JP2011218470A - 研削工具及び研削工具の製造方法 - Google Patents

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【課題】ＣＦＲＰ材の層間剥離（デラミネーション）を抑制し、さらに加工能率を向上させることができる研削工具及び研削工具の製造方法を提供する。
【解決手段】加工対象物であるＣＦＲＰ材１０の端面１０ａを研削する研削工具１において、円筒状の台金３と、台金３上に形成されたダイヤモンド４と、ＣＦＲＰ材１０の研削時にＣＦＲＰ材１０の端面１０ａの左表面１０Ｌに対応する位置にＣＦＲＰ材１０の端面１０ａの内側を向くようにダイヤモンド４に形成された複数の溝５と、ＣＦＲＰ材１０の研削時にＣＦＲＰ材１０の端面１０ａの右表面１０Ｒに対応する位置にＣＦＲＰ材１０の端面１０ａの内側を向くようにダイヤモンド４に形成された複数の溝５とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、研削工具及び研削工具の製造方法に関する。
従来、炭素繊維強化プラスチック材（ＣＦＲＰ材材）の加工において生じる層間剥離（デラミネーション）を抑制するため、切削力を材料の両表面から内部方向に向かわせることを目的として、切削刃のねじれ方向を途中で変えた螺旋状の切削刃を有するエンドミルが使用されている（下記特許文献１参照）。
特開２００９−１９６０１５号公報
しかしながら、上述した従来の螺旋状の切削刃を有するエンドミルでは、加工能率を上げるために切削速度又は送り速度を上昇させると、エンドミルの切削刃に刃欠けが発生し、短期間で寿命を迎えて使用不可能となってしまうため、加工能率を上げることができないという問題がある。
以上のことから、本発明は、ＣＦＲＰ材の層間剥離（デラミネーション）を抑制し、さらに加工能率を向上させることができる研削工具及び研削工具の製造方法を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するための第１の発明に係る研削工具は、
加工対象物である積層材料の端面を研削する研削工具において、
円筒状の台金と、
前記台金上に形成されたダイヤモンドと、
前記積層材料の研削時に前記積層材料の端面の左側の表面に対応する位置に前記積層材料の端面の内側を向くように前記ダイヤモンドに形成された複数の左側の溝と、
前記積層材料の研削時に前記積層材料の端面の右側の表面に対応する位置に前記積層材料の端面の内側を向くように前記ダイヤモンドに形成された複数の右側の溝と
を備えた
ことを特徴とする。
上記の課題を解決するための第２の発明に係る研削工具は、第１の発明に係る研削工具において、
前記積層材料の研削時に前記積層材料の端面の中心に対応する位置まで前記左側の溝及び前記右側の溝を延在させた
ことを特徴とする。
上記の課題を解決するための第３の発明に係る研削工具の製造方法は、
第１の発明に係る研削工具の製造方法において、
前記台金上にＣＶＤにより前記ダイヤモンドを成長させた上で、該ダイヤモンドに前記左側の溝及び前記右側の溝を形成した
ことを特徴とする。
上記の課題を解決するための第４の発明に係る研削工具の製造方法は、
第１の発明に係る研削工具の製造方法において、
前記台金上にダイヤモンドチップを敷き詰めることにより前記ダイヤモンドを形成した上で、該ダイヤモンドに前記左側の溝及び前記右側の溝を形成した
ことを特徴とする。
本発明によれば、ＣＦＲＰ材の層間剥離（デラミネーション）を抑制し、さらに加工能率を向上させることができる研削工具及び研削工具の製造方法を提供することができる。
本発明の実施例に係る研削工具の模式図である。 本発明の実施例に係る研削工具における図１に破線で示す部分の拡大図である。 本発明の実施例に係る研削工具におけるＡ群及びＢ群の溝５の設置方向を示した図である。 本発明の実施例に係る研削工具の製造方法における台金上にＣＶＤにより成長させたダイヤモンドを示した模式図である。 本発明の実施例に係る研削工具の製造方法における台金上にダイヤモンドチップを敷き詰めることにより形成したダイヤモンドを示した模式図である。
以下、本発明に係る研削工具及び研削工具の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
以下、本発明の実施例に係る研削工具及び研削工具の製造方法について説明する。
はじめに、本実施例に係る研削工具の構成について説明する。
図１は、本実施例に係る研削工具１の模式図である。なお、図１中において、矢印Ｍはダウンカット時の研削工具１の送り方向を示しており、矢印Ｒは研削工具１の回転方向を示している。なお、図１においては、ダウンカット時の研削工具１の送り方向を示したが、研削工具１の送り方向を矢印Ｍの反対方向とすることによりアップカットを行うこともできる。
図１に示すように、本実施例に係る研削工具１は、軸２に同軸に取り付けられる円筒状の台金３と、台金３上に形成されたダイヤモンド４と、ダイヤモンド４に軸方向に対し斜めに形成された溝とを備えている。なお、本実施例においてはＣＦＲＰ材１０を加工対象として説明するが、これ以外の材質の積層材料を加工対象とすることも可能である。
図２は、本実施例に係る研削工具１における図１に破線で示す部分の拡大図である。なお、図２中において、矢印Ｍはダウンカット時の研削工具１の送り方向を示しており、矢印Ｒは研削工具１の回転方向を示している。なお、図２においては、ダウンカット時の研削工具１の送り方向を示したが、研削工具１の送り方向を矢印Ｍの反対方向とすることによりアップカットを行うこともできる。
図２に示すように、本実施例に係る研削工具１の溝５は、溝５の角部である研削面５ａが加工対象のＣＦＲＰ材１０の端面１０ａの内側を向くように角度を付けて形成されている。言い換えれば、溝５は、研削面５ａがＣＦＲＰ材１０の端面１０ａの中心側を向くように形成されている。
なお、本実施例においては、図２中にＡで示す破線の範囲内に設置された右斜め方向の研削力ＦAを生ずる研削面５ａが右斜め方向を向いた溝５をＡ群の溝５とし、図２中にＢで示す破線の範囲内に設置された左斜め方向の研削力ＦBを生ずる研削面５ａが左斜め方向を向いた溝５をＢ群の溝５として説明する。また、本実施例においては、溝５は周方向において１ｍｍ程度の間隔で形成し、溝５の幅は０．４ｍｍ程度とした。また、本実施例における左右は、研削工具１側からＣＦＲＰ材１０を見た場合の左右とする。
図２に示すように、加工対象となるＣＦＲＰ材１０の厚さを考慮して、Ａ群の溝５はＣＦＲＰ材１０の左表面１０Ｌ側を研削するように配置し、Ｂ群の溝５はＣＦＲＰ材１０の右表面１０Ｒ側を研削するように配置する。なお、溝５は、周方向で見たときに軸方向において隙間が空かないように形成することとする。また、Ａ群の溝５とＢ群の溝５の間隔はあけないことが望ましいが、間隔をあける場合にはＡ群の溝５とＢ群の溝５の間に規則的又は不規則に溝を形成することとする。
図３は、本実施例に係る研削工具１におけるＡ群及びＢ群の溝５の設置方向を示した図である。なお、図３（Ａ）はＡ群の溝５を示しており、図３（Ｂ）はＢ群の溝５を示している。
図３（Ａ）に示すように、Ａ群の溝５は、右斜め方向に研削力ＦAがかかるように設置されている。Ａ群の溝５は、研削力ＦAがＣＦＲＰ材１０の端面１０ａの内側を向くように、図３（Ａ）に一点鎖線ａで示す軸方向と平行な線と溝５の研削面５ａとがなす角θAを「０°＜θA＜４５°」の範囲で設定する。
なお、θAは０°に近くなるほど研削力ＦAの周方向を向く成分が強くなり、θAは４５°に近くなるほど研削力ＦAのＣＦＲＰ材１０の端面１０ａの内側を向く成分が強くなる。なお、本実施例においては、研削力ＦAの周方向を向く成分と内側を向く成分のバランスのよい、θA＝４５°となるように設置することとした。
また、図３（Ｂ）に示すように、Ｂ群の溝５は、左斜め方向に研削力ＦBがかかるように設置されている。Ｂ群の溝５は、研削力ＦBがＣＦＲＰ材１０の端面１０ａの内側を向くように、図３（Ｂ）に一点鎖線ａで示す軸方向と平行な線と溝５の研削面５ａとがなす角θBを「０°＜θB＜４５°」の範囲で設定する。
なお、θBは０°に近くなるほど研削力ＦBの周方向を向く成分が強くなり、θBは４５°に近くなるほど研削力ＦBのＣＦＲＰ材１０の端面１０ａの内側を向く成分が強くなる。なお、本実施例においては、研削力ＦBの周方向を向く成分と内側を向く成分のバランスのよい、θB＝４５°となるように設置することとした。
次に、本実施例に係る研削工具の製造方法について説明する。
本実施例に係る研削工具の製造方法においては、はじめに、台金３上にダイヤモンド４を形成する。本実施例においては、以下の２つの方法のいずれかにより台金３上にダイヤモンド４を形成することとした。
図４は、本実施例に係る研削工具１の製造方法における台金３上にＣＶＤにより成長させたダイヤモンド４を示した模式図である。
図４に示すように、本実施例に係る研削工具の製造方法においては、台金３上にＣＶＤによりダイヤモンド４を成長させ、溝５を形成するために必要な幅をダイヤモンド４で覆う。本実施例においては、ダイヤモンド４は５００μｍ程度成長させることとする。
図５は、本実施例に係る研削工具１の製造方法における台金３上にダイヤモンドチップ４ａを敷き詰めることにより形成したダイヤモンド４を示した模式図である。
図５に示すように、本実施例に係る研削工具１の製造方法においては、ミリサイズのダイヤモンドチップ４ａを敷き詰め、溝５を形成するために必要な幅をダイヤモンド４で覆う。本実施例においては、ダイヤモンドチップ４ａは、レジンボンド、メタルボンド、電着等により台金３に接着することとした。
そして、上述した２つの方法のいずれかにより台金３上にダイヤモンド４を形成した後、ダイヤモンド４にレーザーを照射して溝５を形成する。なお、本実施例においては、レーザーにより溝５を形成することとしたが、これ以外の物理的又は化学的な方法により溝５を形成するようにしてもよい。
以上説明したように、本実施例に係る研削工具１によれば、従来のエンドミルと同様の原理で研削方向をＣＦＲＰ材１０の左表面１０Ｌ及び右表面１０Ｒから内側に向かわせるように、溝５の研削面５ａを向けるように規則性を持たせて溝５を形成したことにより、ＣＦＲＰ材１０の層間剥離（デラミネーション）を抑制することができる。
さらに、本実施例に係る研削工具１によれば、従来用いられていたエンドミルに比べ、切刃数を増やし、切刃を強化できることとなるため、研削速度を上げることができ、加工能率を向上させることができる。
本発明は、例えば、ＣＦＲＰ材の端面を研削する研削工具及び研削工具の製造方法に利用することが可能である。
１ 研削工具
２ 軸
３ 台金
４ ダイヤモンド
４ａ ダイヤモンドチップ
５ 溝
５ａ 研削面
１０ ＣＦＲＰ材
１０ａ 端面
１０Ｌ 左表面
１０Ｒ 右表面

Claims (4)

  1. 加工対象物である積層材料の端面を研削する研削工具において、
    円筒状の台金と、
    前記台金上に形成されたダイヤモンドと、
    前記積層材料の研削時に前記積層材料の端面の左側の表面に対応する位置に前記積層材料の端面の内側を向くように前記ダイヤモンドに形成された複数の左側の溝と、
    前記積層材料の研削時に前記積層材料の端面の右側の表面に対応する位置に前記積層材料の端面の内側を向くように前記ダイヤモンドに形成された複数の右側の溝と
    を備えた
    ことを特徴とする研削工具。
  2. 前記積層材料の研削時に前記積層材料の端面の中心に対応する位置まで前記左側の溝及び前記右側の溝を延在させた
    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に記載の研削工具の製造方法において、
    前記台金上にＣＶＤにより前記ダイヤモンドを成長させた上で、該ダイヤモンドに前記左側の溝及び前記右側の溝を形成した
    ことを特徴とする研削工具の製造方法。
  4. 請求項１に記載の研削工具の製造方法において、
    前記台金上にダイヤモンドチップを敷き詰めることにより前記ダイヤモンドを形成した上で、該ダイヤモンドに前記左側の溝及び前記右側の溝を形成した
    ことを特徴とする研削工具の製造方法。
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