JP2726776B2 - 研削方法 - Google Patents
研削方法Info
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- JP2726776B2 JP2726776B2 JP3149098A JP14909891A JP2726776B2 JP 2726776 B2 JP2726776 B2 JP 2726776B2 JP 3149098 A JP3149098 A JP 3149098A JP 14909891 A JP14909891 A JP 14909891A JP 2726776 B2 JP2726776 B2 JP 2726776B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- grinding
- diamond
- work
- grindstone
- peripheral speed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B1/00—Processes of grinding or polishing; Use of auxiliary equipment in connection with such processes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、砥石を回転させて被加
工物（以下、ワークとする）を研削する研削方法に関す
る。
工物（以下、ワークとする）を研削する研削方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】セラミックスは、近年、各種方面で非常
に注目されている材料である。このセラミックスは、従
来一般的に多く用いられてきた金属材料等と異なり、通
常、硬くかつ脆い性質であるため、これを目的の形状に
加工する際には、各種の困難が伴うことになる。
に注目されている材料である。このセラミックスは、従
来一般的に多く用いられてきた金属材料等と異なり、通
常、硬くかつ脆い性質であるため、これを目的の形状に
加工する際には、各種の困難が伴うことになる。
【０００３】セラミックスを研削する際には、一般的
に、ダイヤモンド砥石を用いることが知られている。例
えば、ＡｌＮセラミックスを研削するときには、ダイヤ
モンド砥石の周速度を約１５００m/min、ワーク送り速
度を１００mm/minで研削している。
に、ダイヤモンド砥石を用いることが知られている。例
えば、ＡｌＮセラミックスを研削するときには、ダイヤ
モンド砥石の周速度を約１５００m/min、ワーク送り速
度を１００mm/minで研削している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】セラミックスは注目さ
れている材料であるにもかかわらず、その研削技術につ
いては十分に研究が進んでいるとは言い難く、特に、効
率良く研削できる条件をどのようなものにすれば良いか
等については、あまり研究されていないのが現状であ
る。そこで、本発明は、セラミックスの特性を利用した
適切な研削条件を定めて、効率良く研削できる研削方法
および研削装置を提供することを目的とする。
れている材料であるにもかかわらず、その研削技術につ
いては十分に研究が進んでいるとは言い難く、特に、効
率良く研削できる条件をどのようなものにすれば良いか
等については、あまり研究されていないのが現状であ
る。そこで、本発明は、セラミックスの特性を利用した
適切な研削条件を定めて、効率良く研削できる研削方法
および研削装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の研削方法は、予め、砥石の回転数に応じたワークの研
削抵抗を測定して、前記ワークの研削抵抗が急激に低下
する前記砥石の回転数を求め、その後、求めた前記回転
数を超える回転数で前記砥石を回転させて、前記ワーク
を研削することを特徴とするものである。
の研削方法は、予め、砥石の回転数に応じたワークの研
削抵抗を測定して、前記ワークの研削抵抗が急激に低下
する前記砥石の回転数を求め、その後、求めた前記回転
数を超える回転数で前記砥石を回転させて、前記ワーク
を研削することを特徴とするものである。
【０００６】また、前記ワークがＡｌＮセラミックス製
の場合には、前記ダイヤモンド砥石のダイヤモンド粒径
をφ（μm）、該ダイヤモンド砥石の周速度をＶ（m/mi
n）としたとき、 Ｖ≧３５φ＋２０００・・・・・・・・・・・・・・・・（数１） を満たす周速度になるよう前記ダイヤモンド砥石を回転
させることが好ましい。また、前記ダイヤモンド砥石の
ダイヤモンド粒径をφ（μm）、該ダイヤモンド砥石の
周速度をｖ(m/min)、前記ワークの送り速度をｆ(m/min)
としたすると、 ｖ／ｆ≧７０φ＋８００・・・・・・・・・・・・（数２） を満たすｖ／ｆに設定することが好ましい。また、望ま
しくは、前記２式から、ダイヤモンド砥石の周速度、お
よびワークの送り速度を求めて、この研削条件で研削す
るとよい。
の場合には、前記ダイヤモンド砥石のダイヤモンド粒径
をφ（μm）、該ダイヤモンド砥石の周速度をＶ（m/mi
n）としたとき、 Ｖ≧３５φ＋２０００・・・・・・・・・・・・・・・・（数１） を満たす周速度になるよう前記ダイヤモンド砥石を回転
させることが好ましい。また、前記ダイヤモンド砥石の
ダイヤモンド粒径をφ（μm）、該ダイヤモンド砥石の
周速度をｖ(m/min)、前記ワークの送り速度をｆ(m/min)
としたすると、 ｖ／ｆ≧７０φ＋８００・・・・・・・・・・・・（数２） を満たすｖ／ｆに設定することが好ましい。また、望ま
しくは、前記２式から、ダイヤモンド砥石の周速度、お
よびワークの送り速度を求めて、この研削条件で研削す
るとよい。
【０００７】前記目的を達成するための他の研削方法
は、砥石の周速度以上の速度で、かつ該砥石の接線方向
に、研削液を供給することを特徴とするものである。
は、砥石の周速度以上の速度で、かつ該砥石の接線方向
に、研削液を供給することを特徴とするものである。
【０００８】
【作用】一般的に、研削抵抗が小さい場合には、加工し
易く、また、砥石の回転主軸が同一剛性であれば回転主
軸等の変形量が小さくなるため、研削精度も高まる。し
たがって、研削抵抗が小さくなる研削条件で研削すれ
ば、研削効率および研削精度を高めることができる。
易く、また、砥石の回転主軸が同一剛性であれば回転主
軸等の変形量が小さくなるため、研削精度も高まる。し
たがって、研削抵抗が小さくなる研削条件で研削すれ
ば、研削効率および研削精度を高めることができる。
【０００９】ところで、研削砥石の周速度を変えて、研
削抵抗の変化を調べてみたところ、ある周速度までは周
速度の増加に伴って研削抵抗が減少して行くが、これを
超えると、研削抵抗はほとんど変化しなくなり、最小の
研削抵抗となることが判明した。そこで、このような値
の周速度とダイヤモンド砥石のダイヤモンド粒径との関
係を調べてみたところ、ワークがＡｌＮセラミックスで
あれば、周速度とダイヤモンド粒径との関係は（数１）
のような関係があることが判明した。したがって、（数
１）を満たす周速度で研削すれば、前述したように、研
削効率および研削精度を高めることができる。さらに、
研削抵抗の減少により、駆動モータ等の消費電力も削減
することができる。
削抵抗の変化を調べてみたところ、ある周速度までは周
速度の増加に伴って研削抵抗が減少して行くが、これを
超えると、研削抵抗はほとんど変化しなくなり、最小の
研削抵抗となることが判明した。そこで、このような値
の周速度とダイヤモンド砥石のダイヤモンド粒径との関
係を調べてみたところ、ワークがＡｌＮセラミックスで
あれば、周速度とダイヤモンド粒径との関係は（数１）
のような関係があることが判明した。したがって、（数
１）を満たす周速度で研削すれば、前述したように、研
削効率および研削精度を高めることができる。さらに、
研削抵抗の減少により、駆動モータ等の消費電力も削減
することができる。
【００１０】セラミックスを研削する場合には、クラッ
クの発生しない研削条件で研削する必要がある。クラッ
クの発生は、砥石の周速度およびワークの送り速度とダ
イヤモンド砥石のダイヤモンド粒径とに関係があり、こ
れを避けるための研削条件が（数２）である。この研削
条件を満たすように、砥石の周速度およびワークの送り
速度を設定すれば、クラックの発生を防ぐことができ、
全体的な生産性の立場からすると、研削効率を高めるこ
とができる。なお、（数１）で周速度を決定することが
できるので、この値と（数２）を用いると、ワーク送り
速度を決定することができる。
クの発生しない研削条件で研削する必要がある。クラッ
クの発生は、砥石の周速度およびワークの送り速度とダ
イヤモンド砥石のダイヤモンド粒径とに関係があり、こ
れを避けるための研削条件が（数２）である。この研削
条件を満たすように、砥石の周速度およびワークの送り
速度を設定すれば、クラックの発生を防ぐことができ、
全体的な生産性の立場からすると、研削効率を高めるこ
とができる。なお、（数１）で周速度を決定することが
できるので、この値と（数２）を用いると、ワーク送り
速度を決定することができる。
【００１１】また、（数１）や（数２）は、ＡｌＮセラ
ミックスを研削する場合に適用する式であるが、一般的
に、他のセラミックスにおいても同様な関係があるた
め、大量のワークを研削する前に、予め、（数１）や
（数２）のような関係式を求めておき、この関係式に基
づいて研削条件を決めると良い。
ミックスを研削する場合に適用する式であるが、一般的
に、他のセラミックスにおいても同様な関係があるた
め、大量のワークを研削する前に、予め、（数１）や
（数２）のような関係式を求めておき、この関係式に基
づいて研削条件を決めると良い。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図１から図
９を用いて説明する。ダイヤモンド砥石を用いて、Ａｌ
Ｎセラミックスを研削する場合の研削条件に関して、各
種試験を行なったので、これについて説明する。なお、
ダイヤモンド砥石はメタルボンド型であり、ＡｌＮセラ
ミックスは焼結助剤として、Ｙ2Ｏ3を微量添加したもの
である。
９を用いて説明する。ダイヤモンド砥石を用いて、Ａｌ
Ｎセラミックスを研削する場合の研削条件に関して、各
種試験を行なったので、これについて説明する。なお、
ダイヤモンド砥石はメタルボンド型であり、ＡｌＮセラ
ミックスは焼結助剤として、Ｙ2Ｏ3を微量添加したもの
である。
【００１３】「砥石回転速度に対する研削抵抗の影響」
まず、砥石回転速度の研削抵抗に及ぼす影響について試
験を行なったので、これに関して、図１および図２を用
いて説明する。この試験では、砥石径１００mm、砥石幅
０．６４mm、ダイヤモンド粒径４４μm（３２５メッシ
ュ）のダイヤモンド砥石を用いた。なお、本試験におけ
る研削溝の深さは４mmである。
まず、砥石回転速度の研削抵抗に及ぼす影響について試
験を行なったので、これに関して、図１および図２を用
いて説明する。この試験では、砥石径１００mm、砥石幅
０．６４mm、ダイヤモンド粒径４４μm（３２５メッシ
ュ）のダイヤモンド砥石を用いた。なお、本試験におけ
る研削溝の深さは４mmである。
【００１４】図１に示すように、方線方向の研削抵抗Ｆ
ｎは、いずれのワーク送り速度ｆmm/minであっても、砥
石の周速度Ｖが３．５km/minまでは、周速度Ｖの増加に
対して急激に研削抵抗Ｆｎが少なくなるが、それ以降
は、ほぼ横ばいである。また、接線方向の研削抵抗Ｆｔ
も、図２に示すように、砥石の周速度Ｖが３．５km/min
以上では、周速度Ｖを増加させても、研削抵抗Ｆｔの低
下が見られなくなる。このように、セラミックスでは、
砥石の周速度Ｖがある値を越えると、研削抵抗はそれ以
降ほとんど変らず、その値が最小研削抵抗となることが
判明した。
ｎは、いずれのワーク送り速度ｆmm/minであっても、砥
石の周速度Ｖが３．５km/minまでは、周速度Ｖの増加に
対して急激に研削抵抗Ｆｎが少なくなるが、それ以降
は、ほぼ横ばいである。また、接線方向の研削抵抗Ｆｔ
も、図２に示すように、砥石の周速度Ｖが３．５km/min
以上では、周速度Ｖを増加させても、研削抵抗Ｆｔの低
下が見られなくなる。このように、セラミックスでは、
砥石の周速度Ｖがある値を越えると、研削抵抗はそれ以
降ほとんど変らず、その値が最小研削抵抗となることが
判明した。
【００１５】ところで、研削抵抗が変わらなくなる最小
周速度Ｖminは、砥石の粒径によって大きく変わってく
る。そこで、この最小周速度Ｖminと砥石の粒径との関
係について試験を行なったので、これについて説明す
る。最小周速度Ｖminと砥石の粒径φとの関係は、図３
に示すように、粒径φ（μm）が大きくなるに従い最小
周速度Ｖmin（m/min）は、直線的に増加し、それは（数
１）に示すような関係を有することが判明した。 Ｖmin＝３５φ＋２０００・・・・・・・・・・・・（数１） 研削抵抗は、加工し易さのバロメータと考えて良く、通
常、研削抵抗が小さい場合には、加工し易く、また研削
精度も高まる。これは、一般のセラミック研削の場合に
おいても言えることである。したがって、ＡｌＮセラミ
ックスを研削する場合、（数１）を満たす周速度Ｖmin
以上の周速度で研削を行なえば、研削抵抗が最も小さく
なり、研削効率および研削精度が向上する。また、研削
抵抗が小さければ、当然、砥石を回転させるモータやワ
ークを送るためのモータの消費電力を削減することもで
きる。
周速度Ｖminは、砥石の粒径によって大きく変わってく
る。そこで、この最小周速度Ｖminと砥石の粒径との関
係について試験を行なったので、これについて説明す
る。最小周速度Ｖminと砥石の粒径φとの関係は、図３
に示すように、粒径φ（μm）が大きくなるに従い最小
周速度Ｖmin（m/min）は、直線的に増加し、それは（数
１）に示すような関係を有することが判明した。 Ｖmin＝３５φ＋２０００・・・・・・・・・・・・（数１） 研削抵抗は、加工し易さのバロメータと考えて良く、通
常、研削抵抗が小さい場合には、加工し易く、また研削
精度も高まる。これは、一般のセラミック研削の場合に
おいても言えることである。したがって、ＡｌＮセラミ
ックスを研削する場合、（数１）を満たす周速度Ｖmin
以上の周速度で研削を行なえば、研削抵抗が最も小さく
なり、研削効率および研削精度が向上する。また、研削
抵抗が小さければ、当然、砥石を回転させるモータやワ
ークを送るためのモータの消費電力を削減することもで
きる。
【００１６】「ワーク送り速度に対する研削抵抗の影
響」ワーク送り速度の研削抵抗に及ぼす影響について試
験を行なったので、これに関して図４を用いて説明す
る。なお、本試験においても、砥石回転速度の研削抵抗
に及ぼす影響についての試験と同様のダイヤモンド砥石
を用いている。また、砥石周速度Ｖは２７６３m/min
で、研削溝深さは４mmである。
響」ワーク送り速度の研削抵抗に及ぼす影響について試
験を行なったので、これに関して図４を用いて説明す
る。なお、本試験においても、砥石回転速度の研削抵抗
に及ぼす影響についての試験と同様のダイヤモンド砥石
を用いている。また、砥石周速度Ｖは２７６３m/min
で、研削溝深さは４mmである。
【００１７】図４に示すように、ワーク送り速度ｆの増
加に伴って、法線方向の研削抵抗Ｆｎは、増加する。こ
れに対して接線方向の研削抵抗Ｆｔは、ワーク送り速度
が増加してもほとんど変わらない。ところで、法線方向
の研削抵抗Ｆｎは、例えば、ワーク送り速度ｆが１００
mm/minから３００mm/minに約３倍増加した際、１６０Ｎ
から２００Ｎと約１．２５倍しか増加しない。したがっ
て、法線方向の研削抵抗Ｆｎも接線方向の研削抵抗Ｆｔ
も、ワーク送り速度ｆが増加してもあまり変わらないた
め、ワーク送り速度ｆを増加させるほど、単位消費電力
当りの研削量や単位時間当りの研削量を高めることがで
きる。
加に伴って、法線方向の研削抵抗Ｆｎは、増加する。こ
れに対して接線方向の研削抵抗Ｆｔは、ワーク送り速度
が増加してもほとんど変わらない。ところで、法線方向
の研削抵抗Ｆｎは、例えば、ワーク送り速度ｆが１００
mm/minから３００mm/minに約３倍増加した際、１６０Ｎ
から２００Ｎと約１．２５倍しか増加しない。したがっ
て、法線方向の研削抵抗Ｆｎも接線方向の研削抵抗Ｆｔ
も、ワーク送り速度ｆが増加してもあまり変わらないた
め、ワーク送り速度ｆを増加させるほど、単位消費電力
当りの研削量や単位時間当りの研削量を高めることがで
きる。
【００１８】しかし、ワーク送り速度ｆは、いくらでも
大きくして良いというものではなく、ワークのクラック
発生との関係から、これには一定の限界がある。以下
に、このクラック発生限界について説明する。
大きくして良いというものではなく、ワークのクラック
発生との関係から、これには一定の限界がある。以下
に、このクラック発生限界について説明する。
【００１９】「クラック発生限界」セラミックスは、一
般的に、高硬度、高脆性という性質を有するため、研削
条件によってはクラックが発生してしまうことが度々あ
る。このようにクラックが発生してしまう研削条件は、
いくら研削効率の観点から優れているものでも、避けな
ければならない。
般的に、高硬度、高脆性という性質を有するため、研削
条件によってはクラックが発生してしまうことが度々あ
る。このようにクラックが発生してしまう研削条件は、
いくら研削効率の観点から優れているものでも、避けな
ければならない。
【００２０】図５は、砥石周速度とワーク送り速度との
比を尺度として、ＡｌＮセラミックスのクラック発生限
界を調べたものである。この結果より、クラック発生
は、ダイヤモンド砥石のダイヤモンド粒径φ（μm）に
依存し、粒径φ（μm）が小さくなれば、Ｖ／ｆが小さ
くなってもクラック発生に至らないことが判明した。具
体的には、以下に示す（数２）を満足すれば、クラック
発生を防ぐことができる。 Ｖ／ｆ≧７０φ＋８００・・・・・・・・・・・・（数２） この（数２）により、Ｖ／ｆの下限を決定すれば、ワー
クのクラック発生を防ぐことができ、欠陥品を少なくす
ることができるので、結局、研削効率の向上を図ること
ができる。
比を尺度として、ＡｌＮセラミックスのクラック発生限
界を調べたものである。この結果より、クラック発生
は、ダイヤモンド砥石のダイヤモンド粒径φ（μm）に
依存し、粒径φ（μm）が小さくなれば、Ｖ／ｆが小さ
くなってもクラック発生に至らないことが判明した。具
体的には、以下に示す（数２）を満足すれば、クラック
発生を防ぐことができる。 Ｖ／ｆ≧７０φ＋８００・・・・・・・・・・・・（数２） この（数２）により、Ｖ／ｆの下限を決定すれば、ワー
クのクラック発生を防ぐことができ、欠陥品を少なくす
ることができるので、結局、研削効率の向上を図ること
ができる。
【００２１】ところで、（数２）における砥石周速度
は、（数１）により、決定できるので、決定した砥石周
速度と（数２）とにより、ワーク送り速度を決定するこ
とができる。具体的には、ＡｌＮセラミックス研削にお
いては、発生するチッピングの大きさから、ダイヤモン
ド粒径φが４４μm（３２５メッシュ）か３７μm（４０
０メッシュ）のものが用いられることが多い。この場
合、（数１）より、砥石の周速度を４８３５m/min
（（数１）で求められる粒径φが４４μmの場合の最低
周速度は３５００m/min）とすると、（数２）より、送
り速度は１０００mm/min（（数２）で求められる粒径φ
が４４μmの場合の最高送り速度は１２５０mm/min）と
なる。
は、（数１）により、決定できるので、決定した砥石周
速度と（数２）とにより、ワーク送り速度を決定するこ
とができる。具体的には、ＡｌＮセラミックス研削にお
いては、発生するチッピングの大きさから、ダイヤモン
ド粒径φが４４μm（３２５メッシュ）か３７μm（４０
０メッシュ）のものが用いられることが多い。この場
合、（数１）より、砥石の周速度を４８３５m/min
（（数１）で求められる粒径φが４４μmの場合の最低
周速度は３５００m/min）とすると、（数２）より、送
り速度は１０００mm/min（（数２）で求められる粒径φ
が４４μmの場合の最高送り速度は１２５０mm/min）と
なる。
【００２２】「切り込み量に対する研削抵抗の影響」切
り込み量の研削抵抗に及ぼす影響について試験を行なっ
たので、これに関して図６を用いて説明する。なお、本
試験においても、砥石回転速度の研削抵抗に及ぼす影響
についての試験と同様のダイヤモンド砥石を用いてい
る。また、砥石周速度Ｖは２７６３m/minで、ワーク送
り速度ｆは１００mm/minである。
り込み量の研削抵抗に及ぼす影響について試験を行なっ
たので、これに関して図６を用いて説明する。なお、本
試験においても、砥石回転速度の研削抵抗に及ぼす影響
についての試験と同様のダイヤモンド砥石を用いてい
る。また、砥石周速度Ｖは２７６３m/minで、ワーク送
り速度ｆは１００mm/minである。
【００２３】図６に示すように、切り込み量ｄの増加に
伴って、法線方向の研削抵抗Ｆｎおよび接線方向の研削
抵抗Ｆｔは、増加する。ところで、法線方向の研削抵抗
Ｆｎは、例えば、切り込み量ｄが０．５mmから２mmに４
倍増加した際、６０Ｎから８０Ｎと約１．３３倍しか増
加しない。また、接線方向の研削抵抗Ｆｔは、切り込み
量ｄが増えてもほとんど増えていない。したがって、法
線方向の研削抵抗Ｆｎも接線方向の研削抵抗Ｆｔも、切
り込み量ｄが増加してもあまり変わらないため、切り込
み量ｄを増加させるほど単位消費電力当りの研削量を向
上させることができる。
伴って、法線方向の研削抵抗Ｆｎおよび接線方向の研削
抵抗Ｆｔは、増加する。ところで、法線方向の研削抵抗
Ｆｎは、例えば、切り込み量ｄが０．５mmから２mmに４
倍増加した際、６０Ｎから８０Ｎと約１．３３倍しか増
加しない。また、接線方向の研削抵抗Ｆｔは、切り込み
量ｄが増えてもほとんど増えていない。したがって、法
線方向の研削抵抗Ｆｎも接線方向の研削抵抗Ｆｔも、切
り込み量ｄが増加してもあまり変わらないため、切り込
み量ｄを増加させるほど単位消費電力当りの研削量を向
上させることができる。
【００２４】なお、切り込み量（溝深さ）ｄは、溝加工
精度等の関係から、一般的に、溝幅と相対的に決定する
ものであり、以上の結果を考慮すると、アスペクト比
（溝深さ／溝幅）が６以上になるようにすることが好ま
しいと思われる。
精度等の関係から、一般的に、溝幅と相対的に決定する
ものであり、以上の結果を考慮すると、アスペクト比
（溝深さ／溝幅）が６以上になるようにすることが好ま
しいと思われる。
【００２５】以上の試験結果を考慮して、研削効率が高
く、かつ研削精度が高い研削装置を試作したので、以下
に説明する。この研削装置は、図７に示すように、Ａｌ
Ｎセラミックスのくし形構造体を製作するためのもので
あり、その詳細寸法は、以下の通りである。 ワーク寸法 ：約１００×１００mm 溝深さｄ ：３mmから５mm 溝幅ｔ ：０．３mmから０．８mm 溝間隔ｐ ：１mmから２mm 溝本数 ：５０本から１００本 延べ溝長さＬ：５mから１０m ＡｌＮセラミックスは、熱伝導性および絶縁性等に優れ
ており、この構造体は、例えば、コンピュータ用電子部
品の冷却材として用いられるものである。
く、かつ研削精度が高い研削装置を試作したので、以下
に説明する。この研削装置は、図７に示すように、Ａｌ
Ｎセラミックスのくし形構造体を製作するためのもので
あり、その詳細寸法は、以下の通りである。 ワーク寸法 ：約１００×１００mm 溝深さｄ ：３mmから５mm 溝幅ｔ ：０．３mmから０．８mm 溝間隔ｐ ：１mmから２mm 溝本数 ：５０本から１００本 延べ溝長さＬ：５mから１０m ＡｌＮセラミックスは、熱伝導性および絶縁性等に優れ
ており、この構造体は、例えば、コンピュータ用電子部
品の冷却材として用いられるものである。
【００２６】研削装置は、図８に示すように、円板上の
ダイヤモンド砥石１が取付けられる砥石フランジ２と、
砥石１および砥石フランジ２を回転させる主軸（図示さ
れていない）、砥石１等の回転体の動バランスをとるた
めのオートバランサ、砥石１を水平方向に移動させるｚ
軸４と、ｚ軸４を上下方向に移動させるｙ軸５と、ワー
クが取付けられるワークテーブル６と、ワークテーブル
６を水平方向に移動させるｘ軸テーブル７と、交換用砥
石１ａおよび交換用砥石フランジ２ａと、ｚ軸４に取付
けられている砥石１および砥石フランジ２と交換用砥石
１ａおよび砥石フランジ２ａを交換する自動工具交換機
構１０と、ワークおよび砥石１等を覆う全密閉式自動開
閉扉付きカバー８と、研削部分にクーラント（研削液）
を供給するクーラント供給機構と、砥石１のｚ方向の位
置と砥石径とを検出するセンサ１１と、これらが載置さ
れるベース９と、これらの動作を制御する制御装置（図
示されていない）とを有して構成されている。
ダイヤモンド砥石１が取付けられる砥石フランジ２と、
砥石１および砥石フランジ２を回転させる主軸（図示さ
れていない）、砥石１等の回転体の動バランスをとるた
めのオートバランサ、砥石１を水平方向に移動させるｚ
軸４と、ｚ軸４を上下方向に移動させるｙ軸５と、ワー
クが取付けられるワークテーブル６と、ワークテーブル
６を水平方向に移動させるｘ軸テーブル７と、交換用砥
石１ａおよび交換用砥石フランジ２ａと、ｚ軸４に取付
けられている砥石１および砥石フランジ２と交換用砥石
１ａおよび砥石フランジ２ａを交換する自動工具交換機
構１０と、ワークおよび砥石１等を覆う全密閉式自動開
閉扉付きカバー８と、研削部分にクーラント（研削液）
を供給するクーラント供給機構と、砥石１のｚ方向の位
置と砥石径とを検出するセンサ１１と、これらが載置さ
れるベース９と、これらの動作を制御する制御装置（図
示されていない）とを有して構成されている。
【００２７】主軸には、高脆性材料を高精度に加工する
ために、その径が７０mmで、５kg/μm以上の剛性を持た
せている。主軸のベアリングは、セラミックスボールベ
アリングを採用し、この冷却にはオイルエアー潤滑式を
採用している。主軸は、前述した周速度を実現するため
に、８，０００〜１５，０００rpmで回転できる。した
がって、主軸のＤＮ数は１，０５０，０００（主軸径７
０mm×回転数１５，０００rpm）で、一般的なＤＮ数よ
り著しく大きな値となっている。なお、本研削装置に主
に取付けるダイヤモンド砥石１は、砥石径１１０mm、砥
石幅０．６４mm、ダイヤモンド粒径４４μm（３２５メ
ッシュ）のものである。
ために、その径が７０mmで、５kg/μm以上の剛性を持た
せている。主軸のベアリングは、セラミックスボールベ
アリングを採用し、この冷却にはオイルエアー潤滑式を
採用している。主軸は、前述した周速度を実現するため
に、８，０００〜１５，０００rpmで回転できる。した
がって、主軸のＤＮ数は１，０５０，０００（主軸径７
０mm×回転数１５，０００rpm）で、一般的なＤＮ数よ
り著しく大きな値となっている。なお、本研削装置に主
に取付けるダイヤモンド砥石１は、砥石径１１０mm、砥
石幅０．６４mm、ダイヤモンド粒径４４μm（３２５メ
ッシュ）のものである。
【００２８】ワークテーブル６は、約１００×１００mm
のワークをｘ軸テーブル７の移動方向に５個並べて取付
けられる寸法のもので、５個のワークを真空チャックで
きるように複数の真空吸引口が設けられている。ｘ軸テ
ーブル７は、ワークテーブル６に取付けられた５個のワ
ークを一度に研削できるように、少なくとも６１０mm
（＝ワーク長さ１００×５個＋砥石径１１０）の移動幅
が設定されている。このため、一度に５個のワークの研
削を実行できるので、砥石１が空転している時間等を削
減することができ、作業効率を高めることができる。ま
た、加工精度を上げるために、ｘ軸テーブル７は、テー
ブルピッチングが１μm/100mm以下、テーブルヨーイン
グが１μm/100mm以下になるよう設けられている。
のワークをｘ軸テーブル７の移動方向に５個並べて取付
けられる寸法のもので、５個のワークを真空チャックで
きるように複数の真空吸引口が設けられている。ｘ軸テ
ーブル７は、ワークテーブル６に取付けられた５個のワ
ークを一度に研削できるように、少なくとも６１０mm
（＝ワーク長さ１００×５個＋砥石径１１０）の移動幅
が設定されている。このため、一度に５個のワークの研
削を実行できるので、砥石１が空転している時間等を削
減することができ、作業効率を高めることができる。ま
た、加工精度を上げるために、ｘ軸テーブル７は、テー
ブルピッチングが１μm/100mm以下、テーブルヨーイン
グが１μm/100mm以下になるよう設けられている。
【００２９】クーラント供給機構は、図７に示すよう
に、クーラントを砥石１の接線方向に噴射するノズル１
２と、噴射したクーラントの速度が砥石の周速度以上に
なるようクーラントを加圧する加圧ポンプ（図示されて
いない）と、回収されたクーラントを浄化するフィルタ
ー（図示されていない）とを有している。加圧ポンプ
は、その吐出量が２０l/minで、吐出圧が２０から８０k
g/cm2である。また、フィルターは、回収されたクーラ
ント内の研削屑を効率良く除去するために、１．０μm
フィルターと０．５μmフィルターとが前後して設けら
れている。なお、０．５μm未満の研削屑は、本実施例
では、全研削屑量の９９％以下である。
に、クーラントを砥石１の接線方向に噴射するノズル１
２と、噴射したクーラントの速度が砥石の周速度以上に
なるようクーラントを加圧する加圧ポンプ（図示されて
いない）と、回収されたクーラントを浄化するフィルタ
ー（図示されていない）とを有している。加圧ポンプ
は、その吐出量が２０l/minで、吐出圧が２０から８０k
g/cm2である。また、フィルターは、回収されたクーラ
ント内の研削屑を効率良く除去するために、１．０μm
フィルターと０．５μmフィルターとが前後して設けら
れている。なお、０．５μm未満の研削屑は、本実施例
では、全研削屑量の９９％以下である。
【００３０】オートバランサは、主軸の先端部分にバラ
ンサタンク３を有して構成されており、予めアンバラン
ス量を検知しておき、バランサタンク３の適切な所に適
切な量の液体を入れて、回転体の動バランスをとるため
のものである。
ンサタンク３を有して構成されており、予めアンバラン
ス量を検知しておき、バランサタンク３の適切な所に適
切な量の液体を入れて、回転体の動バランスをとるため
のものである。
【００３１】次に、本研削装置の作用について説明す
る。この研削装置で、砥石１（径１１０mm）を周速度が
４８３５m/minになるよう回転させてワークを研削する
と、研削抵抗を従来よりも約４０％低減することができ
るので、研削効率および加工精度を高めることができ
る。また、砥石１の長寿命化、消費電力の削減も図るこ
とができる。加工精度に関しては、研削抵抗の減少とい
う要因の他に、主軸の高剛性化およびオートバランサ等
の採用によっても向上している。これらは、図９に示す
ように、具体的に、例えば、ピッチ精度では３倍に、溝
幅精度では２倍になる。また、砥石寿命では６倍にな
る。なお、砥石寿命に関しては、一定の精度の溝を何ｍ
研削できるかで測定している。
る。この研削装置で、砥石１（径１１０mm）を周速度が
４８３５m/minになるよう回転させてワークを研削する
と、研削抵抗を従来よりも約４０％低減することができ
るので、研削効率および加工精度を高めることができ
る。また、砥石１の長寿命化、消費電力の削減も図るこ
とができる。加工精度に関しては、研削抵抗の減少とい
う要因の他に、主軸の高剛性化およびオートバランサ等
の採用によっても向上している。これらは、図９に示す
ように、具体的に、例えば、ピッチ精度では３倍に、溝
幅精度では２倍になる。また、砥石寿命では６倍にな
る。なお、砥石寿命に関しては、一定の精度の溝を何ｍ
研削できるかで測定している。
【００３２】また、ワーク送り速度および切り込み量
は、基本的に大きければ大きいほど、単位消費電力当り
の研削量の向上を図ることができることが判明している
ので、例えば、ワーク送り速度１０００mm/min、切り込
み量４mm（アスペクト比６．７）で研削を実行すること
により、少ない消費電力で研削効率をより高めることが
できる。一般的に、クーラントは、砥石１の周速度より
もかなり遅い速度で研削部分に供給される。しかし、こ
れでは回転する砥石１の周辺に高速の空気流が形成され
るために、効率良く研削部分にクーラントを供給するこ
とができない。そこで、本実施例では、砥石１の周速度
よりも速い速度でクーラントを供給している。このた
め、クーラントは、効率良く研削部分に供給され、冷却
効率および研削効率を高めることができる。
は、基本的に大きければ大きいほど、単位消費電力当り
の研削量の向上を図ることができることが判明している
ので、例えば、ワーク送り速度１０００mm/min、切り込
み量４mm（アスペクト比６．７）で研削を実行すること
により、少ない消費電力で研削効率をより高めることが
できる。一般的に、クーラントは、砥石１の周速度より
もかなり遅い速度で研削部分に供給される。しかし、こ
れでは回転する砥石１の周辺に高速の空気流が形成され
るために、効率良く研削部分にクーラントを供給するこ
とができない。そこで、本実施例では、砥石１の周速度
よりも速い速度でクーラントを供給している。このた
め、クーラントは、効率良く研削部分に供給され、冷却
効率および研削効率を高めることができる。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、研削抵抗を減少させる
ことができるので、研削効率および研削精度を高めるこ
とができると供に、消費電力を削減することができる。
ことができるので、研削効率および研削精度を高めるこ
とができると供に、消費電力を削減することができる。
【００３４】また、他の発明によれば、クラックの発生
を防ぐことができ、全体的な生産性の見地から、研削効
率を高めることができる。
を防ぐことができ、全体的な生産性の見地から、研削効
率を高めることができる。
【図１】法線方向の研削抵抗と砥石周速度との関係を示
すグラフである。
すグラフである。
【図２】接線方向の研削抵抗と砥石周速度との関係を示
すグラフである。
すグラフである。
【図３】砥石周速度とダイヤモンド粒径との関係を示す
グラフである。
グラフである。
【図４】研削抵抗とワーク送り速度との関係を示すグラ
フである。
フである。
【図５】砥石周速度とワーク送り速度との比と、ダイヤ
モンド粒径との関係において、クラック発生条件を示す
グラフである。
モンド粒径との関係において、クラック発生条件を示す
グラフである。
【図６】研削抵抗と切り込み量との関係を示すグラフで
ある。
ある。
【図７】本発明に係る一実施例のワークおよび砥石の全
体斜視図である。
体斜視図である。
【図８】本発明に係る一実施例の研削装置の全体斜視図
である。
である。
【図９】本発明に係る一実施例の研削条件および研削精
度等と従来の研削条件および研削精度等との比較を示す
説明図である。
度等と従来の研削条件および研削精度等との比較を示す
説明図である。
１…ダイヤモンド砥石、３…オートバランサタンク、４
…ｚ軸、５…ｙ軸、６…ワークテーブル、７…ｘ軸テー
ブル、８…全密閉式自動開閉扉付きカバー、１０…工具
交換機構、１２…研削液供給ノズル。
…ｚ軸、５…ｙ軸、６…ワークテーブル、７…ｘ軸テー
ブル、８…全密閉式自動開閉扉付きカバー、１０…工具
交換機構、１２…研削液供給ノズル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 健二 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社 日立製作所 神奈川工場内 (72)発明者 今井 邦典 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社 日立製作所 神奈川工場内 (72)発明者 佐々木 秀昭 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社 日立製作所 神奈川工場内 (72)発明者 小黒 孝夫 神奈川県海老名市上今泉2100番地 日立 精工株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−131474（ＪＰ，Ａ) 機械と工具、第34巻第９号、（株）工 業調査会、1990年９月１日発行、113− 120頁（ＣＢＮ・ダイヤモンドホイール の使い方［11］) 愛知県瀬戸窯業技術センター報告、第 17号、1988年発行、８−15頁（セラミッ クスの加工特性)
Claims (6)
- 【請求項１】ダイヤモンド砥石を回転させてＡｌＮセラ
ミックス製のワークを研削する研削方法において、 前記ダイヤモンド砥石のダイヤモンド粒径をφ（μ
m）、該ダイヤモンド砥石の周速度をＶ（m/min）とした
とき、 Ｖ≧３５φ＋２０００ を満たす周速度に設定することを特徴とする研削方法。 - 【請求項２】ダイヤモンド砥石を回転させてＡｌＮセラ
ミックス製のワークを研削する研削方法において、 前記ダイヤモンド砥石のダイヤモンド粒径をφ（μ
m）、該ダイヤモンド砥石の周速度をＶ（m/min）、前記
ワークの送り速度をｆ（m/min）としたとき、Ｖ ／ｆ≧７０φ＋８００ を満たすＶ／ｆに設定することを特徴とする研削方法。 - 【請求項３】ダイヤモンド砥石を回転させてＡｌＮセラ
ミックス製のワークを研削する研削方法において、 前記ダイヤモンド砥石のダイヤモンド粒径をφ（μ
m）、該ダイヤモンド砥石の周速度をＶ（m/min）、前記
ワークの送り速度をｆ（m/min）としたとき、 Ｖ≧３５φ＋２０００ および Ｖ／ｆ≧７０φ＋８００ を満たす周速度およびワーク送り速度に設定することを
特徴とする研削方法。 - 【請求項４】砥石を回転させて、セラミックス製のワー
クを研削する研削方法において、砥石の外周面を形成している粒子の径が異なる各種砥石
に関して、砥石の周速度に応じた前記ワークの研削抵抗
を測定して、各種砥石ごとの、前記ワークの研削抵抗が
実質的に変化しなくなる前記砥石の最小周速度を求め、
測定により求めた各種砥石ごとの粒径φと最小周速度Ｖ
との関係から、以下の式における定数ｋ および定数αを
定めて該式を完成させ、 Ｖ≧ｋφ＋α 完成した前記式に、これから研削で実際に使用する前記
砥石の粒径φを代入して、該砥石に関する最小周速度Ｖ
を求め、 求めた前記最小周速度以上の周速度で、該 砥石を回転さ
せて、前記ワークを研削することを特徴とする研削方
法。 - 【請求項５】砥石を回転させて、セラミックス製のワー
クを研削する研削方法において、 予め、研削で実際に使用する前記砥石の周速度に応じた
前記ワークの研削抵抗を測定して、周速度を増加させて
も前記ワークの研削抵抗が実質的に変化しなくなる前記
砥石の最小周速度を求めておくと共に、砥石の外周面を形成している粒子の径が異なる各種砥石
に関して、前記ワークにクラックが発生しない砥石の周
速度Ｖとワーク送り速度ｆとの限界比Ｖ／ｆを測定し、
測定により得られた各種砥石ごとの粒径φと限界比Ｖ／
ｆとの関係から、以下の式における定数ｋおよびβを定
めて該式を完成させ、 Ｖ／ｆ≧ｋφ＋β 完成した前記式に、これから研削で実際に使用する前記
砥石の粒径φ、及び先に求めた前記最小周速度Ｖを代入
して、ワーク送り速度ｆを求め、 求めた前記最小周速度以上の周速度で、前記砥石を回転
させると共に、求めた前記ワーク送り速度未満のワーク
送り速度で、該砥石に対して該ワークを相対移動させ
て、 該ワークを研削することを特徴とする研削方法。 - 【請求項６】ダイヤモンド砥石を回転させて、セラミッ
クス製のワークを研削する研削方法において、 ダイヤモンド砥石のダイヤモンド粒径をφ、該ダイヤモ
ンド砥石の周速度をＶ、ワークの送り速度をｆとしたと
き、 ダイヤモンド粒径の異なる各種ダイヤモンド砥石に関し
て、ダイヤモンド砥石の周速度に応じた前記ワークの研
削抵抗を測定して、各種ダイヤモンド砥石ごとの、前記
ワークの研削抵抗が実質的に変化しなくなる前記砥石の
最小周速度を求め、測定により求めた各種ダイヤモンド
砥石ごとのダイヤモンド粒径φと最小周速度Ｖとの関係
から、以下の式における定数ｋ1および定数αを定めて
該式を完成させると共に、 Ｖ≧ｋ1φ＋α ダイヤモンド粒径の異なる各種ダイヤモンド砥石に関し
て、前記ワークにクラックが発生しないダイヤモンド砥
石の周速度Ｖとワーク送り速度ｆとの限界比Ｖ／ｆを測
定し、測定により得られた各種ダイヤモンド砥石ごとの
ダイヤモンド粒径φと限界比Ｖ／ｆとの関係から、以下
の式における定数ｋ2およびβを定めて該式を完成さ
せ、 Ｖ／ｆ≧ｋ2φ＋β 完成した以上の式に、実際に研削で使用するダイヤモン
ド砥石のダイヤモンド粒径φを代入して、代入の結果、
得られる各式を満足する最小周速度Ｖおよびワーク送り
速度ｆを求め、求めた前記最小周速度以上の周速度で、前記砥石を回転
させると共に、求めた前記ワーク送り速度未満のワーク
送り速度で、該砥石に対して該ワークを相対移動させ
て、該 ワークを研削することを特徴とする研削方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3149098A JP2726776B2 (ja) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | 研削方法 |
| US07/900,572 US5390446A (en) | 1991-06-21 | 1992-06-18 | Grinding method and grinding machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3149098A JP2726776B2 (ja) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | 研削方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04372349A JPH04372349A (ja) | 1992-12-25 |
| JP2726776B2 true JP2726776B2 (ja) | 1998-03-11 |
Family
ID=15467655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3149098A Expired - Fee Related JP2726776B2 (ja) | 1991-06-21 | 1991-06-21 | 研削方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5390446A (ja) |
| JP (1) | JP2726776B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5613350A (en) * | 1992-12-24 | 1997-03-25 | Boucher; John N. | Method for packaging and handling fragile dicing blade |
| US6152803A (en) | 1995-10-20 | 2000-11-28 | Boucher; John N. | Substrate dicing method |
| US5718615A (en) * | 1995-10-20 | 1998-02-17 | Boucher; John N. | Semiconductor wafer dicing method |
| US20040112360A1 (en) * | 1998-02-12 | 2004-06-17 | Boucher John N. | Substrate dicing method |
| US6165051A (en) * | 1998-10-29 | 2000-12-26 | Kulicke & Soffa Investments, Inc. | Monitoring system for dicing saws |
| US6033288A (en) * | 1998-10-29 | 2000-03-07 | Kulicke & Soffa Investments, Inc. | Monitoring system for dicing saws |
| US6669118B2 (en) * | 2001-08-20 | 2003-12-30 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Coherent jet nozzles for grinding applications |
| US7727054B2 (en) * | 2002-07-26 | 2010-06-01 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Coherent jet nozzles for grinding applications |
| DE102005043602B4 (de) * | 2005-09-12 | 2018-07-26 | Reishauer Ag | Zahnradbearbeitungsmaschine sowie Verfahren zum Betrieb einer solchen Zahnradbearbeitungsmaschine |
| US20070141962A1 (en) * | 2005-12-19 | 2007-06-21 | Dodd Harry D | Method for grinding a workpiece |
| EP3089848B1 (en) * | 2013-12-31 | 2023-06-28 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Coolant delivery system for grinding applications |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4067311A (en) * | 1974-08-29 | 1978-01-10 | Giorgio Benetello | Method for sawing hard material |
| US4839996A (en) * | 1987-11-11 | 1989-06-20 | Disco Abrasive Systems, Ltd. | Method and apparatus for machining hard, brittle and difficultly-machinable workpieces |
| US4929130A (en) * | 1989-06-28 | 1990-05-29 | United Technologies Corporation | Grinding wheel guard apparatus |
-
1991
- 1991-06-21 JP JP3149098A patent/JP2726776B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-06-18 US US07/900,572 patent/US5390446A/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 愛知県瀬戸窯業技術センター報告、第１７号、１９８８年発行、８−１５頁（セラミックスの加工特性） |
| 機械と工具、第３４巻第９号、（株）工業調査会、１９９０年９月１日発行、１１３−１２０頁（ＣＢＮ・ダイヤモンドホイールの使い方［１１］） |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04372349A (ja) | 1992-12-25 |
| US5390446A (en) | 1995-02-21 |
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Legal Events
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