JP2004058243A

JP2004058243A - 内面研削工具及び内面研削方法

Info

Publication number: JP2004058243A
Application number: JP2002223215A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Hara; 原　宣宏; Tomiharu Matsushita; 松下　富春; Shuji Kusumoto; 楠本　修司
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2002-07-31
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】取付け軸とその取付け軸の先端部に固着された砥石部とを備えた内面研削工具により円筒状小物ワークの小径穴などの内面研削を行うに際し、砥石部に対して十分な量な研削液を容易に供給できるようにすること。
【解決手段】取付け軸１１と、該取付け軸１１の先端部１１ａに固着された砥石部１２とを備えた内面研削工具１０において、前記取付け軸１１が、前記砥石部１２に向かう程徐々に軸径が大きくなるテーパ部１１ｂを有している内面研削工具。内面研削工具を回転させて被加工物の穴の内面研削を行う内面研削方法において、前記内面研削工具として、取付け軸と、該取付け軸の先端部に固着された砥石部とを備え、前記取付け軸が前記砥石部に向かう程徐々に軸径が大きくなるテーパ部を有する内面研削工具を用いることを特徴とする内面研削方法。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円筒状小物ワークの小径穴などの内面研削を行うに際し、砥石に対して十分な量な研削液を容易に供給できるようにした、内面研削工具及び内面研削方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内面研削工具として、取付け軸と、この取付け軸の先端部に固着された砥石部とを備えた軸付き砥石が知られている。一般に、ワークの穴の内面研削では、平面や外周面の研削とは違って、砥石に対する外部からの研削液の供給が不足する場合が多い。特に、軸付き砥石を用いて円筒状小物ワークなどの小径穴を内面研削する場合、剛性確保のために取付け軸の軸径をできるだけ大きくすると、取付け軸及び砥石部と、ワークの穴の周壁面との隙間が狭くなるため、外部から砥石部外周面（研削面）に研削液を供給することが困難になる。砥石部に対する研削液の供給が不足すると、砥石研削面での温度上昇が著しく大きくなり、砥石部の摩耗（減耗）を速めたり、ワークの研削加工面の材質が劣化したりするという不具合が生じる。
【０００３】
従来、比較的小径の砥石において、十分の量の研削液を無駄なく確実に砥石内部を介して研削面に供給することを目的として、内面研削・溝研削用の研削砥石が提案されている（特開平１０−３４５４２号公報）。この従来の研削砥石は、工具ホルダ、カップ状のカラー、砥石本体及び取付けボルトにより構成されており、先端面に開口して軸線方向のねじ穴が形成された先端側の小径部をもつことにより段部が形成された工具ホルダと、　底部に中心孔及びその周囲に分布した複数の連結孔が貫通形成されており、工具ホルダの小径部に中心孔が嵌合されると共に、内周面が工具ホルダの小径部の外周面との間に筒状空間を形成するカップ状のカラーと、　外周に砥粒層をもった周壁部には、外周面に開口した複数の吐出孔と基端面に開口しカラーの連結孔に対応する複数の連通孔とが連通して形成され、中心孔が工具ホルダの小径部に嵌合される共に、基端面がカラーの底部外側面に当接された円筒形の砥石本体と、　及び砥石本体とカラーとを一体的に工具ホルダに締着するべく工具ホルダのねじ穴にねじ込まれた取付けボルトとからなっている。
【０００４】
この従来の研削砥石では、工具ホルダとその外側に配されたカップ状のカラーとの間に形成される筒状空間に対して、その斜め後方より、外部の研削液噴出ノズルからの研削液の噴流を向けることにより、円筒状空間、カラーの連結孔及び砥石本体の連通孔を介して、砥石本体の吐出孔から研削液を砥粒層の外周面に流出させるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前記従来の研削砥石では、前述したように、工具ホルダ、カップ状のカラー、砥石本体及び取付けボルトにより構成したものであるから、構成が複雑で小形化し難く、内径が１０ｍｍ程度以下の小径穴の内面研削用としての製作が困難であるという欠点があった。
【０００６】
そこで本発明は、取付け軸とその取付け軸の先端部に固着された砥石部とを備えた内面研削工具により円筒状小物ワークの小径穴などの内面研削を行うに際し、砥石部に対して十分な量な研削液を容易に供給できるようにすることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願発明では次の技術的手段を講じている。請求項１の発明は、取付け軸と、該取付け軸の先端部に固着された砥石部とを備えた内面研削工具において、前記取付け軸が、前記砥石部に向かう程徐々に軸径が大きくなるテーパ部を有していることを特徴とする内面研削工具である。
【０００８】
請求項２の発明は、前記請求項１記載の内面研削工具において、前記テーパ部のテーパ角度が４５度以下であることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３の発明は、前記請求項１又は２記載の内面研削工具において、前記砥石部に前記テーパ部側から砥石部先端に向かって研削液案内溝が形成されていることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４の発明は、内面研削工具を回転させて被加工物の穴の内面研削を行う内面研削方法において、前記内面研削工具として、取付け軸と、該取付け軸の先端部に固着された砥石部とを備え、前記取付け軸が前記砥石部に向かう程徐々に軸径が大きくなるテーパ部を有する内面研削工具を用いることを特徴とする内面研削方法である。
【００１１】
請求項５の発明は、前記請求項４記載の内面研削方法において、前記テーパ部に外部から研削液を供給しながら研削を行うことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明による内面研削工具によれば、取付け軸は砥石部に向かう程徐々に軸径が大きくなるテーパ部を有しているので、外部の例えば研削液噴出ノズルからテーパ部にかけられた研削液を、取付け軸の回転による遠心力によりテーパ部に沿って砥石部方向に導いて取付け軸先端部に固着された砥石部に到達させ、研削面である砥石部外周面に供給することができる。このように、円筒状小物ワークの小径穴などの内面研削を行うに際し、テーパ部を有する取付け軸とその取付け軸の先端部に固着された砥石部とを備えた簡単な構成により、砥石部外周面と穴の内周面との隙間が狭いワークの場合でも、砥石部に対して十分な量の研削液を容易に供給することができる。
【００１３】
本発明による内面研削工具においては、テーパ部のテーパ角度θは４５度以下がよい。テーパ角度θは、正面視においてテーパ部外周面母線と取付け軸の軸線とのなす角度である。テーパ角度θが４５度を超えると、研削液は、取付け軸の回転による遠心力によりテーパ部外周面と砥石部外周面との境界部分で外方へ飛び出してしまうため、砥石部に十分な量到達しない。また、テーパ角度θが４５度を超えると、テーパ部基端側に連なる軸平行部の軸径が小さくなって取付け軸の剛性が低下しすぎることになる。テーパ角度θの下限値は２度がよい。２度を下回るとテーパ効果が十分に得られない。取付け軸の剛性を確保しつつ、テーパ効果が十分に得られる点から、テーパ角度θは、より好ましくは２〜３０度がよい。
【００１４】
本発明による内面研削工具において、砥石部にテーパ部側から砥石部先端に向かって複数の研削液案内溝が形成されているものがよい。砥石部に研削液案内溝が形成されているものでは、これらの研削液案内溝内にテーパ部からの研削液が導かれ、この研削液案内溝内に導かれ研削液が、取付け軸の回転による遠心力により砥石部外周面に連続的に供給されることになる。
【００１５】
また、本発明による内面研削方法によれば、内面研削工具として、テーパ部を有する取付け軸とその取付け軸の先端部に固着された砥石部とを備えた前記の内面研削工具を用いるようにしたものであるから、円筒状小物ワークの小径穴などの内面研削を行うに際し、砥石部に対して十分な量な研削液を容易に供給することができる。
【００１６】
本発明による内面研削工具及び内面研削方法は、穴内径Ｄ１が１〜２０ｍｍ程度の範囲であって、穴長さ（穴深さ）Ｈが穴内径Ｄ１の１／２以上を有する穴の内面研削について、砥石部外径Ｄ２が穴内径Ｄ１の１／２以上である内面研削工具を用いて行う場合に好適である。穴長さＨが穴内径Ｄ１の１／２以上のものでは、外部からの研削液が内面研削すべき穴の奥まで入り難く、本発明による効果が顕著となる。また、砥石部外径Ｄ２が穴内径Ｄ１の１／２以上であるものでは、砥石部外周面と穴の内周面との隙間が狭くて、本発明による効果が顕著となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。表１に示すように、実施例のＮｏ．１〜Ｎｏ．３の内面研削工具と、比較例のＮｏ．４〜Ｎｏ．７の内面研削工具とを作製し、これらについて実験し評価を行った。
【００１８】
図１は本発明の第１実施形態による内面研削工具の構成を示す正面図である。この内面研削工具１０は、取付け軸１１と、この取付け軸１１の先端部１１ａ外周面に固着された円筒状の砥石部（砥粒層）１２とを備えている。取付け軸１１は、図１に示すように、円柱状をなす先端部１１ａと、この先端部１１ａに連なり、前記砥石部１２に向かう程徐々に軸径が大きくなるテーパ部１１ｂと、このテーパ部１１ｂに連なりこれよりも小径の円柱状をなす平行部１１ｃと、この平行部１１ｃに連なりこれよりも大径の鍔付き基端部（砥石固定部）１１ｄとを、先端から順に備えている。鍔付き基端部１１ｄが研削盤の回転軸把持部に把持されることにより、内面研削工具１０が研削盤の回転軸に固定されるようになっている。
【００１９】
この図１に示す第１実施形態の内面研削工具として、Ｎｏ．１とＮｏ．２の内面研削工具を作製した。Ｎｏ．１とＮｏ．２の内面研削工具では、その取付け軸１１の全体は工具鋼からなっている。また、その砥石部１２は、砥粒番号＃４００のダイヤモンド砥粒による電着砥石であり、ニッケル含有溶液中に取付け軸１１の先端部１１ａの周りに前記ダイヤモンド砥粒を詰めたものを浸漬し、電流を流すことで先端部１１ａにニッケルめっきを施すことにより、ダイヤモンド電着砥石となされたものである。そして、Ｎｏ．１の内面研削工具は、砥石部１２の外径Ｄ２：７．０６ｍｍ、砥石部１２の長さＬ：５ｍｍ、砥石部１２の肉厚（砥粒の直径）：３０μｍ、取付け軸１１の平行部１１ｃの外径Ｄ３：５ｍｍ、テーパ角度θ：５°である。また、Ｎｏ．２の内面研削工具は、テーパ角度θが３０°であり、それ以外の点についてはＮｏ．１の内面研削工具と同一である。
【００２０】
図２は本発明の第２実施形態による内面研削工具の構成を示す正面図である。研削液案内溝が付加されている点以外は、図１に示す内面研削工具と同一構成なので、両者に共通する部分には同一の符号を付して説明を省略し、研削液案内溝についてのみ説明する。この内面研削工具１０’は、図２に示すように、その砥石部１２’にテーパ部１１ｂ側から砥石部１２’先端に向かって複数の研削液案内溝１３が形成されている。この場合、研削液案内溝１３の深さは、取付け軸１１の先端部１１ａ表面まで達している。なお、研削液案内溝１３は必ずしも取付け軸軸線方向に沿う必要はなく、取付け軸軸線に対して斜めに形成してもよい。
【００２１】
この図２に示す第２実施形態の内面研削工具として、Ｎｏ．３の内面研削工具を作製した。Ｎｏ．３の内面研削工具は、その砥石部１２’外周における該外周を八等分する位置に、取付け軸１１の軸線方向に沿う研削液案内溝１３がそれぞれ形成されており、それ以外については、前記Ｎｏ．１の内面研削工具と同一である。前記各研削液案内溝１３の溝幅は、１ｍｍである。
【００２２】
図３は比較例の内面研削工具の構成を示す正面図である。この比較例の内面研削工具２０は、取付け軸２１と、この取付け軸２１の先端部２１ａ外周面に固着された円筒状の砥石部（砥粒層）２２とを備えている。取付け軸２１は、図３に示すように、円柱状をなす先端部２１ａと、この先端部２１ａに連なりこれとほぼ同径で円柱状をなす平行部２１ｂと、この平行部２１ｂに連なる鍔付き基端部（砥石固定部）２１ｃとを、先端から順に備えている。
【００２３】
この図３に示す比較例の内面研削工具として、Ｎｏ．４とＮｏ．５の内面研削工具を作製した。Ｎｏ．４とＮｏ．５の内面研削工具では、その取付け軸２１の全体は工具鋼からなっている。また、その砥石部２２は、砥粒番号＃４００のダイヤモンド砥粒による電着砥石である。Ｎｏ．４の内面研削工具は、砥石部２２の外径Ｄ２：７．０６ｍｍ、砥石部２２の長さＬ：５ｍｍ、砥石部２２の肉厚：３０μｍ、取付け軸２１の平行部２１ｂの外径Ｄ３：３０μｍである。また、Ｎｏ．５の内面研削工具は、砥石部２２の外径Ｄ２：５．０６ｍｍ、平行部２１ｂの外径Ｄ３：５ｍｍであり、その他の点についてはＮｏ．４の内面研削工具と同一である。
【００２４】
図４は別の比較例の内面研削工具の構成を示す正面図である。この比較例の内面研削工具２０’は、図４に示すように、その砥石部２２’に取付け軸軸線方向に沿う複数の研削液案内溝２３が形成されており、これ以外は図３に示す内面研削工具と同一構成である。この場合、研削液案内溝２３の深さは、取付け軸２１の先端部２１ａ表面まで達している。この図４に示す比較例の内面研削工具として、Ｎｏ．７の内面研削工具を作製した。Ｎｏ．７の内面研削工具は、その砥石部２２’外周における該外周を八等分する位置に、取付け軸２１の軸線方向に沿う研削液案内溝２３がそれぞれ形成されており、それ以外については、前記Ｎｏ．４の内面研削工具と同一である。前記各研削液案内溝２３の溝幅は、１ｍｍである。
【００２５】
また、比較例としてＮｏ．６の内面研削工具を作製した。このＮｏ．６の内面研削工具は、テーパ角度θを７０°とした点以外は、前記Ｎｏ．１の内面研削工具と同一である。
【００２６】
【表１】

【００２７】
次に、表１に示す前述した、実施例のＮｏ．１〜Ｎｏ．３の内面研削工具と比較例のＮｏ．４〜Ｎｏ．７の内面研削工具とを用いて、内径８ｍｍ、深さ１５ｍｍの貫通穴を有する円筒状のアルミナセラミックス部材の前記貫通穴の内面研削を行った。内面研削に先立ち、まず、内面研削時の研削液供給状態を定量評価するため、下記の試験条件１において下向き姿勢にて内面研削工具を回転させながら前記貫通穴内に挿入し、水溶性の研削液を供給した。この場合、テーパ部を有するＮｏ．１〜Ｎｏ．３及びＮｏ．６の内面研削工具については、取付け軸のテーパ部に向けて外部から研削液供給ノズルにより研削液を供給し、テーパ部を有しないＮｏ．４、Ｎｏ．５及びＮｏ．７については、取付け軸の平行部に向けて外部から研削液供給ノズルにより研削液を供給した。
【００２８】
前記試験条件１は、研削工具回転数：１５０００回／分、切込み量：０ｍｍ、貫通穴への砥石部先端の挿入深さ：８ｍｍ、研削液供給量：３リットル／分、である。そして、前記貫通穴の他端側より洩れてくる研削液を１分間集め、その研削液収集量を測定した。結果を表２に示す。
【００２９】
【表２】

【００３０】
表２における研削液収集量からわかるように、取付け軸にテーパ部を有しない比較例のＮｏ．４、Ｎｏ．５及びＮｏ．７については、砥石部外周面に供給される研削液の量が少なかった。特にＮｏ．４の内面研削工具では、砥石部外周面と貫通穴の内周面との最大隙間が１．０ｍｍと狭いため、該隙間内に進入した研削液の量が極めて少なかった。Ｎｏ．７の内面研削工具では、砥石部外周面に供給される研削液の量は、研削液案内溝２３が形成されていることでＮｏ．４の内面研削工具に比べて増加しているものの、少ないものであった。また、比較例のＮｏ．６の内面研削工具では、テーパ部を有するものの、テーパ角度θが本発明の規定要件を外れて大きすぎるため、砥石部外周面と貫通穴の内周面との隙間内に導かれる研削液の量が少ないものであった。
【００３１】
これに対して、実施例のＮｏ．１〜Ｎｏ．３の内面研削工具では、砥石部外周面と貫通穴の内周面との隙間内、つまり、砥石部外周面に、十分に研削液を供給することができた。
【００３２】
次に、実施例のＮｏ．１〜Ｎｏ．３の内面研削工具と比較例のＮｏ．４〜Ｎｏ．７の内面研削工具とを用いて、下記の試験条件２において、内径８ｍｍ、深さ１５ｍｍの貫通穴を有する円筒状のアルミナセラミックス部材の前記貫通穴の内面研削を行った。
【００３３】
前記試験条件２は、研削工具回転数：１５０００回／分、アルミナセラミックス部材の回転数：１０００回／分、切込み量：１０μｍ／パス、送り速度：１５０ｍｍ／分、１個あたりの研削量：直径で１ｍｍ、研削液供給量：３リットル／分、である。そして、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７の内面研削工具ごとに、それぞれ５個のアルミナセラミックス部材の穴内面研削を行ってから、砥石磨耗量（直径減少量）を測定した。結果を表２に示す。
【００３４】
表２からわかるように、比較例のＮｏ．４〜Ｎｏ．７の内面研削工具では、砥石磨耗量が２０〜１２μｍであった。これに対して、実施例のＮｏ．１〜Ｎｏ．３の内面研削工具では、砥石磨耗量が５〜２μｍであり、比較例に比べて大幅に少ないものであった。比較例のＮｏ．４〜Ｎｏ．７の内面研削工具では、砥石部外周面に十分な量の研削液を供給することができず、砥石研削面の温度が上昇し、砥石摩耗が進行したためと考えられる。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による内面研削工具及び内面研削方法によれば、
取付け軸とその取付け軸の先端部に固着された砥石部とを備えた内面研削工具により円筒状小物ワークの小径穴などの内面研削を行うに際し、前記取付け軸が前記砥石部に向かう程徐々に軸径が大きくなるテーパ部を有しているので、前記砥石部に対して十分な量な研削液を容易に供給することができ、砥石摩耗量を減らすことができるとともに、ワークの研削加工面の材質劣化を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による内面研削工具の構成を示す正面図である。
【図２】本発明の第２実施形態による内面研削工具の構成を示す正面図である。
【図３】比較例の内面研削工具の構成を示す正面図である。
【図４】別の比較例の内面研削工具の構成を示す正面図である。
【符号の説明】
１０，１０’…内面研削工具　１１…取付け軸　１１ａ…先端部　１１ｂ…テーパ部　１１ｃ…平行部　１１ｄ…鍔付き基端部　１２，１２’…砥石部　１３…研削液案内溝

Claims

取付け軸と、該取付け軸の先端部に固着された砥石部とを備えた内面研削工具において、前記取付け軸が、前記砥石部に向かう程徐々に軸径が大きくなるテーパ部を有していることを特徴とする内面研削工具。
前記テーパ部のテーパ角度が４５度以下であることを特徴とする請求項１記載の内面研削工具。
前記砥石部に前記テーパ部側から砥石部先端に向かって研削液案内溝が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の内面研削工具。
内面研削工具を回転させて被加工物の穴の内面研削を行う内面研削方法において、前記内面研削工具として、取付け軸と、該取付け軸の先端部に固着された砥石部とを備え、前記取付け軸が前記砥石部に向かう程徐々に軸径が大きくなるテーパ部を有する内面研削工具を用いることを特徴とする内面研削方法。
前記テーパ部に外部から研削液を供給しながら研削を行うことを特徴とする請求項４記載の内面研削方法。