JP2008213102A - ろう付け研削砥石 - Google Patents

Abstract

【課題】ろう付け研削砥石でありながら目替わりを可能とし、チップポケットを大きく確保することを可能として、切れ味を良好に維持することができるろう付け研削砥石を提供する。
【解決手段】ろう付け研削砥石１は、円盤状の台金２の外周面３に、研削部４が複数設けられて形成されており、台金２の中心部には、回転軸を取り付けるための取り付け穴５が設けられている。研削部４は、セラミック、ガラス質素材、またはビトリファイドボンドのいずれかかまたはその組み合わせからなる多孔質柱状体６の側面が、ろう材からなる筒状体１０によって覆われて形成された基台１１の外周部に、複数の砥粒１２が固着されて形成されている。このようにして形成された研削部４が、台金２の外周面３に間隔を置いてろう付けされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、アルミニウムなどの軟質金属材料やプラスチックの研削、あるいは自動車のエンジンブロックや鋳物などのバリ取り用研削に用いられるろう付け研削砥石に関する。

アルミニウムなどの軟質金属材料やプラスチックの研削、あるいは自動車のエンジンブロックや鋳物などのバリ取り用研削等に、ろう付け研削砥石が用いられている。
このような用途のろう付け研削砥石の一例が、特許文献１から３に記載されている。特許文献１に記載されたものは、アルミニウムなどの軟質材料の研削加工における目詰まりの問題を解決することを目的としたものであり、多数の超砥粒を予備台金に分散してろう付けし、超砥粒にツルーイング加工を施してその砥粒の一端を平滑にし、砥粒高さを均一に揃えた後、台金を反転し、砥粒の平滑部を別に設けた製品台金にろう付けし、次いで予備台金を除去する方法によって製造された高精度超砥粒ホイールである。

特許文献２に記載されたものは、鋳物等のバリ取りを高能率で行うことを目的としたものであり、平均粒径１００〜２０００μｍの超砥粒がろう材を主成分とする結合材により、台金表面に単層固着されたカップ型超砥粒ホイールであって、超砥粒層はホイール回転軸に対して垂直なフラット部と、フラット部に連続しホイール回転軸に対して傾斜するテーパ部を有し、そのテーパ部角度θが５度〜６０度に設定されている超砥粒ホイールである。

また、特許文献３に記載されたものは、砥粒率の制御が容易に行えて適宜な砥粒率で製造でき、良好な切味を得ることを目的としたものであり、超砥粒と骨材とが混合された状態で活性ろう材で結合され、空隙が形成されている多層構造を備えた超砥粒層を有する加工工具である。

しかし、特許文献１、特許文献２に記載されたものは、チップポケットが広くなるため、切粉の目詰まりは解消されるものの、砥粒が単層に配列されているため、研削の進行に伴って砥粒が摩耗すると、切れ味が急速に低下し、切れ味を良好な状態で維持することができない。

また、特許文献３に記載されたものは、砥粒が多層に配列されているため、切れ味は持続するものの、空隙が形成されているため、ろう材による砥粒の固着力が弱く、砥粒が脱落しやすいという問題点がある。

砥粒の配置に関して、研削先端面の砥粒が摩耗し脱落しても、その下側の砥粒が先端面に現れて研削作用に寄与するようにして、切れ味が持続するようにしたカップ型研削砥石が特許文献４に記載されている。
しかし、特許文献４に記載されたカップ型研削砥石の円筒状研削部は、中央部が中空となっているため、この構造の研削部をそのまま用いても、強度を確保しにくく、特に研削部の側面側から力を受けたときに破損しやすくなる。

特開平１１−２１６６７５号公報 特開２０００−３２６２３４号公報 特開２００５−３４２８３６号公報 特開２００１−１２６８号公報

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、ろう付け研削砥石でありながら目替わりを可能とし、チップポケットを大きく確保することを可能として、切れ味を良好に維持することができるろう付け研削砥石を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明のろう付け研削砥石は、セラミック、ガラス質素材、またはビトリファイドボンドのいずれかかまたはその組み合わせからなる多孔質柱状体の側面が、ろう材からなる筒状体によって覆われて形成された基台の外周部に、複数の砥粒が固着されて形成された研削部が、台金の研削面に間隔を置いてろう付けされたことを特徴とする。

セラミック、ガラス質素材、またはビトリファイドボンドのいずれかかまたはその組み合わせからなる多孔質柱状体の側面が、ろう材からなる筒状体によって覆われて形成された基台の外周部に、複数の砥粒が固着されて形成された研削部が、台金の研削面に間隔を置いてろう付けされていることにより、研削初期において作用する１つ目の砥粒が摩耗しても順次、次の砥粒が研削に作用するため、ろう付け研削砥石でありながらメタルボンド砥石のような目替わりを実現することができ、切れ味を良好に維持することができる。
また、研削部自体もろう付けされているため、固着が強固であるとともに、台金の研削面に間隔を置いてろう付けされているため、大きなチップポケットを確保することができ、目詰まりが起こりにくい。さらに、基台は中空ではないため、基台の強度が確保されるとともに、多孔質柱状体が研削中に研削液を含むようになるため、加工時の抵抗を低減できる。基台は、円柱状または角柱状とすることができる。

本発明においては、基台の上側から下側に向かって複数の砥粒が直線状にろう付けされてなる砥粒列が、前記基台の周方向に間隔を置いて配列されていることを特徴とする。
基台の上側から下側に向かって複数の砥粒が直線状にろう付けされているため、基台の上側の砥粒が摩耗しても、基台が摩耗してしまうまで、砥粒が次々に作用する。そのため、切れ味が良好な状態で維持される。また、砥粒列は基台の周方向に間隔を置いて配列されているため、切粉の排出が効果的になされる。

本発明においては、前記基台の外径または最大外接円径が０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であることを特徴とする。ここでは、基台が円柱状であるときはその外径の範囲を定め、基台が角柱状であるときは、その最大外接円の径の範囲を定めている。
基台の外径または最大外接円径が０．５ｍｍ未満では、基台の内部を多孔質柱状体で満たすことが難しく、２ｍｍを超えると、砥粒層が形成された基台の加工面圧が大きくなり、加工時の抵抗が大きくなって好ましくない。

本発明においては、前記研削部が０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下の間隔を置いて、台金の研削面にろう付けされていることを特徴とする。
研削部の間隔が０．５ｍｍ未満であると、チップポケットを充分に確保することができず、切粉の排出能力が低下する。また、単位面積あたりの基台の個数が増加するため、基台の加工面圧が大きくなり、加工時の抵抗が大きくなって好ましくない。その一方、２ｍｍを超えると、１つの研削部にかかる負荷が大きくなり、ろう付けによって固着されている研削部がこの負荷に耐えられなくなり、特に３ｍｍを超えると研削部の剥がれ、脱落が起こるため好ましくない。

本発明によると、ろう付け研削砥石でありながら目替わりを可能とし、チップポケットを大きく確保することを可能として、切れ味を良好に維持することができるろう付け研削砥石を実現することができる。

以下に、本発明のろう付け研削砥石をその実施形態に基づいて説明する。
図１に、本発明の実施形態に係るろう付け研削砥石の構造を示す。
図１（ａ）に、ろう付け研削砥石の外観を示す。ろう付け研削砥石１は、研削面となる円盤状の台金２の外周面３に、研削部４が複数設けられて形成されており、台金２の中心部には、回転軸を取り付けるための取り付け穴５が設けられている。

研削部４の詳細を図１（ｂ）に示す。研削部４は、セラミック、ガラス質素材、またはビトリファイドボンドのいずれかかまたはその組み合わせからなる多孔質柱状体６の側面が、ろう材からなる筒状体１０によって覆われて形成された基台１１の外周部に、複数の砥粒１２が固着されて形成されている。
このようにして形成された研削部４が、台金２の外周面３に間隔を置いてろう付けされている。筒状体１０は、ニッケル系ろう、クロム系ろう、銀−銅系ろう等の金属によって形成されている。

図１（ｃ）、（ｄ）に、研削部４の具体的な構成例を示す。図１（ｃ）は、基台１１を円柱状にしたものであり、基台１１の上側１１ａから下側１１ｂに向かって複数の砥粒１２が直線状にろう付けされてなる砥粒列１３が、基台１１の周方向に間隔を置いて配列されている。

図１（ｄ）は、基台１１を角柱状にしたものであり、基台１１の上側１１ａから下側１１ｂに向かって複数の砥粒１２が直線状にろう付けされてなる砥粒列１３が、基台１１の周方向に間隔を置いて配列されている。基台１１の高さｈは、円柱状または角柱状のいずれの場合においても０．５ｍｍ〜１．０ｍｍとするのが良い。

本発明のろう付け研削砥石においては、例えば図１（ｃ）に示すものでは、研削の初期には基台１１の上側１１ａに配置された砥粒１２が作用する。この砥粒１２は次第に摩耗するが、基台１１の上側１１ａが摩耗しても、基台１１には上側１１ａから下側１１ｂに向かって複数の砥粒１２がろう付けされているため、基台１１が摩耗してしまうまで、砥粒１２が次々に作用する。そのため、切れ味が良好な状態で維持される。

セラミック、ガラス質素材、またはビトリファイドボンドのいずれかかまたはその組み合わせからなる多孔質柱状体６の側面が、ろう材からなる筒状体１０によって覆われて基台１１を形成するようにしたのは、基台１１が適度に摩耗するようにして、目替わりを促進するためであるとともに、多孔質柱状体６が研削中に研削液を含むようになり、加工時の抵抗を低減できるからである。また、基台１１の内部を中空にした場合と比べて、基台１１の強度を確保することができ、特に、基台１１の側面側から力を受けたときに、基台１１が破損しにくい。

基台１１の外径Ｄ１または最大外接円径Ｄ２は、０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、基台１１同士の間隔Ｌは０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下である。

図２に基づいて、本発明のろう付け研削砥石を製造する方法の一例を示す。
図２（ａ）は、多孔質柱状体６の一例として、外径が１．４ｍｍ程度、長さが４０ｍｍ程度の多孔質のビトリファイドボンド製の丸棒２０を示しており、この丸棒２０に対して、図２（ｂ）に示すように、その外周部にろう材２１を用いて＃３０の砥粒１２をろう付けする。また、ろう材２１との密着性を良くするために、例えば、丸棒２０に５μｍ〜１０μｍ程度の厚みの金属膜を、無電解メッキ、ＣＶＤ、ＰＶＤ等で形成した後で、多孔質の丸棒２０にろう付けすることが好ましい。この構造のものを、図２（ｃ）に示すように、０．５ｍｍ〜１．０ｍｍの長さとなるように、長手方向に亘って切断すると、ろう材２１が筒状体１０をなし、その内部が多孔質柱状体６で満たされた基台１１の外周部に砥粒１２がろう付けされた研削部４が形成される。この研削部４を、図１に示す台金２の外周面３に間隔を置いてろう付けすると、本発明のろう付け研削砥石が得られる。

図３に試験例を示す。
アルミブロックを被削材として試験を行い、その試験結果を図３に示す。
砥粒はいずれもＳＤ＃３０を用い、各砥粒を１個ずつろう材によって台金に固着した一般的なろう付け砥石（従来品）と、中空筒状体の外周部に砥粒をろう付けしたもの（比較品）と、筒状体の内部を多孔質のビトリファイドボンドで満たした基台の外周部に砥粒をろう付けしたもの（発明品）とについて試験を行った。従来品においては、砥粒の配置間隔を１．５ｍｍとしている。比較品においては、基台の外径を２ｍｍとし、基台の配置間隔を１．５ｍｍとしている。また、発明品においても、基台の外径を２ｍｍとし、基台の配置間隔を１．５ｍｍとしている。

図３に示すように、従来品では、研削初期から消費電力が大きく、切れ味が持続せずに焼けが発生している。また、比較品では、研削初期においては切れ味が良く、消費電力が小さいが、強度不足のため途中で破損している。これに対し、発明品では消費電力が低いレベルで持続されており、強度も充分に得られることから、長期間に亘って切れ味が良好に維持されている。

次に、基台の外径または最大外接円径を変えたときと、基台の配置間隔を変えたときの試験結果について説明する。
試験条件は以下の通りである。
使用した研削機械：平面研削盤
被削材：アルミブロック １００個
テスト砥石
φ２００ Ｄ×１５Ｗ×５０Ｈ
ＳＤ＃３０/４０ ピッチ１．５
基台内部に多孔質ビトリファイドを配置
送り速度：１０ｍ/ｍｉｎ
切り込み量：０．１５
回転数：２０００ｍｉｎ^-1

基台の外径または最大外接円径を変えたときの試験結果を図４に示す。基台の外径または最大外接円径が０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下のときは消費電力が小さく、切れ味が良好であるのに対して、２ｍｍを超えると加工時に焼けが発生している。基台の外径または最大外接円径が０．５ｍｍ未満のときは、基台の内部を多孔質柱状体で満たすことが難しいため、研削部を作製することができない。
研削部の配置間隔を変えたときの試験結果を図５に示す。研削部の配置間隔が０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下のときは、摩耗率が低く維持されているが、２．５ｍｍになると摩耗率が急速に増大している。ここで摩耗率とは、基台の高さｈに対する、研削により摩耗した長さの割合として定義している。また、研削部の配置間隔が３ｍｍのときは切粉の排出能力が低下して加工時に焼けが発生し、研削部の破損や剥がれが生じている。

本発明は、ろう付け研削砥石でありながら目替わりを可能とし、チップポケットを大きく確保することを可能として、切れ味を良好に維持することができるろう付け研削砥石として利用することができる。

本発明の実施形態に係るろう付け研削砥石の構造を示す図である。 本発明のろう付け研削砥石を製造する方法の一例を示す図である。 試験例を示す図である。 基台の外径または最大外接円径を変えたときの試験結果を示す図である。 基台の配置間隔を変えたときの試験結果を示す図である。

符号の説明

１ ろう付け研削砥石
２ 台金
３ 外周面
４ 研削部
５ 取り付け穴
６ 多孔質柱状体
１０ 筒状体
１１ 基台
１１ａ 上側
１１ｂ 下側
１２ 砥粒
１３ 砥粒列
２０ 丸棒
２１ ろう材

Claims (5)

1. セラミック、ガラス質素材、またはビトリファイドボンドのいずれかかまたはその組み合わせからなる多孔質柱状体の側面が、ろう材からなる筒状体によって覆われて形成された基台の外周部に、複数の砥粒が固着されて形成された研削部が、台金の研削面に間隔を置いてろう付けされたろう付け研削砥石。
2. 前記基台は、円柱状または角柱状であることを特徴とする請求項１記載のろう付け研削砥石。
3. 前記基台の上側から下側に向かって複数の砥粒が直線状にろう付けされてなる砥粒列が、前記基台の周方向に間隔を置いて配列されていることを特徴とする請求項１または２記載のろう付け研削砥石。
4. 前記基台の外径または最大外接円径が０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のろう付け研削砥石。
5. 前記研削部が０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下の間隔を置いて、台金の研削面にろう付けされていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のろう付け研削砥石。

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