JP3274592B2 - 電解インプロセスドレッシング研削加工方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電解インプロセス
ドレッシング研削加工方法及び装置に関し、より詳細に
は、一つの導電性砥石を用いて、導電性の工作物を、電
解インプロセスドレッシング加工法により研削する加工
方法において、適宜、電解作用により電解溶出するよう
にした研削加工方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】研削加工（以後、加工と記す）に使用さ
れる砥石中には、砥粒となるダイヤモンド，アルミナや
シリコンカーバイト等の、電気絶縁性で硬質な微小粒子
が含まれており、これらの微小粒子は導電性の結合剤に
よって固着され、砥石の研削面に砥粒が突き出して工作
物の切削作用をなしている。しかし、砥粒は微小で切り
込み深さが浅いため、加工においては、砥石の目つぶれ
や、目づまりによる研削抵抗の増加あるいは工作物との
焼き付き等の現象が問題となる。このような目つぶれを
取り除き、常に所定の切り込み深さを維持して加工でき
るように、近年、特開平１−１８８２６６号公報に示さ
れるような研削方法が実用化されている。

【０００３】特開平１−１８８２６６号公報に記載の研
削方法は、導電性砥石に電圧を印加し、砥石を電解によ
りドレッシングしながら加工をする電解ドレッシング加
工法で、導電性を有する砥石の少なくとも加工用面に対
向するように電極を配置し、その砥石と電極との間に弱
導電性の加工液を満たして、砥石が正極に、電極が負極
になるように電圧を印加し、電解効果により、導電性の
結合剤を溶出させて、砥石の研削面に電気絶縁性の砥粒
を突き出させ、目づまりを取り除くドレッシングを行い
ながら加工するものである。

【０００４】図２は、従来の電解インプロセスドレッシ
ング加工のシステム構成を説明するための図で、図中、
１は砥石、２は電極、３は給電ブラシ、４は電解用電
源、５は加工液を流すノズル、６は工作物、１０はマシ
ニングセンタである。

【０００５】図２は、マシニングセンタ１０を用いた加
工法の例を示すもので、マシニングセンタ１０は、水平
なワーク台１０ａに対して離間して設けられた鉛直な軸
１ａに、円板状の砥石１が軸１ａまわりに回転可能に装
着されており、ワーク台１０ａ上には工作物６が取り付
けられる。また、砥石１には、該砥石１の外周加工面に
近接して対向した電極２が、軸１ａに接触摺動して砥石
１に給電するための給電ブラシ３が各々設けられ、電極
２は電解用電源４の負電源端子４ｂに、給電ブラシ３は
正電源端子４ａに各々接続されている。更に、対向して
設けられた砥石１と電極２との間に加工液を流すノズル
５が設けられている。

【０００６】研削用の砥石１は、例えば、金属の円板状
外周の加工面に、前記の電気絶縁性の砥粒を導電性の結
合剤で結合して構成された砥石部分を設けた電導体で、
加工液は、例えば、水溶性の研削油剤を純水で希釈し
て、微量の塩酸等の電解液を加えて電解質をもたせたも
のである。

【０００７】マシニングセンタ１０による工作物６の加
工は、正極の砥石１と負極の電極２の間にノズル５から
加工液を流しながら電解用電源４からの電圧を印加し、
砥石１をインプロセスで電解作用によりドレッシングし
ながら行う。すなわち、正極の砥石１は、電解質の加工
液中で電解作用を受け導電性の結合剤が溶解するととも
に酸化皮膜を形成し、電気絶縁性の砥粒は電解されるこ
となく目立てが行われる。なお、上述の加工の例は、マ
シニングセンタ１０を用いたものであるが、特に、この
加工方法に限定されるものではない。

【０００８】図２に示した従来の電解インプロセスドレ
ッシング加工方法では、通常の研削法による加工よりも
高能率、高精度の加工が可能であるが、正極の砥石１の
結合剤や加工液中の成分等は、電解作用を受け、表面に
金属酸化物等の不導体皮膜や析出物を生成して結合剤の
溶解を妨げ、電極２の表面の導電性を低下し、必ずしも
加工能率は高くなく、安定性が不充分であった。

【０００９】特開平４−２５６５７５号公報による「砥
石目立て方法およびそれを用いた研削加工方法」は、上
述した従来の電解ドレッシング加工方法において、砥石
１を正極、電極２を負極にすることにより生じた不導皮
膜や析出物を取り除くために、適宜、砥石１を負極に、
電極２を正極に切り替えて目立てを行う方法である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】電解インプロセスドレ
ッシング加工において、上述の導電性砥石と電極との電
気極性を適宜反転させる砥石目立て方法は、電解作用に
より生じた電極上の析出分を除去するもので、研削加工
の全期間において、目立てしながら加工を施すことがで
きる点においては有効であるが、加工そのものが研削の
みにより行われるので、高精度な加工がなされる。しか
し、一つの工作物６に対し、同じ研削加工を施す場合、
加工能率は高くはなく、特に、加工量が大きいときには
能率が悪く加工時間が無駄であった。

【００１１】本発明は、金属材料からなるような導電性
を有する工作物を電解インプロセスドレッシング加工法
で研削するとともに、工作物を電解溶出させる作用を併
用することにより、高能率加工ができ、かつ、安定な加
工が実現できる電解インプロセスドレッシング研削加工
方法および装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、導電
性の砥石を正極、該砥石と対向して設けられた電極を負
極とし、導電性の工作物には電圧印加を行わない状態
で、前記砥石をドレッシングしながら前記工作物を電解
インプロセスドレッシング研削加工を行い、次いで、前
記砥石を負極、該砥石と対向して設けられた前記電極を
電圧無印加、前記工作物を正極に切り替えて前記工作物
を電解しながら研削加工を行うようにして、砥石を目立
てしながら行う工作物の研削と電解溶出とを併用して高
能率な加工ができるようにする。また、工作物側を電解
することで、工作物表面にその母地より除去しやすい皮
膜を生成させて工作物の除去が容易になるようにし、皮
膜が形成され難い工作物の場合、工作物の電解溶出によ
り工作物の除去を進行することができ、研削加工の進行
を早めるようにする。更には、砥石及び工作物の両者の
表面に皮膜を生成させることにより、砥石結合剤と工作
物とが直接接触するような研削状態になっても、研削焼
けが生じにくくなるようにして、砥石の大切り込み，高
速送り加工が可能となり、高能率な加工が可能なように
する。

【００１３】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記導電性工作物の電解を行うために、該工作物を
正極、前記砥石を負極に切り替える切り替え動作を加工
期間中に定期的に行うようにして、高能率な加工条件の
もと、安定した加工が可能となるようにしたものであ
る。

【００１４】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、導電性工作物の電解を行うために、該工作物を正
極、前記砥石を負極に切り替える切り替え動作を加工パ
ス毎に行い、加工初期には前記工作物を正極として継続
し、加工終了付近で砥石側を正極とすることにより、高
能率な加工ができるようにしたものである。

【００１５】請求項４の発明は、請求項３の発明におい
て、工作物の除去量や表面粗さを、加工中あるいは加工
パス毎に計測し、該工作物の研削加工が完了したとき、
該工作物の除去量が目標とする除去量であり、且つ、目
標とする表面粗となるように、前記電解を行うために、
切り替える正・負極の切り替え動作の切り替え時期を自
動的に決定することにより、高能率で高精度な加工がで
きるようにしたものである。

【００１６】請求項５の発明は、電解用電源装置を有
し、導電性の砥石を正極に、該砥石と対向して設けられ
た電極を負極として、前記砥石をドレッシングしながら
導電性の工作物を研削する電解インプロセスドレッシン
グ研削加工装置において、前記電解用電源装置に、電解
の正・負極を切り替えるスイッチング装置を設けて、請
求項１乃至４の何れかに記載の研削方法を行うようにし
た電解インプレスドレッシング研削加工装置を提供でき
るようにしたものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明による電解インプ
ロセスドレッシング研削加工方法および装置の実施の形
態の一例を説明するためのシステム構成図で、図中、１
は砥石、２は電極、３は給電ブラシ、４は電解用電源、
５は加工液を流すノズル、６は工作物、７はスイッチ、
８は絶縁物、１０はマシニングセンタである。

【００１８】図１に示したマシニングセンタ１０のシス
テム構成は、図２に示したマシニングセンタ１０と略々
同様のシステム構成をもっており、図２と同様の作用を
する部分には、図２の場合と同じ参照番号を付してある
ので、これらの説明は省略する。しかし、図１に示した
マシニングセンタ１０の工作物６は導電性をもってお
り、ワーク台１０ａに直接取り付けられているのではな
く、工作物６とワーク台１０ａとの間には、絶縁物８が
介在している。工作物６には、給電ブラシ３ｂが接触
し、給電ブラシ３ｂはスイッチ７を介し正端子７ｂに接
続されている。

【００１９】電解用電源４の正端子４ａ，負端子４ｂに
は、スイッチ７が接続され、スイッチ７が接点７ａ側に
切り替えられたときは、砥石１側が正極に、電極２側が
負極に接続されて、図２に示した従来のマシニングセン
タ１０と同様な電解インプロセスドレッシング加工を行
うようになっており、スイッチ７が接点７ｂ側に切り替
えられたとき、砥石１側は負極に接続され、工作物６に
は正極が接続されて電極２は無電極となり、正極となっ
た工作物６を電解溶出させるようになっている。

【００２０】ノズル５から流れた加工液は、砥石１と電
極２との間、および砥石１と工作物６との間に流れ、ス
イッチ７を接点７ａに切り替えたとき、正極となった導
電性の砥石１をドレッシングしながら工作物６の加工を
行い、接点７ｂに切り替えたときは、導電性の工作物６
側が正極となり、砥石１側が負極となるので、工作物６
と砥石１との間を流れる加工液が電解液となり、工作物
６が電解溶出する。なお、砥石１と工作物６との間に専
用のノズル５を設置し、加工液を流すようにすると、よ
り有効である。

【００２１】スイッチ７を接点７ａ又は接点７ｂに切り
替える切り替え動作を適宜行うことにより、通常の電解
インプロセスドレッシング加工と、工作物６の電解溶出
とを行うことができる。工作物６の電解溶出を行うと
き、電解インプロセスドレッシング加工時に砥石１の表
面に形成された酸化皮膜や付着物は取り除かれ、逆に、
工作物６が電解溶出することにより、工作物６の表面に
その母地より除去しやすい皮膜が形成されるので、接点
を７ａ側に切り替え、電解インプロセスドレッシング加
工を行ったとき、工作物６の除去を容易にすることがで
きる。

【００２２】しかし、電解溶出時に皮膜が形成されにく
い工作物６があるが、これは電解溶出しやすいものであ
るから、電解溶出により工作物６を取り除くことがで
き、工作物６の除去を進行させることができる。このよ
うに、工作物６を適宜、溶出することにより、一般に、
工作物６の表面に皮膜が形成され、この皮膜は砥石１の
結合剤と工作物６とが直接接触するような研削状態にな
っても研削焼けを生じにくくすることができる。また、
工作物６の電解溶出によると、工作物６の除去が容易に
することができ、砥石１の大切り込み、または、高速送
り加工が可能となり、高能率な加工ができる（請求項１
に対応）。

【００２３】従って、スイッチ７の接点７ａ又は７ｂへ
の切り替えの動作を加工中、定期的に行うことにより、
単に、電解インプロセスドレッシング加工法だけによる
研削の場合より、高能率な加工が可能となり、しかも、
安定した高精度な加工が可能となる（請求項２に対
応）。

【００２４】また、スイッチ７を接点７ｂに切り替えた
工作物６の電解溶出工程においては、工作物６の除去を
容易にすることができ、砥石１の大切り込みができるの
で、電解作用を与えるためのスイッチ７の切り替えの動
作を加工量，加工精度を考慮し、加工パス（Passage）
毎に選択して行うことにより、より効率のよい加工がで
きる。具体的には、加工初期には、接点７ａに切り替
え、工作物６を正極とする電解溶出を行い、高能率な粗
加工を行い、これを加工完了近くまで継続し、加工完了
近くで接点７ｂに切り替え、砥石１を正極にして電解イ
ンプロセスドレッシング研削を行うことにより、通常の
電解インプロセスドレッシング加工と同様の高精度な仕
上げを安定して行うことが可能な高速な加工が実現でき
る（請求項３に対応）。

【００２５】更に、電解インプロセスドレッシング加工
と、電解溶出における工作物６の除去量や表面粗さ等
は、工作物６の材質や、加工液を含む電解用電源４等の
電解の諸条件により定まるが、除去量や表面粗さは、予
め実験により確かめられるので、工作物６の除去量や表
面粗さを、加工中あるいは加工パス毎に測定して、測定
結果に基づいて、最終的に目標とする工作物６の除去量
や目標とする表面粗さになるように、スイッチ７を切り
替えることができる。従って、工作物６の除去量，表面
粗さを計測し、スイッチ７の切り替え時期を自動的に設
定でき、この設定に基づき、計測量をフィードバックし
ながら自動加工ができる（請求項４に対応）。

【００２６】以上述べた発明の実施の形態は、図２に示
した従来のマシニングセンタ１０と電解用電源４に対
し、電解作用の正負切り替え用のスイッチ７を設け、更
にワーク台１０ａ上に工作物６とマシニングセンタ１０
との間を絶縁するための絶縁物８を設け、スイッチ７か
ら正極用の給電ブラシ３ｂを工作物６に接触させるもの
である。すなわち、従来の電解インプロセスドレッシン
グ加工装置に対し、電解の正負切り替え用のスイッチ７
と絶縁物８を設けただけで、請求項１乃至４に記載の発
明を具現する電解インプロセスドレッシング加工装置が
得られる（請求項５に対応）。

【００２７】

【発明の効果】請求項１に対応する効果：導電性の砥石
を正極、該砥石と対向して設けられた電極を負極とし、
前記砥石をドレッシングしながら工作物を研削する電解
インプロセスドレッシング研削加工方法において、適
宜、前記砥石を正極から負極に切り替え、該砥石の負極
に対し、導電性の工作物とする切り替え動作により電解
を行うようにしたので、砥石を目立てしながら行う工作
物の研削と電解溶出とを併用して加工するので、高能率
な加工ができる。また、工作物側を電解することで、工
作物表面にその母地より除去しやすい皮膜を生成したの
で、工作物の除去が容易になり、また、皮膜が形成され
難い工作物の場合、工作物の電解溶出により工作物の除
去を進行することができるので、研削加工の進行を早め
ることができる。更には、砥石及び工作物の両者の表面
に皮膜を生成させたので、砥石結合剤と工作物とが直接
接触するような研削状態になっても、研削焼けが生じに
くくなり、砥石の大切り込み，高速送り加工が可能とな
り、高能率な加工が可能となった。

【００２８】請求項２に対応する効果：請求項１に記載
の発明による前記導電性工作物の電解を行うために、該
工作物を正極、前記砥石を負極に切り替える切り替え動
作を加工期間中に定期的に行うようにしたので、高能率
な加工条件で、安定した加工が可能となった。

【００２９】請求項３に対応する効果：請求項１に記載
の発明による前記導電性工作物の電解を行うために、該
工作物を正極、前記砥石を負極に切り替える切り替え動
作を加工パス毎に行い、加工初期には前記工作物を正極
として継続し、加工終了付近で砥石側を正極としたの
で、加工初期から加工終了付くまで粗加工が高速でなさ
れ、加工終了近くで精密加工がなされるので、安定した
高精度な加工が高能率で行われる。

【００３０】請求項４に対応する効果：請求項３に記載
の発明において、加工中あるいは加工パス毎に、前記工
作物の除去量や表面粗さを計測し、該工作物の研削加工
が完了したとき、該工作物の除去量が目標とする除去量
であり、且つ、目標とする表面粗となるように、前記電
解を行うために、切り替える正・負極の切り替え動作の
切り替え時期を自動的に決定することにより、高能率で
高精度な加工ができる。

【００３１】請求項５に対応する効果：電解用電源装置
を有し、導電性の砥石を正極に、該砥石と対向して設け
られた電極を負極として、前記砥石をドレッシングしな
がら導電性の工作物を研削する電解インプロセスドレッ
シング研削加工装置において、前記電解用電源装置に、
電解の正・負極を切り替えるスイッチング装置を設け
て、請求項１乃至４の何れかに記載の研削方法を行うよ
うにしたので、請求項１乃至４の何れかに記載の発明の
効果をもった電解インプレスドレッシング研削加工装置
を容易に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による電解インプロセスドレッシング
研削加工方法および装置の実施の形態の一例を説明する
ためのシステム構成図である。

【図２】 従来の電解インプロセスドレッシング加工の
システム構成を説明するための図である。

【符号の説明】

１…砥石、２…電極、３…給電ブラシ、４…電解用電
源、５…加工液を流すノズル、６…工作物、７…スイッ
チ、８…絶縁物、１０…マシニングセンタ。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性の砥石を正極、該砥石と対向して
   設けられた電極を負極とし、導電性の工作物には電圧印
   加を行わない状態で、前記砥石をドレッシングしながら
   前記工作物を電解インプロセスドレッシング研削加工を
   行い、次いで、前記砥石を負極、該砥石と対向して設け
   られた前記電極を電圧無印加、前記工作物を正極に切り
   替えて前記工作物を電解しながら研削加工を行うことを
   特徴とする電解インプロセスドレッシング研削加工方
   法。
2. 【請求項２】 前記導電性の工作物の電解を行うため
   に、該工作物を正極、前記砥石を負極に切り替える切り
   替え動作を加工期間中に定期的に行うことを特徴とする
   請求項１に記載の電解インプロセスドレッシング研削加
   工方法。
3. 【請求項３】 前記導電性の工作物の電解を行うため
   に、該工作物を正極、前記砥石を負極に切り替える切り
   替え動作を加工パス毎に行い、加工初期には前記工作物
   を正極として継続し、加工終了付近で砥石側を正極とす
   ることを特徴とする請求項１に記載の電解インプロセス
   ドレッシング研削加工方法。
4. 【請求項４】 前記工作物の除去量や表面粗さを、加工
   中あるいは加工パス毎に計測し、該工作物の研削加工が
   完了したとき、該工作物の除去量が目標とする除去量で
   あり、且つ、目標とする表面粗となるように、前記電解
   を行うために切り替える正・負極の切り替え動作の切り
   替え時期を自動的に決定することを特徴とする請求項３
   に記載の電解インプロセスドレッシング研削加工方法。
5. 【請求項５】 電解用電源装置を有し、導電性の砥石を
   正極に、該砥石と対向して設けられた電極を負極とし
   て、前記砥石をドレッシングしながら導電性の工作物を
   研削する電解インプロセスドレッシング研削加工装置で
   あって、前記電解用電源装置に、電解の正・負極を切り
   替えるスイッチング装置を有し、前記請求項１乃至４の
   何れかに記載の研削加工方法を行うことを特徴とする電
   解インプロセスドレッシング研削加工装置。