JP2511330C - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】 この発明は、ダイヤモンド砥石を高い能率でツルーイングおよび又はドレッシ
ングするための方法に関する。 【０００２】 【従来の技術及びその課題】 アルミナや炭化ケイ素砥粒を用いた在来砥石は、ダイヤモンドドレッサーによ
り研削盤上で、容易にかつ高い精度にツルーイングおよび又はドレッシングする
ことが可能であり、特に、ダイヤモンドロータリドレッサーを用いた場合、ＣＢ
Ｎ砥石のツルーイングおよびドレッシングも可能である。これら砥石を用いた加
工では、安定した砥石性能と長いドレッサー寿命が実現でき、研削による量産加
工や総形加工を可能にしている。 【０００３】 これに対して、ダイヤモンド砥粒を結合したダイヤモンド砥石をダイヤモンド
ドレッサーでツルーイング又はドレッシングした場合、切刃が同一の硬度をもっ
た材料であるためにドレッサーの摩耗が大きく、また両者の接触部で激しいこす
りが発生して、実質的に得られる切込み量が極めて小さいという問題がある。 【０００４】 図３の（イ）は、レジンボンドを用いたダイヤモンド砥石を、ダイヤモンドロ
ータリドレッサーでドレッシングした場合の切込み割合に対する加工量を示した
ものであり、ドレッサーの摩耗量は、砥石のドレッシング量と同じ量だけ発生し
ている。また、全体の切込み量に対して、弾性変形による未切込み部分が９０％
程度も生じ、実際に得られるドレッシング量は極めて小さい。 【０００５】 このため、従来のダイヤモンド砥石のツルーイングやドレッシング作業は、ダ
イヤモンドドレッサーを用いずに、非ダイヤモンド系砥石を接触させて結合層だ
けを削り取る方法や、放電加工や電解作用を利用した方法がとられている。しか
し、このような方法では、作業に著しく時間がかかると共に、研削盤上でのドレ
ッシングが困難であり、また、ダイヤモンド砥石の表面形状や振れを精度よく形 成できない等の問題がある。 【０００６】 このように従来のダイヤモンド砥石では、ツルーイングによって高精度の砥石
面を形成することが難しい状態にあり、表面粗さ等の加工物の表面品位を得るた
めには、ダイヤモンド砥石の砥粒の粒度を細かく調整する必要がある。すなわち
、良好な表面品位を得ようとすれば、細かい粒径のダイヤモンド砥粒を用いる必
要がある。 【０００７】 しかし、このような砥粒の細径化は、必然的に加工能率の低下と砥石寿命の短
縮化につながり、研削による量産加工へのダイヤモンド砥石の適用を難しくする
要因になる。 【０００８】 また、ツルーイングやドレッシングによる砥石面精度の悪さは、高い形状精度
や振れ精度が要求される総形研削へのダイヤモンド砥石の使用を難しくし、ダイ
ヤモンド砥石による高能率な総形研削を困難にする問題もある。 【０００９】 この発明は、上述した問題点に鑑みてなされたもので、ダイヤモンド砥石を高
い能率で高精度にツルーイング及びドレッシングすることができ、量産加工や総
形研削へのダイヤモンド砥石の適用を可能にする方法を提供することを目的とし
ている。 【００１０】 【課題を解決するための手段】 上記の課題を解決するため、この発明は、砥粒結合層の圧縮力に対する破壊強
度を異ならせた２つのダイヤモンド砥石を、相対回転させた状態で接触させ、そ
の破壊強度の小さい砥粒結合層の一方のダイヤモンド砥石を、破壊強度の大きい
他方のダイヤモンド砥石でツルーイング・ドレッシングする方法を採用したので
ある。 【００１１】 ダイヤモンドドレッサーは、メタルボンドや電気メッキ等でダイヤモンド砥粒 が強固に結合されているため、砥石に対する加工状態を考えると、通常の砥石の
研削加工のように砥粒が結合層から脱落しつつ加工を行なう現象はほとんど生じ
ず、砥石に対してドレッサーから圧縮力を加えることにより、その圧縮力によっ
て砥石の結合層を破壊し、又は結合層と砥粒を分離させて加工を行なうものと考
えられる。 【００１２】 すなわち、従来のレジンボンドやメタルボンドを用いたダイヤモンド砥石が、
ダイヤモンドドレッサーによってほとんどツルーイングできなかった理由は、レ
ジンボンドやメタルボンドによる砥粒結合層が、圧縮力が加わると弾性変形する
だけで破壊や分離されず、ドレッサーからの圧縮力では加工できない構造になっ
ているからと考えられる。 【００１３】 これに対して、２つのダイヤモンド砥石の間で、圧縮力に対する結合層の破壊
強度に差をもたせ、その両砥石を接触させて圧縮力を加えることにより、破壊強
度の差によって一方の砥石の結合層の破壊と、砥粒との分離を生じさせることが
できる。この場合、破壊強度の大きなダイヤモンド砥石をダイヤモンドドレッサ
ーに、破壊強度の小さな砥石を加工対象のダイヤモンド砥石に置き換えることに
より、ドレッサーによる機械的な接触法によってダイヤモンド砥石を高い能率で
ツルーイングすることができる。 【００１４】 なお、上記の方法において、圧縮力に対する結合層の破壊強度は、結合層相互
間の硬度と抗折力によって決定づけられる。すなわち、破壊強度の低いダイヤモ
ンド砥石（以下単に、ダイヤモンド砥石という）の結合層を、刃物として作用す
る破壊強度の高いダイヤモンド砥石（以下、ダイヤモンドドレッサーという）の
結合層に比べて、硬度を高く抗折力を低く設定すると、圧縮力に対してダイヤモ
ンド砥石の結合層が塑性破壊する強度を、ドレッサーの結合層に比べて著しく小
さくすることができ、高い加工能率を得ることができる。 【００１５】 また、上記の特性に加えて、ダイヤモンド砥石とダイヤモンドドレッサーの結 合層を、共に高いヤング率をもつ材料で形成すれば、圧縮力が加わった場合の両
結合層の弾性変形を小さくすることができる。このため、図３の（イ）に示すよ
うな弾性変形による未切込み部分を大きく減少させることができ、高い能率で高
精度の加工を行なうことができる。 【００１６】 上記のような結合層の特性を最も効果的に得るためには、ダイヤモンド砥石の
結合層の主成分をガラス質のものとし、ダイヤモンドドレッサーの結合層の主成
分をメタルボンドや電気メッキ等のような金属質のものとするのがよい。すなわ
ち、ガラス質や金属質の結合層は、共に高いヤング率をもつと共に、両者の間で
上述したような破壊強度の差を簡単に付与することができるからである。これに
対して、従来のレジンボンドのような樹脂質の結合層は、ヤング率が低いために
弾性変形が大きく、加えて圧縮力に対する破壊強度の調整も難しい面があり、利
用するには硬化処理などの破壊強度やヤング率を大きく変化できる処理が必要に
なる。 【００１７】 また、従来のレジンボンドやメタルボンドによる結合層は、図１ｂに示すよう
に、砥粒１の間が全てボンド２で埋った状態にあり、線ｙで示すように表面をツ
ルーイングしたとしても、砥粒１とボンド２が面一になり、ダイヤモンド砥粒１
が切れ刃として作用できない構造になっている。このため、ツルーイング後、改
めてドレッシングを行ない、砥粒１をボンド２から突出させる必要があった。こ
れに対して、図１ａに示すように、結合層の内部に多数の気孔３を均一に含有さ
せるようにすると、砥石表面を線ｘのようにツルーイングするだけで、ダイヤモ
ンド砥粒１がボンド２から突出してすくい面ができ、切れ刃を形成することがで
きる。すなわち、ドレッシングが可能な構造になる。 【００１８】 このように結合層内に気孔を均一に形成するには、ボンドの主成分をガラス質
とするのがよい。すなわち、ガラス粉末などを主成分としたボンドにダイヤモン
ド砥粒を混合し、ボンドを溶融させて砥粒を結合させると、図１ａに示すように
ガラス質のボンド２は、表面張力により砥粒１同士の接触部分や砥粒表面に集中 してガラス化し、内部に多数の気孔３が形成されることになる。 【００１９】 その具体例としては、ボンドを、ガラス粉末又はケイ酸塩鉱物粉末と、充填材
としてのＳｉＣ又はＡｌ₂Ｏ₃の粉末と、ワックス又は熱昇華材料から成る造孔材
との混合物とし、そのボンドにダイヤモンド砥粒を混入した後、ボンドが溶融し
てガラス化する温度以上まで焼成して結合層を形成する。この場合、ボンド全体
の重量に対して、充填材を７〜８５重量％、造孔材を０〜４０重量％の範囲で配
合するのがよい。これにより、結合層の内部に、体積割合で５〜４５％の範囲の
気孔を含有させることができ、高いドレッシング加工性を得ることができる。 【００２０】 一方、上記のような構造の結合層をもつダイヤモンド砥石とダイヤモンドドレ
ッサーを用いてツルーイングやドレッシングを行なうための加工条件は、ドレッ
サーの摩耗や加工熱の影響などを考慮して限定する必要があり、一定の条件で行
なう必要がある。下記は、ダイヤモンドロータリドレッサーを使用して砥石を加
工する場合の推奨条件を示す。 【００２１】 ドレッシング方向は、ダイヤモンド砥石とロータリドレッサーが接触点で
同一方向となるようにする。 【００２２】 砥石とドレッサーの周速度は、砥石の周速度を分母に、ドレッサーの周速
度を分子として両者の周速度比（ａ）をとった場合、０＜ａ＜１０の範囲にある
ように設定する。 【００２３】 ロータリドレッサーを、図２ａに示すようにトラバース（砥石表面に対し
て横移動）させてツルーイング・ドレッシングする場合、ドレッサーの１パス当
りの切込み深さを１〜１０μｍとし、砥石１回転当りのドレッサーのトラバース
量（Ｆ）は、ドレッサーの砥石への接触幅を（ｂ）とすると、Ｆ＝（0.01〜0.02
）×ｂ・μｍ／ｒｅｖの範囲とする。 【００２４】 ロータリドレッサーを、図２ｂに示すようにプランジ切込みでツルーイン
グ・ドレッシングする場合、切込み速度を、砥石１回転当り0.005〜0.5μｍ／ｒ
ｅｖの範囲で設定する。 【００２５】 【実施例】 〈実験１〉 ４種類のダイヤモンド砥石の試験品（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）を製作し、従来用いら
れてきたレジンボンドのダイヤモンド砥石との間で、ダイヤモンドロータリドレ
ッサーによるドレッシング性を比較した。 【００２６】 試験品（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、結合剤原料としてのガラス粉末及びケイ素酸鉱
物粉末に、造孔材として熱昇華材料を結合剤原料重量の０〜４０％配合し、その
配合物に、充填剤としてのＳｉＣ（粒径＃５００）の粉末を、結合剤原料重量に
対して表１に示すような重量割合で混合し、その混合物にダイヤモンド砥粒を混
合した状態で、結合剤原料が溶融する温度以上に焼成して作成した。 【００２７】 【表１】 【００２８】 作成された各試験品（Ａ〜Ｄ）は、ダイヤモンド粒度＃４００、ダイヤモンド
集中度１００であり、各試験品の機械的特性は、表１に示す通りである。これに
対して、比較対象としたレジンボンドのダイヤモンド砥石は、ダイヤモンド粒度
＃３２５、ダイヤモンド集中度１００のものを使用した。 【００２９】 一方、ダイヤモンドロータリドレッサーは、メタルボンドタイプを使用し、ダ
イヤモンド粒度＃４０、ダイヤモンド集中度１００のものを用いた。このドレッ
サーの結合層の機械的特性は、表１に示す通りである。 【００３０】 比較結果を図３に示す。この図に示すように、従来のレジンボンドダイヤモン
ド砥石がダイヤモンドロータリドレッサーで全くツルーイング・ドレッシングが
出来ないのに対して、各試験品（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、組成により若干の差があ
るものの、極めて大きなドレッシング率を示した。 【００３１】 〈実験２〉 図４は、ダイヤモンドロータリドレッサーでツルーイングした上記試験品Ａと
、従来法でツルーイング・ドレッシングしたレジンボンドダイヤモンド砥石とに
より、超硬合金を平面研削した場合の加工結果を示す。なお、図４において、Ｆ
ｎは法線方向研削抵抗、Ｆｔは接線方向研削抵抗である。 【００３２】 図に示すように、試験品Ａは、レジンボンドのダイヤモンド砥石に比べて、若
干研削抵抗が大きいものの、研削比が大きく優れた研削性能を示しており、ドレ
ッシングが良好に行なわれていることが解る。 【００３３】 〈実験３〉 図５及び図６はメタルボンドタイプと電気メッキタイプの２種類のダイヤモン
ドロータリドレッサーを用いて、試験品Ｂのダイヤモンド砥石をドレッシングし
た結果を示す。ここで、図５は切込み割合に対するドレッシング率を示し、図６ はドレッシング直後のダイヤモンド砥石でセラミックス（Ｓｉ₃Ｎ₄）を研削した
場合の研削抵抗を示している。 【００３４】 図に示すように、両タイプのドレッサーとも、大きなツルーイング・ドレッシ
ング性を示した。これから、ドレッサーの仕様は、砥粒の結合層をメタルボンド
又は電気メッキ法による金属質のものとするのがよく、また、ダイヤモンド粒度
が＃１８〜８０、ダイヤモンド集中度が７５〜２２０の範囲にあるのが望ましい
。 【００３５】 〈実験４〉 図７乃至図１４は、試験品Ｂのダイヤモンド砥石と、メタルボンドタイプのダ
イヤモンドロータリドレッサーを用いて、適正なツルーイング・ドレッシングの
加工条件を検討した試験結果を示している。 【００３６】 図７及び図８は、ドレッシング方向の影響を検討したものである。図に示すよ
うに、砥石とドレッサーの接触位置でドレッサー方向を同方向にした場合に、良
好な結果が得られた。 【００３７】 図９及び図１０は、ダイヤモンド砥石とダイヤモンドロータリドレッサーの周
速度比の影響を検討したものである。周速度比ａ（ドレッサー周速度／砥石周速
度）が０＜ａ＜１０の範囲にあるときに、良好な結果が得られた。 【００３８】 図１１及び図１２は、ドレッサーの切込み深さの影響を検討した結果を示す。
１〜１０μｍの切込み深さの範囲で、良好な結果が得られた。 【００３９】 図１３及び図１４は、ドレッサーの送り速度の影響を検討したものである。図
の結果から、ドレッサーをトラバースさせる場合は、トラバース量Ｆ＝（0.01〜
0.02）×ｂμｍ／ｒｅｖのときが、一方、ドレッサーをプランジ送りする場合は
、送り速度が砥石１回転当り0.005〜0.5μｍ／ｒｅｖの範囲のときが良好な結 果が得られる。 【００４０】 【効果】 以上のように、この発明の方法によれば、２つのダイヤモンド砥石を回転させ
た状態で接触させるだけでツルーイングやドレッシングを行なうことができるの
で、研削盤上で簡単にかつ高能率でダイヤモンド砥石の研き出し作業を行なうこ
とができる。 【００４１】 したがって、この発明を利用すれば、研削による量産加工へのダイヤモンド砥
石の適用を可能とし、ダイヤモンド砥石の仕様分野の大幅な拡大が図れる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】 【図１】 ａは結合層の内部構造を模式的に示す図、ｂは他の構造例を示す図 【図２】 ａは砥石とドレッサーの加工例を示す図、ｂは他の加工例を示す図 【図３】 結合層の違いによるダイヤモンド砥石のドレッシング率の比較図 【図４】 結合層の違いによる研削性能の比較図 【図５】 ロータリドレッサーの違いによるドレッシング率の比較図 【図６】 ロータリドレッサーの違いによるドレッシング直後の研削抵抗の比較図 【図７】 ドレッシング方向の違いによるドレッシング率の比較図 【図８】 ドレッシング方向の違いによるドレッシング直後の研削抵抗の比較図 【図９】 同速度比の違いによるドレッシング率の比較図 【図１０】 同速度比の違いによるドレッシング直後の研削抵抗の比較図 【図１１】 切込み深さの違いによるドレッシング率の比較図 【図１２】 切込み深さの違いによるドレッシング直後の研削抵抗の比較図 【図１３】 送り速度の違いによるドレッシング率の比較図 【図１４】 送り速度の違いによるドレッシング直後の研削抵抗の比較図 【符号の説明】 １ 砥粒 ２ ボンド ３ 気孔

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 砥粒結合層の圧縮力に対する破壊強度を異ならせた２つのダイ
   ヤモンド砥石を、相対回転させた状態で接触させ、その破壊強度の小さい砥粒結
   合層の一方のダイヤモンド砥石を、破壊強度の大きい他方のダイヤモンド砥石で
   トラバースさせてツルーイング・ドレッシングするダイヤモンド砥石のツルーイ
   ング・ドレッシング方法であって、 上記一方のダイヤモンド砥石の砥粒結合層の主成分をガラス質とし、他方のダ
   イヤモンド砥石の砥粒結合層の主成分を金属として、上記一方のダイヤモンド砥
   石の砥粒結合層を他方のダイヤモンド砥石の砥粒結合層に対して高硬度で圧壊し
   やすい特性に設定するとともに、その両ダイヤモンド砥石の砥粒結合層を、共に
   高いヤング率のものとし、 かつ、両ダイヤモンド砥石を接触点で同一方向に回転させ、他方のダイヤモン
   ド砥石に対する一方のダイヤモンド砥石の周速度比を０＜ａ＜１０、他方のダイ
   ヤモンド砥石のトラバース量及び切込み深さを、０．０１〜０．２×（他方のダ
   イヤモンド砥石の一方のダイヤモンド砥石への接触幅）／ｒｅｖの範囲及び１〜
   １０μｍとしたことを特徴とするダイヤモンド砥石のツルーイング・ドレッシン
   グ方法。 【請求項２】 上記一方のダイヤモンド砥石の砥粒結合層に、多数の気孔を均
   一に存在させたことを特徴とする請求項１に記載のダイヤモンド砥石のツルーイ
   ング・ドレッシング方法。