JP2013240854A

JP2013240854A - 研削砥石

Info

Publication number: JP2013240854A
Application number: JP2012115073A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Michiyoshi; 和則道吉; Kazuya Ogura; 和哉小倉
Original assignee: Komatsu NTC Ltd
Current assignee: Komatsu NTC Ltd
Priority date: 2012-05-18
Filing date: 2012-05-18
Publication date: 2013-12-05

Abstract

【課題】研削砥石の側面に研削液を十分に供給することができるとともに、研削液の供給量およびミストの発生を低減することができる研削砥石を提供する。
【解決手段】円板部材１０の一方の側面から他方の側面に貫通した第一給液孔１２Ａおよび第二給液孔１２Ｂが形成され、第一給液孔１２Ａは、一方の側面の外周縁部に開口した吐出口１３よりも、他方の側面に開口した流入口１４が、円板部材１０の径方向の内側に形成され、第二給液孔１２Ｂは、他方の側面の外周縁部に開口した吐出口１３よりも、一方の側面に開口した流入口１４が、円板部材１０の径方向の内側に形成され、両側面において、流入口１４よりも円板部材１０の径方向の外側部分には、第一周壁部１１が形成され、吐出口１３は第一周壁部１１に開口し、流入口１４よりも円板部材１０の径方向の内側部分には、第二周壁部１６が形成されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、円板部材に環状の砥石部材が外嵌された研削砥石に関する。

加工面を研削するための研削砥石としては、円板部材の外周面に環状の砥石部材を外嵌させたものがある（例えば、特許文献１参照）。
このような研削砥石では、円板部材の円中心を回転中心として回転させ、砥石部材の外周面を加工面に接触させることで、加工面を研削することができる。また、加工面が凹形状である場合には、砥石部材の側面によって加工面を研削することもできる。

特開平５−３１６７４号公報

前記した従来の研削砥石では、砥石部材の側面と加工面との間に研削液が浸入し難いため、加工面の温度が過度に上昇し易くなっている。そこで、高圧かつ大量の研削液を砥石部材の側面と加工面との間に吹き付けることで、砥石部材の側面と加工面との間に研削液を浸入させているが、研削液の供給量を多く必要とするとともに、ミストの発生が多くなるという問題がある。

本発明は、前記した課題を解決し、研削砥石の側面に研削液を十分に供給することができるとともに、研削液の供給量およびミストの発生を低減することができる研削砥石を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、円板部材と、前記円板部材の外周面に外嵌された環状の砥石部材と、を備えた研削砥石であって、前記円板部材の一方の側面から他方の側面に貫通した給液孔が形成されており、前記給液孔は、前記一方の側面の外周縁部に開口した吐出口よりも、前記他方の側面に開口した流入口が、前記円板部材の径方向の内側に形成され、前記他方の側面において、前記流入口よりも前記円板部材の径方向の外側部分には、前記円板部材の外周縁部に沿って立ち上げられた第一周壁部が形成され、前記他方の側面において、前記流入口よりも前記円板部材の径方向の内側部分には、前記円板部材の周方向に沿って立ち上げられた第二周壁部が形成されていることを特徴とする。

また、前記課題を解決するため、本発明の他の構成としては、円板部材と、前記円板部材の外周面に外嵌された環状の砥石部材と、を備えた研削砥石であって、前記円板部材の一方の側面から他方の側面に貫通した第一給液孔および第二給液孔が、前記円板部材の周方向に交互に形成されており、前記第一給液孔は、前記一方の側面の外周縁部に開口した吐出口よりも、前記他方の側面に開口した流入口が、前記円板部材の径方向の内側に形成され、前記第二給液孔は、前記他方の側面の外周縁部に開口した吐出口よりも、前記一方の側面に開口した流入口が、前記円板部材の径方向の内側に形成され、前記本体部の両側面において、前記流入口よりも前記円板部材の径方向の外側部分には、前記円板部材の外周縁部に沿って立ち上げられた第一周壁部が形成され、前記吐出口は前記第一周壁部に開口し、前記流入口よりも前記円板部材の径方向の内側部分には、前記円板部材の周方向に沿って立ち上げられた第二周壁部が形成されていることを特徴とする。

これらの構成では、円板部材の円中心を回転中心として研削砥石を回転させながら、円板部材の側面の第一周壁部と第二周壁部との間に研削液を供給すると、研削液は遠心力によって側面上を径方向の外側に向けて流れて、第一周壁部に堰き止められる。第一周壁部の内側に溜まった研削液は、第一周壁部よりも内側に形成された流入口から給液孔内に流入し、反対側の側面の吐出口から円板部材の外周縁部に吐出される。さらに、研削砥石の上部において、研削液の一部は重力によって円板部材の側面に沿って流下しようとするが、第二周壁部に堰き止められる。研削砥石が研削位置まで回転すると、上部で第二周壁部の外側に溜まっていた研削液は、遠心力によって流入口まで流されて給液孔内に流入し、反対側の側面の吐出口から円板部材の外周縁部に吐出される。

このようにして、給液孔を介して砥石部材の側面の近傍に研削液が吐出されるため、砥石部材の側面によって加工面を研削する場合に、研削液を高圧で供給しなくても、砥石部材の側面に研削液を十分に供給することができる。したがって、ミストの発生を低減することができる。また、孔加工は円板部材だけに施せばよく、砥石部材には孔部を形成する必要がないため、加工が容易で製造コストの上昇を防止できる。

また、円板部材の側面に供給された研削液は、第一周壁部および第二周壁部に堰き止められて、給液孔の流入口に導かれるため、研削液の供給量を大幅に低減することができる。
また、給液孔は、流入口から吐出口に向けて、円板部材の径方向に直線状に形成されるため、研削液を給液孔内にスムーズに流通させることができる。

本発明の研削砥石によれば、研削液の砥石部材の表面への供給効率を高め、研削液の供給量およびミストの発生を低減することができる。

本発明の実施形態に係る研削砥石を示した側面図である。本発明の実施形態に係る研削砥石を示した図で、図１のＡ−Ａ断面図である。本発明の実施形態に係る研削砥石の給液ノズル近傍を示した断面図である。第一実施形態の研削砥石を用いた研削加工を示した図で、（ａ）は砥石部材の両側面を加工面に接触させる構成の断面図、（ｂ）は砥石部材の角部を加工面の隅部に接触させる構成の断面図である。

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、各実施形態の説明において、同一の構成要素に関しては同一の符号を付し、重複した説明は省略するものとする。

図１に示すように、本実施形態の研削砥石１は、円板部材１０と、円板部材１０の外周面１０Ｃに外嵌された環状の砥石部材２０と、を備えている。

円板部材１０は、図示しない回転軸が中心部に連結されることで、円中心を回転中心として回転する部材である。この円板部材１０は、鋼材などを用いた金属部品であり、十分な剛性を有している。円板部材１０の中心部には、回転軸の先端面が固着されるフランジ面１５が形成されており、フランジ面１５には、円板部材１０と回転軸とを固着させるボルトを挿通するための取付孔１５ａが形成されている。

図２に示すように、円板部材１０の両側面１０Ａ，１０Ｂの径方向外側部分、すなわち外周縁部分には、各側面１０Ａ，１０Ｂの法線方向（図２の左右方向）に立ち上げられた第一周壁部１１，１１が形成されている。
第一周壁部１１の内周面１１ａは、基端側（厚さ方向の内側）から先端側（厚さ方向の外側）に向かうに従って縮径された逆テーパー状の傾斜面にて形成されている。そして、円板部材１０の側面１０Ａ，１０Ｂと第一周壁部１１の内周面１１ａとによって楔状の隅部が形成されている。

図２に示すように、円板部材１０には、一方の側面１０Ａから他方の側面１０Ｂに直線状に貫通した円形断面の第一給液孔１２Ａおよび第二給液孔１２Ｂが形成されている。
図１に示すように、第一給液孔１２Ａおよび第二給液孔１２Ｂは、円板部材１０の周方向に等間隔ピッチで形成されており、第一給液孔１２Ａと第二給液孔１２Ｂとが周方向に交互に配置されている。

第一給液孔１２Ａは、図２に示すように、一方の側面１０Ａに形成された第一周壁部１１の側面１１ｂに開口した吐出口１３と、他方の側面１０Ｂにおいて第一周壁部１１よりも径方向の内側に開口した流入口１４と、を備えている。
吐出口１３は、第一周壁部１１の側面１１ｂに開口している。また、流入口１４は、第一周壁部１１の内周面１１ａに接する位置に開口している。このように、吐出口１３よりも流入口１４が円板部材１０の径方向の内側に形成されている。したがって、第一給液孔１２Ａは、円板部材１０の幅方向（図２の左右方向）に対して傾斜している。本実施形態では、第一給液孔１２Ａの傾斜角度と、第一周壁部１１の内周面１１ａとの傾斜角度とが一致している。

第二給液孔１２Ｂは、図２中、破線にて示すように、他方の側面１０Ｂに形成された第一周壁部１１の側面１１ｂに開口した吐出口１３と、一方の側面１０Ａにおいて第一周壁部１１よりも径方向の内側に開口した流入口１４と、が形成されている。
第二給液孔１２Ｂは、第一給液孔１２Ａを図２の左右方向に反転させた構成となっている。したがって、第二給液孔１２Ｂは、第一給液孔１２Ａと同様に、吐出口１３は第一周壁部１１の側面１１ｂに開口し、流入口１４は第一周壁部１１の内周面１１ａに接する位置に開口しており、吐出口１３よりも流入口１４が円板部材１０の径方向の内側に形成されている。

円板部材１０の両側面１０Ａ，１０Ｂの径方向内側部分、すなわち中心側部分には、各側面１０Ａ，１０Ｂの法線方向（図２の左右方向）に立ち上げられた第二周壁部１６，１６がそれぞれ形成されている。第二周壁部１６は、流入口１４よりも内側に配置されており、円板部材１０の周方向に沿って形成されている。第一周壁部１１の側面１１ｂと第二周壁部１６の側面１６ｂとは、同一平面に配置されている。

言い換えれば、両側面１０Ａ，１０Ｂには、外周縁部分に第一周壁部１１が形成され、中心側部分に第二周壁部１６が形成されており、第一周壁部１１と第二周壁部１６の間に、円環状の溝部１７が形成されている。そして、溝部１７の底面に流入口１４が開口している。
本実施形態では、第二周壁部１６は、円板部材１０の中心部まで拡がっており、正面視円形を呈している。なお、第二周壁部１６は、円板部材１０の中心部まで拡がっていなくてもよく、径方向に所定の幅を持つ円環状に形成されていてもよい。
第二周壁部１６の外周面１６ａは、溝部１７の底面（側面１０Ａまたは側面１０Ｂ）に対して直交している。

砥石部材２０は、図１に示すように、環状の砥石である。本実施形態では、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）砥石を用いているが、その素材は限定されるものではなく、各種公知の砥石を用いることができる。
砥石部材２０の内周面２０Ｃは、円板部材１０の外周面１０Ｃに固着されている。また、図２に示すように、砥石部材２０の幅は、円板部材１０の外周面１０Ｃの幅よりも大きく形成されている。砥石部材２０の両側面２０Ａ，２０Ｂは、円板部材１０の両側面１０Ａ，１０Ｂよりも、両側面１０Ａ，１０Ｂの法線方向（図２の左右方向）にそれぞれ突出している。

図１に示すように、砥石部材２０の両側面２０Ａ，２０Ｂ（図２参照）において、吐出口１３に対応する位置（吐出口１３の径方向外側位置）には、内周面２０Ｃから外周面２０Ｄに亘って矩形断面の凹溝２１が形成されている。

以上のように構成された研削砥石１では、図１に示すように、円板部材１０の円中心を回転中心として回転させながら、両側面１０Ａ，１０Ｂに対して、給液ノズル３０，３０から垂直に研削液を吹き付けると、研削液は両側面１０Ａ，１０Ｂ上で円板部材１０の周方向に広がりながら、遠心力によって円板部材１０の径方向の外側に向けて流れる。以下に、研削液の流れを説明する。図３に示すように、研削液は、吹き付けられた後、第二周壁部１６に一旦堰き止められて、円板部材１０の遠心力によって流入口１４に流れるルート１（図３中、「Ｒ１」の矢印にて示す）または、吹き付けられた後、円板部材１０の遠心力によって直接流入口に流れるルート２（図３中、「Ｒ２」の矢印にて示す）を介して流れる。

給液ノズル３０は、研削砥石１と加工面との接触位置よりも回転方向の上流側で研削液を両側面１０Ａ，１０Ｂに吹き付けるように構成されている。給液ノズル３０は、第一周壁部１１と第二周壁部１６の間の溝部１７に向かって対向しており、溝部１７の底面に向かって研削液を吹き付ける。

図３に示すように、両側面１０Ａ，１０Ｂに吹き付けられた研削液の一部（内周部寄りに吹き付けられた研削液）は、重力によって円板部材１０の中心側に流れようとするが、内側に第二周壁部１６の外周面１６ａによって堰き止められて、溝部１７に溜められる（図３中、ドットにて示す）。これによって、研削液が、円板部材１０の中心側に流出してしまうのを防止できる。なお、外周部寄りに吹き付けられた研削液の一部は、遠心力によって直接第一周壁部１１側に流れる（ルート２）。

第二周壁部１６に一旦堰き止められた研削液は、回転する円板部材１０の遠心力によって径方向外方に流れようとする（ルート１）。なお、研削液の以下の流れは、ルート１およびルート２ともに共通である。図３および図４の（ａ）に示すように、ワーク加工位置の近傍では、遠心力が作用した研削液は、第一周壁部１１の内周面１１ａによって堰き止められて、流入口１４に導かれ、流入口１４から第一給液孔１２Ａ内に流入する（図１の破線にて示す）。そして、第一給液孔１２Ａを通過して、一方の側面１０Ａの吐出口１３から第一周壁部１１の側面１１ｂに吐出され、砥石部材２０の側面２０Ａに供給される。

なお、第二給液孔１２Ｂにおいても、研削液が一方の側面１０Ａの流入口１４から第二給液孔１２Ｂ内に流入し、他方の側面１０Ｂの吐出口１３から第一周壁部１１の側面１１ｂに吐出され、砥石部材２０の側面２０Ｂに供給される。

吐出口１３から吐出された研削液は、砥石部材２０の側面２０Ａ（２０Ｂ）に形成された凹溝２１内に流入し、凹溝２１を通過して砥石部材２０の外周面２０Ｄにも供給される。

図４の（ａ）に示すように、この研削砥石１を用いてクランクシャフト９０を研削するときは、クランクシャフト９０のクランクジャーナル９１の外周面９１ａと、クランクジャーナル９１の両端部に形成された二つのクランクウェブ９２，９２の側面９２ａ，９２ａと、によって構成される凹形状の加工面を研削する。

このとき、各給液孔１２Ａ，１２Ｂを通過して反対側の吐出口１３から吐出された研削液は、砥石部材２０の両側面２０Ａ，２０Ｂおよび外周面２０Ｄに供給されるので、砥石部材２０の両側面２０Ａ，２０Ｂおよび外周面２０Ｄが研削液によって冷却される。
また、他の給液ノズル（図示せず）から砥石部材２０の外周面２０Ｄにも研削液を吹き付けることで冷却効率を高めている。

そして、砥石部材２０の両側面２０Ａ，２０Ｂを両クランクウェブ９２，９２の側面９２ａ，９２ａに接触させながら、研削砥石１の外周部を両クランクウェブ９２，９２の間に挿入して、両クランクウェブ９２，９２の側面９２ａ，９２ａを研削する。さらに、砥石部材２０の外周面２０Ｄをクランクジャーナル９１の外周面９１ａに接触させて、クランクジャーナル９１の外周面９１ａを研削する。

なお、図４の（ｂ）に示すように、両クランクウェブ９２，９２の側面９２ａ，９２ａの間隔が、砥石部材２０の幅よりも大きい場合には、まず、クランクジャーナル９１と両クランクウェブ９２，９２とによって形成された左右の隅部に、砥石部材２０の左右の角部を順次に接触させる。さらに、砥石部材２０の外周面２０Ｄをクランクジャーナル９１の外周面９１ａに接触させ、研削砥石１をクランクジャーナル９１の軸方向に移動させる。このようにして、両クランクウェブ９２，９２の側面９２ａ，９２ａおよびクランクジャーナル９１の外周面９１ａを研削する。

以上のような研削砥石１によれば、図３に示すように、給液ノズル３０から両側面１０Ａ，１０Ｂに吹き付けられた研削液の一部は、第二周壁部１６に堰き止められて、円板部材１０の中心側へと流れることなく、回転する円板部材１０の遠心力によって、無駄なく流入口１４に誘導される。したがって、研削液を効率よく流すことができ、研削液の供給量をより低減することができる。

また、図４に示すように、円板部材１０の両側面１０Ａ，１０Ｂに供給された研削液は、第一周壁部１１に堰き止められて、各給液孔１２Ａ，１２Ｂの流入口１４，１４に導かれるため、研削液を各給液孔１２Ａ，１２Ｂに確実に流入させることができ、研削液の供給量を大幅に低減することができる。

さらに、砥石部材２０の両側面２０Ａ，２０Ｂの近傍に研削液が吐出されるため、砥石部材２０の両側面２０Ａ，２０Ｂによって加工面を研削する場合に、研削液を高圧で供給しなくても、砥石部材２０の両側面２０Ａ，２０Ｂに研削液を十分に供給することができる。したがって、ミストの発生を大幅に低減することができる。また、砥石部材２０には孔部を形成する必要がないため、製造コストの上昇を防止できる。

また、各給液孔１２Ａ，１２Ｂは、流入口１４から吐出口１３に向けて、円板部材１０の径方向に延在して直線状に形成されているため、回転する円板部材１０の遠心力によって研削液を各給液孔１２Ａ，１２Ｂ内にスムーズに流通させることができる。また、給液孔１２Ａ，１２Ｂの加工も容易である。

以上、本発明の第一実施形態について説明したが、本発明は前記第一実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
図１に示す第一給液孔１２Ａおよび第二給液孔１２Ｂの個数や孔径は限定されるものではない。また、第一給液孔１２Ａおよび第二給液孔１２Ｂの一方のみを円板部材１０に形成してもよい。

また、前記実施形態では、第二周壁部１６の外周面１６ａは、溝部１７の底面に対して直交しているがこれに限定されるものではない。第二周壁部１６の外周面１６ａは、溝部１７の底面側である基端側（厚さ方向の内側）から溝部１７の開口端側である先端側（厚さ方向の外側）に向かうに従って拡径されたテーパー状の傾斜面にて形成してもよい。このようにすれば、第二周壁部１６と溝部１７の底面との間に研削液の貯溜スペースが確保され、研削液の流入口１４への供給効率をより一層高くすることができる。

さらに、前記実施形態では、第一周壁部１１の内周面１１ａは、円板部材１０の側面１０Ａ，１０Ｂに対して楔状の隅部を形成するように傾斜しているが、内周面１１ａは、側面１０Ａ，１０Ｂに対して垂直に形成されていてもよく、その傾斜角度は限定されるものではない。また、側面１０Ａ，１０Ｂと内周面１１ａとによって円弧状の隅部が形成されるように構成してもよい。

また、図１に示す砥石部材２０の凹溝２１は、全ての吐出口１３に対応して形成されている必要はない。さらには、砥石部材２０の側面２０Ａ，２０Ｂに凹溝２１を形成しなくてもよい。

また、給液ノズル３０の個数は限定されるものではなく、各給液孔１２Ａ，１２Ｂに対して研削液が十分に流入するように、研削砥石１の側面１０Ａ，１０Ｂの面積や回転速度などに応じて、給液ノズル３０の個数および配置が設定されている。

１研削砥石
１０円板部材
１０Ａ一方の側面
１０Ｂ他方の側面
１０Ｃ外周面
１１第一周壁部
１１ａ内周面
１１ｂ側面
１２Ａ第一給液孔
１２Ｂ第二給液孔
１３吐出口
１４流入口
１６第二周壁部
１６ａ外周面
１７溝部
２０砥石部材
２０Ａ側面
２０Ｂ側面
２０Ｄ外周面
２１凹溝
３０給液ノズル

Claims

円板部材と、前記円板部材の外周面に外嵌された環状の砥石部材と、を備えた研削砥石であって、
前記円板部材の一方の側面から他方の側面に貫通した給液孔が形成されており、
前記給液孔は、前記一方の側面の外周縁部に開口した吐出口よりも、前記他方の側面に開口した流入口が、前記円板部材の径方向の内側に形成され、
前記他方の側面において、前記流入口よりも前記円板部材の径方向の外側部分には、前記円板部材の外周縁部に沿って立ち上げられた第一周壁部が形成され、
前記他方の側面において、前記流入口よりも前記円板部材の径方向の内側部分には、前記円板部材の周方向に沿って立ち上げられた第二周壁部が形成されている
ことを特徴とする研削砥石。
円板部材と、前記円板部材の外周面に外嵌された環状の砥石部材と、を備えた研削砥石であって、
前記円板部材の一方の側面から他方の側面に貫通した第一給液孔および第二給液孔が、前記円板部材の周方向に交互に形成されており、
前記第一給液孔は、前記一方の側面の外周縁部に開口した吐出口よりも、前記他方の側面に開口した流入口が、前記円板部材の径方向の内側に形成され、
前記第二給液孔は、前記他方の側面の外周縁部に開口した吐出口よりも、前記一方の側面に開口した流入口が、前記円板部材の径方向の内側に形成され、
前記本体部の両側面において、前記流入口よりも前記円板部材の径方向の外側部分には、前記円板部材の外周縁部に沿って立ち上げられた第一周壁部が形成され、前記吐出口は前記第一周壁部に開口し、前記流入口よりも前記円板部材の径方向の内側部分には、前記円板部材の周方向に沿って立ち上げられた第二周壁部が形成されていることを特徴とする研削砥石。