JP2002505622A - 砥石車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 支持ディスクと前記支持ディスクの外周に配置された砥石層とから成り、前記砥石層は層周面に配された多数の窪みを有する砥石車。前記窪み(３)は砥石車周面を半径方向から見た際にカップ状またはバケット状に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】 砥石車 発明の分野 本発明は支持ディスクと該支持ディスクの外周に配置された砥石層とから成り 、該砥石層は層周面に配された多数の窪みを有する砥石車に関する。本発明はさ らに、冷却剤および/または潤滑剤の供給用装置を備えた研削装置に関する。 発明の背景 砥粒を備えたセグメントを支持ディスクの外周に配置し、該セグメントを支持 ディスクにたとえば接着取付けした砥石車はすでに公知に属する。さらに、これ らのセグメントを互いに間隔を置いて支持ディスク外周に配置し、該セグメント の間に形成された窪みに液状の冷却剤および/または潤滑剤を供給することもす でに公知に属する。 そこで、本発明の目的は、公知の砥石車を改良し、特に研削特性ならびに安定 性の点で改良された砥石車を提供することである。 発明の概要 前記課題は本発明により、砥石車周面を半径方向から見た際に前記窪みをカッ プ状またはバケット状に形成することによって解決される。 先行技術において前記窪みは砥石車周面を半径方向から見た際に砥石車の幅全 体にわたり周方向に対して横方向に連続直通しているが、本発明による窪みはカ ップ状またはバケット状に形成されており、すなわち窪みは少なくとも一定の範 囲にわたって両側面側が塞がれており、その結果、研削域に供給された冷却剤お よび/または潤滑剤は横方向に直ちに流れ去ることなく保留されることとなり、 したがって研削ゾーンにおける同剤の滞留が向上する。ただしこのことは窪みは 砥石車側面端縁側が閉じていなければならないということを必ずしも意味するわ けではない。窪みは砥石車の側面端縁にまで達し、したがって砥石車側面側が開 いていてもよく、それにもかかわらず好ましくは基本的にＶ字形またはＵ字形に 形成された窪みによってカップ状またはバケット状の窪み領域が形成される。砥 石車側面側が開いた窪みが利用されるかそれとも同所が閉じた窪みが利用される かおよび、これらの窪みの側面側開き幅をどの程度にするかは冷却剤供給方法、 冷却剤量および/または潤滑剤量ないし供給圧力に応じて選択することが可能で ある。 この種の基本的にＶ字形またはＵ字形に形成された窪みはさらに別途の付加 的な効果、すなわち、冷却剤および/または潤滑剤を砥石車の側端から周面中央 に向かって(したがって、Ｖ字矢形の先端部またはＵ字形の頭頂部に向かって)誘 導することを可能とする。また複数のＶ字形およびＵ字形の窪みを隣接して配列 し、全体としてたとえば鋸刃状の窪みを形成することも可能である。これにより 流体力学的増圧が生ずることとなる。周面全体にわたって配されたＶ字形ないし Ｕ字形の窪みを備えたこの種の砥石車は一般に回転方向が制約されており、すな わち所望の効果は一定の回転方向においてのみ、つまりＶ字またはＵ字の開いた 部分が前方となり、Ｖ字またはＵ字の先端部ないし頭頂部が後方となって回転さ れる場合にのみ得ることができる。本出願人の行なった試験によれば、前記構成 および回転方向により実際に重大な改善、つまり−−動力消費の低下、研削抵抗 (特に垂直力)の低下、熱排出の向上に基づく研削焼けのない清浄な研削面そして 最後に、送り速度の引上げ−−を実現し得ることが明らかとなった。同一の砥石 車を逆方向に回転させて実施した対照試験の結果は遥かに劣悪な結果をもたらし 、これにより同試験は基本的にＶ字形またはＵ字形の窪みを設けた場合の回転方 向制約的な本発明による効果を間接的に証明した。 以下、図面説明に基づき、本発明のその他の長所ならびに詳細を説明する。 図面の簡単な説明 図１は、本発明による第の実施例の砥石車を一部切り欠いて示した図である。 図２は、砥石車の周面を一部切り欠いて示した図である。 図３は、本発明による砥石車の周面パターンの一部を示す図である。 図４は、本発明による研削装置の実施例の側面概略図である。 図５は、本発明による砥石車の実施例を軸に対して垂直に切断した場合の断面 図である。 図６は、本発明による砥石車の別の実施例を軸に対して垂直に切断した場合の 断面図である。 図７は、本発明による砥石車の更に別の実施例の周面パターンを示す図である 。 図８は、本発明による砥石車の更に別の実施例の周面パターンを示す図である 。 図９ａは、本発明による砥石車の実施例の半径方向部分断面図である。 図９ｂは、前記砥石車の周面を半径方向から見た図である。 図１０は、特別に形成された砥石セグメントの縦断面図である。 図１１は、砥石車周面を半径方向から見た場合の別途の種々の窪みパターンを 概略的に示した図である。 好適な実施例の詳細な説明 図１および図２に示した砥石車において、担体または支持ディスク１(たとえ ば、スチール製、セラミック製、緩衝支持体製、CF支持体製)の外周には互いに 間隔を置いて配置された複数の砥石セグメント２が接着されている。砥粒(研削 材)および結合方法はそれ自体としては任意に選択することができる。たとえば 、コランダム、CBN(立方晶系窒化ホウ素)は適切な研削材である。結合剤として 考えられるのは、たとえば、セラミック、合成樹脂または金属である。 前記において個々の砥石セグメントは矢状に形成されており、その結果、該セ グメントの間には図１および図２において黒く表わされているＶ字形の窪み３が 生じている。これらのＶ字形の窪みは砥石車の周面を(たとえば、図２の中心に おいて)半径方向から見た際にカップ状またはバケット状に形成されている。 図３に示した実施例において同じくＶ字形のセグメント(たとえば、セラミッ ク研削材)は基本的にＶ字形の窪み３を形成し、該窪みは砥石車側面端縁側１ａ が開いている。窪み３は側面側が開いていても、図３に点線で示した、周方向長 さＡ、周面幅Ｂを有したカップ状またはバケット状の領域を形成している。この 領域は両側が遮られており、その結果、冷却剤および/または潤滑剤は運動方向 ４ないし周方向に対して横方向に流出することはない。 側面側が開いた窪み３は、たとえば、図２に示した装置５によって行われるよ うな側方からの冷却剤供給を可能とする。装置５のノズルから液状で噴射される 冷却剤および/または潤滑剤は側面側が開いた窪みに側方から侵入し、窪みがＶ 字形を成しているために同所において砥石車の周面中央方向に向かって誘導され る。 図４は本発明による砥石車および、工作物６と砥石車との接触域において基本 的に接線方向上方に配置された冷却剤および/または潤滑剤の供給装置５を概略 的に示している。本発明により下向き研削が可能であるだけでなく、上向き研削 も可能である。 図２と図４に示した冷却剤および/または潤滑剤の供給方法以外にそれ自体公 知の方法、すなわち冷却剤および/または潤滑剤を半径方向経路７を介して外周 の窪み領域３に誘導する方法も存在する。冷却剤および/または潤滑剤のあらゆ る供給方法を互いに任意に組み合わせることも可能であることは言うまでもない 。 図６は特に好ましい実施例を示しており、該実施例において窪み３の半径方向 深さは砥石層ないし砥石セグメント２の半径方向厚さよりも大である。換言すれ ば−−該実施例においてそれぞれの窪み３の深度は支持ディスク１の内部にまで 達しているということである。これにより、砥石セグメント２がほぼ完全に減摩 した場合でも窪み領域３ａがカップ状領域ないしバケット状領域として機能し得 ることとなる。また、厚みのある砥石セグメントに替えて好ましくは単層の薄い 砥粒層を担体に載着することも可能である。こうした場合には窪みの深度の大半 は担体内に存在することとなる。厚みのある砥石セグメントを使用する場合には 、各セグメントが半径方向外側領域にのみ研削材、特に砥粒を含み、該外側領域 の半径方向厚さをセグメント間に形成される窪みの半径方向深さよりも薄く構成 することにより砥粒の節約を実現することができる。 図７に示した実施例において、砥石セグメント２は基本的にＵ字形に形成され ており、その結果、全体として基本的にＵ字形を成し砥石車周面を半径方向から 見た際にカップ状もしくはバケット状に形成された窪み３がセグメント間に生じ ている。 図８に示した、回転方向の制約のない実施例において、砥石セグメント２は半 径方向から見て２度直角に折り曲げられて互いに密接して配置されていることに より砥石車側面側は閉じられており(請求項１４)、したがって基本的にカップ状 の窪み３が形成されている。本実施例では、Ｕ字形またはＶ字形の窪みの場合と は異なり、回転方向に制約された、砥石車周面中央に向かっての誘導効果は存在 しないが、側面側が閉じたカップ状窪みは側面側が完全に開いた窪みを備えた従 来の砥石車に比較して十分な改良を実現することができる。 図９ａおよび図９ｂに示した実施例において、砥石車の直径は砥石車周面幅全 体にわたって変化している。すなわち担体１に載着された砥石層２は高さ勾配Ｈ を有しており、その最高点は２'で表わされている。該最高点２'は研削時にもっ とも高い負荷を受ける。本実施例において本発明は、窪み３をたとえば図９ｂに 示したような特別な形状に形成し且つたとえば周運動方向８から見て逆Ｖ字形を 成す領域の頂点３'を(点線７で示唆した)最高点２'と同じ周面位置に配すること により、まさしく該最高点２'に最多の冷却剤を供給することを可能にする。窪 みが前記のように形成されることにより冷却剤および/または潤滑剤は周面位置 ７に好適に誘導され、こうして砥石車直径の最高点２'が好適に冷却もしくは 潤滑されることとなる。 一般に本発明は窪みを特別な形状に形成することにより冷却剤および/または 潤滑剤の合理的な配分と供給とを実現することができる。 図１０に示した実施例において、砥石セグメント２は−−半径方向から見て− −前記の各実施例とは別様に形成されており、半径方向外側領域２ｂのみに砥粒 が分布している。半径方向内側領域２ａには砥粒は配されていない。ただし窪み ３は半径方向から見て双方の領域２ａおよび２ｂにまたがっている。 図１１ａ〜図１１ｃは窪み３のさらに別途な配置例を示している。図１１ａで はＵ字形の窪みとＶ字形の窪みとが交互に配置され、図１１ｂでは２つのＶ字形 窪みが並列配置されて全体として“鋸刃”状の溝が形成されている。図１１ｃは Ｖ字形窪み３が周面の全体にわたって分布させられた配置例を示している。 本発明は以上に示した実施例に制限されるものではない。セグメントの形状な いしセグメント間に形成される窪みの形状は種々変化させることが可能であり、 たとえば鋸刃形の窪みを形成することも可能である。セグメントないし窪みの長 さおよび寸法はそれぞれ所要の研削加工条件に適合させることができる。またす でに窪みが形成されている連続的な砥石層を使用することも基本的に可能である が、実際には直接もしくは間隔を置いて配置された多数のセグメントで砥石層を 構成するほうが好適である。本発明において砥石車の概念は広く解釈されなけれ ばならず、くせ取り研削具も包括している。

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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．支持ディスクと前記支持ディスクの外周に配置された砥石層とから成り、 前記砥石層は層周面に配された多数の窪みを有する砥石車において、 前記窪み(３)は砥石車周面を半径方向から見た際にカップ状またはバケット状に 形成されていることを特徴とする砥石車。 ２．前記窪み(３)は砥石車周面を半径方向から見た際に少なくとも一部が基本 的にＶ字形を成していることを特徴とする請求項１に記載の砥石車。 ３．前記窪み(３)は砥石車周面を半径方向から見た際に少なくとも一部が基本 的にＵ字形を成していることを特徴とする請求項１または２に記載の砥石車。 ４．前記窪み(３)は砥石車周面を半径方向から見た際に基本的に矩形を成して いることを特徴とする請求項１に記載の砥石車。 ５．前記砥石層は多数のセグメント(２)で構成され、前記セグメントは直接も しくは互いに間隔を置いて配置されセグメント間に窪み(３)が形成されることを 特徴とする請求項１ないし４のいずれか１に記載の砥石車。 ６．前記窪み(３)の半径方向深さは前記砥石層(２)の厚さよりも大であること を特徴とする請求項１ないし５のいずれか１に記載の砥石車。 ７．前記窪みの深度は前記支持ディスクの内部にまで達していることを特徴と する請求項５に記載の砥石車。 ８．前記セグメントはそれぞれ半径方向外側領域に研削材、特に砥粒を含み、 前記外側領域の半径方向厚さはセグメント間に形成される窪みの半径方向深さよ りも浅いことを特徴とする請求項５または６に記載の砥石車。 ９．前記窪み(３)は砥石車の側面端縁にまで達していることを特徴とする請求 項１ないし５のいずれか１に記載の砥石車。 １０．前記支持ディスク(１)に冷却剤および/または潤滑剤の供給用経路(７) が設けられ、前記経路は前記窪み(３)の底部に達していることを特徴とする請求 項１ないし７のいずれか１に記載の砥石車。 １１．前記砥石車は前記窪みの配置および形状形成によって回転方向に制約を 受けることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１に記載の砥石車。 １２．前記砥石車の直径は砥石車の周面幅全体にわたって変化していることを 特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１に記載の砥石車。 １３．前記窪みの周運動方向から見た際の最後方領域、好ましくは前記窪みの ｖ字形領域の頂点は、前記砥石車が最大直径を占める周面位置と同じ周面位置に あるように前記窪みを構成したことを特徴とする請求項１２に記載の砥石車。 １４．前記窪み(３)は砥石車側面側が閉じられていることを特徴とする請求項 １ないし１３のいずれか１に記載の砥石車。 １５．請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の砥石車と冷却剤および/ま たは潤滑剤の供給装置とを備えた研削装置において、前記冷却剤および/または 潤滑剤は研削域において基本的に接線方向から砥石車に供給されることを特徴と する研削装置。 １６．請求項１ないし１４のいずれか１に記載の砥石車と冷却剤および/また は潤滑剤の供給装置とを備えた研削装置において、 前記冷却剤および/または潤滑剤は側方から、好ましくは対向した両側から砥石 車研削域に供給されることを特徴とする研削装置。 １７．請求項１ないし１４のいずれか１に記載の砥石車と冷却剤および/また は潤滑剤の供給装置とを備えた研削装置において、 前記冷却剤および/または潤滑剤は好ましくは前記支持ディスクに設けられた前 記経路を経て基本的に半径方向に供給されることを特徴とする研削装置。 １８．支持ディスクと前記支持ディスクの外周に配置された砥石層とから成り 、前記砥石層は層周面に配された多数の窪みを有し、前記窪みは砥石車周面を半 径方向から見た際にカップ状またはバケット状に形成されている砥石車、特に請 求項１ないし１４のいずれか１に記載の砥石車を備えた研削装置において、 前記砥石車の回転方向は制約され、前記窪み(３)は基本的にＶ字形に形成され、 前記Ｖ字形窪み(３)の頂点は周運動方向から見てそれぞれ最後方点を形成してい ることを特徴とする研削装置。