JP2022136787A - Triple structure wheel for double-headed surface grinding - Google Patents

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康広 樋代
Yasuhiro Hishiro
拓郎 野村
Takuro Nomura
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Abstract

To provide a wheel used for through-feed type double-headed surface grinding that suppresses work-piece from moving about during processing, and performs simultaneous surface grinding of both surfaces of the work-piece while through feeding the work-piece which can be ground with high efficiency and high accuracy.SOLUTION: A triple structure wheel 100 used for double-headed surface grinding that performs simultaneous through feed type surface grinding of both surfaces of work-piece has: a base metal 10 having a fitting hole 12 provided at a central part, and a ring-shaped projection 14 provided on an outer peripheral side; a ground layer 20 which contains a thermosetting resin, and is firmly attached to a top face of the projection 14 of the base metal 10; and an abrasive grain layer 30 which contains abrasive grains and a thermosetting resin, and is firmly attached to the ground layer 20. A flexural modulus of the abrasive grain layer 30 is higher than a flexural modulus of the ground layer 20 and is lower than a flexural modulus of the base metal 10.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、両頭平面研削用3重構造ホイールに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a triple structure wheel for double-sided surface grinding.

超砥粒を用いたホイールは、一般砥粒と比較して砥粒層の寿命が長く、また、超砥粒が高価格であるため、研削に作用する表層にのみ超砥粒を含む砥粒層を有するホイールが多い。そのようなホイールを用いた研削の一例に両頭平面研削のスルーフィード方式があげられる。 Wheels using superabrasive grains have a longer life of the abrasive grain layer compared to general abrasive grains, and because superabrasive grains are expensive, abrasive grains containing superabrasive grains only in the surface layer that works for grinding. Many wheels have layers. One example of grinding using such a wheel is the through-feed method of double-sided surface grinding.

両頭平面研削のスルーフィード方式に用いられる砥石として、特許文献1には、工作物の両面をスルーフィード方式で同時に平面研削する両頭平面研削に用いられる研削砥石であって、円筒状の砥石層が同心状に複数積層形成されてなるディスク砥石の形態とされて、このディスク砥石の平坦な円形状砥石面が、外径側から順次連続して同心状に配された円環状の粗研削領域、精研削領域およびガイド領域からなる複数の研削領域を備えてなることを特徴とする両頭平面研削用研削砥石が開示されている。 As a whetstone used in the through-feed method of double-sided surface grinding, Patent Document 1 discloses a grinding whetstone used in double-sided surface grinding for simultaneously surface-grinding both surfaces of a workpiece by a through-feed method, which has a cylindrical whetstone layer. A ring-shaped rough grinding area in which the flat circular grinding wheel surfaces of the disc grinding wheel are concentrically arranged successively from the outer diameter side, in the form of a disc grinding wheel formed by concentrically laminating a plurality of layers; A grinding wheel for double-sided surface grinding is disclosed which is characterized by comprising a plurality of grinding zones consisting of a fine grinding zone and a guide zone.

特開2016-150414号公報JP 2016-150414 A

両頭平面研削のスルーフィード方式での研削は、従来、工作物が加工中に暴れやバタつきが生じやすく、工作物の精度不良が発生し、加工能率を向上することが困難であるという課題があった。特許文献1の砥石も、工作物の加工中の暴れやバタつきについては十分に検討されているとはいえなかった。 Grinding by the through-feed method of double-sided surface grinding has conventionally had the problem that the workpiece tends to sway and flutter during machining, causing poor accuracy of the workpiece and making it difficult to improve machining efficiency. there were. It cannot be said that the whetstone of Patent Literature 1 has been sufficiently studied about the wobbling and fluttering during machining of the workpiece.

一方、超砥粒が用いられる砥石として、両頭平面研削用の砥石の他にも、鏡面仕上げ用のディスク状砥石やCMPのパッド研磨用途などの砥石が知られている。しかしながら、鏡面仕上げやCMPのパッド研磨は、被削材の削除量が少ない加工であるのに対して、両頭平面研削は、削除量が大きく負荷の高い加工であるというように、砥石はその用途によって求められる特性が異なる。そのため、他の用途の砥石を平面両頭研削のための砥石としてそのまま転用することは困難であった。 On the other hand, as whetstones using superabrasive grains, in addition to whetstones for double-sided surface grinding, disc-shaped whetstones for mirror finishing and whetstones for CMP pad polishing are known. However, while mirror finishing and CMP pad polishing are processes that remove only a small amount of work material, double-sided surface grinding requires a large amount of removal and a high load. Different characteristics are required depending on the Therefore, it has been difficult to divert a grindstone for other purposes as it is as a grindstone for flat double-sided grinding.

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、加工中に工作物が暴れることを抑制し、高能率、かつ、高精度な研削加工が可能な、工作物を通し送りしながら工作物の両面を同時に平面研削するスルーフィード方式の両頭平面研削に用いられるためのホイールを提供することである。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a workpiece that is capable of being ground with high efficiency and high precision by suppressing the workpiece from moving violently during machining. To provide a wheel for use in through-feed type double-sided surface grinding for simultaneously surface-grinding both surfaces of a workpiece while through-feeding.

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、下記の発明が上記目的に合致することを見出し、本発明に至った。 As a result of earnest research to solve the above problems, the inventors of the present invention have found that the following inventions meet the above objects, and have completed the present invention.

本発明にかかる両頭平面研削用3重構造ホイールは、工作物の両面をスルーフィード方式で同時に平面研削する両頭平面研削に用いられるための3重構造ホイールであって、
台金と、
熱硬化性樹脂を含み、前記台金の上面に固着された下地層と、
砥粒および熱硬化性樹脂を含み、前記下地層に固着された砥粒層とを有し、
前記砥粒層の曲げ弾性率は、前記下地層の曲げ弾性率より高く、前記台金の曲げ弾性率よりも低いことを特徴とする。
A triple structure wheel for double-sided surface grinding according to the present invention is a triple-structured wheel for use in double-sided surface grinding for simultaneously surface-grinding both surfaces of a workpiece by a through-feed method,
platform and
a base layer containing a thermosetting resin and fixed to the upper surface of the base metal;
an abrasive grain layer containing abrasive grains and a thermosetting resin and fixed to the underlayer;
The flexural modulus of the abrasive grain layer is higher than that of the base layer and lower than that of the base metal.

このように、砥粒層の曲げ弾性率が、下地層より高く、台金より低い構成とすることで、両頭平面研削加工時、特に被研削材が上下のホイール間に入る際に、工作物の暴れ・バタつきおよびホイールへ衝撃を下地層が緩和する作用を発揮する。これにより、研削能率が良く、1回の研削加工で工作物の所定の研削精度を得ることができる。特に、1回の研削加工で、高精度な平行度と平面度に加工することができる。 In this way, the flexural modulus of the abrasive grain layer is higher than that of the base layer and lower than that of the base metal. The base layer exerts the effect of mitigating the rampage and fluttering of the wheel and the impact on the wheel. As a result, the grinding efficiency is high, and a predetermined grinding accuracy of the workpiece can be obtained in one grinding process. In particular, it is possible to achieve high-precision parallelism and flatness in one grinding process.

なお、本願において、砥粒層および下地層の曲げ弾性率は、JISK 7171:2016に、台金の曲げ弾性率はJISZ 2248:2014に準拠した3点曲げ試験によって測定された値である。 In the present application, the flexural modulus of the abrasive grain layer and the base layer are values measured by a three-point bending test in accordance with JISK 7171:2016, and the flexural modulus of the base metal is in accordance with JISZ 2248:2014.

また、砥粒層の熱硬化性樹脂として、フェノール樹脂、エポキシ樹脂およびイミド樹脂からなる群から選択される1以上を含むことで研削時の加工負荷を抑えられるため好ましい。 In addition, it is preferable to include one or more selected from the group consisting of phenol resins, epoxy resins and imide resins as the thermosetting resin of the abrasive grain layer because the processing load during grinding can be suppressed.

また、砥粒として、ダイヤモンド砥粒および/または立方晶窒化ホウ素を使用することで工具寿命を延長することができるため好ましい。 In addition, it is preferable to use diamond abrasive grains and/or cubic boron nitride as abrasive grains because the tool life can be extended.

また、砥粒層の弾性率を調整しやすく、研削性能を向上させることができるため、砥粒層は、さらに、炭化ケイ素、アルミニウム、アルミナ、ニッケル、銅、酸化クロム、グラファイト、二硫化モリブデンおよび氷晶石からなる群から選択される1以上のフィラーを含むことが好ましい。 In addition, since the elastic modulus of the abrasive grain layer can be easily adjusted and the grinding performance can be improved, the abrasive grain layer can further include silicon carbide, aluminum, alumina, nickel, copper, chromium oxide, graphite, molybdenum disulfide and It preferably contains one or more fillers selected from the group consisting of cryolite.

これらのことから、前記砥粒層に含まれる熱硬化性樹脂が、フェノール樹脂、エポキシ樹脂およびイミド樹脂からなる群から選択される1以上を含み、前記砥粒が、ダイヤモンド砥粒および/または立方晶窒化ホウ素であり、前記砥粒層が、さらに、炭化ケイ素、アルミニウム、アルミナ、ニッケル、銅、酸化クロム、グラファイト、二硫化モリブデンおよび氷晶石からなる群から選択される1以上のフィラーを含むことが好ましい。 From these, the thermosetting resin contained in the abrasive grain layer contains one or more selected from the group consisting of phenol resin, epoxy resin and imide resin, and the abrasive grains are diamond abrasive grains and / or cubic crystalline boron nitride, the abrasive grain layer further comprising one or more fillers selected from the group consisting of silicon carbide, aluminum, alumina, nickel, copper, chromium oxide, graphite, molybdenum disulfide and cryolite. is preferred.

また、下地層に含まれる熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂およびイミド樹脂からなる群から選択される1以上を含むことが好ましい。 Further, the thermosetting resin contained in the underlayer preferably contains one or more selected from the group consisting of phenol resin, epoxy resin and imide resin.

また、下地層の弾性率を調整しやすいため、下地層は、さらに、炭化ケイ素、アルミニウム、アルミナ、ニッケル、銅、酸化クロム、グラファイト、二硫化モリブデンおよび氷晶石からなる群から選択される1以上のフィラーを含むことが好ましい。 Further, since the elastic modulus of the underlayer is easy to adjust, the underlayer is further selected from the group consisting of silicon carbide, aluminum, alumina, nickel, copper, chromium oxide, graphite, molybdenum disulfide and cryolite. It is preferable to contain the above fillers.

これらのことから、前記下地層に含まれる熱硬化性樹脂が、フェノール樹脂、エポキシ樹脂およびイミド樹脂からなる群から選択される1以上を含み、前記下地層が、さらに、炭化ケイ素、アルミニウム、アルミナ、ニッケル、銅、酸化クロム、グラファイト、二硫化モリブデンおよび氷晶石からなる群から選択される1以上のフィラーを含むことが好ましい。 For these reasons, the thermosetting resin contained in the underlayer contains one or more selected from the group consisting of phenol resins, epoxy resins, and imide resins, and the underlayer further contains silicon carbide, aluminum, and alumina. , nickel, copper, chromium oxide, graphite, molybdenum disulfide and cryolite.

また、前記下地層の曲げ弾性率が3~14GPaであり、前記砥粒層の曲げ弾性率が15~40GPaであることが好ましい。
このような曲げ弾性率を有することで、工作物の暴れ・バタつきをより抑制することができ、高品位な加工ができる。
Further, it is preferable that the underlayer has a bending elastic modulus of 3 to 14 GPa, and the abrasive grain layer has a bending elastic modulus of 15 to 40 GPa.
By having such a flexural modulus, it is possible to further suppress the workpiece from wobbling and fluttering, and it is possible to perform high-quality machining.

また、前記下地層の厚さが2~12mmであることが好ましい。下地層が薄すぎると、加工中に被削材の暴れやバタつきを緩和する効果が得られにくくなり、厚すぎると、下地層の変形量が大きくなるために、工作物の平行度と平面度が悪化する傾向にある。 Further, it is preferable that the underlayer has a thickness of 2 to 12 mm. If the base layer is too thin, it will be difficult to obtain the effect of alleviating the roughening and fluttering of the work material during processing. tends to get worse.

前記砥粒層または前記下地層まで切り込まれたスリットが放射状に複数形成されていることが好ましい。このようにスリットを有する構成とすることで、切粉の排出性が向上し、加工負荷が低減することで砥面への溶着等の不具合を抑制できるため好ましい。 It is preferable that a plurality of slits cut into the abrasive grain layer or the underlying layer are formed radially. Such a structure having slits is preferable because it improves dischargeability of chips and reduces the processing load, thereby suppressing defects such as adhesion to the grinding surface.

本発明によれば、工作物を通し送りしながら工作物の両面を同時に平面研削するスルーフィード方式の両頭平面研削において、工作物の加工中の暴れ、バタつきを抑制し、研削能率が良く、1回の研削加工で工作物の所定の研削精度を得ることができるホイールが提供される。 According to the present invention, in the through-feed type double-sided surface grinding in which both surfaces of the workpiece are simultaneously ground while the workpiece is fed through, swaying and rattling during machining of the workpiece are suppressed, and grinding efficiency is high. A wheel is provided that can obtain a predetermined grinding accuracy of a workpiece in a single grinding operation.

本発明にかかる3重構造ホイール100の平面図である。1 is a plan view of a triple structure wheel 100 according to the present invention; FIG. 本発明にかかる3重構造ホイール100の正面図である。1 is a front view of a triple structure wheel 100 according to the present invention; FIG. 図1のAA線の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1; 図3中の矢線Bで示す領域の拡大図である。4 is an enlarged view of the area indicated by arrow B in FIG. 3; FIG. 3重構造ホイール100の研削時の状態を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a state of the triple structure wheel 100 during grinding. 図5のZ方向から見た図である。It is the figure seen from the Z direction of FIG. 図6のX方向から見た図である。It is the figure seen from the X direction of FIG. 本発明にかかる3重構造ホイール200の平面図である。1 is a plan view of a triple structure wheel 200 according to the present invention; FIG. 本発明にかかる3重構造ホイール200の正面図である。1 is a front view of a triple structure wheel 200 according to the present invention; FIG. 図9中の矢線Cで示す領域の拡大図である。10 is an enlarged view of the area indicated by arrow C in FIG. 9. FIG. 試験時の3重構造ホイール間の幅を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the width between the triple structure wheels during testing; 被削材を加工した際の被削材の面粗度の結果を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the result of surface roughness of a work material when the work material is machined;

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はその要旨を変更しない限り、以下の内容に限定されない。なお、本明細書において「~」という表現を用いる場合、その前後の数値又は物性値を含む表現として用いるものとする。 Embodiments of the present invention will be described in detail below. is not limited to the contents of In addition, when the expression "~" is used in this specification, it is used as an expression including numerical values or physical property values before and after it.

[実施の態様1]
図1は本発明にかかる3重構造ホイール100の平面図、図2は正面図、図3は図1のAA線の断面図、図4は図3中の矢線Bで示す領域の拡大図である。図1~4に示すように、3重構造ホイール100は、台金10と、台金10の上面に固着された下地層20と、下地層20に固着された砥粒層30とを有する。
[Embodiment 1]
1 is a plan view of a triple structure wheel 100 according to the present invention, FIG. 2 is a front view, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1, and FIG. 4 is an enlarged view of the area indicated by arrow B in FIG. is. As shown in FIGS. 1 to 4, the triple structure wheel 100 has a base metal 10, a base layer 20 fixed to the upper surface of the base metal 10, and an abrasive grain layer 30 fixed to the base layer 20.

(台金10)
台金10は、円盤状であり、中心に設けられた取付穴12と、外周側に設けられたリング状の突出部14を有する。台金10は、下地層20を保持できる材質で形成されており、たとえば、鉄製やアルミニウム製などの金属製である。寸法は、外径(W1)が250~950mmであり、突出部14の幅(W2)が30~360mmである。
(Base metal 10)
The base metal 10 is disc-shaped and has a mounting hole 12 provided in the center and a ring-shaped protruding portion 14 provided on the outer peripheral side. The base metal 10 is made of a material capable of holding the base layer 20, and is made of metal such as iron or aluminum, for example. As for dimensions, the outer diameter (W 1 ) is 250 to 950 mm, and the width (W 2 ) of the protrusion 14 is 30 to 360 mm.

また、台金10は、下地層20および砥粒層30よりも高い曲げ弾性率を有する。台金10の曲げ弾性率は、60から210GPaとできる。 In addition, the base metal 10 has a higher flexural modulus than the base layer 20 and the abrasive grain layer 30 . The bending elastic modulus of the base metal 10 can be 60 to 210 GPa.

(下地層20)
下地層20は、台金10の突出部14の上面に固着されており、厚さ(H2)は2mm~12mmである。下地層20が薄すぎると、加工中に被削材の暴れやバタつきを緩和する効果が得られにくくなる。下地層20が厚すぎると、下地層20の変形量が大きくなり、工作物の平行度と平面度が悪化する傾向にある。そのため、下地層20の厚さ(H2)は、2mm以上が好ましく、6mm以上や、8mm以上としてもよい。また、下地層20の厚さ(H2)は、12mm以下が好ましく、11mm以下がより好ましく、10mm以下が更に好ましい。
また、下地層20の厚さ(H2)は、砥粒層30の厚さ(H1)より厚いことが好ましい。
(Base layer 20)
The underlying layer 20 is fixed to the upper surface of the projecting portion 14 of the base metal 10 and has a thickness (H 2 ) of 2 mm to 12 mm. If the base layer 20 is too thin, it will be difficult to obtain the effect of alleviating the roughening and fluttering of the work material during processing. If the base layer 20 is too thick, the amount of deformation of the base layer 20 increases, and the parallelism and flatness of the workpiece tend to deteriorate. Therefore, the thickness (H 2 ) of the underlying layer 20 is preferably 2 mm or more, and may be 6 mm or more or 8 mm or more. Also, the thickness (H 2 ) of the underlying layer 20 is preferably 12 mm or less, more preferably 11 mm or less, and even more preferably 10 mm or less.
Moreover, the thickness (H 2 ) of the underlayer 20 is preferably greater than the thickness (H 1 ) of the abrasive grain layer 30 .

下地層20は、台金10および砥粒層30よりも低い曲げ弾性率を有し、3~14GPaである。下地層20の曲げ弾性率が低すぎると、平行度や平面度といった研削精度が悪化し、ばらつきが増大することが考えられる。また、下地層20の曲げ弾性が高すぎると、加工中に被削材の暴れやばらつきを緩和する効果が得られにくくなる。そのため、下地層20の曲げ弾性率は、14GPa以下が好ましく、12GPa以下がより好ましく、10GPa以下がさらに好ましい。また3GPa以上が好ましく、5GPa以上がより好ましい。 The base layer 20 has a bending elastic modulus lower than that of the base metal 10 and the abrasive grain layer 30, and is 3 to 14 GPa. If the flexural modulus of the underlying layer 20 is too low, grinding precision such as parallelism and flatness may deteriorate, and variations may increase. Further, if the flexural elasticity of the base layer 20 is too high, it will be difficult to obtain the effect of alleviating the roughness and variation of the work material during processing. Therefore, the flexural modulus of the underlying layer 20 is preferably 14 GPa or less, more preferably 12 GPa or less, and even more preferably 10 GPa or less. Moreover, 3 GPa or more is preferable, and 5 GPa or more is more preferable.

下地層20は、熱硬化性樹脂24とフィラー26を含む層であり、熱硬化性樹脂24が10~65質量%であり、フィラー26が35~90質量%である。熱硬化性樹脂24およびフィラー26の種類や比率を調整することで所望の曲げ弾性率とすることができる。フィラー26の割合を増やすほど、曲げ弾性率は高くなる傾向にあり、熱硬化性樹脂24の割合を増やすほど、曲げ弾性率は低くなる傾向にある。例えば、下地層20中の熱硬化性樹脂24が45~65質量%であり、フィラー26が35~55質量%である場合のように、熱硬化性樹脂24の割合をフィラー26の割合よりも大きくすると、砥粒層30よりも低い曲げ弾性率に調整しやすい。 The base layer 20 is a layer containing a thermosetting resin 24 and a filler 26, and the thermosetting resin 24 is 10 to 65% by mass and the filler 26 is 35 to 90% by mass. A desired flexural modulus can be obtained by adjusting the types and ratios of the thermosetting resin 24 and the filler 26 . The bending elastic modulus tends to increase as the proportion of the filler 26 increases, and the bending elastic modulus tends to decrease as the proportion of the thermosetting resin 24 increases. For example, the thermosetting resin 24 in the base layer 20 is 45 to 65% by mass and the filler 26 is 35 to 55% by mass. If it is increased, it is easier to adjust the bending elastic modulus to be lower than that of the abrasive grain layer 30 .

熱硬化性樹脂24は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂およびイミド樹脂からなる群から選択される1以上を含む。また、フィラー26は、炭化ケイ素、アルミニウム、アルミナ、ニッケル、銅、酸化クロム、グラファイト、二硫化モリブデンおよび氷晶石からなる群から選択される1以上である。 Thermosetting resin 24 includes one or more selected from the group consisting of phenolic resins, epoxy resins and imide resins. Filler 26 is one or more selected from the group consisting of silicon carbide, aluminum, alumina, nickel, copper, chromium oxide, graphite, molybdenum disulfide and cryolite.

(砥粒層30)
砥粒層30は、リング状であり、下地層20に固着されており、軸心方向の上面が研削面を構成する。
(Abrasive grain layer 30)
The abrasive grain layer 30 has a ring shape and is fixed to the base layer 20, and the upper surface in the axial direction constitutes the grinding surface.

砥粒層30の厚さ(H1)は1mm~10mmである。1mmよりも薄いと砥粒層30の製造が困難になる。また、砥粒層30が厚すぎると下地層による被削材の暴れやバタつきを緩和する効果が低下するという問題が生じる場合がある。そのため、砥粒層30は、1mm以上が好ましく、2mm以上や3mm以上としてもよい。また、砥粒層30は、7mm以下や、5mm以下としてもよい。 The thickness (H 1 ) of the abrasive grain layer 30 is 1 mm to 10 mm. If the thickness is less than 1 mm, it becomes difficult to manufacture the abrasive grain layer 30 . Further, if the abrasive grain layer 30 is too thick, there may be a problem that the underlayer's effect of alleviating the roughening and fluttering of the work material is reduced. Therefore, the abrasive grain layer 30 is preferably 1 mm or more, and may be 2 mm or more or 3 mm or more. Also, the abrasive grain layer 30 may be 7 mm or less, or 5 mm or less.

砥粒層30は、下地層20よりも高く、台金10よりも低い曲げ弾性率を有し、15~40GPaである。砥粒層30の曲げ弾性率が低すぎると、平行度や平面度といった研削精度が悪化し、ばらつきが増大するという問題が考えられる。また、砥粒層30の曲げ弾性率が高すぎると、砥粒層が変形し難く、工作物となじみにくくなるため、研削面に対して工作物の一部のみが当たりやすくなり、加工面品位が低下しやすくなる。そのため、砥粒層30の曲げ弾性率は、15GPa以上が好ましく、18GPa以上がより好ましい。また、その上限は、40GPa以下が好ましく、30GPa以下がより好ましく、25GPa以下がさらに好ましい。 The abrasive grain layer 30 has a bending elastic modulus higher than that of the base layer 20 and lower than that of the base metal 10, and is 15 to 40 GPa. If the flexural modulus of the abrasive grain layer 30 is too low, grinding accuracy such as parallelism and flatness deteriorates, and there is a problem of increased variation. Further, if the flexural modulus of the abrasive grain layer 30 is too high, the abrasive grain layer is difficult to deform and difficult to conform to the workpiece. tends to decrease. Therefore, the bending elastic modulus of the abrasive grain layer 30 is preferably 15 GPa or more, more preferably 18 GPa or more. Moreover, the upper limit is preferably 40 GPa or less, more preferably 30 GPa or less, and even more preferably 25 GPa or less.

砥粒層30は、砥粒32と熱硬化性樹脂34とフィラー36を含む層であり、砥粒32が2~95質量%であり、熱硬化性樹脂34が3~80質量%であり、フィラー36が1~90質量%である。砥粒32やフィラー36の結合剤として、熱硬化性樹脂34を用いることで、耐衝撃性が高く、破損しにくいものとできる。また、フィラー36を含むことで、所望の集中度等を達成しつつ、所望の曲げ弾性率に調整することができる。 The abrasive grain layer 30 is a layer containing abrasive grains 32, a thermosetting resin 34, and a filler 36. The abrasive grains 32 are 2 to 95% by mass, and the thermosetting resin 34 is 3 to 80% by mass. Filler 36 is 1 to 90% by mass. By using the thermosetting resin 34 as a binder for the abrasive grains 32 and the filler 36, it is possible to achieve high impact resistance and resistance to breakage. In addition, by including the filler 36, it is possible to adjust to a desired flexural modulus while achieving a desired degree of concentration and the like.

砥粒層30の曲げ弾性率は、下地層20と同様に、砥粒32、熱硬化性樹脂34およびフィラー36の種類や比率を調整することで調整とすることができる。砥粒32やフィラー36の割合を増やすほど、曲げ弾性率は高くなる傾向にあり、熱硬化性樹脂34の割合を増やすほど、曲げ弾性率は低くなる傾向にある。例えば、砥粒層30中の熱硬化性樹脂34が5~25質量%であり、砥粒32とフィラー36の合計が75~95質量%(砥粒32が35~55質量%、フィラー36が20~60質量%)である場合のように、砥粒32およびフィラー36の合計の割合を熱硬化性樹脂34の割合よりも大きくすると、下地層20よりも高い曲げ弾性率に調整しやすい。 The flexural modulus of the abrasive grain layer 30 can be adjusted by adjusting the types and ratios of the abrasive grains 32 , the thermosetting resin 34 and the filler 36 , similarly to the base layer 20 . The bending elastic modulus tends to increase as the ratio of the abrasive grains 32 and the filler 36 increases, and the bending elastic modulus tends to decrease as the ratio of the thermosetting resin 34 increases. For example, the thermosetting resin 34 in the abrasive grain layer 30 is 5 to 25% by mass, and the total amount of the abrasive grains 32 and fillers 36 is 75 to 95% by mass (the abrasive grains 32 are 35 to 55% by mass, the filler 36 is 20 to 60% by mass), if the total proportion of the abrasive grains 32 and fillers 36 is greater than the proportion of the thermosetting resin 34, the flexural modulus can be easily adjusted to be higher than that of the base layer 20.

砥粒32は、ダイヤモンドおよび/または立方晶窒化ホウ素である。砥粒層30中で砥粒32は熱硬化性樹脂34に分散している。砥粒32の粒度は、#60~1000である。砥粒層32の集中度は25~125である。このような粒度、集中度とすることで、両頭平面研削に適した砥石とできる。 Abrasive grains 32 are diamond and/or cubic boron nitride. Abrasive grains 32 are dispersed in a thermosetting resin 34 in the abrasive grain layer 30 . The grain size of the abrasive grains 32 is #60-1000. The concentration of the abrasive grain layer 32 is 25-125. By setting it as such a grain size and concentration degree, it can be made into the grindstone suitable for double-sided surface grinding.

熱硬化性樹脂34は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂およびイミド樹脂からなる群から選択される1以上を含む。また、熱硬化性樹脂34は、熱硬化性樹脂24と同じものであっても、異なるものであってもよい。 Thermosetting resin 34 includes one or more selected from the group consisting of phenolic resins, epoxy resins and imide resins. Also, the thermosetting resin 34 may be the same as or different from the thermosetting resin 24 .

フィラー36は、炭化ケイ素、アルミニウム、アルミナ、ニッケル、銅、酸化クロム、グラファイト、二硫化モリブデンおよび氷晶石からなる群から選択される1以上である。 Filler 36 is one or more selected from the group consisting of silicon carbide, aluminum, alumina, nickel, copper, chromium oxide, graphite, molybdenum disulfide and cryolite.

なお、砥粒層30は、砥粒32および熱硬化性樹脂34を含み、下地層20よりも曲げ弾性率が高く、台金10よりも曲げ弾性率が高い構成であればよいので、フィラー36を含まない構成としてもよい。例えば、砥粒層30中にフィラーは0~90質量%としてもよい。 It should be noted that the abrasive grain layer 30 contains abrasive grains 32 and a thermosetting resin 34 and has a higher flexural modulus than the base layer 20 and a higher flexural modulus than the base metal 10 . may be configured without For example, the filler content in the abrasive grain layer 30 may be 0 to 90 mass %.

3重構造ホイール100は、例えば、台金10の上に下地層20を、下地層20の上に砥粒層30を、ホットプレスにて一体成形させ直付けすることで得られる。また、接着剤の厚みを薄く(50~200μm程度)すれば、接着剤により台金10と下地層20、下地層20と砥粒層30を接着させてもよい。接着剤の厚みが十分に薄ければ、直付けの場合と同等の性質を発揮できる。 The triple-structured wheel 100 is obtained, for example, by integrally forming the base layer 20 on the base metal 10 and the abrasive grain layer 30 on the base layer 20 by hot pressing and directly attaching them. Also, if the thickness of the adhesive is thin (about 50 to 200 μm), the base metal 10 and the base layer 20 and the base layer 20 and the abrasive grain layer 30 may be bonded with the adhesive. If the thickness of the adhesive is sufficiently thin, the same properties as direct attachment can be exhibited.

(3重構造ホイールを用いた研削方法)
3重構造ホイール100は、一対で用いられるものであり、両頭平面研削盤の回転軸に取り付けて用いられる。図5~図7は、立型の両頭平面研削盤に3重構造ホイール100を取り付けて研削を行う際の状態を示す図である。図5は3重構造ホイール100の研削時の状態を示す斜視図であり、図6は図5のZ方向から見た図であり、図7は図6のX方向から見た図である。
(Grinding method using triple structure wheel)
The triple-structured wheel 100 is used as a pair, and is used by being attached to the rotating shaft of a double-disc surface grinder. 5 to 7 are diagrams showing the state of grinding with the triple structure wheel 100 attached to a vertical double-disc surface grinder. 5 is a perspective view showing the state of the triple structure wheel 100 during grinding, FIG. 6 is a view seen from the Z direction in FIG. 5, and FIG. 7 is a view seen from the X direction in FIG.

図5~7に示すように、一対の3重構造ホイール100、100を、研削面40、40が対向するように、立型の両頭平面研削盤の上下一対の垂直回転軸(図示せず)に取り付け、回転させ、回転する3重構造ホイール100、100間にワーク50(工作物)を通過させることで、ワーク50を研削する。複数のワーク50は、円板状のキャリア52の外周側に周方向に所定の間隔で保持され、キャリア52が軸心回りに回転することで、ワーク50は、3重構造ホイール100、100間に供給される。3重構造ホイール100、100間に供給されたワーク50は、その表裏が、ホイールの研削面40、40にそれぞれ接近し、研削される。このとき、3重構造ホイール100、100は傾斜角度θをもって配置されており、研削面40、40の幅は、ワーク50の入口部42で広くなり、ワーク50の出口部44で狭くなっている。 As shown in FIGS. 5 to 7, a pair of triple structure wheels 100, 100 are mounted on a pair of vertical rotation shafts (not shown) of a vertical double-disc surface grinder so that the grinding surfaces 40, 40 face each other. The work 50 is ground by passing the work 50 (workpiece) between the rotating triple structure wheels 100, 100. A plurality of workpieces 50 are held on the outer peripheral side of a disc-shaped carrier 52 at predetermined intervals in the circumferential direction. supplied to A workpiece 50 supplied between the triple-structured wheels 100, 100 is ground by approaching the grinding surfaces 40, 40 of the wheels with its front and back sides. At this time, the triple-structured wheels 100, 100 are arranged with an inclination angle θ, and the width of the grinding surfaces 40, 40 is widened at the inlet 42 of the workpiece 50 and narrowed at the outlet 44 of the workpiece 50. .

[実施の態様2]
図8~10は、本発明にかかる3重構造ホイールの別の態様を示す模式図である。図8は本発明にかかる3重構造ホイール200の平面図、図9は正面図、図10は図9中の矢線Cで示す領域の拡大図である。
[Embodiment 2]
8 to 10 are schematic diagrams showing another embodiment of the triple structure wheel according to the present invention. 8 is a plan view of a triple structure wheel 200 according to the present invention, FIG. 9 is a front view, and FIG. 10 is an enlarged view of the area indicated by arrow C in FIG.

3重構造ホイール200は、台金10と、台金10の突出部14の上面に固着された下地層20と、下地層に固着された砥粒層30aとを有する。台金10および下地層20は、3重構造ホイール100と同じである。 The triple-structured wheel 200 has a base metal 10, a base layer 20 fixed to the upper surface of the protruding portion 14 of the base metal 10, and an abrasive layer 30a fixed to the base layer. The base metal 10 and the base layer 20 are the same as the triple structure wheel 100 .

砥粒層30aは、砥粒32と熱硬化性樹脂34とフィラー36を含む層であり、スリット38が放射状に複数形成されている。砥粒32、熱硬化性樹脂34およびフィラー36の種類や割合、砥粒層30aの曲げ弾性率や厚みは、砥粒層30と同じである。
スリット38の形状はコの字型であるが、これに限定されないので、V字型やU字型など任意の形状であってよい。また、砥粒層30aは、スリット38を8個有するものであるが、スリットの数は任意である。ホイールの大きさ等に応じて適宜設計できるが、研削能率等を考慮すると、3~48個(例えば、3~16個)が好ましい。
The abrasive grain layer 30a is a layer containing abrasive grains 32, a thermosetting resin 34, and a filler 36, and has a plurality of slits 38 radially formed therein. The types and proportions of the abrasive grains 32 , the thermosetting resin 34 and the filler 36 , and the bending elastic modulus and thickness of the abrasive grain layer 30 a are the same as those of the abrasive grain layer 30 .
Although the shape of the slit 38 is U-shaped, it is not limited thereto, and may be any shape such as a V-shape or a U-shape. Also, although the abrasive grain layer 30a has eight slits 38, the number of slits is arbitrary. Although it can be appropriately designed according to the size of the wheel and the like, it is preferable to have 3 to 48 (eg, 3 to 16) in consideration of grinding efficiency and the like.

スリット38は、軸心方向に所定の深さまで切り込んで形成される。スリット38の深さ(d)は、1~10mmであり、任意に調整可能であるが、切粉の排出性向上や加工負荷低減の観点から、砥粒層30aの厚み以上とすることが好ましい。スリット38は、軸心方向に下地層20の所定の深さまで切り込まれたものとすることもできるが、砥粒層30aと下地層20の合計の厚み以下とすることが好ましい。スリット38の幅(L)は1~3mmである。 The slit 38 is formed by cutting to a predetermined depth in the axial direction. The depth (d) of the slit 38 is 1 to 10 mm and can be arbitrarily adjusted, but from the viewpoint of improving the discharge of chips and reducing the processing load, it is preferable to make it equal to or greater than the thickness of the abrasive grain layer 30a. . The slits 38 may be cut into the base layer 20 to a predetermined depth in the axial direction, but are preferably less than the total thickness of the abrasive grain layer 30a and the base layer 20 . The width (L) of the slit 38 is 1-3 mm.

なお、上記説明した両頭平面研削用の3重構造ホイール100,200は、本発明にかかる3重構造ホイールの例示するものであり、本発明にかかる3重構造ホイールは前記の3重構造ホイール100,200に限定されない。 The triple-structured wheels 100 and 200 for double-sided surface grinding described above are examples of the triple-structured wheel according to the present invention, and the triple-structured wheel according to the present invention is the triple-structured wheel 100 described above. , 200.

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を変更しない限り以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples unless the gist thereof is changed.

[実施例]
図8~10に示す構造の3重構造ホイールを用いて、研削試験を行った。砥粒層、下地層および台金の構成は下記の通りである。
・砥粒層:立方晶窒化ホウ素砥粒(#120)、集中度75、砥粒46質量%、フェノール樹脂14質量%、フィラー40質量%、曲げ弾性率18GPa
・下地層:フェノール樹脂53質量%、フィラー47質量%、曲げ弾性率8GPa
・台金:アルミニウム製、曲げ弾性率70GPa
[Example]
A grinding test was conducted using a triple structure wheel having the structure shown in FIGS. The structures of the abrasive grain layer, underlayer and base metal are as follows.
Abrasive grain layer: cubic boron nitride abrasive grains (#120), concentration 75, abrasive grains 46% by mass, phenolic resin 14% by mass, filler 40% by mass, bending elastic modulus 18GPa
・ Underlying layer: 53% by mass of phenolic resin, 47% by mass of filler, bending elastic modulus of 8GPa
・Base metal: made of aluminum, bending elastic modulus 70 GPa

図11に示すようにキャリアの入り口側と出口側で3重構造ホイール間の幅を調整して、表1に示す研削条件で、被削材を加工した際の被削材の削除量と面粗度を比較した。 As shown in Fig. 11, the width between the triple structure wheels was adjusted at the entrance side and the exit side of the carrier. Roughness was compared.

[比較例]
下地層を設けないこと以外は実施例と同様にして、被削材を加工した際の被削材の削除量と面粗度を比較した。
[Comparative example]
The amount of cut material removed and the surface roughness when the work material was machined were compared in the same manner as in the example except that no underlayer was provided.

Figure 2022136787000002
Figure 2022136787000002

表2に、被削材を加工した際の被削材の削除量の結果を示す。また、図12に、被削材を加工した際の被削材の面粗度の結果を示す。なお、面粗度は、JISB 0633:2001に準拠し、触針式表面粗さ測定機にて評価した。 Table 2 shows the results of the amount of cut material removed when the work material was machined. Further, FIG. 12 shows the results of the surface roughness of the work material when the work material was machined. The surface roughness was evaluated using a stylus-type surface roughness tester according to JISB 0633:2001.

表2、図12に示すように、下地層を設けたホイールの方が、被削材の取り代が増加し面粗度が向上した。つまり、下地層が被削材を研削する際のバタつきを緩和させ、取り代を増加させる効果を確認した。また、下地層の厚みが増加するに従い被削材の取り代が増加する。これは、下地層の体積が増大するにつれて、被削材のバタつき緩和の効果が顕著になるためである。また、下地層の厚みが2mm未満では、砥粒層のみ取り代と同等であった。そのため、下地層の厚みは2mm以上あることが望ましいことを確認した。 As shown in Table 2 and FIG. 12, the wheel provided with the base layer had an increased machining allowance of the work material and improved surface roughness. In other words, it was confirmed that the base layer alleviates fluttering when grinding the work material and increases the machining allowance. Moreover, as the thickness of the base layer increases, the machining allowance of the work material increases. This is because as the volume of the underlayer increases, the effect of alleviating fluttering of the work material becomes more pronounced. Also, when the thickness of the underlayer was less than 2 mm, only the abrasive grain layer was equivalent to the removal amount. Therefore, it was confirmed that the thickness of the underlayer is preferably 2 mm or more.

Figure 2022136787000003
Figure 2022136787000003

本発明にかかる3重構造ホイールは、両頭平面研削で加工作業を行う産業分野において広く利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The triple-structured wheel according to the present invention can be widely used in industrial fields in which machining is performed by double-sided surface grinding.

10 台金
12 取付穴
14 突出部
20 下地層
24、34 熱硬化性樹脂
26、36 フィラー
30、30a 砥粒層
32 砥粒
38 スリット
40 研削面
42 入口部
44 出口部
50 ワーク
52 キャリア
100、200 3重構造ホイール
REFERENCE SIGNS LIST 10 Base metal 12 Mounting hole 14 Protrusion 20 Base layer 24, 34 Thermosetting resin 26, 36 Filler 30, 30a Abrasive layer 32 Abrasive grain 38 Slit 40 Grinding surface 42 Entrance 44 Exit 50 Work 52 Carrier 100, 200 Triple structure wheel

Claims (6)

工作物の両面をスルーフィード方式で同時に平面研削する両頭平面研削に用いられるための3重構造ホイールであって、
台金と、
熱硬化性樹脂を含み、前記台金の上面に固着された下地層と、
砥粒および熱硬化性樹脂を含み、前記下地層に固着された砥粒層とを有し、
前記砥粒層の曲げ弾性率は、前記下地層の曲げ弾性率より高く、前記台金の曲げ弾性率よりも低いことを特徴とする両頭平面研削用3重構造ホイール。
A triple structure wheel for use in double-sided surface grinding for simultaneously surface-grinding both surfaces of a workpiece by a through-feed method,
platform and
a base layer containing a thermosetting resin and fixed to the upper surface of the base metal;
an abrasive grain layer containing abrasive grains and a thermosetting resin and fixed to the underlayer;
A triple structure wheel for double-sided surface grinding, wherein the flexural modulus of the abrasive grain layer is higher than that of the base layer and lower than that of the base metal.
前記砥粒層に含まれる熱硬化性樹脂が、フェノール樹脂、エポキシ樹脂およびイミド樹脂からなる群から選択される1以上を含み、
前記砥粒が、ダイヤモンド砥粒および/または立方晶窒化ホウ素であり、
前記砥粒層が、さらに、炭化ケイ素、アルミニウム、アルミナ、ニッケル、銅、酸化クロム、グラファイト、二硫化モリブデンおよび氷晶石からなる群から選択される1以上のフィラーを含む請求項1に記載の3重構造ホイール。
The thermosetting resin contained in the abrasive layer contains one or more selected from the group consisting of phenol resins, epoxy resins and imide resins,
The abrasive grains are diamond abrasive grains and / or cubic boron nitride,
2. The abrasive layer of claim 1, further comprising one or more fillers selected from the group consisting of silicon carbide, aluminum, alumina, nickel, copper, chromium oxide, graphite, molybdenum disulfide and cryolite. Triple structure wheel.
前記下地層に含まれる熱硬化性樹脂が、フェノール樹脂、エポキシ樹脂およびイミド樹脂からなる群から選択される1以上を含み、
前記下地層が、さらに、炭化ケイ素、アルミニウム、アルミナ、ニッケル、銅、酸化クロム、グラファイト、二硫化モリブデンおよび氷晶石からなる群から選択される1以上のフィラーを含む請求項1または2に記載の3重構造ホイール。
The thermosetting resin contained in the underlayer contains one or more selected from the group consisting of phenol resins, epoxy resins and imide resins,
3. The underlayer according to claim 1 or 2, further comprising one or more fillers selected from the group consisting of silicon carbide, aluminum, alumina, nickel, copper, chromium oxide, graphite, molybdenum disulfide and cryolite. 3-layer structure wheel.
前記下地層の曲げ弾性率が3~14GPaであり、
前記砥粒層の曲げ弾性率が15~40GPaである請求項1から3のいずれかに記載の3重構造ホイール。
The flexural modulus of the underlayer is 3 to 14 GPa,
The triple structure wheel according to any one of claims 1 to 3, wherein the abrasive grain layer has a flexural modulus of 15 to 40 GPa.
前記下地層の厚さが2~12mmである請求項1から4のいずれかに記載の3重構造ホイール。 The triple structure wheel according to any one of claims 1 to 4, wherein the underlayer has a thickness of 2 to 12 mm. 前記砥粒層または前記砥粒層まで切り込まれたスリットが放射状に複数形成された請求項1から5のいずれかに記載の3重構造ホイール。 6. The triple structure wheel according to any one of claims 1 to 5, wherein a plurality of slits cut into said abrasive grain layer or to said abrasive grain layer are formed radially.
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