JP2015503466A - 耐ひずみの高効率の切断ホイール - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明による切断ホイールは稼動する場合に研磨面のひずみが小さく、快速に冷却、排出でき、高速加工に適し、ワーク表面の加工品質の向上、砥石の鋭さの保持及び耐用期間の延長で役に立つものである。【解決手段】 本発明は本体及び研磨リングを含み、前記の研磨リングの異形研磨面に均一的にドレン口が設置されていて、ドレン口の外に研磨面研削に参加する実体加工エリアがあり、実体加工エリアの異なる軸向きの位置における円周の総線長がワーク同位置の加工しろに対応し、その対応関係が正比例又は近似の正比例関係であり、研磨面で任意に設定したアーク長さの領域で、前記のドレン口は数量が0以上にあり、前記の任意に設定したアークが長さが1〜3倍研磨リングとワーク研削の場合の接触線長であり、本体の内部で水通路でドレン口と連通し、冷却水が本体の注入口から注入し、水通路を通じて研削接触面エリアに働き、全面的冷却を形成することを特徴とする耐ひずみの高効率の切断ホイールである。【選択図】図１

Description

本発明は研削工具、具体的に耐ひずみの高効率の切断ホイールに関する。

砥石で金属又は非金属材料に対する研削加工を行い、研削面が平面（又は運行軌跡が平面）である砥石で平面加工を行い、研削面が非平面（即ち異形）の成形砥石で異形研磨加工を行う。

切削の高効率性及び研磨面のひずみ量は成形砥石の性能の評価での重要な指標である。

１.切削の高効率性について
砥石の切削中に大量の研削熱及びくずが発生するので、砥石加工（平面研削及び異形研削）の場合に冷却が必要である。冷却の方式として砥石加工装置の冷却機関による冷却水を利用する。冷却水は研削加工面に働き、研削加工面を冷却させる同時に、大量のくずを流して除去する。くずの排出速度及び排出量は直接に加工の品質及び効率に影響を及ぼす。

冷却の方式に応じて、砥石加工装置は外部冷却形の研削盤及び内部冷却形の研削盤に分けられる。

（1）外部冷却形の研削盤は冷却機関が簡単であり、主にポンプ源に接続し、作業台に取り付けられた冷却管の1本であり、冷却管が噴出した冷却液が直接に砥石の加工箇所に働き、砥石回転の遠心力により、冷却液が快速で砥石の加工箇所から飛んで行く。研削の場合に作業面とワークがしっかり結び合い、研削によるくずが冷却液を閉じるので、実のところ、冷却液が加工中の作業面に入ることがとても難しく、砥石が稼動するまで予備冷却を行い、砥石が稼動してから冷却するだけである。

（2）内部冷却形の研削盤は内部冷却構成のある砥石と共に利用され、冷却液が直接に研削作業面に働き、冷却効果が外部冷却形よりいい。内部冷却形砥石は構成が本体中心軸位置の軸穴に内部冷却形の研削盤砥石の回転軸のドレン口と位置を合わせるための注入口を設置し、砥石本体の内部に少ない水通路もあり、砥石の研磨リングにも少ないドレン口があり、冷却液が砥石の取り付けた砥石の回転軸のドレン口により供給され、冷却液が砥石の回転軸のドレン口から砥石本体軸穴の注入口に入り、水通路を通じて研磨リングのドレン口から噴出し、研削作業面に働く。

内部冷却管路のレイアウト、砥石の回転軸と砥石中心軸穴の入・ドレン口の連通及び密封の課題を解決しなければいけないので、内部冷却形の研削盤の冷却機関が複雑であり、内部冷却形の研削盤の製造コストを向上させ、それに普通の砥石が内部冷却形の研削盤に用いられることができなく、冷却構成のある特殊な砥石を使用しなければいけないので、最終の総合加工コストの向上を引き起こす。

（3）外部冷却形の研削盤で普通砥石による加工にしても、内部冷却形の研削盤で内部冷却形砥石による加工しても、従来の技術による砥石研磨面の構成はくず排出の大きなスレッド及び有限の排出量の原因となる。くずの排出速度及び排出量は直接に加工の品質及び効率に影響を及ぼし、くずが完全に排出できない場合、加工の品質及び効率が降下する。これは砥石の稼動効率が向上できない主な原因である。

２．研磨面に対するひずみ量
砥石の非平面（異形）研磨面形状は材料のエッジと角度形状の要求に応じ、最終の成形の常用エッジと角度がアーク形であり、アーク形以外の他の幾何形状もある（例えば、規則的な幾何形状、又は直線、アーク線、曲線などからなる非規則的な幾何形状）。

異形研磨の素材に対して加工しろを設置しておく。加工しろは異形研削面の形状に応じて設置するものではなく、加工しろの初期幾何状態が多数の場合に規則的な（方形が普通である)材質に対しても均一的である。加工中、砥石の異形研磨面は軸向きに沿う各箇所の加工量に不均一、ないし倍率差の関係があることがあるが、砥石の材質が均一的である。これにより、砥石の異形研磨面の各箇所は加工量に応じて摩耗程度が違い、砥石の異形研磨面が極めてひずみやすく、正常に使用できなく、常時の修理が必要であり、又はひずみにより廃却される。

従来の技術の短所に対して、本発明は目的が砥石のひずみ耐力を強化させ、冷却・排出効果を向上させる耐ひずみの高効率の切断ホイールを設計し、外部冷却形の研削盤で内部冷却機能を実現することにある。

前記の目的を実現できる耐ひずみの高効率の切断ホイールは本体及び本体にある研磨リングを含む。前記の研磨リングの研磨面に研磨リング貫通のドレン口があり、前記の各ドレン口連通本体で対応して水通路を開設し、前記の各水通路は注入口で集まる。違いとして、前記の研磨面に任意に設定したアークの長さの領域で、前記のドレン口は数量が0以上にあり、前記の任意に設定したアークは長さが1〜3倍の研磨リングが研削する場合にワークと接触する線長である。前記の研磨面は異形研磨面、前記のドレン口は異形研磨面で研削に参加しない非実体加工エリア、異形研磨面の他の箇所は研削に参加する実体加工エリアであり、前記の実体加工エリアは異なる軸向き位置における円周の総線長がワークの同じ位置の加工しろに対応し、その対応関係が正比例関係又は近似の正比例関係である。

前記のドレン口（非実体加工エリア）砥石及びワークを冷却させる同時に時間通りに研削加工によるくずをドレン口に入れ、くずの入れたドレン口は砥石に連れて研削作業面の外に回す場合、遠心力及び水流により（冷却水本体にある注入口から入り、ドレン口に対応する水通路を通じてドレン口から噴出す）、ドレン口にあるくずが順調に排出するので、時間通りに効果的にくずを排出する。

高品質の砥石に対して、加工精度及び平坦度に対する要求が高いワークに用いられると、1〜3倍研削加工の接触線長の領域にドレン口の0箇所以上があったほうがいい。言い換えれば、研削加工の接触線長の領域で少なくともドレン口の1箇所の小部分ないし極小部分がある。これにより、砥石加工中にいつでも砥石とワーク接触線長の領域で冷却水により時間通りに研削面を冷却し、真正意義上の全過程冷却を実現し、局部の高すぎる温度による砥石の異常摩耗を避けるようにする。また、このドレン口は時間通りに研削加工によるくずが迅速的にドレン口に入れさせ、時間通りに効果的にくずを排出できるので、と粒の研磨力を確保する。

前記の研磨リングの中の実体加工エリア（研削の場合にワークに接触する分である）は砥石が加工で完成する加工量に応じて砥石の軸向きの異なる位置で対応実体の加工エリアの円周の総線長を分配する。即ち、ワークの加工しろの大きな箇所で、対応する実体加工エリアの円周総線長が長くなり、ワークの加工しろの小さな箇所で、対応する実体加工エリア円周の総線長が小さくなり、両者が正比例の関係を構成し、砥石の同形摩耗構成を形成し、それにより異形砥石のひずみの解決又は緩和で役に立つ。

形状に対するワークの要求があまり高くなく、領域が広く、又は砥石の製造が非常に難しい場合、砥石は加工で完成する加工量に応じて砥石の軸向きの異なる位置で対応の実体加工エリアの円周総線長を分配し、両者の比例関係を適当に近似の正比例関係にしてもいい。

冷却と排出の効果の向上から言うと、ドレン口が多ければ多いほどいいが、総合して加工コストなどを考えると、場合に応じて設定できる。

大きく、小さな密度で研削領域が小さい（即ち接触線長が短い）ドレン口を設置する場合、1倍研削加工の接触線長の領域におけるドレン口は数量がドレン口の大部分であっても、小部分ないし極めて小さな部分であっても極めていい効果を取得できる。小さく、密集してドレン口を設置する場合、1倍研削加工の接触線長の領域におけるドレン口は数量が1箇所又はその以上であったほうが望ましい。ドレン口が複数である場合、長期の研削加工経験及び実験によると、30箇所までにしたほうがいい。多すぎると、製造が難しくなり、研磨リングの強さが降下する。

低い品質の砥石に対して、加工精度及びに関する要求が高くないワークに用いられる場合、又は低速砥石の場合、ドレン口の設置密度を少し小さくしてもいい。品質の異なる砥石の要求に応じて、ドレン口の設置条件を適当に低くしてもいい。繰り返した実験によると、3倍までの研削加工の接触線長の領域で、ドレン口の0箇所以上にあると、従来の技術による製品より著しく良くなる冷却及び排出の効果を取得でき、同様に30箇所までにしたほうがいい。

充分に多くドレン口を設置したので、効果的に研磨リング材料を少なくし、砥石上のコストを削減した。

前記のドレン口は原則としてどの形状にしても良いい。例えば、規則的な幾何形状、直線、アーク線及び曲線などからなる非規則的な幾何形状。ワークのアーク形の加工面に対して、前記のドレン口の形状を加工しやすい円形又は楕円形にしてもいい。

ドレン口の軸向きの幅がワーク加工面の厚さ以上である場合、ドレン口は微小ピッチの間欠研削又は半間欠の研削の構成があり、半間欠の研削構成のジャンプが更に小さくなり、エッジ・ダメッジ要求の高い加工に対して更に有利である。

ドレン口の軸向きの幅がワーク加工面の厚さ以下である場合、ドレン口は連続形の研削構成であり、ジャンプによるエッジ・ダメッジを消すと、エッジ・ダメッジ要求の極めて高い加工に満たすことができる。

本発明の砥石に内部冷却の構成があるように、前記の各水通路及び注入口の設置及びその連通方式が複数である。例えば、従来の内部冷却形砥石と似ることができ、即ち、前記の各水通路が本体中心軸位置の軸穴にある注入口で集まり、冷却水が砥石の回転軸のドレン口から本体中心軸穴の注入口に入り、水通路及びドレン口を通じて研削作業面に着く。

前記の各水通路及び注入口の設置及びその連通方式は注入口の位置を変えて外部冷却形の研削盤で内部冷却機能を実現することが望ましい。方法の一として注入口を本体に設置して開放的開口にして、外部冷却形の研削盤の冷却管が噴出した冷却液が本体の開口から入り、水通路及びドレン口を通じて研削作業面に着き、同様に加工中の全過程の冷却を保証する。

更に本体の構成を改善して注入口及び水通路の加工を簡単にすることができる。例えば、前記の本体は基板の2枚を含み、研磨リングが基板の間に挟まれて、基板の間に水通路としての水貯まりエリアも形成し、前記の注入口が基板のいずれかにあり、前記の中心軸が他の基板にある。

前記の注入口は基板にあるリング状の開口である。

リング状の開口のある基板はリング状の押え板である。前記のリング状の押え板は内部リングの直径が中心軸の直径より大きく、前記のリング状の開口が自然的にリング状の押え板の内部リングと中心軸位置の間に形成する。

同軸又は並列で2つ又は複数の砥石を使用する場合、特に砥石を外部冷却形の研削盤に使用する場合、砥石の間の水通路が相互に連通して、各砥石へ冷却液を供給するようにする。

前記の砥石の研磨リングは超硬研磨材によるものであり、実体加工エリアが一括成形方式又はいろいろな組合せ成形方式の構成でもいい。

本発明の技術方案は「ドライラッピング」加工にも適するが、この場合のドライラッピング用冷却水が「空気」であり、前記の注入口、水通路及びドレン口が吸気口、気流通路及び排気口に対応する。

１．本発明は内部冷却砥石の構成に基づいて充分に多くドレン口を設置し、研削加工エリアで発生したくずが快速に排出し、被加工表面の粗さ及び砥石の鋭さが大幅に向上し、砥石が更に高速の加工に適し、生産効率が向上するようにするものである。

２．本発明の耐ひずみの高効率の切断ホイールは同形摩耗の構成があり、構成で砥石のひずみ耐力を促し、砥石のひずみ、失効の要因が大いに減少し、砥石の耐用期間が長くなるようにするものである。

３．本発明はワークの品質要求に応じて連続、間欠又は半間欠の研削方式を利用して、内部冷却形の快速冷却の方式及び快速の排出・受容の構成と結び合わせて、被加工表面の粗さ及び砥石の鋭さが大幅に向上し、砥石が更に高速加工に適するようにするものである。

４．本発明では、市販のほとんどの外部冷却形の異形の加工機器は追加コストがほとんどなく内部冷却形の加工機器の性能に達成でき、価格の高い内部冷却形の加工機器の購入が不要であるので、経済上の効果が非常に著しい。

本発明の実施形態の立体構成図。 図1実施方式の主視図。 図2の内部構成図。 図1、図2、図3で、研磨リングの異形研磨面における非実体加工エリアの設置図であり、非実体加工エリアの軸向きの幅がワークの厚さの以上にある。 図1、図2、図3で、研磨リングの異形研磨面における非実体加工エリアの設置図、非実体加工エリアの軸向きの幅ワークの厚さの以下にある。 研磨リングでワークを加工する図

次に図を利用して本発明の技術方案について更に説明する。

本発明の耐ひずみの高効率の切断ホイールは本体1及び研磨リング2からなり、本体1が基板1-1及びリング状の押え板1-2からなるものである。

前記の基板1-1は円板であり、基板1-1軸心のところが中心軸位置7であり、前記の中心軸位置7の軸穴と研削盤の砥石の回転軸をあわせて取り付け、前記のリング状の押え板1-2の外部リングの直径が基板1-1の円周の直径と同じであり、リング状の押え板1-2の内部リングの直径が基板1-1中心軸位置7の外径の以上にあり、基板1-1とリング状の押え板1-2との間が円周で均一的に設置する中空支持柱4で隔てられ、各支持柱4の位置に対応し、ねじ6で基板1-1とリング状の押え板1-2を軸向きで締め付ける同時に、基板1−1とリング状の押え板1-2の円周外縁内側の端面が研磨リング2挟んで締め付ける（グルーで接着するのが普通である。図1、図2、図3を参照）。

アーク形のエッジの加工を例にすれば、前記の研磨リング2の研磨面がアーク形であり、研磨面で内へ空にして研磨リング2を貫通し、均一的に設置された円形又は楕円形のドレン口2-1があり、前記のドレン口2-1がアーク形研磨面の非実体加工エリアであり、アーク形研磨面の他の部分がワーク8と接触する実体加工エリア2であり、砥石で研削する場合、研磨リング2とワーク8の接触線長の領域で、ドレン口2-1の数量が0以上、30以下であり、且つ前記の実体加工エリア2-2の異なる軸向きの位置における円周の総線長がワーク8の同じ位置の加工しろに対応し、その対応関係が正比例関係である。即ち、実体加工エリア2-2の軸向きの各異なる位置における円周総線長Lnがワーク8の同じ位置の加工しろ△nの比率と等しく（Ln/△nがL1/△1,1、1.2/△2、1.3/△3、……などと等しい）、アーク形研磨面の同形摩耗の構成を形成する。言い換えれば、砥石が加工の過程に完成する加工量に応じて砥石の軸向きの異なる位置で対応する実体加工エリアの円周の総線長を分配し、ワークの加工しろが大きい箇所で、対応する実体加工エリアの円周の総線長が長くなり、ワークの加工しろが小さい箇所で、対応する実体加工エリア円周総線長が小さくなり、両者が異なる点で比例常数Cを構成し、砥石の同形摩耗構成を形成し、それにより異形砥石のひずみの解決又は緩和で役に立つ（図1、図2、図4(a)及び図4(b)を参照）。

前記の「比率と等しく」と言う表現が理想状態にある場合のものであり、形状に対するワーク8の要求があまり高くなく、領域が広く、又は砥石の製造が非常に難しい場合、砥石が加工で完成する加工量に応じて、砥石の軸向きの各異なる位置で対応する実体加工エリアの円周の総線長Lnと被加工件8の同じ位置の加工しろ△nとの比率を分配する。CnとCとの適当な差異が許容され、その幅がワーク8の具体の形状誤差の指標の要求に満たし、更に、製造誤差により、実体加工エリア2-2に形状誤差が発生し、最終に実際比率と理論比率とのずれを引き起こし、対応関係が近似の正比例関係となる。いわゆる近似の正比例関係はワーク8の形状の誤差及び砥石の製造の誤差によるものであり、条件付き近似である。これらの要因に影響されて、軸向き各ことなる位置における円周総線長Lnとワーク8同位置の加工しろΔnとの比率に決まったずれがあり、ずれが小さければ小さいほど、比率がLnに近ければ近いほど、同形摩耗の働きがいい。

図5の通りに、ワーク8の材料厚さが5mm、アークの中高が1.5mm、加工しろの最も少ない箇所（厚さ方向の中央）しろが1mm、加工量の最大の箇所（左右の2端面）しろが2.5 mmである場合、軸向きに沿うワーク8の加工しろが対応する実体加工区2-2の円周総線長の正比例関係は最小しろ：最大しろ＝1:2.5となる。

図4（a)の通りに、ドレン口2-1の軸向きの幅がワーク8加工面の厚さの以上にある場合、微小距離の間欠の研削又は半間欠の研削を構成する。半間欠の研削構成は更に小さなジャンプがあり、エッジ・ダメッジ要求の高い加工に更に有利である。エッジ・ダメッジの要求が極めて高い場合、ドレン口2-1の軸向きの幅がワーク8加工面の厚さを選択して連続形の研削を構成し、ジャンプによるエッジ・ダメッジを消すことができる（図4(b）を参照)。

本発明の耐ひずみの高効率の切断ホイール実施例は内部冷却の構成があり、外部冷却形の研削盤に使用できる。冷却水の注入口3はリング状の押え板1-2と基板1-1中心軸位置7の間のリング状の開口であり、基板1-1とリング状の押え板1-2の間の空腔が冷却水の水貯まりエリア5であり、ドレン口2-1と水貯まりエリア5が通じている（図1、図3を参照）。

加工の場合、砥石でワークを研削し、外部冷却形の研削盤の冷却管がリング状の押え板1-2と基板1-1中心軸位置7の間のリング状の開口（即ち注入口3）に合わせ、冷却水がリング状の開口から入り、水貯まりエリア5に保存される。遠心力により、水貯まりエリア5にある冷却水がドレン口2-1（円形又は楕円形通過口）を通じて研削エリアに振られ込み、ワーク8に対する内部冷却を実現する。研削によるくずがドレン口2-1（円形又は楕円形通過口）に入って仮に貯蔵され、くずの入れたドレン口2-1（円形又は楕円形の通過口）が回転して研削エリアを離れてから、遠心力及び冷却水により、くずが排出される。

本発明による砥石はくずが時間通りに、快速に排出し、砥粒が適切に露出の高さを保つようにすることができ、砥粒の研削能力及び鋭さの向上に有利である。同時に、くずが快速に排出されるので、冷却水の機能に有利であり、大いに砥粒の切削熱及びくずの摩擦熱を削減し、砥粒の動作条件を改善し、砥粒の強さの保持に有利であり、砥石の耐用期間が長くなるようにするものである。摩擦熱の降下はワーク8の表面品質の向上にも有利である。

特例として、複雑な異形研磨面の場合、複雑な異形面を若干の段に分けて若干の砥石にすることができる。これは複数の砥石の積上げとみなすことができる。複数の砥石を同軸で並列で使用する場合、前記の各本体1の間の水通路、即ち水貯まりエリア5相互に連通する。

本発明の技術案は特にぜい弱性金属の加工又は非金属材料の砥石での利用に適し、前記の砥石の研磨リング2は超硬研磨材によるものであり、研磨リング2の実体加工エリア2-2を一括成形方式又はいろいろな組合せ成形方式の構成にしてもいい。

1・・・本体
1-1・・・基板
1-2・・・リング状の押え板
2・・・研磨リング
2-1・・・ドレン口
2-2・・・実体加工エリア
3・・・注入口
4・・・支持柱
5・・・水貯まりエリア
6・・・ねじ
7・・・中心軸の位置
8・・・ワーク

Claims (11)

1. 本体（1）及び本体（1）にある研磨リング(2)を含み、前記の研磨リング(2)の研磨面に研磨リング(2)を貫通するドレン口（2-1）があり、前記の各ドレン口（2-1）が本体（1）で対応して設置した水通路に連通し、前記の各水通路が注入口で集まり（3）、前記の研磨面で任意に設定したアーク長さの領域で、前記のドレン口（2-1）が0以上にあり、前記の任意に設定したアークの長さが1〜3倍の研磨リグ（2）がワーク（8）研削の場合の接触線長、前記の研磨面が異形研磨面、前記のドレン口（2-1）が異形研磨面で研削に参加しない非実体加工エリア、異形研磨面の他の箇所が研削に参加する実体加工エリア（2-2）、前記の実体加工エリア（2-2）の異なる軸向きの位置における円周の総線長がワーク（8）同位置に対応する加工しろ、その対応関係が正比例関係又は近似の正比例関係であることを特徴とする耐ひずみの高効率の切断ホイール。
2. 前記のドレン口（2-1）の数量が30までであることを特徴とする請求項1に記載の耐ひずみの高効率の切断ホイール。
3. 前記のドレン口（2-1）が規則的な幾何形状又は非規則的な幾何形状であることを特徴とする請求項1又は2に記載の耐ひずみの高効率の切断ホイール。
4. 前記のドレン口（2-1）の軸向きの幅がワーク（8）加工面の厚さの以上にあることを特徴とする請求項1又は2に記載の耐ひずみの高効率の切断ホイール。
5. 前記のドレン口（2-1）の軸向きの幅がワーク（8）加工面の厚さの以下にあることを特徴とする請求項1又は2に記載の耐ひずみの高効率の切断ホイール。
6. 前記の注入口（3）が本体（1）軸心の中心軸位置（7）の軸穴又は本体（1）にあり、前記の本体（1）にある注入口（3）が外向きの開口であることを特徴とする請求項1又は2に記載の耐ひずみの高効率の切断ホイール。
7. 前記の本体（1）が基板（1-1）の2枚を含み、研磨リング（2）が基板（1-1）の間に挟まれて締め付けられ、基板（1-1）の間に水通路として機能する水貯まりエリア（5）も形成し、前記の注入口（3）が基板（1-1）のいずれかにあり、前記の中心軸位置（7）が他の基板（1-1）にあることを特徴とする請求項6に記載の耐ひずみの高効率の切断ホイール。
8. 前記の注入口（3）が基板（1-1）に設置したリング状の開口であることを特徴とする請求項7に記載の耐ひずみの高効率の切断ホイール。
9. リング状の開口のある基板（1-1）がリング状の押え板（1-2）であり、前記のリング状の押え板（1-2）の内部リングの直径中心軸の直径（7）より大きく、前記のリング状の開口がリング状の押え板（1-2）の内部リングと中心軸位置（7）との間に形成することを特徴とする請求項8に記載の耐ひずみの高効率の切断ホイール。
10. 2つ又は2つ以上の砥石を同軸並列で使用する場合、前記の各本体（1）の間の水通路相互に連通することを特徴とする請求項6に記載の耐ひずみの高効率の切断ホイール。
11. 前記の研磨リング（2）は超硬研磨材によるものであり、研磨リング（2）の実体加工エリア（2-2）が一括成形の方形又はいろいろな組合せ成形方式構成ことを特徴とする請求項1又は2に記載の耐ひずみの高効率の切断ホイール。

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