JP2007167997A

JP2007167997A - ツルーイング工具

Info

Publication number: JP2007167997A
Application number: JP2005366588A
Authority: JP
Inventors: Noboru Hiraiwa; 昇平岩; Tomohiro Inagaki; 朋宏稲垣; Takayuki Moroto; 隆幸諸戸; Masatoshi Okura; 正稔大倉
Original assignee: Toyoda Van Moppes Ltd; JTEKT Corp
Current assignee: Toyoda Van Moppes Ltd; JTEKT Corp
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2005-12-20
Publication date: 2007-07-05

Abstract

【課題】ツルーイング時において、結合剤に対して超砥粒が動いて緩み、さらには脱落することを防止するツルーイング工具を提供する。
【解決手段】基体７と、ダイヤモンド或いは立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）からなる多数の超砥粒９と、該超砥粒９を基体７に接合するロー材１１とを備えたツルーイング工具１において、前記ロー材１１の表面を覆う該ロー材１１より硬度が高いメッキ層１３を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、研削盤の超砥粒砥石をツルーイングするツルーイング工具に関する。

研削加工の分野において、生産の効率化、加工精度の向上、工作物材料の多種多様化や難削化への対応等の要求によりダイヤモンド、ＣＢＮ（ＣｕｂｉｃＢｏｒｏｎＮｉｔｒｉｄｅ）砥粒等のいわゆる超砥粒を含有する砥石の需要が高まっている。このような砥石は磨耗が非常に少ないことを特徴とするため、非常に硬く、形状修正、目立て、セッティング時の振れ取り等を目的とするドレッシングやツルーイングが難しく、様々な方法・工具が検討されている。このようなツルーイングに使用される工具（ツルアー）として、例えば特許文献１のようなものが知られている。これは、砥粒をＣＢＮ砥粒とし、ＣＢＮ砥粒の平均粒径はツルーイングしようとする研削ホィールに使用される砥粒径の１/１５〜５程度を使用し、結合剤としてビトリファイド、レジノイド、あるいはメタルボンドを用いるものである。
特開平５−２８５８３４号公報（第３頁、図１）

ところが、従来、耐熱性、対磨耗性を考慮して、例えばブロンズ系メタルボンドを使用した場合、ブロンズ系メタルボンドは、ダイヤモンドと化学的結合力はなく機械的に包みこむだけなので、ダイヤモンドの保持力が弱く脱落しやすい。特にダイヤモンドを砥粒として単層で形成する場合には、ダイヤモンドの脱落はそのままツルーイング性能を低下することとなった。また、生産上、ブロンズパウダにダイヤモンドの砥粒を混合したものを型に入れて高温で焼成したものをプレスして成形するため、ダイヤモンドが均一に分散するようにコントロールしにくい。そのため、ツルーイング工具として作用するダイヤモンドの数が不均一となりツルーイング性能が不安定となった。また、砥粒の集中度（研削作用を発揮する作用砥粒数）についても、結合剤（ボンド）でダイヤモンドを機械的に包み込むため、単位体積当たりのダイヤモンド砥粒の数を増やすためにボンドの量を減らすとダイヤモンド砥粒の保持力が減少してしまうため、集中度を高くすることができなかった。そのため結合剤とダイヤモンド砥粒とを化学的に結合させて強固に保持することが考えられた。この結合剤（ロー材）とダイヤモンド砥粒とを化学的に結合させる技術は極めて有効であるが、この場合においても、結合剤自体が比較的柔らかなため、ツルーイング時に負荷される力によってダイヤモンド砥粒が動いて緩み、さらに該砥粒が欠落するおそれがあった。

本発明は係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、結合剤（ロー材）を硬いメッキ層により補強することにより、ツルーイング時において、結合剤（ロー材）に対して超砥粒が動いて緩み、さらには脱落することを防止するツルーイング工具を提供することである。

上述した課題を解決するために、請求項１に係るツルーイング工具の特徴は、基体と、ダイヤモンド或いは立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）からなる多数の超砥粒と、前記超砥粒を前記基体に接合するロー材とを備えたツルーイング工具において、前記ロー材の表面を覆うロー材より硬度が高いメッキ層を備えたことである。

請求項２に係るツルーイング工具の特徴は、請求項１において、前記メッキ層は化学メッキにより形成されたニッケル或いはニッケル合金層又はクロム層であることである。

請求項３に係るツルーイング工具の特徴は、請求項１又は２において、前記ロー材は、チタン（Ｔｉ）を含む周期律表第４Ａ族の金属、バナジウム（Ｖ）を含む周期律表第５Ａ族の金属、及びクロム（Ｃｒ）を含む周期律表第６Ａ族の金属のうちのいずれか１つの族の金属と、周期律表第１Ｂ族の金属と、を含むことである。

請求項１に係る発明においては、比較的柔らかいロー材が硬いメッキ層で補強されているので、ツルーイング時において、ツルーイングにより負荷される力によって超砥粒がロー材に対して動いて緩み、さらには脱落するのを防止することができる。また、硬いメッキ層によりロー材の表面を覆うことにより、ツルーイング時おける削り屑等によってロー材の表面が削られて磨耗するのを防止し、ロー材による超砥粒の保持力が該磨耗によって低下するのを防止することができる。これによりツルーイング工具の寿命を延ばすことができる。

請求項２に係る発明においては、接合層表面の凹凸に応じて均一かつ硬度が高いメッキ層を形成できるニッケル、ニッケル合金又はクロムによる化学メッキによることで、比較的柔らかいロー材を均等に補強する保護層を形成することができる。

請求項３に係る発明においては、超砥粒の表面に形成されるメタルライジング層によって濡れ性をよくし、ロー材による強い保持力で超砥粒を強靭に保持することができる。

本発明に係るツルーイング工具の実施形態を図面に基づいて以下に説明する。図１はツルーイング工具の概要を示す図であり、図２は図１のＡ部分拡大図である。

本実施形態のツルーイング工具１は、図１に示すように、回転軸線回りに回転される円形のベース３の外周面に、半径方向に突出する環状のツルーイング部５を形成したものである。ツルーイング部５はベース３と同じ材質でベース３と一体に基体としての鍔状基体７が形成され、鍔状基体７の半径方向に突出する側方両面にはダイヤモンド砥粒９がロー材１１により単層ロー付けされている。ロー材１１は、チタン（Ｔｉ）を含む周期律表第４Ａ族の金属、バナジウム（Ｖ）を含む周期律表第５Ａ族の金属、及びクロム（Ｃｒ）を含む周期律表第６Ａ族の金属のうちのいずれか１つの族の金属と、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）を含む周期律表第１Ｂ族の中の少なくとも１つの金属の合金から構成される。

ロー材１１の表面にはメッキ層１３が形成されている。このメッキ層１３は化学メッキ（非電解メッキ）によるもので、例えばニッケル/リンからなる化学浴によって、ロー材１１よりも硬度が高いニッケル・リン合金のメッキ層１３が形成される。この化学メッキにより形成されるメッキ層１３は、被覆するロー材１１の凹凸に倣って均一な厚さに形成される。

このツルーイング工具の製造においては、前述の各金属を金属粒とし、これらの金属粒と有機バインダを加えて粘着性を有する状態に混合し、粘着性粒状物質を調合する。この粘着性粒状物質を前記鍔状基体７の側方両面に、ブラシなどにより適当な厚さに塗布する。次に、このように塗布した粘着性粒状物質の上から、予め所定粒度に篩い分けした多数のダイヤモンド砥粒９を、所定の集中度となるように略均一配置で単層に植え込み、鍔状基体７の側方両面に各ダイヤモンド砥粒９を着座させる。

次に、前記粘着性粒状物質によりダイヤモンド砥粒９を保持した鍔状基体７を含むベース３を焼成炉内に入れ、アルゴンガス等の不活性ガスまたは真空状態の雰囲気で８４０〜９４０℃の焼成温度で焼成する。この焼成においてダイヤモンド砥粒９の表面にはチタン（Ｔｉ）との間にチタンカーバイト（ＴｉＣ）等からなるメタルライジング層が形成され、これらのメタルライジング層と銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）を含む周期律表第１Ｂ族の金属とは融合し易く、メタルライジング層を介してダイヤモンド砥粒９とロー材１１との濡れ性がよくなる。ダイヤモンド砥粒９の表面に形成されるメタルライジング層は、溶融状態のロー材１１に対して濡れ性がよいので、溶融したロー材１1はダイヤモンド砥粒９の周囲に付着して盛り上がり、隣接するダイヤモンド砥粒９との間のロー材１１は、ダイヤモンド砥粒９と接する部分が高く中間部が低い形状となり、隣接するダイヤモンド砥粒９間に大きい凹みが形成される。

次に、前記ロー材１１の表面に化学メッキを公知技術によって施す。この場合、前処理として電気メッキにより、前記焼成されたロー材１１の表面に数μ単位のニッケル層を極く薄く被覆する。次に、無電解ニッケル・リンメッキ槽に、前記ダイヤモンド砥粒９が焼成された鍔状基体７を所定時間浸漬する。この場合、前処理で形成されたニッケル層の上にニッケル・リン合金によるメッキ層１３が生成される。このように形成されたメッキ層１３はロー材１１の凹凸に倣って均一に層を形成するため、図３に示すように、前記隣接するダイヤモンド砥粒９間に形成された大きい凹み１５を、埋めることなくロー材１１を保護するメッキ層１３が形成できる。

上記のように構成されたツルーイング工具１を使用してツルーイングする場合の作用を以下に説明する。例えば、ツルーイング工具１を研削盤（図略）に装備した図略のツルーイング装置において、該ツルーイング装置の回転軸に装着して高速回転駆動した状態で、前記研削盤に支承されて回転駆動される図略の砥石車の研削面に対して相対的に前進させる。そして、クーラントを供給しながらツルーイング工具１のツルーイング部５を前記砥石車の研削面に切り込み、ツルーイング工具１を砥石車の回転軸線方向に研削面に沿って相対移動させてツルーイングする。

ツルーイング時には、ツルーイング部５のダイヤモンド砥粒９には強大な負荷がかかるが、ダイヤモンド砥粒９は前記メタルライジング層を介して濡れ性よくロー材１１に強い保持力で強靭に保持され、さらに比較的柔らかいロー材１１が硬いメッキ層１３で補強されているので、ダイヤモンド砥粒９がロー材１１に対して動いて緩み、さらには脱落するのを防止することができる。また、ロー材１１の表面を硬いメッキ層１３で覆うことで、ツルーイング時おける削り屑等によってロー材１１の表面が削られて磨耗するのを防止し、ロー材１１による超砥粒の保持力が該磨耗によって低下するのを防止することができる。これによって、本実施形態のような、特にダイヤモンド砥粒９が単層であるツルーイング工具１の工具寿命を延長することができる。ロー材１１の保持力をメッキ層１３で補強することができるので、ダイヤモンド砥粒９の集中度を向上させることができる。

また、本実施形態において、ダイヤモンド砥粒９は単層に植込まれているので、隣接するダイヤモンド砥粒９間に気孔が形成され、ダイヤモンド砥粒９はロー材１１から突出して砥石の研削面に十分食い込むことができる。この化学メッキによるニッケル合金のメッキ層１３はロー材１１の凹凸に倣って均一に層を形成するため、比較的柔らかいロー材１１を均等に補強する保護層を形成することができる。また、隣接するダイヤモンド砥粒９間の大きい凹み１５を、埋めることなくロー材１１を保護するメッキ層１３が形成できるので、該凹み１５を研削屑の排出ポケットとして機能させ、ダイヤモンド砥粒９が削った研削屑を有効に排出することができる。

なお、本実施形態においては超砥粒としてダイヤモンド砥粒としたが、これに限定されず。例えばＣＢＮ砥粒であってもよい。また、超砥粒は単層のものに限定されず、２層又はそれ以上の複層のものでもよい。

また、ツルーイングされる砥石として、例えば普通砥石、ＣＢＮ砥石、ダイヤモンド砥石が挙げられるが、本実施形態のダイヤモンド砥粒を使用したツルーイング工具に対しては、工具の価格、ツルーイング効率、工具の耐摩耗性などからＣＢＮ砥石が最も有効である。

また、化学メッキとして、ニッケル・リンメッキとしたが、これに限定されず。例えばニッケル（Ｎｉ）メッキ、クロム（Ｃｒ）メッキであってもよい。

本発明に係るツルーイング工具の概要を示す図。図１のＡ部分拡大図。ロー材に均一に被覆されたメッキ層の状態を示す断面図。

符号の説明

１…ツルーイング工具、７…基体（鍔状基体）、９…ダイヤモンド砥粒、１１…ロー材、１３…メッキ層。

Claims

基体と、ダイヤモンド或いは立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）からなる多数の超砥粒と、前記超砥粒を前記基体に接合するロー材とを備えたツルーイング工具において、
前記ロー材の表面を覆うロー材より硬度が高いメッキ層を備えたことを特徴とするツルーイング工具。
請求項１において、前記メッキ層は化学メッキにより形成されたニッケル或いはニッケル合金層又はクロム層であることを特徴とするツルーイング工具。
請求項１又は２において、前記ロー材は、チタン（Ｔｉ）を含む周期律表第４Ａ族の金属、バナジウム（Ｖ）を含む周期律表第５Ａ族の金属、及びクロム（Ｃｒ）を含む周期律表第６Ａ族の金属のうちのいずれか１つの族の金属と、周期律表第１Ｂ族の金属と、を含むことを特徴とするツルーイング工具。