥石のクリーニングを実行す
るようにしているので、砥粒、結合材にダメージを与え
ることなく、砥石に付着した切り屑などの付着物を確実
に取り除くことができ、これにより高精度かつ高能率な
加工が可能となる。

【００７７】つぎの発明にかかる工具の非接触調整方法
によれば、レーザ光のビーム径を１０μｍ程度に絞るよ
うにしているので、所要部分のみへの選択的なレーザ照
射を高精度に実行することができる。

【００７８】つぎの発明にかかる工具の非接触調整装置
によれば、観察ユニットの観察出力に基づいて所定の作
用砥粒数あるいは所定の砥粒形状を得るように、砥石の
最外周の砥粒に砥石の接線方向からレーザ光を照射する
ツルーイングを行うようにしているので、結合材にダメ
ージを与えることなく作用砥粒数および砥粒形状を高精
度に調整することができ、これにより高精度かつ高能率
な加工が可能となる。また、作用砥粒数を増やすことが
可能なので、砥石の切れ味が安定し、砥石の長寿命化に
寄与する。また、砥石を任意の形状に制御することもで
きる。

【００７９】つぎの発明にかかる工具の非接触調整装置
によれば、観察ユニットの観察出力に基づいて所定の刃
先形状を得るように、切削工具の最外周の切刃に切削工
具の接線方向からレーザ光を照射するツルーイングを行
うようにしているので、切削工具の刃先形状または刃先
高さを高精度に調整することができ、これにより高精度
かつ高能率な加工が可能となる。

【００８０】つぎの発明にかかる工具の非接触調整装置
によれば、観察ユニットの観察出力に基づいて砥石の結
合剤部分のみにレーザ光が照射されかつ所定の砥石突き
出し量を得るようにレーザ光を選択的に照射させるドレ
ッシングを実行するようにしているので、砥粒の突き出
し量を高精度に調整することができ、これにより高精度
かつ高能率な加工が可能となる。

【００８１】つぎの発明にかかる工具の非接触調整装置
によれば、観察ユニットの観察出力に基づいて砥石に付
着した切り屑などの付着物のみにレーザ光が照射される
ようレーザ光を選択的に照射させるクリーニングを実行
するようにしているので、砥粒、結合材にダメージを与
えることなく、砥石に付着した付着物を確実に取り除く
ことができ、これにより高精度かつ高能率な加工が可能
となる。

【００８２】つぎの発明にかかる工具の非接触調整装置
によれば、レーザ光のビーム径が１０μｍ程度に絞るよ
うにしているので、所要部分のみへの選択的なレーザ照
射を高精度に実行することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明を適用する非接触工具調整システム
の構成例を示すブロック図である。

【図２】 この発明の実施の形態１による砥石のツルー
イング法を説明するための概念的な構成を示す断面図で
ある。

【図３】 この発明の実施の形態１による砥石のツルー
イング法を説明するための概念的な構成を示す側面図で
ある。

【図４】 この発明の実施の形態１による実験結果につ
いて、ツルーイング処理後の電着砥石の表面をディスプ
レイ上に表示した中間調画像を示す図である。

【図５】 ツルーイングを施した砥石とツルーイング無
しの砥石を用いて行った加工テスト結果を示す図であ
る。

【図６】 この発明の実施の形態２による切削工具のツ
ルーイング法を説明するための概念的な構成を示す断面
図である。

【図７】 この発明の実施の形態２による切削工具のツ
ルーイング法を説明するための概念的な構成を示す側面
図である。

【図８】 この発明の実施の形態３による砥石のドレッ
シング法を説明するための概念的な構成を示す断面図で
ある。

【図９】 この発明の実施の形態３による砥石のドレッ
シング法を説明するための概念的な構成を示す側面図で
ある。

【図１０】 この発明の実施の形態４による砥石のクリ
ーニング法を説明するための概念的な構成を示す断面図
である。

【図１１】 この発明の実施の形態４による砥石のクリ
ーニング法を説明するための概念的な構成を示す側面図
である。

【図１２】 この発明の実施の形態５による砥石のツル
ーイング法を説明するための概念的な構成を示す断面図
である。

【図１３】 この発明の実施の形態６による非接触工具
調整システムの構成例を示すブロック図である。

【図１４】 この発明の実施の形態７による切削工具の
ツルーイング法を説明するための概念的な構成を示す図
である。

【図１５】 この発明の実施の形態８による砥石のツル
ーイング法を説明するための概念的な構成を示す図であ
る。

【図１６】 従来技術を示す図である。

【符号の説明】

１ 砥石、２ａ 砥石使用面、２ｂ 砥石補助使用面、
３ レーザ発振器、４ポータブル共焦点レーザ顕微鏡、
５ フィードバック機構、６ レンズ、７砥粒、８ メ
ッキ層、９ 砥石台金、１０ レーザ発振器、１１ 集
光レンズを含む光学系、１２ レーザ光、１３ エンド
ミル、１４ 結合剤、１５ 切り屑、１６ 工具、１７
モータ、１８ テーブル、１９ 非接触制御ユニッ
ト、２０ レーザ制御装置、２１ 保護板、２２ 観察
ユニット、２３ 総合制御装置、２４ 主軸、２５ チ
ャック、２６ 砥粒、３０，４０ 砥石。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹野 祥瑞 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 本田 博史 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 小西 伸典 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 3C047 AA30 FF19 4E068 AH00 CA09 CC02 DA01

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具としての砥石にレーザ光を照射して
   砥石のツルーイングを行う工具の非接触調整方法であっ
   て、 前記砥石の最外周の砥粒に砥石の接線方向からレーザ光
   を照射することにより砥石のツルーイングを行うことを
   特徴とする工具の非接触調整方法。
2. 【請求項２】 切削工具にレーザ光を照射して切削工具
   のツルーイングを行う工具の非接触調整方法であって、 前記切削工具の最外周の切刃に切削工具の接線方向から
   レーザ光を照射することにより切削工具のツルーイング
   を行うことを特徴とする工具の非接触調整方法。
3. 【請求項３】 工具としての砥石にレーザ光を照射して
   砥石のドレッシングを行う工具の非接触調整方法であっ
   て、 前記砥石の結合剤部分のみにレーザ光が照射されるよう
   レーザ光を選択的に照射することにより砥石のドレッシ
   ングを行うことを特徴とする工具の非接触調整方法。
4. 【請求項４】 工具としての砥石にレーザ光を照射して
   砥石のクリーニングを行う工具の非接触調整方法であっ
   て、 前記砥石に付着した付着物のみにレーザ光が照射される
   ようレーザ光を選択的に照射することにより砥石のクリ
   ーニングを行うことを特徴とする工具の非接触調整方
   法。
5. 【請求項５】 前記レーザ光は、ビーム径が１０μｍ程
   度に絞られていることを特徴とする請求項１〜４の何れ
   か１つに記載の工具の非接触調整方法。
6. 【請求項６】 工具としての砥石にレーザ光を照射して
   砥石のツルーイングを行う工具の非接触調整装置であっ
   て、 前記砥石の最外周の砥粒に砥石の接線方向からレーザ光
   を照射するレーザ光照射手段と、 前記砥石のレーザ光照射部分を観察する観察ユニット
   と、 この観察ユニットの観察出力に基づいて所定の作用砥粒
   数あるいは所定の砥粒形状を得るように前記レーザ光照
   射手段を制御する制御手段と、 を備えることを特徴とする工具の非接触調整装置。
7. 【請求項７】 切削工具にレーザ光を照射して切削工具
   のツルーイングを行う工具の非接触調整装置であって、 前記切削工具の最外周の切刃に切削工具の接線方向から
   レーザ光を照射するレーザ光照射手段と、 前記切削工具のレーザ光照射部分を観察する観察ユニッ
   トと、 この観察ユニットの観察出力に基づいて所定の切刃形状
   を得るように前記レーザ光照射手段を制御する制御手段
   と、 を備えることを特徴とする工具の非接触調整装置。
8. 【請求項８】 工具としての砥石にレーザ光を照射して
   砥石のドレッシングを行う工具の非接触調整装置であっ
   て、 前記砥石にレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、 前記砥石のレーザ光照射部分を観察する観察ユニット
   と、 この観察ユニットの観察出力に基づいて前記砥石の結合
   剤部分のみにレーザ光が照射されるよう前記レーザ光照
   射手段を制御してレーザ光を選択的に照射させるととも
   に、所定の砥石突き出し量を得るように前記レーザ光照
   射手段を制御する制御手段と、 を備えることを特徴とする工具の非接触調整装置。
9. 【請求項９】 工具としての砥石にレーザ光を照射して
   砥石のクリーニングを行う工具の非接触調整装置であっ
   て、 前記砥石にレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、 前記砥石のレーザ光照射部分を観察する観察ユニット
   と、 この観察ユニットの観察出力に基づいて前記砥石に付着
   した付着物のみにレーザ光が照射されるよう前記レーザ
   光照射手段を制御してレーザ光を選択的に照射させる制
   御手段と、 を備えることを特徴とする工具の非接触調整装置。
10. 【請求項１０】 前記レーザ光は、ビーム径が１０μｍ
    程度に絞られていることを特徴とする請求項６〜９の何
    れか１つに記載の工具の非接触調整装置。