JP2009154239A - 砥石 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】セグメントチップ20は、砥粒22をビトリファイドボンド23によって結合することで多数の気孔24が形成されている砥石本体21の表面側を、その表面から熱硬化性樹脂からなる封着剤25が気孔24内に封着された気孔封着層26とし、砥石本体21の気孔封着層26以外の残部を、封着剤25で封着されない気孔24のままの有気孔層27としている。気孔封着層26の封着剤25の表面を後退させることで該気孔封着層26の表面上に砥粒22の一部を突出させる。
【選択図】図3
Description
(1)加工精度(ワークの形状精度)の変化に合わせて、設備(例えば研削盤)の動作に補正を加える。
(2)砥石洗浄装置を付加し、高圧洗浄により切り屑の目詰まりを防止する。
(3)砥石全体の気孔内に樹脂を含浸させる(特許文献1参照)。
しかしながら、従来の対策(1)では、設備の動作の補正、及び、補正後の品質確認に係る作業の間、ライン設備を停止しなければならず、ライン設備停止ロスによるライン可動率の低下を招くことになる。また、従来の対策(2)では、コストアップを余儀なくされるだけでなく、高圧洗浄では砥石の気孔内に堆積した切り屑を完全に除去する効果も薄い。また、従来の対策(3)では、砥石全体の気孔内に樹脂を含浸させているが空気孔が存在するため、使用開始から終了に至るまでのクーラントによる動圧を均一化することが難しい。したがって、従来の対策(1)、(2)、(3)はいずれも実用的とはいえない。
すなわち、特許請求の範囲の請求項1に記載された砥石によると、砥粒を結合剤によって結合することで多数の気孔が形成されている砥石本体の表面側を、その表面から熱硬化性樹脂からなる封着剤が気孔内に封着された気孔封着層とし、前記砥石本体の気孔封着層以外の残部を、前記封着剤で封着されない気孔のままの有気孔層としたものである。このように構成すると、砥石の初期使用時には、気孔封着層により研削を行うことにより、クーラントによる動圧を、安定使用時におけるクーラントによる動圧と均一化することができる。また、研削により砥石の表面が後退していき、気孔封着層がなくなってくると、有気孔層の気孔内に切り屑が堆積することにより、安定使用時におけるクーラントによる動圧となる。したがって、砥石の使用開始から終了までのクーラントによる動圧が均一化されることにより、加工精度を安定化することができる。
図1に示すように、砥石車10は、円板形状のベース12と、そのベース12の外周面に接着された所定個数(図1では16個を示す。)のセグメントチップ20とを備えている。ベース12は、例えば金属製で、中央部には設備(例えば研削盤)の工作主軸(図示しない)に対する取付孔13が形成されている。また、ベース12に対するセグメントチップ20の接着には、例えばエポキシ系の接着剤が用いられている。また、セグメントチップ20は、ベース12の外周面に倣う円弧板状に形成されている(図2参照)。なお、セグメントチップ20は、本明細書でいう「砥石」に相当する。また、図3はセグメントチップ20を模式的に示す断面図であって、図2のIII−III線矢視断面図に相当する。
まず、第1工程P1は、チップ製作工程であり、チップすなわち砥石本体21が製作される。続いて、第2工程P2は、ベース製作工程であり、ベース12が製作される。
次に、第3工程P3は、接着工程であり、前記ベース12の外周面に前記砥石本体21が接着される。このようにして、砥石車10の基本形ができる。
次に、第5工程P5は、樹脂封着工程であり、前記砥石本体21の表面(外周面)側に封着剤(樹脂剤)25が塗り込まれかつ熱処理が施されることにより封着される。これにより、セグメントチップ20が完成する(図3参照)。また、砥石本体21の1個毎に封着剤25の塗り込み量を管理することにより、その塗り込み量のばらつきを低減することができる。
次に、第6工程P6は、ツルーイング・ドレス工程であり、前記セグメントチップ20の表面(外周面)にツルーイング、ドレスが施される。これにより、封着剤25の最表面が均一化されたのち、後退されて砥粒22の突き出し量A(図3参照)が確保される。また、ドレス量は、砥粒22の突き出し量Aを考慮すると、従来の砥石車の場合のドレス量の2倍以上となる。
図5に示すように、従来の砥石車の製造工程は、第1工程P1〜第3工程P3については、実施例の砥石車10の製造工程と同じである。また、従来の砥石車の製造工程では、第3工程P3の次に第6工程P6xのツルーイング・ドレス工程があり、セグメントチップ20の表面(外周面)にツルーイング、ドレスが施される。ここでのドレス量は、前記実施例の第6工程P6(図4参照)におけるドレス量と比べると半分程度と少ない。
ワークは、エンジンのカムシャフトのカム部である。とくに、エンジンの低燃費化・高出力化を目的としたカムシャフトであって、ダルマ形状のカムプロフィル(輪郭)を採用したカム部とする。なお、ダルマ形状のカムプロフィルとは、図6に示すように、長円側の半円状部31aと、短円側の半円状部31bと、両半円状部31a,31bの両端を結ぶ略直線状部31c,31dとを有するタマゴ形状のカムプロフィル31Aを基本形として、両略直線状部31c,31dに代えてそれぞれ凹状円弧部31e,31fを有しており、両半円状部31a,31b及び両凹状円弧部31e,31fがなだらかに連続されているカムプロフィル31のことをいう。このようなダルマ形状のカムプロフィル31は、タマゴ形状のカムプロフィル31Aと比べて曲率変化が大きいため、プロフィル研削が難しいとされている。なお、「プロフィル研削」とは、設備の工作主軸(いわゆるC軸)の回転運動と砥石台(いわゆるX軸)の往復運動とで決められたカム形状に加工する輪郭研削のことである。
(1)砥石(セグメントチップ)・・・CBN砥石
(2)粒径・・・φ0.12mm
(3)結合度・・・K
(4)砥石厚さ・・・5mm
(5)砥石車の外径・・・φ350mm
また、樹脂封着砥石に係る砥石車の基本的仕様は従来砥石と同じである。しかし、樹脂封着砥石では、砥石の表面側にエポキシ樹脂を封着剤25として気孔24内に封着された気孔封着層26が0.3mmの深さ(厚さ)で形成されており、その残部の有気孔層27が4.7mmの深さ(厚さ)となっている。
図9に示すように、従来砥石すなわちビトリファイド砥石は、砥粒22をビトリファイドボンド23によって結合することで多数の気孔24が形成されている。この砥石の使用開始時には、気孔24が空孔であるため、ワーク(例えば、カムシャフトのカム部)Wの研削中のクーラント(図9中、矢印参照)が気孔24を通じて速やかに外部へ逃げる。このため、ワークWに対する動圧の影響が少なく、法線抵抗は低い。
図8から明らかなように、樹脂封着砥石では、使用開始から500本までの間に、集積誤差(◆印参照)の変化がほとんどなく、隣接誤差(■印参照)の変化もほとんどない。このため、従来砥石で必要とされた設備の動作の補正回数を「0」(ゼロ)にすることができる。
したがって、樹脂封着砥石によれば、ライン設備の停止ロスが発生せず、ライン可動率を向上することができる。なお、500本以降においても、集積誤差及び隣接誤差がほとんど変化せず、安定していることがわかる。したがって、使用開始から終了まで、集積誤差及び隣接誤差がほとんど変化することなく、安定使用時として使用することができる。
図11から明らかなように、樹脂封着砥石(■印参照)によると、使用開始からの隣接誤差は、プロフィール補正を実施することなく、3500本の加工を実施することができる。また、気孔封着層から有気孔層にに切り替わる中間層付近で、隣接誤差が発生したが、性能上の問題がない。また、中間層の前後における隣接誤差は中間層付近よりも若干高くなるが、従来砥石の精度程度と差が無かった。なお、砥石車の外径寸法の減少から、加工本数が1〜1600本前後までは気孔封着層による研削加工であり、1600本前後〜2600本程度までは気孔封着層と有気孔層との間の中間層による研削加工であり、2600本前後以降は有気孔層による研削加工である。
図12からわかるように、樹脂封着砥石は、従来砥石と比べて、累積集積誤差の変化量が75%低減されたことになる。なお、樹脂封着砥石の表面粗さ、ビビリ、研削割れ、加工品質についても測定したが全て判定値内で問題は見当たらなかった。
また、砥石本体21の表面側を、その表面から熱硬化性樹脂からなる封着剤25が気孔24内に封着された気孔封着層26とするといった簡単な構成であるため、安価で製造管理が容易である。
21 砥石本体
22 砥粒
23 ビトリファイドボンド(結合剤)
24 気孔
25 封着剤
26 気孔封着層
27 有気孔層
Claims (2)
- 砥粒を結合剤によって結合することで多数の気孔が形成されている砥石本体の表面側を、その表面から熱硬化性樹脂からなる封着剤が気孔内に封着された気孔封着層とし、前記砥石本体の気孔封着層以外の残部を、前記封着剤で封着されない気孔のままの有気孔層としたことを特徴とする砥石。
- 請求項1に記載の砥石であって、
前記気孔封着層の封着剤の表面を後退させることで該気孔封着層の表面上に砥粒の一部を突出したことを特徴とする砥石。
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