JP3525749B2 - 円盤形状の砥石コア及びその製造方法 - Google Patents
円盤形状の砥石コア及びその製造方法Info
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Description
に接合される円盤形状の砥石コア及びその製造方法に関
する。
される工程により行われている。 (1)インゴットをロール圧延することにより所望する
厚さの板材11に加工する圧延加工工程。(図3) (2)板材11を円盤形状の砥石コア素材12に加工す
る加工工程。
平行な面が砥石コア素材12の半径方向端面Sとなるよ
う円盤形状に打ち抜き又は研削、切削加工することによ
り砥石コア素材12が形成される。 (3)表面研磨等により砥石コア形状に仕上げる最終仕
上げ加工工程
加工工程において、金属材料の結晶構造に起因して、圧
延方向とこれと直交する方向とのヤング率・熱膨張係数
等の機械的特性が相異する異方性が生じることがわかっ
た。即ち、図3に示すように圧延により形成された金属
板11から砥石コアを切出した場合、圧延方向L1とこ
れに直交した方向L2とでは材料特性に差異が生じる。
これは、金属材料の結晶方向が圧延方向に揃ってしまう
ことが要因となる。例えば図4に示すように、鉄、アル
ミ、スチール等の立方晶系(A)の金属材料では結晶の
面が交わる稜aの長さが全て同じであるために、押出し
・圧延を行って結晶方向が変化しても異方性を生じるこ
とはあまりないが、チタンやチタン合金などの六方晶系
(B)のものや、斜方晶系、正方晶系などの稜a,cの
長さが異なる金属材料では、稜の長さ、即ち原子間距離
が結晶方向により異なり、それゆえ結晶方向によって材
料の特性が異なることが知られいる。これらの結晶構造
を有した金属材料は、力(圧延・押出し)の作用方向に
長い稜cが揃ってしまい、上述したような材料異方性を
生じることとなる。
により円盤形状の砥石コアを作製し、その外周にCBN
等の砥粒を含む砥粒層を貼付けて製造した砥石車は、半
径方向に異方性を生じているため、研削加工を行った際
の空気との摩擦や研削熱等による砥石コアの熱膨張や、
回転による遠心膨張により異方性から生じた半径方向の
膨張差が生じ図5に示すように真円であった砥石コアの
外径が楕円形状となってしまう。
らなる砥石車により工作物の加工を行うと、半径方向の
膨張差により砥石車にうねるが生じてしまうため、工作
物にこのうねりからくるビビリマークが付いてしまい精
度の良い加工を行うことができなかった。近年、高精度
な加工を行うために砥石車を高速回転させる高速研削が
求められており、高速研削用の砥石コアとして比重が小
さく、耐遠心膨張に優れ、強度が強く、コスト的に安価
なチタン及びチタン合金が注目されてきているが、上述
の如く、チタン及びチタン合金はその結晶構造(六方晶
系)から異方性を生じ易いという問題がある。
して、上記加工工程(図6)の圧延加工工程(2)時に
半径方向のあらゆる方向から圧延加工を行い半径方向の
異方性をある程度小さくすることは可能であるが、高速
研削時に半径方向の膨張差が発生しなくなるまで異方性
を小さくすることは不可能であった。従って、この半径
方向の異方性を極力抑えることにより半径方向の膨張差
を小さくし、高速研削を行ってもビビリの発生すること
のない砥石コアの製造方法が求められている。
決するものであり、請求項1に記載の発明は、六方晶系
や傾方晶系、正方晶系の金属材料からなる円盤形状の砥
石コアにおいて、該砥石コアの軸方向に前記金属材料の
結晶方向が揃った状態となっており、かつ、前記砥石コ
アの軸方向と半径方向との異方性は存在するが半径方向
では等しい材料特性を有することを特徴とする。
チタン又はチタン合金からなることを特徴とするもので
ある。請求項3に記載の発明は、六方晶系や傾方晶系、
正方晶系の金属材料からなる円盤形状の砥石コア製造方
法において、前記金属材料を押出加工することによりそ
の押出方向が長手方向となる丸材を形成し、前記丸材を
その長手方向に直交する面で輪切りにして円盤形状の砥
石コア素材を形成し、この砥石コア素材を仕上成形する
ことにより砥石コアを製造することを特徴とする製造方
法である。
材を輪切りにした切断端面側から鍛造加工を行い成形し
た後、仕上げ加工することにより砥石コアを製造するこ
とを特徴とする製造方法である。請求項5に記載の発明
は、請求項3乃至4の何れかに記載の製造方法におい
て、前記金属材料がチタン又はチタン合金からなること
を特徴とする製造方法である。
のいずれかに記載の前記製法からなる砥石コアの半径方
向の熱膨張係数差を全方位において1×10-6/℃以下
としたことを特徴とする製造方法である。
大きく分けて図5のフローに示す4つの工程より行われ
る。 (1)砥石コア材料となる金属材料(例えばチタン又は
チタン合金)のインゴットを押出加工することにより押
出し方向に長く砥石コアの目標寸法径よりも小さい径の
丸材10を形成する。(図1参照) この丸材10には、押出し方向Yと押出し方向に直交し
たX方向とに異方性を生じている。例えばチタンなどの
六方晶系の金属材料では、図4(B)に示すように、押
出し方向に結晶方向が揃った状態となっており、半径方
向Xと長手方向Y(押出し方向)とではヤング率、熱膨
張係数等が異なっている。
した面で輪切りに切断し、切断面を端面Sとし砥石コア
の厚み寸法より太い円盤形状の砥石コア素材12を作成
する。この際、砥石コア素材12にも丸材10と同様
に、その軸方向Yと半径方向Xとの異方性は存在する
が、半径方向Xのみを見た場合、どの方向(X1〜X
4)においても、等しい材料特性を有することとなる。
置し、高圧鍛造プレス機械等により砥石コア素材12の
端面S側から鍛造加工を行うことにより、強度を高め、
径を大きくしながら成形を行う。(図2参照) (4)切削・研削加工、研磨等の仕上げ成形加工を行い
砥石コア30が製造される。
(3)により砥石コア素材の成形を行っているが、切断
加工(2)を行った後、鍛造加工(3)を行うことなく
成形加工(4)を行っても良い。本願発明の製造方法に
より製造されたチタン合金製の砥石コアAの外周にCB
N砥粒を含有した砥粒層を貼付けた砥石車と、従来の製
法(図6)により製造した砥石コアBにCBN砥粒を含
有した砥粒層を貼付けた砥石車との精度実験の比較デー
タを図7、図8、図9に示す。
と同じ温度(約30℃)に各々の砥石コアA,Bを加熱
した際の形状測定結果を示しており、従来製法の砥石コ
アBでは、異方性により半径方向の熱膨張係数に差異が
生じているため、試験前には真円であったものが楕円形
を成した。本発明の製法による砥石コアAでは、試験前
とほぼ変わらず真円を成した。
係数差と長短径差との関係を図8に示す。熱膨張係数差
とは、異方性により生じた半径方向の最大熱膨張係数と
最少熱膨張係数との差を表し、長短径差とは異方性によ
り生じた半径方向(直径)の径の最大径と最少径との差
を示している。砥石コアBは長短径差(縦軸)が1μm
以上を示し、熱膨張係数差(横軸)は約1×10-6/℃
を越えた値を示した。砥石コアAは長短径差が約0.4
μm以下となり、熱膨張係数差は約3×10-7/℃を示
し、明らかに真円度が向上されたことがわかった。
砥石車を用いて同じ研削条件下(砥石径350mm:砥
石周速160〜200m/sec)で加工した工作物の
表面形状(うねり量)の測定結果を表している。ビビリ
山とは砥石コアの半径方向の熱膨張係数差や遠心膨張の
差等の影響から生じた砥石車のうねりにより工作物表面
上に一定間隔毎に回転軸線に平行に現れる大きなうねり
のことである。
石コアBを用いた砥石車により加工した工作物では、
1.2mm周期毎(矢印部分)に大きなうねりが現れて
おり、ビビリが生じた。従って、高速研削における高精
度な加工では使用不可能である。しかしながら、本願発
明の製法により製造したチタン合金製の砥石コアAを用
いた砥石車により加工した工作物では、周期毎(破線
部)に大きなうねりは見られず、ビビリが生じることが
なかった。
径方向の熱膨張係数差が1×10-6/℃を越えると(例
えば砥石コアB)工作物にビビリが発生してしまい工作
物精度に悪影響を与えてしまうことがわかった。従っ
て、従来の製法からなる砥石コアBを用いた砥石車では
高速研削加工のような高精度な加工を行うことは不可能
であった。
径方向の熱膨張係数差を1×10-6/℃以下となるよう
に半径方向の異方性を小さくした砥石コアを容易に製造
することが可能となる。従って、高速研削加工を行って
も工作物にビビリを生じることがない。特に、立方晶系
以外の結晶格子を有し、塑性加工(押出し加工)により
異方性を生じ易い金属材料、例えばチタンやチタン合金
においては非常に有効であることがわかった。
アについての例であるが、チタン合金に限定されること
なく、他の六方晶系金属材料や斜方晶系、正方晶系等の
塑性加工(押出し・圧延加工等)により異方性を生じ易
い結晶格子を有する金属材料であれば同様に半径方向の
膨張差(熱膨張係数差や遠心膨張の差)を減少させるこ
とができる。特に、砥石コアにおいては工作物にビビリ
を生じさせないように半径方向の熱膨張係数差を1×1
0-6/℃以下に容易に抑えることが可能となる。
をしてもほとんどビビリを生じることなく、高精度な加
工を可能とする。請求項2の砥石コアであれば、ビビリ
を生じることなく、軽量で且つ耐遠心膨張に優れ、強度
が強いため、より高精度な高速研削加工を可能とする。
のある金属材料であっても、半径方向の膨張差(熱膨張
係数差、遠心膨張の差)をあまり生じることない砥石コ
アを製造することができる。請求項4の製造方法によれ
ば、半径方向の熱膨張係数差をあまり生じることがない
砥石コアを容易に形成することができる。
は高速回転で使用できなかったチタン又はチタン合金か
らなる金属材料であってもビビリを生じさせることがな
いため高速研削加工が可能となる砥石コアを製造するこ
とがである。さらに、請求項6の製造方法により半径方
向の熱膨張係数差を1×10-6/℃以下に抑えること
で、高周速回転を行ってもうねりを生じることのない砥
石コアを製造することが可能である。従って、工作物の
表面形状をより精度良く加工することができる。
工を表す簡略図である。
表す図である。
である。
ある。
Claims (6)
- 【請求項1】六方晶系や傾方晶系、正方晶系の金属材料
からなる円盤形状の砥石コアにおいて、該砥石コアの軸
方向に前記金属材料の結晶方向が揃った状態となってお
り、かつ、前記砥石コアの軸方向と半径方向との異方性
は存在するが半径方向では等しい材料特性を有すること
を特徴とする円盤形状の砥石コア。 - 【請求項2】前記金属材料がチタン又はチタン合金から
なることを特徴とする請求項1に記載の円盤形状の砥石
コア。 - 【請求項3】六方晶系や傾方晶系、正方晶系の金属材料
からなる円盤形状の砥石コア製造方法において、前記金
属材料を押出加工することによりその押出方向が長手方
向となる丸材を形成し、前記丸材をその長手方向に直交
する面で輪切りにして円盤形状の砥石コア素材を形成
し、この砥石コア素材を仕上成形することにより砥石コ
アを製造することを特徴とする円盤形状の砥石コア製造
方法。 - 【請求項4】前記砥石コア素材を輪切りにした切断端面
側から鍛造加工を行い成形した後、仕上げ加工すること
により砥石コアを製造することを特徴とする請求項3に
記載の円盤形状の砥石コア製造方法。 - 【請求項5】前記金属材料がチタン又はチタン合金から
なることを特徴とする請求項3乃至4の何れかに記載の
円盤形状の砥石コア製造方法。 - 【請求項6】前記製法からなる砥石コアの半径方向の熱
膨張係数差を全方位において1×10 -6 /℃以下とした
ことを特徴とする請求項3乃至5のいずれかに記載の円
盤形状の砥石コア製造方法。
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---|---|---|---|
JP22411298A JP3525749B2 (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 円盤形状の砥石コア及びその製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP22411298A Expired - Lifetime JP3525749B2 (ja) | 1998-08-07 | 1998-08-07 | 円盤形状の砥石コア及びその製造方法 |
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JP3538360B2 (ja) * | 2000-03-02 | 2004-06-14 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | 重研削用のレジノイド研削砥石 |
-
1998
- 1998-08-07 JP JP22411298A patent/JP3525749B2/ja not_active Expired - Lifetime
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