JP2011218471A

JP2011218471A - 研削工具

Info

Publication number: JP2011218471A
Application number: JP2010088248A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Arisawa; 秀彰有澤
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2010-04-07
Filing date: 2010-04-07
Publication date: 2011-11-04
Anticipated expiration: 2030-04-07
Also published as: JP5371873B2

Abstract

【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において、円筒状の台金３と、ＣＦＲＰ材１０の研削時にＣＦＲＰ材１０の端面１０ａの左側の表面に対応する位置において研削面５ａがＣＦＲＰ材１０の端面１０ａの内側を向くように台金３に複数の砥粒４を列状に並べて構成した複数のユニット５と、ＣＦＲＰ材１０の研削時にＣＦＲＰ材１０の端面１０ａの右側の表面に対応する位置において研削面５ａがＣＦＲＰ材１０の端面１０ａの内側を向くように台金３に複数の砥粒４を列状に並べて構成した複数のユニット５とを備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、研削工具に関する。

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おいて研削面が前記積層材料の端面の内側を向くように前記台金に複数の砥粒を列状に並べて構成した複数の左側ユニットと、
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おいて研削面が前記積層材料の端面の内側を向くように前記台金に複数の砥粒を列状に並べて構成した複数の右側ユニットと
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ユニット及び前記右側ユニットを延在させた
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左側の表面及び右側の表面以外の部分に対応する位置において研削面が前記積層材料の端面の中心側を向くように前記台金に設置された複数の砥粒を備えた
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を提供することができる。

本発明の第１，２の実施例に係る研削工具の模式図である。本発明の第１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。本発明の第１の実施例に係る研削工具におけるＡ群及びＢ群のユニットの設置方向を示した図である。本発明の第２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。

以下、本発明に係る研削工具について、図面を参照しながら説明する。

以下、本発明の第１の実施例に係る研削工具について説明する。
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の表面に取り付けられたＣＦＲＰ材１０の端面１０ａを研削するための砥粒４とを備えている。なお、砥粒４は電着により台金に固定されている。また、本実施例においては、砥粒４には０．６ｍｍ程度の大きさのダイヤモンド砥粒を用いることとする。また、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においては、複数の砥粒４を列状に並べ、これをひとつのユニット５として構成している。本実施例においては、ユニット５は、ＣＦＲＰ材１０の左表面１０Ｌ側を研削するユニット５と、ＣＦＲＰ材１０の右表面１０Ｒ側を研削するユニット５を設置している。

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研削面５ａが右斜め方向を向き右斜め方向の研削力Ｆ_Aを生ずるユニット５をＡ群のユニット５とし、図２中にＢで示す破線の範囲内に設置された研削面５ａが左斜め方向を向き左斜め方向の研削力Ｆ_Bを生ずるユニット５をＢ群のユニット５として説明する。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群のユニット５は、ＣＦＲＰ材１０の左表面１０Ｌ側に位置する部分が回転方向における前方に位置し、ＣＦＲＰ材１０の端面１０ａの中心側に位置する部分が回転方向における後方に位置するように配置されている。すなわち、Ａ群のユニット５の研削面５ａは、ＣＦＲＰ材１０の端面１０ａの内側を向くように角度を付けて設置されている。言い換えれば、Ａ群のユニット５の研削面５ａは、ＣＦＲＰ材１０の端面１０ａの中心側を向くように設置されている。

また、加工対象となるＣＦＲＰ材１０の厚さを考慮して、Ｂ群の砥粒ユニット５は、ＣＦＲＰ材１０の右表面１０Ｒ側に位置する部分が回転方向における前方に位置し、ＣＦＲＰ材１０の端面１０ａの中心側に位置する部分が回転方向における後方に位置するように配置されている。すなわち、Ｂ群のユニット５の研削面５ａは、ＣＦＲＰ材１０の端面１０ａの内側を向くように角度を付けて設置されている。言い換えれば、Ｂ群のユニット５の研削面５ａは、ＣＦＲＰ材１０の端面１０ａの中心側を向くように設置されている。

なお、Ａ群のユニット５とＢ群のユニット５との間には周方向で見たときに軸方向において隙間ができないように設置し、切り屑の流れを妨げないように周方向においては間隔をあけて設置する。また、本実施例においては、Ａ群のユニット５とＢ群のユニット５ともに砥粒４を隙間なく並べて列状としているが、周方向で見たときに軸方向において隙間ができないように並べてありさえすれば隙間をあけて設置してもよい。

図３は、本実施例に係る研削工具におけるＡ群及びＢ群のユニット５の設置方向を示した図である。なお、図３（Ａ）はＡ群のユニット５を示しており、図３（Ｂ）はＢ群のユニット５を示している。
図３（Ａ）に示すように、Ａ群のユニット５は、右斜め方向に研削力Ｆ_Aがかかるように設置されている。Ａ群のユニット５は、研削力Ｆ_A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研削面５ａとがなす角θ_Aを「０°＜θ_A＜９０°」の範囲で設定する。

なお、θ_Aは０°に近くなるほど研削力Ｆ_Aの周方向を向く成分が強くなり、θ_Aは９０°に近くなるほど研削力Ｆ_A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Ｆ_A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、θ_A＝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群のユニット５は、左斜め方向に研削力Ｆ_Bがかかるように設置されている。Ｂ群のユニット５は、研削力Ｆ_B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研削面５ａとがなす角θ_Bを「０°＜θ_B＜９０°」の範囲で設定する。

なお、θ_Bは０°に近くなるほど研削力Ｆ_Bの周方向を向く成分が強くなり、θ_Aは９０°に近くなるほど研削力Ｆ_A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Ｆ_B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、θ_B＝４５°となるように設置することとした。

なお、ダイヤモンド砥粒は、一般的に、六角形状又は三角形状の面と長方形状又は正方形状の面とが組み合わさった多面体を成している。本実施例においては、例として、正六角形状の面を上に向けて台金３に取り付けているが、正方形状の面を上に向けて台金３に取り付けるようにしてもよい。そして、正方形状の面を上に向けて台金３に取り付けた場合であっても、正六角形状の面を上にして台金３に取り付けた場合と同様の作用及び効果を得ることができる。

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、ユニット５の研削面５ａの方向に規則性を持たせことにより、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。

以下、本発明の第２の実施例に係る研削工具について説明する。
本実施例に係る研削工具１の構成は、第１の実施例に係る研削工具１とほぼ同様であるが、加工対象物であるＣＦＲＰ材１０の左表面１０Ｌ及び右表面１０Ｒを研削するユニット５以外の砥粒４の研削面は向いている方向が不規則になっている点が異なっている。

図４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４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４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４に示すように、本実施例に係る研削工具１の砥粒４は、ＣＦＲＰ材１０の左表面１０Ｌ及び右表面１０Ｒを研削するユニット５以外の砥粒４の研削面の向いている方向が不規則になっている。

なお、本実施例においては、図４中にＡで示す破線の範囲内に設置された研削面５ａが右斜め方向を向き右斜め方向の研削力Ｆ_Aを生ずるユニット５をＡ群のユニット５とし、図４中にＢで示す破線の範囲内に設置された研削面５ａが左斜め方向を向き左斜め方向の研削力Ｆ_Bを生ずるユニット５をＢ群のユニット５とし、図４中にＣで示す破線の範囲内に設置された研削面が不規則な方向を向いた砥粒４をＣ群の砥粒４として説明する。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４に示すように、本実施例においては、ＣＦＲＰ材１０の厚さを考慮して、Ａ群のユニット５はＣＦＲＰ材１０の左表面１０Ｌを研削するように配置し、Ｂ群のユニット５はＣＦＲＰ材１０の右表面１０Ｒを研削するように配置し、Ｃ群の砥粒４はＣＦＲＰ材１０の端面１０ａの左表面１０Ｌ及び右表面１０Ｒ以外の部分を研削するように配置する。また、Ｃ群の砥粒４は、周方向で見たときに軸方向において隙間があかないように設置することとする。

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、第１の実施例に係る研削工具１が奏する効果に加え、Ｃ群の砥粒４は研削面を規則的に向ける必要が無いため、砥粒４の台金３への取り付けの手間を軽減することができる。このため、研削工具１のコストを軽減することができる。

本発明は、例えば、ＣＦＲＰ材の端面を研削する研削工具に利用することが可能である。

１研削工具
２軸
３台金
４砥粒
５ユニット
５ａ研削面
１０ＣＦＲＰ材
１０ａ端面
１０Ｌ左表面
１０Ｒ右表面

Claims

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おいて研削面が前記積層材料の端面の内側を向くように前記台金に複数の砥粒を列状に並べて構成した複数の左側ユニットと、
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おいて研削面が前記積層材料の端面の内側を向くように前記台金に複数の砥粒を列状に並べて構成した複数の右側ユニットと
を備えた
ことを特徴とする研削工具。
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ユニット及び前記右側ユニットを延在させた
ことを特徴とする請求項１に記載の研削工具。
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及び右側の表面以外の部分に対応する位置において研削面が前記積層材料の端面の中心側を向くように前記台金に設置された複数の砥粒を備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の研削工具。