JP3260304B2 - 研削工具のツルーイングまたはドレッシング方法及びその装置 - Google Patents

研削工具のツルーイングまたはドレッシング方法及びその装置

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JP3260304B2 JP22158497A JP22158497A JP3260304B2 JP 3260304 B2 JP3260304 B2 JP 3260304B2 JP 22158497 A JP22158497 A JP 22158497A JP 22158497 A JP22158497 A JP 22158497A JP 3260304 B2 JP3260304 B2 JP 3260304B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は研削工具のツルーイ
ングまたはドレッシング方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】研削工具によって変位切り込み方式の研
削加工を行うことによって金型の自由曲面を含む表面を
鏡面仕上するために、半球状に成形した極微粒のダイヤ
モンド砥粒を含む砥石が用いられている。砥石は、研削
加工の進捗により、砥石表面の砥粒間にワーク表面から
除去された微粒の切粉が目詰まりするとともに、砥粒お
よび結合材(マトリックス)が漸次除去され変形する。
この場合、高精度な加工面を創成するためには、砥石を
精度よくツルーイング(成形)およびドレッシング(目
立て)する必要がある。
【0003】精密な表面研磨法として電気泳動現象を利
用した研磨方法は既に公知となっている。例えば、特公
昭59−46739号公報には電気泳動によりワーク表
面を研削する方法が開示されている。この方法では、遊
離砥粒を分散させた懸濁液中において、ワークとポリッ
シャを対向させた状態で両者間に電圧を印加しながら相
対回転運動させ、電気泳動現象を利用してワーク表面を
研磨する。更に、特開平8−257912号公報には、
遊離砥粒を分散させた懸濁液中において、ワークを研磨
すると同時に砥石の再生を行う電気泳動を利用したイン
プロセスドレッシング方法が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、上記2つ
の公報に開示された発明には砥石のツルーイングとドレ
ッシングを実施可能な装置または方法は開示されていな
い。本発明は、電気泳動現象を利用して、研削工具、特
に半球状の先端部を有するボール形研削工具、先端コー
ナ部が円弧状になったブルノーズ形研削工具、先端コー
ナ部が直角のスクエア形研削工具を精度よくツルーイン
グまたはドレッシング可能な方法及びその装置を提供す
ることを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的は、研削工具と
陽電極とを研削液中で対応させて相対回転させながら、
陽電極と陰電極との間に所定の電圧または電流を印加し
て、電気泳動現象により、陽電極に砥粒を吸着して研削
工具をツルーイングまたはドレッシングすることにより
達成される。
【0006】本発明は、半球形、ブルノーズ形又はスク
エア形の研削工具のツルーイングまたはドレッシング方
法において、前記研削工具の軸線と平行な中心軸線を有
して対向配置され、前記中心軸線に沿った断面において
凹形状の円弧部と、前記円弧部の両端部にそれぞれ連続
する直線部とを有する回転体で成る陽電極を用意し、前
記陽電極の凹形状の円弧部に対応した総形の円弧部を有
した陰電極を前記陽電極に対して微小間隙をあけて対向
配置し、前記研削工具の半球形状及びブルノーズ形状の
半径は前記陽極電極の凹形状の円弧部の曲率半径以下で
あり、遊離砥粒を分散させた研削液に前記陽電極、陰電
極及び研削工具を浸漬し、前記陽電極と陰電極との間に
直流電流を印加し、両者間に前記研削液中に分散させた
遊離砥粒の電気泳動現象を生じさせ、前記研削工具と前
記陽電極とを各軸線まわりに相対回転させるとともに、
前記半球形又はブルノーズ形の研削工具の円弧部に前記
陽極電極の凹形状の円弧部を沿わせ、前記研削工具の側
面および端面の直線部は前記陽極電極の直線部を沿わせ
てNC送り手段にて相対運動させることを特徴とした研
削工具のツルーイングまたはドレッシング方法を要旨と
する。
【0007】また、本発明は、半球形、ブルノーズ形又
はスクエア形の研削工具のツルーイングまたはドレッシ
ング装置において、前記研削工具の軸線と平行な中心軸
線を有して対向配置され、前記中心軸線に沿った断面に
おいて凹形状の円弧部と、前記円弧部の両端部にそれぞ
れ連続する直線部とを有する回転体で成る陽電極と、前
記陽電極の凹形状の円弧部に対応した総形の円弧部を有
し、前記陽電極に対して微小間隙をあけて対向配置され
た陰電極と、遊離砥粒を分散させ、前記陽電極、陰電極
及び研削工具を浸漬する研削液と、前記陽電極と陰電極
との間に直流電流を印加し、両者間に前記研削液中に分
散させた遊離砥粒の電気泳動現象を生じさせる電源装置
と、前記研削工具の回転に対して前記陽電極をその中心
軸線まわりに相対回転させる回転駆動手段と、前記研削
工具と前記陽電極とを相対回転させながら半球形又はブ
ルノーズ形の研削工具の円弧部に前記陽極電極の凹形状
の円弧部を沿わせ、前記研削工具の側面および端面の直
線部は前記陽極電極の直線部を沿わせて相対運動させる
NC送り手段とを具備する前記陽電極の凹形状の円弧部
の極離反形以下の半径を有する半球形又はブルノーズ形
の研削工具、若しくはスクエア形の研削工具のツルーイ
ングまたはドレッシング装置を要旨とする。
【0008】
【発明の実施の形態】図1を参照すると、本発明実施形
態による研削工具のツルーイング、ドレッシング装置1
0(以下、装置10と記載する)は、基台12の上面に
中空円筒形状のフレーム14が設けられており、該フレ
ーム14に研削液を貯留するための加工槽16が取り付
けられている。加工槽16内には、陽極固定部材20が
回転軸線Oを中心として回転自在にフレーム14に支持
されている。陽極固定部材20はアクリルなどの電気絶
縁材料により凹部20aを有した概ね円筒形状に形成さ
れており、上端外周部に沿ってフランジ部20bを備え
ている。陽極固定部材20のフランジ部20bとフレー
ム14との間にはOリングなどのシール部材14aが配
設されており、フレーム14の内部に研削液が侵入する
ことを防止している。
【0009】本実施形態において前記研削液はイオン交
換水にカルボキシメチルセルロース(CMC)と、酸化
アルミナ砥粒を分散させた懸濁液から成る。遠心力によ
り研削液が飛散することを防止するため、および、粒径
が比較的大きなアルミナ砥粒を研削液に遊離砥粒として
分散させるために比較的粘度の高い研削液とした。より
具体的には、CMC水溶液に重量比で約5%のアルミナ
砥粒を分散させ、粘度を45から50cPに維持した。
アルミナ砥粒の粒径は1.5から6.7μmとした。研
削液を加工槽16内で循環させるために研削液循環装置
24が設けられている。研削液循環装置24はポンプ2
4aを具備しており、該ポンプ24aは管路24bを介
して加工槽16の底部から研削液を吸い込んで、管路2
4cを介して加工槽16の上方部、詳細には、加工槽1
6内の陽極固定部材20の凹部20aの上方部に研削液
を循環させる。ポンプ24aは、好ましくはチュービン
グポンプとすることができる。
【0010】陽極固定部材20の凹部20a内には、陽
電極18が陽極固定部材20に対して回転軸線Oに沿っ
て同心状に固定されている。陽電極18は、例えばステ
ンレス鋼などの耐腐食性の金属材料により、断面が凹形
状の円弧部18aと、該円弧部18aに連続して設けら
れた2つの直線部18b、18cを備えた回転体形状に
形成される(図2参照)。フレーム14の内部において
基台12の上面には、陽極固定部材20を回転軸線Oを
中心として回転駆動するための駆動モータ22が固定さ
れており、陽極固定部材20は駆動モータ22の回転軸
22aに取り付けられている。駆動モータ22は、例え
ば1500rpmで回転させることができる。こうし
て、陽電極18は駆動モータ22により陽極固定部材2
0とともに回転軸線Oを中心として回転駆動される。
【0011】陽極固定部材20の凹部20a内には、更
に、陰電極26が、陽電極18に対して微小間隙δをお
いて対設されている。陰電極26は、例えばグラファイ
トでなり、陽電極18に対して総形に形成されており、
微小間隙δを調節可能に装置10の図示しない固定部に
固定されている。陽電極18と陰電極26との間には、
電源装置28により所望の直流電圧が印加される。
【0012】陽極固定部材20の凹部20a内には、更
に、ツルーイングまたはドレッシングすべき研削工具と
して研削工具30が対設されている。研削工具30は、
陽電極18の回転軸線Oに平行な回転軸線O1を中心と
して回転する主軸装置32の先端部に装着されている。
主軸装置32は、回転軸線O1に沿うZ軸方向および同
回転軸線に対して垂直な2方向、X,Y軸方向に移動可
能に構成されており、研削工具30の先端部を陽電極1
8に対して正確に位置決めできようになっている。研
削工具30は極微粒レジンボンド砥石を具備して成り、
平均粒径4から5μmのダイヤモンド砥粒をメラミン樹
脂にて結合して形成される。研削工具30は、図3に示
すように、半球状の先端部と円筒状の基端部とを組み合
わせた砥石を有するポール形研削工具30(図3
(a))、円筒状の先端外周部を断面において四分円状
に形成した砥石を有するブルノーズ形研削工具30′
(図3(b))、円筒状の砥石を有するスクエア形研削
工具30″(図3(c))もしくは、これらの形状を組
み合わせた形状とすることができる。要は、研削工具3
0の形状は、陽電極18の凹状の円弧部18aの曲率半
径以下の半径を有する曲面部分と、陽電極18の直線部
分18bによりツルーイングまたはドレッシング可能な
円筒面部分と、陽電極の直線部分18cによりツルーイ
ングまたはドレッシングされる端面部分とを有する形状
であればよい。
【0013】以下、本発明実施形態の作用を説明する。
一般的に、CMCを溶解させた水溶液にアルミナ砥粒を
分散させると、CMCの親水基が金属イオンを放出して
負に帯電し、疎水基には砥粒が吸着される。CMC溶液
に砥粒を分散させた懸濁液から成る研削液に、陽電極1
8と陰電極26との間に電圧を印加して両者間の微小間
隙に電場を形成すると、CMCに疎水吸着した砥粒が、
電気泳動現象により陽電極18の表面に吸引される。そ
して、陽電極18の表面に吸引されたCMCおよび砥粒
が陽電極18の表面に疎水吸着して、図2において一点
鎖線で示すように砥粒濃度の高いゲル状の皮膜34が形
成される。
【0014】この状態で、陽電極18および研削工具3
0を相対回転させながら両者を互いに押接して、研削工
具30のツルーイング(成形)またはドレッシング(目
立て)を行う。より詳細には、研削工具30のダイヤモ
ンド砥粒の平均粒径と同等もしくはそれ以上の平均粒径
を有している遊離砥粒を用いることにより、研削工具3
0のダイヤモンド砥粒および結合材としてのメラミン樹
脂が除去され、主として研削工具30のツルーイングが
行われる。反対に、研削工具30のダイヤモンド砥粒の
平均粒径と同等もしくはそれ以下の平均粒径を有してい
る遊離砥粒を用いることにより、研削工具30のメラミ
ン樹脂のみが除去され、主として研削工具30のドレッ
シングが行われる。
【0015】また、研削工具30および陽電極18を相
対回転させながら、研削工具30を陽電極18の表面に
強く押接することにより主としてツルーイングが行われ
る。研削工具30を陽電極18の表面に形成されたゲル
状の皮膜34に接触させることにより主としてドレッシ
ングが行われる。つまり、研削工具30を陽電極18の
表面に接触するように押接することにより、研削工具3
0のダイヤモンド砥粒および結合材としてのメラミン樹
脂の両者が除去され、研削工具30に陽電極18との接
触面の形状が転写され、研削工具30が陽電極18でな
く、陽電極18の表面に形成されたゲル状の皮膜34に
接触するように研削工具30を位置決めすることによ
り、ゲル状の皮膜がポリッシャとして作用し、研削工具
30のメラミン樹脂のみが除去され研削工具30がドレ
ッシングされる。
【0016】上記2つの方法、つまり、遊離砥粒の粒径
を適当に選択することと、研削工具30の陽電極18へ
の押し付け方を適当に選択することにより、研削工具3
0のツルーイングとドレッシングとを最適化することが
できる。すなわち、研削工具30のダイヤモンド砥粒の
平均粒径と同等もしくはそれ以上の平均粒径を有する遊
離砥粒を用いて、研削工具30を陽電極18の表面に強
く押接することにより、効率的にツルーイングを行うこ
とが可能となり、研削工具30のダイヤモンド砥粒の平
均粒径と同等もしくはそれ以下の平均粒径を有する遊離
砥粒を用いて、研削工具30を陽電極18の表面に形成
された皮膜34に接触させることにより、効率的にドレ
ッシングを行うことが可能となる。
【0017】図3の(a),(b),(c)に示すよう
な各研削工具形状に応じて、NC送り手段のX,Y,Z
軸の送り動作を制御して研削工具を所望形状にツルーイ
ングまたはドレッシングすることができる。なお、主軸
装置32をNC工作機械の主軸装置で代用し、基台12
をNC工作機械のテーブル上の一角に固定して、研削工
具30でワークを加工中にツルーイングまたはドレッシ
ングの必要が生じたら、すぐにテーブル上の一角に設け
た本装置10でツルーイングまたはドレッシングを行
い、その後当該工具でワークの研削加工を続行するよう
に構成しても良い。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、遊離砥粒を分散させた
研削液に電界を形成して遊離砥粒を電気泳動させること
により、陽電極の表面に砥粒を含むゲル状の皮膜を形成
し、この皮膜を用いて、研削工具と陽電極とを相対回転
させながら、研削工具を陽電極の表面に沿ってNC送り
手段によって相対移動させ、各種形状の研削工具を1つ
の陽電極で能率的、かつ、高精度にツルーイングまたは
ドレッシングを行うことが可能となる。また、必要に応
じて使い分けし、1つの装置でツルーイングとドレッシ
ングが行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明実施形態によるドレッシング装置の略断
面図である。
【図2】陽電極の部分拡大図であり、陽電極の表面に形
成される皮膜を示す図である。
【図3】研削工具の拡大図であり、(a)はボール形研
削工具、(b)はブルノーズ形研削工具、(c)はスク
エア形研削工具である。
【符号の説明】
10…ドレッシング装置 12…基台 14…フレーム 16…加工槽 18…陽電極 24…研削液循環装置 26…陰電極 28…電源装置 30…研削工具
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B24B 53/00

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半球形、ブルノーズ形又はスクエア形の
    研削工具のツルーイングまたはドレッシング方法におい
    て、 前記研削工具の軸線と平行な中心軸線を有して対向配置
    され、前記中心軸線に沿った断面において凹形状の円弧
    部と、前記円弧部の両端部にそれぞれ連続する直線部と
    を有する回転体成る陽電極を用意し、 前記陽電極の凹形状の円弧部に対応した総形の円弧部を
    有した陰電極を前記陽電極に対して微小間隙をあけて対
    向配置し、前記研削工具の半球形状及びブルノーズ形状の半径は前
    記陽極電極の凹形状の円弧部の曲率半径以下であり、 遊離砥粒を分散させた研削液に前記陽電極、陰電極及び
    研削工具を浸漬し、 前記陽電極と陰電極との間に直流電流を印加し、両者間
    に前記研削液中に分散させた遊離砥粒の電気泳動現象を
    生じさせ、 前記研削工具と前記陽電極とを各軸線まわりに相対回転
    させるとともに、前記半球形又はブルノーズ形の研削工
    具の円弧部に前記陽極電極の凹形状の円弧部を沿わせ、
    前記研削工具の側面および端面の直線部は前記陽極電極
    の直線部を沿わせてNC送り手段にて相対運動させるこ
    とを特徴とした研削工具のツルーイングまたはドレッシ
    ング方法。
  2. 【請求項2】 前記研削工具を前記陽電極に押し当てて
    ツルーイングまたはドレッシングを行う請求項1に記載
    の研削工具のツルーイングまたはドレッシング方法。
  3. 【請求項3】 前記陽電極の表面に遊離砥粒濃度の高い
    ゲル状の皮膜を形成し、前記研削工具を該皮膜に接触さ
    せてツルーイングまたはドレッシングを行う請求項1に
    記載の研削工具のツルーイングまたはドレッシング方
    法。
  4. 【請求項4】 前記研削液中に分散させた遊離砥粒の粒
    径が前記研削工具の砥粒の平均径と略同等以上の砥粒を
    用いて主としてツルーイングを行う請求項1から3のい
    ずれか1項に記載の研削工具のツルーイングまたはドレ
    ッシング方法。
  5. 【請求項5】 前記研削液中に分散させた遊離砥粒の粒
    径が前記研削工具の砥粒の平均径と略同等以下の砥粒を
    用いて主としてドレッシングを行う請求項1から3のい
    ずれか1項に記載の研削工具のツルーイングまたはドレ
    ッシング方法。
  6. 【請求項6】 半球形、ブルノーズ形又はスクエア形の
    研削工具のツルーイングまたはドレッシング装置におい
    て、 前記研削工具の軸線と平行な中心軸線を有して対向配置
    され、前記中心軸線に沿った断面において凹形状の円弧
    部と、前記円弧部の両端部にそれぞれ連続する直線部と
    を有する回転体成る陽電極と、 前記陽電極の凹形状の円弧部に対応した総形の円弧部を
    有し、前記陽電極に対して微小間隙をあけて対向配置さ
    れた陰電極と、 遊離砥粒を分散させ、前記陽電極、陰電極及び研削工具
    を浸漬する研削液と、 前記陽電極と陰電極との間に直流電流を印加し、両者間
    に前記研削液中に分散させた遊離砥粒の電気泳動現象を
    生じさせる電源装置と、 前記研削工具の回転に対して前記陽電極をその中心軸線
    まわりに相対回転させる回転駆動手段と、 前記研削工具と前記陽電極とを相対回転させながら半球
    形又はブルノーズ形の研削工具の円弧部に前記陽極電極
    の凹形状の円弧部を沿わせ、前記研削工具の側面および
    端面の直線部は前記陽極電極の直線部を沿わせて相対運
    動させるNC送り手段と、 を具備したことを特徴とする前記陽電極の凹形状の円弧
    部の極離反形以下の半径を有する半球形又はブルノーズ
    形の研削工具、若しくはスクエア形の研削工具のツルー
    イングまたはドレッシング装置。
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日本機械学会九州学生会 第28回卒業研究発表講演会論文集 P63〜64 平成9年2月27日発行

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