JP2500285B2 - カップ状砥石 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カップ状砥石に関し、
特に、湿式研削時における研削焼けや切り屑の溶着など
を防止する技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】環状の周壁とその一端に設けられた底壁
とを備えてカップ状を成し、軸心回りに回転させられて
その周壁の他端面が被削平面と摺接させられることによ
りその被削平面を研削する形式のカップ状砥石が知られ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、かかるカッ
プ状砥石を用いて湿式平面研削を行う場合には、通常、
そのカップ状砥石の外周側からその砥石と被削材との摺
接部分近傍に向かって研削液が放射されるが、カップ状
砥石の研削面と被削材の被削平面とは面接触させられる
ことから、それら研削面と被削平面との摺接部分に砥石
の外周側から研削液を充分に供給することは困難であ
り、これにより、研削能率を維持しようとすると、研削
焼けや切り屑の溶着などを生ずるという問題があった。

【０００４】これに対し、研削液導入穴が設けられた回
転軸と、その研削液導入穴へ研削液を供給するための研
削液供給管をシール部材によりシールしつつ接続する接
続装置とを備えた研削液導入装置を使用することによ
り、回転軸に固定されたカップ状砥石内へその回転軸内
を通して研削液を導入することが提案されている。この
ようにすれば、カップ状砥石内へ導入された研削液を砥
石の回転に伴う遠心力により砥石と被削材との摺接部分
に好適に供給し得るため、上記研削焼けや切り屑の溶着
などを好適に防止し得ると考えられる。しかし、この場
合には、研削液供給管と回転軸とを接続する接続装置の
構造が複雑となるのに加えて、研削液に混入した砥粒や
切り屑などにより接続装置のシール部材が損傷させられ
るのを回避するために研削液を濾過するためのフィルタ
装置として高性能のものを用いねばならないため、研削
液導入装置が高価となる欠点がある。また、カップ状砥
石が小型の場合においては、それを固定するための回転
軸の径も小さくなるため、その回転軸に研削液導入穴を
設けると回転軸の剛性が損なわれるおそれがある。

【０００５】一方、たとえば本出願人が先に出願して公
開された特開平４−５７６７７号公報に記載されている
ように、カップ状砥石の周壁に研削液導入穴を形成し、
その周壁に向かって放射された研削液をその研削液導入
穴を通して周壁内へ導入するようにすれば、上記のよう
な高価な研削液導入装置を要することなく且つ回転軸の
剛性を損なうことなく、カップ状砥石内へ導入された研
削液により研削焼けや切り屑の溶着などを好適に防止し
得ると考えられる。

【０００６】しかし、この場合においても、未だ解決す
べき問題を有している。すなわち、回転しているカップ
状砥石の周壁に向かって研削液が放射されることによ
り、その研削液が周壁に設けられた研削液導入穴に入り
込んだとしても、その研削液導入穴内の研削液が砥石の
回転に伴う遠心力により再び放出されてしまうおそれが
ある。このため、カップ状砥石内へ研削液を充分に供給
できず、研削焼けや切り屑の溶着などを好適に防止し難
い場合があるのである。

【０００７】本発明は以上の事情を背景として為された
ものであって、その目的とするところは、カップ状砥石
を固定して回転駆動するための回転軸に研削液導入穴を
設ける場合のように高価な研削液導入装置を要すること
なく且つ回転軸の剛性を損なうことなく研削焼けや切り
屑の溶着などを一層好適に防止し得るカップ状砥石を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の要旨とするところは、環状の周壁とその一端
に設けられた底壁とを備えてカップ状を成し、その周壁
の内側へ研削液が供給されつつ軸心回りに回転させられ
てその周壁の他端面が被削平面と摺接させられることに
よりその被削平面を研削する形式のカップ状砥石であっ
て、前記底壁の外面に前記周壁と同心に設けられた環状
溝と、その環状溝内の研削液を前記周壁の内側へ導入す
るためにその環状溝の底面から前記底壁を貫通して設け
られ、その周壁の他端側へ向かう程外周側へ傾斜する研
削液導入穴と、前記環状溝の一対の内壁面のうちの外周
側の内壁面に設けられ、その環状溝の底面に向かう程径
が大きくなるテーパ部とを、含むことにある。

【０００９】

【作用】かかる構成のカップ状砥石によれば、その底壁
の外面すなわち上面に環状溝が前記周壁と同心に設けら
れるとともに、その環状溝内の研削液を前記周壁の内側
へ導入するためにその周壁の他端側へ向かう程外周側へ
傾斜する研削液導入穴がその環状溝の底面から前記底壁
を貫通して設けられ、しかも、その環状溝の底面に向か
う程径が大きくなるテーパ部が前記環状溝の一対の内壁
面のうちの外周側の内壁面に設けられているので、回転
するカップ状砥石の外側からその底壁に向かって放射さ
れた研削液がその底壁の環状溝内に供給されると、その
環状溝内の研削液はその底面に開口する研削液導入穴内
に効率よく流入すると同時に、その研削液導入穴内の研
削液には砥石の回転に伴う遠心力により周壁の他端側へ
向かう力が作用し、これにより、研削液導入穴内の研削
液が積極的に砥石内へ導入される。

【００１０】

【発明の効果】したがって、カップ状砥石を固定するた
めの回転軸に研削液導入穴を設ける場合のように高価な
研削液導入装置を要することなく且つ回転軸の剛性を損
なうことなく研削液を砥石内へ導入することができると
ともに、砥石の周壁に研削液導入穴を設ける場合のよう
に砥石の回転に伴う遠心力により研削液導入穴内の研削
液が放出されることなくその遠心力を利用して研削液導
入穴内の研削液を砥石内へ積極的に導入することができ
て研削焼けや切り屑の溶着などを一層好適に防止し得る
カップ状砥石が提供される。

【００１１】また、本発明によれば、前記底壁の外面に
周壁と同心に環状溝が設けられるとともに、その環状溝
の底面に前記研削液導入穴の一端すなわち上端が開口さ
せられているので、底壁に向かって放射された研削液が
環状溝内に効率よく受け入れられ、その環状溝内に一旦
収容された研削液が遠心力の作用を得て研削液導入穴内
へ積極的に吸引されるので、研削液導入穴内への研削液
の供給、およびカップ状砥石内への研削液の供給が一層
効率よく行われる。

【００１２】さらに、本発明によれば、前記環状溝の外
周側内壁面にその環状溝の底面へ向かう程径が大きくな
るテーパ部が設けられていることから、遠心力の作用下
で環状溝内に収容される研削液の容積が多くなると同時
に、環状溝内の研削液には砥石の回転に伴う遠心力によ
り上記テーパ部において環状溝の底面側への力が作用す
るので、研削液導入穴内への研削液の供給、およびカッ
プ状砥石内への研削液の供給が一層効率よく行われる。

【００１３】ここで、前記研削液導入穴は、好適には、
周壁の他端側へ向かう程外周側へ傾斜するだけでなく、
その周壁の外周側へ向かう程カップ状砥石の回転方向の
上流側へも傾斜するように設けられる。このようにすれ
ば、カップ状砥石の回転に伴って研削液導入穴内の研削
液には、遠心力により周壁の他端側へ向かう力が作用す
るのに加えて、慣性力によっても周壁の他端側へ作用す
る力が作用するので、砥石の回転速度が比較的低くて遠
心力が比較的小さい場合においても、慣性力に基づいて
研削液導入穴内の研削液をカップ状砥石内へ積極的に導
入することができる利点がある。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。

【００１５】図１および図２において、カップ状砥石
（以下、単に砥石という）１０は、台金部１２と砥石部
１４とを有して構成されている。台金部１２は、環状の
周壁１６と、その周壁１６の一端に設けられて中央穴１
８を有する底壁２０と、その底壁２０の中央穴１８周縁
部において周壁１６と反対側へ突設されて中央穴１８と
同径の内周面を有する円筒状突起２２とから成る台金本
体２４と、その台金本体２４の底壁２０の外面に複数の
ボルト２６等により固定されたリング状部材２８とを備
えており、台金本体２４の底壁２０および円筒状突起２
２とリング状部材２８とによって周壁１６と同心に環状
溝３０が形成されているとともに、底壁２０には、その
底壁２０の内面と環状溝３０の底面とにおいて両端がそ
れぞれ開口する比較的多数の研削液導入穴３２がドリル
加工等により形成されている。

【００１６】上記砥石部１４は、たとえば、ダイヤモン
ド砥粒あるいはＣＢＮ（立方晶窒化硼素）砥粒などを砥
材とする所謂超砥粒砥石にて構成されており、上記台金
本体２４の周壁１６の他端面（リング状部材２８と反対
側の端面）にたとえば接着剤により一体的に固定されて
いる。本実施例においては、上記周壁１６および砥石部
１４がクレームにおける周壁に相当し、上記台金本体２
４の底壁２０がクレームにおける底壁に相当する。

【００１７】以上のように構成された砥石１０は、たと
えば立型の研削装置に用いられ、台金本体２４の円筒状
突起２２の内周側および底壁２０の中央穴１８内に挿し
通された図示しない回転軸にナット等により固定され
て、その回転軸により回転駆動されつつ砥石部１４の先
端面が被削材の被削平面３６（図５参照）と摺接させら
れることにより、その被削平面３６が研削される。かか
る研削時においては、砥石１０の図１において上方に位
置する部分に配置された図示しない研削液放出管から環
状溝３０内へ向かって研削液が放出されるようになって
おり、この環状溝３０内へ供給された研削液が研削液導
入穴３２を通して周壁１６の内側の空間へ導入されるよ
うになっている。このようにして周壁１６内へ導入され
た研削液は、砥石１０の回転に伴う遠心力により砥石部
１４の研削面と被削材の被削平面３６との摺接部分に供
給されることとなる。

【００１８】ここで、本実施例においては、更に、上記
環状溝３０の外周側内壁面（リング状部材２８の内周
面）の前記底壁２０から所定距離離隔した位置には、底
壁２０側へ向かう程径が大きくなるテーパ部３４が設け
られており、各研削液導入穴３２の環状溝３０底面にお
ける開口は、テーパ部３４と環状溝３０の軸心と平行な
方向においてそれぞれ対向させられている。これによ
り、砥石１０の回転に伴う遠心力の作用により環状溝３
０内の研削液には上記テーパ部３４において環状溝３０
の底部側へ向かう力が作用し、この力により環状溝３０
内の研削液が研削液導入穴３２内へ積極的に押し込まれ
ることとなる。すなわち、研削液の単位体積当たりの質
量をｍ（ｋｇ／ｍ³ ）、テーパ部３４の平均半径をｒ₁
（ｍ）、砥石１０の回転角速度をω（ｒａｄ／ｓｅｃ）
とすると、図３に示すように、環状溝３０内の研削液は
数式１にて示す遠心力ｆ_c1にてテーパ部３４に押し付け
られることから、砥石１０の軸心を含む所定の平面内に
おけるその軸心と直角な所定の線ｌ₁ とテーパ部３４と
の成す角度をαとすると、研削液にはテーパ部３４に沿
って環状溝３０の底面側へ向かう数式２にて示す力ｆ₁
が作用し、この単位体積当たりの力ｆ₁ すなわち圧力ｆ
₁ で研削液が研削液導入穴３２内へ押し込まれるのであ
る。

【００１９】

【数１】ｆ_c1＝ｍ・ｒ₁ ・ω²

【００２０】

【数２】ｆ₁ ＝ｍ・ｒ₁ ・ω² ・ｃｏｓα

【００２１】また、本実施例においては、上記研削液導
入穴３２は、図１乃至図４に示すように、環状溝３０か
ら離隔する程すなわち周壁１６の他端側（被削平面３６
側）となる程底壁２０の外周側へ傾斜し、且つ軸心方向
から見た平面視において環状溝３０から外周側へ離隔す
る程砥石１０の回転方向（図２および図４中Ａ方向）の
上流側へ傾斜するようにそれぞれ形成されている。

【００２２】図１において実線にて示す研削液導入穴３
２およびそれを拡大して示す図３の研削液導入穴３２
は、その研削液導入穴３２の外周側への傾斜角度を示す
ために、便宜上、砥石１０の軸心を含む平面に投影した
状態での断面図として描かれており、研削液導入穴３２
は、上記砥石１０の軸心を含む平面内においてその軸心
と直角な線ｌ₂ に対して角度βで外周側へ傾斜してい
る。また、図１において破線にて示す研削液導入穴３２
は、砥石１０の所定の回転円周上における接線を含む平
面に投影した状態に相当するものであるとともに、図４
は、その接線を含む平面に投影した状態の研削液導入穴
３２を拡大し且つ断面にして示す図であり、研削液導入
穴３２は、上記接線を含む平面内において砥石１０の軸
心と直角な線ｌ₃ に対して角度γで砥石１０の回転方向
の下流側へ傾斜している。

【００２３】これにより、環状溝３０から研削液導入穴
３２内へ供給された研削液には、砥石１０の回転に伴う
遠心力の作用により前記角度βに基づいて周壁１６の内
側空間へ向かう力が作用するとともに、その研削液の慣
性力により前記角度γに基づいて周壁１６の内側空間へ
向かう力が作用し、これらの力に基づいて研削液導入穴
３２内の研削液が周壁１６の内側空間へ積極的に導入さ
れることとなる。すなわち、研削液導入穴３２の内周面
のうちの前記遠心力により研削液が押し付けられる部分
の平均半径をｒ₂ （ｍ）とすると、図３に示すように、
研削液導入穴３２内の研削液は数式３にて示す遠心力ｆ
_c2にて研削液導入穴３２の内周面に押し付けられること
から、研削液導入穴３２内の研削液にはその内周面に沿
って周壁１６の内側空間へ向かう数式４にて示す力ｆ₂
が作用する。また、回転する砥石１０により研削液導入
穴３２内の研削液の質点ｍにその研削液導入穴３２の内
周面を介して力ｆ₃ が加えられて加速度ａを生じたとす
ると、その質点ｍには、図４に示すように、−ｆ₃ なる
慣性力が生じ、この慣性力により研削液導入穴３２の内
周面に沿って周壁１６の内側空間へ向かう数式５に示す
力ｆ₄ が作用するのである。なお、上記角度α，β，γ
が小さくなる程上記力ｆ₁ ，ｆ₂ ，ｆ₄ はそれぞれ大き
くなるのであるが、角度αはたとえば５２°程度に、角
度βはたとえば５５°程度に、角度γはたとえば４５°
程度にそれぞれ設定される。

【００２４】

【数３】ｆ_c2＝ｍ・ｒ₂ ・ω²

【００２５】

【数４】ｆ₂ ＝ｍ・ｒ₂ ・ω² ・ｃｏｓβ

【００２６】

【数５】ｆ₄ ＝ｍ・ａ・ｃｏｓγ

【００２７】また、上記砥石部１４の台金本体２４と反
対側の先端面は、図５に示すように、外周側に位置して
砥石１０の軸心と直角を成し、切削面として機能する環
状平坦面３８と、その環状平坦面３８の内周側に位置し
且つ台金本体２４側へ向かう程径が小さくなるテーパ面
４０とから成っており、このテーパ面４０はたとえば砥
石部１４の先端面をツルーイングする際に形成される。
テーパ面４０の環状平坦面３８（被削平面３６）に対す
る傾斜角度θは、環状平坦面３８と被削平面３６との摺
接部分の内周縁４２に対する砥石１０内の研削液の遠心
力による供給圧を好適に高め得かつ被削平面３６の研削
後の表面粗さを好適に確保し得るように、さらに、前記
摺接部分の切り屑を好適に排出し得るように決定され、
好適には、０．５°〜１．０°の範囲内の角度に設定さ
れる。なお、図５において、上記傾斜角度θは、便宜
上、実際より大きく描かれている。

【００２８】上述のように本実施例によれば、砥石１０
の台金本体２４の底壁２０に設けられた研削液導入穴３
２は周壁１６の先端側へ向かう程外周側へ傾斜するよう
に設けられているので、回転する砥石１０の外側からそ
の研削液導入穴３２内に供給された研削液には遠心力が
作用し、この遠心力により研削液導入穴３２内の研削液
が周壁１６の内側空間へ積極的に導入される。したがっ
て、カップ状砥石を固定するための回転軸に研削液導入
穴を設ける場合のように高価な研削液導入装置を要する
ことなく且つ回転軸の剛性を損なうことなく研削液を砥
石１０内へ導入することができるとともに、カップ状砥
石の周壁に研削液導入穴を設ける場合のように砥石の回
転に伴う遠心力により研削液導入穴内の研削液が放出さ
れることなくその遠心力を利用して研削液導入穴３２内
の研削液を周壁１６の内側空間へ積極的に導入すること
ができて研削焼けや切り屑の溶着などを一層好適に防止
できるカップ状砥石１０が提供される。上記遠心力によ
り周壁１６の内側空間へ研削液を充分に供給できるた
め、砥石部１４の研削面と被削材の被削平面３６との摺
接部分に研削液を一層好適に供給できることから、研削
焼けや切り屑の溶着などを一層好適に防止することがで
きるのである。

【００２９】また、本実施例によれば、研削液導入穴３
２は周壁１６の先端側へ向かう程砥石１０の回転方向の
下流側へも傾斜するように設けられているので、砥石１
０の回転に伴って研削液導入穴３２内の研削液には遠心
力に加えて慣性力が作用し、この慣性力によっても研削
液導入穴３２内の研削液を周壁１６の内側空間へ向けて
押し込むことができることから、砥石１０の回転が遅く
て遠心力が比較的小さい場合であっても、研削液導入穴
３２内の研削液を慣性力に基づいて砥石１０内へ積極的
に導入することができる。

【００３０】また、本実施例によれば、砥石１０の環状
溝３０内へ供給された研削液が研削液導入穴３２を通し
て周壁１６の内側空間へ導入されるように構成されてい
るので、研削液導入穴３２内への研削液の供給ひいては
砥石１０内への研削液の供給を効率良く行うことができ
る。

【００３１】また、本実施例によれば、環状溝３０の外
周壁面に設けられたテーパ部３４の作用でその環状溝３
０内の研削液に砥石１０の回転に伴う遠心力により研削
液導入穴３２へ押し込まれる方向の力を生ずるので、研
削液導入穴３２内への研削液の供給ひいては砥石１０内
への研削液の供給を一層効率良く行うことができる。

【００３２】また、本実施例によれば、環状溝３０内へ
供給された研削液が研削液導入穴３２へ供給されるの
で、特に立型の研削装置を用いる場合においては、研削
液供給管からの研削液の供給圧を充分低くできる利点が
ある。

【００３３】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
説明したが、本発明はその他の態様においても適用され
る。

【００３４】たとえば、前記実施例では、研削液導入穴
３２は周壁１６の先端側へ向かう程外周側であって且つ
砥石１０回転方向の下流側へ傾斜するように構成されて
いるが、回転方向においては傾斜することなく周壁１６
の先端側へ向かう程砥石１０の径方向外側へ傾斜するよ
うに形成されている場合においても、砥石１０の回転に
伴う遠心力により本発明の効果を得ることができる。

【００３５】また、前記実施例では、外周側内壁面にテ
ーパ部３４を有する環状溝３０へ供給された研削液が研
削液導入穴３２を通して砥石１０内へ導入されるように
構成されているが、テーパ部３４あるいは環状溝３０自
体が設けられていない場合においても本発明の効果を得
ることができる。

【００３６】また、前記実施例のカップ状砥石１０は、
台金部１２と砥粒を含む砥石部１４とから構成されてい
るが、全体が砥粒を含んで構成されていてもよい。

【００３７】また、前記実施例では、環状溝３０の外周
側内壁面の一部にテーパ部３４が設けられているが、環
状溝３０の外周側内壁面の全体をテーパ部としてもよ
い。

【００３８】また、前記実施例の砥石部１４は超砥粒砥
石にて構成されているが、超砥粒以外の炭化珪素砥粒や
溶融アルミナ砥粒などにて構成されていてもよい。

【００３９】また、前記実施例では、多数の研削液導入
穴３２が等間隔で設けられているが、研削液導入穴３２
は不等間隔で設けられてもよいし、動バランスが保持さ
れる限り１個以上設けられておれば、本発明の一応の効
果を得ることができる。

【００４０】また、前記実施例において、カップ状砥石
１０は立型の研削装置に取り付けられていたが、横型の
研削装置に取り付けられる場合においても本発明の効果
を得ることができることは勿論である。

【００４１】なお、上述したのはあくまでも本発明の一
実施例であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変更が加えられ得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカップ状砥石の正面図であって、一部
を切り欠いて示す図である。

【図２】図１のカップ状砥石の平面図の半分を示す図で
ある。

【図３】図１の要部拡大図である。

【図４】図１の研削液導入穴のカップ状砥石回転方向の
下流側への傾斜角度を説明するための図である。

【図５】図１の砥石部等を拡大して示す図である。

【符合の説明】

１０ カップ状砥石 ｛１４ 砥石部、１６ 周壁｝周壁 ２０ 底壁 ３０ 環状溝 ３２ 研削液導入穴 ３４ テーパ部 ３６ 被削平面

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 環状の周壁とその一端に設けられた底壁
   とを備えてカップ状を成し、該周壁の内側へ研削液が供
   給されつつ軸心回りに回転させられて該周壁の他端面が
   被削平面と摺接させられることにより該被削平面を研削
   する形式のカップ状砥石であって、前記底壁の外面に前記周壁と同心に設けられた環状溝
   と、 該環状溝内の研削液を前記周壁の内側へ 導入するために
   該環状溝の底面から前記底壁を貫通して設けられ、該周
   壁の他端側へ向かう程外周側へ傾斜する研削液導入穴
   と、 前記環状溝の一対の内壁面のうちの外周側の内壁面に設
   けられ、該環状溝の底面に向かう程径が大きくなるテー
   パ部と を、含むことを特徴とするカップ状砥石。
2. 【請求項２】 前記研削液導入穴は、前記カップ状砥石
   の回転軸心方向から見た平面視において前記周壁の外周
   側へ向かう程前記回転の方向の上流側へ傾斜するように
   設けられている請求項１に記載のカップ状砥石。