JP2010115768A - Cbn grinding wheel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、研削に使用されるCBN砥石に関するものである。 The present invention relates to a CBN grindstone used for grinding.
従来、鉄鋼材料を砥石車で高能率研削する場合には、砥粒としてCBN(Cubic Boron Nitride:立方晶窒化ホウ素)を使用した砥石が使われる。このCBN砥石62は、図15及び図16に示すように、CBN砥粒64が、円盤状の台金(コア)66の外周部に、砥粒自体を形成する結晶面がいずれの方向を向いているか関係なく結合剤12により配置固定されている。
Conventionally, when steel material is ground efficiently with a grinding wheel, a grindstone using CBN (Cubic Boron Nitride) as abrasive grains is used. In this CBN
また、特許文献1の発明によると、ダイヤモンドの正八面体形状の結晶において、八面体面が接触面における回転方向に並行に露呈(砥石の表面から)させるか、八面体面を境界とする三本の稜線のいずれかの一の稜線を接触面における相対回転速度ベクトルの方向と並行に露呈(砥石の表面から)するように砥石の研削面に植設させることとしている。これによって、ダイヤモンド結晶面の最も硬い方向を使用してドレッシングできるようにすることで、耐摩耗性の高いロータリダイヤモンドドレッサを提供するものである。
しかし、CBN砥粒64は、図16に示すように、一般に通常球形に近いものが多くあり、これが摩耗すると、切削に使用された面がテーブル状に平らとなるため(図17参照)、工作物との接触面積が増加して研削抵抗が上昇する。このような砥粒の研削抵抗の増加は、研削焼けや精度不良の原因となった。また、電着ホイールにおける研削層は、CBN砥粒による単層で形成されており、CBN砥粒の摩耗がそのまま砥石の寿命となるため、CBN砥粒の摩耗を防ぐ手立てが要望されていた。
However, as shown in FIG. 16, many CBN
また、特許文献1は、八面体結晶のダイヤモンドの結晶面の硬さ特性の方向を考慮してドレッシングするロータリダイヤモンドドレッサとしている。しかし、ダイヤモンドと違ってCBN砥粒においては、さまざまな結晶形状の単結晶砥粒があり、CBN砥粒の特定の結晶形状において、その結晶方位を考慮することによって、CBN砥石の性能の向上に寄与させるよう想到することは大変困難であった。 Patent Document 1 discloses a rotary diamond dresser that performs dressing in consideration of the direction of hardness characteristics of the crystal face of octahedral crystal diamond. However, unlike diamond, CBN abrasive grains have single crystal grains with various crystal shapes. By considering the crystal orientation of specific crystal shapes of CBN abrasive grains, the performance of CBN grinding stones can be improved. It was very difficult to come up with a contribution.
本発明は、上記課題を解決するためその目的は、CBN砥粒の結晶方位を考慮することで、砥石性能を飛躍的に向上させたCBN砥石を提供することである。 In order to solve the above-described problems, an object of the present invention is to provide a CBN grindstone in which the grindstone performance is remarkably improved by considering the crystal orientation of the CBN abrasive grains.
上記課題を解決するために、請求項1に係る発明の構成上の特徴は、研削盤の砥石台に回転軸線回りに軸承された砥石軸に装着されるコアの周囲に複数個のCBN砥粒と結合剤とを含む砥粒層が形成されるCBN砥石において、各前記CBN砥粒は、前記CBN砥粒中で最も広い面となっている{111}面と該{111}面に平行な他の{111}面とを有する単結晶体の板状砥粒であり、前記砥粒層には、砥石外周面に対して各前記CBN砥粒の{111}面及び他の{111}面が直角方向に配向されて設けられていることである。 In order to solve the above-mentioned problem, a structural feature of the invention according to claim 1 is that a plurality of CBN abrasive grains are provided around a core mounted on a grindstone shaft supported about a rotation axis on a grindstone table of a grinding machine. In the CBN grindstone in which the abrasive grain layer containing the binder and the binder is formed, each of the CBN abrasive grains is parallel to the {111} plane that is the widest plane in the CBN abrasive grain and the {111} plane. A single crystal plate-like abrasive grain having another {111} face, and the abrasive grain layer includes a {111} face and another {111} face of each CBN abrasive grain with respect to a grindstone outer peripheral face. Is oriented in a perpendicular direction.
請求項2に係る発明の構成上の特徴は、請求項1において、前記他の{111}面は、前記CBN砥粒中で2番目に広い面となっていることである。
The structural feature of the invention according to
請求項3に係る発明の構成上の特徴は、請求項1又は2において、前記コアは金属製であり、前記結合剤は電着メッキであることである。
The structural feature of the invention according to claim 3 is that, in
請求項1に係る発明によれば、砥石外周面に対して板状CBN砥粒結晶の{111}面及び他の{111}面が直角となるように配向する。かかる場合、最も広い平板面である{111}面と他の{111}面とが板状砥粒の広い両面を形成するのに対し、研削によってCBN砥粒結晶の摩耗される面は狭い面となる。そのため、連続加工により砥粒が摩耗しても砥粒の工作物に対する接触面積は大きく変化せず、研削抵抗を増加させることがない。また、上記の摩耗される面は、劈開摩耗により細かな凹凸面となるため、平滑に摩滅摩耗した場合に比べ摩擦力が少なくなり、研削抵抗を下げることができる。従って、研削焼けや精度不良を生じさせない高い性能を維持することができる。 According to the first aspect of the present invention, the {111} plane and other {111} planes of the plate-like CBN abrasive grains are oriented so as to be perpendicular to the outer peripheral surface of the grindstone. In such a case, the {111} plane which is the widest flat plate surface and the other {111} plane form both sides of the plate-like abrasive grains, whereas the surface on which the CBN abrasive grains are worn by grinding is a narrow plane. It becomes. Therefore, even if the abrasive grains are worn by continuous processing, the contact area of the abrasive grains with the workpiece does not change greatly, and the grinding resistance is not increased. Further, since the above-mentioned surface to be abraded becomes a fine uneven surface by cleaving wear, the frictional force is reduced as compared with the case where the surface is worn out smoothly and the grinding resistance can be lowered. Therefore, it is possible to maintain high performance that does not cause grinding burn or poor accuracy.
請求項2に係る発明によれば、板状砥粒は最も広い面である{111}面と2番目に広い面である他の{111}面という二つの広い{111}面で挟まれた板状なので、例えば正八面体砥粒などに比べすくい角のばらつきが少ないため、個々の砥粒における加工時の抵抗及び摩耗量にばらつきが少なく、所望の仕上げ面粗さを容易に得ることができる。
According to the invention of
請求項3に係る発明によれば、砥粒層が単層であることから、電導性のあるコアの外周にCBN砥粒を電着で設けることで、砥石の外周面に対して直角な方向に砥粒を容易に設けることが可能である。 According to the invention according to claim 3, since the abrasive grain layer is a single layer, by providing the CBN abrasive grains on the outer periphery of the conductive core by electrodeposition, the direction perpendicular to the outer peripheral surface of the grindstone It is possible to easily provide abrasive grains.
以下、本発明の第1の実施形態に係る研削方法およびそれに用いる砥石を図面に基づいて説明する。図1は周囲にCBN砥粒を含む砥粒層2が電着により形成されたCBN砥石としてのCBN電着砥石4を示し、図2はCBN電着砥石4を装着させる研削盤の例を示す図である。
Hereinafter, a grinding method and a grindstone used therefor according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a CBN
CBN電着砥石4は、鉄又はアルミニウム等の金属で成形された円盤状のコア8と、該コア8の外周面に結合剤(ニッケルメッキ)12(図7参照)によりCBN砥粒6が電着されて形成された単層の砥粒層2とから構成されている。
The CBN
CBN電着砥石4は、図2に示す研削盤40の砥石台41に軸線O回りに回転駆動可能に軸承された砥石軸42にコア8で装着される。研削盤40の工作物支持装置43には工作物Wが回転駆動可能に支承され、砥石台41の前進により砥石4の砥粒層2に形成された研削面45が工作物Wに当接して工作物Wの外周面を研削加工するよう構成されている。
The CBN electrodeposited
また、図5示すCBN砥粒6の単結晶体は、図3及び図4に示すように、六角形状の{111}面Aと三角形状の{111}面Bとその他の結晶面とから構成される板状砥粒である。ここで、{111}面Aは、CBN砥粒6の中で最も広い面であり、他の{111}面Bは、2番目に広い面である。これらの広い面である二つの{111}面A,Bは、原子が積み重なった最密面であり、CBN砥粒6は、これらの{111}面A,Bに平行な方向には、高度の耐摩耗性を有している。なお、その他の結晶面としていずれも図示を略す(100)面、(010)面及び(001)面は各軸で90度回転させると一致する等価な面であり、まとめて{100}面と表される。CBN電着砥石4は、複数のCBN砥粒6が夫々砥石外周面に直角に{111}面A,Bが配向されて単層の砥粒層がコア8の外周に形成されている。そして、各CBN砥粒6は、図7に示すように、層状に形成された結合剤12に全体の50〜70%(望ましくは60%)が埋め込まれて構成されている。
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the single crystal body of the CBN
ここで、様々な形状を含むCBN砥粒6から、広い{111}面A,Bを有する板状砥粒を選別する方法の例を以下に説明する。まず、図8に示すように、外周側から中央側に向けて下方に推移する階段状の底面を有するすり鉢状の選別容器50を設け、選別容器50を例えばスライダークランク機構を有する水平振動装置52に据付ける。そして、選別容器50の外周側の階段上部50aに、選別するCBN砥粒郡6を配置する。そして、細かい水平振動を選別容器50に与える。すると、比較的丸い形状の砥粒等転がりやすい形状のCBN砥粒6aは、上段(階段上部)50aより中段50bさらに中央側の下段50cへ転がり落ち、転がりにくい板状CBN砥粒6bは階段上部50aに残る。そして、下段50cに溜まった砥粒6aを除き、階段上部50aに残った板状CBN砥粒6bを使用する。
Here, an example of a method for selecting plate-shaped abrasive grains having wide {111} planes A and B from CBN
そして、選別された板状CBN砥粒6bは、例えば以下の方法でコア8の外周面に配置される。まず、粘着剤24が表面に塗布されたフィルム状テープ26(図9参照)に、例えば細い吸着ノズルを備えた多軸制御ロボット(図略)により、図10及び図11に示すように、各板状CBN砥粒6bを吸着して互いに平行になるように並べてゆく。このテープ26の巾は、コア8の外周巾と略同一とし、長さはコア8の外周を一周して覆う長さのものである。このようにテープ26に板状CBN砥粒6bを、コア8の外周を覆う長さまで並べた後、図12に示すように、板状CBN砥粒6bが突き出した面を内側にしてコア8の外周を1周させて取り囲む。そして、各板状CBN砥粒6bの先端をコア8の外周面に当接させて、該砥粒6bがコア外周面の法線方向に立つようにしてフィルム状テープ26とコア8とが相対移動しないように固定する。次に図13に示すように、電着によりニッケルメッキ(結合剤12)を行う。そして、図14に示すように、フィルム状テープ26を除去することにより、CBN電着砥石4を形成する。なお、この製造方法のように、フィルム状テープを使用してコア8の外周面に板状CBN砥粒6bを配置することに限定されず、例えば、多軸制御ロボットにより直接コア外周に配置することにより砥粒を砥石の外周面に直角に配向配置しても良い。
The selected plate-like CBN
次に、上記のように構成されたCBN電着砥石4の作動について以下に説明する。CBN電着砥石4は、研削盤40の砥石台41に軸承された砥石軸42にコア8で装着されて回転駆動され、工作物Wは主軸台及び心押台からなる工作物支持装置43に支承されて回転駆動される。砥石カバー44に取り付けられた図略のクーラントノズルからCBN電着砥石4の研削面45と工作物Wとの間の接触面に向けて研削液が供給され、砥石台41が工作物Wに向かって研削送りされ、CBN電着砥石4により工作物Wが研削加工される。研削の際には、砥石外周面に対して板状CBN砥粒結晶の広い{111}面A,Bが直角となるように配向されているので、逃げ面は連続加工により摩耗しても砥粒の工作物に対する接触面積は大きく変化しない。
Next, the operation of the
上記のように構成されたCBN電着砥石4の作用について以下に説明する。本実施形態のCBN電着砥石4によれば、砥石外周面に対して板状CBN砥粒結晶の{111}面A,Bを直角となるように配向する。かかる場合、最も広い平板面である{111}面Aと該{111}面Aに平行な他の{111}面Bとが板状砥粒の広い両面を形成するのに対し、研削によってCBN砥粒結晶の摩耗される面(逃げ面)は狭い面である。そのため、連続加工により砥粒が摩耗しても砥粒の工作物に対する接触面積は大きく変化せず、研削抵抗を増加させることがない。また、上記の摩耗される面は、劈開摩耗により細かな凹凸面となるため、平滑に摩滅摩耗した場合に比べ摩擦力が少なくなり、研削抵抗を下げることができる。従って、研削焼けや精度不良を生じさせない高い性能を維持することができる。
The operation of the
また、使用されるCBN砥粒6bは、最も広い面である{111}面と2番目に広い面である他の{111}面という二つの広い{111}面で挟まれた板状なので、例えば正八面体砥粒などに比べすくい角のばらつきが少ないため、個々の砥粒6における加工時の抵抗及び摩耗量にばらつきが少なく、所望の仕上げ面粗さを容易に得ることができる。
Further, the CBN
また、砥粒層2が単層であることから、電導性のあるコア8の外周にCBN砥粒6を電着で設けることで、砥粒6を容易に所定方向に設けることが可能である。
Further, since the
なお、上記実施形態においては、ニッケルメッキによる電着で、CBN砥粒を保持させるものとしたが、これに限定されず、例えば低融点メタルボンドを結合剤として使用することができる。 In the above embodiment, the CBN abrasive grains are held by electrodeposition by nickel plating. However, the present invention is not limited to this. For example, a low melting point metal bond can be used as a binder.
また、最も広い{111}面Aに平行な{111}面Bは、CBN砥粒中で面積が2番目に広い面としたが、これに限定されず、{111}面Bは、板状の砥粒の広い面を形成するものであれば2番目以外、例えば3番目に広い面であってもよい。 Further, the {111} plane B parallel to the widest {111} plane A is the second largest plane in the CBN abrasive grains, but is not limited to this. The {111} plane B is plate-shaped. Other than the second, for example, the third widest surface may be used as long as it forms a wide surface of the abrasive grains.
2・・・砥粒層、4・・・CBN砥石(CBN電着砥石)、6・・・CBN砥粒、6b・・・板状砥粒(板状CBN砥粒)、8・・・コア、12・・・結合剤(電着メッキ・ニッケルメッキ)、40・・・研削盤、41・・・砥石台、42・・・砥石軸、A・・・{111}面、B・・・他の{111}面。
2 ... abrasive layer, 4 ... CBN grinding wheel (CBN electrodeposition grinding stone), 6 ... CBN abrasive grain, 6b ... plate-like abrasive grain (plate-like CBN abrasive grain), 8 ... core , 12 ... Binder (Electroplating / Nickel plating), 40 ... Grinding machine, 41 ... Grinding wheel base, 42 ... Grinding wheel shaft, A ... {111} plane, B ... Other {111} faces.
Claims (3)
各前記CBN砥粒は、前記CBN砥粒中で最も広い面となっている{111}面と該{111}面に平行な他の{111}面とを有する単結晶体の板状砥粒であり、前記砥粒層には、砥石外周面に対して各前記CBN砥粒の{111}面及び他の{111}面が直角方向に配向されて設けられていることを特徴とするCBN砥石。 In a CBN grindstone in which an abrasive layer including a plurality of CBN abrasive grains and a binder is formed around a core mounted on a grindstone shaft supported around a rotation axis on a grindstone table of a grinder,
Each of the CBN abrasive grains is a single crystal plate-like abrasive grain having a {111} plane which is the widest surface in the CBN abrasive grains and another {111} plane parallel to the {111} plane. CBN, wherein the abrasive grain layer is provided with {111} planes and other {111} planes of the CBN abrasive grains oriented in a direction perpendicular to the outer peripheral surface of the grindstone. Whetstone.
3. The CBN grindstone according to claim 1, wherein the core is made of metal and the binder is electrodeposition plating.
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