JP2016120548A

JP2016120548A - 回転砥石の製造方法

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Publication number: JP2016120548A
Application number: JP2014260982A
Authority: JP
Inventors: 拓真河野; Takuma Kono; 孝志小嶋; Takashi Kojima; 元弘水野; Motohiro Mizuno; 巧増田; Takumi Masuda
Original assignee: Toyoda Van Moppes Ltd
Current assignee: Toyoda Van Moppes Ltd
Priority date: 2014-12-24
Filing date: 2014-12-24
Publication date: 2016-07-07
Anticipated expiration: 2034-12-24
Also published as: CN105729325A; US20160184977A1; US9878426B2; JP6426463B2; CN105729325B

Abstract

【課題】回転砥石の外周の砥粒層を構成する円筒状砥石チップと、回転砥石のコアとなる円柱状台金とを、円筒状砥石チップと円柱状台金との間の接着層に気泡を生じることなく嵌合することができる回転砥石の製造方法を提供する。【解決手段】台金の外周面及び円筒状砥石チップの内周面の少なくともいずれか一方に、台金と円筒状砥石チップとを接着するための接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、台金の外周面及び円筒状砥石チップの内周面のいずれか一方に、台金と円筒状砥石チップとが嵌合可能なように、複数の線状ガイド部材を、台金の回転軸線と平行かつ円周方向に等間隔で貼着配置する線状ガイド部材配置工程と、台金と円筒状砥石チップとを、円周方向に等間隔で貼着配置された前記線状ガイド部材を間に介して嵌合させるよう相対移動する台金砥石チップ嵌合工程とを有すること。【選択図】図８

Description

本発明は、円筒状の砥石チップを円柱状の台金に嵌合することで回転砥石を製造する回転砥石の製造方法に関する。

外周に研削面を有する回転砥石は、円柱状の台金（ホイールベース）の外周部に砥粒層を形成することで構成される。円柱状の台金の外周部に砥粒層を形成するには、例えば、図１０に示すように、円筒状砥石チップ１４の内周面と円柱状の台金４の外周面とに接着剤２８を塗布して、回転軸を垂直に向かって載置された円柱状の台金４に円筒状砥石チップ１４を上方から接近させて重ねるように外嵌することが知られています。

しかし、従来の技術では、図１１に示すように、円筒状砥石チップ１４と円柱状の台金４との間に接着剤２８が接着層３４として充填された状態となるが、その接着剤２８の中に空気が入り込んで気泡ＡＢが生じてしまうおそれがあった。このように接着層３４に気泡ＡＢが生じると、形成された回転砥石において台金４の外周に形成された砥粒層の強度を低下させるおそれがあった。

このように気泡ＡＢが生じる原因として、図１２及び図１３に示すように、円柱状の台金４と円筒状砥石チップ１４を嵌合する途中において、重ねる方向が軸心から傾くと、円筒状砥石チップ１４の端縁で接着剤２８を盛り上げたり接着剤２８を削り取ったりして、接着層３４を形成する接着剤２８の分布に不均一が生じて、円筒状砥石チップ１４と円柱状の台金４との間の接着剤２８に空気が混入するためであると考えられた。

本発明は係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、回転砥石の外周の砥粒層を構成する円筒状砥石チップと、回転砥石のコアとなる円柱状の台金とを、円筒状砥石チップと円柱状の台金との間の接着層に気泡を生じることなく嵌合することができる回転砥石の製造方法を提供するものである。

上述した課題を解決するために、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、円柱状に形成された台金に砥粒を含む円筒状砥石チップを嵌着した回転砥石の製造方法において、前記台金の外周面及び前記円筒状砥石チップの内周面の少なくともいずれか一方に、前記台金と前記円筒状砥石チップとを接着するための接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、前記台金の外周面及び円筒状砥石チップの内周面のいずれか一方に、前記台金と前記円筒状砥石チップとが嵌合可能なように、複数の線状ガイド部材を、前記台金の回転軸線と平行かつ円周方向に等間隔で貼着配置する線状ガイド部材配置工程と、前記台金と前記円筒状砥石チップとを、円周方向に等間隔で貼着配置された前記線状ガイド部材を間に介して嵌合させるよう相対移動する台金砥石チップ嵌合工程と、を有することである。

これによると、台金の外周面と円筒状砥石チップの内周面との間に円周方向に等間隔で配置された線状ガイド部材によって、台金の軸心（回転軸線）と円筒状砥石チップの軸心とが嵌合途中において相対的に傾斜することなく、台金と円筒状砥石チップとがスムーズに嵌合される。そのため、台金及び円筒状砥石チップに塗布された接着剤を削ったり、盛り上げたりすることなく、空気の接着剤内部への混入を防止することができる。これによって、台金の外周面と円筒状砥石チップの内周面との間の接着層に気泡が封入されるのを防ぎ、台金の外周に形成される砥粒層の強度低下を防止して回転砥石の寿命を延ばすことができる。
また、線状ガイド部材は、接着層に埋まった状態において多くの体積を占めるものではなく、台金と円筒状砥石チップとの接着力を低下させるものではないため、線状ガイド部材を嵌合が完成した台金と円筒状砥石チップとの間に残しておけばよく、除去する工程を省略できるので、回転砥石の製造を迅速に高効率でおこなうことができる。

請求項２に係る発明の構成上の特徴は、前記線状ガイド部材配置工程は、前記線状ガイド部材を円周方向に９０度の等間隔で貼着配置する請求項１に記載の回転砥石の製造方法とすることである。

これによると、互いに直交する２方向に線状ガイド部材を配置することで、台金の軸心と円筒状砥石チップの軸心のずれを容易に防止することができる。

請求項３に係る発明の構成上の特徴は、前記線状ガイド部材は、合成樹脂製である請求項１又は２に記載の回転砥石の製造方法とすることである。

これによると、線状ガイド部材における合成樹脂の平滑性によって、台金と円筒状砥石チップとの嵌合を滑らかにガイドすることができる。

請求項４に係る発明の構成上の特徴は、前記線状ガイド部材は、可撓性のあるひも状ガイド部材である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転砥石の製造方法とすることである。

これによると、ひも状ガイド部材とすることで、接着される台金の外周面又は円筒状砥石チップの内周面の形状に倣って、かつ、台金と円筒状砥石チップとが相対移動する方向に沿って整列するように変形することが可能である。そのため、台金と円筒状砥石チップとが嵌合する際に、最もスムーズにガイドすることができる。

請求項５に係る発明の構成上の特徴は、前記ひも状ガイド部材は、撚り紐である請求項４に記載の回転砥石の製造方法とすることである。

これによると、撚り紐は所定量まで扁平することで容易に変形し、それ以上は変形しにくくなる。そのため、台金の外径と円筒状砥石チップの内径との寸法公差がばらついていても、撚り紐の変形容易な範囲で、そのばらつきを吸収するとともに、変形しにくい範囲において台金と円筒状砥石チップとの嵌合を確実にガイドすることができる。

本発明に係る回転砥石を示す図である。図１における回転砥石のII-II断面を示す図である。円筒状砥石チップを製作するプレスによる成型工程を説明する図である。円筒状砥石チップの縦断面図である。円筒状砥石チップの内周面に接着剤を塗布した状態を示す縦断面図である。円柱状の台金の外周面に接着剤を塗布し、さらにひも状ガイド部材を貼着する工程を示す図である。円柱状の台金の外周面にひも状ガイド部材が、軸心方向に平行にかつ円周方向に均等に貼着配置された図である。ひも状ガイド部材によるガイドをしながら円柱状の台金に円筒状砥石チップを嵌合する工程を示す断面図である。円柱状の台金と円筒状砥石チップとを嵌合した状態を示す断面図である。従来の嵌合工程を示す図である。従来の嵌合方法で嵌合された回転砥石の状態を示す図である。従来の嵌合方法で嵌合される途中の状態を示す図である。従来の嵌合方法で嵌合される途中の状態を示す図である。

（実施形態）
以下、本発明に係る回転砥石の製造方法の実施形態について図面を参照して説明する。
製造される回転砥石２は、図１及び図２に示すように、円柱状に形成された台金４と、台金４の外周側面に所定の幅で形成された砥粒層としてのＣＢＮ砥粒層６と、を備えている。台金４は、例えば、鉄、チタン合金、アルミニウム合金等の金属で形成されている。台金４の中央には、図略の砥石台の回転軸に外嵌される軸穴８が形成され、軸穴８の周囲には台金４と回転軸とをボルトナット等により組み付ける組み付け穴１０が形成されている。回転砥石２は、回転軸線ＣＬを中心に回転する。

本実施形態の回転砥石２には、超砥粒として例えば♯３０〜♯１４０程度の粒径のＣＢＮ砥粒１２が使用される。ＣＢＮ砥粒層６は、ＣＢＮ砥粒１２をビトリファイドボンドで結合して形成されている。ビトリファイドボンドは、有気孔の特性から、切り屑の排出性に優れ切れ味が良好となるため、砥石摩耗量を少なくして良好な表面あらさに研削加工することができる。しかしながら、結合剤としては、ビトリファイドボンドの他に、レジンボンドまたはメタルボンドを使用することができる。

次に、ＣＢＮ砥粒層６を形成する円筒状砥石チップ１４の製造について以下に説明する。
まず、長石、粘土、フリットガラスよりなるビトリファイドボンド結合剤、ＣＢＮ砥粒、及び必要に応じて充填材を加えて混合して砥石材料とする。

次に、砥石材料を円筒状に成型する成形型１６に投入する。
図３は、成形型の一例を示している。成形型１６は、円環状の下型１８、下型１８の外周に嵌合される外型２０、下型１８の内側に嵌合される中軸型２２、および中軸型２２と外型２０の間に嵌合される上型２４を有している。

そして、下型１８、外型２０及び中軸型２２を夫々嵌合することで、上方が開口した造型空間を形成し、形成された造型空間内に砥石材料を充填する。次に、上型２４を嵌合した後、図略のプレス装置によって、上型２４を上方から加圧することで、焼成前の円筒状チップ２６を形成し焼成する（図４参照）。

次に、図５に示すように、円筒状砥石チップ１４の内周面１４ａに熱硬化性の樹脂からなる接着剤２８を塗布する。また、図６に示すように、円筒状砥石チップ１４と嵌合する円柱状の台金４についても、同様の熱硬化性の樹脂からなる接着剤２８を外周面４ａに塗布する。熱硬化性樹脂からなる接着剤として、例えばエポキシ樹脂系接着剤を使用する。

そして、接着剤２８が塗布された円柱状の台金４の外周面４ａに、ひも状ガイド部材としてのＰＥライン（ポリエチレン繊維を複数編み込んで撚り紐としたもの）３０を、台金４の軸心に対して平行に、かつ台金４の円周方向に対して９０度ずつ均等に貼着配置する（図７参照）。

次に、図８に示すように、基台３２上に円柱状の台金４を載置し、上方から円筒状砥石チップ１４を嵌合させる。このとき、例えば、配置されるＰＥライン３０に対応した基台２の位置に支持穴（図略）を設け、該支持穴にＰＥライン３０の下端部を嵌入させてＰＥライン３０を支持することで、ＰＥライン３０が台金４の外周面４ａよりずれるのを防止する。嵌合の途中において、円筒状砥石チップ１４は、ＰＥライン３０によって回転軸線ＣＬより軸心を傾けることなくガイドされ、塗布された接着剤２８をすくって盛り上げたり削り取ったりすることがない。

そのため、図９に示すように、円柱状の台金４の外周面４ａと円筒状砥石チップ１４の内周面１４ａとの間に生じる接着層３４に気泡ＡＢを封入させることがない。

次に、図略の乾燥炉内で、例えば２５〜１５０℃の温度で所定時間乾燥させることで、接着剤２８が硬化して、台金４と円筒状砥石チップ１４との結合強度が高められた回転砥石２が形成される。

製造された回転砥石２は、いずれも図略の研削盤の砥石台に軸承された砥石軸に、台金４の軸穴８及び組み付け穴１０において相対回転不能に装着される。本願の回転砥石２は、繰り返し研削に使用されることで、ＣＢＮ砥粒層６が摩耗した場合でも、接着層３４に気泡ＡＢがないので、接着層３４の一部に偏った応力集中を生じることなく長く使用することができる。

上記のように製造される回転砥石２によると、台金４の外周面４ａと円筒状砥石チップ１４の内周面１４ａとの間に円周方向に等間隔で配置されたＰＥライン３０によって、台金４の回転軸線ＣLに対して円筒状砥石チップ１４の軸心が嵌合途中において傾斜することなく、台金４と円筒状砥石チップ１４とがスムーズに嵌合される。そのため、台金４及び円筒状砥石チップ１４に塗布された接着剤２８を削ったり、盛り上げたりすることなく、空気の接着剤２８内部への混入を防止することができる。これによって、台金４の外周面４ａと円筒状砥石チップ１４の内周面１４ａとの間の接着層３４に気泡ＡＢが封入されるのを防ぎ、台金４の外周に形成されるＣＢＮ砥粒層６の強度低下を防止して回転砥石２の寿命を延ばすことができる。
また、ひも状ガイド部材としてのＰＥライン３０は、接着層３４に埋まった状態において多くの体積を占めるものではなく、台金４と円筒状砥石チップ１４との接着を低下させるものではないため、ＰＥライン３０を、嵌合が完成した台金４と円筒状砥石チップ１４との間に残しておけばよく、除去する工程を省略できるので、回転砥石２の製造を高効率でおこなうことができる。

また、９０度間隔すなわち、互いに直交する２方向にＰＥライン３０を配置することで、台金４の軸心と円筒状砥石チップ１４の軸心のずれを容易に防止することができる。

また、ＰＥライン３０は、合成樹脂の平滑性によって、台金４と円筒状砥石チップ１４との嵌合を滑らかにガイドすることができる。

また、可撓性のあるひも状ガイド部材（ＰＥライン３０）とすることで、接着される台金４の外周面４ａ又は円筒状砥石チップ１４の内周面１４ａの形状に倣って、かつ、台金４と円筒状砥石チップ１４とが相対移動する方向に沿って整列するように変形することが可能である。そのため、台金４と円筒状砥石チップ１４とが嵌合する際に、極めてスムーズにガイドすることができる。

また、撚り紐は所定量までは扁平することで容易に変形し、それ以上は変形しにくくなる。そのため、台金４の外径と円筒状砥石チップ１４の内径との寸法公差にばらつきが生じていても、撚り紐の変形容易な範囲で、そのばらつきを吸収するとともに、変形しにくい範囲において台金４と円筒状砥石チップ１４との嵌合を確実にガイドすることができる。

なお、本実施形態においては、線状ガイド部材をひも状ガイド部材であるＰＥラインとしたが、これに限定されず、例えば棒状ガイド部材、糸状ガイド部材でもよい。
また、ひも状ガイド部材をポリエチレン製撚り紐であるＰＥラインを使用したが、これに限定されず、例えばナイロン（ポリアミド系樹脂）などの単線ラインでもよい。単線ラインの場合、圧縮弾性率が３５００〜４５００ＭＰａであることが望ましい。ひも状ガイド部材が圧縮弾性変形することで、台金の外周面と円筒状砥石チップの内周面との嵌合時の滑らかな相対移動を実現することができる。

また、台金４と円筒状砥石チップ１４を接着する接着剤２８として、エポキシ樹脂系接着剤を使用したが、これに限定されず、例えば、フェノール樹脂系接着剤などの熱硬化性樹脂系の接着剤でもよい。

また、円筒状砥石チップ１４は、ビトリファイドボンドを結合剤としてＣＢＮ砥粒層６を形成するものとしたが、これに限定されず、例えば、メタルボンドを結合剤としてダイヤモンド砥粒層を形成するもの、レジノイドボンドを結合剤として酸化アルミナ系砥粒で酸化アルミナ系砥粒砥粒層を形成するものでもよい。

また、本実施形態では円筒状砥石チップ１４の内周壁の直径に対する円筒状砥石チップ１４の軸方向の長さの比率を、１．１４のものとしたが、これに限定されず、例えば当該比率は０．５以上であればよく、望ましくは１以上であるとき、特に接着層での気泡封入防止に有効である。

また、ひも状ガイド部材を、台金の軸心に対して平行に、かつ台金の円周方向に対して９０度ずつ均等に貼着配置したものとしたが、これに限定されず、例えば１２０度ずつ均等に、或いは６０度ずつ均等に、貼着配置してもよい。

斯様に、上記した実施の形態で述べた具体的構成は、本発明の一例を示したものにすぎず、本発明はそのような具体的構成に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の態様を採り得るものである。

２…回転砥石、４…台金、６…砥粒層（ＣＢＮ砥粒層）、１４…円筒状砥石チップ、２８…接着剤、３０…ひも状ガイド部材（ＰＥライン）、３４…接着層。

Claims

円柱状に形成された台金に砥粒を含む円筒状砥石チップを嵌着した回転砥石の製造方法において、
前記台金の外周面及び前記円筒状砥石チップの内周面の少なくともいずれか一方に、前記台金と前記円筒状砥石チップとを接着するための接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
前記台金の外周面及び前記円筒状砥石チップの内周面のいずれか一方に、前記台金と前記円筒状砥石チップとが嵌合可能なように、複数の線状ガイド部材を、前記台金の回転軸線と平行かつ円周方向に等間隔で貼着配置する線状ガイド部材配置工程と、
前記台金と前記円筒状砥石チップとを、円周方向に等間隔で貼着配置された前記線状ガイド部材を間に介して嵌合させるよう相対移動する台金砥石チップ嵌合工程と、
を有する回転砥石の製造方法。
前記線状ガイド部材配置工程は、前記線状ガイド部材を円周方向に９０度の等間隔で貼着配置する請求項１に記載の回転砥石の製造方法。
前記線状ガイド部材は、合成樹脂製である請求項１又は２に記載の回転砥石の製造方法。
前記線状ガイド部材は、可撓性のあるひも状ガイド部材である請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転砥石の製造方法。
前記ひも状ガイド部材は、撚り紐である請求項４に記載の回転砥石の製造方法。