JP2012051084A - ドレッシング方法およびドレッシング工具 - Google Patents

Abstract

【課題】金属を研削することでドレッシングする方法において、砥粒の突出し量を研削能率に関わらずに設定できる安価なドレッシング方法およびドレッシング工具。
【解決手段】所定の間隔を設けて鉄合金板を複数積層するドレッシング工具８１、８２、８３を備え、各ドレッシング工具の鉄合金板の厚さに差を設け、薄い鉄合金板を備えたドレッシング工具８１を最初に砥石車７で研削し、順次厚さの厚い鉄合金板を備えたドレッシング工具８２、８３を研削する。
【選択図】図１

Description

本発明は、研削盤の砥石車のドレッシングに関するものであり、詳しくは金属を研削することでドレッシングするドレッシング方法およびドレッシング工具に関するものである。

研削加工においては研削による砥石車の消耗による形状誤差を補正するために、砥石車のツルーイングが必要である。図５のＩに示すように、ツルーイング直後は砥石車の研削作用面の砥粒の突き出しが小さい。工作物とボンドの隙間が小さく切屑がスムースに排出されないため研削抵抗が大きくなり研削が困難になる。そのため、ボンドを除去し砥粒の突出し量を所定の値にするためドレッシングを行う。
ツルーイングとドレッシングの方法として金属を研削する方法が一般に知られている。さらにその改善技術として、鋼材と一般研削砥石を交互に配置した複合研削砥石を研削することで砥石車のツル-イングとドレッシングを行う従来技術１（例えば、特許文献１参照）がある。

特開昭６３−２２２６９号公報

従来の一般的技術である金属の研削によるドレッシングでは、砥粒の突出し量の設定は研削能率を制御することで行っている。具体的には、砥粒の突出し量を大きくする場合は研削能率を大きくし、砥粒の突出し量を小さくする場合は研削能率を小さくする。砥粒の突出し量を大きくしたい場合は大きな研削能率で研削するため、砥石車の砥粒に加わる研削力が大きくなり砥粒の脱落が多くなり砥石寿命が短くなる恐れがある。
従来技術１では、複合研削砥石を使用するが高価である。また、特許文献１には砥粒の突出し量の設定に関する記述は無い。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、砥粒の突出し量を研削能率によらず設定できる安価なドレッシング方法およびドレッシング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、請求項１に係る発明の特徴は、所定の厚さの金属板を砥石車の回転軸と前記金属板の厚さ方向が略直交するように配置して前記砥石車で研削することで、前記砥石車のドレッシングを行い、前記所定の厚さをドレッシングにより達成される砥粒の突出し量により決定し、前記砥粒の突出し量を砥粒先端からボンド層までの距離とすることである。

請求項２に係る発明の特徴は、請求項１に係る発明において、前記金属板を鉄合金とすることである。

請求項３に係る発明の特徴は、請求項１または請求項２に係る発明において、前記金属板を所定の間隔を設けて複数積層することである。

請求項４に係る発明の特徴は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に係る発明において、前記所定の間隔に樹脂ボンドを充填したことである。

請求項５に係る発明の特徴は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に係る発明において、前記所定の間隔に接する前記砥石車のドレッシング表面に研削液を供給することである。

請求項６に係る発明の特徴は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に係る発明において、異なる所定の厚さの前記金属板を複数備え、初めに厚さの薄い前記金属板を研削し、順次厚さの厚い前記金属板を研削することである。

請求項７に係る発明の特徴は、所定の厚さの鉄合金板を所定の間隔を設けて複数積層し前記所定の間隔に樹脂ボンドを充填したことである。

請求項８に係る発明の特徴は、所定の厚さの鉄合金板を所定の間隔を設けて複数積層し前記所定の間隔に研削液を供給する研削液供給流路を備えたことである。

請求項1に係る発明によれば以下の効果が得られる。金属板研削中に切屑が生成されるとき金属板の厚さと研削切屑の長さは比例する。切屑の長さが長いほど砥粒先端から切屑が接触できるボンド層までの距離が大きくなる。切屑がボンド層に接触しながら移動することでドレッシングが行われるので、切屑の長さに応じて砥粒突出し量（砥粒先端からボンド層までの距離）の大きさが決まる。つまり、ドレッシングによる砥粒の突出し量を金属板の厚さを制御することで設定できる。研削能率が小さいと研削抵抗が小さいため砥粒の脱落が少なくなるので、研削能率を小さくして金属板の厚さを大きくすることで、大きな砥粒突出し量を持ち、かつ砥粒の脱落が少ない砥石車のドレッシングが可能となる。砥粒の脱落が少ないので砥石寿命の長い研削加工が可能となる。

請求項２に係る発明によれば、ドレッシングに適した強度、硬度を備えた金属板を安価で入手が容易な鉄合金で製作できるので、低コストで効率よくドレッシングができる。

請求項３に係る発明によれば、複数の金属板を同時に研削してドレッシングを行うのでボンド除去速度が大きくなり、短時間にドレッシングできる。

請求項４に係る発明によれば、複数の金属板の間に樹脂ボンドが充填してあるので、初めの金属板を研削して発生した高温の切屑が樹脂ボンドを溶融軟化し樹脂ボンド層で吸着される。このため次の金属板を研削するときには砥石車の表面に直前の金属板の切屑の付着が少なくなっており、目詰まりすることなくスムースにドレッシングが進行する。
さらに、金属板を樹脂ボンドで接着し一体化できるので取り扱いが容易となる。

請求項５に係る発明によれば、金属板の間隔に接する砥石車のドレッシング表面に研削液を供給するので、初めの金属板を研削して発生した切屑が研削液で除去される。このため次の金属板を研削するときには砥石車の表面に直前の金属板の切屑の付着が少なくなっており、目詰まりすることなくスムースにドレッシングが進行する。

請求項６に係る発明によれば、異なる所定の厚さの金属板を複数備え、初めに厚さの薄い金属板を研削し、順次厚さの厚い金属板を研削してドレッシングする。ドレッシング初期は砥粒突出し量が小さいので、金属板の厚さを小さくして切屑長さを短くし、過剰な切屑のボンド層への噛みこみを避ける。ドレスの進行に伴い金属板の厚さを大きくして切屑長さを長くし、切屑がボンド層をより深くに除去できるようにする。以上のようにドレッシングの進行に応じて最適な長さの切屑を生成できるので、砥石車へのダメージが小さなドレッシングを効率よくできる。

請求項７に係る発明によれば、鉄合金板の間に樹脂ボンドを充填し接合したドレッシング工具なので、初めの金属板を研削して発生した高温の切屑が樹脂ボンドを溶融軟化し樹脂ボンド層で吸着される。このため次の金属板を研削するときには砥石車の表面に直前の金属板の切屑の付着が少なくなっており、目詰まりすることなくスムースにドレッシングが進行する。
さらに、金属板を樹脂ボンドで所定の厚さの鉄合金板を所定の間隔を設けて複数積層し接着して一体化されているので、手動ドレス時の取り扱いが容易となる。

請求項８に係る発明によれば、複数積層した鉄合金板の間に研削液を供給する研削液供給流路を備えて、金属板の間隔に接する砥石車のドレッシング表面に研削液を供給するので、初めの金属板を研削して発生した切屑が研削液で除去される。このため次の金属板を研削するときには砥石車の表面に直前の金属板の切屑の付着が少なくなっており、目詰まりすることなくスムースにドレッシングが進行する。
さらに研削液供給流路を内蔵しているので確実に鉄合金板の間に研削液を供給できる。

本実施形態の研削盤の全体構成を示す概略図である。 本実施形態のドレッシング中の砥石車とドレッシング工具の接触状態を示す図である。 本実施形態のドレッシング工具を示す図である。 本実施形態のドレッシング工具を示す図である。 砥石車のツルーイング直後と研削時の砥粒突き出し状態の差を示す概念図である。 接触弧長さと砥粒突出し量の関係を示すグラフである。 本実施形態のドレッシング初期の切屑生成状況を示す概念図である。 本実施形態のドレッシング後期の切屑生成状況を示す概念図である。 本実施形態のドレッシングの工程を示すフローチャート図である。 本実施形態のドレッシング工具の断面図である。 図７のＡ矢視図である。

以下、本発明の実施の形態を円筒研削盤の実施事例に基づき、図１〜図９を参照しつつ説明する。
図１に示すように、研削盤１は、ベッド２を備え、ベッド２上にＸ軸方向に往復可能な砥石台３と、Ｘ軸に直交するＺ軸方向に往復可能なテーブル４を備えている。砥石台３は砥石車７を回転自在に支持し、砥石車７を回転させる砥石回転モータ（図示省略する）を備えている。テーブル４上には、工作物Ｗの一端を把持して回転自在に支持し主軸モータ（図示省略する）により回転駆動される主軸５と、工作物Ｗの他端を回転自在に支持する心押し台６を備えており、工作物Ｗは主軸５と心押し台６により支持されて、研削加工時に回転駆動される。ツルーイングモータ（図示省略する）により回転駆動されるツルーイングロール９を回転自在に支持したツルーイング装置１０が、主軸５に付設されている。ドレッシング工具８は板厚の異なる第1ドレッシング工具８１、第２ドレッシング工具８２、第３ドレッシング工具８３から構成されている。図２に示すように、第1ドレッシング工具８１は４枚の金属板８１１の間を樹脂ボンド８１２で接合して４層に積層した構造である。図３に示す第２ドレッシング工具８２は金属板８２１と樹脂ボンド８２２で構成され、図４に示す第３ドレッシング工具８３は金属板８３１と樹脂ボンド８３２で構成され、共に第1ドレッシング工具８１と同一構造である。第1ドレッシング工具８１、第２ドレッシング工具８２、第３ドレッシング工具８３、は保持具１２と押さえ板１１により心押し台６の側面に固定されている。金属板８１１、８２１、８３１の材質は鉄系の合金で製作され、軟鋼、鋳鉄などが安価で好適である。

この研削盤１は、所定のプログラムを実行することで自動化された研削加工やツルーイングやドレッシングを実行する制御装置３０を備えている。制御装置３０の機能的構成として、砥石台３の送りを制御するＸ軸制御手段３１、テーブル４の送りを制御するＺ軸制御手段３２、ツルーイング装置８を制御するツルーイング制御手段３３ドレッシングを制御するドレッシング制御手段３４、砥石車７の回転を制御する砥石車制御手段３５などを具備している。

砥石車７を研削に使用するためには所定の形状と所定の砥粒の突出しを備えた研削作用面を成形する必要がある。
初めにツルーイングを行い砥石車の研削作用面の外形形状を所定の形状に成形する。具体的にはツルーイングロール９と砥石車７を回転させながら接触させて所定の相対運動をさせることで所定の形状に成形する。ツルーイング後の砥石車７の研削作用面は、図５のIに示すように砥粒とボンド層が同一高さで平坦化されている。
次に、ドレッシングにより図５のIIに示すように砥粒をボンド層から突き出させるが、適正な突出し量は研削条件により異なるため、所定の量の突き出しとなるようにドレッシング条件を制御することが重要である。

金属を研削することでドレッシングを行う場合、従来は、砥粒突出し量を大きくするには研削能率を大きくし、砥粒突出し量を小さくするには研削能率を小さくしていた。しかしながら、研究の結果、研削能率と砥粒突き出し量とに直接的な相関は無く、１つの砥粒が連続的に研削する長さ（接触弧長さ）と砥粒突き出し量に強い相関があることを見出した。図６では、同一砥石車を研削能率（Ｚ’）を１０ｍｍ^３／ｍｍ／ｓ、２０ｍｍ^３／ｍｍ／ｓ、３０ｍｍ^３／ｍｍ／ｓの３条件で接触弧長さを０．５ｍｍから３ｍｍまで変化させて研削してドレッシングしたときの砥粒突出し量の変化を、研削能率（Ｚ’）が１０ｍｍ^３／ｍｍ／ｓで接触弧長さが０．５ｍｍのときを１とした比率で示す。研削能率による差は少なく接触弧長さに応じて砥粒突出し量が変化することが判る、本発明はその知見に基づき発明されたものである。

本発明のドレッシング方法により砥石車７のボンド層が除去される概念を図７、図８に基づき説明する。
図７にドレッシング初期の砥石車７と第1ドレッシング工具８１の金属板８１１の接触弧部を示す。砥石車７の砥粒７１、７２により研削された金属板８１１の切屑５１、５２がボンド層に接触しながら成長しボンドを削り取ることで砥粒が突き出される。切込み初期の砥粒７１により切屑５１が発生する、砥石車７との回転に連れて切屑の長さは長くなり、接触弧の終端部付近の砥粒７２の生成する切屑５２が最長となる。ツルーイング直後の砥粒突出し量が小さいときは、金属板の厚さｔを小さくすることで接触弧長さＬを短くして切屑の長さを短くし、切屑が過剰に長くなり金属板８１１とボンド層間で噛込みドレッシング効率が低下するのを防止する。

ドレッシングが進行し砥粒の突き出しが大きくなると、図８に示すように砥石車７と第３ドレッシング工具８３の金属板８３１の厚さｔを金属板８１１より大きくすることで接触弧長さＬを長くして、切屑をより長く成長させる。そうすることで、切屑５３のようにカールしてボンド層をより深く削り取りながら切屑が成長していく。
以上のように砥粒の突出し量に応じた適正な長さの切屑を生成する条件でドレッシングを実施することで所望の砥粒突出し量を備えた研削作用面を効率良く成形することが可能となる。適正な所定の接触弧長さは金属板８１１、８２１、８３１の材質や砥石車７のボンド材質により異なるのであらかじめドレッシング試験を実施して適正値をデータ化しておけばよい。

本事例では図２に示すように、砥石車７の砥粒は上から下方向へ回転しているため、初めにドレッシング工具８１の最上端の鉄合金板８１１を研削し次に樹脂ボンド８１２を研削する、次に２枚目の鉄合金板８１１を研削し、以下樹脂ボンド８１２と鉄合金板８１１を交互に研削してドレッシング工具８１の下端に達する。複数の鉄合金板８１１を重ねて同時に研削することで１枚の鉄合金板８１１を研削する場合よりドレッシング効率を向上している。鉄合金板８１１の間には樹脂ボンド８１２を充填し接合しているので、初めの鉄合金板８１１を研削して発生した高温の切屑が樹脂ボンド８１２を溶融軟化し樹脂ボンド８１２部で吸着される。このため次の鉄合金板８１１を研削するときには砥石車７の表面に直前の鉄合金板８１１の切屑の付着が少なくなっており、目詰まりすることなくスムースにドレッシングが進行する。樹脂ボンド８１２としては熱可塑性樹脂が好適である。
さらに、樹脂ボンドで所定の厚さの鉄合金板８１１を所定の間隔を設けて複数積層し接着して一体化されているので取り扱いが容易となる。

具体的なドレッシング方法の工程を図９のフローチャートに基づき説明する。
砥石車７を回転させる（ＳＴＰ１）。テーブル４を移動させ砥石車７を第1ドレッシング工具８１に対向する位置へ割出す（ＳＴＰ２）。砥石台３を速送り速度で前進させ、砥石車７をドレッシング開始位置まで送る（ＳＴＰ３）。砥石台３を第１送り速度Ｖ１で前進させ、砥石車７をＣ１だけ第1ドレッシング工具８１に切込む（ＳＴＰ４）。砥石台３を速送り速度で後退させ、砥石車７をドレッシング開始位置まで後退させる（ＳＴＰ５）。テーブル４を移動させ砥石車７を第２ドレッシング工具８２に対向する位置へ割出す（ＳＴＰ６）。砥石台３を第１送り速度Ｖ１で前進させ、砥石車７をＣ１だけ第２ドレッシング工具８２に切込む（ＳＴＰ７）。砥石台３を速送り速度で後退させ、砥石車７をドレッシング開始位置まで後退させる（ＳＴＰ８）。テーブル４を移動させ砥石車７を第３ドレッシング工具８３に対向する位置へ割出す（ＳＴＰ９）。砥石台３を第１送り速度Ｖ１で前進させ、砥石車７をＣ１だけ第３ドレッシング工具８２に切込む（ＳＴＰ１０）。砥石台３を速送り速度で後退させ、砥石車７を待機位置まで後退させる（ＳＴＰ１１）。ドレッシング工具８１、８２、８３の高さＨを研削除去分だけ小さな値に変更する（ＳＴＰ１２）。
以上のように、厚さの異なる鉄合金板８１１、８２１、８３１を備えたドレッシング工具を厚さの小さなものから順次研削することで所定の砥粒突出し量に成形することが効率良くできる。

上記の例では、ドレッシング工具８１、８２、８３の鉄合金板８１１、８２１、８３１の厚さを３段階で増加させたが、任意の段数で増減してもよい。
また上記の例では、ドレッシング工具８１を樹脂ボンド８１２で鉄合金板８１１を接合する構造としたが、図１０、図１１に示すように金属板部を櫛歯形状とした一体構造としてもよい。この場合、一体のブロック２０に溝を設け、溝の底面に研削液を吐出するための流路２０２を複数設ける、流路２０２はポケット２０１と供給流路２１１に連通している。供給流路２１１に研削液を注入することで流路２０２から研削液を噴出させ、直前の金属板を研削して砥石車７のドレッシング面に付着した切屑を除去できる。このため次の金属板を研削するときには砥石車の表面に直前の金属板の切屑の付着が少なくなっており、目詰まりすることなくスムースにドレッシングが進行する。

Ｗ：工作物 ３：砥石台 ４：テーブル ５：主軸 ６：心押し台 ７：砥石車 ８：ドレッシング工具 ９：ツルーイングロール １０：ツルーイング装置 １１：押さえ板 １２：保持具 ３０：制御装置 ７１、７２、７３：砥粒 ８１、８２、８３：ドレッシング工具 ８１１、８２１、８３１：鉄合金板 ８１２、８２２、８３２：樹脂ボンド

Claims (8)

1. 所定の厚さの金属板を砥石車の回転軸と前記金属板の厚さ方向が略直交するように配置して前記砥石車で研削することで、前記砥石車のドレッシングを行い、前記所定の厚さをドレッシングにより達成される砥粒の突出し量により決定し、前記砥粒の突出し量を砥粒先端からボンド層までの距離とするドレッシング方法。
2. 前記金属板を鉄合金とする請求項１に記載のドレッシング方法。
3. 前記金属板を所定の間隔を設けて複数積層する請求項１または請求項２に記載のドレッシング方法。
4. 前記所定の間隔に樹脂ボンドを充填した請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のドレッシング方法。
5. 前記所定の間隔に接する前記砥石車のドレッシング表面に研削液を供給する請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のドレッシング方法。
6. 異なる所定の厚さの前記金属板を複数備え、初めに厚さの薄い前記金属板を研削し、順次厚さの厚い前記金属板を研削する請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のドレッシング方法。
7. 所定の厚さの鉄合金板を所定の間隔を設けて複数積層し前記所定の間隔に樹脂ボンドを充填したドレッシング工具。
8. 所定の厚さの鉄合金板を所定の間隔を設けて複数積層し前記所定の間隔に研削液を供給する研削液供給流路を備えたドレッシング工具。

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