JP2015120227A - 砥石工具 - Google Patents

Abstract

【課題】高送り加工等のように単位時間当たりに発生する切屑の量が多い場合であっても、目詰まりの発生を大きく抑制することができる砥石工具を提供する。【解決手段】内部に中空部１２ａを有する円柱状をなすヘッド部１２と、ヘッド部１２の外周面の全体にわたって固着された砥粒１４とを備え、中空部１２ａは流体を供給され、ヘッド部１２には、中空部１２ａと外周面との間を連通し当該ヘッド部１２の径方向より回転方向後方側へ傾斜角度を有する連通孔１２ｂが、複数形成されていることで、砥石工具を高送り加工等のように単位時間当たりに発生する切屑の量が多い場合であっても、目詰まりの発生を大きく抑制することができる砥石工具を提供することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、砥石工具に関する。

砥石工具は、円板状や円柱状等の台金の外面に砥粒を多数固着させたものであり、当該台金が高速度で回転しながらワークに対して一定量の切り込み及び送りが与えられることにより、ワークを研削加工することができるものである。このような砥石工具において、ワークの被削面の面粗度を向上させようとして、砥粒のサイズを小さくすると、切屑の逃げ場となるチップポケット（気孔）が狭くなって、目詰まりが発生しやすくなってしまう。

このため、例えば、下記特許文献１等においては、砥粒を固着された台金の外面に研削液を供給する供給孔を形成し、当該台金の外面から研削液を送り出すことにより、目詰まりの発生を抑制することを提案している。

特開２００７−１４４５９７号公報

しかしながら、上記特許文献１等に記載されている砥石工具においては、高送り加工等のように単位時間当たりに発生する切屑の量が多くなってしまうと、やはり目詰まりを発生してしまうおそれがあった。

このようなことから、本発明は、高送り加工等のように単位時間当たりに発生する切屑の量が多くても、目詰まりの発生を大きく抑制することができる砥石工具を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の発明に係る砥石工具は、
内部に中空部を有する円柱状をなすヘッド部と、
前記ヘッド部の外周面の全体にわたって固着された砥粒とを備え、
前記ヘッド部の前記中空部は、流体を供給され、
前記ヘッド部には、前記中空部と前記外周面との間を連通し当該ヘッド部の径方向より回転方向後方側へ傾斜角度を有する連通孔が、複数形成されている
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第２の発明に係る砥石工具は、
上記第１の発明に係る砥石工具において、
前記連通孔は、前記外周面側へ向かうほど前記傾斜角度が滑らかに増大する
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第３の発明に係る砥石工具は、
上記第１の発明に係る砥石工具において、
前記連通孔は直線形状をなしている
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第４の発明に係る砥石工具は、
上記第１から３のいずれか１つの発明に係る砥石工具において、
前記連通孔は、前記外周面側へ向かうほど前記ヘッド部の先端側に位置するように傾斜する
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第５の発明に係る砥石工具は、
上記第１から４のいずれか１つの発明に係る砥石工具において、
前記連通孔は、前記外周面側へ向かうほど径サイズが大きくなる
ことを特徴とする。

本発明に係る砥石工具によれば、高送り加工等のように単位時間当たりに発生する切屑の量が多い場合であっても、目詰まりの発生を大きく抑制することができる。

本発明の実施例１に係る砥石工具の概略構成図である。 図１の砥石工具の断面図である。（ａ）は、軸心方向に沿った断面図であり、（ｂ）は、ヘッド部の径方向に沿った断面図である。 本発明の実施例１に係る砥石工具の作動説明図である。 図３の砥石工具の断面図である。（ａ）は、軸心方向に沿った断面図であり、（ｂ）は、ヘッド部の径方向に沿った断面図である。 本発明の実施例２に係る砥石工具の断面図である。（ａ）は、軸心方向に沿った断面図であり、（ｂ）は、ヘッド部の径方向に沿った断面図である。 本発明の実施例２に係る砥石工具の作動を説明する断面図である。（ａ）は、軸心方向に沿った断面図であり、（ｂ）は、ヘッド部の径方向に沿った断面図である。

以下、本発明に係る砥石工具を実施例にて図面を用いて説明する。

［実施例１］
本発明の実施例１に係る砥石工具について、まず、図１，２を用いて説明する。図１は、本実施例に係る砥石工具１０の概略構成図である。図２は、図１の砥石工具１０の断面図であり、図２（ａ）は、軸心方向に沿った断面図、図２（ｂ）は、ヘッド部の径方向に沿った断面図である。

本実施例に係る砥石工具１０は、図１及び図２（ａ）（ｂ）に示すように、内部に連絡孔１１ａを有する管状をなす軸部１１の先端側（図１及び２（ａ）中、下方側）には、軸部１１の連絡孔１１ａと接続する中空部１２ａを内部に有する円柱状をなすヘッド部１２が同軸をなして一体的に連結されており、ヘッド部１２は、軸部１１よりも大径をなしている。なお、中空部１２ａは、ヘッド部１２の先端側（図１及び図２（ａ）中、下方側）には貫通していない。

ヘッド部１２には、中空部１２ａと外周面との間を連通する連通孔１２ｂがヘッド部１２の周方向及び軸方向に所定の間隔ごとに複数形成されている。

連通孔１２ｂは、図２（ｂ）に示すように、中空部１２ａとの境界部分（最も軸心側）においては、ヘッド部１２の径方向（図２（ｂ）の一点鎖線はその一方向を示している）を向いているものの、そこから外周面側へ向かうほど、ヘッド部１２の径方向より回転方向（図２（ｂ）の矢印が指す（砥石工具１０の）回転方向）後方側に傾斜する円弧を描いている。換言すれば、連通孔１２ｂは、ヘッド部１２の径方向より回転方向後方側へ傾斜角度を有し、ヘッド部１２の外周面側へ向かうほど傾斜角度が滑らかに増大している。

また、連通孔１２ｂは、図２（ａ）に示すように、ヘッド部１２の外周面側へ向かうほどヘッド部１２の先端側に位置する。すなわち、連通孔１２ｂは螺旋形状をなしている。

さらに、連通孔１２ｂは、図２（ａ）（ｂ）に示すように、ヘッド部１２の外周面側へ向かうほど径サイズが大きくなるテーパ形状をなしている。

一方、ヘッド部１２の外周面上には、電着法によるＮｉめっきからなる結合材１３を介して、砥粒１４が連通孔１２ｂを閉塞することのないように外周面の全体にわたって固着されている。なお、図２（ａ）（ｂ）中、１４ａは、砥粒１４同士の間のチップポケット（気孔）である。

ここで、図３は、本実施例に係る砥石工具１０の作動説明図である。また、図４は、図３の砥石工具１０の断面図であり、図４（ａ）は、軸心方向に沿った断面図、図４（ｂ）は、ヘッド部の径方向に沿った断面図である。

上述のような軸部１１及びヘッド部１２からなる金属製（鉄、マルエージング鋼等）の台金の、特にヘッド部１２の外周面全体に、結合材１３を介して砥粒１４を固着した、本実施例に係る砥石工具１０においては、図３，４に示すように、軸部１１を介してヘッド部１２を高速度で回転させると共に、軸部１１の連絡孔１１ａの内部に流体である研削液２を供給しながら、ワーク１に対して一定量の切り込み及び送りを与えると、研削液２が、ヘッド部１２の中空部１２ａに供給されて、連通孔１２ｂから外周面側へ流出すると共に、砥粒１４がワーク１を研削加工する。

このとき、ヘッド部１２の連通孔１２ｂにおいて、ワーク１と接触している部分は、ワーク１で覆われてしまうことから、研削液２をほとんど流出させることがないと共に、当該ワーク１から発生した切屑１ａをチップポケット１４ａから内部に入り込ませて蓄える。

他方、ワーク１と接触していない部分は、研削液２を流出させると共に、ワーク１と接触していたときに内部に蓄えた切屑１ａを研削液２の流出によって外部へ排出する。

つまり、本実施例に係る砥石工具１０においては、ワーク１と接触して当該ワーク１を研削しているときに、チップポケット１４ａ内の切屑１ａを連通孔１２ｂの内部に入り込ませて一時的に蓄えて、ワーク１と接触せずにワーク１から離れたときに、連通孔１２ｂの内部に蓄えた切屑１ａを研削液２によって当該連通孔１２ｂから外部へ強制的に排出するようにしたのである。

このため、本実施例に係る砥石工具１０においては、砥粒１４のサイズが小さくて、チップポケット１４ａが狭くなっていても、当該チップポケット１４ａに切屑１ａを詰まらせることなく外部に排出することが確実にできる。

したがって、本実施例に係る砥石工具１０によれば、高送り加工等のように単位時間当たりに発生する切屑１ａの量が多い場合であっても、目詰まりの発生を大きく抑制することができる。

また、本実施例における連通孔１２ｂは、ヘッド部１２の径方向より回転方向後方側へ傾斜角度を有し、ヘッド部１２の外周面側へ向かうほど傾斜角度が滑らかに増大しているので、砥石工具１０の回転力を利用して、当該連通孔１２ｂ内に蓄えた切屑１ａを当該連通孔１２ｂ内に詰まらせることなく、確実に外部へ排出することができる。

さらに、本実施例における連通孔１２ｂが、ヘッド部１２の外周面側へ向かうほどヘッド部１２の先端側に位置するので、当該連通孔１２ｂ内に蓄えた切屑１ａが中空部１２ａの内部にまで入り込んでしまうことを抑制することができ、より確実に切屑１ａを外部へ排出することができる。

そして、本実施例における連通孔１２ｂが、ヘッド部１２の外周面側へ向かうほど径サイズが大きくなるので、当該連通孔１２ｂ内に蓄えた切屑１ａが中空部１２ａの内部にまで入り込んでしまうことをより抑制することができ、さらに確実に切屑１ａを外部へ排出することができる。

なお、上記テーパ形状のテーパ率、及び、上記傾斜角度は、ワーク１研削時の砥石工具１０の回転方向や重量を考慮し、流体力学的に切屑１ａをより排出しやすい値とするのがよい。その際、上述では、連通孔１２ｂの中空部１２ａとの境界部分が、ヘッド部１２の径方向を向いているとしたが、これに限らず、当該境界部分においても、連通孔１２ｂはヘッド部１２の径方向より回転方向後方側へ傾斜角度を有するものとしてもよい。

また、本実施例に係る砥石工具１０の台金部分は、３次元積層法を用いて容易に成形することができる。３次元積層法では、３Ｄ‐ＣＡＤにて設計を行うため、連通孔１２ｂの数が多くても容易に成形することができる。台金部分を成形した後、電着法により、結合材１３を介して砥粒１４を固着することで、本実施例に係る砥石工具１０を製造することができる。なお、電着法を行う際、連通孔１２ｂの内部には砥粒１４が固着しないようにするのが好ましいが、もし固着してしまっても差し支えない。
以上が、本発明の実施例１に係る砥石工具の説明である。

［実施例２］
本発明の実施例２に係る砥石工具は、本発明の実施例１に係る砥石工具の、連絡孔、中空部及び連通孔の形状を変更したものである。以下では、本発明の実施例１に係る砥石工具と共通する部分の説明は一部省略する。

本発明の実施例２に係る砥石工具について、図５，６を用いて説明する。図５は、本実施例に係る砥石工具２０の断面図であり、図５（ａ）は、軸心方向に沿った断面図、図５（ｂ）は、ヘッド部の径方向に沿った断面図である。図６は、本実施例に係る砥石工具の作動を説明する断面図であり、図６（ａ）は、軸心方向に沿った断面図、図６（ｂ）は、ヘッド部の径方向に沿った断面図である。

本実施例における連通孔２２ｂは、図５（ａ）に示すように、ヘッド部２２の外周面側へ向かうほどヘッド部１２の先端側（図５（ａ）中、下方側）に位置し、また、連通孔２２ｂは、図５（ｂ）に示すように、ヘッド部２２の径方向より回転方向（図５（ｂ）の矢印が指す（砥石工具２０の）回転方向）後方側へ傾斜角度を有する直線形状をなしている。

なお、本実施例における連通孔２２ｂは、実施例１における連通孔１２ｂと異なり、ヘッド部２２の外周面側と軸心側とで傾斜角度が変化しないことから、本実施例におけるヘッド部２２内部の中空部２２ａ及び軸部２１内部の連絡孔２１ａの径サイズが、実施例１の中空部１１ａ及び連絡孔１１ａの径のサイズよりも、自ずと大きくなる。

上述のような軸部２１及びヘッド部２２からなる金属製（鉄、マルエージング鋼等）の台金の、特にヘッド部２２の外周全体に、結合材２３を介して砥粒２４を固着した、本実施例に係る砥石工具２０においては、図６に示すように、軸部２１を介してヘッド部２２を高速度で回転させると共に、軸部２１の連絡孔２１ａの内部に流体である研削液２を供給しながら、ワークに対して一定量の切り込み及び送りを与えると、研削液２が、ヘッド部２２の中空部２２ａに供給されて、連通孔２２ｂから外周面側へ流出すると共に、砥粒２４がワーク１を研削加工する。

このとき、ヘッド部２２の連通孔２２ｂにおいて、ワーク１と接触している部分は、ワーク１で覆われてしまうことから、研削液２をほとんど流出させることがないと共に、当該ワーク１から発生した切屑１ａをチップポケット２４ａから内部に入り込ませて蓄える。

他方、ワーク１と接触していない部分は、研削液２を流出させると共に、ワーク１と接触していたときに内部に蓄えた切屑１ａを研削液２の流出によって外部へ排出する。

つまり、本実施例に係る砥石工具２０においては、ワーク１と接触して当該ワーク１を研削しているときに、チップポケット２４ａ内の切屑１ａを連通孔２２ｂの内部に入り込ませて一時的に蓄えて、ワーク１と接触せずにワーク１から離れたときに、連通孔２２ｂの内部に蓄えた切屑１ａを研削液２によって当該連通孔２２ｂから外部へ強制的に排出するようにしたのである。

このため、本実施例に係る砥石工具２０においては、砥粒２４のサイズが小さくて、チップポケット２４ａが狭くなっていても、当該チップポケット２４ａに切屑１ａを詰まらせることなく、確実に外部に排出することができる。

したがって、本実施例に係る砥石工具２０によれば、高送り加工等のように単位時間当たりに発生する切屑１ａの量が多い場合であっても、目詰まりの発生を大きく抑制することができる。

また、本実施例における連通孔２２ｂは、ヘッド部２２の径方向より回転方向後方側に傾斜する直線形状であるので、砥石工具２０の回転力を利用して、当該連通孔２２ｂ内に蓄えた切屑１ａを当該連通孔２２ｂ内に詰まらせることなく、確実に外部へ排出することができる。

さらに、本実施例における連通孔２２ｂが、ヘッド部２２の外周面側へ向かうほどヘッド部２２の先端側に位置しているので、当該連通孔２２ｂ内に蓄えた切屑１ａが中空部２２ａの内部にまで入り込んでしまうことを抑制することができ、より確実に切屑１ａを外部へ排出することができる。

なお、上記直線形状の傾斜角度は、ワーク１研削時の砥石工具２０の回転方向や重量を考慮し、流体力学的に切屑１ａをより排出しやすい値とするのがよい。

また、連通孔２２ｂは、実施例１の連通孔１２ｂと同様に、ヘッド部２２の外周面側へ向かうほど径サイズが大きくなるテーパ形状をなしているものとしてもよい。このようにすることで、当該連通孔２２ｂ内に蓄えた切屑１ａが中空部２２ａの内部にまで入り込んでしまうことをより抑制することができ、さらに確実に切屑１ａを外部へ排出することができる。

また、本実施例に係る砥石工具２０の台金部分は、機械加工で作成することができる。そして、台金部分を成形した後、電着法により、結合材２３を介して砥粒２４を固着することで、本実施例に係る砥石工具２０を製造することができる。
以上が、本発明の実施例２に係る砥石工具の説明である。

なお、上記実施例１，２においては、軸部１１よりも大径をなすヘッド部１２，２２を有する砥石工具１０，２０の場合について説明したが、本発明はこれに限らず、軸部と同径又は軸部よりも小径をなすヘッド部を有する砥石工具であっても、上記実施例１，２と同様の作用効果を得ることができる。

また、上記実施例１，２においては、研削液２を使用するようにしたが、本発明はこれに限らず、例えば、水等の他の液体や、空気等の気体を使用することも可能である。

以上、本発明に係る砥石工具について説明したが、換言すれば、本発明に係る砥石工具は、内部に中空部を有する円柱状をなすヘッド部と、前記ヘッド部の外周面の全体にわたって固着された砥粒とを備え、前記ヘッド部の前記中空部は、流体を供給され、前記ヘッド部には、前記中空部と前記外周面との間を連通し当該ヘッド部の径方向より回転方向後方側へ傾斜角度を有する連通孔が、複数形成されているものである。この構成により、本発明に係る砥石工具は、高送り加工等のように単位時間当たりに発生する切屑の量が多い場合であっても、目詰まりの発生を大きく抑制することができるものである。

本発明に係る砥石工具は、高送り加工等のように単位時間当たりに発生する切屑の量が多い場合であっても、目詰まりの発生を大きく抑制することができるので、金属加工産業等において、極めて有益に利用することができる。

１ ワーク
１ａ 切屑
２ 研削液
１０，２０ 砥石工具
１１，２１ 軸部
１１ａ，２１ａ 連絡孔
１２，２２ ヘッド部
１２ａ，２２ａ 中空部
１２ｂ，２２ｂ 連通孔
１３，２３ 結合材
１４，２４ 砥粒
１４ａ，２４ａ チップポケット（気孔）

Claims (5)

1. 内部に中空部を有する円柱状をなすヘッド部と、
   前記ヘッド部の外周面の全体にわたって固着された砥粒とを備え、
   前記ヘッド部の前記中空部は、流体を供給され、
   前記ヘッド部には、前記中空部と前記外周面との間を連通し当該ヘッド部の径方向より回転方向後方側へ傾斜角度を有する連通孔が、複数形成されている
   ことを特徴とする砥石工具。
2. 前記連通孔は、前記外周面側へ向かうほど前記傾斜角度が滑らかに増大する
   ことを特徴とする請求項１に記載の砥石工具。
3. 前記連通孔は直線形状をなしている
   ことを特徴とする請求項１に記載の砥石工具。
4. 前記連通孔は、前記外周面側へ向かうほど前記ヘッド部の先端側に位置するように傾斜する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の砥石工具。
5. 前記連通孔は、前記外周面側へ向かうほど径サイズが大きくなる
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の砥石工具。

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