JP2004066433A - ワ−クに溝を研削する方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】タイバ−カッタ−の切刃を溝幅の段差を小さく加工する方法の提供。
【解決手段】砥石部材3bの回転軸方向の厚みは0.10〜0.50mmであり、砥石部材の両側面が砥石部材の外周面に対し垂直な面を成している溝研削用ダイヤモンドブレ−ド3を用い、作業テ−ブル6上の超硬チップ2に切り込みをかけて所望の溝幅Leよりも狭い幅L1のプレ溝を加工し、次いで、超硬チップより溝研削用ダイヤモンドブレ−ドを後退させた後、溝研削用ダイヤモンドブレ−ドを該ブレ−ドの砥石部材の垂直な側面が前記プレ溝より(Le−L1)の幅だけ遠ざかるように移動させ、再び超硬チップの前記プレ溝に回転する溝研削用ダイヤモンドブレ−ド3により切り込みをかけて所望の溝幅Leの溝に加工する。
【選択図】 図2
【解決手段】砥石部材3bの回転軸方向の厚みは0.10〜0.50mmであり、砥石部材の両側面が砥石部材の外周面に対し垂直な面を成している溝研削用ダイヤモンドブレ−ド3を用い、作業テ−ブル6上の超硬チップ2に切り込みをかけて所望の溝幅Leよりも狭い幅L1のプレ溝を加工し、次いで、超硬チップより溝研削用ダイヤモンドブレ−ドを後退させた後、溝研削用ダイヤモンドブレ−ドを該ブレ−ドの砥石部材の垂直な側面が前記プレ溝より(Le−L1)の幅だけ遠ざかるように移動させ、再び超硬チップの前記プレ溝に回転する溝研削用ダイヤモンドブレ−ド3により切り込みをかけて所望の溝幅Leの溝に加工する。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、PC用のピンコネクタ成形金型、半導体ICのパッケ−ジの外方に延出されたアウタ−リ−ドの相互間を連結するタイバ−(特開平8−55945号、同9−293816号、特開2001−352029号)を切断するに用いるタイバ−カッタ、超硬チップ、人工骨、光ファイバ−リレ−器等のワ−クに幅が0.1〜0.30mmの溝を研削加工する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ワ−クに0.3mm以下の溝幅を形成する方法は知られており、実用化されている。
例えば、図5に示すように円盤状砥石コア3aの外周縁部の外周面に砥石部材3bを固着した溝研削用ダイヤモンドブレ−ドを砥石軸に取り付け、超硬チップ2を作業テ−ブル6に水平または僅かに傾斜(θ=0〜30度)に保持し、この作業テ−ブルと前記回転ダイヤモンドブレ−ドとを相対的に移動して超硬チップ2の一端部に溝2aを設けることにより図6に示す切り刃2bを形成したタイバ−カッタ−(Tie bar cutter)を加工する方法は知られている(特開平5−253830号、同5−329764号、同6−132438号、同7−211841号)。
【0003】
特開平5−253830号公報は、15mmX20mm、厚み2mmの長方形超硬チップ2に約0.2mmの幅の溝を設けるのに、USメッシュ#320の粗いダイヤモンド砥粒から構成された刃厚約0.15mmの砥石部材3を円盤状砥石コア3aの外周縁部の外周面に固着した第1溝研削用ダイヤモンドブレ−ドを砥石軸に取り付け、また、この後方に前記第1溝研削用ダイヤモンドブレ−ドより砥粒が細かく(USメッシュ#400)刃厚も0.20mmとより厚い砥石部材3’を備えた第2溝研削用ダイヤモンドブレ−ドを別の砥石軸に取り付け、第1のブレ−ドによって形成されたプレ溝に第2溝研削用ダイヤモンドブレ−ドを引き続き作用させて櫛歯状刃を備えるタイバ−カッタ−の刃部の加工方法を提案する。
【0004】
また、特開2002−66933号公報は、PC用ピンコネクタの成形金型用ワ−クに砥石厚みが0.01〜0.10mmのダイヤモンド含有金属複合メッキ砥石を用い、深さ1〜5mmの溝を複数研削加工する方法を開示する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
前記超硬チップ(ワ−ク)へ溝を切る方法は、砥番、厚みが異なった2種の溝研削用ダイヤモンドブレ−ド3,3’を用いるため、ブレ−ドの保管に要する面積が2倍要するとともに、2つの砥石軸が必要であり、装置も大型となる。
【0006】
また、厚みが0.2mm以下の薄い砥石(ブレ−ド)を用いるので、砥石先部が反り易く、ワ−クに櫛歯状の溝が多く形成された際、溝の基部のコ−ナ−部が丸くなる欠点がある。この溝の基部のコ−ナ−部が丸くなる欠点は、砥石車の回転を高速とすることによりその発生を遅らすことができるが、多数の溝をワ−クに櫛歯状に研削する場合の完全な解決手段とは言えない。
【0007】
一方、所望する溝幅Le(30〜200mm)よりも砥石幅Wが小さい砥石車を用い、砥石車を砥石軸と直角方向に切り込ませる動作を砥石軸方向に繰り返えすことによりワ−クに溝を研削するプランジ研削方法において、砥石車が幅方向に予め定める重ね代αで加工幅内を移動できる回数を整数n、加工できずに残る(W−α)よりも小さい端幅をγとするとき、前記端幅γが予め定める値よりも小さい場合は、切り込み回数を(n+1)回に維持するように前記重ね代αを補正する幅寄せ研削方法は知られている(特開2000−71157号)。
【0008】
この幅寄せプランジ研削方法を、薄い砥石部材の砥石車を用い、ワ−クに0.3mm以下の溝を高速ストロ−ク研削する方法に応用したところ、溝の基部のコ−ナ−部が丸くなる欠点がなくなることを見出し、本発明に到達した。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1は、円盤状砥石コアの外周縁部の外周面に砥石部材を固着した溝研削用ブレ−ドであって、該砥石部材の回転軸方向の厚みは0.05〜0.25mmであり、高さは溝深さの1.2倍以上であり、砥石部材の両側面は砥石部材の外周面に対し垂直な面をなす溝研削用ブレ−ドを砥石軸に取り付け、ワ−クを作業テ−ブルに水平または僅かに傾斜して保持し、この作業テ−ブルと前記回転ブレ−ドとを相対的に移動してワ−クの一端部に溝をストロ−ク研削加工する方法において、
ストロ−ク回数200〜500ストロ−ク/分で左右方向に往復移動する作業テ−ブル上のワ−クに4000〜8000min−1で回転する溝研削用ブレ−ドにより0.05〜0.5mm/分の速度で切り込みをかけて所望の溝幅Leよりも狭い幅L1のプレ溝を加工し、
次いで、ワ−ク面より溝研削用ブレ−ドを上昇させることにより後退させた後、溝研削用ブレ−ドを該ブレ−ドの砥石部材の垂直な側面が前記プレ溝より(Le−L1)の幅だけ遠ざかるように移動させ、
再び超硬チップの前記プレ溝に回転する溝研削用ブレ−ドにより切り込みをかけて所望の溝幅Leの溝に加工することを特徴とする、ワ−クに溝を研削加工する方法を提供するものである。
【0010】
ワ−クにプレ溝を高速ストロ−ク研削加工で設けた後、溝研削用ブレ−ドを幅寄せし、次いで再びブレ−ドでワ−クに切り込みをかけて所望の幅の溝に加工するので複数の溝を高速ストロ−ク研削加工しても溝の基部コ−ナが丸くなる(溝基部がU字型)ことがない。
【0011】
本発明の請求項2は、前記溝を高速ストロ−ク研削加工する方法において、溝の(Le−L1)/Leの値は、1/5〜1/20であることを特徴とする。
【0012】
砥石車(ブレ−ド)の幅寄せの距離が0.01〜0.05mmと小さく、加工されたワ−クの櫛歯状溝の深さ方向の幅の段差も3〜5μmと小さい。また、幅寄せの回数/溝数nが1回で済む。
【0013】
本発明の請求項3は、前記溝の高速ストロ−ク研削方法において、溝幅Le、所望の深さの溝を複数研削し、その溝の底基部よりの突起の高さが指定された高さとなった段階に溝研削用ブレ−ドの砥石部材の加工面をドレッシングし、再び、研削を続行することを特徴とする。
【0014】
ワ−クに櫛歯状溝を幅寄せ研削方法で加工していくと、櫛歯状溝が順次形成されていくに従って、図7に示すように溝基部の中央部に山状突起が発生し、順次突起の高さも高くなっていく。この突起の高さが例えば10μmとなる前に砥石車の加工面(外周縁)をドレッサでドレッシングする。
【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、溝研削用ダイヤモンドブレ−ドの断面図、図2はワ−クに溝を加工する状態を示すフロ−シ−ト図、図3は成形研削装置の斜視図、および図4は成形研削装置の側面図である。
【0016】
図1において、3は溝研削用ダイヤモンドブレ−ド(砥石車)、3aはアルミニウムまたはステンレス製の円盤状砥石コア、3bはダイヤモンド砥石部材、3fは砥石部材の基部である。該ブレ−ドの砥石部材3bの回転軸方向の厚みは0.05〜0.30mm、好ましくは0.10〜0.20mmであり、所望する最終溝幅Leの4/5〜19/20と小さい。ブレ−ドの直径は、80〜150mmφである。該溝研削用ブレ−ド3の砥石部材3bの高さは、加工するワ−クの溝の深さの1.2倍以上、好ましくは1.5〜2倍であり、寸法では2〜10mm、好ましくは3〜7mmである。
【0017】
砥石部材3bの両側面3d,3eは砥石部材の外周面3cに対し垂直(90度)な面を成している。
【0018】
図3および図4に示すNC成形研削装置1において、2はワ−ク、3は溝研削用ダイヤモンドブレ−ド、4は左右方向(X軸方向)に往復移動可能なテ−ブル、5は作業台、6は作業テ−ブル、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。
【0019】
左右往復移動可能なテ−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、左右移動テ−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。
ワ−ク2は、左右移動テ−ブル4上の作業テ−ブル6上に水平または僅かに傾斜して固定され、テ−ブルを左右方向に往復反転移動し、回転する溝研削用ダイヤモンドブレ−ド3を下降させてワ−ク2に切り込みをかけて溝を形成する。
【0020】
厚み2mmの超硬チップ(ワ−ク)に切り込み深さ3mm、溝幅0.23mm、溝ピッチ幅1.0mmの溝を複数本加工してタイバ−カッタ−を製造する場合、左右テ−ブル4のストロ−ク幅は6〜8mm、ストロ−ク回数は250〜300回/分、ダイヤモンドブレ−ド3のワ−ク2面に対し直角方向に切り込む速度は0.1mm/分、ダイヤモンドブレ−ドの回転数は5,000min−1である。
【0021】
ワ−ク2に溝を加工するには、砥石幅L1の前記溝研削用ダイヤモンドブレ−ド3を成形研削装置1の砥石軸11に取り付け、ワ−ク2を左右移動テ−ブル4上の作業テ−ブル6に水平または僅かに傾斜して保持し、この作業テ−ブルと前記回転ダイヤモンドブレ−ドとを相対的に移動してワ−ク2の一端部に所望する溝幅Leよりも狭い幅L1のプレ溝を設ける(図2a参照)。
【0022】
次いで、成形研削装置1の砥石軸を上昇させることにより溝研削用ダイヤモンドブレ−ド3をワ−ク2より後退させた後(図2b参照)、サドルを前方向または後方向に(Le−L1)の幅だけ移動させることにより溝研削用ダイヤモンドブレ−ドを該ブレ−ドの砥石部材の垂直な側面が前記プレ溝より(Le−L1)の幅だけ遠ざける(図2c参照)。
再びワ−ク2に加工された前記プレ溝に回転する溝研削用ダイヤモンドブレ−ドにより切り込みをかけて所望の溝幅Leの溝に加工する(図2d参照)。
この(Le−L1)/Leの値は、1/5〜1/20が好ましい。
【0023】
ワ−ク2の端部に1本の溝が形成されたら成形研削装置1の砥石軸を上昇させることにより溝研削用ダイヤモンドブレ−ド3をワ−ク2より後退させ、ついでサドルを前方向または後方向に溝のピッチ幅pだけ移動させ(図2e)、以下、前述のようにワ−クの端部に新たなプレ溝加工、ダイヤモンドブレ−ドの幅寄せ、所望幅溝の加工の操作をして次の溝を形成する。
以下、溝研削用ダイヤモンドブレ−ド3のピッチ幅寄せ、ワ−クの端部に新たなプレ溝加工、ダイヤモンドブレ−ドの幅寄せ、所望幅溝の加工の操作を繰り返し、ワ−ク端部に所望数の溝を形成し、櫛歯状溝を備えるタイバ−カッタ−の刃部を得る。
【0024】
ワ−クに上記櫛歯状溝を幅寄せ高速ストロ−ク研削方法で加工していくと、櫛歯状溝が順次形成されていくに従って、図7に示すように溝基部の中央部に山状突起が発生し、順次突起の高さも高くなっていく。この突起の高さが例えば10μmとなる前の時点で、砥石車の加工面(外周縁)をドレッシングする。
このドレッシングの時期は、溝の深さ、溝幅、砥石種類に依存する。予め突起の高さが10μmとなるときの溝の加工数を調べておき、2回目からは該溝加工数となる前の時点で砥石車をドレッシングするようコンピュ−タ制御させてもよい。
ドレッサには、ダイヤモンド砥石、CBN砥石等を用いる。
【0025】
ワ−ク2の素材としては、超硬合金、シリコン基板(バ−)、サ−メット、ハステロイ、ニッケルクロム鋼、ステンレス、タングステンカ−ボンアロイ(WC)等が挙げられる。
上述の例は、ワ−ク用途としてワ−ク端部に溝を形成するタイバ−カッタ−を挙げたが、溝がワ−ク表面の一端から他端に亘って形成させる人工骨、光ファイバ−リレ−器、PC用コネクタ−ピン金型入子等のワ−クへの溝加工にも本発明の溝加工方法が利用できることは勿論である。
また、溝研削用ブレ−ドとしてダイヤモンド砥石部材を固着したダイヤモンドブレ−ドを例示したが、砥石部材はワ−クの素材に応じてCBN砥石、グリ−ンカ−ボン砥石(GC)であってもよい。
【0026】
左右移動テ−ブル4上の作業テ−ブル6は、厚み0.5〜5mmの緩衝材シ−トを載せた電磁チャックでもよいし、ABS、ベ−クライト、シリコンバ−など研削抵抗の小さい厚み2〜25mmの板が用いられる。緩衝材シ−トの素材としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ(4弗化エチレン)等が挙げられる。ワ−ク2は固定枠(治具)で固定してもよいし、ワ−クと緩衝材または板をワックスまたは水溶性接着剤で接着して固定してもよい。
【0027】
【実施例】
実施例1
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、ダイヤモンドブレ−ドとして円盤状砥石コアの外周縁部の外周面に厚み0.20mm、高さ6mm、両側面が垂直面のダイヤモンド砥石部材を固着した直径120mmのダイヤモンドブレ−ドを用い、このブレ−ドを前記成形研削装置の砥石軸に装着した。
【0028】
また、ワ−クとして、高さ50.0mm、縦6.7mm、横2.0mmの長尺状タングステンカ−ボンアロイ(WC)を用い、これを左右移動テ−ブル上に載置されたシリコンバ−作業テ−ブルに治具を用いて固定した。
このワ−クの上端に溝幅(Le)0.22mm、深さ3mm、溝ピッチ幅0.40mmの溝を18本、約3時間要して研削加工した。(Le−L1)の値は0.02mmで、(Le−L1)/Leの値は約0.09である。
【0029】
即ち、制御盤のCRT画面より基準点、加工開始点、テ−ブルの左右ストロ−ク幅4mm、ストロ−ク数250ストロ−ク/分、ツ−ル幅寄せ幅0.020mm、溝ピッチ幅0.400mm、連続切り込み速度0.1mm/分、スパ−クアウト回数5秒/溝、ブレ−ド回転数5000min−1、溝本数18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。
【0030】
0.20mm幅のプレ溝をワ−ク(WC)に研削加工した後、砥石軸を上昇させることにより溝研削用ダイヤモンドブレ−ドをワ−クより後退させ、ついで、サドルを前方向に0.02mmの幅移動させることにより溝研削用ダイヤモンドブレ−ドの砥石部材の垂直側面を前記プレ溝の側面より0.02mm幅だけ遠ざけた。
再び、同一切り込み速度、ストロ−ク回数、ブレ−ド回転数でワ−クに加工された前記プレ溝に溝研削用ダイヤモンドブレ−ドにより切り込みをかけて所望の溝幅0.22mm、深さ3mmの溝に加工した。
【0031】
ワ−ク(WC)の端部に1本の溝が形成されたら成形研削装置の砥石軸を上昇させることにより溝研削用ダイヤモンドブレ−ドをワ−クより後退させ、ついでサドルを前方向に溝のピッチ幅0.400mmだけ移動させ、以下、前述のようにワ−クの端部に新たなプレ溝加工、ダイヤモンドブレ−ドの幅寄せ、所望幅溝の加工の操作をして次の溝の形成を行なった。
【0032】
以下、溝研削用ダイヤモンドブレ−ドのピッチ幅寄せ、ワ−クの端部に新たなプレ溝加工、ダイヤモンドブレ−ドの幅寄せ、所望幅溝の加工の操作を繰り返し、ワ−クの上端部に18本の溝を形成した。
加工中、ブレ−ドの破損はなかった。また、溝ピッチ部の欠けもなかった。
【0033】
得られた加工ワ−クを図7に示す。溝18本の溝の前幅、中央幅および深部幅の段差(幅誤差)は、最大で5μmであった。溝基部のコ−ナ−部は直角であった。櫛歯状溝の基部(底部)の第1から第4溝までには突起は見受けられないが、第5溝には3μm高さの突起が見受けられ、第18溝では突起高さは8μmに達していた。
次に新たに溝研削加工されたワ−クの第4溝の突起高さは10μmであった。よって、ワ−ク1個の溝研削加工が終了した時点(溝18本が形成された時点)で、ダイヤモンドブレ−ドの加工面をダイヤモンド砥石でドレッシングするよう制御装置に記憶させた。
【0034】
実施例2
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、ダイヤモンドブレ−ドとして円盤状砥石コアの外周縁部の外周面に厚み0.20mm、高さ5mm、両側面が垂直面のダイヤモンド砥石部材を固着した直径120mmのダイヤモンドブレ−ドを用い、このブレ−ドを成形研削装置の砥石軸に装着した。
【0035】
また、ワ−クとして、厚み2mm、縦15mm、横20mmの長尺状超硬チップ(JISV)を用い、これを左右移動テ−ブル上に治具を用いて固定した。
このワ−クの上端に溝幅(Le)0.23mm、深さ3mm、溝ピッチ幅0.40mmの溝を37本、6時間要して研削加工した。(Le−L1)の値は0.03で、(Le−L1)/Leの値は約0.13である。
【0036】
即ち、制御盤のCRT画面より基準点、加工開始点、テ−ブルの左右ストロ−ク幅4mm、ストロ−ク数250ストロ−ク/分、ツ−ル幅寄せ幅0.030mm、溝ピッチ幅0.400mm、連続切り込み速度0.15μm/秒、スパ−クアウト回数5秒/溝、ブレ−ド回転数5000min−1、溝本数37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。
【0037】
0.20mm幅のプレ溝が超硬チップに研削加工した後、砥石軸を上昇させることにより溝研削用ダイヤモンドブレ−ドを超硬チップより後退させ、ついで、サドルを前方向に0.03mmの幅移動させることにより溝研削用ダイヤモンドブレ−ドの砥石部材の垂直側面を前記プレ溝の側面より0.03mm幅だけ遠ざけた。
再び、同一切り込み速度、ストロ−ク回数、ブレ−ド回転数で超硬チップに加工された前記プレ溝に溝研削用ダイヤモンドブレ−ドにより切り込みをかけて所望の溝幅0.23mm、深さ3mmの溝に加工した。
【0038】
超硬チップの端部に1本の溝が形成されたら成形研削装置の砥石軸を上昇させることにより溝研削用ダイヤモンドブレ−ドを超硬チップより後退させ、ついでサドルを前方向に溝のピッチ幅0.400mmだけ移動させ、以下、前述のようにワ−クの端部に新たなプレ溝加工、ダイヤモンドブレ−ドの幅寄せ、所望幅溝の加工の操作をして次の溝の形成を行なった。
【0039】
以下、溝研削用ダイヤモンドブレ−ドのピッチ幅寄せ、ワ−クの端部に新たなプレ溝加工、ダイヤモンドブレ−ドの幅寄せ、所望幅溝の加工の操作を繰り返し、ワ−ク端部に37本の溝を形成し、タイバ−カッタ−の刃部を得た。なお、第19本目の溝加工前に溝研削用ダイヤモンドブレ−ドの加工面をダイヤモンド砥石でドレッシングした。第18溝の溝基部の山状突起高さは8μmであり、溝基部のコ−ナ−部は直角であった。第19溝の溝基部には突起は見受けられなかった。第37溝の溝基部の山状突起高さは8μmであった。
【0040】
得られた溝37本の溝の前幅、中央幅および深部幅の段差(幅誤差)は、最大で5μmであった。
加工中、ブレ−ドの破損はなかった。また、溝ピッチ部の欠けもなかった。
【0041】
【発明の効果】
本発明のブレ−ドの幅寄せを利用するワ−クの2段溝切り高速ストロ−ク研削方法は、溝隅部が丸くなることなく、溝の前幅、中央幅および深部幅の段差が小さい溝をワ−クに形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】溝研削用ダイヤモンドブレ−ドの断面図である。
【図2】ワ−クに溝を加工する状態を示すフロ−シ−ト図である。
【図3】成形研削装置の斜視図である。
【図4】成形研削装置の側面図である。
【図5】タイバ−カッタ−の加工装置の正面図である(公知)。
【図6】タイバ−カッタ−の刃部の斜視図である(公知)。
【図7】本発明方法により溝加工されたワ−クの側面の一部を示す図である。
【符号の説明】
1 NC成形研削装置
2 ワ−ク(超硬チップ)
2a 溝
3 ダイヤモンドブレ−ド
3a コア
3b 砥石部材
3c 垂直側面
3d 垂直側面
4 左右移動テ−ブル
6 作業テ−ブル
【発明の属する技術分野】
本発明は、PC用のピンコネクタ成形金型、半導体ICのパッケ−ジの外方に延出されたアウタ−リ−ドの相互間を連結するタイバ−(特開平8−55945号、同9−293816号、特開2001−352029号)を切断するに用いるタイバ−カッタ、超硬チップ、人工骨、光ファイバ−リレ−器等のワ−クに幅が0.1〜0.30mmの溝を研削加工する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ワ−クに0.3mm以下の溝幅を形成する方法は知られており、実用化されている。
例えば、図5に示すように円盤状砥石コア3aの外周縁部の外周面に砥石部材3bを固着した溝研削用ダイヤモンドブレ−ドを砥石軸に取り付け、超硬チップ2を作業テ−ブル6に水平または僅かに傾斜(θ=0〜30度)に保持し、この作業テ−ブルと前記回転ダイヤモンドブレ−ドとを相対的に移動して超硬チップ2の一端部に溝2aを設けることにより図6に示す切り刃2bを形成したタイバ−カッタ−(Tie bar cutter)を加工する方法は知られている(特開平5−253830号、同5−329764号、同6−132438号、同7−211841号)。
【0003】
特開平5−253830号公報は、15mmX20mm、厚み2mmの長方形超硬チップ2に約0.2mmの幅の溝を設けるのに、USメッシュ#320の粗いダイヤモンド砥粒から構成された刃厚約0.15mmの砥石部材3を円盤状砥石コア3aの外周縁部の外周面に固着した第1溝研削用ダイヤモンドブレ−ドを砥石軸に取り付け、また、この後方に前記第1溝研削用ダイヤモンドブレ−ドより砥粒が細かく(USメッシュ#400)刃厚も0.20mmとより厚い砥石部材3’を備えた第2溝研削用ダイヤモンドブレ−ドを別の砥石軸に取り付け、第1のブレ−ドによって形成されたプレ溝に第2溝研削用ダイヤモンドブレ−ドを引き続き作用させて櫛歯状刃を備えるタイバ−カッタ−の刃部の加工方法を提案する。
【0004】
また、特開2002−66933号公報は、PC用ピンコネクタの成形金型用ワ−クに砥石厚みが0.01〜0.10mmのダイヤモンド含有金属複合メッキ砥石を用い、深さ1〜5mmの溝を複数研削加工する方法を開示する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
前記超硬チップ(ワ−ク)へ溝を切る方法は、砥番、厚みが異なった2種の溝研削用ダイヤモンドブレ−ド3,3’を用いるため、ブレ−ドの保管に要する面積が2倍要するとともに、2つの砥石軸が必要であり、装置も大型となる。
【0006】
また、厚みが0.2mm以下の薄い砥石(ブレ−ド)を用いるので、砥石先部が反り易く、ワ−クに櫛歯状の溝が多く形成された際、溝の基部のコ−ナ−部が丸くなる欠点がある。この溝の基部のコ−ナ−部が丸くなる欠点は、砥石車の回転を高速とすることによりその発生を遅らすことができるが、多数の溝をワ−クに櫛歯状に研削する場合の完全な解決手段とは言えない。
【0007】
一方、所望する溝幅Le(30〜200mm)よりも砥石幅Wが小さい砥石車を用い、砥石車を砥石軸と直角方向に切り込ませる動作を砥石軸方向に繰り返えすことによりワ−クに溝を研削するプランジ研削方法において、砥石車が幅方向に予め定める重ね代αで加工幅内を移動できる回数を整数n、加工できずに残る(W−α)よりも小さい端幅をγとするとき、前記端幅γが予め定める値よりも小さい場合は、切り込み回数を(n+1)回に維持するように前記重ね代αを補正する幅寄せ研削方法は知られている(特開2000−71157号)。
【0008】
この幅寄せプランジ研削方法を、薄い砥石部材の砥石車を用い、ワ−クに0.3mm以下の溝を高速ストロ−ク研削する方法に応用したところ、溝の基部のコ−ナ−部が丸くなる欠点がなくなることを見出し、本発明に到達した。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1は、円盤状砥石コアの外周縁部の外周面に砥石部材を固着した溝研削用ブレ−ドであって、該砥石部材の回転軸方向の厚みは0.05〜0.25mmであり、高さは溝深さの1.2倍以上であり、砥石部材の両側面は砥石部材の外周面に対し垂直な面をなす溝研削用ブレ−ドを砥石軸に取り付け、ワ−クを作業テ−ブルに水平または僅かに傾斜して保持し、この作業テ−ブルと前記回転ブレ−ドとを相対的に移動してワ−クの一端部に溝をストロ−ク研削加工する方法において、
ストロ−ク回数200〜500ストロ−ク/分で左右方向に往復移動する作業テ−ブル上のワ−クに4000〜8000min−1で回転する溝研削用ブレ−ドにより0.05〜0.5mm/分の速度で切り込みをかけて所望の溝幅Leよりも狭い幅L1のプレ溝を加工し、
次いで、ワ−ク面より溝研削用ブレ−ドを上昇させることにより後退させた後、溝研削用ブレ−ドを該ブレ−ドの砥石部材の垂直な側面が前記プレ溝より(Le−L1)の幅だけ遠ざかるように移動させ、
再び超硬チップの前記プレ溝に回転する溝研削用ブレ−ドにより切り込みをかけて所望の溝幅Leの溝に加工することを特徴とする、ワ−クに溝を研削加工する方法を提供するものである。
【0010】
ワ−クにプレ溝を高速ストロ−ク研削加工で設けた後、溝研削用ブレ−ドを幅寄せし、次いで再びブレ−ドでワ−クに切り込みをかけて所望の幅の溝に加工するので複数の溝を高速ストロ−ク研削加工しても溝の基部コ−ナが丸くなる(溝基部がU字型)ことがない。
【0011】
本発明の請求項2は、前記溝を高速ストロ−ク研削加工する方法において、溝の(Le−L1)/Leの値は、1/5〜1/20であることを特徴とする。
【0012】
砥石車(ブレ−ド)の幅寄せの距離が0.01〜0.05mmと小さく、加工されたワ−クの櫛歯状溝の深さ方向の幅の段差も3〜5μmと小さい。また、幅寄せの回数/溝数nが1回で済む。
【0013】
本発明の請求項3は、前記溝の高速ストロ−ク研削方法において、溝幅Le、所望の深さの溝を複数研削し、その溝の底基部よりの突起の高さが指定された高さとなった段階に溝研削用ブレ−ドの砥石部材の加工面をドレッシングし、再び、研削を続行することを特徴とする。
【0014】
ワ−クに櫛歯状溝を幅寄せ研削方法で加工していくと、櫛歯状溝が順次形成されていくに従って、図7に示すように溝基部の中央部に山状突起が発生し、順次突起の高さも高くなっていく。この突起の高さが例えば10μmとなる前に砥石車の加工面(外周縁)をドレッサでドレッシングする。
【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、溝研削用ダイヤモンドブレ−ドの断面図、図2はワ−クに溝を加工する状態を示すフロ−シ−ト図、図3は成形研削装置の斜視図、および図4は成形研削装置の側面図である。
【0016】
図1において、3は溝研削用ダイヤモンドブレ−ド(砥石車)、3aはアルミニウムまたはステンレス製の円盤状砥石コア、3bはダイヤモンド砥石部材、3fは砥石部材の基部である。該ブレ−ドの砥石部材3bの回転軸方向の厚みは0.05〜0.30mm、好ましくは0.10〜0.20mmであり、所望する最終溝幅Leの4/5〜19/20と小さい。ブレ−ドの直径は、80〜150mmφである。該溝研削用ブレ−ド3の砥石部材3bの高さは、加工するワ−クの溝の深さの1.2倍以上、好ましくは1.5〜2倍であり、寸法では2〜10mm、好ましくは3〜7mmである。
【0017】
砥石部材3bの両側面3d,3eは砥石部材の外周面3cに対し垂直(90度)な面を成している。
【0018】
図3および図4に示すNC成形研削装置1において、2はワ−ク、3は溝研削用ダイヤモンドブレ−ド、4は左右方向(X軸方向)に往復移動可能なテ−ブル、5は作業台、6は作業テ−ブル、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。
【0019】
左右往復移動可能なテ−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、左右移動テ−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。
ワ−ク2は、左右移動テ−ブル4上の作業テ−ブル6上に水平または僅かに傾斜して固定され、テ−ブルを左右方向に往復反転移動し、回転する溝研削用ダイヤモンドブレ−ド3を下降させてワ−ク2に切り込みをかけて溝を形成する。
【0020】
厚み2mmの超硬チップ(ワ−ク)に切り込み深さ3mm、溝幅0.23mm、溝ピッチ幅1.0mmの溝を複数本加工してタイバ−カッタ−を製造する場合、左右テ−ブル4のストロ−ク幅は6〜8mm、ストロ−ク回数は250〜300回/分、ダイヤモンドブレ−ド3のワ−ク2面に対し直角方向に切り込む速度は0.1mm/分、ダイヤモンドブレ−ドの回転数は5,000min−1である。
【0021】
ワ−ク2に溝を加工するには、砥石幅L1の前記溝研削用ダイヤモンドブレ−ド3を成形研削装置1の砥石軸11に取り付け、ワ−ク2を左右移動テ−ブル4上の作業テ−ブル6に水平または僅かに傾斜して保持し、この作業テ−ブルと前記回転ダイヤモンドブレ−ドとを相対的に移動してワ−ク2の一端部に所望する溝幅Leよりも狭い幅L1のプレ溝を設ける(図2a参照)。
【0022】
次いで、成形研削装置1の砥石軸を上昇させることにより溝研削用ダイヤモンドブレ−ド3をワ−ク2より後退させた後(図2b参照)、サドルを前方向または後方向に(Le−L1)の幅だけ移動させることにより溝研削用ダイヤモンドブレ−ドを該ブレ−ドの砥石部材の垂直な側面が前記プレ溝より(Le−L1)の幅だけ遠ざける(図2c参照)。
再びワ−ク2に加工された前記プレ溝に回転する溝研削用ダイヤモンドブレ−ドにより切り込みをかけて所望の溝幅Leの溝に加工する(図2d参照)。
この(Le−L1)/Leの値は、1/5〜1/20が好ましい。
【0023】
ワ−ク2の端部に1本の溝が形成されたら成形研削装置1の砥石軸を上昇させることにより溝研削用ダイヤモンドブレ−ド3をワ−ク2より後退させ、ついでサドルを前方向または後方向に溝のピッチ幅pだけ移動させ(図2e)、以下、前述のようにワ−クの端部に新たなプレ溝加工、ダイヤモンドブレ−ドの幅寄せ、所望幅溝の加工の操作をして次の溝を形成する。
以下、溝研削用ダイヤモンドブレ−ド3のピッチ幅寄せ、ワ−クの端部に新たなプレ溝加工、ダイヤモンドブレ−ドの幅寄せ、所望幅溝の加工の操作を繰り返し、ワ−ク端部に所望数の溝を形成し、櫛歯状溝を備えるタイバ−カッタ−の刃部を得る。
【0024】
ワ−クに上記櫛歯状溝を幅寄せ高速ストロ−ク研削方法で加工していくと、櫛歯状溝が順次形成されていくに従って、図7に示すように溝基部の中央部に山状突起が発生し、順次突起の高さも高くなっていく。この突起の高さが例えば10μmとなる前の時点で、砥石車の加工面(外周縁)をドレッシングする。
このドレッシングの時期は、溝の深さ、溝幅、砥石種類に依存する。予め突起の高さが10μmとなるときの溝の加工数を調べておき、2回目からは該溝加工数となる前の時点で砥石車をドレッシングするようコンピュ−タ制御させてもよい。
ドレッサには、ダイヤモンド砥石、CBN砥石等を用いる。
【0025】
ワ−ク2の素材としては、超硬合金、シリコン基板(バ−)、サ−メット、ハステロイ、ニッケルクロム鋼、ステンレス、タングステンカ−ボンアロイ(WC)等が挙げられる。
上述の例は、ワ−ク用途としてワ−ク端部に溝を形成するタイバ−カッタ−を挙げたが、溝がワ−ク表面の一端から他端に亘って形成させる人工骨、光ファイバ−リレ−器、PC用コネクタ−ピン金型入子等のワ−クへの溝加工にも本発明の溝加工方法が利用できることは勿論である。
また、溝研削用ブレ−ドとしてダイヤモンド砥石部材を固着したダイヤモンドブレ−ドを例示したが、砥石部材はワ−クの素材に応じてCBN砥石、グリ−ンカ−ボン砥石(GC)であってもよい。
【0026】
左右移動テ−ブル4上の作業テ−ブル6は、厚み0.5〜5mmの緩衝材シ−トを載せた電磁チャックでもよいし、ABS、ベ−クライト、シリコンバ−など研削抵抗の小さい厚み2〜25mmの板が用いられる。緩衝材シ−トの素材としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ(4弗化エチレン)等が挙げられる。ワ−ク2は固定枠(治具)で固定してもよいし、ワ−クと緩衝材または板をワックスまたは水溶性接着剤で接着して固定してもよい。
【0027】
【実施例】
実施例1
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、ダイヤモンドブレ−ドとして円盤状砥石コアの外周縁部の外周面に厚み0.20mm、高さ6mm、両側面が垂直面のダイヤモンド砥石部材を固着した直径120mmのダイヤモンドブレ−ドを用い、このブレ−ドを前記成形研削装置の砥石軸に装着した。
【0028】
また、ワ−クとして、高さ50.0mm、縦6.7mm、横2.0mmの長尺状タングステンカ−ボンアロイ(WC)を用い、これを左右移動テ−ブル上に載置されたシリコンバ−作業テ−ブルに治具を用いて固定した。
このワ−クの上端に溝幅(Le)0.22mm、深さ3mm、溝ピッチ幅0.40mmの溝を18本、約3時間要して研削加工した。(Le−L1)の値は0.02mmで、(Le−L1)/Leの値は約0.09である。
【0029】
即ち、制御盤のCRT画面より基準点、加工開始点、テ−ブルの左右ストロ−ク幅4mm、ストロ−ク数250ストロ−ク/分、ツ−ル幅寄せ幅0.020mm、溝ピッチ幅0.400mm、連続切り込み速度0.1mm/分、スパ−クアウト回数5秒/溝、ブレ−ド回転数5000min−1、溝本数18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。
【0030】
0.20mm幅のプレ溝をワ−ク(WC)に研削加工した後、砥石軸を上昇させることにより溝研削用ダイヤモンドブレ−ドをワ−クより後退させ、ついで、サドルを前方向に0.02mmの幅移動させることにより溝研削用ダイヤモンドブレ−ドの砥石部材の垂直側面を前記プレ溝の側面より0.02mm幅だけ遠ざけた。
再び、同一切り込み速度、ストロ−ク回数、ブレ−ド回転数でワ−クに加工された前記プレ溝に溝研削用ダイヤモンドブレ−ドにより切り込みをかけて所望の溝幅0.22mm、深さ3mmの溝に加工した。
【0031】
ワ−ク(WC)の端部に1本の溝が形成されたら成形研削装置の砥石軸を上昇させることにより溝研削用ダイヤモンドブレ−ドをワ−クより後退させ、ついでサドルを前方向に溝のピッチ幅0.400mmだけ移動させ、以下、前述のようにワ−クの端部に新たなプレ溝加工、ダイヤモンドブレ−ドの幅寄せ、所望幅溝の加工の操作をして次の溝の形成を行なった。
【0032】
以下、溝研削用ダイヤモンドブレ−ドのピッチ幅寄せ、ワ−クの端部に新たなプレ溝加工、ダイヤモンドブレ−ドの幅寄せ、所望幅溝の加工の操作を繰り返し、ワ−クの上端部に18本の溝を形成した。
加工中、ブレ−ドの破損はなかった。また、溝ピッチ部の欠けもなかった。
【0033】
得られた加工ワ−クを図7に示す。溝18本の溝の前幅、中央幅および深部幅の段差(幅誤差)は、最大で5μmであった。溝基部のコ−ナ−部は直角であった。櫛歯状溝の基部(底部)の第1から第4溝までには突起は見受けられないが、第5溝には3μm高さの突起が見受けられ、第18溝では突起高さは8μmに達していた。
次に新たに溝研削加工されたワ−クの第4溝の突起高さは10μmであった。よって、ワ−ク1個の溝研削加工が終了した時点(溝18本が形成された時点)で、ダイヤモンドブレ−ドの加工面をダイヤモンド砥石でドレッシングするよう制御装置に記憶させた。
【0034】
実施例2
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、ダイヤモンドブレ−ドとして円盤状砥石コアの外周縁部の外周面に厚み0.20mm、高さ5mm、両側面が垂直面のダイヤモンド砥石部材を固着した直径120mmのダイヤモンドブレ−ドを用い、このブレ−ドを成形研削装置の砥石軸に装着した。
【0035】
また、ワ−クとして、厚み2mm、縦15mm、横20mmの長尺状超硬チップ(JISV)を用い、これを左右移動テ−ブル上に治具を用いて固定した。
このワ−クの上端に溝幅(Le)0.23mm、深さ3mm、溝ピッチ幅0.40mmの溝を37本、6時間要して研削加工した。(Le−L1)の値は0.03で、(Le−L1)/Leの値は約0.13である。
【0036】
即ち、制御盤のCRT画面より基準点、加工開始点、テ−ブルの左右ストロ−ク幅4mm、ストロ−ク数250ストロ−ク/分、ツ−ル幅寄せ幅0.030mm、溝ピッチ幅0.400mm、連続切り込み速度0.15μm/秒、スパ−クアウト回数5秒/溝、ブレ−ド回転数5000min−1、溝本数37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。
【0037】
0.20mm幅のプレ溝が超硬チップに研削加工した後、砥石軸を上昇させることにより溝研削用ダイヤモンドブレ−ドを超硬チップより後退させ、ついで、サドルを前方向に0.03mmの幅移動させることにより溝研削用ダイヤモンドブレ−ドの砥石部材の垂直側面を前記プレ溝の側面より0.03mm幅だけ遠ざけた。
再び、同一切り込み速度、ストロ−ク回数、ブレ−ド回転数で超硬チップに加工された前記プレ溝に溝研削用ダイヤモンドブレ−ドにより切り込みをかけて所望の溝幅0.23mm、深さ3mmの溝に加工した。
【0038】
超硬チップの端部に1本の溝が形成されたら成形研削装置の砥石軸を上昇させることにより溝研削用ダイヤモンドブレ−ドを超硬チップより後退させ、ついでサドルを前方向に溝のピッチ幅0.400mmだけ移動させ、以下、前述のようにワ−クの端部に新たなプレ溝加工、ダイヤモンドブレ−ドの幅寄せ、所望幅溝の加工の操作をして次の溝の形成を行なった。
【0039】
以下、溝研削用ダイヤモンドブレ−ドのピッチ幅寄せ、ワ−クの端部に新たなプレ溝加工、ダイヤモンドブレ−ドの幅寄せ、所望幅溝の加工の操作を繰り返し、ワ−ク端部に37本の溝を形成し、タイバ−カッタ−の刃部を得た。なお、第19本目の溝加工前に溝研削用ダイヤモンドブレ−ドの加工面をダイヤモンド砥石でドレッシングした。第18溝の溝基部の山状突起高さは8μmであり、溝基部のコ−ナ−部は直角であった。第19溝の溝基部には突起は見受けられなかった。第37溝の溝基部の山状突起高さは8μmであった。
【0040】
得られた溝37本の溝の前幅、中央幅および深部幅の段差(幅誤差)は、最大で5μmであった。
加工中、ブレ−ドの破損はなかった。また、溝ピッチ部の欠けもなかった。
【0041】
【発明の効果】
本発明のブレ−ドの幅寄せを利用するワ−クの2段溝切り高速ストロ−ク研削方法は、溝隅部が丸くなることなく、溝の前幅、中央幅および深部幅の段差が小さい溝をワ−クに形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】溝研削用ダイヤモンドブレ−ドの断面図である。
【図2】ワ−クに溝を加工する状態を示すフロ−シ−ト図である。
【図3】成形研削装置の斜視図である。
【図4】成形研削装置の側面図である。
【図5】タイバ−カッタ−の加工装置の正面図である(公知)。
【図6】タイバ−カッタ−の刃部の斜視図である(公知)。
【図7】本発明方法により溝加工されたワ−クの側面の一部を示す図である。
【符号の説明】
1 NC成形研削装置
2 ワ−ク(超硬チップ)
2a 溝
3 ダイヤモンドブレ−ド
3a コア
3b 砥石部材
3c 垂直側面
3d 垂直側面
4 左右移動テ−ブル
6 作業テ−ブル
Claims (3)
- 円盤状砥石コアの外周縁部の外周面に砥石部材を固着した溝研削用ブレ−ドであって、該砥石部材の回転軸方向の厚みは0.05〜0.25mmであり、高さは溝深さの1.2倍以上であり、砥石部材の両側面は砥石部材の外周面に対し垂直な面をなす溝研削用ブレ−ドを砥石軸に取り付け、ワ−クを作業テ−ブルに水平または僅かに傾斜して保持し、この作業テ−ブルと前記回転ブレ−ドとを相対的に移動してワ−クの一端部に溝をストロ−ク研削加工する方法において、
ストロ−ク回数200〜500ストロ−ク/分で左右方向に往復移動する作業テ−ブル上のワ−クに4000〜8000min−1で回転する溝研削用ブレ−ドにより0.05〜0.5mm/分の速度で切り込みをかけて所望の溝幅Leよりも狭い幅L1のプレ溝を加工し、
次いで、ワ−ク面より溝研削用ブレ−ドを上昇させることにより後退させた後、溝研削用ブレ−ドを該ブレ−ドの砥石部材の垂直な側面が前記プレ溝より(Le−L1)の幅だけ遠ざかるように移動させ、
再び超硬チップの前記プレ溝に回転する溝研削用ブレ−ドにより切り込みをかけて所望の溝幅Leの溝に加工することを特徴とする、ワ−クに溝を研削加工する方法。 - 溝の(Le−L1)/Leの値は、1/5〜1/20であることを特徴とする、請求項1に記載のワ−クに溝を研削加工する方法。
- 溝幅Le、所望の深さの溝を複数研削し、その溝の底基部よりの突起の高さが指定された高さとなった段階に溝研削用ブレ−ドの砥石部材の加工面をドレッシングし、再び、研削を続行することを特徴とする、請求項1に記載のワ−クに溝を研削加工する方法。
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-
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