JP2022140179A - Method of continuously reproducing grinding face of rubber grinding stone or grinding wheel by action of ejection of fine air bubble and its device, griding/polishing grinder for improving property of surface ground layer of material to be ground, cavitation ejection nozzle for grinding wheel and automatic grinding operation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、工作機械の研削・研磨加工、特に研削盤における新規な研削技術に係わり、マイクロバブルクーラント液(微細気泡)等を研削・研磨加工に使用した従来実施例において、更に技術革新した新技術であり、特に、微細気泡が持つ気泡の洗浄作用を適用するも、ゴム砥石を主体とする研削砥石の新規な研削面再生方法と、上記微細気泡が研削点での気泡崩壊時に発生する衝撃波・衝撃力の新規利用で、ショットピーニングによる表面改質を図る他、研削砥石内層の砥粒を研削面に露出再生成形する。更に、研削・研磨点において、被削材の加工面性状を被削材の表面研削層の生成で性状向上させる新規研削の効果を、自動研削運転方法により発揮する画期的な技術に関する。 The present invention relates to the grinding and polishing of machine tools, particularly to a new grinding technology for grinding machines, and is a further technological innovation in the conventional examples in which microbubble coolant liquid (microbubbles) or the like is used for grinding and polishing. In particular, a novel method for regenerating the grinding surface of a grinding wheel mainly composed of a rubber grindstone, and a shock wave generated when the microbubbles collapse at the grinding point.・With the new use of impact force, in addition to improving surface properties by shot peening, abrasive grains in the inner layer of the grinding wheel are exposed and remolded on the grinding surface. Furthermore, the present invention relates to an epoch-making technology that exhibits a new grinding effect of improving the properties of the machined surface of the work material by forming a surface grinding layer of the work material at the point of grinding and polishing, by means of an automatic grinding operation method.
近年、マイクロバブルクーラント液(微細気泡)を研削・研磨加工に使用する試みと、この研究成果を受けての試験例・実施例が報告されている。
例えば、2007年度精密機械工学春季大会学術講演会講演論文集に記載の「マイクロバブルクーラントの研究一第1報:研削液への適用」においては、マイクロバブル発生機構で作られたマイクロ・ナノバブルクーラント液を、研削砥石に噴射する試験結果と実際の効果が記載されている。その効果は、・加工液の冷却作用の向上・切り屑の洗浄効果の向上・加工液の加工点への確実供給・加工液供給量の低減・工具摩耗の抑制・表面粗さの向上・加工液腐敗の抑制が測れることを確認した。とするものである(例えば、非特許文献の技術論文1参照)。In recent years, there have been reports of attempts to use microbubble coolant liquids (microbubbles) for grinding and polishing, and test examples and examples based on the results of this research.
For example, in the 2007 Precision Machinery Engineering Spring Conference Scientific Lecture Proceedings, "Research on Microbubble Coolant 1st Report: Application to Grinding Fluid", a micro/nanobubble coolant made with a microbubble generation mechanism Test results and actual effects of spraying the liquid onto the grinding wheel are described. The effects are: ・Improvement of cooling effect of machining fluid ・Improvement of chip cleaning effect ・Reliable supply of machining fluid to the machining point ・Reduction of machining fluid supply volume ・Control of tool wear ・Improvement of surface roughness ・Machining It was confirmed that suppression of liquid putrefaction could be measured. (For example, see
また、2017年度精密機械工学春季大会学術講演会講演論文集に記載の「マイクロ・ナノバブルクーラントによる除去加工の研究」においては、マイクロバブル発生装置や研削盤への適用模式図他が開示されている。そして、研削性能に及ぼすサブμmオーダーのバブルの効果が開示されている。これによると、既存の数10μmのバブル径に対してサブμmオーダーのバブル径のマイクロ・ナノバブルクーラントを一般砥石による焼入鋼の平面研削に適用すると、長期間に渡ってクーラント中に残存し続けられること、焼入鋼の平面研削に適用することが判明した。そして、上記マイクロ・ナノバブルクーラント液(微細気泡)を研削・研磨加工に使用すると、1、加工時間短縮。2、切込み量のアップ。3、工具・砥石寿命・加工精度アップ等に寄与している事が明らかであると、報告している(例えば、非特許文献の技術論文2参照)。 In addition, in the 2017 Precision Machinery Engineering Spring Conference Scientific Lecture Proceedings, "Study on Removal Machining Using Micro/Nano Bubble Coolant", schematic diagrams of applications to microbubble generators and grinders are disclosed. . Then, the effect of sub-micron order bubbles on grinding performance is disclosed. According to this, when a micro-nano bubble coolant with a sub-micron order bubble diameter is applied to the surface grinding of hardened steel with a general grindstone, it will remain in the coolant for a long period of time. It was found to be suitable for surface grinding of hardened steel. And when the micro/nano bubble coolant liquid (microbubbles) is used for grinding and polishing, 1, the processing time is shortened. 2. Increased depth of cut. 3. It is reported that it is clear that it contributes to the improvement of tools, grinding wheel life, machining accuracy, etc. (for example, see
他方、研削性能を向上させる機能を備えたバブルクーラント液を活用した特許第5574243号の「発明の名称:泡状クーラント液による研削方法と研削装置」は、本願発明者の一人である伊藤幸男の過去の開発技術に係わり、泡状クーラント液を利用した研削方法と研削装置及び加工装置である。
特に、研削方法と研削装置は、本発明の請求項1記載の泡状クーラント液による研削方法において、不活性ガスを電着砥石の中心部から砥石内を浸透して砥石外周面に噴出させるとともに、天然石鹸系発泡剤を混入した強アルカリ性液を上記砥石両側面から外周面の加工点に噴射することで、気化器の原理により、泡立ち現象を簡便に起こさせて泡状クーラント液に出来る。これで、泡状クーラント液は電着砥石の全外周面を包囲して無酸素状態とし、研削砥石及びワークの冷却及び研削屑吸着作用が発揮される。これで、研削液の飛散が無く、冷却潤滑液が気泡化して研削点での少量潤滑ができる。また、強アルカリ性液により高い防錆・洗浄・腐敗防止効果が得られる。更に、天然石鹸系発泡剤水による高い研削屑吸着効果と、高い気液分離性により、後処理となる研削屑の分離とクーラント液の清浄度維持が期待できるものである(例えば、特許文献1参照)。On the other hand, Yukio Ito, one of the inventors of the present application, published Japanese Patent No. 5574243 titled "Grinding Method and Grinding Apparatus Using Bubble Coolant Liquid", which utilizes a bubble coolant liquid having a function to improve grinding performance. A grinding method, a grinding apparatus, and a processing apparatus that are related to past development technology and that use a foamed coolant liquid.
In particular, the grinding method and the grinding apparatus are characterized in that in the grinding method using the foamed coolant liquid according to
更に、上記マイクロ・ナノバブルクーラント液(微細気泡)が持つ気泡の壊滅時に生じる衝撃波による圧縮破裂(キャビテーションピーニング)作用により、金属表面を高強度化改善させた「キャビテーションピーニングによる鋼歯車の高強度化」が、砥粒加工学会誌VoL65 No2 2021 FEB.70-73に、特集「ピーニングによる圧縮残留応力付加技術」で、紹介されている。該論文中の図1では、キャビテーション気泡の変化の模式図を示している。その作用は、高速水噴流を噴射するノズル先端でキャビテーションが生成され、図2では、水中キャビテーション噴流と気中キャビテーション噴流を示し、図3は、キャビテーションピーニング装置による加工例を示している。(例えば、非特許文献の技術論文3参照)。 In addition, the metal surface is strengthened and improved by compressive rupture (cavitation peening) effect caused by the shock wave generated when the bubbles of the micro/nano bubble coolant liquid (microbubbles) are destroyed. However, Journal of Abrasive Processing Society Vol65 No2 2021 FEB. pp. 70-73, featured in the special feature "Compressive Residual Stress Application Technology by Peening". FIG. 1 in the article shows a schematic diagram of changes in cavitation bubbles. The effect is that cavitation is generated at the tip of a nozzle that injects a high-speed water jet. FIG. 2 shows an underwater cavitation jet and an air cavitation jet, and FIG. 3 shows an example of processing by a cavitation peening device. (For example, see
最後に、公開特許の一つに「研削液供給装置、研削加工システム、研削加工方法及びそれに用いるキャビテーション処理モジュール」がある。
この技術内容は、砥石研削による金属製品の加工において、砥石の目詰まりが簡便な液処理により劇的に改善され、砥石切込量を従来よりも大幅に増加させても連続的な加工継続が可能となり、ひいては研削加工の効率改善に大きく貢献する研削液供給装置である。
具体的な解決手段は、水系研削液CLを処理媒体粒子の集合体に流通させることにより、水系研削液CLは処理媒体粒子の表面に接触してキャビテーション処理されたのち、研削加工装置100に供給される。処理媒体粒子をなす絶縁性セラミックは気孔率が10%以上60%以下の多孔質であり、また見かけ比重が1.0以上のものが採用されることで、ケーシング内で浮遊することなく安定した流速にて水系研削液CLと接触する。これにより、処理媒体粒子表面では水系研削液CL中の溶存空気が減圧析出するキャビテーションが生じ、水系研削液CLの回転砥石101表面への浸透性が改善されるものである(例えば、特許文献2参照)。Finally, one of the published patents is "Grinding Fluid Supply Device, Grinding System, Grinding Method and Cavitation Processing Module Used Therefor".
The content of this technology is that in the processing of metal products by grindstone grinding, clogging of the grindstone can be dramatically improved by a simple liquid treatment, and continuous processing can be continued even if the depth of cut of the grindstone is significantly increased compared to conventional methods. It is a grinding fluid supply device that makes it possible and, in turn, greatly contributes to the improvement of the efficiency of grinding.
A specific solution is to circulate the aqueous grinding fluid CL through the aggregate of the treatment medium particles, so that the aqueous grinding fluid CL contacts the surfaces of the treatment medium particles and is subjected to cavitation treatment, and then supplied to the
2007年度精密機械工学春季大会学術講演会講演論文集Proceedings of the 2007 Precision Machinery Engineering Spring Conference
2017年度精密機械工学春季大会学術講演会講演論文集Proceedings of the 2017 Precision Machinery Engineering Spring Conference
砥粒加工学会誌VoL65 No2 2021 FEB.70-73Journal of Abrasive Processing Society Vol65 No2 2021 FEB. 70-73
特許第5574243号公報
上記非特許文献の技術論文1である2007年度精密機械工学春季大会学術講演会講演論文集に記載の「マイクロバブルクーラントの研究一第1報:研削液への適用」は、マイクロバブル発生機構で作られたマイクロ・ナノバブルクーラント液を、研削砥石に噴射させることで、「・加工液の冷却作用の向上・切り屑の洗浄効果の向上・加工液の加工点への確実供給・加工液供給量の低減・工具摩耗の抑制・表面粗さの向上・加工液腐敗の抑制が測れる」ことができる。
しかしながら、被削材の研削表面の粗さが改善出来ても、研削面の寸法精度や表面硬度等の加工面性状は向上していない。即ち、鏡面状に仕上げられた、との限定的なマイク・ナノバルブクーラント液の作用・効果に留まっている。
However, even if the roughness of the ground surface of the work material can be improved, the machined surface properties such as dimensional accuracy and surface hardness of the ground surface are not improved. In other words, the action and effect of the micro-nanovalve coolant liquid is limited to that it is mirror-finished.
上記非特許文献の技術論文2である2017年度精密機械工学春季大会学術講演会講演論文集に記載の「マイクロ・ナノバブルクーラントによる除去加工の研究」は、上記マイクロ・ナノバブルクーラント液(微細気泡)を研削・研磨加工に使用すると、1、加工時間短縮。2、切り込み量のアップ。3、工具・砥石寿命・加工精度アップ等に寄与するものの、特に、ゴム砥石における砥石外周面に露出する砥粒を埋没させてしまう接着剤の排除や、研削面の寸法精度や表面硬度等の加工面性状の向上には余り寄与していない。
上記非特許文献の技術論文3である砥粒加工学会誌VoL65 No2 2021 FEB.70-73「キャビテーションピーニングによる鋼歯車の高強度化」は、マイクロ・ナノバブルクーラント液(微細気泡)のキャビテーションピーニング作用による破裂壊食作用により、金属材料の表面に衝撃力(圧縮残留応力の付与)により、製品の表面改質(加工硬化)を図る。例えば、鋼歯車の高強度化(疲労強度向上)が測れるものの、表面粗さ増大による加工精度の低下弊害を招いている。 Abrasive Machining Society Journal Vol65 No2 2021 FEB. 70-73 "Increase in strength of steel gears by cavitation peening" is an impact force (imparting compressive residual stress) to the surface of metal materials due to the rupture erosion caused by the cavitation peening action of micro-nano bubble coolant liquid (fine bubbles). This will improve the surface of the product (work hardening). For example, although the strength of steel gears can be increased (improved fatigue strength), the increase in surface roughness causes a reduction in machining accuracy.
また、特許第5574243号公報の「泡状クーラント液による研削方法と研削装置」は、高い研削屑吸着効果と、高い気液分離性により、後処理となる研削屑の分離とクーラント液の清浄度維持が期待できるものの、ワークに対する研磨加工時に、研削面の表面硬度等の加工面性状は向上できない。 In addition, Japanese Patent No. 5574243, "Grinding Method and Grinding Apparatus Using Foamed Coolant Liquid", has a high grinding dust adsorption effect and high gas-liquid separation performance, resulting in separation of grinding dust and cleanliness of the coolant liquid, which are post-treatments. Although this can be expected to be maintained, the properties of the machined surface such as the surface hardness of the ground surface cannot be improved when the workpiece is polished.
最後の特開2020-203332号公報である「研削液供給装置、研削加工システム、研削加工方法及びそれに用いるキャビテーション処理モジュール」においても、ワークに対する研磨加工時に、研削面の表面硬度は増強されても加工面性状は逆に低下する。 In the last Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-203332, "Grinding liquid supply device, grinding system, grinding method, and cavitation processing module used therefor", the surface hardness of the grinding surface is increased even when the workpiece is polished. Conversely, the machined surface quality deteriorates.
本発明の目的は、上記従来のマイクロ・ナノバブルクーラント液(微細気泡)が持つ研削精度や圧縮破裂(キャビテーションピーニング)による研削面の表面硬度は増強されても加工面性状は逆に低下すると言う問題点に鑑みて成されたものである。
即ち、マイクロ・ナノバブルクーラント液(微細気泡)が持つ気泡崩壊・圧縮破裂(キャビテーションピーニング)により、特にゴム砥石等の研削面再生方法(ドレッシング方法)とその装置及び、マイクロ・ナノバブルクーラント液(微細気泡)の気泡崩壊(キャビテーションピーニング)と、この直後の研削工程の複合作用による被削材の表面研削層の性状向上研削方法とその装置について、ゴム砥石を初めとして研削砥石の使用時にも適用したものである。The object of the present invention is to solve the problem that the surface hardness of the ground surface due to the grinding accuracy and compression rupture (cavitation peening) of the conventional micro/nano bubble coolant liquid (fine bubbles) is enhanced, but the machined surface properties are reduced. It is made in view of the points.
That is, due to bubble collapse/compression rupture (cavitation peening) possessed by micro/nano bubble coolant liquid (fine bubbles), grinding surface regeneration method (dressing method) such as rubber grindstone, its device, and micro/nano bubble coolant liquid (fine bubbles ) bubble collapse (cavitation peening) and the combined action of the grinding process immediately after this, improving the properties of the surface grinding layer of the work material. is.
本発明で使用する用語解説。
▲1▼ 壊食(エロージョン)とは。
面近くの泡は粘性と表面張力で張り付き遠い側がくぼみ激突分裂し消滅の瞬間、中心で強い圧力波が発生し金属破損等の強い力がある。
▲2▼ 微細気泡(マイクロバブル)は、ISO 20480-1:2017に定める。
ファインバブルは直径100μm以下の全て、マイクロバブルは直径1~100μmの気泡であり、マイクロ・ナノバブルは数十~数百ナノメートルの気泡を言う。
▲3▼キャビテーションピーニングとは、気泡崩壊時の圧縮破裂作用時に衝撃波・衝撃力を発生し、ショットピーニングのような表面改質法に利用される用語。A glossary of terms used in the present invention.
▲1▼ What is erosion?
Bubbles near the surface stick to each other due to viscosity and surface tension, and at the moment of disappearance, a strong pressure wave is generated at the center of the bubble, causing damage to the metal.
(2) Microbubbles are defined in ISO 20480-1:2017.
Fine bubbles are all bubbles with a diameter of 100 μm or less, microbubbles are bubbles with a diameter of 1 to 100 μm, and micro/nanobubbles are bubbles with a diameter of several tens to hundreds of nanometers.
(3) Cavitation peening is a term used in surface modification methods such as shot peening, in which shock waves and impact forces are generated at the time of compression bursting action during bubble collapse.
本発明の請求項1は、キャビテーション発生装置で作られた微細気泡を研削装置上の砥石の研削面に噴射時に起きる洗浄作用による研削砥石面に対する研削面再生方法であって、上記微細気泡を噴射するキャビテーション噴射ノズルは、研削砥石の外周面に向けて上記微細気泡を噴射することで研削砥石表面層の研削屑を排除して研削面に砥粒を露出再生する微細気泡の噴射作用による研削砥石の常時研削面再生方法である。
請求項2は、請求項1の微細気泡の噴射作用による研削砥石の常時研削面再生方法であって、上記研削砥石がゴム砥石時には、該ゴム砥石の外周面にキャビテーション噴射ノズルから噴射する微細気泡は、表面円滑なゴム砥石面の結合剤である熱硬化性樹脂を剥離機能で剥がすことで砥粒を砥石面に露出して新たな梨地面をゴム砥石に再生成形させることを特徴とする。 A second aspect of the present invention is a method for constantly regenerating a grinding surface of a grinding wheel by jetting microbubbles according to the first aspect, wherein, when the grinding wheel is a rubber grindstone, the microbubbles are jetted from a cavitation jet nozzle onto the outer peripheral surface of the rubber grindstone. is characterized by exposing the abrasive grains on the grindstone surface by peeling off the thermosetting resin, which is the binding agent for the rubber grindstone surface with a smooth surface, and remolding a new satin surface on the rubber grindstone.
請求項3は、上記請求項1~請求項2に記載の微細気泡の噴射作用によるゴム砥石又は研削砥石の常時研削面再生成形方法において、キャビテーション発生装置で作られる微細気泡は、キャビテーション発生装置内のアキュームレーターを介在時は連続する均一圧力でキャビテーション噴射ノズルから吐出させ、アキュームレーターを介在しない時は脈動噴射する構成とした、微細気泡の噴射作用によるゴム砥石及び研削砥石の常時研削面再生装置である。
請求項4は、上記請求項3に記載のゴム砥石又は研削砥石の常時研削面再生装置において、上記キャビテーション発生装置で作られる微細気泡の水圧、水量、脈動噴射のオン・オフ、微細気泡のサイズ設定等は、NC制御装置からの指令信号により、キャビテーション発生装置の機能設定を司るゴム砥石及び研削砥石の常時研削面再生装置である。
請求項5は、上記微細気泡を噴射するキャビテーション噴射ノズルは、ゴム砥石又は研削砥石の外周面と、該ゴム砥石又は研削砥石の外周面が被研削材に接する研削面に向けて微細気泡を噴射すべく各々配置され、上記微細気泡を研削砥石の外周面と被研削材に接する研削面に噴射させ、ゴム砥石又は研削砥石の外周面を噴射時に砥粒を露出させる一方、被研削材の表面研削層に対して噴射される微細気泡をゴム砥石又は研削砥石の気泡圧搾研削力により崩壊食させて気泡崩壊時に衝撃波・衝撃力を発生し、ショットピーニングのような表面改質を図り、ゴム砥石内層又は研削砥石内層の砥粒を研削面に露出再生成形するとともに被削材の加工面性状を高精度に研削・研磨することを特徴とする。 In
請求項6は、上記請求項5の研削装置において、上記微細気泡を噴射するキャビテーション噴射ノズルは、ゴム砥石又は研削砥石の外周面が被研削材に接する研削面に向けて微細気泡を噴射する1本だけとしたことを特徴とする。 According to claim 6, in the grinding apparatus according to
請求項7の被削材の表面研削層を性状向上する研削・研磨する研削装置は、上記請求項5と請求項6の被削材の表面研削層を性状向上する研削・研磨する研削装置において、キャビテーション発生装置で作られる微細気泡は、キャビテーション発生装置内のアキュームレーターを介在時は連続する均一圧力でキャビテーション噴射ノズルから吐出させ、アキュームレーターを介在しない時は脈動噴射する構成としたことを特徴とする。 The grinding apparatus for grinding and polishing the surface grinding layer of the work material according to
請求項8の被削材の表面研削層を性状向上する研削・研磨する研削装置は、上記請求項7記載の被削材の表面研削層を性状向上する研削・研磨する研削装置において、上記キャビテーション発生装置の設定となる水圧、水量、脈動噴射のオン・オフ、微細気泡のサイズ設定等は、キャビテーション発生装置の機能設定を司るNC制御装置からの指令信号により行うことを特徴とする。 The grinding apparatus for grinding and polishing the surface grinding layer of the work material according to
請求項9のキャビテーション噴射ノズルは、上記請求項1~4記載のゴム砥石又は研削砥石の常時研削面再生方法及び装置において、上記キャビテーション噴射ノズルは、内外の二重筒体からなり、中心側筒内には超高圧水を供給し、外周側環状筒の空間内には圧水を供給する構成であって、上記キャビテーション噴射ノズルから噴射する噴射水は、中心部は超高圧柱を呈し、該超高圧柱の外周辺は環状の微細気泡を呈し、該微細気泡の外周辺は環状の低圧水からなる三重環状の噴射水となし、中心部の超高圧柱は砥石外周面に付着した研削屑や剥離した接着剤を高圧洗浄し、環状の微細気泡は砥石外周面を壊食させ、外周辺の環状の低圧水は、壊食された砥石外周面の研削屑や剥離した接着剤等を洗浄することを特徴とする。 According to
請求項10のキャビテーション噴射ノズルは、上記請求項5と6記載の被削材の表面研削層を性状向上する研削・研磨する研削装置において、上記キャビテーション噴射ノズルは、内外の二重筒体からなり、中心側筒内には超高圧水を供給し、外周側環状筒の空間内には低圧水を供給することで、上記キャビテーション噴射ノズルから噴射する噴射水は、砥石の研削面に対して、その中心部は超高圧柱を呈し、該超高圧柱の外周辺は環状の微細気泡を呈し、該微細気泡の外周辺は環状の低圧水からなる三重環状の噴射水としたこと特徴とする。 The cavitation injection nozzle of
請求項11の自動研削運転方法は、上記請求項4と請求項8における研削制御を司るNC制御装置において、被研削材に対する砥石選定と、微細気泡の選定と、研削作業中の研削面及び被研削材の表面状態検出と、研削後の砥石面や被研削材の表面形状の画像検出と、研削後の砥石面や被研削材の表面形状の総合判定と、不良品の被研削材を砥石選定工程にフィードバックして再度の研削作業を繰り返させることを特徴とする。 The automatic grinding operation method of
請求項1の微細気泡の噴射作用による研削砥石の常時研削面再生方法よると、微細気泡を噴射するキャビテーション噴射ノズルは、研削砥石の外周面に向けて上記微細気泡を外周面に噴射して研削砥石表面層の研削屑を排除して研削面に砥粒を露出再生するから、砥石表面を目詰まりさせようとする研削屑他を吹き飛ばし、研削砥石内層の砥粒を研削面に常に露出再生でき、砥石表面が常時ドレッシング・清掃され、研削作用が高効率に促進できる。この結果、被削材加工面に対する加工面性状を高精度に向上できる。 According to the method for constantly regenerating the grinding surface of a grinding wheel by the action of injecting microbubbles according to
請求項2の微細気泡の噴射作用によるゴム砥石の常時研削面再生方法よると、ゴム表面を目詰まりさせようとする研削屑他を吹き飛ばし、研削砥石内層の砥粒を研削面に常に露出再生でき、目詰まりするゴム砥石表面が常時ドレッシング・清掃され、研削作用が高効率に促進できる。この結果、ゴム砥石による被削材加工面に対する加工面性状を高精度に向上できる。 According to the method for constantly regenerating the grinding surface of a rubber grindstone by the jetting action of microbubbles according to
請求項3は上記請求項1~請求項2に記載の微細気泡の噴射作用によるゴム砥石又は研削砥石の常時研削面再生方法において、キャビテーション発生装置で作られた微細気泡は、キャビテーション発生装置内のアキュームレーターを介在時は連続する均一圧力でキャビテーション噴射ノズルから吐出させるか、アキュームレーターを介在しない時は脈動噴射できるから、上記微細気泡は、砥石外周面に対し一定噴射か脈動噴射が選択でき、砥石面の目詰まり状況に対応した研削屑の排除作用を大幅に促進でき、ゴム砥石又は研削砥石による被削材に対する更なる研削効率と研削面・加工面性状を高精度に向上できる。
請求項4は、上記請求項3に記載のゴム砥石又は研削砥石の常時研削面再生装置において、上記キャビテーション発生装置で作られる微細気泡の水圧、水量、脈動噴射のオン・オフ、微細気泡のサイズ設定等は、NC制御装置からの指令信号により、キャビテーション発生装置の機能設定を司るから、砥石外周面に対する任意で最適条件の噴射量他が自在に選択できる。この結果、研削面の目詰まりやゴム砥石の研削面のゴム砥石露出状況に対応した研削屑やゴム剤の排除作用を適応制御でき、大幅な研削面の改善が図られ、被削材に対する研削効率と研削面の面性状を高精度に維持向上できる。
請求項5は、キャビテーション噴射ノズルの微細気泡をゴム砥石又は研削砥石面と、このゴム砥石又は研削砥石で研削・研磨される被研削材の研削面にも噴射してゴム砥石又は研削砥石により被研削材の表面研削層研削装置であるから、ゴム砥石又は研削砥石の外周面が常時ドレッシング・清掃されゴム砥石内層又は研削砥石内層の砥粒を研削面に露出再生出来るとともに、該ゴム砥石又は研削砥石の外周面が被研削材に接する研削面に向けて上記ゴム砥石又は研削砥石の外周面と被研削材の表面研削層に対し、高速噴射時に微細気泡を噴射すると、ゴム砥石又は研削砥石による圧搾研削力により、微細気泡は気泡圧搾研削力により崩壊食されて気泡崩壊時に衝撃波・衝撃力を発生し、ショットピーニング作用による表面改質を図る。更に、ゴム砥石内層又は研削砥石内層の砥粒は、研削面に露出再生成形され、結果的に被削材の加工面性状を高精度に研削・研磨・改善できる。 In
請求項6は、上記請求項5の研削装置において、上記微細気泡を噴射するキャビテーション噴射ノズルは、砥石の外周面が被研削材に接する研削面に向けて微細気泡を噴射する1本としても良く、先ず砥石の外周面に微細気泡が噴射されて常時ドレッシング・清掃されて砥石内層の砥粒を研削面に露出再生し、該砥石の外周面が被研削材に接する研削面に向けられ、上記砥石の外周面にも微細気泡が噴射されて被研削材の表面研削層に対して該微細気泡を崩壊食させ、この時に砥石の圧搾研削力により、被削材の加工面性状を高精度に研削・研磨できる。 In claim 6, in the grinding apparatus of
上記請求項7は、上記請求項5と請求項6の被削材の表面研削層を性状向上する研削・研磨する研削装置において、キャビテーション発生装置で作られる微細気泡は、キャビテーション発生装置内のアキュームレーターを介在時は連続する均一圧力でキャビテーション噴射ノズルから吐出し、アキュームレーターを介在しない時は脈動噴射する作用となり、上記微細気泡は、脈動又は一定圧で砥石外周面に対応した任意な噴射方法が選択できるから、目詰まり状況に対応した排除作用を大幅に改善・促進でき、被削材に対する更なる加工効率と加工面性状を高精度に向上できる。 The
上記請求項8の被削材の表面研削層を研削・研磨する研削装置によると、上記請求項7記載の被削材の表面研削層を性状向上する研削・研磨する研削装置において、上記キャビテーション発生装置の設定となる水圧、水量、脈動噴射のオン・オフ、微細気泡のサイズ設定は、キャビテーション発生装置の機能設定を司るNC制御装置からの指令信号により、自由自在に各種機能設定ができ、砥石外周面や研削面に対して任意で最適条件に噴射量が選択できる。この結果、被削材に対する更なる研削効率と研削面性状を高精度に向上できる。 According to the grinding apparatus for grinding and polishing the surface grinding layer of the work material according to the
上記請求項9と請求項10は、上記請求項1~4と請求項6~7において、上記キャビテーション噴射ノズルは、1本構成でも三重環状の噴射水を放出できるから、中心側筒内に超高圧水を供給すると、外周側環状筒の空間内には低圧水が供給されるから、上記キャビテーション噴射ノズルから噴射する噴射水は、ゴム砥石又は研削砥石の研削面に対して、その中心部は超高圧柱を呈し、該超高圧柱の外周辺は環状の微細気泡を呈し、該微細気泡の外周辺は環状の低圧水を分割給水できる。これで、各研削・研磨部位に対応した繊細且つ高精度な微細気泡の噴射になり、ゴム砥石又は研削砥石の外周面や被削材に対する更なる研削効率と研削面性状を飛躍的に高精度に向上できる。
上記請求項11の自動研削運転方法によると、上記研削制御を司るNC制御装置に対して、被研削材に対する砥石選定と、微細気泡の選定と、研削作業中の研削面及び被研削材の表面状態検出と、研削後の砥石面や被研削材の表面形状の画像検出と、研削後の砥石面や被研削材の表面形状の総合判定と、不良品の被研削材を砥石選定工程にフィードバックして再度の研削作業を繰り返させるから、上記被研削材に対する研削砥石の自動選定と、微細気泡の水圧・水量他の選定と、研削中の研削状態の検出と、研削後の良否判定及び不良品砥石や被研削材の再研削が自動で行える。更に、自動研削運転により、被研削材に対する品質が均一に保たれ保証される。 According to the automatic grinding operation method of
以下、図1~図11により、本発明の各実施例について順次に説明する。 1 to 11, each embodiment of the present invention will be described in sequence.
先ず、図1は、キャビテーション発生装100置及びゴム砥石11(GT)による被削材Yの表面研削層の性状向上のシステム全体図を示している。
先ず、キャビテーション発生装置100は、公知装置と略同じ構成部材からなる。クーラント液1を貯めるタンク2には、吸引ポンプPを備えており、該ポンプPを駆動するモーターMにより、クーラント液1を汲み上げる時の濾過フィルタ3とレギュレータ4とプランジャー弁5とそのドレン6と、更に圧縮されたクーラント液1のバイパス弁7と、脈動するクーラント液1を平滑化するアキュームレーター8とを備えており、配管9を経由して外部の研削盤10の回転軸に取付けたゴム砥石11の上部空間に気泡噴射ノズルNを備えている。上記気泡噴射ノズルNは、図1(b)に見るように、ゴム砥石11の上部のノズルN1と、研削砥石11の回転方向で被削材Yに食い込む部分に向けたノズルN2の2箇所に配置されている。尚、上記キャビテーション発生装置100は、NC制御装置50によって運転制御されている。(詳細機能は、後記する)。First, FIG. 1 shows an overall view of the system for improving the properties of the surface grinding layer of the workpiece Y using a
First, the
更に、図1(b)(c)において、ゴム砥石11(GT)と被削材Yに食い込む部分の細部を図示する。即ち、ノズルN2からの微細気泡1aは、ゴム砥石11(GT)が被削材Yに食い込む部分の研削面Y1に向け、噴射した微細気泡1aは研削面Y1に対するゴム砥石11(GT)の切削力により気泡崩壊、即ち、気泡崩壊Kされる(詳細は後記する)。また、砥石11(GT)の表面11aにも、ノズルN1から微細気泡1aを噴射して洗浄作用し、ゴム砥石表面が梨地化されて、内層の砥粒Gを研削面11aに露出生成する。 1(b) and 1(c) show details of the rubber whetstone 11 (GT) and the portion that bites into the work material Y. FIG. That is, the
上記微細気泡1aを噴射する気泡噴射ノズルNの構成は、図2の如く公知構成と略同一である。上記気泡噴射ノズルNは、内外の二重筒体P1,P2からなる。上記中心側筒P2内には、キャビテーション発生装置100の吸引ポンプPから吐出する超高圧水W1を供給し、外周側環状筒P1の環状空間内には低圧水W2を供給する。これで、上記気泡噴射ノズルNから噴射する噴射水である微細気泡1aは、図3の如く、ゴム砥石11(GT)の研削面11aに対して、その中心部は超高圧水柱W1を呈し、該水W1の外周辺は環状の微細気泡1aを呈し、該微細気泡の外周辺は環状の低圧水W2からなる三重環状の噴射水となる。 The structure of the bubble jetting nozzle N for jetting the
上記キャビテーション発生装置100の吸引ポンプPから吐出する超高圧水W1は、図7に示す様に、キャビテーション発生装置100内のアキュームレーター8を介在時は連続する均一圧力P0で気泡噴射ノズルNから吐出し、アキュームレーター8を介在しない時は脈動噴射圧力PBとなる。上記脈動する微細気泡1aは、図3に示すように、砥石11の外周面11aに対応した任意な噴射方法が選択できる。しかして、ゴム砥石11の研削面11aの目詰まり状況に対応した研削屑の排除作用を大幅に促進でき、被削材Yの研削面Y1に対する更なる加工効率と加工面性状を高精度に向上できる(詳細は後記する)。 As shown in FIG. 7, the ultrahigh-pressure water W1 discharged from the suction pump P of the
上記キャビテーション発生装置100で作られる微細気泡1aの水圧、水量、脈動噴射のオン・オフ、微細気泡1aのサイズ設定は、NC制御装置50からの指令信号(図示なし)により、キャビテーション発生装置100の機能設定を司る自動運転(コンピュータ運転制御技術AI)により支配されている。即ち、NC制御装置50が持つコンピュータ運転制御技術AIの機能により、図11の如く自動プログラムされ、自動運転される(詳細は後記する)。 The water pressure and water volume of the
続いて、上記NC制御装置50により自動運転するためのプロラム設定と自動運転の概要を説明する。
初めに、自動研削運転方法となる研削作業の手順構成から説明する。研削制御を司るNC制御装置50に対して、被研削材Yに対する砥石選定と、微細気泡1aの選定と、研削作業中の研削面Y1及び被研削材Yの表面状態検出と、研削後の砥石面や被研削材Yの表面形状の画像検出と、研削後の砥石面11aや被研削材Yの表面形Y1の総合判定と、不良品の被研削材を砥石選定工程にフィードバックして再度の研削作業を繰り返えされる。Next, an overview of program setting and automatic operation for automatic operation by the
First, the procedure configuration of the grinding work, which is the automatic grinding operation method, will be described. For the
その詳細は、図1及び図11において、NC制御装置50の起動「スタート」S1により、「被研削材の選定・・・ゴム砥石か研削砥石か」S2を設定すると、次の「水圧・水量・脈動の有無・微細気泡のサイズ・の各設定」S3、「ゴム砥石GT」S4の「状態検出」S6か「研削砥石BT」S5の「状態検出」S7か、「被削材Y」S6かを、各々「状態検出」S8する。この時、各砥石からの反射光線で砥石表面の粗さを・画像として映し出すリモートセンサ(図示なし)により画像検出」S8する機能が盛り込まれているから、設定した「表面粗さか適か否か?」S9,S10,S11を判定し、OKならば「総合的判定で合格品」S12として「エンド」S13。NG(不合格品)ならば「水圧・水量・脈動の有無・微細気泡のサイズ・の各設定」S3にフィードバックし、設定変更して再トライする。最終的に合格品に誘導制御される。 1 and 11, when the
しかして、上記被研削材Yに対するゴム砥石GT(11)、又は硬質砥石BTの自動選定と、微細気泡1aの水圧他の各選定と、この後の自動研削運転により、被研削材Yに対する品質が均一に保たれ、且つ保証される。 Thus, the automatic selection of the rubber grindstone GT (11) or the hard grindstone BT for the material Y to be ground, the water pressure of the
続いて、図3~図5により、キャビテーション発生装置100で作られた微細気泡1aを砥石11(GT)の研削面11aに噴射時に起きる洗浄作用や崩壊作用(キャビテーション・ピーニング)による砥石面に対する研削面再生方法と被削材Yの研削作用について、以下に説明する。
図4(a)(b)(c)は、脈動又は定圧した微細気泡1aによる砥石面に対する研削面の再生と同時に作用する被削材Yの表面Y1の崩壊食作用(脈動キャビテーション・ピーニング)の各工程を示している。先ず、微細気泡1aを研削面Y1に向けて噴射(a)すると、微細気泡1aは衝撃力で被削材Yの表面Y1に噴射・衝突(b)し、表面層Y1を崩壊食させる。この時、ゴム砥石11(GT)の表面も破壊するとともに、この表面層の接着層を気泡崩壊(c)させる。これで、ゴム砥石11の研削面11aにも、微細気泡1aによる壊食作用が働き、研削面11aにこびり付いた接合剤Sや研削屑を吹き飛ばし、砥粒Gを研削面に露出再生する研削砥石の常時研削面再生方法が実行される。
しかして、上記噴射による気泡の崩壊時において、被削材Yの表面層Y1には圧縮応力が作用し、研削面を補強する。これにより、砥石面の研削時の砥粒Gの無駄な脱落を防止できるから、被削材Yに対する研削効率を高めるとともに、ゴム砥石11GTの常時研削面再生方法が確実に実行できる。勿論、硬質砥石BTにおいても、同様である。Subsequently, referring to FIGS. 3 to 5, grinding of the grindstone surface by cleaning action and collapsing action (cavitation peening) that occurs when
FIGS. 4(a), 4(b) and 4(c) show the decay phagocytosis (pulsation cavitation peening) of the surface Y1 of the work material Y acting simultaneously with regeneration of the ground surface on the grindstone surface by pulsating or constant-
Thus, when the bubbles collapse due to the injection, a compressive stress acts on the surface layer Y1 of the material Y to reinforce the ground surface. As a result, the abrasive grains G can be prevented from falling off unnecessarily during grinding of the grindstone surface, so that the grinding efficiency for the work material Y can be improved, and the method for constantly regenerating the ground surface of the rubber grindstone 11GT can be reliably carried out. Of course, the same applies to the hard grindstone BT.
更に、細かく説明すれば、図5(a)に示す上記ゴム砥石GT(11)時には、該ゴム砥石の外周面にキャビテーション噴射ノズルNから噴射された微細気泡1aは、高圧力で表面円滑なゴム砥石面の結合剤Sである熱硬化性樹脂又はゴムを微細気泡1aの衝突で脱落・分離させて梨地化される。この衝突で壊食作用が起き、多数の砥粒Gを砥石面に露出することで、窪み面を形成したゴム砥石に再生させる。しかして、研削性能と研削屑微粉の排出性能を促進維持する微細気泡1aの作用によるゴム砥石GT(11)の常時研削面再生方法が確実に実行できる。この作用は、図5(b)の硬質砥石(ビトリファイド砥石)BTにおいても、同様な作用効果が得られる。図示のみ示し、説明は省略する。 More specifically, when the rubber grindstone GT (11) shown in FIG. 5(a) is used, the
しかして、上記ゴム砥石GTの特徴は、・気孔が無い。・切り屑ポケットの機能が無い。・表面は滑らか(ツルツル)。・弾性(除荷されると完全に復元する)。・被削材Yとの接触は面接触(面加工)。・砥粒Gは結合剤Sから突出していない。・冷却液となる微細気泡1aの砥石内部への供給が極めて困難。・研削も可能だが研磨が得意分野。・冷却液砥石内供給は流路設計が必要である。であるが、これにも関わらず、ゴム砥石GTの研削性能を維持できる。また、硬質砥石BTは、図5(b)中にその特性を説明しているも、砥粒が研削屑等で埋没すれば、微細気泡1aを砥石面に噴射することで、ゴム砥石と同様の表面洗浄の作用が高効率に行われる。 The characteristics of the rubber grindstone GT are as follows: No pores.・There is no chip pocket function.・The surface is smooth. • Elasticity (perfect recovery when unloaded).・Contact with work material Y is surface contact (surface machining). - The abrasive grains G do not protrude from the binder S.・It is extremely difficult to supply fine air bubbles 1a, which serve as coolant, into the grinding wheel.・Grinding is also possible, but polishing is our specialty.・It is necessary to design a flow path for supplying the cooling liquid inside the grindstone. However, in spite of this, the grinding performance of the rubber grindstone GT can be maintained. In addition, although the characteristics of the hard grindstone BT are explained in FIG. The surface cleaning action of is performed with high efficiency.
再度、上記ゴム砥石GTの常時研削面再生方法を、図6で簡潔に説明する。即ち、(脈動ウオータージェット・ピーニング)による微細気泡1a(PB)を、図7の(不連続、不等吐出)とし、このキャビテーション発生装置100による運転で説明する。先ず、図6(a)において、・砥粒Gは、砥石GT(11)の表面から見えなく埋没している。そして、・砥石の表面Sはツルツルに滑らかである。そこで、図6(b)の様に、・脈動ウオータージェットPBの微細気泡1aを砥石表面に噴射する。そうすると、図6(b)に示すように、噴射した微細気泡1aは、表面円滑なゴム砥石GT(11)面の結合剤Sである熱硬化性樹脂又はゴムを崩壊機能の付与で飛散させて、多数の砥粒Gを砥石面に露出する。この結果として、・結合剤(ゴム)Sが飛散されて削り取られる。そして、・ゴムに埋没していた砥粒Gがゴム砥石GT(11)の表層に突出する。これで、・滑らかな結合剤Sであるゴムは、削られて飛散し梨地状に荒れた面にドレッシング処理される。 Again, the method for constantly regenerating the grinding surface of the rubber grindstone GT will be briefly described with reference to FIG. That is, the operation of the
上記の如く、常時研削面再生方法によりゴム砥石GT(11)は、その表面が梨地状に荒れた面になり、・クーラント冷却液(微細気泡)1aは、荒れた面に巻き込まれて加工点に供給される。しかして、・切り屑を荒れた面が捕えて排出する。・梨地状の結合材は加工に伴い磨耗して滑らかになるも、・砥粒Gは脱落して新しい砥粒が供給される。更に、・加工点から加工点の任意間で脈動ウオータージェトである微細気泡1aが、摩耗した砥粒Gを突出再生させる。この時、・NC制御装置で、脈動サイクル、吐出圧、吐出量を適時適切に制御する。・此れらを総合的に連携し一体化して行うシステムが常時研削面再生方法である。この作用は、・ビトリファイド砥石BTでも、従来にない気孔の高効率洗浄が可能になる。勿論、均一圧力P0の微細気泡1aにおいても、略同一の作用効果が得られる。 As described above, the rubber grindstone GT (11) has a satin-like roughened surface due to the method of constantly regenerating the ground surface, and the coolant cooling liquid (microbubbles) 1a is caught in the roughened surface and supplied to Thus: • Chips are captured and ejected by the rough surface.・Although the satin-like binding material is worn away and becomes smooth with the processing, ・Abrasive grains G fall off and new abrasive grains are supplied. In addition, the fine air bubbles 1a, which are pulsating water jets, protrude and regenerate the worn abrasive grains G between working points. At this time, • The pulsation cycle, the discharge pressure, and the discharge amount are appropriately and timely controlled by the NC control device.・The system that comprehensively cooperates and integrates these is the constant grinding surface regeneration method. This action enables the vitrified grindstone BT to clean pores with high efficiency, which has not been possible in the past. Of course, substantially the same effects can be obtained with the
続いて、上記研削砥石であるビトリファイド砥石BTの常時研削面再生方法について、図5(b)により、その機能・作用を詳細に説明する。図5(b)の硬質砥石であるビトリファイド砥石BTは、砥粒Gと気泡Eと結合剤Sからなる。このビトリファイド砥石BTの特性は、・気孔が有る。・気孔が切り屑ポケットの機能を果たす。・砥石表面はザラザラ(梨地)。砥石は・硬質(硬い)。・被削材Yとの接触は線(線加工)となる。・砥粒Gは結合剤Sから突出している。・クーラント冷却液となる微細気泡1aは、気孔Eに貯められ、ここから供給される。・研削(微細な切削とも言われる)。・微細気泡1aがくぼみに貯められ、砥石内供給が可能である。等々の作用効果が得られる。
更に言えば、上記微細気泡1aは、冷却液を加工点に供給した後に、切屑を包み込み吸着して外部へ効率良く排出する。これにより、従来は気泡を持たないゴム砥石において、「冷却性」「切屑排出性」を発揮して「研削焼け」を抑止し、研削面の「加工性状を向上する効果が得られる。Next, with reference to FIG. 5(b), the functions and actions of the method for constantly regenerating the grinding surface of the vitrified grinding wheel BT, which is the grinding wheel, will be described in detail. A vitrified grindstone BT, which is a hard grindstone, shown in FIG. The characteristics of this vitrified grindstone BT are: ・There are pores. • Pores serve as chip pockets.・The whetstone surface is rough (pear-skin). The whetstone is hard (hard).・The contact with the work material Y becomes a line (line processing). - The abrasive grains G protrude from the bonding agent S. - The
Furthermore, after the cooling liquid is supplied to the machining point, the
次の本発明は、キャビテーション発生装置100で作られた微細気泡1aを、特にゴム砥石GT若しくは研削砥石(ビトリファイド砥石)BTにおいて、この砥石で研削・研磨される被研削材Yの研削面Y1に噴射し、被研削材の表面研削層Y1、即ち、研削面Y1を性状向上(疲労強度、耐食性、面粗さ、強度強化の向上)する研削装置に特定したものである。図1~図3と図5(a)、図7、図8、図9に記載の実施例を基に説明する。 Next, the present invention applies
図1において、本発明は、前記キャビテーション発生装置100で造られた細気泡1aを噴射するキャビテーション噴射ノズルN2からの微細気泡1aは、研削砥石11が被削材Yに食い込む部分の研削面Y1に向けて噴射し、加工点(研削点)を崩壊・壊食させるものである。 In FIG. 1, according to the present invention, the fine bubbles 1a from the cavitation injection nozzle N2 that injects the
図8において、上記微細気泡1aをPB又はP0とし、これをゴム砥石GP又は硬質砥石BTと、被研削材Yに接する研削面Y1に向けて噴射する。この時に、被研削材の表面研削層に対して高速噴射させる微細気泡1aは、キャビテーションピーニングで崩壊食(圧縮崩壊)Kする。即ち、砥石GP又BTの研削点は、圧搾研削力Fにより、研削砥石内層の砥粒Gを露出再生されるとともに被削材Yの加工面性状を高精度・高硬度に研削・研磨する。即ち、冷間加工の一種で、加工面表層の硬さ向上と残留応力を付与する慣性ピーニング効果が、砥石と被研削材Yに微細気泡1aが挟まれ圧縮されて気泡崩壊時の衝撃波・衝撃力が発生する。これにより、「疲労強度」「耐食性」「面粗さ」等の向上と強度が図られる。 In FIG. 8, the
即ち、上記作用を再度説明すれば、微細気泡1aを、図1(c)及び図8(b)の如く、ゴム砥石GP又は研削砥石BTと研削面Y1に向け噴射する。これで、微細気泡1aは、砥石の表面及び研削面Y1との間に侵入して圧縮破壊K・Fを発生させ、研削面の表面層、即ち、研削面を図8(c)の如く、強・圧縮応力が働いて機械強度を高め補強するものである。 That is, to describe the above operation again,
上記被削材の表面研削層を性状向上する研削・研磨する研削装置の作用を、更に、具体的なワークである図9のブレードBLの翼面加工例で、再度詳細に説明する。図面では、回転軸SPの砥石GT,BTがブレードBLの曲面となる研削面Y1を高精度・高精密に研削・研磨加工研磨するに際して、・砥石は衝突面を荒くする冷却液を巻き込みながら加工点へ供給する。・特に表面が滑らかなゴム砥石GTの時は、回転に伴う外周の空気層と、相まって冷却液を弾き飛ばすことから加工点の研削焼けが長く宿命となっていた。然し乍ら、本発明によると、・荒くなった砥石GT,BTの面は砥粒Gの脱落と共に磨耗で元の滑らかさに戻るが、常にドレッシングとツルーイングを微細気泡1aの噴射により、ウオータージェットとマイクロバブル1aを維持する。・この時、微細気泡1aのマイクロバブルは砥石GT,BTと被削材BLに挟まれ圧縮されて微細気泡1aが崩壊する。しかして、効率良く、研削面Y1を高精度・高精密に研削・研磨加工研磨するのみならず、ブレードBLの表面は「疲労強度」「耐食性」「面粗さ」等の向上と強度が図られる。 The operation of the grinding apparatus for grinding and polishing the surface grinding layer of the work material to improve the properties will be described in detail again with reference to the example of blade surface processing of blade BL in FIG. 9, which is a specific workpiece. In the drawing, the grindstones GT and BT of the rotating shaft SP grind and polish the grinding surface Y1, which is the curved surface of the blade BL, with high precision and high precision. Feed to the point.・Especially when using the rubber grindstone GT, which has a smooth surface, the cooling liquid is thrown off by the air layer on the outer circumference as it rotates. However, according to the present invention, the surfaces of the grinding wheels GT and BT that have become rough return to their original smoothness due to wear as the abrasive grains G fall off. Maintain
本発明の各実施態様となる発明技術の総括的系統について、図10により、簡潔に説明する。先ず、キャビテーション系のノズル形状の開発は、(A)案、(B)案、(C)案からなる。バブルの開発は、上記各ノズル形状により、(A)案、(B)案の微細気泡1aが得られる。次に、キャビテーション・バブルの開発の一つとなるゴム砥石GTにおいては、ノズルNからの微細気泡1aの噴射で、(A)案~(D)案が得られる。更に、キャビテーション・バブル・ピーニングによると、研削砥石11(GT)において、各種被削材Y(SUS材試験・実ブレード試験・実機試験のブレード)の(A)案~(D)案が実施できる。上記総括的な技術が、本発明の要旨を包括している。 A general system of the invention technology that constitutes each embodiment of the present invention will be briefly described with reference to FIG. First, the development of the cavitation nozzle shape consists of plans (A), (B), and (C). As for the development of the bubbles, fine air bubbles 1a of plan (A) and plan (B) are obtained according to the nozzle shapes described above. Next, in the rubber grindstone GT, which is one of the developments of cavitation bubbles,
上記ブレードBLの翼面加工例による作用・効果は、・表層から約1mm圧縮応力が付与される。・加工面の疲労強度が向上する。・加工面の超寿命化。・水のみ使用しショット材(金属玉、砥粒、砂・・・)が不要。・材料の靱性を維持し組織を微細緻密化する。・表層に形成されるディンプルは摺動、潤滑性を向上する。・加工後の洗浄が不要。・研削焼けが抑止される。・硬化表層は剥がれない。・高額なプランジャーポンプが不要。等々の多彩なメリットが得られる。 The effects and effects of the example of blade surface processing of the blade BL are as follows: ・A compressive stress of about 1 mm is applied from the surface layer.・The fatigue strength of the machined surface is improved.・Extremely long service life of the machined surface.・Uses only water and does not require shot materials (metal balls, abrasive grains, sand...).・Maintains the toughness of the material and makes the structure fine and dense.・The dimples formed on the surface improve sliding and lubricity.・No need to wash after processing.・Grinding burn is suppressed.・The hardened surface layer does not peel off.・Expensive plunger pump is unnecessary. You can get various benefits such as
以上のように、本発明は、工作機械の研削・研磨加工、特に研削盤における研削技術に係わり、例えばマイクロバブルクーラント液(微細気泡)を研削・研磨加工に使用した実施例における革新的な技術であり、特に、微細気泡が持つ崩壊食作用(キャビテーションピーニング作用)により、全く新規な微細気泡の噴射作用によるゴム砥石又は研削砥石の常時研削面再生方法とその装置、被削材の表面研削層を性状向上する研削・研磨する研削装置、研削砥石用のキャビテーション噴射ノズル、自動研削運転方法の画期的な新技術を提供できる。 As described above, the present invention relates to the grinding and polishing of machine tools, particularly to the grinding technology of grinding machines. In particular, due to the decay erosion effect (cavitation peening effect) possessed by microbubbles, a completely new method and apparatus for constantly regenerating the grinding surface of a rubber grindstone or grinding wheel by the jetting action of microbubbles, and the surface grinding layer of the work material. We can provide groundbreaking new technologies such as grinding equipment for grinding and polishing, cavitation injection nozzles for grinding wheels, and automatic grinding operation methods.
本発明は、上記実施態様に限定されず、その他の多種多様な研削や磨き技術にも、更に、多様な他の用途にも展開できる新技術である。 The present invention is not limited to the embodiments described above, but is a new technology that can be extended to a wide variety of other grinding and polishing techniques, as well as to a wide variety of other applications.
1 クーラント液
1a 微細気泡
2 タンク
3 濾過フィルタ
4 レギュレータ
5 プランジャー弁
6 ドレン
8 アキュームレーター
9 配管
10 研削盤
11 研削砥石
11a 研削面
50 NC制御装置
100 キャビテーション発生装置
BL ブレード
GT,BT ゴム砥石と硬質砥石
G 砥粒
S 結合剤
SP 回転軸
E 気孔
F 圧搾研削力
K 気泡崩壊
N キャビテーションノズル
n1,n2 ノズル
P 吸引ポンプ
M モーター
Y 被削材
Y1 表面
W1 超高圧水
W2 低圧水1
Claims (11)
上記微細気泡を噴射するキャビテーション噴射ノズルは、研削砥石の外周面に向けて上記微細気泡を噴射することで研削砥石表面層の研削屑を排除して研削面に砥粒を露出再生することを特徴とする微細気泡の噴射作用による研削砥石の常時研削面再生方法。A grinding surface regeneration method for a grinding wheel surface by a cleaning action that occurs when microbubbles produced by a cavitation generator are sprayed onto the grinding surface of a grinding wheel on a grinding machine, comprising:
The cavitation injection nozzle that injects the fine bubbles is characterized by ejecting the fine bubbles toward the outer peripheral surface of the grinding wheel, thereby removing the grinding dust on the surface layer of the grinding wheel and exposing and regenerating the abrasive grains on the grinding surface. A method for constantly regenerating the grinding surface of a grinding wheel by the jetting action of microbubbles.
上記研削砥石がゴム砥石時には、該ゴム砥石の外周面にキャビテーション噴射ノズルから噴射する微細気泡は、表面平滑なゴム砥石面の結合剤である熱硬化性樹脂又はゴムを剥離機能で剥がすことで砥粒を砥石面に露出して新たな梨地面状をゴム砥石に再生成形させることを特徴とする微細気泡の噴射作用によるゴム砥石の常時研削面再生方法。A method for constantly regenerating a grinding surface of a grinding wheel by the jet action of microbubbles according to claim 1,
When the grinding wheel is a rubber wheel, the microbubbles injected from the cavitation injection nozzle to the outer peripheral surface of the rubber wheel remove the thermosetting resin or rubber, which is the binding agent of the rubber wheel with a smooth surface, using a peeling function. A method for constantly regenerating a grinding surface of a rubber grindstone by the jet action of microbubbles, characterized by exposing grains on the grindstone surface to regenerate a new satin-like surface on the rubber grindstone.
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