JP3663279B2 - 小径超砥粒砥石の製造方法 - Google Patents

小径超砥粒砥石の製造方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セラミック、フェライト、ガラス、又は金属材料等の穴形成などの研削加工に用いられる、コアドリル、皿取りホイール、カーブ・ジェネレータなどの小径超砥粒砥石に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種の小径超砥粒砥石に属するコアドリルAとしては図3(a)に示すものが、皿取りホイールBとしては同図(b)に示すものが、カーブ・ジェネレータCとしては同図(c)乃至(h)に示すものなどがそれぞれあり、これらは、いずれも、台金1の先端に円筒状(円錐筒状も含む)超砥粒層(刃)2を設けたものである。その超砥粒層2は超砥粒を含有する砥粒層2aと超砥粒を含まない接合層2bとから成り、接合層2bは超砥粒を含まないことにより台金1に対し十分な接合強度を保証する。
【0003】
その小径超砥粒砥石の従来の製造方法は、まず、図4(a)に示すように、砥粒層2aを作るべく超砥粒粉末aとボンド粉末bを混合して金型(ダイ)Dに充填し、その上に、接合層2bを作るべくボンド粉末bのみを充填したのち、それを炉に入れて、一定温度で加熱するとともに一定時間保持して焼結する。その焼結が完了すれば、炉から取り出して、パンチPにより速やかにプレスし、冷却後、同図(b)に示すように、金型Dから焼結が完了した円筒状超砥粒層2を取り出し、同図(c)に示すように、台金1にロウ付けして超砥粒砥石(コアドリル)Aを得る。この超砥粒砥石Aは、使用に際して、その砥面をツルーイング、ドレッシング又は両者を行う必要があり、その処理(同図符号:G)を行って、同図(d)に示す使用可能な超砥粒砥石Aとする。
【0004】
ここで、ツルーイングは、超砥粒砥石の形状を幾何学的に正確な寸法に修正することであり、例えば、コアドリル型(図3(a)等)のツルーイングであれば、超砥粒層2の真円度および円筒度をある規格値以内に修正することを意味する。この超砥粒砥石のツルーイングにおいて、超砥粒aは非常に硬く、しかもボンド材bが耐摩耗性に優れているので、その処理は容易にできるものではない。一般的には、専用のツルーイング工具とツルーイング装置を必要とし、そのツルーイング工具としては、C砥石またはGC砥石が最もよく用いられており、超砥粒aの種類、粒度、集中度およびボンド材bによってその仕様の詳細を決定している。超砥粒砥石の仕様によっては、ダイヤモンド単石ドレッサー、ダイヤモンド多石ドレッサー、ダイヤモンドロータリードレッサ等も用いることができる。
【0005】
ツルーイング完了後は、気孔を有するボンド材の超砥粒砥石を除き、ドレッシングを必要とする。ドレッシングは、ツルーイング完了後に余分なボンド材bを除去して、超砥粒層2の表面に超砥粒aの切れ刃を突出させることであり、このドレッシングが正確に行われないと超砥粒砥石はその性能を十分に発揮しない。
【0006】
その超砥粒砥石のドレッシングには、▲1▼結合度の柔らかめの(例えば結合度G、H)GCまたはWA砥石のスティックを、超砥粒砥石を回転させつつ超砥粒層2に手で押し付けるか研削する方法、▲2▼厚いガラス板の上でペースト状にしたGC粉末を供給しながら、砥石を回転させつつ超砥粒層2をラップする方法、▲3▼サンドブラストを超砥粒層2に当てる方法、などがある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
たとえば、図4の製造方法で得た図3などに示す小径超砥粒砥石の場合は、その円筒状の超砥粒層2の外周部は、外面であるゆえに、上述のいずれかの方法でツルーイング、ドレッシングが可能である。しかし、これらの超砥粒層2の内径が50mm以内の場合、内周部2’をツルーイング、ドレッシングするには、内面研削用の軸付GC砥石を用いる方法もあるが、GC砥石の摩耗が大きいので正確なツルーイング、ドレッシングは極めて困難であった。特に、内径が20mm以下の場合は、適切な手段がなく、ツルーイング、ドレッシングがほとんど不可能であった。
【0008】
ここで、超砥粒層2の内周面2’が正確にツルーイング、ドレッシングされていなかったり、全くそれらの処理がなされていないと、図5に示すように、ガラス板等のワークWに穴加工する際、内周面2’が真円でないことに基づく超砥粒砥石Aの振れにより、正確な穴が形成されなかったり、その内周面2’の研削性の悪さによりチッピングが発生する。小径の穴は大径の穴に比べ、その精度を要求される場合が多く、チッピングの発生等は問題である。
【0009】
本発明は、上述の実情の下、小径超砥粒砥石の超砥粒層の内周面をツルーイング、ドレッシングを施した面とすることを課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本発明は、上記円筒状超砥粒層の内面を放電加工面としたのである。
【0011】
放電加工は、被加工物と加工電極の間に放電を生じさせ、その熱によって、被加工物の表面を溶かし、周囲の放電加工液が気化するときの圧力で、その溶けた部分を飛ばして加工が進行するものである。この加工は、精度が高いため、ツルーイングと同一の効果を得ることができ、また、一般に超砥粒よりもボンド材の方が速く加工されるため、超砥粒が突出することとなり、ドレッシングと同一の効果を得ることができる。
【0012】
したがって、台金先端に円筒状超砥粒層を設けた上述の小径超砥粒砥石において、その超砥粒層の結合材(ボンド材)を導電性とし、その超砥粒層を放電加工すれば、その内周面先端部又は全面が、放電加工によって、ツルーイング、ドレッシング又はツルーイング及びドレッシングがなされたものとなる。
【0013】
必ずしも、内周全面を加工しなくてもよいのは、その先端部がワークの研削に関与し、他の部分は殆ど関与しないからである。
【0014】
この発明は、上記円筒状超砥粒層2の内径が20mm以下のものに特に有効である。20mm以下の小径のものは、上述のように、従来では、ツルーイング、ドレッシングが不可能とされていたからである。
【0015】
なお、導電性結合材としては、例えば、メタルボンド、導電性物質を含むレジンボンド、および電着ボンドなどがこれに相当する。
【0016】
【発明の実施の形態】
上記超砥粒層内面がツルーイング、ドレッシングされた超砥粒砥石を得る製造方法の実施形態としては、上記台金に円柱状超砥粒層を接合し、その超砥粒層の中心部を放電加工により切り抜いて円筒状としたり(図1参照)、超砥粒層からなる板材から、前記円筒状超砥粒層の内部を放電加工によって切り抜くと同時に、その外周を切り抜いて、前記円筒状超砥粒層を形成し、その円筒状超砥粒層を前記台金に接合する手段を採用し得る(図2参照)。
【0017】
この製造方法によれば、上述のように、放電加工によって、超砥粒層内面のツルーイング、ドレッシングがなされて、所望の超砥粒砥石を得ることができる。
【0018】
【実施例1】
この発明に係る超砥粒砥石の製造方法の一実施例を図1に示し、この実施例は、超砥粒層2の外径:10mm、内径:8mm、深さt:5mm、ボンド材がメタルボンドで、ダイヤモンドの粒度:♯80、集中度:75のコアドリルA(同図(e))を製作したものであり、その製作方法は以下の通りである。
【0019】
1)ダイヤモンド粉末aとボンド材粉末bを混合したものを内径10.4mmの円柱状キャビティを有する金型(ダイ)Dに充填する(図1(a))。
2)その金型Dを炉に入れ一定温度まで加熱し、一定時間保持して焼結する。
3)炉から取り出し、パンチPによりその焼結体を速やかにプレスする。
4)冷却後、金型Dから焼結が完了した円柱状超砥粒層21を取り出す(同図(b))。
5)コアドリルの台金1に超砥粒層21をロウ付けする(同図(c))。
6)放電加工機にそのコアドリル(台金1)を取り付け、超砥粒層21の中心部を放電加工により、切り抜く(同図(c)から(d))。ここで、放電加工液は、放電加工専用油を使用し、電極には、外径5mmの銅製パイプEを使用し、この銅パイプEを超砥粒層21の軸と平行にするとともに、内周面(切り抜き面)とおよそ80μm〜100μm離して配置し、台金1を低速で回転させながら放電加工を行ない、超砥粒層21を内径8mmの円筒状にした。
7)つぎに、円筒状超砥粒層2の外周をGC砥石で研削してツルーイングし(符号G)、同時に規格の外径寸法(10mm)にした。ツルーイング完了後、WA砥石のスティックを手で押し当ててドレッシングした(同図(d)から(e))。
【0020】
このようにして得たコアドリルAは、その超砥粒層2の内周面2’が、外周面と同様の高精度のツルーイング、ドレッシング面となっており、従来品に比べて、切れ味が良いうえに、チッピングも少なく、卓越した研削性能を示した。
【0021】
【実施例2】
この実施例は、円筒状超砥粒層2が外径:15mm、内径:11mm、深さ:3mm、ボンド材がメタルボンドで、ダイヤモンドの粒度:♯100、集中度:50の皿取りホイールBを製作したものである。
【0022】
その製作方法は、上述のコアドリルAと1)〜5)、7)が同じであり、6)は以下のとおりとした。但し、金型Dのキャビティ内径は15.4mmとした。
6)放電加工機に皿取りホイール(台金1)を取り付け、超砥粒層21の中心部を放電加工により切り抜く。ここで、放電加工液は、放電加工専用油を使用し、電極には、外径8mmの銅製パイプEを使用し、この銅パイプEを超砥粒層21の軸と平行にするとともに、内周面(切り抜き面)とおよそ80μm〜100μm離して配置し、台金1を低速で回転させながら放電加工を行ない、超砥粒層21を内径11mmの円筒状にした。
【0023】
このようにして得た皿取りホイールBは、上述のコアドリルAと同様に、その内周面2’が高精度のツルーイング、ドレッシング面となっており、従来品に比べ、卓越した研削性能を示した。
【0024】
【実施例3】
上記両実施例は、円柱状の超砥粒層21を焼結したが、従来のように、図4(b)で示す円筒状超砥粒層2を焼結により形成し(実施例1に相当するものの内径:7.6mm、外径:10.4mm、実施例2に相当するものの内径:10.6mm、外径15.4mm)、それを台金1にロウ付け後、その内周面2’を上述と同一条件で、実施例1のもの内径:8mm、実施例2のもの内径:11.0mmに放電加工したところ、同様に、高精度のツルーイング、ドレッシング面を得た。この加工時間は、実施例1のもの:約5分、実施例2のもの:約6分であった。なお、この実施例では、円周面2’の先端部のみを放電加工して、ツルーイング、ドレッシングしてもよい。外周面はGC砥石で、実施例のもの外径:10mm、実施例2のもの外径15mmにツルーイング、ドレッシングした。
【0025】
【実施例4】
上記各実施例は、円柱状及び円筒状の超砥粒層21、2を焼結によって得たが、この実施例は、図2に示すように、超砥粒層板20から、同図(a)の鎖線のごとく、円筒状超砥粒層2(同図(b))、円柱状超砥粒層21(同図(c))を切り抜いたものであり、このとき、円筒状のものは、その内周面2’は、少なくとも放電加工によって切断する。
【0026】
この図(b)、(c)で示すものを、上述のように合金1にロウ付けし、その外面をツルーイング、ドレッシングするとともに、(c)のものにあっては、内周部を放電加工によって切り抜く。両砥粒層2、21の外面も放電加工により得れば、必ずしもツルーイング、ドレッシングをする必要はなくなる。
【0027】
なお、上記各実施例は、超砥粒aにダイヤモンド砥粒を使用したが、CBN砥粒などの他の超砥粒を使用できることは勿論であり、ボンド材bとしても、メタルボンド以外の上述のもの等を適宜に使用し得ることは言うまでもない。また、図3(c)〜(h)に示した超砥粒砥石Cにおいても同様にして超砥粒層2の内周面を放電加工によりツルーイング、ドレッシングすることにより、この発明の効果を得ることができる。
【0028】
【発明の効果】
この発明によれば、超砥粒層の内周面が高精度にツルーイング、ドレッシングされているので、従来品に比べて、卓越した切れ味を示すだけでなく、チッピングが少ない高品位な仕上げ面が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る小径超砥粒砥石の製造方法の一実施例の説明図
【図2】この発明に係る小径超砥粒砥石の製造方法の他の実施例の説明図
【図3】超砥粒砥石の各例の断面図
【図4】従来の製造方法の説明図
【図5】コアドリルによる加工説明図
【符号の説明】
1 台金
2 円筒状超砥粒層
2’ 円筒状超砥粒層の内周面
2a 超砥粒層
2b 接合層
20 超砥粒層板
21 円柱状超砥粒層
a 超砥粒
b ボンド材
A コアドリル
B 皿取りホイール
C カーブ・ジェネレーター

Claims (2)

  1. 台金1先端に円筒状超砥粒層2を設け、その円筒状超砥粒層2の内径が20mm以下であるとともに、前記超砥粒層2の結合材が導電性であり、その超砥粒層2の内周面全面がツルーイング、ドレッシング又はツルーイング及びドレッシングがなされて、前記超砥粒層2の内外周面が前記台金1の回転軸心と同一心の真円形に形成され、前記円筒状超砥粒層2をその筒軸周りに回転させて、前記超砥粒層2内に被削材を柱状核として残しつつ穴加工する小径超砥粒砥石の製造方法であって、
    超砥粒層からなる板材20から、前記円筒状超砥粒層2の内部を放電加工によって切り抜くと同時にその内面をツルーイング、ドレッシング又はツルーイング及びドレッシングするとともに、その外周を切り抜いて、前記円筒状超砥粒層2を形成し、その円筒状超砥粒層2を前記台金1に接合することを特徴とする小径超砥粒砥石の製造方法。
  2. 台金1先端に円筒状超砥粒層2を設け、その円筒状超砥粒層2の内径が20mm以下であるとともに、前記超砥粒層2の結合材が導電性であり、その超砥粒層2の内周面全面がツルーイング、ドレッシング又はツルーイング及びドレッシングがなされて、前記超砥粒層2の内外周面が前記台金1の回転軸心と同一心の真円形に形成され、前記円筒状超砥粒層2をその筒軸周りに回転させて、前記超砥粒層2内に被削材を柱状核として残しつつ穴加工する小径超砥粒砥石の製造方法であって、
    上記台金1に円柱状超砥粒層21を接合し、その超砥粒層21の中心部を放電加工により切り抜いて円筒状にすると同時に、その内面をツルーイング、ドレッシング又はツルーイング及びドレッシングすることを特徴とする小径超砥粒砥石の製造方法。
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