JP2003200352A - 電着工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電着工具による鉄系鋳物の仕上げ加工、とく
に溝加工においてコーナー曲面部の加工精度を向上させ
る砥材層の好適な構成条件を得る。 【解決手段】 円筒状台金１の外周面２と端面４との境
界である稜部６、または円盤状台金１１の外周面と側面
との境界である稜部１６に、耐摩耗部材としての柱状ダ
イヤモンドＤｃを配置することにより、溝加工時のコー
ナー曲面部の削り残しが無くなり、コーナー曲面部の加
工精度を長期間維持でき、工具の寿命も延長させること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に鉄系鋳物製品
の仕上げ加工に使用される電着工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋳鉄鋳物、可鍛鋳鉄鋳物、鋼鋳物
などの鉄系鋳物の仕上げ加工に、電着法によりダイヤモ
ンド砥粒またはｃＢＮ砥粒を台金に固着した電着工具が
使用されている。たとえば特開平６−３３９８６４号公
報には、回転電動機に取り付ける軸付き砥石の台金が鋼
よりなるブランク部とこのブランク部を一体化して支持
するシャンク部とを有してなる軸付き砥石において、ブ
ランク部を軟鋼よりなる本体とこの本体の外周に電着し
たダイヤモンド砥粒とで構成し、シャンク部を超硬合金
とした電着式軸付き砥石が記載されている。

【０００３】この電着式軸付き砥石によれば、シャンク
部とブランク部は金属ろうによって強固に一体化されて
いるので、ブランク部とシャンク部がゆるむことなく安
全な加工作業が可能であり、また、超硬質砥粒を用いて
いるので研削性に優れている、とされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に電着
工具を金型や金属部品などの溝加工に使用する場合、電
着工具の先端稜部の摩耗が問題になる。先端稜部には加
工時に最も大きな研削負荷がかかり、溝底部のコーナー
曲面部の加工精度に制限がある場合には、先端稜部の摩
耗により工具寿命が定まる。したがって先端稜部は、面
取り部の曲率半径が小さいことが望ましい。しかし図５
に示すように、円筒状の台金１の端面４と外周面２の境
界である稜部６に砥材層２１の厚さに相当する曲率半径
の曲面２２が形成されるために、砥材層２１の稜部６部
分の微小曲面の形成は困難である。微小曲面を形成する
ためには細粒砥粒を使用せざるを得ないが、細粒砥粒を
使用した場合、砥粒の突き出し量が小さくなり、切れ味
が低下して効率の良い加工ができなくなる。

【０００５】たとえば、軸付き砥石を用いる鋳物の溝加
工においては、加工後の溝の底面の面粗さとしてＲａ３
μｍ程度の面粗さが要求され、コーナー曲面部の加工精
度として０．２ｍｍ以下の精度を求められる場合があ
る。このような溝加工は、エンドミルなどの切削工具を
用いて溝の側面と底面の粗加工およびコーナー曲面部を
形成する切削加工を行い、その後電着工具を用いて仕上
げ加工を行っている。

【０００６】この仕上げ加工に用いられる電着工具は、
切れ味、効率、最小限の稜部曲面の形成を考慮して、粒
度＃８０／１００（平均粒径２００μｍ）のダイヤモン
ド砥粒またはｃＢＮ砥粒が使用されているが、稜部は初
期から曲率半径が０．２ｍｍ程度の曲面を形成してお
り、加工数が増えると砥粒摩耗により形状崩れをおこ
し、溝のコーナー曲面部の高精度の加工ができず、早期
に寿命と判定されていた。また台金の稜部も必然的に小
半径が求められるが、小半径であればあるほど砥粒の付
着が少なくなり、形状摩耗が大きくなって早期寿命とな
る。

【０００７】このように、金型や機械部品の溝加工にお
いて溝のコーナー曲面部の高精度の加工が求められる場
合、従来の電着工具では稜部の砥粒層の形成に砥粒層厚
さ分の制約があるために、稜部の摩耗により早期に工具
寿命となっていた。このような問題は軸付き砥石に限ら
ず、円盤状台金の外周部に砥粒層を形成した回転砥石の
場合にも同様に生じる問題である。

【０００８】本発明が解決すべき課題は、電着工具によ
る鉄系鋳物の仕上げ加工、とくに溝加工においてコーナ
ー曲面部の加工精度を向上させる砥材層の好適な構成条
件を得ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、円筒状台金の
外周面と端面または円盤状台金の外周面と側面に電着法
により砥粒を固着した電着工具において、円筒状台金の
外周面と端面との境界または円盤状台金の外周面と側面
との境界である稜部に１個または複数個の耐摩耗部材を
配置したことを特徴とする。

【００１０】円筒状台金の外周面と端面に砥材層を形成
した工具で溝加工を行う場合、台金の外周面と端面の砥
材層で溝の底面と側面を同時に研削することになるが、
溝の底面と側面の境界部であるコーナー曲面部はとくに
高い加工精度が要求される部分である。この溝加工にお
いて、台金端面の砥材層の最外周側にかかる負担が大き
く、砥粒の摩滅や破砕、脱落により溝のコーナー曲面部
の加工精度が徐々に低下していくものである。本発明で
は、このコーナー曲面部の加工精度を高めるために、台
金の外周面と端面との境界である稜部に１個または複数
個の耐摩耗部材を配置する。同様にして円盤状台金の外
周面と側面に砥材層を形成した工具の場合も、台金の外
周面と側面との境界である稜部に１個または複数個の耐
摩耗部材を配置する。

【００１１】前記砥粒としてはダイヤモンド砥粒，ｃＢ
Ｎ砥粒などの超砥粒を用いることができる。また、前記
耐摩耗部材としては、柱状ダイヤモンド、ダイヤモンド
焼結体、ｃＢＮ焼結体、超硬合金のいずれかを用いるこ
とができる。このような耐摩耗部材を台金の稜部に１個
または複数個配置することにより、砥粒の摩耗や破砕、
脱落によって生じる削り残し部を切削除去することがで
きるので、溝のコーナー曲面部の加工精度を高めること
ができ、工具の寿命も延長させることができる。

【００１２】柱状ダイヤモンド、ダイヤモンド焼結体、
ｃＢＮ焼結体、超硬合金などの耐摩耗部材は、台金の稜
部の周方向１箇所または数箇所に切欠部を設け、この切
欠部に耐摩耗部材を接着し、その後に所定の砥粒を電着
法で固定する。

【００１３】さらに、台金の外周面と端面の砥材層およ
び稜部に配置した耐摩耗部材に対してツルーイングを施
し、砥粒および耐摩耗部材の先端を揃えるとともに耐摩
耗部材の先端を最小曲面に形成することが望ましい。砥
粒の先端高さを揃えることにより、突出した砥粒を減少
させ、また耐摩耗部材の先端を最小曲面に形成すること
により、加工後の溝のコーナー曲面部の半径をより小さ
くすることができ、また加工面の面粗さも向上する。

【００１４】ここで、前記ツルーイング量を、砥粒層の
砥粒の平均粒径の５〜５０％の範囲に相当する量とする
のが好ましい。ツルーイング量が砥粒の平均粒径の５％
よりも少ないと面粗さの向上効果が期待できず、５０％
を超えると被加工材と砥粒固着メッキ材とが接触しやす
くなり、切れ味の低下が生じるとともに、溶着の発生確
率が高くなる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態における
電着工具の砥材層形成部分の斜視図であり、図２は台金
の外周面と端面の砥粒配設状態および稜部の耐摩耗部材
の配置を説明するための模式図である。

【００１６】本実施形態の電着工具は、金型や機械部品
に用いられる鋳鉄鋳物の溝加工用の工具であり、回転機
械の駆動軸に取り付けられる軸（図示せず）に円筒状の
台金１が連設されており、台金１の外周面２にダイヤモ
ンド砥粒Ｄａを電着した砥材層３が、端面４にダイヤモ
ンド砥粒Ｄｂを電着した砥材層５がそれぞれ形成され、
さらに稜部６に耐摩耗部材としての柱状ダイヤモンドＤ
ｃが８箇所に埋め込まれている。台金１の外径は８ｍ
ｍ、外周面２の砥材層３の台金長手方向の幅は１５ｍ
ｍ、端面４の砥材層５の幅は１ｍｍである。

【００１７】台金１の外周面２の砥材層３は、粒度＃８
０／１００（平均粒径２００μｍ）のダイヤモンド砥粒
Ｄａを電着により固着した後、図２に破線で示すよう
に、５０μｍ（砥粒Ｄａの粒径の約２５％に相当）のツ
ルーイングにより砥粒先端を揃えている。この外周面２
の砥材層３により、溝の側面研削ができる。

【００１８】台金１の端面４の砥材層５は、粒度＃８０
／１００のダイヤモンド砥粒Ｄｂを電着により固着した
後、砥材層３と同様に、５０μｍ（砥粒Ｄｂの粒径の約
２５％に相当）のツルーイングにより砥粒先端を揃えて
いる。この端面４の砥材層５により、溝の底面研削がで
きる。

【００１９】台金１の稜部６には、耐摩耗部材としての
柱状ダイヤモンドＤｃを埋め込んでいる。埋め込み前の
柱状ダイヤモンドＤｃの寸法は幅０．４ｍｍ、厚さ０．
４ｍｍ、長さ２．０ｍｍである。この柱状ダイヤモンド
Ｄｃは、合成ダイヤモンド単結晶を棒状に加工したもの
で、ドレッサ素材として用いられているものである。こ
の柱状ダイヤモンドＤｃも外周面２の砥材層３と端面４
の砥材層５のツルーイング時に同時にツルーイングされ
て、図２に示すように、加工対象の溝のコーナーに向か
う微少な半径で形成された直角に近い断面が形成され、
これによって加工後の溝のコーナー曲面部の半径をより
小さくすることができる。

【００２０】図３は本発明の他の実施形態における電着
工具の斜視図である。本実施形態は、円盤状の台金１１
の外周面と側面に電着法により砥材層１３と砥材層１５
を形成した電着工具の、台金１１の外周面と側面との境
界である稜部１６の上下各８箇所に柱状ダイヤモンドＤ
ｃを配置し、図１の実施形態の電着工具の場合と同様に
ツルーイングを施して、砥粒先端を揃えたものである。

【００２１】台金１１の外径は６０ｍｍ、厚さ３ｍｍ、
側面砥材層幅１ｍｍであり、砥材層１３，１５の砥粒は
粒度＃１４０／１７０（平均粒径１２０μｍ）のｃＢＮ
砥粒である。柱状ダイヤモンドＤｃは図１の実施形態の
電着工具の柱状ダイヤモンドＤｃと同じものである。ツ
ルーイングの量は２４μｍ（ｃＢＮ砥粒粒径の約２０
％）である。

【００２２】〔試験例〕図１に示した本発明の実施形態
の電着工具（発明品）と、耐摩耗部材とツルーイング処
理の無いほかは発明品と同じ条件で砥材層を形成した電
着工具（比較品）を使用して加工試験を行った。

【００２３】試験条件 工作機械：大隈 立型フライス盤 回転速度：８０００ｍｉｎ^−１ 切り込み量：２０μｍ／ｐａｓｓ 送り速度：１５００ｍｍ／ｍｉｎ 被加工材：鋳鉄ＦＣ２５０ 研削加工面：外径８ｍｍの４枚刃超硬エンドミルにより
鋳鉄鋳物に幅１０ｍｍ、深さ１０ｍｍの溝を形成し、こ
の溝の側面と底面を同時研削した。溝のコーナー曲面部
の半径が０．２ｍｍを超えた時点で工具寿命と判定し
た。試験結果を図４に示す。

【００２４】図４からわかるように、発明品の工具は比
較品の工具に比べて、溝のコーナー曲面部の加工精度に
優れ、これを長期にわたって維持できた。これにより工
具寿命が大幅に増大した。さらに切れ味にも良好な結果
が得られた。

【００２５】

【発明の効果】（１）円筒状台金の外周面と端面との境
界、または円盤状台金の外周面と側面との境界である稜
部に、柱状ダイヤモンド、ダイヤモンド焼結体、ｃＢＮ
焼結体、超硬合金のような耐摩耗部材を配置することに
より、溝加工時のコーナー曲面部の削り残しが無くな
り、コーナー曲面部の加工精度を長期間維持でき、工具
の寿命も延長させることができる。

【００２６】（２）台金の稜部に配設した耐摩耗部材に
対して適正な量のツルーイングを施し、砥粒および耐摩
耗部材の先端を揃えることにより、溝加工後のコーナー
曲面部の半径をより小さくすることができ、また加工面
の面粗さも向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態における電着工具の砥材層
形成部分の斜視図である。

【図２】 図１の電着工具の砥粒配設状態および耐摩耗
部材の配置を説明するための模式図である。

【図３】 本発明の他の実施形態における電着工具の斜
視図である。

【図４】 加工試験結果を示す図である。

【図５】 従来の電着工具の問題点を説明するための図
である。

【符号の説明】

１，１１ 台金 ２ 外周面 ３，１３ 砥材層 ４ 端面 ５，１５ 砥材層 ６，１６ 稜部 Ｄａ，Ｄｂ ダイヤモンド砥粒 Ｄｃ 柱状ダイヤモンド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今井 憲生 愛知県津島市神守町字二ノ割16番地の１ ノリタケダイヤ株式会社名古屋工場内 Ｆターム(参考） 3C063 AA02 AB05 BA08 BB02 BB07 BB23 BC02 BG10 CC12 CC30 EE15 EE23

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状台金の外周面と端面または円盤状
   台金の外周面と側面に電着法により砥粒を固着した電着
   工具において、円筒状台金の外周面と端面との境界また
   は円盤状台金の外周面と側面との境界である稜部に１個
   または複数個の耐摩耗部材を配置したことを特徴とする
   電着工具。
2. 【請求項２】 前記耐摩耗部材が柱状ダイヤモンド、ダ
   イヤモンド焼結体、ｃＢＮ焼結体、超硬合金のいずれか
   である請求項１記載の電着工具。
3. 【請求項３】 前記稜部に配置した耐摩耗部材に対して
   ツルーイングを施し、砥粒および耐摩耗部材の先端を揃
   えるとともに耐摩耗部材の先端を最小曲面に形成した請
   求項１または２記載の電着工具。