JP2016078158A - 総形ロータリドレッサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】超砥粒の先端高さを高精度に所望の高さとしつつ、超砥粒の先端面の形状のばらつきを抑制できる総形ロータリドレッサ、および総形ロータリドレッサの製造方法を提供する。
【解決手段】総形ロータリドレッサ１０は、円板状に形成され、軸方向位置に応じて外径の異なる所定形状の外周面を有するベース２０と、複数の超砥粒３１を備えベース２０の外周面に配置される超砥粒層３０とを備える。複数の超砥粒３１は、所定高さの所定形状に形成され、且つ、複数の超砥粒３１の底面がベース２０の外周面に対向するように、ベース２０の外周面の異なる軸方向位置にそれぞれ配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、総形ロータリドレッサ及びその製造方法に関するものである。

総形ロータリドレッサは、筒状の金型の内周面に超砥粒を仮固定しておき、ベースの外周面と金型の内周面との間に接合剤を入れることにより製造されることが知られている（特許文献１参照）。超砥粒が金型の内周面に沿って配置されるため、超砥粒の先端高さが高精度に揃う。また、総形ロータリドレッサの超砥粒には、ダイヤモンドなどの種々の材料が適用される。例えば、三角形の超砥粒について記載されている文献がある（特許文献２参照）。

特開２０１３−９４９０７号公報 特許第５５２５５４６号公報

しかし、筒状の金型を用いる総形ロータリドレッサの製造方法では、超砥粒の先端面の形状にばらつきが生じ、位置によって切れ味が異なることがある。
本発明は、他の方法を用いて、超砥粒の先端高さを高精度に所望の高さとしつつ、超砥粒の先端面の形状のばらつきを抑制できる総形ロータリドレッサ、及び、その製造方法を提供する。

総形ロータリドレッサは、円板状に形成され、軸方向位置に応じて外径の異なる所定形状の外周面を有するベースと、複数の超砥粒を備え、前記ベースの外周面に配置される超砥粒層と、を備える総形ロータリドレッサであって、前記複数の超砥粒は、所定高さの所定形状に形成され、且つ、前記複数の超砥粒の底面が前記ベースの前記外周面に対向するように、前記ベースの前記外周面の異なる軸方向位置にそれぞれ配置されると共に、前記ベースの前記外周面の異なる周方向位置にそれぞれ配置される。

また、総形ロータリドレッサの製造方法は、円板状に形成され、軸方向位置に応じて外径の異なる所定形状の外周面を有するベースと、複数の超砥粒を備え、前記ベースの外周面に配置される超砥粒層と、を備える総形ロータリドレッサの製造方法であって、前記複数の超砥粒を所定高さの所定形状に形成する超砥粒形成工程と、前記複数の超砥粒を前記ベースの前記外周面の異なる軸方向位置に位置決めして固定すると共に、前記複数の超砥粒を前記ベースの前記外周面の異なる周方向位置に位置決めして固定する超砥粒固定工程とを備える。

上記総形ロータリドレッサ及びその製造方法は、以下の効果を奏する。総形ロータリドレッサの超砥粒層は、所定高さの所定形状に形成され複数の超砥粒を用いて形成される。つまり、複数の超砥粒の形状のばらつきが小さい。このようにして形成された超砥粒は、超砥粒の底面がベースの外周面に対向するように配置される。従って、超砥粒の先端高さが、高精度の所望の高さとなる。さらに、超砥粒の先端面の形状のばらつきが小さい。

総形ロータリドレッサの軸方向断面図である。ただし、図１は、総形ロータリドレッサの中心軸より片側のみを示す。 図１のＡ部分の第一例の拡大図を示す。 図１のＡ部分の第二例の拡大図を示す。 図１のＡ部分の第三例の拡大図を示す。 図１のＡ部分の第四例の拡大図を示す。 総形ロータリドレッサの製造方法を示すフローチャートである。 図２Ａ，図２Ｂ，図２Ｃに適用される超砥粒を生成するためのダイヤモンドシートの斜視図である。 図２Ａ，図２Ｂ，図２Ｃに適用される超砥粒を生成するための他のダイヤモンドシートの斜視図である。 図２Ｄに適用される超砥粒を生成するためのダイヤモンドシートの斜視図である。 図４Ａ，図４Ｂのダイヤモンドシートにより生成される超砥粒の拡大斜視図である。 図４Ｃのダイヤモンドシートにより生成される超砥粒の拡大斜視図である。

総形ロータリドレッサ１０は、図１に示すように、円板状に形成される。総形ロータリドレッサ１０は、軸方向位置に応じて外径の異なる所定形状の外周面を有する。本実施形態においては、例えば、総形ロータリドレッサ１０の外周面は、円弧凹状の軸方向断面形状を有する。

例えば、総形ロータリドレッサ１０が砥石車（図示せず）の外周面の形成に用いられる場合、総形ロータリドレッサ１０の円弧凹状の部分により、砥石車の外周面は当該円弧凹状の転写形状、すなわち円弧凸状に形成される。

総形ロータリドレッサ１０は、ベース２０と、超砥粒層３０とを備える。ベース２０は、円板状に形成される。ベース２０は、軸方向位置に応じて外径の異なる所定形状の外周面を有する。ベース２０の外周面の形状は、総形ロータリドレッサ１０の外周面形状を縮径させた形状である。つまり、ベース２０の外周面の軸方向断面形状は、総形ロータリドレッサ１０の外周面の軸方向断面形状と同一形状である。本実施形態においては、ベース２０の外周面は、円弧凹状の軸方向断面形状を有する。なお、ベース２０の外周面は、円弧凹状の他にテーパ状などとすることもできる。ベース２０は、金属により形成される。例えば、ベース２０は、鉄を主成分とする材料により形成される。

超砥粒層３０は、ベース２０の外周面に配置される。つまり、超砥粒層３０は、ベース２０の外周面の全周に亘って、且つ、ベース２０の外周面の所定の軸方向幅の範囲に形成される。本実施形態においては、超砥粒層３０は、ベース２０の円弧凹状の断面形状の部分に配置される。超砥粒層３０は、複数の超砥粒３１を備える。複数の超砥粒３１は、ベース２０の外周面の異なる軸方向位置にそれぞれ配置されると共に、ベース２０の外周面の異なる周方向位置にそれぞれ配置される。詳細には、超砥粒層３０は、ベース２０の外周面に複数の超砥粒３１を一層並べて配置されることにより形成される。つまり、複数の超砥粒３１の底面は、ベース２０の外周面に対向するように配置される。これらの超砥粒３１は、単結晶ダイヤモンド又は多結晶ダイヤモンドを用いる。

第一例の超砥粒層３０ａは、図２Ａに示すように、複数の超砥粒３１ａと、複数の超砥粒３１ａをベース２０に接合する接合部３２ａとを備える。超砥粒３１ａは、台形平板状又は角錐台形状に切り出されて形成される。つまり、超砥粒３１ａは、先端面及び底面を有すると共に、底面が先端面より大きな先細形状に形成される。本実施形態においては、全ての超砥粒３１ａは、同一形状に形成される。

接合部３２ａは、超砥粒３１ａの底面及び側面の一部とベース２０とを接合する。超砥粒３１ａが台形平板状に形成される場合には、超砥粒３１ａは、超砥粒３１ａの平板の延在方向が総形ロータリドレッサ１０の軸方向を向くように配置される。超砥粒３１ａの当該向きにより最適な研削状態を得ることができる場合に、超砥粒３１ａの当該向きを上記のように設定するとよい。また、接合部３２ａは、例えば、電着、焼結、ろう付け、メタルボンド、レジンボンド、及び、接着剤などである。接合部３２ａの種類に応じて、接合部３２ａの厚みは異なる。

第二例の超砥粒層３０ｂは、図２Ｂに示すように、第一例と同種の複数の超砥粒３１ａと、複数の超砥粒３１ａをベース２０に接合する接合部３２ｂとを備える。接合部３２ｂは、超砥粒３１ａの底面とベース２０とを接合する。接合部３２ｂは、例えば、接着剤などである。第二例の超砥粒層３０ｂにおける超砥粒３１ａは、第一例の超砥粒層３０ａと同様に、超砥粒３１ａの平板の延在方向が総形ロータリドレッサ１０の軸方向を向くように配置される。

第三例の超砥粒層３０ｃは、図２Ｃに示すように、第一例と同種の複数の超砥粒３１ａと、複数の超砥粒３１ａをベース２０に接合する接合部３２ｃとを備える。接合部３２ｃは、超砥粒３１ａの底面とベース２０とを接合する。ただし、第三例の超砥粒層３０ｃにおける超砥粒３１ａは、第一例の超砥粒層３０ａとは異なり、超砥粒３１ａの平板の延在方向が総形ロータリドレッサ１０の周方向を向くように配置される。超砥粒３１ａの当該向きにより最適な研削状態を得ることができる場合に、超砥粒３１ａの当該向きを上記のように設定するとよい。

第四例の超砥粒層３０ｄは、図２Ｄに示すように、第一例とは異なる複数の超砥粒３１ｄと、複数の超砥粒３１ｄをベース２０に接合する接合部３２ｄとを備える。超砥粒３１ｄは、柱形状、例えば角柱形状又は円柱形状に切り出されて形成される。つまり、超砥粒３１ｄは、同一形状の先端面及び底面を有する。

接合部３２ｄは、図２Ａ同様に、超砥粒３１ｄの底面及び側面の一部とベース２０とを接合する。接合部３２ｄは、例えば、電着、焼結、ろう付け、メタルボンド、レジンボンド、及び、接着剤などである。接合部３２ｄの種類に応じて、接合部３２ｄの厚みは異なる。なお、超砥粒３１ｄが平板柱状に形成される場合には、第一例と同様に、超砥粒３１ｄは、超砥粒３１ｄの平板の延在方向が総形ロータリドレッサ１０の周方向を向くように配置されるようにしてもよいし、第三例と同様に、軸方向を向くように配置されるようにしてもよい。つまり、最適な研削状態となるように、超砥粒３１ｄの向きが設定される。

上述した総形ロータリドレッサ１０の製造方法は、図３に示すように、まずダイヤモンドシート４０ａ，４０ｂ，４０ｃを形成する（ステップＳ１：ダイヤモンドシート形成工程）。ダイヤモンドシート４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、図５Ａ又は図５Ｂに示す。ダイヤモンドシート４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、例えば、ＣＶＤにより平面状基材（図示せず）の上面に法線方向（図４Ａ，図４Ｂ，図４Ｃの上方向）に成長して形成される。つまり、ダイヤモンドシート４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、厚み方向に成長して形成される。この場合、ダイヤモンドシート４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、多結晶ダイヤモンドとなる。なお、ダイヤモンドシート４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、単結晶ダイヤモンドにより形成することもでき、さらにＣＶＤの他に、ＰＶＤにより形成することもできる。

続いて、図３に示すように、ダイヤモンドシート４０ａ，４０ｂ，４０ｃを切り出して、超砥粒３１ａ，３１ｄを形成する（ステップＳ２：超砥粒形成工程）。超砥粒３１ａ，３１ｄは、図４Ａ，図４Ｂのダイヤモンドシート４０ａ，４０ｂ，４０ｃの破線にて示す切り出し線により切断する。

図４Ａに示す切り出し線により切断することにより、図２Ａ，図２Ｂ，図２Ｃに示す台形板状の超砥粒３１ａが形成される。このようにして形成される超砥粒３１ａは、図５Ａに示す。図５Ａに示すように、台形板状の超砥粒３１ａは、先端面５１ａ及び底面５２ａを有する。また、全ての超砥粒３１ａの高さは、Ｈａとなる。つまり、超砥粒３１ａの高さ方向が、ダイヤモンドシート４０ａにおけるダイヤモンドの成長方向に一致する。

図４Ｂに示す切り出し線により切断することにより、図２Ａ，図２Ｂ，図２Ｃに示す台形板状の超砥粒３１ａ（図５Ａに示す）が形成される。この場合、超砥粒３１ａの幅方向（図５Ａの奥行き方向）が、ダイヤモンドシート４０ｂにおけるダイヤモンドの成長方向に一致する。

図４Ｃに示す切り出し線により切断することにより、図２Ｄに示す角柱形状の超砥粒３１ｄが形成される。このようにして形成される超砥粒３１ｄは、図５Ｂに示す。図５Ｂに示すように、角柱形状の超砥粒３１ｄは、先端面５１ｄ及び底面５２ｄを有する。また、全ての超砥粒３１ｄの高さは、Ｈｄとなる。つまり、超砥粒３１ｄの高さ方向が、ダイヤモンドシート４０ｃにおけるダイヤモンドの成長方向に一致する。もちろん、超砥粒３１ｄの幅方向が、ダイヤモンドシート４０ｃにおけるダイヤモンドの成長方向に一致するようにしてもよい。

続いて、図３に示すように、形成された複数の超砥粒３１ａ，３１ｄをベース２０の外周面の異なる軸方向位置に位置決めして固定すると共に、複数の超砥粒３１ａ，３１ｄをベース２０の外周面の異なる周方向位置に位置決めして固定する（ステップＳ３：超砥粒固定工程）。例えば、電着により超砥粒３１ａ，３１ｄをベース２０に固定する場合を例に挙げる。まず、図１に示すように、複数の超砥粒３１ａ，３１ｄのそれぞれを、ベース２０の円弧凹状の軸方向断面形状の部分に、接着剤などにより仮固定する。この場合に用いられる接着剤は、例えば、エポキシ樹脂系接着剤及び銀ペーストなどにより形成される導電性接着剤である。

仮固定した状態で、ベース２０の表面にメッキ層を形成することにより、メッキ層が複数の超砥粒３１ａ，３１ｄをベース２０に固定する。このようにして、図１に示すような総形ロータリドレッサ１０が製造される。超砥粒３１ａ，３１ｄは、ベース２０のいかなる軸方向位置においても超砥粒３１ａ，３１ｄの個数が一定となるようにする。このことは、ドレス抵抗を低減させると共に、偏摩耗を抑制して総形ロータリドレッサ１０の形状精度を長期に維持することができる。

以上より、総形ロータリドレッサ１０は、円板状に形成され、軸方向位置に応じて外径の異なる所定形状の外周面を有するベース２０と、複数の超砥粒３１ａ，３１ｄを備えベース２０の外周面に配置される超砥粒層３０と、を備える総形ロータリドレッサ１０であって、複数の超砥粒３１ａ，３１ｄは、所定高さＨａ，Ｈｄの所定形状に形成され、且つ、複数の超砥粒３１ａ，３１ｄの底面がベース２０の外周面に対向するように、ベース２０の外周面の異なる軸方向位置にそれぞれ配置されると共に、ベース２０の外周面の異なる周方向位置にそれぞれ配置される。

また、総形ロータリドレッサ１０の製造方法は、複数の超砥粒３１ａ，３１ｄを所定高さＨａ，Ｈｄの所定形状に形成する超砥粒形成工程（ステップＳ２）と、複数の超砥粒３１ａ，３１ｄをベース２０の外周面の異なる軸方向位置に位置決めして固定すると共に、複数の超砥粒３１ａ，３１ｄをベース２０の周面の異なる周方向位置に位置決めして固定する超砥粒固定工程（ステップＳ３）とを備える。

上記総形ロータリドレッサ１０及びその製造方法は、以下の効果を奏する。総形ロータリドレッサ１０の超砥粒層３０は、所定高さＨａ，Ｈｄの所定形状に形成され複数の超砥粒３１ａ，３１ｄを用いて形成される。つまり、複数の超砥粒３１ａ，３１ｄの形状のばらつきが小さい。このようにして形成された超砥粒３１ａ，３１ｄは、超砥粒３１ａ，３１ｄの底面５２ａ，５２ｄがベース２０の外周面に対向するように配置される。従って、超砥粒３１ａ，３１ｄの先端高さが、高精度の所望の高さとなる。さらに、超砥粒３１ａ，３１ｄの先端面の形状のばらつきが小さい。

また、複数の超砥粒３１ａ，３１ｄの先端面は、同一形状に形成される。つまり、ダイヤモンドシート４０ａ，４０ｂ，４０ｃからの切り出しにおいて、超砥粒３１ａ，３１ｄの先端面が同一形状となるように行われる。従って、切れ味が安定する。

また、複数の超砥粒３１ａ，３１ｄは、同一高さの所定形状に形成される。そのため、ベース２０に固定された状態の超砥粒３１ａ，３１ｄの先端面位置は、ベース２０の円弧凹状の外周面から超砥粒３１ａ，３１ｄの高さＨａ，Ｈｂの分だけ法線方向にずらした位置となる。そこで、ベース２０の円弧凹状の外周面を高精度に形成することにより、超砥粒３１ａ，３１ｄの先端面位置を高精度に位置決めすることができる。つまり、総形ロータリドレッサ１０により被加工物の高精度な加工が実現できる。

特に、複数の超砥粒３１ａ，３１ｄは、同一形状に形成される。この場合、複数の超砥粒３１ａ，３１ｄの高さが同一であると共に、先端面の形状が同一である。この場合、複数の超砥粒３１ａ，３１ｄはベース２０のどの位置に配置されてもよく、複数の超砥粒３１ａ，３１ｄの位置決めが容易となる。

複数の超砥粒３１ｄは、図５Ｂに示すように柱形状に形成されるようにしてもよい。この場合、超砥粒３１ｄが摩耗した場合に、超砥粒３１ｄの先端面形状が変化しない。従って、切れ味が長期に亘り安定する。

また、複数の超砥粒３１ａは、同一高さＨａに形成され、底面５２ａが先端面５１ａより大きな先細形状に形成されるようにしてもよい。この場合、ベース２０と超砥粒３１ａとの接合面が大きくなるため、接合部３２ａ，３２ｂにより超砥粒３１ａを保持する力が大きくなる。さらに、超砥粒３１ａの先端面が小さくなるため、切れ味が良好となる。

１０：総形ロータリドレッサ、 ２０：ベース、 ３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ：超砥粒層、 ３１，３１ａ，３１ｄ：超砥粒、 ３２ａ，３２ｂ：接合部、 ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ：ダイヤモンドシート、 ５１ａ，５１ｄ：先端面、 ５２ａ，５２ｄ：底面

Claims (9)

1. 円板状に形成され、軸方向位置に応じて外径の異なる所定形状の外周面を有するベースと、
   複数の超砥粒を備え、前記ベースの外周面に配置される超砥粒層と、
   を備える総形ロータリドレッサであって、
   前記複数の超砥粒は、所定高さの所定形状に形成され、且つ、前記複数の超砥粒の底面が前記ベースの前記外周面に対向するように、前記ベースの前記外周面の異なる軸方向位置にそれぞれ配置されると共に、前記ベースの前記外周面の異なる周方向位置にそれぞれ配置される、総形ロータリドレッサ。
2. 前記複数の超砥粒の先端面は、同一形状に形成される、請求項１に記載の総形ロータリドレッサ。
3. 前記複数の超砥粒は、同一高さの所定形状に形成される、請求項１又は２に記載の総形ロータリドレッサ。
4. 前記複数の超砥粒は、同一形状に形成される、請求項２又は３に記載の総形ロータリドレッサ。
5. 前記複数の超砥粒は、底面と先端面とが同一形状である柱形状に形成される、請求項１〜４の何れか一項に記載の総形ロータリドレッサ。
6. 前記複数の超砥粒は、同一高さに形成され、底面が先端面より大きな先細形状に形成される、請求項１〜４の何れか一項に記載の総形ロータリドレッサ。
7. 前記複数の超砥粒は、平板状に形成され、且つ、平板の延在方向が前記総形ロータリドレッサの軸方向を向くように配置される、請求項１〜６の何れか一項に記載の総形ロータリドレッサ。
8. 前記複数の超砥粒は、平板状に形成され、且つ、平板の延在方向が前記総形ロータリドレッサの周方向を向くように配置される、請求項１〜６の何れか一項に記載の総形ロータリドレッサ。
9. 円板状に形成され、軸方向位置に応じて外径の異なる所定形状の外周面を有するベースと、
   複数の超砥粒を備え、前記ベースの外周面に配置される超砥粒層と、
   を備える総形ロータリドレッサの製造方法であって、
   前記複数の超砥粒を所定高さの所定形状に形成する超砥粒形成工程と、
   前記複数の超砥粒を前記ベースの前記外周面の異なる軸方向位置に位置決めして固定すると共に、前記複数の超砥粒を前記ベースの前記外周面の異なる周方向位置に位置決めして固定する超砥粒固定工程と、
   を備える、総形ロータリドレッサの製造方法。

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