JP2005177877A - 研削工具およびそれを用いた加工装置、並びに加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】板状部材を切断し、次いで切断面の端辺を面取り加工する際、段取り替えなしに行うことができて、生産効率が高く、加工精度が高い加工装置およびそれに用いる研削工具を提供する。
【解決手段】本発明は、砥石を回転させることにより板状の被加工物を切断、研削する加工装置を対象とする。この加工装置に取り付けて使用する研削工具９は、円盤状切断砥石１０と研削砥石１１とを同一回転軸８上に備える。そしてこの研削砥石は、砥石部１５の回転軸に平行な断面形状が、この回転軸に対して傾斜した傾斜砥石部１５ａを有するものとする。また円盤状切断砥石１０の直径を、研削砥石１１の直径より大きくする。
【選択図】図２

Description

本発明は、研削砥石を用いて板状の被加工物を精度良く切断、研削加工する加工方法および装置に関する。

従来、板状の被加工物からその一部を所定寸法で切断加工する場合には、図１０に示されるような円盤状切断砥石１１０が用いられるのが一般的である。支持台１０１上に固定した被加工物１５０に回転軸（加工スピンドル軸）１０８の周りを回転する円盤状切断砥石１１０を降下させ、切断する。この切断後、さらにその切断部の上面側端辺の面取り加工が要求されることがある。その加工には、切断後の被加工物１５２に図１１に示されるような面取り加工用研削砥石１１１を備えた別の加工装置によって加工することが、例えば特許文献１に開示されている。
特開２００３−１８１７５１号公報

しかし従来の加工装置においては、面取り加工用研削砥石を備えた回転軸は切断砥石を備えた回転軸とは異なることになる。したがって切断用と面取り用に２つの回転軸を備えた加工装置を用いるか、又はそれぞれ別個の加工装置を用いる必要がある。このため、被加工物を切断加工後、保持治具から一旦取り外し、再度別の保持治具に取り付けて面取り加工をする必要があるため、段取り替えに時間がかかり、生産効率が低く、加工コストも高くなるという問題がある。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、板状部材の切断と面取り加工を段取り替えなしに行うことができる加工方法を提供し、かつ加工装置およびそれに用いる研削工具を提供することを目的とする。

本発明は、砥石を回転させることにより板状の被加工物を切断、研削する研削工具を対象とする。本発明の研削工具においては、円盤状切断砥石と研削砥石とを同一回転軸に回転可能なように固定する。この研削砥石にはその表面が回転軸の方向に対して傾斜した傾斜砥石部を設ける。さらに上記円盤状切断砥石を研削砥石の背面に配置し、その直径を研削砥石の直径より大きくする。

このような研削工具を用いることにより、同一の回転軸によって切断と面取り加工を連続して行うことができる。切断後に面取り加工を行う場合も１つの加工軸で可能なため、加工コストを低減できる。

さらに研削砥石に、上記の傾斜砥石部に加え、回転軸に対して垂直な平面砥石部を備えることが望ましい。このような研削工具を用いることにより、同一の回転軸によって切断と面取り加工を連続して行うことができるのに加え、切断面の研削加工も可能となる。

本発明の加工装置はつぎのように構成する。上記の研削工具の回転軸を、支持台上にその表面に平行に支持し、同支持台上の保持具に固定した被加工物に対して相対的に支持台表面に垂直なＺ軸方向、並びに支持台表面にともに平行で回転軸の方向に平行なＹ軸方向及びこのＹ軸に垂直なＸ軸方向に移動可能とする。さらに回転軸または被加工物を支持台に平行な面内で回転自在とする。

また本発明の加工方法では、上記の研削工具を用いて、円盤状切断砥石により被加工物からその一部を切断した後、研削砥石の傾斜砥石部により被加工物の切断面の上側端辺を面取り加工する。

あるいは上記の研削工具を用いて、円盤状切断砥石により被加工物からその一部を切断した後、研削砥石の傾斜砥石部による被加工物の切断面の研削加工と、研削砥石の平面砥石部による切断面の上側端辺の面取り加工とを同時に行う。

このような加工装置を用いることにより、被加工物を装置から取り外すことなく切断と面取り加工を連続して行うことができる。したがって、切断後に面取り加工、さらには切断面の研削加工をも行う場合に加工時間が短縮され、加工コストを低減できる。

また上記の加工装置を用いた本発明の加工方法は、研削工具を被加工物を固定した支持台表面上方からＺ軸方向に降下させ、円盤状切断砥石を用いて被加工物からその一部を切断した後、研削工具を被加工物に対してＹ軸方向に一旦後退させ、研削工具の支持台表面に対するＺ軸方向の高さを所定の位置に調整した後、再度研削工具をＹ軸方向に前進させ、研削砥石の傾斜砥石部を用いて切断された被加工物の切断面の上側端辺を、研削砥石と被加工物の相対位置をＸ軸方向に移動させながら面取り加工する方法である。

このような加工方法をとることにより、切断と面取り加工の間で被加工物を保持治具から取り外す必要がなく、そのまま面取り加工に入ることができるので、生産効率が改善できる。さらに切断面の研削と面取り加工とを同時に行えるので、この点でも生産効率の改善に寄与できる。

以上説明したように、本発明の加工方法、加工装置を用いることにより、切断砥石によって被加工物を切断後、研削砥石を用いて切断面の上面側端辺を少ない段取り替えで面取り加工することができる。切断後に面取り加工を行うための別個の加工軸、又は面取り用の加工軸を有する別個の加工装置を必要としないため、加工コストを削減できる。また、切断後に被加工物を保持装置から外すことなく面取り加工が行えるため、高い生産効率で高精度な加工を行うことが可能となる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。以下、同一部材は同一符合を付して示す。

最初に本発明における研削加工装置の構成を図１を用いて説明する。（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。本研削加工装置には、架体（フレーム）１上にその表面に平行なＸ軸方向に往復運動可能な支持台（可動テーブル）２を備え、その上にはθ軸方向に回転可能な支持台（可動テーブル）３が備わっており、さらにその上には板状部材である被加工物５０を保持する保持治具４が備えられている。

さらに架体１の上にはＸ軸と直交するＹ軸方向に往復運動可能な支持台（可動テーブル）５が備えられ、その上にはコラム６が設けられている。コラム６には加工ヘッド７が設けられ、加工ヘッド７がＺ軸方向に上下動可能な構成となっている。加工ヘッド７は回転軸（加工スピンドル軸）８を把持する機構を備えており、回転軸８に研削工具９を取り付けて回転させることができる。

［実施例１］
図２は、本実施例の研削工具の断面図である。
図示されるように、被加工物からその一部を切断するための円盤状切断砥石１０と被加工物を研削加工するためのカップ状研削砥石１１が同一回転軸（加工スピンドル軸）８上に配置されている。両砥石は砥石フランジ１２とリングナット１３を用いて研削砥石１１の背面側に切断砥石１０が配置されるように回転軸８に固定される。円盤状切断砥石１０には、外周部にダイヤモンドや立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）砥粒などで作製された切断砥石部１４が設けられている。また研削砥石１１にも、その表面にダイヤモンドやＣＢＮ砥粒などで作製された砥石部１５が設けられている。この砥石部１５は、砥石部の断面形状が回転軸の方向に対して所定の角度ψをなすような傾斜した傾斜砥石部１５aを有している。

つぎにこの加工装置を用いた加工手順を図３により説明する。図３は図１（ａ）に示した本発明の加工装置のうち、説明に必要な一部分のみを抜き出して模式的に示したものである。

まず、加工対象とする板状の被加工物５０を回転可能な支持台３に備え付けられた保持治具４に保持させる。次に被加工物５０を切断する際の位置決め基準となるようなアライメントマーカ等を用いて、支持台３をθ軸方向に回転させて被加工物５０の位置調整を行い、被加工物の切断方向を調整する。次に、図３（ａ）に示すように回転軸８を適当な回転数で回転させ、研削工具を搭載した支持台（図示しない、図１参照）をＹ軸方向に移動させて切断砥石１０の切断砥石部１４が被加工物の切断位置に一致するよう位置決めする。

次いで加工工具をＺ軸方向に適当な位置まで降下させ、被加工物５０をＸ軸方向に移動させて、被加工物５０の端部５１を切断砥石１０の砥石部１４を用いて切断する。この際、切断砥石１０の直径は、少なくとも研削砥石１１の直径より大きい必要がある。この直径差の１／２以下の厚みの被加工物５０までが研削砥石１１と干渉せずに切断できる。厚い被加工物を切断可能とするためには、この直径差をなるべく大きくすることが望ましい。

次に図３（ｂ）に示すように切断後、一旦上昇させた研削工具をＺ軸方向に適当な位置まで降下させ、ついでＹ軸方向に移動させ、研削砥石１１の砥石部１５の傾斜砥石部１５aが切断された被加工物５２の切断面５６の上側の端辺５８に接触するよう位置を調整し、被加工物５２をＸ軸方向に移動させて、被加工物５２の切断面５６の上面側端辺５８を砥石部１５の傾斜砥石部１５ａを用いて面取り加工する。上記切断加工と面取り加工を交互に繰り返し実施することにより、板状部材から切断面の上面側端辺が面取り加工された部材を効率よく取得することができる。

また、図４に示ように研削砥石１１の砥石部１５に傾斜砥石部１５aに加えて、砥石部の断面形状が回転軸中心に対して垂直な平面砥石部１５ｂを設けてもよい。平面砥石部１５ｂを傾斜砥石部１５aより研削砥石１１の内周側に設けておけば、図５に示すように切断、面取り加工後に研削工具をＺ軸方向に適当な位置まで降下させ、ついでＹ軸方向に移動させ、研削砥石１１の砥石部１５の平面砥石部１５ｂが面取り加工後の被加工物５２の切断面５６と同一平面上に配置されるよう位置決めしてから、被加工物５２をＸ軸方向に移動させて前記切断面をカップ状の研削砥石１１の平面砥石部１５ｂを用いて研削加工することができる。

被加工物５２の切断面５６を研削砥石１１の平面砥石部１５ｂを用いて研削加工すれば、切断面５６の加工面荒さやうねり、被加工物５２の上下面に対する切断面５６の直角度を向上させることができるので、研削砥石１１の砥石部１５に傾斜砥石部１５aに加えて、回転軸８の方向に対して直交する平面砥石部１５ｂを設けて切断面５６を研削することが望ましい。

この場合、上記面取り加工と切断面の研削加工の工程を入れ替えて、切断、研削加工後に、被加工物の切断面の上面側端辺を面取り加工することもできる。いずれの場合でも、切断加工後に被加工物を保持治具４から外したり、砥石を交換したりすることなく一連の切断、面取り研削加工が行えるため、段取り替えが少なくすむだけでなく、面取り加工時に被加工物を再度位置調整する必要がないため、少ない時間で高精度な面取り加工が可能となる。

［実施例２］
図６は本実施例で用いる研削工具の断面図である。
実施例１と同様な被加工物５０を切断するための円盤状切断砥石１０と切断後の被加工物を研削加工するための研削砥石２１の砥石部２５はダイヤモンドやＣＢＮ砥粒等で作製される点は実施例１と同様である。この砥石部２５は、砥石断面形状が回転軸の方向に対してある角度ψをなす傾斜砥石部２５aと回転軸の方向に対して垂直な平面砥石部２５ｂを有し、平面砥石部２５ｂは傾斜砥石部２５aより研削砥石２１の外周側に設けられている。この場合も、切断用砥石１０の直径は、研削用砥石２１の直径より大きく設定する点は実施例１の場合と同様である。

本実施例の切削工具を用いた加工手順について説明する。板状の被加工物５０の切断加工までは実施例１と同様である。図７で示すように研削工具をＺ軸方向に適当な位置まで降下させ、ついでＹ軸方向に移動させ、研削砥石２１の傾斜砥石部２５ａが切断された被加工物５２の切断面５６の上面側端辺５８に接触し、且つ研削砥石２１の平面砥石部２５ｂが被加工物５２の切断面５６と同一平面上に位置するよう位置決めする。次いで被加工物５２をＸ軸方向に移動させて、被加工物５２の切断面５６の上面側端辺５８を研削砥石２１の斜面部２５ａを用いて面取り加工するとともに、平面部２５ｂを用いて切断面５６の研削加工を同時に行う。

上記切断加工と切断面の研削加工、面取り加工を交互に繰り返し実施することにより、板状部材から切断面の上面側端辺が面取り加工され、かつ切断面が研削加工された部材を効率よく加工することができる。

この場合も、実施例１と同様に上記面取り加工と切断面の研削加工を続けて実施することもできる。切断加工後に被加工物を保持治具から外したり、砥石を交換したりすることなく一連の切断、面取り加工が行えるため、段取り替えが少なくすむだけでなく、面取り加工時に被加工物を再度位置調整する必要がないため、少ない時間で高精度な加工が可能となる。

［実施例３］
実施例１と形状が異なる図８に示されるような断面形状のカップ型でない中実の研削砥石３１を用いても、実施例１と同様な加工が可能である。この場合、砥石部３５はダイヤモンドやＣＢＮ砥粒等で作製される点は実施例１と同様であるが、リング状でなく円盤状のものを用い、ナット１３で回転軸８に固定する。この研削砥石３１の砥石部３５は、砥石部の断面形状が回転軸の方向に対して所定の角度ψをなす傾斜砥石部３５aを有するように加工されている。円盤状の砥石表面３５ｂは実施例１の砥石部の平面部と同等の機能をもつ。また、切断用砥石１０の直径を、研削砥石３１の直径より大きく設定する点は実施例１の場合と同様である。

［実施例４］
実施例３とは形状の異なる図９に示すような研削砥石４１を用いても、同様な加工が可能である。この研削砥石４１は実施例３同様に中実であるが、この砥石部４５は、砥石断面形状が回転軸の方向に対してある角度ψをなす傾斜砥石部４５aと回転軸の方向に対して垂直な平面砥石部４５ｂを有し、平面砥石部４５ｂは傾斜砥石部４５aより研削砥石４１の外周側に設けられている。

本発明の加工装置の側面（ａ）及び上平面（ｂ）を示す模式図である。 本発明の研削工具の一例を示す断面模式図である。 本発明の加工装置を用いた加工手順を説明する図である。 他の形態の研削砥石の断面図である。 切断面の研削方法を示す図である。 本発明の他の研削工具の一例を示す断面模式図である。 切断面の研削方法を示す図である。 本発明の他の研削工具の一例を示す断面模式図である。 本発明の他の研削工具の一例を示す断面模式図である。 従来の切断方法を説明する図である。 従来の面取り加工方法を説明する図である。

符号の説明

１ 架体
２ 支持台
３ 支持台
４ 保持治具
５ 支持台
６ コラム
７ 加工ヘッド
８ 回転軸
９ 研削工具
１０ 切断砥石
１１、２１、３１、４１ 研削砥石
１２ フランジ
１３ リングナット
１４ 切断砥石 砥石部
１５、２５、３５、４５ 砥石部
５０、５２ 被加工物

Claims (6)

1. 砥石を回転させることにより板状の被加工物を切断、研削する研削工具において、円盤状切断砥石と研削砥石とが同一回転軸に回転可能なように固定され、前記研削砥石は、その表面が前記回転軸の方向に対して傾斜した傾斜砥石部を備え、かつ前記円盤状切断砥石は前記研削砥石の背面に位置し、その直径は、前記研削砥石の直径より大きいことを特徴とする研削工具。
2. 前記研削砥石は、前記傾斜砥石部に加え、前記加工軸に対して垂直な平面砥石部を備えることを特徴とする請求項１に記載の研削工具。
3. 請求項１または２に記載の研削工具の回転軸を、支持台上にその表面に平行に支持し、同支持台上の保持具に固定した被加工物に対して相対的に前記支持台表面に垂直なＺ軸方向、並びに前記支持台表面にともに平行で回転軸の軸方向に平行なＹ軸方向及び該Ｙ軸に垂直なＸ軸方向に移動可能とするとともに、前記回転軸または被加工物を前記支持台に平行な面内で回転自在としたことを特徴とする加工装置。
4. 請求項１または２に記載の研削工具を用い、前記円盤状切断砥石により被加工物からその一部を切断した後、前記研削砥石の傾斜砥石部により該被加工物の切断面の上側端辺を面取り加工することを特徴とする加工方法。
5. 請求項２に記載の研削工具を用い、前記円盤状切断砥石により被加工物からその一部を切断した後、前記研削砥石の傾斜砥石部による該被加工物の切断面の研削加工と、前記研削砥石の平面砥石部による切断面の上側端辺の面取り加工とを同時に行うことを特徴とする加工方法。
6. 請求項３に記載の加工装置を用い、前記研削工具を被加工物を固定した支持台表面上方からＺ軸方向に降下させ、前記円盤状切断砥石を用いて被加工物からその一部を切断した後、前記研削工具を被加工物に対してＹ軸方向に一旦後退させ、該研削工具の支持台表面に対するＺ軸方向の高さを所定の位置に調整した後、再度前記研削工具をＹ軸方向に前進させ、前記研削砥石の前記傾斜砥石部により、切断された前記被加工物の切断面の上側端辺を、前記研削砥石と被加工物の相対位置をＸ軸方向に移動させながら面取り加工すること特徴とする加工方法。
   

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