JP3664706B2

JP3664706B2 - 研削ホイール

Info

Publication number: JP3664706B2
Application number: JP2002324358A
Authority: JP
Inventors: 大介井手; 進小柳
Original assignee: Noritake Co Ltd; Noritake Super Abrasive Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd; Noritake Super Abrasive Co Ltd
Priority date: 2002-11-07
Filing date: 2002-11-07
Publication date: 2005-06-29
Anticipated expiration: 2022-11-07
Also published as: JP2004154908A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート、コンクリート二次製品、セメント系建材、窯業系建材等の研削加工において使用される研削ホイールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリート、コンクリート二次製品、セメント系建材、窯業系建材等の研削加工用として、研削面に砥粒をろう付けにより配列した研削ホイールが使用されている。この研削ホイールには、切れ味に優れ、その切れ味が長期にわたって安定的に持続する事が要求されるが、切れ味を持続するためには、砥粒間隔を均一に分散させることが必要となる。
図７（ａ）に示す研削ホイール１において、円盤状台金２の鍔部２ａの研削面上に砥粒３が配列されている様子を図７（ｂ）示す。砥粒３は、図７（ｂ）において破線で示す径方向直線上に等間隔で固着されている。
しかし、砥粒３をこのように配置すると、研削ホイールの研削面が回転して被削材に接触する際に、ある径方向直線上に配列された砥粒３は、同時に被削材に接触することとなり、被削物に対する砥粒３の食い込みが悪くなる。
【０００３】
また研削ホイールは、研削作業の都合上、回転中心側である内周側から被削物に接触させ始めることが多く、内周側の砥粒が他部よりも速く摩耗する傾向にある。内周側の砥粒が摩耗してこの部分のボンドが被削物によって摩耗され始めると、未だ摩耗の少ない外周側の砥粒が内周側のボンドの摩耗によって順次脱落し、比較的短期間で砥粒が脱落するという問題を生じる。
この問題を解決するものとして、特許文献１において開示されたハット型回転砥石がある。また、砥粒の間に研削屑を沈着滞積させることなく排出させて目詰まりを防止することを目的とした砥石として、特許文献２、特許文献３に記載された砥石がある。
さらに、砥石工具の厚みが薄くても強度が有り、磨耗しにくくするために、表面、裏面、側面の３方面に砥石部材を備えたカップホイール型の砥石工具が、特許文献４に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１４４２４４号公報（段落番号０００４から００２０）
【特許文献２】
特開平１１−９０８３４号公報（段落番号００１２から００３４）
【特許文献３】
特開２００１−１０５３２７号公報（段落番号０００８から００２７）
【特許文献４】
特開２００２−１９２４７０号公報（段落番号０００４から００３１）
【０００５】
特許文献１に記載されたハット型回転砥石は、ハット形の台金の鍔部の正面側を凸面状に湾曲させ、該鍔部の正面側の面の少なくとも内周部に円周方向に延びる溝を設け、該溝を含む鍔部の正面に砥粒を点在させて固着したものである。これによって、鍔部の内周側の砥粒が摩耗し、固着材であるろう材が被削材によって鍔部の内周端側から摩耗する事態になっても、上記溝内の砥粒によって外周方向への摩耗の進行が阻止され、固着材のそれ以上の摩耗及び砥粒の脱落を防止することができる。
しかし、研削ホイールは、回転中心側から被削物に接触させ始めて研削を行うケースばかりでなく、外周側から研削が始まる場合もあり、この場合には、特許文献１に記載された技術は有用ではない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、基板に固着する砥粒の配列を改良して切れ味を向上させるとともに、回転中心の内周側に配置された砥粒と外周側に配置された砥粒のいずれについても、摩耗を低減することが可能な研削ホイールを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、本発明は、台金の鍔部の研削側表面に、砥粒がろう付けにより固着されて形成された研削ホイールにおいて、前記砥粒は同心円状に固着され、かつ各同心円において周方向に所定の間隔で固着されており、前記研削側表面の径方向に隣りあって固着された砥粒が、互いに周方向に所定の長さだけずらして固着され、前記所定の長さは、前記砥粒の平均粒径より小さいことを特徴とする研削ホイールである。
このように砥粒を配列することにより、研削ホイールを回転させて被削材を研削する際に、砥粒を被削材に対してずらして接触させることができ、砥粒の食い込みがよくなり、切れ味が向上する。また、研削時の振動を低減することができる。
また、前記所定の長さを、前記砥粒の平均粒径より小さくすることにより、研削時に被削材やその切粉が、砥粒の周囲のろう材に接触することを防止して、ろう材の摩耗を抑制することができる。
【０００８】
本発明は、前記鍔部の外周部端面に砥粒が固着されたことを特徴とする。
これにより、台金の鍔部の外周部端面が被削材に直接接触することがないため、台金の摩耗を抑制することができるとともに、外周部端面に固着された砥粒によって被削材が研削されるため、切れ味を向上させることができる。
【０００９】
本発明は、前記鍔部の外周部及び前記鍔部の外周部端面の砥粒面積占有率を、前記鍔部の中央部の砥粒面積占有率の１．５倍から５倍としたことを特徴とする。
台金のカップ部を被削材の表面に対して傾けて研削するときには、鍔部の外周部及び外周部端面に固着された砥粒が主として被削材に作用する。そのため、鍔部の外周部及び外周部端面に固着された砥粒の占有面積を大きくして、この部分の砥粒数を増やすことによって、砥粒の摩耗を低減することができる。
外周部及び外周部端面の砥粒面積占有率が、中央部の砥粒面積占有率の１．５倍より低いと、外周部及び外周部端面が高耐摩耗部として作用するには不十分である一方、５倍を超えると、砥粒が多い外周部及び外周部端面で目潰れ状態が発生し、切れ味低下を招くことがある。従って、外周部及び外周部端面の砥粒面積占有率を、中央部の砥粒面積占有率の１．５倍から５倍とすることが好ましい。
【００１０】
本発明は、前記鍔部の内周部の砥粒面積占有率を、前記鍔部の中央部の砥粒面積占有率の１．５倍から５倍としたことを特徴とする。
台金のカップ部が被削材の表面に対して平行となるようにして研削するときには、鍔部の内周部に固着された砥粒が主として被削材に作用することから、鍔部の内周部に固着された砥粒の占有面積を大きくして、この部分の砥粒数を増やすことによって、砥粒の摩耗を低減することができる。
内周部の砥粒面積占有率が、中央部の砥粒面積占有率の１．５倍より低いと、内周部が高耐摩耗部として作用するには不十分である一方、５倍を超えると、砥粒が多い内周部で目潰れ状態が発生し、切れ味低下を招くことがある。従って、内周部の砥粒面積占有率を、中央部の砥粒面積占有率の１．５倍から５倍とすることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態に基づいて説明する。
図１に、本発明の研削ホイールの構造を示す。
図１（ａ）は研削ホイールの正面図であり、図１（ｂ）は同研削ホイールのＢ−Ｂ断面図である。
図１（ａ）、（ｂ）において、研削ホイール１は鋼板材等により形成された台金２の鍔部２ａの研削側表面に、ダイヤモンド等からなる砥粒３がろう付けにより固着されて形成されている。台金２は、有底円筒状のカップ部２ｂと、このカップ部２ｂの周縁部から半径方向外方に広がる鍔部２ａとを一体に形成してなり、カップ部２ｂの中心部には、研削ホイール１を回転させる電動工具等の回転装置の回転軸が嵌合する取付け孔２ｃが設けられている。
【００１２】
図１（ａ）に、鍔部２ａの研削側表面に砥粒３が固着されている様子を示す。図１（ａ）においては、鍔部２ａの研削側表面の一部にのみ、例示的に砥粒３の固着の状態を示しているが、実際には、ここで例示する配列に従って、鍔部２ａの研削側表面の全面に砥粒３が固着されている。
本発明の研削ホイールにおいては、研削側表面の径方向に対して隣り合う砥粒が、互いに周方向に所定の長さだけずらして固着されている。
【００１３】
図２に、図１（ａ）で示した砥粒３の固着状態の詳細を示す。
図２に示す曲線Ｉ、曲線ＩＩ、曲線ＩＩＩは、鍔部２ａの研削側表面における同心円を示す。
図２に示すように、鍔部２ａの研削側表面において、例えば、破線で示す曲線Ｉ上に、平均粒径ｄの砥粒３が周方向に等間隔で固着されている。曲線Ｉの内周側に隣接する曲線ＩＩ上には、曲線Ｉ上に固着された砥粒３の位置から、周方向に所定の長さＬ_１だけずれた位置に砥粒３が配置され、曲線ＩＩ上で周方向に等間隔で固着されている。
曲線ＩＩの内周側に隣接する曲線ＩＩＩ上には、曲線ＩＩ上に固着された砥粒３の位置から、周方向に所定の長さＬ_２だけずれた位置に砥粒３が配置され、曲線ＩＩＩ上で周方向に等間隔で固着されている。
このようにして、研削側表面の径方向に隣りあって固着された砥粒が、互いに周方向に所定の長さだけずれて固着されている。
【００１４】
砥粒３をこのような配列で研削側表面に固着することにより、研削ホイール１を回転させて被削材を研削する際に、被削材に対して砥粒３がずれて接触することが可能となる。これにより、研削時において、被削材への砥粒３の食い込みが向上し、被削材への当たりも改善される。
砥粒３の周方向へのずれの長さであるＬ_１、Ｌ_２、…は、砥粒３の平均粒径ｄより小さくすることが好ましい。ずれの長さＬ_１、Ｌ_２、…が砥粒３の平均粒径ｄより大きくなると、研削時に被削材やその切粉が、砥粒３の周囲のろう材に接触しやすくなり、ろう材の摩耗を引き起こすからである。
【００１５】
この研削ホイールにおいては、図１（ｂ）に示すように、台金２の鍔部２ａは、台金２のカップ部２ｂの底面に平行な面Ａに対して５°から２０°の範囲で傾斜している。
研削ホイール１は、取付け孔２ｃが電動工具等の回転軸に取りつけられて使用されるが、被削材の表面に対して研削ホイール１を傾けて使用される場合が多い。このような使用状態においては、台金２の鍔部２ａを、台金２のカップ部２ｂの底面に平行な面に対して傾斜させることで、鍔部２ａの外周側に固着された砥粒３ばかりでなく、鍔部２ａの全体に固着された砥粒３に一様に負荷がかかるようになり、効率良く研削を行うことができる。
傾斜させる角度が５°未満であると、鍔部２ａの外周側に固着された砥粒３に負荷がかかりやすくなる一方、傾斜させる角度が２０°を超えると、使用上不便となる。従って、台金の鍔部２ａを、台金２のカップ部２ｂの底面に平行な面に対して傾斜させる角度は、５°から２０°の範囲であることが好ましい。
【００１６】
本発明の研削ホイールにおいては、図１（ｂ）に示すように、鍔部２ａの外周部端面２ｄにも、砥粒３が固着されている。その理由を図３を用いて説明する。
図３は、研削ホイール１の台金２のカップ部２ｂを被削材表面に対して傾けて被削材を研削する際に、台金２の鍔部２ａの外周部端面２ｄが被削材に接触する様子を示している。
【００１７】
図３（ａ）のように、鍔部２ａの外周部端面２ｄに砥粒３が固着されていない場合には、外周部端面２ｄが被削材に直接接触して台金２が摩耗しやすい。これに対し、図３（ａ）のように、鍔部２ａの外周部端面２ｄに砥粒３が固着されていると、外周部端面２ｄが被削材に直接接触することがないため、台金２の摩耗を抑制することができるとともに、外周部端面２ｄに固着された砥粒３によって被削材が研削されるため、切れ味を向上させることができる。
【００１８】
図４は、台金２の鍔部２ａの内周部と外周部において、固着される砥粒３の占有面積を大きくした研削ホイールの一例を示す。
研削ホイールを用いて被削材を研削する際に、カップ部２ｂが被削材の表面に対して平行となるようにして研削するときには、鍔部２ａの内周部に固着された砥粒３が主として被削材に作用する。そのため、鍔部２ａの内周部に固着された砥粒３の占有面積を大きくして、この部分の砥粒数を増やすことによって、砥粒３の摩耗を低減することができる。
鍔部２ａの内周部の砥粒面積占有率を、鍔部２ａの中央部の砥粒面積占有率の１．５倍から５倍とすることが好ましい。
【００１９】
また、研削ホイールを用いて被削材を研削する際に、カップ部２ｂを被削材の表面に対して傾けて研削するときには、鍔部２ａの外周部及び外周部端面２ｄに固着された砥粒３が主として被削材に作用する。そのため、鍔部２ａの外周部及び外周部端面２ｄに固着された砥粒３の占有面積を大きくして、この部分の砥粒数を増やすことによって、砥粒３の摩耗を低減することができる。
【００２０】
図５は、台金２の鍔部２ａの内周部と外周部において、固着される砥粒３の占有面積を大きくした研削ホイールの他の例を示す。
この例では、台金２の鍔部２ａの内周部と外周部において、砥粒３の占有面積を大きくした領域と、砥粒３が固着されていない領域とが、鍔部２ａの周方向に対して交互に設けられている。
砥粒３をこのように固着することにより、切味を向上させるとともに、切粉の排出性を向上させることができる。
【００２１】
図６は、台金２の鍔部２ａに、切粉を集塵するための複数の穴２ｅを設けた研削ホイールの一例を示す。図６（ａ）においても、鍔部２ａの研削側表面の一部にのみ、例示的に砥粒３の固着の状態を示しているが、実際には、図２を用いて説明した配列に従って、鍔部２ａの研削側表面の全面に砥粒３が固着されている。
このような複数の穴２ｅを設けた研削ホイールにおいても、図４または図５において説明したように、台金２の鍔部２ａの内周部と外周部において、固着される砥粒３の占有面積を大きくしてもよい。
【００２２】
台金２の鍔部２ａの研削側表面に上記の条件で砥粒３を配設した研削ホイールは、以下の方法により製造することができる。
第１の方法は、所定の間隔で規則的に孔を開けたスクリーンを用いて、台金鍔部２ａの研削側表面に有機接着剤を塗布し、この有機接着剤の上に砥粒３を配置した状態で乾燥炉中で乾燥させて砥粒３を仮固定した後、接着部にのみろう材とバインダーの混合物を塗布し、加熱、ろう付けして本固定することにより、砥粒３を所定の間隔で配列させる方法である。
【００２３】
第２の方法は、スクリーンを用いてろう材とバインダーの混合体を塗布し、砥粒３を配置した状態で加熱することにより、仮固定なしで本固定する方法である。砥粒３の確実な保持と所定の配設条件で砥粒３を配設するとともに、チップポケットの形成のためにろう材とバインダーの混合物の塗布量をコントロールするという点からは、砥粒３の仮固定後に砥粒３一粒ずつに対して確実に塗布することのできる前記第１の方法が適している。
【００２４】
この研削ホイール１の製造手順はつぎの通りである。
・台金２として外径１００ｍｍ、厚さ２．４ｍｍのスチール製台金を準備する。・砥粒３として平均粒径約３５０μｍのダイヤモンド砥粒を準備する。
・直径０．３５ｍｍの孔を図２に示すかたちに配列したスクリーンを用いて、台金２の研削面に有機接着剤を塗布する。
・この有機接着剤の上に砥粒３を配置する。この状態で砥粒３は台金の鍔部２ａの研削側表面に図２に示すように配列される。
・これを乾燥炉中で１２０℃、１時間乾燥させ、砥粒３を仮固定する。
・三次元移動が可能なアプリケータ（吐出機）を用いて、接着部にろう材とバインダーの混合物を砥粒粒径の１／２の高さに塗布する。
・これを非酸化性雰囲気中で１０００℃、１時間加熱し、砥粒３を台金２に本固定する。
【００２５】
［試験例］
図１に示すように、台金２の鍔部２ａの研削側表面において、砥粒配列をずらした研削ホイール（発明品１）について研削試験を行った。
また、図４に示すように、砥粒配列をずらすとともに、台金２の鍔部２ａの内周部及び外周部の砥粒面積占有率を、台金２の鍔部２ａの中央部に対して増やした研削ホイール（発明品２）についても研削試験を行った。ここでは、台金２の鍔部２ａの中央部での砥粒面積占有率を１００としたときに、台金の鍔部２ａの内周部及び外周部の砥粒面積占有率を４００とした研削ホイールを用いた。
さらに、発明品１、発明品２との比較のために、砥粒配列をずらさず、また、砥粒面積占有率を均等とした従来の研削ホイール（比較品）について研削試験を行った。
【００２６】
［試験条件〕
研削機械：日立製ディスクグラインダーＰＤＡ−１００Ｄ
機械回転速度：１２０００ｍｉｎ^−１
被研削材：コンクリート
研削時間：５分
研削方式：乾式研削
研削負荷：負荷電流８Ａになるよう調節
【００２７】
表１に試験結果を示す。
【表１】

【００２８】
発明品の研削ホイールの研削速度とホイール寿命は、比較品の研削ホイールの研削速度およびホイール寿命を１００としたときの指数で示す。
表１からわかるように、台金２の鍔部２ａの研削側表面において、砥粒配列をずらすことによって、研削速度を向上させることができる。また、台金の鍔部２ａの内周部及び外周部の砥粒面積占有率を、台金の鍔部２ａの中央部に対して増やすことによって、ホイール寿命を向上させることができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、以下の効果を奏することができる。
（１）台金の鍔部の研削側表面に、砥粒がろう付けにより固着されて形成された研削ホイールにおいて、砥粒は同心円状に固着され、かつ各同心円において周方向に所定の間隔で固着されており、研削側表面の径方向に隣りあって固着された砥粒が、互いに周方向に所定の長さだけずらして固着されていることにより、研削ホイールを回転させて被削材を研削する際に、砥粒を被削材に対してずらして接触させることができ、砥粒の食い込みがよくなり、切れ味が向上する。また、研削時の振動を低減することができる。
また、前記所定の長さを、砥粒の平均粒径より小さくすることにより、研削時に被削材やその切粉が、砥粒の周囲のろう材に接触することを防止して、ろう材の摩耗を抑制することができる。
【００３０】
（２）台金の鍔部の外周部端面に砥粒を固着することにより、台金の鍔部の外周部端面が被削材に直接接触することがないため、台金の摩耗を抑制することができるとともに、外周部端面に固着された砥粒によって被削材が研削されるため、切れ味を向上させることができる。
【００３１】
（３）台金の鍔部の外周部及び外周部端面の砥粒面積占有率を、鍔部の中央部の砥粒面積占有率の１．５倍から５倍とすることにより、台金のカップ部を被削材の表面に対して傾けて研削するときに、砥粒の摩耗を低減することができ、寿命を向上させることが可能となる。
【００３２】
（４）台金の鍔部の内周部の砥粒面積占有率を、鍔部の中央部の砥粒面積占有率の１．５倍から５倍とすることにより、台金のカップ部が被削材の表面に対して平行となるようにして研削するときに、砥粒の摩耗を低減することができ、寿命を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は研削ホイールの正面図であり、（ｂ）は同研削ホイールのＢ−Ｂ断面図である。
【図２】図１（ａ）で示した砥粒の配列の詳細を示す図である。
【図３】研削ホイールの台金のカップ部を被削材表面に対して傾けて被削材を研削する際に、台金の鍔部の外周部端面が被削材に接触する様子を示す図である。
【図４】台金の鍔部の内周側と外周側において、固着される砥粒の占有面積を大きくした研削ホイールの一例を示す図である。
【図５】台金の鍔部の内周側と外周側において、固着される砥粒の占有面積を大きくした研削ホイールの他の例を示す図である。
【図６】台金の鍔部に、切粉を集塵するための複数の穴を設けた研削ホイールの一例を示し、（ａ）は研削ホイールの正面図であり、（ｂ）は同研削ホイールのＢ−Ｂ断面図である。
【図７】（ａ）は従来の研削ホイールの正面図であり、（ｂ）は同研削ホイールの円盤状台金の鍔部の研削面上に砥粒が配列されている様子を示す図である。
【符号の説明】
１研削ホイール
２台金
２ａ鍔部
２ｂカップ部
２ｃ取付け孔
２ｄ外周部端面
２ｅ穴
３砥粒

Claims

台金の鍔部の研削側表面に、砥粒がろう付けにより固着されて形成された研削ホイールにおいて、
前記砥粒は同心円状に固着され、かつ各同心円において周方向に所定の間隔で固着されており、
前記研削側表面の径方向に隣りあって固着された砥粒が、互いに周方向に所定の長さだけずらして固着され、前記所定の長さは、前記砥粒の平均粒径より小さいことを特徴とする研削ホイール。
前記鍔部の外周部端面に砥粒が固着されたことを特徴とする請求項１記載の研削ホイール。
前記鍔部の外周部及び前記鍔部の外周部端面の砥粒面積占有率を、前記鍔部の中央部の砥粒面積占有率の１．５倍から５倍としたことを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載の研削ホイール。
前記鍔部の内周部の砥粒面積占有率を、前記鍔部の中央部の砥粒面積占有率の１．５倍から５倍としたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の研削ホイール。