JP2004034246A

JP2004034246A - 溝加工用ビトリファイドボンドｃｂｎ砥石車

Info

Publication number: JP2004034246A
Application number: JP2002196606A
Authority: JP
Inventors: Toshimichi Nakagawa; 中川　利道; Kazumasa Yoshida; 吉田　和正; Masatoshi Kishimoto; 岸本　正俊; Hiroshi Enomoto; 榎本　博司; Ryuichi Yashima; 八島　隆一
Original assignee: Noritake Co Ltd; Okamoto Machine Tool Works Ltd; Noritake Super Abrasive Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd; Okamoto Machine Tool Works Ltd; Noritake Super Abrasive Co Ltd
Priority date: 2002-07-05
Filing date: 2002-07-05
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】砥石車の寿命が長く、ワ−ク研削切屑の砥石側面への溶着がなく、溝入口部、溝中央部、溝奥部での溝段差の小さい溝を与えるビトリファイドボンドＣＢＮ砥石車の提供。
【解決手段】円環状台金３１の外周にビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメント３３複数を円環状に固着して設けた溝加工用ビトリファイドボンドＣＢＮ砥石車３であって、該砥石車のビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメントの両側面はＣＢＮ砥粒のＣＢＮ砥粒径の１／４〜１／２の目立てがツ−ルにより行なわれており、かつ、ビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメントの両側面の幅はワ−クに当接して溝を研削するビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメントの外周面からビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメントの基部に向かって暫時傾斜して狭くなっていることを特徴とするビトリファイドボンドＣＢＮ砥石車。
【選択図】　　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溝入口部、溝中央部および溝奥部の幅が略同一な逆п状の溝をワ−クに研削する際に用いるビトリファイドボンドＣＢＮ砥石車および、それを用いてワ−クに溝を研削する方法に関する。
本発明のビトリファイドボンドＣＢＮ砥石車は、ワ−ク溝加工時に砥石車両側面への切屑の溶着が無く、両側面の段差の小さい溝を形成することができる。
【０００２】
【従来の技術】
金属やセラミックを素材とするワ−クに溝入口部、溝中央部および溝奥部の幅が略同一な逆п状の溝を加工するのに、回転する砥石車を備えた研削装置を用いて溝加工することは公知である。
【０００３】
例として、回転する砥石車によりテ−ブル上に設けられたワ−クを研削する成形研削装置を図８と図９に示す。
これら図において、１はＮＣ成形研削装置、２はワ−ク、３は砥石車、４は水平方向（Ｘ軸方向）に往復移動可能なテ−ブル、５は作業台、６は電磁チャック、７はサ−ボモ−タ駆動により前後方向（Ｚ軸方向）に移動可能なサドル、８は操作盤、８ｂは砥石上下切り込み手動パルス発生器ボタン、９はコラム、１０は砥石軸頭、１１は砥石軸、１２は砥石軸頭をサ−ボモ−タ駆動により垂直方向（Ｙ軸方向）に移動する昇降機構、１３はモ−タ−、１４は螺合体、１５はボ−ルスクリュ−ネジ、１６は軸受、１７は安全保護カバ−、１８は研削液供給ノズル、１９はベッド、２０はタンク、２１はフィルタ−、２２はポンプ、２３は砥石軸モ−タ−、２４は制御ユニットである。
【０００４】
テ−ブル４は、ベッド１９上に設けられた一対の案内面を滑べるサドル７に設けられたＶ字型軌道部により位置決めされ、テ−ブル４はその係合部（スライダ）により案内面（ガイドレ−ル）に摺動自在に支えられる。
砥石軸の上下送りおよび前後送りが数値制御される成形研削装置の往復移動テ−ブル４上の電磁チャック６上にワ−ク２を固定し、前記砥石軸に備えられた砥石車３を回転させつつ前記ワ−ク面に対し直角方向に切り込み速度５〜１００ｍｍ／分、往復移動テ−ブルの反転を５０〜４００ストロ−ク／分の反転速度、ストロ−ク幅１０〜７５ｍｍ幅で反転させてワ−ク２に溝を形成する。
【０００５】
砥石車としては、ステンレスあるいはアルミニウム製円環状台金の外周にＣＢＮ砥石セグメント複数を円環状に若干隙間を設けて固着したＣＢＮ砥石車が使用される。
【０００６】
メタルボンドＣＢＮ砥石セグメントを用いた砥石車はワ−ク溝に焼けが生じ易い。また、研削できる溝の数も少なく、砥石車の交換が頻繁となる。ワ−ク溝焼けを防止するために磨耗量の大きいビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメントを固着した砥石車の使用が提案されている。
【０００７】
特開平６−３３５８６８号公報は、図５に示すように円環状台金４０１の外周に磨耗量（砥番および／または集中度）の異なる少なくとも２種のビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメント４０２、４０３（その丈は加工されるワ−クの溝深さよりも小さい。）複数を僅かな隙間４０４を残して交互に円環状に接着剤で固着して該複数のビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメント４０２、４０３の外周面が一円周上に、両側面が一平面内に含まれる溝幅加工用ビトリファイドボンドＣＢＮ砥石車４００を開示する。
【０００８】
ビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメントの両側面の幅が加工されたワ−クの溝幅とほぼ同じ幅であるときは、溝研削初期における溝入口部の研削では熱変位は小さいが、溝中央部、溝奥部では冷却性も悪く熱変位が大きくなり、溝中央部、溝奥部の研削除去量が大きくなる。
熱変位が大きくなると溶着した切屑がビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメントの両側面に溶着し、溝加工後、砥石車をワ−クから後退させようとしても砥石セグメントがワ−クから離れない。
磨耗量の異なる少なくとも２種のビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメントを用いる砥石車は、砥石車交換の時期を遅延させるには効果があるが、充分な長さの交換時期まで使用を延ばすものではない。
【０００９】
特開２００１−９７３４号公報の請求項７は、図６および図７に示すように、フランジ部３０１の円環状台金３０１ａの外周に研削する溝の深さに応じた丈（その丈は加工されるワ−クｗの溝３０４の深さｈよりも小さい。）を有するメタルボンドＣＢＮ砥石セグメント３０２，３０２複数を円環状に固着して設け、該メタルボンドＣＢＮ砥石セグメント３０２の両側面にＣＢＮ砥粒をビトリファイドボンドまたはレジンボンドで結合成形した複数のＣＢＮ側面砥石層３０３，３０３を設けた砥石車３００であって、このＣＢＮ側面砥石層３０３，３０３の両側端を前記メタルボンドＣＢＮ砥石セグメント３０２の外側端面より０〜３μｍ突出した砥石車（メタルボンドＣＢＮ砥石セグメント３０２の丈とＣＢＮ側面砥石層３０３の丈を合計した値はワ−クの溝深さ以上である）を提案する。
【００１０】
かかる溝加工用砥石車は、溝研削時の溝入口部、溝中央部および溝奥部の熱変位を均一にして焼けを防ぎ、溝を寸法精度よく加工する効果を有するが、加工されたワ−クの両側溝面にビトリファイドボンドまたはレジンボンドで結合成形したＣＢＮ側面砥石層３０３が接触して加工および砥石車の後退を行なうので、溶着した研削切屑がＣＢＮ側面砥石層３０３に溶着して砥石車の後退を困難とする前述の問題点を解決するものではない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ビトリファイドボンドＣＢＮ（立方窒化硼素）砥石セグメントを用いた砥石車の研削切り屑の溶着防止およびワ−クからの後退を容易とする砥石車を提供するものである。
本発英はまた、かかる砥石車を用いてワ−クに溝を加工する方法を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は、円環状台金の外周にビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメント複数を円環状に固着して設けた溝加工用ビトリファイドボンドＣＢＮ砥石車であって、該砥石車のビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメントの両側面はＣＢＮ砥粒のＣＢＮ砥粒径の１／４〜１／２の目立てがツ−ルにより行なわれており、かつ、ビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメントの両側面の幅はワ−クに当接して溝を研削するビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメントの外周面からビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメントの基部に向かって暫時傾斜して狭くなっていることを特徴とする、ビトリファイドボンドＣＢＮ砥石車を提供するものである。
【００１３】
本発明の請求項２は、上記ビトリファイドボンドＣＢＮ砥石車において、ビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメントの両側面の傾斜の度合いは、ビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメントの外周面の幅Ｍ_１に対して傾斜が終了した基部での両側面の幅Ｍ_２が０．５〜４μｍ小さいことを特徴とする。
【００１４】
砥石セグメントとして柔らかいビトリファイドボンドを結合材としたＣＢＮ砥石セグメントを用いたので、ワ−クの溝側面への焼けが防止される。また、ビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメントの側面は砥石車の半径方向の外周部から基部面に向かって傾斜しているので、ワ−ク溝と接するビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメントの側面部面積は格段と小さくなり、加工熱の蓄積が小さく、かつ、ビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメントの側面はＣＢＮ砥粒の目出しが行なわれているので加工熱の逸散も容易であり、研削切屑の排出も容易である。よって、熱変位は小さく、研削切屑のビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメントの側面部への溶着は防止され、ワ−ク溝部からの砥石車後退が容易となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の砥石車の側面図、図２は図１におけるＩ−Ｉ断面図、図３は砥石車の砥石セグメント側面の砥粒目出しをＷＡ角柱砥石で行なっている状態を示す斜視図、図４は、目出し前の砥石セグメント側面の表面状態を示す部分断面図（ａ）と、目出し後の砥石セグメント側面の表面状態を示す部分断面図（ｂ）である。
【００１６】
図１および図２において、３は砥石車、３１は円盤状台金で、中央には砥石軸に挿入できる穴３２が設けられている。３３はビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメント、３３ａは外周部、３３ｂは側面部、３３ｃは側面部丈である。
【００１７】
ビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメント３３は、ＣＢＮ粒粒、ビトリファイドボンドおよび粘結材を攪拌混合し、扇形状またはコ状溝を有する扇形状に加圧成形して乾燥した後、窒素ガス雰囲気下で焼成して得られる。
ＣＢＮ粒粒の粒度としては、＃６０〜＃３２０のものが好ましい。ビトリファイドボンドとしては、長石、耐火性粘土、陶石、フリット、ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＬｉＯ_２系の結晶化ガラス粉末等が使用される。
粘結材としては、デキストリン、澱粉、蔗糖等が使用される。
【００１８】
このセグメント３３複数を各セグメント間が０．５〜１ｍｍ離れるように円盤状台金３１の外周に接着剤で固着させ、ＣＢＮ砥石セグメントの両側面３３ｃをビトリファイドボンドＷＡ角柱砥石４０でＣＢＮ砥粒径の１／４〜１／２がボンド面より突出するように目出しする（図４参照）。目出し時、砥石車を溝加工研削時の砥石車の回転数、例えば５００ｒｐｍで回転させ、予め研削液に浸したビトリファイドボンドＷＡ角柱砥石をＣＢＮ砥石側面３３ｂに押し付けてＣＢＮ砥石セグメントの両側面３３ｂ，３３ｂを所望の突き出し（ＣＢＮ砥粒径の１／４〜１／２）が得られるまで目出しする。
ＣＢＮ砥石セグメントの外周面３３ａも目出しするのが好ましい。
【００１９】
固着されたビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメント３３，３３群は、その外周面が一円周上に含まれ、両側面は、砥石車の半径方向に向かって傾斜している。この傾斜（バックテ−パ−）の度合いは、ビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメント３３の外周面３３ａの幅Ｍ_１に対して傾斜が終了した基部３３ｄでの両側面３３ｂの幅Ｍ_２が０．５〜４μｍ、好ましくは１〜３μｍ小さい値である。ビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメント３３の丈は、加工される溝の深さよりも小さい丈でよい。例えば、３〜５ｍｍである。
【００２０】
ビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメント３３の結合度は、Ｈ〜Ｐの軟乃至中が好ましい。また、砥粒率は３６〜５６％が、集中度は、１２０から２００、気孔率は１５〜４０％が好ましい。
ビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメント３３は、特開平６−３３５８６８号公報に記載されるように磨耗量の異なる２種以上のビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメントを規則正しい順序で交互に円盤状台金３１に固着してもよい。
【００２１】
ワ−クとしては、セラミック、ステンレス、インコネル等が挙げられる。
【００２２】
ビトリファイドボンドＣＢＮ砥石車３および砥石軸の上下送りおよび前後送りが数値制御される成形研削装置１を用い、ワ−ク２に溝を加工するには、成形研削装置の往復移動テ−ブル４上にワ−クを固定し、前記砥石軸に備えられたビトリファイドボンドＣＢＮ砥石車を、例えば、１００〜４０００ｍｉｎ^−１で回転させつつ前記ワ−ク面に対し直角方向に切り込み速度５〜１００ｍｍ／分、往復移動テ−ブルの反転を５０〜４００ストロ−ク／分の反転速度で反転させてワ−クに溝を形成する。ビトリファイドボンドＣＢＮ砥石車の直径は８０〜３００ｍｍで、ワ−ク面の周速度は１５〜４５ｍ／秒であり、往復移動テ−ブルの反転のストロ−ク幅は、８〜３０ｍｍで、テ−ブル送り速度が３〜８ｍ／分である。
【００２３】
テ−ブルのストロ−ク幅は、ワ−ク幅に対し、左右とも１〜２ｍｍ幅余分とする。例えば、ワ−ク幅が８ｍｍのときは、テ−ブルストロ−ク幅を１０ｍｍ、テ−ブルのストロ−ク数を３００ストロ−ク／分とし、ワ−ク幅が１８ｍｍのときは、テ−ブルストロ−ク幅を２０ｍｍ、テ−ブルのストロ−ク数を２４０ストロ−ク／分とし、ワ−ク幅が２８ｍｍのときは、テ−ブルストロ−ク幅を３０ｍｍ、テ−ブルのストロ−ク数を１８０ストロ−ク／分とする。
ここで、テ−ブルのストロ−ク数は１分間当り、テ−ブルが往復する回数を言う。
【００２４】
テ−ブルの高速反転は、油圧駆動でもよいし、サ−ボモ−タを用いて駆動されるボ−ルネジでもよいし、リニアモ−タ−駆動でもよい。
【００２５】
【実施例】
実施例１
ワ−クとして、縦１００ｍｍ、横２８ｍｍ、高さ４５ｍｍの直方体形状のステンレス鋼を用い、溝幅３．１２０ｍｍ、深さ２１．５ｍｍの溝をワ−クに５本、１５ｍｍ間隔で研削するように設定した。
【００２６】
砥石車３として、外径３００ｍｍ、厚み２．８ｍｍのＳＳ鋼製円盤状台金３１の外周部に、長さ４０ｍｍ、幅が外周幅３．１２０ｍｍ、傾斜の終了した基部幅３．１１７ｍｍ、丈４ｍｍ（傾斜部の丈の長さ３．２０ｍｍ、幅が３．１１７ｍｍの基部の丈が０．８０ｍｍ）の扇状ＣＢＮ１００Ｏ１８０Ｖセグメントと、扇状ＣＢＮ１２０Ｋ１６０Ｖセグメントの複数をエポキシ樹脂接着剤を用い、隣接するセグメント間隔を２ｍｍとして交互に固着して砥石車を作成した。
ついで、この砥石車を５００ｒｐｍで回転させ、ＣＢＮ１００Ｍ１８０Ｖセグメント両側面および外周面をＷＡ角柱砥石（ＷＡ１５０Ｖ）を用いて１／３の目出しを行ない、砥石車３を得た。
【００２７】
溝研削に用いるＣＮＣ成形面研削装置として、株式会社　岡本工作機械製作所のハイスピ−ドストロ−ク研削盤　ＰＦＧ５００ＤＸＮＣＳ（商品名）を用い、該装置の砥石軸に上記の砥石車３を装着した。
【００２８】
ワ−クをＣＮＣ成形面研削装置のテ−ブル４上の電磁チャック６上に固定させ、ついで、制御盤のＣＲＴ画面より基準点、加工開始点の位置座標を指示、テ−ブルの左右ストロ−ク幅を３０ｍｍ、ストロ−ク数を６３ストロ−ク／分、連続切り込み速度３１ｍｍ／分、砥石回転数　５００ｒｐｍを設定し、ワ−ク面に研削液を供給しながらスタ−トボタンを押し、ワ−クの自動溝切り加工を開始させた。
【００２９】
ワ−ク２０個に溝を加工（溝総数は１００本）しても、未だ砥石車は使用可能であった。ワ−クの溝の溝段差は２μｍであった。
【００３０】
比較例１
実施例１において、砥石車として、ビトリファイドボンドＣＢＮ砥石車の両側面の目出しを行なわない外は同様にして砥石車を製作し、以下、実施例１と同様にワ−クに溝加工を行ったところ、ワ−ク７個に溝を加工（溝総数は３５本）を行なうことができた。ワ−クの溝の溝段差は３〜７μｍであった。
８個目のワ−クに溝加工時、砥石車がワ−クから戻る（砥石軸の上昇）際にオ−バ−ロ−ドして戻すことができなくなった。
【００３１】
比較例２
砥石車として、メタルボンドＣＢＮ砥石セグメントが円盤状台金の外周に固着された市販の砥石車を用い、実施例１と同様にワ−クの溝加工を行なったところ、３個目のワ−クに３本目の溝加工を行なって砥石車がワ−クから戻る際にオ−バ−ロ−ドして戻すことができなくなった。即ち、溝は１２本しか加工できなかった。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の砥石車を用いてワ−クに溝を加工すると、溝入口部、溝中央部、溝奥部の溝段差の小さい溝を成形することができる。また、砥石車への切屑の溶着も小さく、砥石車の寿命が長い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の砥石車の側面図である。
【図２】本発明の砥石車の部分断面図である。
【図３】砥石車の砥石側面の目出しを行なっている状態を示す図である。
【図４】目出し前の砥石セグメントの断面（ａ）と、目出し後の砥石セグメントの断面（ｂ）を示す部分断面図である。
【図５】砥石車の側面図である。（公知）
【図６】砥石車の側面図である。（公知）
【図７】砥石車の部分断面図である。（公知）
【図８】ＮＣ成形研削装置の斜視図である。
【図９】ＮＣ成形研削装置の側面図である。
【符号の説明】
１　　　ＮＣ成形研削装置
２　　　ワ−ク
３　　　砥石車
３１　　　円盤状台金
３２　　　砥石軸挿入穴
３３　　　ビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメント
４０　　　ビトリファイドＷＡ角柱砥石

Claims

円環状台金の外周にビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメント複数を円環状に固着して設けた溝加工用ビトリファイドボンドＣＢＮ砥石車であって、該砥石車のビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメントの両側面はＣＢＮ砥粒のＣＢＮ砥粒径の１／４〜１／２の目立てがツ−ルにより行なわれており、かつ、ビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメントの両側面の幅はワ−クに当接して溝を研削するビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメントの外周面からビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメントの基部に向かって暫時傾斜して狭くなっていることを特徴とする、ビトリファイドボンドＣＢＮ砥石車。
ビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメントの両側面の傾斜の度合いは、ビトリファイドボンドＣＢＮ砥石セグメントの外周面の幅Ｍ_１に対して傾斜が終了した基部での両側面の幅Ｍ_２が０．５〜４μｍ小さいことを特徴とする、請求項１に記載のビトリファイドボンドＣＢＮ砥石車。