JP2004299019A - Segment type super abrasive grinding wheel - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、研削砥石に係り、特に、超砥粒層を有する複数のセグメントチップがベース部材に固着されたセグメント型超砥粒砥石の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ダイヤモンド砥粒或いはCBN砥粒といった超砥粒がガラス質結合剤で結合された超砥粒層を有する複数のセグメントチップが、例えば孔明き円板状のベース部材の外周面に合成樹脂等で固着されて成り、そのベース部材の軸心周りに回転駆動されることにより、そのセグメントチップの超砥粒層の表面すなわち研削面で研削加工を行うセグメント型超砥粒砥石が知られている。このような砥石によれば、アルミナ砥粒(Al2O3)や炭化珪素砥粒(SiC)等の一般砥粒を用いた砥石に比較して、研削に関与する砥粒層の寿命が長いので耐久性を有すると共に、高い加工精度を得ることができる利点がある。しかも、セグメント砥石の形態を採ることから、比較的高価な超砥粒を研削に寄与する部分だけに配置することが可能であると共に、軸心に設けられた取付孔を起点とする遠心破壊が生じ難いので、高い周速度で使用することができる利点がある(例えば、特許文献1参照)。例えば、全体がガラス質結合剤で結合された砥粒層から成る一般砥石では例えば33(m/s)程度の周速度で使用されるが、これに比較して著しく高い周速度、例えば200(m/s)もの周速度で使用することが行われている。この結果、このような高い周速度の使用においては、ベース部材とセグメントチップとの固着界面における剥離強度が砥石破壊に関して重要な要素となる。
【0003】
ところで、例えば円筒状の被削材の研削加工方法は、軸心まわりに回転させられているその被削材に対する砥石の移動方向により、砥石を被削材の軸心に垂直な方向に沿って移動させる所謂プランジ研削と、砥石をその軸心に平行な方向に沿って移動させる所謂トラバース研削とに大別される。また、これらを組み合わせた態様として、砥石を一方向へ移動させる過程で被削材の表面を所望の輪郭線に沿って研削する所謂コンタリング研削がある(例えば、特許文献2参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−141231号公報
【特許文献2】
特開平7−266202号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記のプランジ研削においては、砥石が被削材に押し付けられることによりその被削材から受ける反力は、その砥石の軸心に垂直な方向に向かうので、セグメントチップの固着界面において、砥石の回転に伴って発生する遠心力とその反力とが互いに減じ合う方向に働く。すなわち、プランジ研削においては、砥石破壊の問題は生じ難い。これに対して、トラバース研削やコンタリング研削においては、砥粒層の側面でも被削材を研削しつつ砥石がその軸心に平行な方向に移動させられることから、図1に示されるように、その移動速度および切込み量に応じた反力Rが被削材10から砥石12のセグメントチップ14の側面に作用する。この反力Rは、セグメントチップ14とベース部材16との固着界面18に対して、砥石12の進行方向後方側の端面20においては圧縮応力として作用するが、進行方向前方側の端面22においては引張り応力として作用する。そのため、その後方側端面20においては遠心力が圧縮応力で減じられるが、前方側端面22においては遠心力に引張り応力が重畳させられて剥離方向の応力が増大する。
【0006】
一方、高周速の研削加工においては、砥粒層に含まれる多数の砥粒の各々の負荷が軽減されることから、切込み量やトラバース研削における軸心方向の送り速度を共に大きくすることにより、研削速度を一層高めて生産能率を高め得ることが知られている。しかしながら、トラバース研削やコンタリング研削において切込み量や送り速度を大きくすると、前記の反力Rが一層大きくなり、延いては前方側端面22における剥離方向の応力が一層増大するため、セグメント型超砥粒砥石においては、固着界面18の剥離強度の不足が研削速度向上の妨げとなっていた。なお、このような問題は、砥石の軸心方向の移動を伴うトラバース研削等において顕著であるが、そのような移動を伴わないプランジ研削においても、研削面および被削材の被研削面がその軸心方向に対して傾斜させられている場合には同様に生じ得る。
【0007】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであって、その目的は、研削速度を一層向上させ得るセグメント型超砥粒砥石を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための第1の手段】
斯かる目的を達成するため、第1発明の要旨とするところは、超砥粒がガラス質結合剤により相互に結合された超砥粒層から成る研削面を備えた複数のセグメントチップがベース部材の軸心を中心とする一円周上に相互に密接して固着され、その軸心まわりに回転駆動されることにより、前記研削面で研削加工を行うセグメント型超砥粒砥石であって、遠心力と被削材から作用する反力とに基づいて前記セグメントチップと前記ベース部材との固着界面のうち前記軸心に平行な方向における両端位置に発生するそれらを引き剥がす方向の応力が、その固着界面がその軸心に平行である場合にその両端位置に発生する最大応力よりも低くなるように、その固着界面がその軸心に対して傾斜させられたことにある。
【0009】
【第1発明の効果】
このようにすれば、セグメントチップとベース部材との固着界面がそのベース部材の軸心に対して傾斜させられることにより、研削加工時において砥石の回転に伴って発生する遠心力と被削材から作用する反力とに基づいてその固着界面に作用する引き剥がし方向の応力が、軸心方向の両端位置において、固着界面がその軸心に平行に設けられる場合に比較して低下させられる。すなわち、固着界面を傾斜させることによって、反力に基づく剥離方向の引張り応力の作用方向をその固着界面に対して傾斜させ、その応力が最も大きくなる砥石端面においてベース部材の直径を他の部分に対して小さくすれば、回転に起因してその固着界面に作用する応力は、端面では小さくなり、その分だけ他の部分で大きくなるように分布する。この結果、回転応力や反力に基づいて剥離方向に作用する応力成分が傾斜の程度に応じて減じられるため、砥石端面においてその剥離方向に作用する応力の総和が小さくなる。そのため、砥石周速度を高めると共に切込み量や送り速度を大きくしても、セグメントチップが固着界面においてベース部材から剥離することが抑制されるので、研削速度を一層高めることができる。なお、本願において「固着界面が軸心に対して傾斜」するとは、曲面を成すその固着界面の任意の位置における母線が軸心に平行とはなっていない位置関係をいうものである。
【0010】
【課題を解決するための第2の手段】
また、前記目的を達成するための第2発明の要旨とするところは、超砥粒がガラス質結合剤により相互に結合された超砥粒層から成る研削面を備えた複数のセグメントチップがベース部材の軸心を中心とする一円周上に相互に密接して固着され、その軸心まわりに回転駆動されることにより、全体として円筒面を成す前記研削面で研削加工を行うセグメント型超砥粒砥石であって、前記セグメントチップと前記ベース部材との固着界面が、前記軸心に平行な方向における両端位置からそれらの中間位置に向かうに従って外周側に位置するように傾斜させられたことにある。
【0011】
【第2発明の効果】
このようにすれば、円筒状の研削面を備えたセグメント型超砥粒砥石において、前記固着界面がベース部材の軸心方向(一般には厚み方向)における内側に向かうに従って、外周側に位置するように傾斜させられる。換言すれば、固着界面は、厚み方向の中間部において最も直径寸法が大きくなるように2方向に傾斜させられたV字状乃至U字状等の形状に構成される。そのため、研削面が円筒状を成すことからトラバース研削時において両端面の何れも進行方向の前方側に位置させ得る砥石において、何れの向きで使用した場合にも、進行方向前方側の端面における剥離方向の応力が低下させられる。すなわち、固着界面をベース部材の軸心と平行に設けた場合において被削材から固着界面に作用する剥離方向の反力が最大となり得る進行方向前方側の端面におけるその剥離方向の応力の総和が低下させられる。したがって、砥石周速度を高めると共に切込み量や送り速度を大きくしても、セグメントチップが固着界面においてベース部材から剥離することが抑制されるので、研削速度を一層高めることができる。
【0012】
【課題を解決するための第3の手段】
また、前記目的を達成するための第3発明の要旨とするところは、超砥粒がガラス質結合剤により相互に結合された超砥粒層から成る研削面を備えた複数のセグメントチップがベース部材の軸心を中心とする一円周上に相互に密接して固着され、その軸心まわりに回転駆動されることにより、全体として円錐台の側面形状を成す前記研削面で研削加工を行うセグメント型超砥粒砥石であって、前記セグメントチップと前記ベース部材との固着界面が、前記軸心に対して前記研削面と同じ方向に傾斜させられたことにある。
【0013】
【第3発明の効果】
このようにすれば、軸心方向に対して傾斜した研削面を備えたセグメント型超砥粒砥石において、前記固着界面がベース部材の軸心方向に沿った一方向に向かうに従って外周側に位置するように、その軸心に対してその研削面と同じ方向に傾斜させられる。そのため、研削面および被削材の被研削面がベース部材の軸心方向に対して傾斜させられている研削加工用の砥石において、これをその軸心方向に移動させるプランジ研削に用いた場合に研削面の直径寸法が相対的に小さい一方の端面側で固着界面の剥離方向に作用する応力が低下させられる。すなわち、軸心方向に平行な固着界面が設けられている場合において、その直径寸法の小さい側において最も大きくなる剥離方向の応力が低下させられること。したがって、砥石周速度を高めると共に切込み量や送り速度を大きくしても、セグメントチップが固着界面においてベース部材から剥離することが抑制されるので、研削速度を一層高めることができる。
【0014】
なお、上記の態様においては、固着界面はベース部材の軸心方向に対して研削面と同じ方向に傾斜していれば足りることから、それら固着界面と研削面とが互いに平行であっても差し支えない。
【0015】
【発明の他の態様】
ここで、好適には、前記第1発明において、前記研削面は、前記軸心方向の一端側に備えられ且つ他端側に向かうに従って直径が増大させられるように傾斜させられた第1研削面と、その第1研削面から連続し且つ前記軸心方向に平行な第2研削面とを有するものである。このようにすれば、第1研削面で粗研削を行い且つそれに続く第2研削面で仕上げ研削を行うように設計されたトラバース研削用のセグメント型超砥粒砥石において、その送り方向前方側に位置する第1研削面側に固着界面における剥離方向の応力が低下させられるので、好適に研削効率を高めることができる。
【0016】
なお、上記のように構成される場合において、前記固着界面は、前記第1研削面側の端面から他端面に向かうに従って直径寸法が拡大する傾斜面に構成されていてもよいが、その中間部において最も直径寸法が大きくなるように2方向に傾斜させられたものであっても良い。すなわち、砥石使用時における向きがその形状に基づいて定められている場合には、固着界面を軸心に平行とした場合に剥離方向の応力が最も大きくなる一方の端面側において、発生し得るその剥離方向の応力を低下させれば足りるので、固着界面は、傾斜面であるとV字状やU字状等の2方向に傾斜する面であるとを問わないのである。
【0017】
また、前記第1乃至第3発明において、一層好適には、前記固着界面は、ベース部材の軸心方向位置に関連して直径寸法が線形的に増減させられるものである。このようにすれば、直径寸法が非線形に増減させられる場合に比較して、必要強度を確保するための形状設計や製造工程が簡単になる利点がある。
【0018】
また、前記第1および第2発明において、一層好適には、前記固着界面の前記軸心方向に対する傾斜角度θの最大値θmaxは、前記セグメントチップの軸心方向の厚みをts、セグメントチップの半径方向の厚みの最小値をtrとしたとき、下記(1)式で定められる値であり、最小値θminは、下記(2)式で定められる値である。すなわち、角度θは、半径方向の最大厚みが最小厚みの1.2倍以上となるように定めることが好ましく、また、半径方向の最大厚みが最小厚みの2倍以下となるように定めることが好ましい。固着界面を傾斜して形成する場合には、セグメントチップ重量が増加することに加え、そのような傾斜形状を形成するために製造工程の追加が必要となる不都合を伴う。このようにすれば、固着界面を傾斜させることによってその固着界面に作用する剥離方向の応力を十分に緩和できる範囲で傾斜角度が小さい値に留められているので、傾斜角度の増大に伴って研削に直接寄与しない砥粒層の容積の増大することが抑制される。すなわち、例えば研削面が軸心方向に平行な砥石においては、固着界面をその軸心方向に対して傾斜させると、傾斜角度を大きくするに従って研削に使用不可能な砥粒層の容積が増大するため、その傾斜角度は剥離方向の応力を十分に低下させ得る範囲で小さいことが好ましい。一方、固着界面が僅かでも傾斜していれば本発明の効果を享受できるものであるが、剥離方向の応力を緩和する効果は、傾斜角度が小さくなるに従って減じられため、上記の最小値未満では研削速度の向上効果が著しく小さくなる。したがって、傾斜角度は任意の値を採ることができるものであるが、上記の範囲が好ましいのである。
tanθmax=tr/ts ・・・(1)
tanθmin=0.2tr/ts ・・・(2)
【0019】
なお、前述したような固着界面が軸心方向に沿った方向における中間部において最も直径寸法が大きくなるように2方向に傾斜させられたV字状乃至U字状等の形状のものでは、半径方向の最大厚みが最小厚みの1.2倍〜2倍となる角度θは、例えば、上記(1)、(2)式においてtsに代えてts’=ts/2を用いることにより求められる。また、上記半径方向の厚みの最小値は、例えば、固着界面が傾斜させられない場合における従来のセグメントチップのそれと同じ値に維持すれば良い。すなわち、半径方向の厚みの最大値は、例えば、従来の固着界面を有するものの2倍以下の範囲が望ましいことになる。
【0020】
また、前記第1乃至第3発明において、好適には、前記セグメントチップは、前記超砥粒層の下側に一般砥粒がガラス質結合剤によって相互に結合させられた下地層を一体的に備え、その下地層において前記ベース部材に固着されたものである。すなわち、前記固着界面はその下地層とベース部材との間に形成される。このような下地層を備えたセグメントチップを用いたセグメント型超砥粒砥石においては、セグメントチップ全体を超砥粒層で構成する場合に比較して、超砥粒層を使い切ることが容易となる利点があるが、更に、本発明においては、固着界面を傾斜させることに伴ってセグメントチップのうち使用不能な部分の容積が増大しても、下地層と超砥粒層との界面の形状を適宜の形状、例えば研削面に倣った形状(例えば平行)に形成することで、その傾斜形状に起因して高価な超砥粒層の廃棄量が増大することが抑制される利点もある。
【0021】
なお、上記のように下地層が備えられる場合には、前記最大傾斜角度θmax、最小傾斜角度θminは、前記(1)、(2)式において、tr、tsをその下地層の半径方向の最小厚みtir、軸心方向厚みtisに置き換えることによって得られる値である。また、上記下地層は、一般に超砥粒層と一体的に成形され且つ同時に焼成処理を施されることによって形成される。このため、それらの界面はセグメントチップとベース部材との固着界面に比較して十分に高い剥離強度を有するので、セグメント型超砥粒砥石の強度に実質的に影響を与えることはない。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。
【0023】
図2は、本発明の一実施例のセグメント型超砥粒砥石(以下、単に砥石という)30の全体を示す平面図である。図において、砥石30は、例えば全体の直径寸法が400(mm)程度、厚さ寸法が5(mm)程度で、軸心部には直径寸法が25(mm)程度の取付孔32を有している。また、この砥石30は、円弧形状で一様な周方向寸法のセグメントチップ34を、軸心Oを中心とする円板形状のベース部材36の外周面に、周方向において隙間無く配置し、合成樹脂接着剤にて一体的にベース部材36に固着するとともに、隣接するセグメントチップ34同士もできるだけ隙間を小さくして接着剤にて一体的に連結したものである。
【0024】
上記のセグメントチップ34は、紙面に垂直な砥石30の軸心方向において一様な断面形状を備えたものであって、内周面および外周面が軸心Oを中心とする同心円の円弧とされている。また、セグメントチップ34は、その円弧の径方向において積層された二層で構成されたものであり、ベース部材36の円筒状の外周面(固着面)に固着された下地層38と、その下地層38の外周側に設けられ且つ実際に研削加工を行う砥粒層40とを備えている。セグメントチップ34の各々の各部の寸法は、その外周面における長さ寸法Lが例えば40(mm)程度、径方向における厚さ寸法tが例えば11.5(mm)程度、砥石30の軸心方向における幅寸法W(後述する図3参照)が例えば5(mm)程度である。
【0025】
上記下地層38は、一般砥粒、例えば#180/#220程度の粒度を備えたムライト粉末がビトリファイド結合剤で結合させられたものであり、砥粒層40は、超砥粒、例えば#80/#100程度の粒度を備えた立方晶窒化硼素(CBN)砥粒がビトリファイド結合剤で結合させられたものである。下地層38の砥粒率は50容量部、ビトリファイド結合剤は16容量部で、気孔率が例えば34容量部となっている。一方、砥粒層40の砥粒率は50容量部、ビトリファイド結合剤は16容量部で、気孔率が34容量部となっている。すなわち、これら下地層38および砥粒層40は、含まれている砥粒の材質および粒径が異なる他は、同様に多孔質に構成されている。砥石30は、このようなセグメントチップ34の外周面すなわち砥粒層40の外周面によって、軸心Oを中心とする円筒形状の研削作用面(研削面)が構成されたものであり、その軸心Oまわりに回転駆動されることにより、その外周面で前記被削材10等に研削加工が施される。
【0026】
また、前記のベース部材36は、例えばアルミニウム合金等の軽合金材料から成るものであって、例えば、直径寸法が390(mm)程度で厚さ寸法が5(mm)程度に構成されている。すなわち、砥石30を構成するセグメントチップ34およびベース部材36は、何れも同じ厚さ寸法である。
【0027】
図3は、上記の砥石30の断面の要部を示す図である。上述したように、砥石30は、ベース部材36の外周面に例えば0.05(mm)程度の厚さ寸法の合成樹脂層42を介してセグメントチップ34が固着されたものであるが、それらの固着界面は砥石30の軸心に平行な円筒面とはなっていない。すなわち、セグメントチップ34は、砥石30の両端面44,46においては前記の厚さ寸法t(=11.5(mm)程度)を有しているが、砥石30の軸心方向において内側に向かうに従って線形的にその厚さ寸法が小さくなり、砥石30の厚さ方向の中央位置においては、厚さ寸法がti=9(mm)程度になっている。
【0028】
このため、セグメントチップ34とベース部材36との固着界面すなわちセグメントチップ34の固着面およびベース部材36の外周面は、ベース部材36の厚さ方向の中央位置を通る端面44,46に平行な平面に関して対称的に、砥石30の軸心方向に対して角度θだけ傾斜する。この傾斜角度θは、例えば45°程度であり、セグメントチップ34の固着面およびベース部材36の外周面のそれぞれの対を成す2つの傾斜面の成す角度は例えば90°である。すなわち、セグメントチップ34は、その内周面が90°の2面角を成す谷型(V字)形状になっており、ベース部材36は、その外周面がそれを反転した山型(Λ字)形状になっている。前記のベース部材36の直径寸法は、端面44,46における値すなわち直径寸法の最小値である。
【0029】
なお、下地層38と砥粒層40との界面はその砥粒層40の表面および軸心方向に平行であり、砥粒層40は、例えばtg=5(mm)程度の一様な厚さ寸法を有している。これに対して、下地層38は、砥石軸心方向に関して線形的に厚さ寸法が増減する形状になっている。また、上述した各部の寸法から明らかなように、砥石30の半径方向における下地層38の最小厚みtirはti−tg=4(mm)程度、最大厚みtirMはt−tg=6.5(mm)程度であり、軸心方向における下地層38の厚さ寸法tisは砥石厚みWに等しい5(mm)程度であるので、前記傾斜角度θは、最大厚みtirMが最小厚みtirの1.6倍程度、すなわち2倍以下の値となる角度(すなわちtanθ=2tir/tisで与えられる値よりも小さい角度)である。
【0030】
図4は、上記の砥石30を用いて被削材10のトラバース研削加工を実施している状態を示す図である。図において、砥石30がその軸心まわりに回転させられつつ矢印S方向に送られることにより、被削材10の外周面が研削されている。この研削態様では、被削材10が主としてセグメントチップ34の進行方向前面側の端面44で削り取られることとなるため、セグメントチップ34は、その被削材10に押し付けられる先端部側面に図に矢印Rで示される方向の反力(側圧)を受ける。この反力Rは、固着界面すなわち合成樹脂層42に対してモーメントとして作用し、その固着界面のうち前方側に向かう部分にはそのモーメントに応じた引張り応力Fがその部分に垂直な方向に作用することになる。同様に、反対側の斜面にはモーメントに応じた圧縮応力が作用する。
【0031】
本実施例によれば、固着界面が回転軸心に対して傾斜させられた結果として、その固着界面に側圧に起因して発生するセグメントチップ34を引き剥がす方向の応力Fが、モーメントに応じた応力の分力となることから、通常は引き剥がし方向の応力が最も高くなる前方側の端面44において剥離方向に作用する応力の総和が減じられる。そのため、砥石30の回転速度および軸心方向の送り速度を比較的高くしても、セグメントチップ34がベース部材36から剥離し難い利点がある。例えば、砥石周速度を160(m/s)程度、砥石送り方向(軸心方向)の荷重を98(N)(=10(kgf))程度と高くしても、セグメントチップ34の剥離は全く生じない。
【0032】
図5乃至図7は、上記の研削加工時における応力解析の結果を説明する図である。なお、この解析は、前記のような寸法および形状の砥石30において、砥石周速度を160(m/s)、送り方向の荷重を98(N)(=10(kgf))として、有限要素法を用いて行った。また、各図において「従来」と記載されたものは、下地層が4(mm)程度の一様な厚さ寸法に構成されることによりセグメントチップの内周面が外周面に平行に形成され、且つベース部材の外周面がそれに対応して軸心に平行な円筒面に形成された他は、砥石30と同様に構成された従来のセグメント型超砥粒砥石、例えば図1に示される砥石10と同様な断面形状を備えた砥石における応力を示したものである。
【0033】
図5は、砥石30が上記周速度で回転させられているが被削材10には接触していない状態における応力、すなわち遠心力等回転に起因して固着界面に引き剥がし方向に作用する応力のみを表している。従来の砥石では、回転に起因する応力が砥石厚み方向すなわち軸心方向の全長に亘って略一様な値となる。これに対して、厚み方向の中央部においてベース部材36の直径寸法が大きくされることにより、固着界面が両端面44,46に比較して外周側に位置させられた本実施例の砥石30は、相対的に外周側に位置させられたその中央部で応力が2倍程度に高められる一方、相対的に内周側に位置させられた両端部において応力が1/2程度に低下させられている。
【0034】
また、図6は、砥石30が被削材10を研削している場合においてその被削材10から受ける側圧に基づく引き剥がし方向の応力のみを表したものである。すなわち、この図においては、回転に起因する応力が考慮されていない。図から明らかなように、固着界面が軸心方向に平行に設けられた従来の砥石では、被削材10に押し付けられる前方側端面44において極めて高い引き剥がし方向の応力が作用する一方、厚み方向の中央部よりもやや後方の位置で応力が略零になり、後方側端面46においては負すなわち圧縮応力となっている。これに対して、実施例の砥石30では、全体として前方側端面44から後方側端面46に向かうに従って応力が低くなる傾向を示すものの、端面44における応力は従来の略1/2程度に低下させられると共に、端面46における応力が略零まで高められている。
【0035】
図7は、上記の2つの応力の和であって、研削加工時に実際に受けるものと略等しい応力を表したものである。上述したように、従来の砥石では、回転に起因する応力が略一様である反面で、側圧に基づく応力が前方側端面44で著しく大きく且つ後方側端面46で負になっていることから、それらを合計した引き剥がし方向の応力は前方側端面44で大きく且つ後方側端面46で小さいものとなる。これに対して、実施例の砥石30では、回転に起因する応力が両端面44,46で低くなり、且つ側圧に基づく応力が前方側端面44で低くなると共に後方側端面46で僅かに高くなっていることから、それらを合計した引き剥がし方向の応力は、砥石30の厚み方向の中央部近傍で従来に比較して僅かに高くなるものの、前方側端面44において従来の略1/2程度の値になる。また、後方側端面46における応力は、従来の砥石と略同様である。
【0036】
一般に、砥石30におけるセグメントチップ34の剥離は、端面44,46を基点として生ずるものであり、内部から剥離が開始することは殆どない。そのため、上記のように前方側端面44における引き剥がし方向の応力が低下させられ、且つ後方側端面46における引き剥がし方向の応力が従来並に保たれることにより、両端面44,46における引き剥がし方向の応力の最大値が、従来の砥石の両端面における応力の最大値よりも低くなれば、砥石30全体としての剥離強度は高められることとなる。このため、前述したような高い周速度および高い送り方向荷重で研削加工を施してもセグメントチップ34の剥離が生じないのである。
【0037】
なお、前記の砥石30は、例えば、通常の工程に従って、すなわち粉末プレス成形および焼成工程等を経て、下地層38と砥粒層40とが一体となり且つ内周面が外周面に平行なセグメントチップを製造した後、その内周面にV字状の溝加工を施すことによって製造される。この溝加工は、例えば、外周断面が山型(Λ型)のダイヤモンド・ホイールを用いて、それに比較して極めて軟らかい下地層38の内周面を削り取ってその山型形状を転写することで成される。なお、下地層38と砥粒層40とは、同時に焼成されることによって一体化させられているので、合成樹脂層42で固着されたベース部材36との固着界面に比較して極めて高い剥離強度を備えており、それら下地層38および砥粒層40の界面における剥離は生じない。
【0038】
ビトリファイド結合剤で砥粒が相互に結合させられたセグメントチップ34を備えた砥石30は、上記のように個々のセグメントチップ34は全体を一体的に製造できるものの、その焼成時において同時に金属製のベース部材36に固着することはできない。そのため、前記のように合成樹脂層42を介して接着されることとなるが、このようなセグメント型超砥粒砥石30においては、その合成樹脂層42によって構成された固着界面が最も低強度となるので、その界面における剥離を抑制する利点がある。
【0039】
要するに、本実施例によれば、セグメントチップ34とベース部材36との固着界面がそのベース部材36の軸心に対して角度θだけ傾斜させられることにより、研削加工時において砥石30の回転に伴って発生する遠心力等と、被削材10から作用する側圧とに基づいてその固着界面に作用する引き剥がし方向の応力が、軸心方向の両端位置において、固着界面がその軸心に平行に設けられる場合に比較して低下させられる。そのため、砥石周速度を高めると共に切込み量や送り速度を大きくしても、セグメントチップ34が固着界面においてベース部材36から剥離することが抑制されるので、研削速度を一層高めることができる。
【0040】
しかも、本実施例によれば、円筒状の研削面を備えた砥石30において、固着界面がベース部材36の軸心方向における内側に向かうに従って、外周側に位置するように傾斜させられる。そのため、砥石30は、その両端面44,46の何れを用いてトラバース研削をすることも可能な研削面形状を備えているが、固着界面も厚み方向において対称的に設けられていることから、何れの向きで使用した場合にも、進行方向前方側の端面における剥離方向の応力が低下させられる利点がある。
【0041】
次に本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において前述した実施例と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略する。
【0042】
図8は、コンタリング研削用の砥石50に本発明が適用された場合における研削実施状態を説明する図である。この砥石50は、例えば図に一点鎖線52で示される加工輪郭線に沿って研削するために用いられるものであり、図の矢印S方向に送られつつ、その軸心方向位置に関連して被削材10に接近し或いは離隔する方向に移動させられる。
【0043】
図9に、この砥石50の外周縁近傍の断面を示す。図に示されるように、この砥石50に備えられたセグメントチップ54も、下地層38および砥粒層40から構成されており、それらの界面が回転軸心に平行に設けられる一方、下地層38とベース部材36との界面がその回転軸心に対して傾斜させられた構造とされている。その傾斜角度は、例えば回転軸心に対して39°程度である。そのため、この砥石50を用いたコンタリング研削加工においても、砥石30の場合と同様に、その矢印S方向に送る際に被削材10から受ける側圧に起因する剥離方向の応力が緩和されるので、高速且つ高荷重の研削条件としてもセグメントチップ54の剥離が生じ難い利点がある。
【0044】
なお、上記の砥石50では、外周面すなわち研削面に、送り方向の前方側端面44から後方側端面46に向かう中間位置までの範囲において、回転軸心に対して例えば5°程度の角度だけ傾斜させられたテーパ面56が設けられている。このテーパ面56は、コンタリング研削の粗加工を担うものであるが、このような形状とされた結果として、砥石50は、図に示される固定された向きでのみ使用可能である。そのため、この砥石50では、端面44が前方側に位置する使用態様における応力のみが緩和されていれば足りるので、固着界面44を2方向に傾斜したV字形状に形成する必要はない。すなわち、図において一点鎖線で示すように、ベース部材36の直径寸法が前方側端面44から後方側端面46に向かうに従って次第に小さくなるような、一方向に傾斜した傾斜面58としても差し支えない。
【0045】
図10は、更に他の実施例の砥石70の要部断面をその使用状態で示す図である。図において、砥石70は、回転軸心に対して傾斜した表面を有するバルブ等の被削材72のその傾斜面すなわちバルブフェース等を研削加工するためのものである。そのため、砥石70の外周面に備えられた研削面すなわちセグメントチップ74の表面は、その傾斜面に倣った例えば軸心方向に45°程度の角度だけ傾斜した傾斜面に構成されている。セグメントチップ74の内周面すなわちベース部材36への固着面は、その研削面と平行である。すなわち、本実施例においては、セグメントチップ74とベース部材36との固着界面が、研削面とは平行であるが、回転軸心に対しては傾斜した向きに形成されている。なお、図において80は、被削材72を保持し且つその軸心まわりに回転させるためのホルダである。
【0046】
上記のように構成された砥石70は、例えば、その軸心まわりに回転させつつ、矢印P方向に移動させることで被削材72を研削加工する。すなわち、本実施例においては、砥石70がその軸心方向に移動させられない。このような使用態様においても、被加工面および研削面が傾斜させられていることから、その被削材72から砥石70に向かう反力の一部が軸心に平行な方向に向かう応力Fとなるので、その応力Fに基づくモーメントが固着界面に作用し得る。そのため、固着界面が軸心に平行に設けられていると、図において左側に位置する端面76すなわち砥石70の小径側の端面において大きな引き剥がし方向の応力が発生するので、セグメントチップ74の剥離が生じないように、砥石周速度や切込み量が制限されることとなる。しかしながら、本実施例によれば、砥石70の小径側の端面76から反対の端面78に向かうに従ってベース部材36の直径寸法が大きくなるように固着界面が傾斜させられているので、その傾斜角度に応じた大きさだけ引き剥がし方向の応力が減じられると共に、直径寸法の縮小量に応じて遠心力に基づく引き剥がし方向の応力も低下させられる。
【0047】
したがって、固着界面が軸心方向に平行であった従来の砥石に比較して、全体として端面76における引き剥がし方向の応力が低下させられるため、セグメントチップ74の剥離が抑制され、高い周速度且つ大きな切込み量で研削加工することが可能となる。
【0048】
すなわち、本実施例によれば、軸心方向に対して傾斜した研削面を備えた砥石70において、固着界面がベース部材36の軸心方向に沿った一方向に向かうに従って外周側に位置するように、その軸心に対してその研削面と同じ方向に傾斜させられているので、研削面および被削材72の被研削面がベース部材36の軸心方向に対して傾斜させられているバルブフェース研削用の砥石70において、その軸心方向に移動させるプランジ研削に用いた場合に研削面の直径寸法が相対的に小さい一方の端面76側で固着界面の剥離方向に作用する応力が低下させられる。そのため、砥石周速度を高めると共に切込み量や送り速度を大きくしても、セグメントチップ74が固着界面においてベース部材36から剥離することが抑制されるので、研削速度を一層高めることができる。
【0049】
以上、本発明を図面を参照して詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施できる。
【0050】
例えば、実施例においては、下地層38および砥粒層40が一体的に備えられたセグメントチップ34,54,74を備えた砥石30,50,70に本発明が適用された場合について説明したが、本発明は、下地層38を備えず、セグメントチップ34等の全体が砥粒層40で構成された砥石にも同様に適用される。
【0051】
また、実施例においては、固着界面の軸心方向に対する傾斜角度が、砥石30においては45°程度、砥石50においては39°程度、砥石70においては45°程度にそれぞれ設定されていたが、これらの値は、傾斜させることによって緩和し得る応力の大きさと、傾斜させるに従って増大する製造工程の煩雑さや下地層38の容積増大の無駄等を比較考量して定められるものであり、軸心方向に対して0°よりも大きく且つ90°よりも小さい範囲で適宜の角度に設定される。但し、傾斜させることに伴うセグメントチップ34等の重量増加延いては遠心力増大や工程の複雑化、研削に直接寄与しない容積増大等を考慮すると、半径方向の最大厚みが最小厚みの1.2〜2倍の範囲が最も好ましい。
【0052】
また、実施例においては、固着界面の傾斜が断面において直線的すなわち厚み方向に関して線形的に変化するものであったが、断面において曲線となるような非線形的な傾斜面であっても差し支えない。
【0053】
また、図10に示される実施例においては、固着界面が研削面に平行に形成されていたが、この実施例においては、固着界面が軸心方向に対して研削面と同じ方向に僅かでも傾斜させられていれば応力緩和効果が得られるので、その傾斜角度は、研削面の傾斜角度より大きくても、小さくても差し支えない。
【0054】
また、実施例においては、下地層38がムライト粉末を含む一般砥粒層に構成されていたが、下地層38に含まれる砥粒は安価な一般砥粒であれば、アルミナやSiC等であっても差し支えない。
【0055】
また、実施例においては、砥粒層40がCBNを砥粒として含むものであったが、砥粒層40は超砥粒を含むものであれば足りるので、ダイヤモンド砥粒を含むものであっても差し支えない。
【0056】
その他、一々例示はしないが、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】トラバース研削における問題点を説明する図である。
【図2】本発明の一実施例のセグメント型超砥粒砥石の全体を示す平面図である。
【図3】図2の砥石の断面構造を説明する図である。
【図4】図2の砥石を用いた研削加工の実施状態を示す図である。
【図5】図2の砥石において遠心力に基づいて合成樹脂層に作用する応力を砥石の厚み方向について説明する図である。
【図6】図2の砥石において被削材からの反力に基づいて合成樹脂層に作用する応力を砥石の厚み方向について説明する図である。
【図7】遠心力および被削材からの反力の合応力を砥石の厚み方向について説明する図である。
【図8】本発明の他の実施例の砥石を用いた研削加工の実施状態を説明する図である。
【図9】図8の砥石の断面の要部を拡大して示す図である。
【図10】本発明の更に他の実施例の砥石を用いた研削加工の実施状態を説明する図である。
【符号の説明】
30:セグメント型超砥粒砥石
34:セグメントチップ
36:ベース部材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a grinding wheel, and more particularly to an improvement of a segment type superabrasive wheel having a plurality of segment chips having a superabrasive layer fixed to a base member.
[0002]
[Prior art]
A plurality of segment chips having a superabrasive layer in which superabrasive grains such as diamond abrasive grains or CBN abrasive grains are combined with a vitreous binder are fixed to the outer peripheral surface of a perforated disk-shaped base member with a synthetic resin or the like. There is known a segment type superabrasive grindstone that performs a grinding process on a surface of a superabrasive layer of a segment chip, that is, a ground surface, by being rotationally driven around an axis of a base member. According to such a grindstone, alumina abrasive grains (Al 2 O 3 ) And silicon carbide abrasive grains (SiC), have the advantage that the abrasive layer involved in the grinding has a longer life and therefore has higher processing accuracy as well as a grinding wheel using general abrasive grains such as silicon carbide abrasive grains (SiC). There is. Moreover, since it adopts the form of a segment whetstone, it is possible to dispose relatively expensive superabrasive grains only in a portion contributing to grinding, and centrifugal fracture starting from a mounting hole provided in the shaft center. Since it hardly occurs, there is an advantage that it can be used at a high peripheral speed (for example, see Patent Document 1). For example, a general grindstone composed entirely of an abrasive layer bonded with a vitreous binder is used at a peripheral speed of, for example, about 33 (m / s). m / s). As a result, in the use of such a high peripheral speed, the peel strength at the bonding interface between the base member and the segment chip is an important factor with respect to grinding wheel breakage.
[0003]
By the way, for example, a grinding method of a cylindrical work material is performed by moving the grindstone in a direction perpendicular to the axis of the work material by a moving direction of the grindstone with respect to the work material being rotated around the axis. So-called plunge grinding for moving and so-called traverse grinding for moving the grindstone along a direction parallel to the axis thereof are roughly classified. Further, as an aspect in which these are combined, there is a so-called contouring grinding in which a surface of a work material is ground along a desired contour line in a process of moving a grindstone in one direction (for example, see Patent Document 2).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-141231
[Patent Document 2]
JP-A-7-266202
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-mentioned plunge grinding, the reaction force received from the work material when the grindstone is pressed against the work material is directed in a direction perpendicular to the axis of the grindstone. The centrifugal force and the reaction force generated along with it work in a direction to decrease each other. That is, in plunge grinding, the problem of grinding wheel destruction hardly occurs. On the other hand, in traverse grinding and contour grinding, the grinding wheel is moved in a direction parallel to its axis while grinding the work material on the side surface of the abrasive layer, as shown in FIG. The reaction force R corresponding to the moving speed and the cutting depth acts on the side surface of the
[0006]
On the other hand, in the high peripheral speed grinding, since the load of each of a large number of abrasive grains contained in the abrasive layer is reduced, by increasing both the cutting depth and the axial feed rate in traverse grinding. It is known that the grinding efficiency can be further increased to increase the production efficiency. However, if the depth of cut or the feed rate is increased in traverse grinding or contour grinding, the above-mentioned reaction force R is further increased, and the stress in the peeling direction on the
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a segment type superabrasive grinding wheel capable of further improving the grinding speed.
[0008]
[First means for solving the problem]
In order to achieve the above object, the gist of the first invention is that a plurality of segment chips having a ground surface composed of a superabrasive layer in which superabrasive particles are mutually bonded by a vitreous binder are used as a base member. A segment-type super-abrasive grindstone that performs a grinding process on the ground surface by being closely adhered to one another on a circumference centered on the axis, and being driven to rotate around the axis. Based on the centrifugal force and the reaction force acting from the work material, the stress in the direction of peeling them generated at both end positions in the direction parallel to the axis out of the fixed interface between the segment chip and the base member, The bonding interface is inclined with respect to the axis such that the maximum stress generated at both ends of the bonding interface is lower when the bonding interface is parallel to the axis.
[0009]
[Effect of the first invention]
With this configuration, the bonded interface between the segment chip and the base member is inclined with respect to the axis of the base member, so that the centrifugal force generated with the rotation of the grindstone during the grinding process and the work material are reduced. The stress in the peeling direction acting on the fixing interface based on the acting reaction force is reduced at both end positions in the axial direction as compared with the case where the fixing interface is provided parallel to the axis. That is, by inclining the bonding interface, the action direction of the tensile stress in the peeling direction based on the reaction force is tilted with respect to the bonding interface, and the diameter of the base member at the end face of the grindstone where the stress is the largest is set to the other part. On the other hand, if the stress is reduced, the stress acting on the fixed interface due to the rotation is distributed such that the stress decreases on the end face and increases accordingly in other portions. As a result, the stress component acting in the peeling direction based on the rotational stress or the reaction force is reduced in accordance with the degree of the inclination, so that the total stress acting in the peeling direction on the end face of the grindstone decreases. Therefore, even if the peripheral speed of the grindstone is increased and the cutting amount or the feed speed is increased, the separation of the segment chips from the base member at the bonding interface is suppressed, so that the grinding speed can be further increased. In the present application, "the fixed interface is inclined with respect to the axis" refers to a positional relationship in which the generatrix at an arbitrary position of the fixed interface that forms a curved surface is not parallel to the axis.
[0010]
[Second means for solving the problem]
The gist of the second invention for achieving the above object is that a plurality of segment chips having a ground surface comprising a superabrasive layer in which superabrasive particles are mutually bonded by a vitreous binder are used as a base. A segment-type super-type which is closely fixed to one another on a circumference centered on the axis of the member and is driven to rotate around the axis, thereby performing a grinding process on the ground surface forming a cylindrical surface as a whole. An abrasive grain whetstone, wherein the fixed interface between the segment chip and the base member is inclined so as to be located on the outer peripheral side from both end positions in a direction parallel to the axis toward their intermediate position. It is in.
[0011]
[Effect of the second invention]
With this configuration, in the segment type superabrasive grinding wheel having the cylindrical grinding surface, the fixed interface is located on the outer peripheral side as it goes inward in the axial direction (generally, the thickness direction) of the base member. Inclined. In other words, the fixing interface is formed in a V-shape or a U-shape that is inclined in two directions so as to have the largest diameter in the middle part in the thickness direction. Therefore, when the grinding wheel has a cylindrical shape, any of both end faces can be positioned on the front side in the traveling direction at the time of traverse grinding. The directional stress is reduced. That is, when the bonding interface is provided in parallel with the axis of the base member, the total sum of the stress in the peeling direction at the end face on the front side in the traveling direction where the reaction force in the peeling direction acting on the bonding interface from the workpiece can be maximized Lowered. Therefore, even when the peripheral speed of the grindstone is increased and the cutting amount or the feed speed is increased, the separation of the segment chips from the base member at the bonding interface is suppressed, so that the grinding speed can be further increased.
[0012]
[Third Means for Solving the Problems]
The gist of the third invention for achieving the above object is that a plurality of segment chips having a ground surface composed of a superabrasive layer in which superabrasive particles are mutually bonded by a vitreous binder are used as a base. The members are closely fixed to each other on one circumference centered on the axis of the member, and are driven to rotate around the axis, thereby performing the grinding process on the ground surface having a side surface shape of a truncated cone as a whole. A segment-type superabrasive grinding wheel, wherein a fixed interface between the segment tip and the base member is inclined with respect to the axis in the same direction as the ground surface.
[0013]
[Effect of the third invention]
According to this configuration, in the segment type superabrasive grinding wheel having the grinding surface inclined with respect to the axial direction, the fixed interface is located on the outer peripheral side as going in one direction along the axial direction of the base member. Thus, it is inclined in the same direction as the grinding surface with respect to the axis. Therefore, in a grinding wheel for grinding in which the ground surface and the ground surface of the work material are inclined with respect to the axial direction of the base member, when used for plunge grinding in which this is moved in the axial direction. The stress acting in the peeling direction of the bonding interface is reduced on one end face side where the diameter dimension of the ground surface is relatively small. That is, when a bonding interface parallel to the axial direction is provided, the largest stress in the peeling direction is reduced on the side having the smaller diameter. Therefore, even when the peripheral speed of the grindstone is increased and the cutting amount or the feed speed is increased, the separation of the segment chips from the base member at the bonding interface is suppressed, so that the grinding speed can be further increased.
[0014]
Note that, in the above-described embodiment, it is sufficient that the bonding interface is inclined in the same direction as the grinding surface with respect to the axial direction of the base member. Therefore, even if the bonding interface and the grinding surface are parallel to each other, there is no problem. Absent.
[0015]
Other aspects of the invention
Here, preferably, in the first invention, the first grinding surface is provided at one end in the axial direction and is inclined so that the diameter increases toward the other end. And a second grinding surface continuous from the first grinding surface and parallel to the axial direction. According to this configuration, in the segment type superabrasive grinding wheel for traverse grinding designed to perform rough grinding on the first grinding surface and perform finish grinding on the subsequent second grinding surface, the forward direction of the segment type superabrasive wheel is provided. Since the stress in the peeling direction at the bonding interface is reduced on the side of the first ground surface located, the grinding efficiency can be suitably increased.
[0016]
In the case of the above configuration, the fixing interface may be formed as an inclined surface whose diameter increases from the end surface on the first grinding surface side to the other end surface, but may be formed at an intermediate portion thereof. May be inclined in two directions so as to have the largest diameter. In other words, when the orientation at the time of use of the grindstone is determined based on the shape, when the fixing interface is parallel to the axis, the stress in the peeling direction becomes largest on one end surface side, which may be generated. Since it is sufficient to reduce the stress in the peeling direction, the fixed interface may be a surface inclined in two directions such as a V-shape or a U-shape if it is an inclined surface.
[0017]
In the first to third aspects of the present invention, more preferably, the fixing interface has a diameter linearly increased or decreased in relation to an axial position of the base member. In this way, there is an advantage that the shape design and the manufacturing process for securing the required strength are simplified as compared with the case where the diameter dimension can be increased or decreased non-linearly.
[0018]
In the first and second aspects of the present invention, more preferably, the maximum value θmax of the inclination angle θ of the fixing interface with respect to the axial direction is such that the axial thickness of the segment chip is ts, and the radius of the segment chip is When the minimum value of the thickness in the direction is tr, the value is determined by the following expression (1), and the minimum value θmin is a value determined by the following expression (2). That is, the angle θ is preferably determined so that the maximum thickness in the radial direction is at least 1.2 times the minimum thickness, and the angle θ is preferably determined such that the maximum thickness in the radial direction is no more than twice the minimum thickness. preferable. When the fixing interface is formed to be inclined, in addition to the increase in the weight of the segment chip, there is a disadvantage that an additional manufacturing process is required to form such an inclined shape. With this configuration, the inclination angle is kept at a small value within a range in which the stress in the peeling direction acting on the adhesion interface can be sufficiently reduced by inclining the adhesion interface. The increase in the volume of the abrasive layer that does not directly contribute to the growth is suppressed. That is, for example, in a grindstone whose grinding surface is parallel to the axial direction, if the fixing interface is inclined with respect to the axial direction, the volume of the abrasive layer that cannot be used for grinding increases as the inclination angle increases. Therefore, it is preferable that the inclination angle is small as long as the stress in the peeling direction can be sufficiently reduced. On the other hand, if the bonding interface is slightly inclined, the effect of the present invention can be enjoyed.However, since the effect of relaxing the stress in the peeling direction is reduced as the inclination angle becomes smaller, the effect of reducing the stress in the peeling direction is smaller than the above minimum value. The effect of improving the grinding speed is significantly reduced. Therefore, the tilt angle can take any value, but the above range is preferable.
tanθmax = tr / ts (1)
tanθmin = 0.2tr / ts (2)
[0019]
In the case of the shape such as the V-shape or U-shape in which the fixing interface is inclined in two directions so that the diameter dimension is the largest at the intermediate portion in the direction along the axial direction, the radius is the radius. The angle θ at which the maximum thickness in the direction becomes 1.2 times to 2 times the minimum thickness is obtained, for example, by using ts ′ = ts / 2 instead of ts in the above equations (1) and (2). The minimum value of the thickness in the radial direction may be maintained, for example, at the same value as that of the conventional segment chip when the fixing interface is not inclined. That is, the maximum value of the thickness in the radial direction is desirably, for example, twice or less the thickness of the conventional one having the fixed interface.
[0020]
In the first to third aspects of the present invention, preferably, the segment tip integrally includes an underlayer on which general abrasive grains are mutually bonded by a vitreous binder under the superabrasive grain layer. And a base layer fixed to the base member. That is, the fixing interface is formed between the base layer and the base member. In a segment type superabrasive wheel using a segment chip having such an underlayer, it becomes easier to use up the superabrasive layer as compared to a case where the entire segment chip is formed of a superabrasive layer. Although there is an advantage, in the present invention, the shape of the interface between the underlayer and the super-abrasive layer is reduced even if the volume of the unusable portion of the segment chip increases due to the inclination of the bonding interface. By forming the shape into an appropriate shape, for example, a shape (for example, parallel) following the ground surface, there is an advantage that an increase in the amount of waste of the expensive superabrasive layer due to the inclined shape is suppressed.
[0021]
In the case where the underlayer is provided as described above, the maximum inclination angle θmax and the minimum inclination angle θmin in the above equations (1) and (2) are tr and ts in the radial direction of the underlayer. It is a value obtained by substituting the thickness tir with the thickness tis in the axial direction. In addition, the underlayer is generally formed integrally with the superabrasive layer and simultaneously subjected to a firing treatment. For this reason, those interfaces have a sufficiently high peel strength as compared with the bonding interface between the segment chip and the base member, and thus do not substantially affect the strength of the segment type superabrasive grindstone.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0023]
FIG. 2 is a plan view showing the entirety of a segment type superabrasive grindstone (hereinafter, simply referred to as a grindstone) 30 according to one embodiment of the present invention. In the figure, the
[0024]
The
[0025]
The
[0026]
The
[0027]
FIG. 3 is a diagram showing a main part of a cross section of the
[0028]
For this reason, the fixing interface between the
[0029]
The interface between the
[0030]
FIG. 4 is a diagram showing a state in which traverse grinding of the
[0031]
According to this embodiment, as a result of the fixing interface being inclined with respect to the rotation axis, the stress F generated in the fixing interface due to the lateral pressure in the direction in which the
[0032]
FIG. 5 to FIG. 7 are diagrams illustrating the results of the stress analysis during the above-described grinding. In this analysis, in the
[0033]
FIG. 5 shows a stress in a state where the
[0034]
FIG. 6 shows only the stress in the peeling direction based on the side pressure received from the
[0035]
FIG. 7 shows the sum of the above two stresses, which is substantially equal to the stress actually received during the grinding process. As described above, in the conventional grindstone, while the stress due to rotation is substantially uniform, the stress based on the lateral pressure is significantly large at the
[0036]
Generally, peeling of the
[0037]
The grinding
[0038]
The
[0039]
In short, according to the present embodiment, the fixed interface between the
[0040]
Moreover, according to the present embodiment, in the
[0041]
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the following description, portions common to the above-described embodiment will be denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0042]
FIG. 8 is a diagram illustrating a grinding state in a case where the present invention is applied to the
[0043]
FIG. 9 shows a cross section near the outer peripheral edge of the
[0044]
In the
[0045]
FIG. 10 is a diagram illustrating a cross section of a main part of a
[0046]
The
[0047]
Therefore, as compared with the conventional grindstone in which the bonding interface is parallel to the axial direction, the stress in the peeling direction at the
[0048]
That is, according to the present embodiment, in the
[0049]
As described above, the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the present invention can be implemented in other embodiments.
[0050]
For example, in the embodiment, a case has been described in which the present invention is applied to the
[0051]
In the embodiment, the inclination angle of the bonding interface with respect to the axial direction is set to about 45 ° for the
[0052]
Further, in the embodiment, the inclination of the fixing interface changes linearly in the cross section, that is, linearly in the thickness direction. However, a non-linear inclined surface having a curve in the cross section may be used.
[0053]
Further, in the embodiment shown in FIG. 10, the bonding interface is formed parallel to the grinding surface, but in this embodiment, the bonding interface is slightly inclined in the same direction as the grinding surface with respect to the axial direction. If so, a stress relaxing effect can be obtained, so that the inclination angle may be larger or smaller than the inclination angle of the ground surface.
[0054]
Further, in the embodiment, the
[0055]
Further, in the embodiment, the
[0056]
Although not specifically exemplified, the present invention can be variously modified without departing from the gist thereof.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a problem in traverse grinding.
FIG. 2 is a plan view showing the entirety of a segment type superabrasive grinding wheel according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a cross-sectional structure of the grindstone of FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram showing an embodiment of a grinding process using the grindstone of FIG. 2;
FIG. 5 is a view for explaining stress acting on a synthetic resin layer based on centrifugal force in the grindstone of FIG. 2 in the thickness direction of the grindstone.
FIG. 6 is a view for explaining a stress acting on a synthetic resin layer based on a reaction force from a work material in the grindstone of FIG. 2 in a thickness direction of the grindstone.
FIG. 7 is a diagram illustrating a resultant force of a centrifugal force and a reaction force from a work material in a thickness direction of a grindstone.
FIG. 8 is a view for explaining an embodiment of a grinding process using a grindstone according to another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an enlarged view showing a main part of a cross section of the grinding wheel of FIG. 8;
FIG. 10 is a view for explaining an embodiment of a grinding process using a grindstone according to still another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
30: Segment type superabrasive grinding wheel
34: Segment chip
36: Base member
Claims (3)
遠心力と被削材から作用する反力とに基づいて前記セグメントチップと前記ベース部材との固着界面のうち前記軸心に平行な方向における両端位置に発生するそれらを引き剥がす方向の応力が、その固着界面がその軸心に平行である場合にその両端位置に発生する最大応力よりも低くなるように、その固着界面がその軸心に対して傾斜させられたことを特徴とするセグメント型超砥粒砥石。Multiple segment chips with a grinding surface consisting of a superabrasive layer in which superabrasive particles are bonded to each other by a vitreous binder are closely adhered to one another on a circle around the axis of the base member Is a segment type super-abrasive grindstone that performs a grinding process on the grinding surface by being rotationally driven about its axis.
Based on the centrifugal force and the reaction force acting from the work material, the stress in the direction of peeling them generated at both end positions in the direction parallel to the axis out of the fixed interface between the segment chip and the base member, A segment type super-characteristic characterized in that the bonding interface is inclined with respect to the axis so that the maximum stress generated at both end positions when the bonding interface is parallel to the axis is lower. Abrasive whetstone.
前記セグメントチップと前記ベース部材との固着界面が、前記軸心に平行な方向における両端位置からそれらの中間位置に向かうに従って外周側に位置するように傾斜させられたことを特徴とするセグメント型超砥粒砥石。Multiple segment chips with a grinding surface consisting of a superabrasive layer in which superabrasive particles are bonded to each other by a vitreous binder are closely adhered to one another on a circle around the axis of the base member Is a segment type super-abrasive grindstone that performs a grinding process on the grinding surface that forms a cylindrical surface as a whole by being rotationally driven around its axis.
A segment-type super-type, wherein a fixed interface between the segment chip and the base member is inclined so as to be located on an outer peripheral side from both end positions in a direction parallel to the axis toward an intermediate position between them. Abrasive whetstone.
前記セグメントチップと前記ベース部材との固着界面が、前記軸心に対して前記研削面と同じ方向に傾斜させられたことを特徴とするセグメント型超砥粒砥石。Multiple segment chips with a grinding surface consisting of a superabrasive layer in which superabrasive particles are bonded to each other by a vitreous binder are closely adhered to one another on a circle around the axis of the base member Is a segment type super-abrasive grindstone that performs a grinding process on the grinding surface forming a side surface shape of a truncated cone as a whole by being rotationally driven around the axis thereof,
A segment type superabrasive grinding wheel, wherein a fixed interface between the segment tip and the base member is inclined in the same direction as the ground surface with respect to the axis.
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