JP3250931B2 - Grinding method and apparatus using magnetic field - Google Patents
Grinding method and apparatus using magnetic fieldInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、磁界を用いた研削方法
及び装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a grinding method and apparatus using a magnetic field.
【0002】[0002]
【従来の技術】メタルボンド砥石、例えば鋳鉄ファイバ
ボンドダイヤモンド砥石等の導電性砥石を用い、この砥
石に電圧を印加し、砥石を電解によりドレッシングする
導電性砥石の電解ドレッシング方法及び装置が、本願と
同一の出願人による特開平1-188266号( 特願昭63-12305
号) に開示され、電子材料であるシリコン等の半導体材
料を鏡面研削することに成功している。更に、この方法
及び装置を発展させた電解インプロセスドレッシング研
削法(Electrolytic In-process Dressing:以下 ELID 研
削法という) と呼ばれる方法及び装置が本願出願人によ
り開発され、発表されている( 理研シンポジウム「鏡面
研削の最新技術動向」、平成3年3月5日開催)。2. Description of the Related Art The present invention relates to a method and an apparatus for electrolytically dressing a conductive whetstone using a metal bond whetstone, for example, a conductive whetstone such as a cast iron fiber bond diamond whetstone, and applying a voltage to this whetstone to dress the whetstone by electrolysis. JP-A-1-188266 (Japanese Patent Application No. 63-12305) by the same applicant
And succeeded in mirror-polishing a semiconductor material such as silicon as an electronic material. Further, a method and apparatus called Electrolytic In-process Dressing (hereinafter referred to as ELID grinding method), which has developed this method and apparatus, have been developed and published by the applicant of the present invention (RIKEN Symposium `` Latest Technology Trends in Mirror Grinding ”, March 5, 1991).
【0003】この ELID 研削法は、ワークとの接触面を
有する砥石と、砥石と間隔を隔てて対向する電極と、砥
石と電極との間に導電性液を流すノズルと、砥石と電極
との間に電圧を印加する印加装置(電源及び給電体)と
からなる装置を用い、砥石と電極との間に導電性液を流
しながら、砥石と電極との間に電圧を印加し、砥石を電
解によりドレッシングするものである。[0003] This ELID grinding method comprises a grinding wheel having a contact surface with a workpiece, an electrode facing the grinding stone at an interval, a nozzle for flowing a conductive liquid between the grinding wheel and the electrode, and a grinding wheel and an electrode. Using a device consisting of an application device (power supply and power supply) for applying a voltage between the electrodes, applying a voltage between the grindstone and the electrode while flowing a conductive liquid between the grindstone and the electrode, and electrolyzing the grindstone. Dressing.
【0004】この ELID 研削法によるドレッシングの機
構を図6に示す。砥石の目立て開始時(A)には、砥石
と電極との間の電気抵抗が少なく比較的大きい電流(5
〜10A)が流れる。これにより、電解効果により砥石
表面の金属部(ボンド)が溶解し、非導電性のダイヤモ
ンド砥粒が突出する。更に、通電を続けると、酸化鉄(F
e2O3)を主とした絶縁被膜(不導体被膜)が砥石表面に
形成され、砥石の電気抵抗が大きくなる。これにより、
電流が低下し、ボンドの溶解が減り、砥粒の突出(砥石
の目立て)が実質的に終了する(B)。この状態で研削
を開始する(C)と、被膜が研削屑を遊離しつつ、ワー
クの研削につれてダイヤモンド砥粒が摩耗していく。更
に研削を続けると(D)、砥石表面の不導体被膜が摩耗
により除去され、砥石の電気抵抗が低下し、砥石と電極
間の電流が増大し、ボンドの溶解が増し、砥粒の突出
(砥石の目立て)が再開される。従って、 ELID 研削法
による研削中には、(B)〜(D)のように被膜の形成
・除去によりボンドの過溶出が抑えられ、砥粒の突出
(砥石の目立て)が自動的に調整される。(B)〜
(D)に示したサイクルを以下 ELID サイクルと呼ぶ。FIG. 6 shows a dressing mechanism by the ELID grinding method. At the beginning of sharpening of the grinding wheel (A), the electric resistance between the grinding wheel and the electrode is small and a relatively large current (5
-10A) flows. As a result, the metal part (bond) on the surface of the grindstone is dissolved by the electrolytic effect, and the non-conductive diamond abrasive grains protrude. In addition, when energization is continued, iron oxide (F
An insulating film (non-conductive film) mainly composed of e 2 O 3 ) is formed on the grindstone surface, and the electric resistance of the grindstone increases. This allows
The current decreases, the dissolution of the bond decreases, and the protrusion of the abrasive grains (sharpening of the grindstone) is substantially completed (B). When the grinding is started in this state (C), the diamond abrasive grains are worn as the workpiece is ground while the coating releases grinding dust. When the grinding is further continued (D), the non-conductive film on the surface of the grindstone is removed by abrasion, the electric resistance of the grindstone decreases, the current between the grindstone and the electrode increases, the dissolution of the bond increases, and the protrusion of the abrasive grains ( Grinding) is resumed. Therefore, during the grinding by the ELID grinding method, as shown in (B) to (D), the overelution of the bond is suppressed by the formation and removal of the film, and the protrusion of the abrasive grains (grinding of the grindstone) is automatically adjusted. You. (B) ~
The cycle shown in (D) is hereinafter referred to as an ELID cycle.
【0005】上述した ELID 研削法では砥粒を細かくし
ても ELID サイクルによる砥石の目立てにより砥石に目
詰まりが生じないので、砥粒を細かくすれば鏡面のよう
な極めて優れた加工面を研削加工により得ることができ
る。従って、 ELID 研削法は、高能率研削から鏡面研削
に至るまで砥石の切れ味を維持でき、種々の研削加工へ
の適用が期待されている。[0005] In the above-mentioned ELID grinding method, even if the abrasive grains are made fine, clogging does not occur in the grindstone due to the sharpening of the grindstone by the ELID cycle. Can be obtained by Therefore, the ELID grinding method can maintain the sharpness of the grinding wheel from high-efficiency grinding to mirror grinding, and is expected to be applied to various grinding processes.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した ELI
D 研削において、砥粒の突出(砥石の目立て)自体は自
動的に調整されるが、その突出し量の大小は制御ができ
ない問題点があった。すなわち、砥粒の突出し量は、粒
径の1/3程度であるのが好ましく、例えば粒径50μ
mの砥粒の場合に約16μm程度にするのがよいが、従
来の ELID 研削法では、電解電流値が、砥石の材質と電
源電圧で決まってしまい、これにより、砥粒の突出し量
も決まっていた。However, the above-mentioned ELI
In D-grinding, the protrusion of the abrasive grains (grinding of the grindstone) itself is automatically adjusted, but the size of the protrusion amount cannot be controlled. That is, the protrusion amount of the abrasive grains is preferably about 1/3 of the particle diameter, for example, 50 μm.
In the case of the conventional ELID grinding method, the electrolytic current value is determined by the material of the grindstone and the power supply voltage, and thus the amount of protrusion of the abrasive particles is also determined by the conventional ELID grinding method. I was
【0007】そのため、砥粒の突出し量(及びこれに直
接影響を受ける電解電流値)を変えるためには、砥石
を別の材料のものに交換するか、電源電圧を変化させ
たりパルス電源の直流成分を変化させたりする必要があ
った。しかし、の手段は、材質の異なる種々の砥石を
準備してそれぞれ試験する必要があり、所望の砥粒の突
出し量を得るのに費用と手間がかかりすぎる問題があっ
た。また、の手段は、電圧や電流を増大させるとアー
クや局所電解が生じやすく、均一な砥粒の突き出しがで
きなくなり、安定した切れ味を維持できず、優れた加工
面が得られなくなり、パルス電源の直流成分を変化させ
るには電気回路が複雑となり、かつ多数の試験を行う必
要がある等の問題があった。Therefore, in order to change the protrusion amount of the abrasive grains (and the electrolytic current value directly affected by the abrasive grains), the whetstone must be replaced with another material, the power supply voltage must be changed, or the DC power of the pulse power supply must be changed. It was necessary to change the components. However, this method requires preparing and testing various grindstones of different materials, and there is a problem that it takes too much cost and labor to obtain a desired amount of protrusion of abrasive grains. In addition, when voltage or current is increased, arc or local electrolysis is likely to occur, uniform abrasive grains cannot be protruded, stable sharpness cannot be maintained, and an excellent machined surface cannot be obtained. In order to change the direct current component, there is a problem that an electric circuit becomes complicated and many tests need to be performed.
【0008】更に、従来の ELID 研削では、電解により
電極(陰極)の表面に砥石を構成する金属(鉄、コバル
ト等)が一種のメッキのように付着し、砥石と電極との
隙間が変化してしまい、甚だしい場合には埋まる恐れも
ある問題点があった。そのため、従来は、例えば8〜1
0時間程度の連続使用後にこれを機械的に除去する必要
があり、電極の寸法変化や再調整に時間がかかる問題が
あった。Further, in the conventional ELID grinding, the metal (iron, cobalt, etc.) constituting the grinding wheel adheres to the surface of the electrode (cathode) by electrolysis like a kind of plating, and the gap between the grinding wheel and the electrode changes. There was a problem that it could be buried in severe cases. Therefore, conventionally, for example, 8 to 1
After continuous use for about 0 hours, it is necessary to mechanically remove this, and there has been a problem that it takes time to change the dimensions of the electrode and readjust it.
【0009】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、電
解電流を制御することができ、これにより砥粒の突出し
量を制御することができる研削方法及び装置を提供する
ことにある。また、本発明の別の目的は、電極表面への
金属の付着量を低減することができ、これにより長時間
の連続運転を可能にすることができる研削方法及び装置
を提供することにある。The present invention has been made to solve such a problem. That is, an object of the present invention is to provide a grinding method and apparatus capable of controlling an electrolytic current and thereby controlling an amount of protrusion of abrasive grains. Another object of the present invention is to provide a grinding method and apparatus capable of reducing the amount of metal adhered to the electrode surface, thereby enabling continuous operation for a long time.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、導電性
かつ磁性体の砥石及び電極との間に導電性液を流し、前
記砥石と電極との間に導電性液を介して電流を流し、か
つその間に前記電流に交差する方向に磁界を形成し、こ
れにより砥石を電解によりドレッシングしながらワーク
を研削する、ことを特徴とする磁界を用いた研削方法が
提供される。本発明の好ましい実施例によれば、研削中
に、前記磁界を変化させる、ことが好ましい。According to the present invention, a conductive liquid is caused to flow between a conductive and magnetic whetstone and an electrode, and a current is applied between the whetstone and the electrode via the conductive liquid. A grinding method using a magnetic field is provided, wherein a magnetic field is formed in a direction in which the current flows and intersects with the current, and the workpiece is ground while dressing the grindstone by electrolysis. According to a preferred embodiment of the present invention, it is preferable to change the magnetic field during grinding.
【0011】また、本発明によれば、ワークとの接触面
を有する導電性かつ磁性体の砥石と、該砥石と間隔を隔
てて対向する導電性かつ磁性体の電極と、前記砥石と電
極との間に導電性液を流すノズルと、その間に導電性液
を介して電流を流す電圧印加装置と、その間に前記電流
に交差する方向に磁界を形成する磁界装置と、を備え、
これにより、砥石を電解によりドレッシングしながらワ
ークを研削する、ことを特徴とする磁界を用いた研削装
置が提供される。本発明の好ましい実施例によれば、前
記磁界と電流の方向は、ほぼ直交する。また、前記砥石
及び電極は、強磁性体からなる。更に、前記磁界装置の
少なくとも砥石及び電極に対向する部分は、絶縁体から
なる。Further, according to the present invention, a conductive and magnetic grindstone having a contact surface with a workpiece, a conductive and magnetic material electrode opposed to the grindstone at an interval, A nozzle for flowing a conductive liquid therebetween, a voltage application device for flowing a current through the conductive liquid therebetween, and a magnetic field device for forming a magnetic field in a direction intersecting the current therebetween,
Thus, there is provided a grinding apparatus using a magnetic field, which grinds a work while dressing a grindstone by electrolysis. According to a preferred embodiment of the present invention, the directions of the magnetic field and the current are substantially orthogonal. Further, the whetstone and the electrode are made of a ferromagnetic material. Further, at least a portion of the magnetic field device facing the grindstone and the electrode is made of an insulator.
【0012】[0012]
【作用】導電性液には、陽イオン(Na+ ,K+ ,Ca
++ ,等)及び陰イオン(OH - ,Cl- ,SO4 --,
等)が含まれており、これらのイオンが研削性能に影響
することが知られている。そこで、本願発明者は、これ
らのイオンに磁界を付与することにより電解電流を制御
することができる可能性に着目した。また、この磁界に
より、砥石から発生するFeイオン等にも直接力を作用
させることができ、これによっても砥粒の突出し量を制
御しかつ電極表面への金属の付着を低減することができ
ることに着目した。本発明はかかる新規の着想に基づ
き、その効果を試験により確認したものである。The conductive liquid contains cations (Na+, K+, Ca
++, Etc.) and anions (OH -, Cl-, SOFour -,
Etc.), and these ions affect the grinding performance
It is known to Therefore, the inventor of the present application
Controlling electrolytic current by applying a magnetic field to these ions
We focused on the possibility of being able to do so. Also, this magnetic field
Direct force also acts on Fe ions etc. generated from the grinding wheel
This also controls the amount of abrasive protrusion.
Control and reduce metal adhesion to the electrode surface
We focused on that. The present invention is based on such a new idea.
The effect was confirmed by a test.
【0013】すなわち、上述した本発明の方法及び装置
によれば、導電性かつ磁性体の砥石及び電極との間に導
電性液を流し、電圧印加装置により砥石と電極との間に
導電性液を介して電流を流し、かつその間に磁界装置に
より前記電流に交差する方向に磁界を形成し、これによ
り砥石を電解によりドレッシングしながらワークを研削
するので、砥石、電極間の導電性液及び砥石表面に電流
と磁界を交差して形成することができ、いわゆるフレミ
ングの左手の法則により導電性液に含まれる陽イオンと
陰イオンを砥石表面に沿って逆方向に移動させることが
でき、同時に砥石から発生するFeイオン等も砥石表面
に沿って移動させることができる。従って、導電性液中
のイオンの分布が磁界により変化し、これにより電解電
流を変化させることができる。また、Feイオン等を砥
石表面に沿って積極的に移動させるので、砥粒の突出し
量を促進することができ、かつ電極表面への金属の付着
を低減することができる。That is, according to the above-described method and apparatus of the present invention, a conductive liquid is caused to flow between a conductive and magnetic whetstone and an electrode, and the conductive liquid is applied between the whetstone and the electrode by a voltage applying device. And a magnetic field is formed by a magnetic field device in the direction intersecting the current, thereby grinding the work while dressing the grindstone by electrolysis, so that the grindstone, the conductive liquid between the electrodes and the grindstone A current and a magnetic field can be formed crossing the surface, and the cations and anions contained in the conductive liquid can be moved in opposite directions along the grinding wheel surface by the so-called Fleming's left-hand rule. Can be moved along the surface of the grindstone. Therefore, the distribution of ions in the conductive liquid changes due to the magnetic field, and thereby the electrolytic current can be changed. In addition, since the Fe ions and the like are positively moved along the surface of the grindstone, the protrusion amount of the abrasive grains can be promoted, and the adhesion of metal to the electrode surface can be reduced.
【0014】[0014]
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して説明する。図1は、本発明による研削装置10の第
1実施例を示す斜視図である。この図において、本発明
の研削装置10は、ワーク1との接触面を有する導電性
かつ磁性体の砥石12と、砥石12と間隔を隔てて対向
する導電性かつ磁性体の電極14と、砥石12と電極1
4との間に導電性液を流すノズル16と、その間に導電
性液を介して電流Iを流す電圧印加装置18と、その間
に電流Iに交差する方向に磁界Bを形成する磁界装置2
0と、を備えている。Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of a grinding apparatus 10 according to the present invention. In this figure, a grinding device 10 of the present invention includes a conductive and magnetic grinding wheel 12 having a contact surface with a workpiece 1, a conductive and magnetic material electrode 14 opposed to the grinding wheel 12 at an interval, and a grinding wheel. 12 and electrode 1
4, a nozzle 16 for flowing a conductive liquid, a voltage applying device 18 for flowing a current I through the conductive liquid therebetween, and a magnetic field device 2 for forming a magnetic field B in a direction intersecting the current I therebetween.
0.
【0015】図1において砥石12は、円筒形砥石であ
り、その外周面でワーク1を平面研削するようになって
いる。この砥石12は、導電性砥石であり、砥粒(ダイ
ヤモンド又はCBN)と、これを固定するボンド材から
なり、ボンド材はFe,Co,Ni等の強磁性体金属を
含んでいる。また、電極14も導電性であり、Fe,C
o,Ni等の強磁性体金属からなる。すなわち、電極1
4を従来のように銅、銅合金、カーボン等の非磁性体か
らFe,Co,Ni等の強磁性体に変更することによ
り、砥石12及び電極14を通る磁界のループを形成
し、磁界Bをより強力にするようになっている。In FIG. 1, a grindstone 12 is a cylindrical grindstone, and the workpiece 1 is ground on the outer peripheral surface. The grindstone 12 is a conductive grindstone and is made of abrasive grains (diamond or CBN) and a bonding material for fixing the same, and the bonding material includes a ferromagnetic metal such as Fe, Co, and Ni. Further, the electrode 14 is also conductive, and is composed of Fe, C
It is made of a ferromagnetic metal such as o or Ni. That is, the electrode 1
4 is changed from a non-magnetic material such as copper, copper alloy, carbon or the like to a ferromagnetic material such as Fe, Co, Ni or the like, thereby forming a magnetic field loop passing through the grindstone 12 and the electrode 14, thereby forming a magnetic field B To make it more powerful.
【0016】導電性液は、従来の ELID 研削と同一のも
のを使用する。この導電性液には、陽イオン(Na+ ,
K+ ,Ca ++ ,等)及び陰イオン(OH- ,Cl- ,
SO 4 --,等)が含まれている。導電性液は、ノズル1
6からワーク1と砥石12との接触部、及び砥石12と
電極14との間に供給される。電圧印加装置18は、直
流電源18aと給電体18bとからなり、給電体18b
に正の電圧を印加し、電極14に負の電圧を印加するよ
うになっている。直流電源18aは、例えば60V程度
の電圧を発生し、かつこの電圧をON、OFFのパルス
波で供給できるようになっている。給電体18bは砥石
12の側面に摺動可能に接触してある。かかる構成によ
り、砥石12の外周面と電極14の内面との間に直流電
圧を印加し、その間に存在する導電性液を介して電流I
を流すことができる。The conductive liquid is the same as that of the conventional ELID grinding.
Use of This conductive liquid contains cations (Na+,
K+, Ca++, Etc.) and anions (OH-, Cl-,
SO Four -, Etc.). The conductive liquid is applied to the nozzle 1
6 to the contact portion between the work 1 and the grindstone 12,
It is supplied between the electrode 14. The voltage applying device 18
A power supply 18a and a power supply 18b.
A positive voltage is applied to the electrode 14 and a negative voltage is applied to the electrode 14.
Swelling. DC power supply 18a is, for example, about 60 V
And a pulse for turning this voltage ON and OFF
It can be supplied by waves. The power supply 18b is a whetstone
12 is slidably in contact with the side surface. With this configuration
Between the outer surface of the grinding wheel 12 and the inner surface of the electrode 14.
Pressure, and a current I through the conductive liquid existing therebetween.
Can flow.
【0017】磁界装置20は、図1においてN極、S極
の一対の磁石20aからなる。この磁石は、この図では
永久磁石であるが電磁石であってもよい。S極の磁石2
0aは砥石12の前側に、N極の磁石20aは砥石12
の後側に配置され、これらにより発生する磁界Bを砥石
12と電極14の間の電流Iに交差する方向に磁界Bを
形成するようになっている。また、磁界装置20の少な
くとも砥石及び電極に対向する部分は、絶縁体からなる
のがよく、好ましくは全体が絶縁体からなるのがよい。
例えば、永久磁石の場合には、全体を導電性のないフェ
ライト磁石を用い、電磁石の場合にもそのコア等に導電
性のない材料を用いるのがよい。かかる構成により、磁
界装置20による電極への影響(例えばみかけ上の面積
の増加)を回避することができ、かつ電流Iの影響で磁
界装置20が消耗したり金属イオン等が付着するのを防
止することができる。The magnetic field device 20 comprises a pair of N-pole and S-pole magnets 20a in FIG. This magnet is a permanent magnet in this figure, but may be an electromagnet. S pole magnet 2
0a is in front of the grindstone 12, and the N pole magnet 20a is
And a magnetic field B generated by these elements is formed in a direction crossing a current I between the grindstone 12 and the electrode 14. Further, at least a portion of the magnetic field device 20 facing the grindstone and the electrode is preferably made of an insulator, and is preferably made entirely of an insulator.
For example, in the case of a permanent magnet, it is preferable to use a non-conductive ferrite magnet as a whole, and in the case of an electromagnet, it is preferable to use a non-conductive material for its core and the like. With this configuration, the influence of the magnetic field device 20 on the electrodes (for example, an apparent increase in area) can be avoided, and the magnetic field device 20 is prevented from being consumed by the influence of the current I and metal ions or the like are attached. can do.
【0018】上述した装置は、以下のように使用する。
すなわち、ノズル16から砥石12及び電極14との間
に導電性液を流し、電圧印加装置18により砥石12と
電極14との間に導電性液を介して電流Iを流し、かつ
その間に磁界装置20により電流Iに交差する方向に磁
界Bを形成し、これにより砥石を電解によりドレッシン
グしながらワークを研削する。砥石12と電極14の間
には、砥石12から電極14に流れる電流Iと、磁界装
置20によるN極からS極に向かう磁界Bとが交差して
形成され、導電性液に含まれる陽イオンと陰イオンを砥
石表面に沿って逆方向に移動させることができ、同時に
砥石12から発生するFeイオン等も砥石表面に沿って
移動させることができる。また、特に、研削中に、磁界
Bの向き又は強さを変化させることにより、高効率加工
を必要とするような場合には、砥粒の突出し量を大きく
し、高品質の仕上げ面を必要とするような場合には、砥
粒の突出し量を小さくすることができる。The apparatus described above is used as follows.
That is, a conductive liquid flows between the grindstone 12 and the electrode 14 from the nozzle 16, a current I flows between the grindstone 12 and the electrode 14 via the conductive liquid by the voltage applying device 18, and a magnetic field device A magnetic field B is formed in a direction intersecting the current I by 20. Thus, the workpiece is ground while dressing the grindstone by electrolysis. Between the grinding wheel 12 and the electrode 14, a current I flowing from the grinding wheel 12 to the electrode 14 and a magnetic field B directed from the N pole to the S pole by the magnetic field device 20 are formed to intersect with each other. And anions can be moved in the opposite direction along the grindstone surface, and at the same time, Fe ions and the like generated from the grindstone 12 can also be moved along the grindstone surface. In addition, particularly when high efficiency machining is required by changing the direction or strength of the magnetic field B during grinding, the protrusion amount of the abrasive grains is increased, and a high quality finished surface is required. In such a case, the protrusion amount of the abrasive grains can be reduced.
【0019】図2(A)は、図1の部分正面図であり、
図2(B)はそのX−X線における部分断面図である。
図2(B)に示すように、砥石12と電極14の間に
は、砥石12から電極14に流れる電流Iと、磁界装置
20によるN極からS極に向かう磁界Bとがほぼ直交し
て形成されている。なお、電流Iと磁界Bとは、必ずし
も直交する必要はなく、少なくとも交差していればよ
い。また、図1、図2では、砥石12の前側にS極を配
置し、砥石12の後側にN極を配置したが、本発明はか
かる構成に限定されず、逆にN極を前にS極を後に配置
してもよく、或いは電極14を図1で上下に挟む方向に
N極、S極を配置してもよく、更に電極14内に部分的
にN極、S極を埋め込んだ配置であってもよい。FIG. 2A is a partial front view of FIG.
FIG. 2B is a partial cross-sectional view taken along line XX.
As shown in FIG. 2B, between the grinding wheel 12 and the electrode 14, a current I flowing from the grinding wheel 12 to the electrode 14 and a magnetic field B from the N pole to the S pole by the magnetic field device 20 are substantially orthogonal. Is formed. Note that the current I and the magnetic field B do not necessarily need to be orthogonal to each other, but need only intersect at least. Further, in FIGS. 1 and 2, the S pole is arranged on the front side of the grindstone 12 and the N pole is arranged on the back side of the grindstone 12. However, the present invention is not limited to this configuration. The S-pole may be arranged later, or the N-pole and S-pole may be arranged in a direction sandwiching the electrode 14 up and down in FIG. 1, and the N-pole and S-pole are partially embedded in the electrode 14. It may be an arrangement.
【0020】図3は、砥石12と電極14の間に作用す
る電流I、磁界B、及び力fの関係図であり、(A)は
図1及び図2に示したように前側にS極、後側にN極を
配置した場合であり、(B)は逆にN極を前にS極を後
に配置した場合である。電流Iと磁界Bの交差角度をθ
とする場合に、フレミングの左手の法則により、f=I
Bsinθの力fが電流Iと磁界Bの両方に直交する方
向に作用する。従って、導電性液に含まれる陽イオンと
陰イオンを砥石表面に沿って逆方向に移動させることが
でき、同時に砥石12から発生するFeイオン等も砥石
表面に沿って移動させることができる。これにより、導
電性液中のイオンの分布が磁界により変化し、これによ
り電解電流を変化させることができ、また、Feイオン
等を砥石表面に沿って積極的に移動させるので、砥粒の
突出し量を促進することができかつ電極表面への金属の
付着を低減することができる。FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the current I, the magnetic field B, and the force f acting between the grindstone 12 and the electrode 14. FIG. 3A shows the S pole on the front side as shown in FIGS. (B) shows the case where the N pole is arranged before the N pole and the S pole is arranged after the N pole. The intersection angle between the current I and the magnetic field B is θ
Then, according to Fleming's left-hand rule, f = I
A force f of B sin θ acts in a direction orthogonal to both the current I and the magnetic field B. Therefore, cations and anions contained in the conductive liquid can be moved in the opposite direction along the grindstone surface, and at the same time, Fe ions and the like generated from the grindstone 12 can also be moved along the grindstone surface. As a result, the distribution of ions in the conductive liquid changes due to the magnetic field, thereby changing the electrolytic current. In addition, since the Fe ions and the like are positively moved along the grindstone surface, the protrusion of the abrasive grains The amount can be promoted and the adhesion of metal to the electrode surface can be reduced.
【0021】図4(A)は本発明による研削装置10の
第2実施例であり、図4(B)はそのY−Y線における
部分断面図である。この図において砥石12は、カップ
形砥石であり、その下面でワーク1を平面研削するよう
になっている。また、磁界装置20は、砥石12の下面
に対向して配置されたS極、N極の一対の磁石20aか
らなる。磁石12の対向方向は、図に示すように円周方
向でもよく、或いは半径方向でもよい。その他の構成は
図1乃至図3の第1実施例と同様である。かかる構成に
より、図4(B)に示すように、砥石12と電極14の
間には、砥石12から電極14に流れる電流Iと、磁界
装置20によるN極からS極に向かう磁界Bとを交差し
て形成し、第1実施例と同様に導電性液に含まれる陽イ
オンと陰イオンを砥石表面に沿って逆方向に移動させる
ことができ、同時に砥石12から発生するFeイオン等
も砥石表面に沿って移動させることができる。FIG. 4A shows a second embodiment of the grinding apparatus 10 according to the present invention, and FIG. 4B is a partial sectional view taken along the line YY. In this figure, the grindstone 12 is a cup-shaped grindstone, and the work 1 is ground on its lower surface. The magnetic field device 20 includes a pair of S-pole and N-pole magnets 20a arranged to face the lower surface of the grindstone 12. The facing direction of the magnet 12 may be a circumferential direction as shown in the figure, or may be a radial direction. Other configurations are the same as those of the first embodiment shown in FIGS. With this configuration, as shown in FIG. 4B, a current I flowing from the grindstone 12 to the electrode 14 and a magnetic field B from the N pole to the S pole by the magnetic field device 20 are applied between the grindstone 12 and the electrode 14. Crosswise, cations and anions contained in the conductive liquid can be moved in opposite directions along the grindstone surface as in the first embodiment, and at the same time, Fe ions and the like generated from the grindstone 12 can also be grindstones. It can be moved along the surface.
【0022】以下、図1に示した装置を使用した試験と
その結果を説明する。表1は、本試験に使用した磁石、
電極、磁石、その他の条件を示している。この表に示す
ように、磁石12には、導電性かつ磁性体の砥石とし
て、#325の砥粒を含むコバルト系メタルボンド砥石
(直径150mm、厚さ10mm)を使用した。この砥
石は従来の ELID 研削と同等のものである。また、電極
14には、従来の銅製(又は銅合金、カーボン)ではな
く、導電性かつ磁性体の電極として鉄製のものを使用し
た。これにより砥石12と電極14との間に強い磁界B
を形成することができた。更に、磁石20aには、導電
性のないフェライト磁石、すなわち、異方性Srフェラ
イト磁石(3600〜4000Gauss)を使用し
た。その他の電圧、電流、パルス時間は、従来の ELID
研削とほぼ同一である。Hereinafter, a test using the apparatus shown in FIG. 1 and its results will be described. Table 1 shows the magnets used in this test,
Electrodes, magnets, and other conditions are shown. As shown in this table, a cobalt-based metal-bonded grindstone (diameter 150 mm, thickness 10 mm) containing # 325 abrasive grains was used for the magnet 12 as a conductive and magnetic grindstone. This grinding wheel is equivalent to conventional ELID grinding. The electrode 14 is not a conventional copper (or copper alloy, carbon), but a conductive and magnetic electrode made of iron. Thereby, a strong magnetic field B is applied between the grindstone 12 and the electrode 14.
Could be formed. Further, a ferrite magnet having no conductivity, that is, an anisotropic Sr ferrite magnet (3600 to 4000 Gauss) was used as the magnet 20a. Other voltages, currents and pulse times are
It is almost the same as grinding.
【0023】[0023]
【表1】 [Table 1]
【0024】図5は、本発明による試験結果であり、
(A)は電解実電流値、(B)は電解不導体被膜厚の比
較図である。図5(A)に示すように、前S極/後N極
(図1と同一)には、磁界なし(破線)の場合に比較し
て30分後の安定領域において約2倍の電流が流れ、同
様に、前N極/後S極(図1と逆)の場合には、磁界な
し(破線)と前S極/後N極の中間の電流となる。従っ
て、磁界の向き又は強さを変化させることにより、電解
電流を制御することができ、これにより砥粒の突出し量
を制御することができる。また、特に研削中に、磁界の
向き又は強さを変化させることにより、高効率加工を必
要とするような場合には、砥粒の突出し量を大きくし、
高品質の仕上げ面を必要とするような場合には、砥粒の
突出し量を小さくすることができる。FIG. 5 shows test results according to the present invention.
(A) is a comparison diagram of the actual electrolytic current value, and (B) is a comparison diagram of the electrolytic non-conductive film thickness. As shown in FIG. 5A, in the front S pole / back N pole (same as FIG. 1), about twice the current in the stable region after 30 minutes as compared with the case without the magnetic field (broken line). In the same manner, in the case of the front N pole / rear south pole (the reverse of FIG. 1), the current is between the absence of the magnetic field (broken line) and the front S pole / rear N pole. Therefore, by changing the direction or strength of the magnetic field, the electrolytic current can be controlled, whereby the amount of protrusion of the abrasive grains can be controlled. Also, particularly during grinding, by changing the direction or strength of the magnetic field, such as when high efficiency processing is required, increase the amount of protrusion of abrasive grains,
When a high-quality finished surface is required, the amount of protrusion of the abrasive grains can be reduced.
【0025】図5(B)は、電解不導体被膜厚の比較図
であり、この結果からも、磁界の向き又は強さにより、
図6に示した ELID 研削を制御できることがわかる。な
お、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できるこ
とは勿論である。FIG. 5B is a comparison diagram of the electrolytic non-conductive film thickness.
It can be seen that the ELID grinding shown in FIG. 6 can be controlled. It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.
【0026】[0026]
【発明の効果】上述したように、本発明の方法及び装置
によれば、導電性かつ磁性体の砥石12及び電極14と
の間に導電性液を流し、電圧印加装置18により砥石1
2と電極14との間に導電性液を介して電流Iを流し、
かつその間に磁界装置20により電流Iに交差する方向
に磁界Bを形成し、これにより砥石を電解によりドレッ
シングしながらワークを研削するので、砥石、電極間の
導電性液及び砥石表面に電流Iと磁界Bを交差して形成
することができ、いわゆるフレミングの左手の法則によ
り導電性液に含まれる陽イオンと陰イオンを砥石表面に
沿って逆方向に移動させることができ、同時に砥石から
発生するFeイオン等も砥石表面に沿って移動させるこ
とができる。従って、導電性液中のイオンの分布が磁界
により変化し、これにより電解電流を変化させることが
できる。また、Feイオン等を砥石表面に沿って積極的
に移動させるので、砥粒の突出し量を促進することがで
きかつ電極表面への金属の付着を低減することができ
る。As described above, according to the method and apparatus of the present invention, a conductive liquid is caused to flow between the conductive and magnetic whetstone 12 and the electrode 14, and the whetstone 1 is applied by the voltage applying device 18.
A current I flows between the electrode 2 and the electrode 14 via a conductive liquid,
In the meantime, a magnetic field B is formed in a direction intersecting the current I by the magnetic field device 20, and the work is ground while the grindstone is being dressed by electrolysis. Therefore, the current I is applied to the conductive liquid between the grindstone and the electrode and the grindstone surface. The magnetic field B can be formed to intersect, and the cations and anions contained in the conductive liquid can be moved in opposite directions along the grindstone surface according to the so-called Fleming's left-hand rule, and are simultaneously generated from the grindstone. Fe ions and the like can also be moved along the grindstone surface. Therefore, the distribution of ions in the conductive liquid changes due to the magnetic field, and thereby the electrolytic current can be changed. Further, since the Fe ions and the like are positively moved along the surface of the grindstone, the protrusion amount of the abrasive grains can be promoted, and the adhesion of metal to the electrode surface can be reduced.
【0027】従って、本発明の磁界を用いた研削方法及
び装置は、電解電流を制御することができ、これにより
砥粒の突出し量を制御することができ、かつ電極表面へ
の金属の付着量を低減することができ、これにより長時
間の連続運転を可能にすることができる、等の優れた効
果を有する。Therefore, the grinding method and apparatus using a magnetic field of the present invention can control the electrolytic current, thereby controlling the amount of protrusion of the abrasive grains, and the amount of metal adhered to the electrode surface. , And thereby a long-time continuous operation can be achieved.
【図1】本発明による研削装置の第1実施例を示す斜視
図である。FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of a grinding apparatus according to the present invention.
【図2】図1の部分正面図(A)とそのX−X線におけ
る部分断面図(B)である。FIG. 2 is a partial front view (A) of FIG. 1 and a partial cross-sectional view (B) along line XX thereof.
【図3】砥石と電極の間に作用する電流I、磁界B、及
び力fの関係図である。FIG. 3 is a relationship diagram of a current I, a magnetic field B, and a force f acting between a grindstone and an electrode.
【図4】本発明による研削装置の第2実施例である。FIG. 4 is a second embodiment of the grinding apparatus according to the present invention.
【図5】本発明による試験結果である。FIG. 5 is a test result according to the present invention.
【図6】ELID 研削法における ELID サイクルを示す説
明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing an ELID cycle in the ELID grinding method.
1 ワーク 10 研削装置 12 砥石 14 電極 16 ノズル 18 電圧印加装置 18a 直流電源 18b 給電体 20 磁界装置 20a 磁石 I 電流 B 磁界 f 力 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Work 10 Grinding device 12 Grinding stone 14 Electrode 16 Nozzle 18 Voltage application device 18a DC power supply 18b Feeder 20 Magnetic field device 20a Magnet I Current B Magnetic field f Force
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−304966(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B24B 53/00 B23H 3/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-4-304966 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B24B 53/00 B23H 3/00
Claims (8)
に導電性液を流し、前記砥石と電極との間に導電性液を
介して電流を流し、かつその間に前記電流に交差する方
向に磁界を形成し、これにより砥石を電解によりドレッ
シングしながらワークを研削する、ことを特徴とする磁
界を用いた研削方法。1. A conductive liquid flows between a conductive and magnetic whetstone and an electrode, a current flows between the whetstone and an electrode via a conductive liquid, and intersects the current during the flow. A grinding method using a magnetic field, comprising: forming a magnetic field in a direction; and grinding the work while dressing the grindstone by electrolysis.
を特徴とする請求項1に記載の磁界を用いた研削方法。2. The grinding method using a magnetic field according to claim 1, wherein the magnetic field is changed during grinding.
性体の砥石と、該砥石と間隔を隔てて対向する導電性か
つ磁性体の電極と、前記砥石と電極との間に導電性液を
流すノズルと、その間に導電性液を介して電流を流す電
圧印加装置と、その間に前記電流に交差する方向に磁界
を形成する磁界装置と、を備え、これにより、砥石を電
解によりドレッシングしながらワークを研削する、こと
を特徴とする磁界を用いた研削装置。3. A conductive and magnetic whetstone having a contact surface with a workpiece, a conductive and magnetic material electrode opposed to the whetstone at an interval, and a conductive liquid between the whetstone and the electrode. Nozzle, and a voltage applying device for flowing a current through the conductive liquid therebetween, and a magnetic field device for forming a magnetic field in a direction intersecting the current therebetween, thereby dressing the grindstone by electrolysis. A grinding device using a magnetic field, which grinds a workpiece while grinding.
る、ことを特徴とする請求項3に記載の磁界を用いた研
削装置。4. The grinding apparatus according to claim 3, wherein directions of the magnetic field and the current are substantially orthogonal.
る、ことを特徴とする請求項3に記載の磁界を用いた研
削装置。5. The grinding device using a magnetic field according to claim 3, wherein the grinding wheel and the electrode are made of a ferromagnetic material.
に対向する部分は、絶縁体からなる、ことを特徴とする
請求項3に記載の磁界を用いた研削装置。6. The grinding apparatus using a magnetic field according to claim 3, wherein at least a portion of the magnetic field device opposed to the grindstone and the electrode is made of an insulator.
を特徴とする請求項3に記載の磁界を用いた研削装置。7. The grinding device using a magnetic field according to claim 3, wherein the magnetic field device is a permanent magnet.
特徴とする請求項3に記載の磁界を用いた研削装置。8. The grinding device using a magnetic field according to claim 3, wherein the magnetic field device is an electromagnet.
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