JP3669073B2 - Grinding apparatus and grinding method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、砥石を用いて研削加工を行なう研削加工装置及び研削加工方法に係り、特に、極めて表面粗さの小さい加工であり、かつ形状精度の高い加工を可能とする研削加工装置及び研削加工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
研削加工においては表面粗さを小さくしようとすれば、使用される砥粒径が小さい、すなわち砥石番手の大きな砥石を使用することになるが、番手の大きい砥石は加工屑による目詰まりが極めて容易に起きる。このため、表面粗さの極めて小さい加工、いわゆる鏡面研削を効率よく行うことは困難である。この問題を解決する手段として、例えば特開平3−196968号公報に開示される技術がある。
この技術は、微細な砥粒を用いたメタルボンド砥石で研削加工を行なうとともに、この砥石の研削面と対向するように電極を設けてこの電極と砥石との間に電解液を供給する。そして、砥石と電極との間に電圧を印加して、電解作用によるドレッシング(目立て)を行うものである。この技術では、砥粒間につまった加工屑を電解作用よって除去することができ、砥石の目詰まりによる研削抵抗の増大や研削焼け、加工面のささくれなどの加工異常を解消して、表面粗さの小さい加工を可能とするものである。
【0003】
一方、形状精度の高い研削加工を行なうためには、あらかじめ砥石のツルーイング(砥石の外周形状の加工、形状直し)を行う必要がある。
上記メタルボンド砥石の形状加工には、ダイヤモンドツルアを使用する方法や別の砥石を使用して共擦りさせる方法など機械的な加工法が知られている。しかし、このような方法は砥石に対して大きな反力が作用するため砥石の位置ずれが生じて加工精度が悪化したり、ツルアそのものが消耗することにより所望の形状が得られなかったりする欠点があった。これらの問題を解消する技術として、特公平2−38346号公報、特開平3−196968号公報、特開平6−210566号公報に開示されるものがある。
【0004】
特公平2−38346号公報に開示される技術は、走行ワイヤを用いた放電加工により、砥石の形状直し(ツルーイング)を行なうものであり、加工反力を無視することができ、しかも放電電極の消耗を無視し得るほど小さくすることができる。また、この技術では研削を行う加工機械上でのツルーイングが可能となり、砥石の取り外しを不要とすることができ、これまでのツルーイング専用機で加工していた方法と比べて能率及び精度が大きく改善される。ただし、この方法は研削加工時の砥石ポジションと放電加工の電極ワイヤが離れた位置に存在するため、NC工作機械の使用を前提とし、放電加工を行うためには、砥石をNC装置により制御して、放電加工を行う所へ移動させることになる。従って、砥石をはずす必要は無くなるものの、砥石の成形が必要となる度に加工を中断し、ワイヤ走行装置が設置してある位置へ砥石を移動させて成形を行わなければならない。このため、作業能率が低下するとともに、砥石を長距離移動させることによる位置決めの誤差が大きくなり、加工精度が低下するという欠点を有している。
【0005】
特開平3−196968に開示される技術は、砥石のドレッシングとともにツルーイングを行なうものであり、電極を砥石の研削面に所定圧で接触させ、この部分に加工液を介在させて、電極と砥石との間に電圧を印加するものである。このような構成により、電気化学的作用、化学的作用、機械的作用及び放電作用が働き、砥石のドレッシングともにツルーイングが行なわれるものである。ただし、電極を砥石に接触させているため、電極が消耗するという欠点、及び機械的加工によるツルーイングと同様に加工精度が悪化するという欠点がある。したがって、この技術は主としてドレッシング(目立て)に有効ではあるが、ツルーイング精度には限界があり、特に高精度な加工は期待できない。
【0006】
特開平6−210566に開示される研削加工装置は、砥石に対して相対的な移動が可能に支持されたワイヤ放電加工装置を有し、砥石の研削面の形状を検知しながら砥石のツルーイングを行なうものである。すなわち、放電加工装置は砥石の研削面に対して幅方向及び垂直方向に相対移動が可能なテーブルに支持されており、この放電加工装置におけるワイヤ電極の放電開始位置(放電開始ギャップ)を検知することができるようになっている。これにより、被加工物の研削加工中に砥石の研削面の形状変化を検知して、これに応じた砥石のツルーイング(成形)を行なうものである。したがって、加工中に引き起こされる砥石の消耗による形状変化に対応してツルーイングを行い、極めて高い形状精度の研削加工を実現することが可能となる。
【0007】
このように、従来から表面粗さの小さい加工、又は形状精度の高い加工を行なうための技術が開発されており、特開平3−196968号公報に記載の電解インプロセスドレッシング技術を用いることによって極めて表面粗さの小さい加工が実現され、特開平6−210566号公報に記載の放電ツルーイング技術の適用によって極めて形状精度の高い加工が可能となっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、極めて表面粗さが小さく、なおかつ極めて形状精度が高い研削加工を行うことについては、上記従来の技術では十分な結果が得られない。
上記特開平3−196968号公報に記載の技術では、初めに高精度で砥石のツルーイングをしておいても、ドレッシングを行ないながら研削加工を行なう内に砥石の形状に微小な変化を生じる。これは、ドレッシングに用いられる電解作用が、砥石表面に付着した加工屑に作用すると同時に砥石そのものにも影響を与えることによる。つまり、砥粒を保持する金属の結合材に作用してこれを溶解あるいは変質させ、砥石を消耗させたり砥石径を変化させたりすることによるものであり、研削加工後における被加工物の形状精度を5μm以下、特に1μm以下とするような精密な加工を行なうことは極めて困難となる。
【0009】
また、このような砥石の変形をツルーイングによって是正することも考えられるが、研削加工を行なう位置にある砥石に対してツルーイングを行なわなければ移動時の誤差等が生じて上記のような高精度を得られないし、研削加工を行なう位置にある砥石に電解インプロセスドレッシング技術と放電ツルーイング技術との双方を行なうことは困難であると考えられてきた。その理由は、電解加工を行なう際に砥石と電極との間に介在させる加工液は電解液であり、放電電極と砥石との間に介在させる加工液は放電を生じさせるために絶縁性の加工液でなければならず、これらを同じ位置にある砥石に供給すると加工液が混合され、正常な電解又は放電が生じなくなるからである。
【0010】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、表面粗さが小さく、なおかつ極めて形状精度が高い加工を実現することができる研削加工装置及び研削加工方法を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記のような問題点を解決するために、請求項1に記載の発明は、 回転駆動された状態で被加工物と接触し、研削加工を行なう導電性の砥石と、 この砥石を被加工物に対して相対的に移動可能に支持する砥石支持手段と、 前記砥石の前記被加工物と接触する面に対して加工液を供給する加工液供給手段と、 前記砥石に近接対向する第1の電極を備え、前記第1の電極と前記砥石との間に前記加工液を介在させて、電解作用による目立てを行なうドレッシング手段と、 前記砥石と近接するように配置され、該砥石との相対位置の調整が可能に支持される第2の電極を有し、前記第2の電極と前記砥石との間に前記加工液を介在させた状態で放電によって前記砥石の形状直しをおこなう放電加工装置と、を有し、 前記加工液は、前記電極と前記砥石との間で電解反応を生じさせ、かつ、前記放電加工装置と前記砥石との間で放電を発生させるような体積抵抗率に調整されており、 前記ドレッシング手段と前記放電加工装置は、異なる位置に配置されている研削加工装置を提供する。
【0012】
上記構成において、導電性の砥石は導電性材料を含むことによって、砥石と電界用の電極との間、又は砥石と放電加工用の電極との間に電圧を印加することができるものであり、例えば砥粒を金属で固めたメタルボンド砥石等を用いることができる。このとき砥粒は導電性材料であってもよいし、非導電性の材料であってもよい。
【0013】
このような研削加工装置では、回転駆動される砥石を被加工物に対して相対的に移動させながら研削加工を行なうことができ、被加工物を所望の形状及び寸法に加工することが可能となる。また、上記のように被加工物の研削加工を行なう位置に支持された砥石に対向してドレッシング手段が設けられているので、砥石に目詰まりが生じたときに、速やかに目立て(ドレッシング)を行ない、極めて表面粗さの小さい加工が可能となる。つまり、電極と砥石との間で電解作用を起こさせることによって、砥粒間に詰まった研削屑が導電性であれば直接にこの研削屑の表面が溶出し、この研削屑が砥粒間から除去される。また、研削屑が非導電性であっても砥粒の結合金属の表面で酸素等の気体が発生し、気泡の膨張圧によって研削屑が除去され、速やかに目立て(ドレッシング)が行なわれる。
【0014】
さらに、研削加工を行なう位置にある砥石に近接対向して放電加工装置が設けられており、砥石の研削面に形状の変化等が生じた時には、ただちに放電加工によるツルーイングを行なうことができ、常に砥石の形状を極めて高い精度に維持することができる。
したがって、砥石は常に目詰まりがなく、形状精度の高い状態に維持され、極めて表面粗さが小さく、かつ形状精度の高い加工が可能となる。
【0015】
さらに、この研削装置では、ドレッシング手段の電極と砥石と間、及び放電加工装置の放電電極と砥石との間に同じ加工液を供給するようになっているので、砥石の回転によって双方の位置に供給される加工液が混合されることが問題とならず、体積抵抗率が適切に調整された加工液を選択することによって研削加工と同時に電解作用によるドレッシングと放電加工によるツルーイングとの双方を行なうこともできる。
【0016】
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の研削加工装置において、 前記加工液供給手段は、前記ドレッシング手段の電極が前記砥石と対向する位置に前記加工液を供給する第1の加工液供給装置と、前記放電加工装置の放電電極が前記砥石と対向する位置に前記加工液を供給する第2の加工液供給装置と、を含むものとする。
【0017】
この研削加工装置では、第1の加工液供給手段又は第2の加工液供給手段を作動させ、被加工物の研削を行ないながら加工液を供給して、ドレッシング又はツルーイングを効率よく行なうことができる。
【0018】
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2に記載の研削加工装置において、 前記第2の電極は、前記砥石と対向して支持されたワイヤガイドに沿って走行するワイヤ電極であるものとする。
【0019】
この研削加工装置では、放電加工装置にワイヤ電極を用いているので、加工電極の消耗による加工誤差が回避され、砥石を高い精度でツルーイングすることが可能となる。
【0020】
請求項4に記載の発明は、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の研削加工装置において、 前記加工液の体積抵抗率が、0.1kΩm以上で10kΩm以下であるものとする。
【0021】
この研削加工方法は、砥石の研削面と電解用電極との間、及び砥石の研削面と放電電極との間に同じ加工液が供給されるものであり、この加工液は体積抵抗率が上記のように0.1kΩm以上で10kΩm以下のものを用いる。また、望ましくは0.5kΩm以上で1.5kΩm以下のものを用いる。
体積抵抗率が上記の範囲である加工液を用いることにより、砥石と電解用電極との間に介在させて電解作用によるドレッシングを行なうこともできるし、砥石と放電電極との間に介在させて放電を起こさせることもでき、電解作用によるドレッシングと放電加工によるツルーイングとを同時に行なうことができる。つまり、常に砥石のドレッシングとツルーイングとを行ないながら研削加工を行なうことができ、砥粒径の小さい砥石を使用して極めて表面粗さが小さく、形状精度の高い研削加工が可能となる。
【0022】
請求項5に記載の発明は、 回転駆動される砥石の研削面に加工液を供給すると同時に、前記砥石を被加工物に接触させて研削を行う第1の工程と、 前記砥石の研削面に前記加工液を供給すると同時に、前記砥石に近接対向して配置された電解用電極と前記砥石との間に電圧を印加して電解作用による目立てを行う第2の工程と、 前記砥石の研削面に前記加工液を供給すると同時に、前記砥石に近接対向して配置された放電電極と前記砥石との間の放電により該砥石の形状直しを行う第3の工程と、を有し、 前記加工液は、前記電極と前記砥石との間で電解反応を生じさせ、かつ、前記放電加工装置と前記砥石との間で放電を発生させるような体積抵抗率に調整されており、 前記砥石の位置を移動することなく、前記第1の工程から第3の工程を任意に切り替えて被加工物の切削加工を行うことを特徴とする研削加工方法を提供するものである。
【0023】
また、請求項6に記載の発明は、 回転駆動される砥石の研削面に加工液を供給すると同時に、前記砥石を被加工物に接触させて研削を行うとともに、前記砥石に近接対向して配置された電解用電極と前記砥石との間に電圧を印加して電解作用による目立てを行う第1の工程と、 前記砥石の研削面に加工液を供給すると同時に、前記砥石を被加工物に接触させて研削を行うとともに、前記砥石に近接対向して配置された放電電極と前記砥石との間の放電により該砥石の形状直しを行う第2の工程と、を有し、 前記加工液は、前記電極と前記砥石との間で電解反応を生じさせ、かつ、前記放電加工装置と前記砥石との間で放電を発生させるような体積抵抗率に調整されており、 前記砥石の位置を移動することなく、前記第1又は第2の工程を任意に切り替えて被加工物の切削加工を行うことを特徴とする研削加工方法を提供する。
【0024】
この研削加工方法では、被加工物の研削を行ないながら電解作用によるドレッシングを行なう工程と、研削を行ないながら放電加工によるツルーイングを行なう工程とを、任意に切り替えることができるので、研削加工中の砥石の状態に応じてドレッシング又はツルーイングを行なうことができる。つまり、砥石の研削面の目詰まりが進行したときには電解作用によるドレッシングを行ない、砥石の形状の変化が進行したときには放電加工によるツルーイングを行なうことができる。したがって、被加工物の材質等によって目詰まりや形状変化の生じる程度が変動しても容易に対応し、常に砥石を良好な状態に維持して研削加工を行なうことが可能となる。
【0025】
請求項7に記載の発明は、 回転駆動される砥石の研削面に加工液を供給する工程と、 前記砥石を被加工物に接触させて研削を行う工程と、 前記砥石に近接対向して配置された電解用電極と前記砥石との間に電圧を印加して電解作用による目立てを行う工程と、 前記砥石に近接対向して配置された放電電極と前記砥石との間の放電により該砥石の形状直しを行う工程と、を同時に行い、 前記加工液は、前記電極と前記砥石との間で電解反応を生じさせ、かつ、前記放電加工装置と前記砥石との間で放電を発生させるような体積抵抗率に調整されていることを特徴とする研削加工方法を提供する。
【0026】
請求項8に記載の発明は、 請求項5から請求項7までのいずれか1項に記載の研削加工方法において、 前記加工液の体積抵抗率が、0.1kΩm以上で10kΩm以下であるものとする。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態である研削加工装置を示す概略構成図である。
この研削加工装置は、回転しながらワーク(被加工物)3と接触して研削加工を行う砥石2と、この砥石2を回転駆動させる主軸1と、主軸1を回転可能に支持する砥石支持部材15と、砥石2を主軸1に固定させる支持体1aとを備えている。また砥石2の周面と近接対向する位置には、砥石2との間に加工液(電解液)を介在させて電解作用による目立て(ドレッシング)を行う電解ドレス電極5と、砥石2との間で放電を起こさせて放電加工による形状直しを行う放電加工ヘッド8と、砥石2とワーク3とが対向する研削部、砥石2と電解ドレス電極5とが対向する電解ドレス部、および砥石2と放電加工ヘッド8とが対向する放電加工部にそれぞれ加工液を噴出して供給する第1のノズル11、第2のノズル12、第3のノズル13とを備えている。
【0028】
上記砥石2は、砥石支持部材15に支持された主軸1の回転により回転駆動されるものであり、砥石支持部材15に取り付けられた移動機構(図示せず)により、回転しながら主軸1の軸線方向及び垂直方向に移動するようになっている。この砥石2は、研削加工中にドレッシング等を行うために導電性を有するものが用いられる。本例では、砥石2の母材であるボンド材を鉄や銅を主成分とした金属で構成し、砥粒を該ボンド材で固めたメタルボンド砥石を採用している。このボンド材は砥粒を含有し、砥石2の表面に露出した砥粒を保持する役目を持つものである。砥粒は導電性又は非導電性材料のいずれでもよいが、本例では非導電性のものを使用している。
【0029】
上記ワーク3は、支持台14に設置されたテーブル4に固定支持されており、テーブル4の移動機構により図中に示す矢印A方向(左右方向)に移動するようになっている。そして、テーブル4及び上記砥石支持部材15を移動させてワーク3の砥石との接触箇所を任意の位置へ制御することにより、ワーク3の表面を自由な形状に加工することができる。このワーク3は、導電性材料又は非導電性材料のいずれであってもよいが、ワークの材質に応じて適切な加工液等を設定することが望ましい。
【0030】
上記電解ドレス電極5は、電解用電源6と配線7aによって接続されており、もう一方の配線7bは主軸1にブラシ(図示せず)により接続されている。この電解用電源6からは配線7を通して一定の電圧或いは特殊なパターンのパルス電圧が印加され、第2のノズル12から供給される加工液を介在させることにより電極5と砥石2との間で電解作用を起こさせるようになっている。本例では、電解用電源6から印加される電圧は90Vで、ピーク値10Aの電流が2μs通電して2μs休止するパルス式で流れるように制御されている。この場合に、極性は砥石2の回転主軸1の側がプラス、電解ドレス電極5の側がマイナスとなる。また電解ドレス電極5の長さ(砥石の周方向における長さ)は砥石全周の1/5〜1/4程度で、幅は砥石幅と同程度か0.5mm程度広く設定されている。電解ドレス電極5の材料は導電性のよい銅が用いられ、電極5と砥石2との間隔は0.15〜0.3mm程度に設定されている。
【0031】
上記放電加工ヘッド8は、放電加工用電源9と配線10aにより接続され、放電加工用電源9からのもう一方の配線10bは主軸1にブラシ(図示せず)で接続されている。そして、放電加工用電源9から電圧を印加して放電加工ヘッド8と砥石2との間で放電を発生させるものである。この場合の極性は放電加工ヘッド8の側がマイナスで主軸1の側がプラスとなる。放電発生条件としては電圧200Vでコンデンサ容量100pF、充電抵抗1.1kΩとし、コンデンサ充放電式で放電を発生させる。放電加工ヘッド8と砥石2との間隔は、適切な放電を発生させるために約2μmに設定されている。
【0032】
図2には放電加工ヘッド8の詳細を示す。放電加工ヘッド8はセラミックで作られたベースプレート81の上にワイヤの走行機構が配置されたものであり、放電加工の電極としては走行する電極ワイヤ82を使用している。この電極ワイヤ82は直径が0.1mmで材質は黄銅である。図2(a)に示すようにベースプレート81には、電極ワイヤ82の送り出しボビン83、巻き取りボビン91、ブレーキローラー84、回転ローラー85、86、87等が回転可能に支持されており、送り出しボビン83に予め必要なワイヤ量が巻き付けられた状態で用意される。ブレーキローラー84の周囲には3条の溝があり、送り出しボビン83からの電極ワイヤ82と回転ローラー85、86からの電極ワイヤとを別々の溝で受けるようにして、走行中の電極ワイヤが絡まないように配慮してある。またブレーキローラー84は軸線回りに回転可能であるが、その軸には軸の周囲を押さえて摩擦で回転を抑制させる機構(図示せず)があり、これによりワイヤに走行方向とは逆の向きにテンションがかかるようになっている。これはワイヤの緩みを防止し、後述するワイヤガイド89からのワイヤの脱落などのトラブルを避けるものである。
【0033】
ブレーキローラー84及び回転ローラ−87の下流側には、ベースプレート81から突き出す様にワイヤガイド89が取り付けられており、該ワイヤガイド89が砥石2と対向するように配置されている。このワイヤガイド89はガイドアーム88の先端にネジ止めされており回転はしない。ワイヤガイド89の周囲にはワイヤの直径とほぼ同じ幅のガイド溝が刻まれており、このガイド溝に沿ってワイヤが走行するようになっている。またこのガイド溝は深さがワイヤ径の半分程度で、断面が半円状になっており、ガイドされる電極ワイヤ82の半分はワイヤガイドの外側にはみ出した状態で支持される。そしてこの外側に露出した部分の電極ワイヤ82と砥石2の間で放電を発生させるようになっている。
また、巻取りボビン91はベースプレート81の裏にあって図示されないモータによって回転駆動されるものであり、ワイヤガイド89及び回転ローラー90を通過した電極ワイヤ82を巻取る役目をする。
【0034】
このような機構を備える放電加工ヘッド8では、送り出しボビン83から出された電極ワイヤ82は、まずブレーキローラー84で方向を変えて軸線回りに回転可能な回転ローラー85、86を往復する形で走行する。ブレーキローラー84から出た電極ワイヤ82は続いて回転ローラー87により方向を変え、ワイヤガイド89に送られる。このワイヤガイド89を走行する際に、放電加工用電源9から印加される電圧により電極ワイヤ82と砥石2との間で放電が起こり、砥石2の放電加工が行われる。そして、ワイヤガイド89を過ぎた電極ワイヤ82は回転ローラー90を経由して方向を変え、巻取りボビン91へ送られる。
【0035】
以上のような機構により電極ワイヤ82はワイヤガイド89の周囲に沿って走行するしくみになっているが、このように放電加工によって消耗したワイヤを走行によって常に新しい部分と置き換えていくことにより、砥石2とのギャップを一定に制御している。なおワイヤ82の走行は毎分数10mm程度の速度で走行させるのが適当である。
【0036】
この放電加工ヘッド8は、図2(b)に示すように、取付軸92により垂直移動テーブル93に固定支持され、該垂直移動テーブル93はL字状の水平移動テーブル94に図中に示す矢印Bの方向に移動可能に支持されている。水平移動テーブル94は砥石支持部材15に設けられた突起15aに図中に示す矢印Cの方向に移動可能に支持されている。これらのテーブルを制御することにより、放電加工ヘッド8を砥石2の回転に対して垂直方向あるいは水平方向の2軸に移動制御が可能となっている。これにより砥石2と放電加工ヘッド8との間を放電加工可能な距離に制御するとともに、砥石幅にわたって移動させて砥石形状を任意の形状に整形することができる。
【0037】
次にこの研削加工装置で使用される加工液について説明する。
上記第1のノズル11から砥石2とワーク3との間に加工液を供給するのは研削面を潤滑・冷却・洗浄するためであるが、第2のノズル12からの加工液の供給は電解ドレス部で電流を流して電解反応を起こさせるためであり、第3のノズル13からの加工液の供給は放電加工部を絶縁させて放電を発生させるためである。一般には、この3カ所、特に電解ドレス部と放電加工部に供給する加工液は各々の用途に適したものに分けて選択することが理想的であると考えられているが、実際には砥石の回転は数千から数万rpmと非常に高速であるため、各々の加工液が混合してしまい、別々の加工液を使用するのは非常に困難である。よってここでは同一の加工液を供給することとし、各部の機能を満足する加工液を設定している。
【0038】
使用した加工液は電解ドレッシング用に市販されている電解液を一般に使用される濃度よりもさらに希釈させて用いる。これは一般に使用される電解ドレス液の濃度では、放電加工に必要な絶縁性が得られないからである。実際には加工液の体積抵抗率が100Ωm以上で放電が発生可能になり、1kΩm程度以上で安定して放電加工ができるようになる。そして、さらに体積抵抗率が増大してゆくと、放電加工は良好となる反面、今度は電解に必要な電流が得にくくなる。したがって、電解液の体積抵抗率の範囲としては0.1kΩm以上10kΩm以下で、望ましくは0.5kΩm以上1.5kΩm以下であるものが適している。
【0039】
次に、このような研削加工装置の動作であって、本発明の一実施形態である研削加工方法について説明する。
装置が始動されると、図示しない移動機構により砥石2がワーク3に対して相対的に移動制御され、砥石2の砥粒がワーク3の表面を擦過しながらその表面を削り取り、ワーク3が所望の形状及び寸法に研削加工される。そして、この研削加工により砥石2の目詰まりが進行する前に、電解用電源6から電解ドレス電極5と砥石2との間に電圧が印加される。これにより、電解ドレス電極5と砥石2との間で電解作用が起こり、砥粒間に詰まった研削屑がこの電解作用により除去され、砥石2の目立て(ドレッシング)が行われる。このとき、研削屑が導電性であれば直接にこの研削屑の表面が溶出し、研削屑が砥粒から除去される。一方、研削屑が非導電性である場合には、電解ドレス電極5の表面で発生する気体により、気泡の膨張圧によって研削屑を除去することが可能である。これにより、研削加工を中断することなく研削屑を除去することができ、砥石2の研削抵抗の増大等を防止して良好な切削性を維持することができる。
【0040】
また上記ドレッシングを行う際に、放電加工用電源9から放電加工ヘッド8と砥石2との間に電圧が印加される。このとき、図2に示す移動機構により放電加工ヘッド8は砥石2に対して垂直方向あるいは水平方向に移動制御される。これにより放電加工ヘッド8と砥石2との間に放電が生じ、放電加工により砥石2の研削面の形状直し(ツルーイング)が行われる。
【0041】
このような研削加工装置では、砥石のドレッシングとツルーイングとを同時に行いながら研削加工を行うことができ、これらの工程を行うために研削加工を中断する必要がなくなる。このため、研削効率を低下させることなく砥粒径の小さい砥石を使用することができ、極めて表面粗さが小さく、かつ形状精度の高い切削加工を行うことができる。
【0042】
次に、図1に示す研削加工装置とほぼ同じ構成であるが、ドレッシングの実施中と放電加工を行うときとで異なる加工液を用いる装置及びこの装置の動作を参考例として説明する。
この研削加工装置は、ワークの研削加工を行うと同時に電解ドレス電極により砥石のドレッシングを行う工程と、ワークの研削加工を行うと同時に放電加工により砥石のツルーイングを行う工程とを、任意に切り替えて行うように設定されている。このとき、各ノズルから供給させる加工液も切り替え、ドレッシングの実施中には第2のノズルから通常の電解液を電解用電極と砥石との間に噴出させ、放電加工に切り替えた時には第3のノズルから純水などの絶縁液を放電電極と砥石との間に噴出するようにしている。なお、この研削加工装置の他の構成は図1に示す研削加工装置と同じである。
【0043】
このような研削加工装置では、ワークの研削を行いながらドレッシングを行う工程と、研削を行いながらツルーイングを行う工程とを任意に切り替えることができ、研削加工中の砥石の目詰まりや形状変化の状態に応じてドレッシング又はツルーイングを行うことができる。このため、各工程に適した加工液を選択することによって、より高いドレッシング又はツルーイングの効果を得ることができ、砥石の状態を良好に維持して研削加工を行うことができる。
【0044】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明に係る研削加工装置又は研削加工方法では、研削加工を中断することなく、砥石の目詰まりの程度に応じて速やかにドレッシングを行うことができ、さらに砥石の研削面の形状変化に応じてツルーイングを行うことができる。このため、砥石の目詰まりを防止するとともに砥石の形状を高い精度に維持することができ、極めて表面粗さが小さく、かつ形状精度の高い研削加工を行うことができる。
また、砥石とドレッシング手段との対向位置に供給する加工液と、砥石と放電加工装置との対向位置に供給する加工液とを適切な体積抵抗率を有する同じ加工液とすることにより、研削加工中に砥石のドレッシングとツルーイングとを同時に行うことができる。このため、高精度でより高能率な研削加工が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本願発明の一実施形態である研削加工装置を示す概略構成図である。
【図2】 上記研削加工装置で用いられる放電加工ヘッドの詳細を示す正面図及び側面図である。
【符号の説明】
1 主軸
2 砥石
3 ワーク
4 テーブル
5 電解ドレス電極
6 電解用電源
7 配線
8 放電加工ヘッド
9 放電加工用電源
10 配線
11 第1のノズル
12 第2のノズル
13 第3のノズル
15 砥石支持部材
81 ベースプレート
82 電極ワイヤ
83 送り出しボビン
84 ブレーキローラー
85,86,87,90 回転ローラー
88 ガイドアーム
89 ワイヤガイド
91 巻取りボビン
92 取付軸
93 垂直移動テーブル
94 水平移動テーブル
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a grinding apparatus and a grinding method for performing grinding using a grindstone, and in particular, a grinding apparatus and a grinding process capable of processing with extremely small surface roughness and high shape accuracy. Regarding the method.
[0002]
[Prior art]
  In grinding processing, if the surface roughness is to be reduced, the abrasive grain size used is small, that is, a grindstone with a large grindstone is used. Get up to. For this reason, it is difficult to efficiently perform processing with extremely small surface roughness, so-called mirror grinding. As means for solving this problem, for example, there is a technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-196968.
  In this technique, grinding is performed with a metal bond grindstone using fine abrasive grains, an electrode is provided so as to face the grinding surface of the grindstone, and an electrolytic solution is supplied between the electrode and the grindstone. And a voltage is applied between a grindstone and an electrode, and the dressing (sharpening) by an electrolytic action is performed. With this technology, processing waste clogged between abrasive grains can be removed by electrolytic action, eliminating processing abnormalities such as increased grinding resistance due to clogging of the grinding wheel, grinding burn, and surface grinding, and surface roughness. This enables small processing.
[0003]
  On the other hand, in order to perform grinding processing with high shape accuracy, it is necessary to perform truing of the grindstone (processing of the outer peripheral shape of the grindstone, reshaping) in advance.
  For the shape processing of the metal bond grindstone, mechanical processing methods such as a method using a diamond truer and a method of rubbing using another grindstone are known. However, such a method has a drawback in that a large reaction force acts on the grindstone, so that the position of the grindstone is displaced and the processing accuracy is deteriorated, or the desired shape cannot be obtained due to wear of the truer itself. there were. As techniques for solving these problems, there are those disclosed in Japanese Patent Publication No. 2-38346, Japanese Patent Laid-Open No. 3-196968, and Japanese Patent Laid-Open No. 6-261066.
[0004]
  The technology disclosed in Japanese Examined Patent Publication No. 2-38346 is a technique for correcting the shape of a grindstone (truing) by electric discharge machining using a traveling wire, and can ignore the machining reaction force, and further, The consumption can be made small enough to be ignored. This technology also enables truing on a processing machine that performs grinding, eliminating the need for removal of the grindstone, and greatly improving efficiency and accuracy compared to conventional truing machines. Is done. However, in this method, since the position of the grinding wheel at the time of grinding and the electrode wire for electrical discharge machining are separated, it is assumed that an NC machine tool is used. To perform electrical discharge machining, the grinding wheel is controlled by an NC device. Therefore, it is moved to the place where electric discharge machining is performed. Therefore, although it is not necessary to remove the grindstone, the processing must be interrupted each time the grindstone needs to be formed, and the grindstone must be moved to the position where the wire travel device is installed. For this reason, there are disadvantages that the working efficiency is lowered, the positioning error caused by moving the grindstone for a long distance is increased, and the machining accuracy is lowered.
[0005]
  The technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. Hei 3-196968 performs truing together with dressing of a grindstone. The electrode is brought into contact with the grinding surface of the grindstone at a predetermined pressure, and a machining fluid is interposed in this portion, thereby A voltage is applied between the two. With such a configuration, an electrochemical action, a chemical action, a mechanical action, and a discharge action work, and truing is performed for dressing of the grindstone. However, since the electrode is in contact with the grindstone, there are a drawback that the electrode is consumed and a processing accuracy is deteriorated similarly to truing by mechanical processing. Therefore, although this technique is mainly effective for dressing (sharpening), the truing accuracy is limited, and particularly high-precision processing cannot be expected.
[0006]
  The grinding device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-210566 has a wire electric discharge machining device supported so as to be capable of relative movement with respect to the grinding wheel, and performs truing of the grinding wheel while detecting the shape of the grinding surface of the grinding wheel. To do. That is, the electric discharge machining apparatus is supported by a table that can move relative to the grinding surface of the grindstone in the width direction and the vertical direction, and detects the discharge start position (discharge start gap) of the wire electrode in the electric discharge machining apparatus. Be able to. Thus, a change in the shape of the grinding surface of the grindstone is detected during grinding of the workpiece, and truing (molding) of the grindstone is performed in accordance with this change. Therefore, truing is performed in response to the shape change caused by the wear of the grindstone caused during processing, and grinding processing with extremely high shape accuracy can be realized.
[0007]
  Thus, a technique for performing processing with a small surface roughness or processing with high shape accuracy has been developed in the past, and by using the electrolytic in-process dressing technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 3-196968, extremely Processing with small surface roughness is realized, and processing with extremely high shape accuracy is possible by applying the discharge truing technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-210666.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
  However, with respect to performing grinding with extremely small surface roughness and extremely high shape accuracy, the above conventional technique cannot provide sufficient results.
  In the technique described in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 3-196968, even if the truing of the grindstone is first performed with high accuracy, a minute change occurs in the shape of the grindstone while performing grinding while performing dressing. This is due to the fact that the electrolytic action used for dressing acts on the processing waste adhering to the surface of the grindstone and at the same time affects the grindstone itself. In other words, it acts by acting on the metal binding material that holds the abrasive grains to melt or alter them, so that the grinding wheel is consumed or the grinding wheel diameter is changed, and the shape accuracy of the workpiece after grinding It is extremely difficult to carry out precise processing such that the thickness is 5 μm or less, particularly 1 μm or less.
[0009]
  In addition, it is conceivable to correct such deformation of the grindstone by truing. It has been considered that it is difficult to perform both the electrolytic in-process dressing technique and the discharge truing technique on a grindstone that is not obtained and is in a position for grinding. The reason is that the machining fluid interposed between the grindstone and the electrode during the electrolytic machining is an electrolytic solution, and the machining fluid interposed between the discharge electrode and the grindstone causes an electrical discharge to cause discharge. This is because the processing fluids are mixed when these are supplied to the grindstone at the same position, and normal electrolysis or discharge does not occur.
[0010]
  The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and an object of the present invention is to provide a grinding apparatus and a grinding method capable of realizing machining with a small surface roughness and extremely high shape accuracy. That is.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-described problems, the invention according to claim 1 is directed to a conductive grindstone that contacts a workpiece in a rotationally driven state and performs grinding, and the grindstone is used as a workpiece. Whetstone support means for supporting the movably relative to,A working fluid supply means for supplying a working fluid to a surface of the grindstone that contacts the workpiece;  Proximity facing the grinding wheelFirstWith electrodes,The firstBetween the electrode and the grindstoneThe machining fluidAnd dressing means for sharpening by electrolytic action, and arranged so as to be close to the grindstone, and support the adjustment of the relative position with the grindstoneThe grinding wheel is reshaped by electric discharge in a state where the working fluid is interposed between the second electrode and the grinding wheel.An electrical discharge machining device,The machining fluid is adjusted to a volume resistivity that causes an electrolytic reaction between the electrode and the grindstone, and generates electric discharge between the electric discharge machining apparatus and the grindstone, and the dressing The means and the electric discharge machining apparatus are arranged at different positions.A grinding apparatus is provided.
[0012]
  In the above configuration, the conductive grindstone includes a conductive material, so that a voltage can be applied between the grindstone and the electric field electrode, or between the grindstone and the electric discharge machining electrode, For example, a metal bond grindstone in which abrasive grains are hardened with metal can be used. At this time, the abrasive may be a conductive material or a non-conductive material.
[0013]
  In such a grinding apparatus, it is possible to perform grinding while moving the rotationally driven grindstone relative to the workpiece, and to process the workpiece into a desired shape and size. Become. In addition, since the dressing means is provided opposite to the grindstone supported at the position where the workpiece is ground as described above, when the grindstone is clogged, the dressing can be quickly performed. This makes it possible to process with extremely small surface roughness. In other words, by causing an electrolytic action between the electrode and the grindstone, if the grinding scraps clogged between the abrasive grains are conductive, the surface of the grinding scraps is eluted directly, and the grinding scraps are removed from between the abrasive grains. Removed. Further, even if the grinding scraps are non-conductive, a gas such as oxygen is generated on the surface of the bonding metal of the abrasive grains, the grinding scraps are removed by the expansion pressure of the bubbles, and the dressing is performed quickly.
[0014]
  In addition, an electrical discharge machining device is installed in close proximity to the grinding wheel at the position where grinding is performed, and when there is a change in the shape of the grinding surface of the grinding stone, truing by electrical discharge machining can be performed immediately. The shape of the grindstone can be maintained with extremely high accuracy.
  Therefore, the grindstone is always free from clogging and maintained in a state with high shape accuracy, and processing with extremely small surface roughness and high shape accuracy is possible.
[0015]
  further,In this grinding apparatus, since the same machining fluid is supplied between the electrode of the dressing means and the grindstone, and between the discharge electrode of the electric discharge machining apparatus and the grindstone, it is supplied to both positions by the rotation of the grindstone. It is not a problem that the processing fluid is mixed,A working fluid with a properly adjusted volume resistivityBy selecting, both dressing by electrolytic action and truing by electric discharge machining can be performed simultaneously with grinding.
[0016]
  The invention according to claim 2 is the grinding apparatus according to claim 1,The machining fluid supply means includes a first machining fluid supply device that supplies the machining fluid to a position where the electrode of the dressing means faces the grindstone, and a discharge electrode of the electric discharge machining device that faces the grindstone. A second machining fluid supply device for supplying the machining fluid.
[0017]
  In this grinding apparatus, the first machining fluid supply means or the second machining fluid supply means is operated to supply the machining fluid while grinding the workpiece, so that dressing or truing can be performed efficiently. .
[0018]
  The invention according to claim 3 is the grinding apparatus according to claim 1 or 2,The second electrode is a wire electrode that travels along a wire guide supported to face the grindstone.
[0019]
  In this grinding apparatus, since the wire electrode is used in the electric discharge machining apparatus, a machining error due to the consumption of the machining electrode is avoided, and the grindstone can be trued with high accuracy.
[0020]
  The invention according to claim 4The grinding apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the volume resistivity of the machining fluid is 0.1 kΩm or more and 10 kΩm or less.
[0021]
  In this grinding method, the same machining fluid is supplied between the grinding surface of the grindstone and the electrode for electrolysis, and between the grinding surface of the grindstone and the discharge electrode. As shown in FIG. Further, it is desirable to use one having a resistance of 0.5 kΩm to 1.5 kΩm.
  By using a working fluid whose volume resistivity is in the above range, it is possible to perform dressing by electrolytic action by interposing between the grindstone and the electrode for electrolysis, or intervening between the grindstone and the discharge electrode. Electric discharge can be caused, and dressing by electrolysis and truing by electric discharge machining can be performed simultaneously. In other words, grinding can be performed while always performing dressing and truing of the grindstone, and using a grindstone with a small grind particle size, the surface roughness is extremely small, and grinding with high shape accuracy is possible.
[0022]
  The invention described in claim 5A first step of grinding by bringing the grinding wheel into contact with a workpiece and simultaneously supplying the machining fluid to the grinding surface of the grindstone; A second step of applying a voltage between the electrode for electrolysis disposed in close proximity to the grindstone and the grindstone to make sharpening by electrolytic action, and simultaneously supplying the processing liquid to the grinding surface of the grindstone, And a third step of reshaping the grindstone by discharge between the discharge electrode disposed in close proximity to the grindstone and the grindstone, and the working fluid includes the electrode and the grindstone The volume resistivity is adjusted so as to cause an electrolytic reaction between the electric discharge machine and the electric discharge between the electric discharge machining device and the grindstone, and without moving the position of the grindstone, Switch from process to third process arbitrarily The present invention provides a grinding method characterized by cutting a workpiece.
[0023]
  The invention according to claim 6While supplying the processing liquid to the grinding surface of the grindstone that is driven to rotate, the grindstone is brought into contact with the workpiece to perform grinding, and between the electrode for electrolysis disposed adjacent to the grindstone and the grindstone. A first step of applying a voltage to the electrode to make sharpening by electrolytic action; supplying a working fluid to the grinding surface of the grindstone; simultaneously bringing the grindstone into contact with the work piece and performing grinding; and proximity to the grindstone A second step of reshaping the grindstone by discharge between the discharge electrode disposed opposite to the grindstone, and the working fluid undergoes an electrolytic reaction between the electrode and the grindstone. And the volume resistivity is adjusted so as to generate electric discharge between the electric discharge machining apparatus and the grindstone, and the first or second is adjusted without moving the position of the grindstone.Provided is a grinding method characterized by cutting a workpiece by arbitrarily switching processes.
[0024]
  In this grinding method, it is possible to arbitrarily switch between the step of performing dressing by electrolytic action while grinding the workpiece, and the step of performing truing by electric discharge while grinding, so that the grinding wheel being ground Depending on the condition, dressing or truing can be performed. That is, dressing by electrolytic action can be performed when clogging of the grinding surface of the grindstone progresses, and truing by electric discharge machining can be performed when the shape of the grindstone progresses. Therefore, even if the degree of clogging or shape change varies depending on the material of the workpiece, it can be easily handled, and grinding can be performed while always maintaining the grindstone in a good state.
[0025]
  The invention according to claim 7 includes a step of supplying a machining liquid to a grinding surface of a grindstone that is driven to rotate, a step of bringing the grindstone into contact with a workpiece, and grinding, and being disposed in close proximity to the grindstone A step of applying a voltage between the electrode for electrolysis and the grindstone to perform sharpening by electrolytic action, and a discharge between the discharge electrode and the grindstone disposed in close proximity to the grindstone, And a step of reshaping, wherein the machining liquid causes an electrolytic reaction between the electrode and the grindstone, and generates an electric discharge between the electric discharge machining apparatus and the grindstone. Provided is a grinding method characterized in that the volume resistivity is adjusted.
[0026]
  The invention according to claim 8 is the grinding method according to any one of claims 5 to 7, wherein the volume resistivity of the machining fluid is 0.1 kΩm or more and 10 kΩm or less. To do.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
  FIG.Of the present inventionIt is a schematic block diagram which shows the grinding processing apparatus which is one Embodiment.
  The grinding apparatus includes a grindstone 2 that performs grinding by contacting a workpiece (workpiece) 3 while rotating, a main shaft 1 that rotationally drives the grindstone 2, and a grindstone support member that rotatably supports the main shaft 1. 15 and a support 1a for fixing the grindstone 2 to the main shaft 1 are provided. Further, between the grindstone 2 and the electrolytic dressing electrode 5 that is dressed by electrolytic action by interposing a working fluid (electrolytic solution) between the grindstone 2 and the circumferential surface of the grindstone 2. An electric discharge machining head 8 which causes electric discharge to reshape by electric discharge machining, a grinding portion where the grindstone 2 and the workpiece 3 face each other, an electrolytic dressing portion where the grindstone 2 and the electrolytic dress electrode 5 face each other, and the grindstone 2 A first nozzle 11, a second nozzle 12, and a third nozzle 13 are provided each for ejecting and supplying a machining liquid to an electric discharge machining portion facing the electric discharge machining head 8.
[0028]
  The grindstone 2 is rotationally driven by the rotation of the main shaft 1 supported by the grindstone support member 15, and the axis of the main shaft 1 while rotating by a moving mechanism (not shown) attached to the grindstone support member 15. It moves in the direction and the vertical direction. The grindstone 2 is conductive so as to perform dressing during grinding. In this example, the bond material which is a base material of the grindstone 2 is composed of a metal mainly composed of iron or copper, and a metal bond grindstone in which abrasive grains are hardened with the bond material is employed. This bond material contains abrasive grains and has a role of holding the abrasive grains exposed on the surface of the grindstone 2. The abrasive grains may be either conductive or non-conductive materials, but in this example, non-conductive materials are used.
[0029]
  The work 3 is fixedly supported on a table 4 installed on a support base 14 and is moved in the direction of arrow A (left-right direction) shown in the figure by a moving mechanism of the table 4. And the surface of the workpiece | work 3 can be processed into a free shape by moving the table 4 and the said grindstone support member 15 and controlling the contact location with the grindstone of the workpiece | work 3 to arbitrary positions. The workpiece 3 may be either a conductive material or a non-conductive material, but it is desirable to set an appropriate working fluid or the like according to the material of the workpiece.
[0030]
  The electrolytic dress electrode 5 is connected to a power source 6 for electrolysis by a wiring 7a, and the other wiring 7b is connected to the main shaft 1 by a brush (not shown). A constant voltage or a pulse voltage with a special pattern is applied from the power source 6 for electrolysis through the wiring 7, and electrolysis is performed between the electrode 5 and the grindstone 2 by interposing a processing liquid supplied from the second nozzle 12. It is designed to cause an action. In this example, the voltage applied from the electrolysis power supply 6 is 90 V, and the current having a peak value of 10 A is controlled to flow in a pulse manner in which the current flows for 2 μs and pauses for 2 μs. In this case, the polarity is positive on the rotating spindle 1 side of the grindstone 2 and negative on the electrolytic dressing electrode 5 side. The length of the electrolytic dress electrode 5 (length in the circumferential direction of the grindstone) is about 1/5 to 1/4 of the entire circumference of the grindstone, and the width is set to be about the same as the width of the grindstone or about 0.5 mm. The material of the electrolytic dress electrode 5 is copper having good conductivity, and the distance between the electrode 5 and the grindstone 2 is set to about 0.15 to 0.3 mm.
[0031]
  The electric discharge machining head 8 is connected to an electric discharge machining power supply 9 by a wiring 10a, and the other wiring 10b from the electric discharge machining power supply 9 is connected to the main shaft 1 by a brush (not shown). A voltage is applied from the electric discharge machining power source 9 to generate an electric discharge between the electric discharge machining head 8 and the grindstone 2. The polarity in this case is negative on the electric discharge machining head 8 side and positive on the main shaft 1 side. As discharge generation conditions, the voltage is 200 V, the capacitor capacity is 100 pF, and the charging resistance is 1.1 kΩ. The distance between the electric discharge machining head 8 and the grindstone 2 is set to about 2 μm in order to generate an appropriate electric discharge.
[0032]
  FIG. 2 shows details of the electric discharge machining head 8. The electric discharge machining head 8 has a wire travel mechanism disposed on a base plate 81 made of ceramic, and uses a traveling electrode wire 82 as an electrode for electric discharge machining. The electrode wire 82 has a diameter of 0.1 mm and is made of brass. As shown in FIG. 2A, a feed bobbin 83, a take-up bobbin 91, a brake roller 84, rotary rollers 85, 86, 87 and the like of the electrode wire 82 are rotatably supported on the base plate 81. 83 is prepared in a state where a necessary wire amount is wound around 83 in advance. There are three grooves around the brake roller 84, so that the electrode wire 82 from the delivery bobbin 83 and the electrode wire from the rotating rollers 85 and 86 are received by separate grooves, and the electrode wire during running is entangled. There is no consideration. The brake roller 84 can rotate around its axis, but the shaft has a mechanism (not shown) that suppresses the periphery of the shaft and suppresses rotation by friction, so that the wire has a direction opposite to the traveling direction. The tension is applied to. This prevents loosening of the wire and avoids troubles such as dropping of the wire from the wire guide 89 described later.
[0033]
  A wire guide 89 is attached on the downstream side of the brake roller 84 and the rotating roller-87 so as to protrude from the base plate 81, and the wire guide 89 is disposed so as to face the grindstone 2. The wire guide 89 is screwed to the tip of the guide arm 88 and does not rotate. Around the wire guide 89, a guide groove having the same width as the diameter of the wire is engraved, and the wire travels along the guide groove. The guide groove is about half the diameter of the wire and has a semicircular cross section, and half of the electrode wire 82 to be guided is supported in a state of protruding outside the wire guide. A discharge is generated between the electrode wire 82 and the grindstone 2 in the exposed portion.
  The take-up bobbin 91 is behind the base plate 81 and is driven to rotate by a motor (not shown), and serves to take up the electrode wire 82 that has passed through the wire guide 89 and the rotating roller 90.
[0034]
  In the electric discharge machining head 8 having such a mechanism, the electrode wire 82 delivered from the delivery bobbin 83 first travels in the form of reciprocating the rotating rollers 85 and 86 that can rotate around the axis by changing the direction by the brake roller 84. To do. The electrode wire 82 exiting from the brake roller 84 is subsequently changed in direction by the rotating roller 87 and sent to the wire guide 89. When the wire guide 89 travels, a discharge is generated between the electrode wire 82 and the grindstone 2 by the voltage applied from the electric discharge machining power source 9, and the electric discharge machining of the grindstone 2 is performed. Then, the electrode wire 82 that has passed the wire guide 89 changes its direction via the rotating roller 90 and is sent to the winding bobbin 91.
[0035]
  The electrode wire 82 is configured to travel along the periphery of the wire guide 89 by the mechanism as described above. By replacing the wire consumed by the electric discharge machining with a new portion by traveling, a grindstone can be obtained. 2 is controlled to be constant. It is appropriate to run the wire 82 at a speed of about several tens of mm per minute.
[0036]
  As shown in FIG. 2B, the electric discharge machining head 8 is fixedly supported on a vertical movement table 93 by a mounting shaft 92, and the vertical movement table 93 is shown on an L-shaped horizontal movement table 94 with an arrow shown in the figure. It is supported so as to be movable in the direction B. The horizontal movement table 94 is supported by a projection 15a provided on the grindstone support member 15 so as to be movable in the direction of arrow C shown in the drawing. By controlling these tables, the electric discharge machining head 8 can be controlled to move in two directions, which are vertical or horizontal with respect to the rotation of the grindstone 2. Accordingly, the distance between the grindstone 2 and the electric discharge machining head 8 can be controlled to a distance at which electric discharge machining can be performed, and the grindstone can be shaped into an arbitrary shape by moving over the width of the grindstone.
[0037]
  Next, the working fluid used in this grinding apparatus will be described.
  The machining liquid is supplied from the first nozzle 11 between the grindstone 2 and the workpiece 3 in order to lubricate, cool, and clean the grinding surface. However, the machining liquid supplied from the second nozzle 12 is electrolyzed. This is because an electric current is caused to flow in the dressing portion to cause an electrolytic reaction, and the supply of the machining liquid from the third nozzle 13 is for insulating the electric discharge machining portion and generating electric discharge. In general, it is considered ideal that the machining fluid supplied to these three locations, particularly the electrolytic dressing portion and the electric discharge machining portion, should be selected separately for each application. Since the rotation is very high, thousands to tens of thousands of rpm, each machining fluid is mixed, and it is very difficult to use separate machining fluids. Therefore, here, the same machining fluid is supplied, and the machining fluid satisfying the functions of the respective parts is set.
[0038]
  The used working fluid is used by further diluting an electrolytic solution commercially available for electrolytic dressing from a concentration generally used. This is because the insulating properties necessary for electric discharge machining cannot be obtained with the concentration of the electrolytic dressing solution generally used. Actually, discharge can be generated when the volume resistivity of the machining fluid is 100 Ωm or more, and stable electric discharge machining can be performed when the volume resistivity is about 1 kΩm or more. If the volume resistivity is further increased, the electric discharge machining is improved, but it is difficult to obtain a current necessary for electrolysis. Therefore, the range of the volume resistivity of the electrolytic solution is 0.1 kΩm or more and 10 kΩm or less, preferably 0.5 kΩm or more and 1.5 kΩm or less.
[0039]
  Next, an operation of such a grinding apparatus, which is a grinding method according to an embodiment of the present invention, will be described.
  When the apparatus is started, the grindstone 2 is controlled to move relative to the workpiece 3 by a moving mechanism (not shown), and the workpiece 3 is scraped off while the abrasive grains of the grindstone 2 scrape the surface of the workpiece 3. Grinded to the shape and dimensions of And before clogging of the grindstone 2 advances by this grinding process, a voltage is applied between the electrolytic dressing electrode 5 and the grindstone 2 from the power supply 6 for electrolysis. As a result, an electrolytic action occurs between the electrolytic dress electrode 5 and the grindstone 2, and grinding debris clogged between the abrasive grains is removed by this electrolytic action, and the grinding stone 2 is dressed. At this time, if the grinding waste is conductive, the surface of the grinding waste is eluted directly, and the grinding waste is removed from the abrasive grains. On the other hand, when the grinding waste is non-conductive, the grinding waste can be removed by the gas generated on the surface of the electrolytic dress electrode 5 by the expansion pressure of the bubbles. Thereby, grinding waste can be removed without interrupting the grinding process, and an increase in the grinding resistance of the grindstone 2 can be prevented and good machinability can be maintained.
[0040]
  Further, when performing the dressing, a voltage is applied between the electric discharge machining head 8 and the grindstone 2 from the electric discharge machining power source 9. At this time, the electric discharge machining head 8 is controlled to move vertically or horizontally with respect to the grindstone 2 by the moving mechanism shown in FIG. As a result, electric discharge is generated between the electric discharge machining head 8 and the grindstone 2, and the grinding surface of the grindstone 2 is reshaped (truing) by electric discharge machining.
[0041]
  In such a grinding apparatus, grinding can be performed while simultaneously performing dressing and truing of the grindstone, and it is not necessary to interrupt the grinding process in order to perform these steps. For this reason, a grindstone having a small abrasive grain size can be used without reducing the grinding efficiency, and cutting with extremely small surface roughness and high shape accuracy can be performed.
[0042]
  next,Although the configuration is almost the same as that of the grinding apparatus shown in FIG. 1, an apparatus that uses different machining fluids during the dressing and the electric discharge machining and the operation of this apparatus will be described as a reference example.
This grinding machineThe process of grinding the workpiece and simultaneously dressing the wheel with the electrolytic dress electrode and the process of grinding the workpiece and simultaneously truing the wheel by electric discharge machining are set to be switched arbitrarily. Yes. At this time, the working fluid supplied from each nozzle is also switched, and during the dressing, a normal electrolytic solution is ejected from the second nozzle between the electrode for electrolysis and the grindstone, and when switching to electric discharge machining, the third working fluid is supplied. An insulating liquid such as pure water is ejected from the nozzle between the discharge electrode and the grindstone. The other configuration of this grinding apparatus is the same as that of the grinding apparatus shown in FIG.
[0043]
  In such a grinding machine, the process of dressing while grinding the workpiece and the process of truing while grinding can be switched arbitrarily, and the clogging or shape change of the grinding wheel during grinding Depending on the situation, dressing or truing can be performed. For this reason, by selecting a working fluid suitable for each step, a higher dressing or truing effect can be obtained, and grinding can be performed while maintaining a good grindstone state.
[0044]
【The invention's effect】
  As described above, in the grinding apparatus or the grinding method according to the present invention, dressing can be performed promptly according to the degree of clogging of the grindstone without interrupting the grinding work. Truing can be performed according to the shape change. For this reason, clogging of the grindstone can be prevented and the shape of the grindstone can be maintained with high accuracy, and grinding processing with extremely small surface roughness and high shape accuracy can be performed.
  In addition, the processing liquid supplied to the facing position between the grindstone and the dressing means and the processing liquid supplied to the facing position between the grindstone and the electric discharge machining apparatus are made into the same processing liquid having an appropriate volume resistivity, so that the grinding process is performed. The grinding wheel dressing and truing can be performed simultaneously. For this reason, highly accurate and highly efficient grinding can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a grinding apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view and a side view showing details of an electric discharge machining head used in the grinding apparatus.
[Explanation of symbols]
    1 Spindle
    2 Whetstone
    3 Work
    4 tables
    5 Electrolytic dress electrode
    6 Power supply for electrolysis
    7 Wiring
    8 EDM head
    9 Power supply for EDM
  10 Wiring
  11 First nozzle
  12 Second nozzle
  13 Third nozzle
  15 Wheel support member
  81 Base plate
  82 Electrode wire
  83 Delivery bobbin
  84 Brake roller
  85, 86, 87, 90 Rotating roller
  88 Guide arm
  89 Wire guide
  91 Winding bobbin
  92 Mounting shaft
  93 Vertical moving table
  94 Horizontal moving table

Claims (8)

回転駆動された状態で被加工物と接触し、研削加工を行なう導電性の砥石と、
この砥石を被加工物に対して相対的に移動可能に支持する砥石支持手段と、
前記砥石の前記被加工物と接触する面に対して加工液を供給する加工液供給手段と、
前記砥石に近接対向する第1の電極を備え、前記第1の電極と前記砥石との間に前記加工液を介在させて、電解作用による目立てを行なうドレッシング手段と、
前記砥石と近接するように配置され、該砥石との相対位置の調整が可能に支持される第2の電極を有し、前記第2の電極と前記砥石との間に前記加工液を介在させた状態で放電によって前記砥石の形状直しをおこなう放電加工装置と、
を有し、
前記加工液は、前記電極と前記砥石との間で電解反応を生じさせ、かつ、前記放電加工装置と前記砥石との間で放電を発生させるような体積抵抗率に調整されており、
前記ドレッシング手段と前記放電加工装置は、異なる位置に配置されていることを特徴とする研削加工装置。
A conductive grindstone that contacts the workpiece in a rotationally driven state and performs grinding;
Whetstone support means for supporting the whetstone movably relative to the workpiece;
A working fluid supply means for supplying a working fluid to a surface of the grindstone that contacts the workpiece;
Dressing means comprising a first electrode that is proximately opposed to the grindstone, interposing the working fluid between the first electrode and the grindstone, and performing dressing by electrolytic action;
The second electrode is disposed so as to be close to the grindstone and supported so that the relative position of the grindstone can be adjusted, and the working fluid is interposed between the second electrode and the grindstone. An electric discharge machining device that reshapes the grindstone by electric discharge in a discharged state ,
Have
The machining fluid is adjusted to a volume resistivity that causes an electrolytic reaction between the electrode and the grindstone, and generates a discharge between the electric discharge machining apparatus and the grindstone,
The grinding apparatus characterized in that the dressing means and the electric discharge machining apparatus are arranged at different positions .
前記加工液供給手段は、前記ドレッシング手段の電極が前記砥石と対向する位置に前記加工液を供給する第1の加工液供給装置と、前記放電加工装置の放電電極が前記砥石と対向する位置に前記加工液を供給する第2の加工液供給装置と、を含むことを特徴とする請求項1に記載の研削加工装置。The machining fluid supply means includes a first machining fluid supply device that supplies the machining fluid to a position where the electrode of the dressing means faces the grindstone, and a discharge electrode of the electric discharge machining device that faces the grindstone. The grinding apparatus according to claim 1, further comprising a second machining liquid supply device that supplies the machining liquid. 前記第2の電極は、前記砥石と対向して支持されたワイヤガイドに沿って走行するワイヤ電極であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の研削加工装置。The grinding apparatus according to claim 1, wherein the second electrode is a wire electrode that travels along a wire guide that is supported to face the grindstone. 前記加工液の体積抵抗率が、0.1kΩm以上で10kΩm以下であることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の研削加工装置。4. The grinding apparatus according to claim 1, wherein a volume resistivity of the machining fluid is 0.1 kΩm or more and 10 kΩm or less. 5. 回転駆動される砥石の研削面に加工液を供給すると同時に、前記砥石を被加工物に接触させて研削を行う第1の工程と、A first step of performing grinding by bringing the grinding stone into contact with the workpiece while simultaneously supplying the machining liquid to the grinding surface of the rotationally driven grinding stone;
前記砥石の研削面に前記加工液を供給すると同時に、前記砥石に近接対向して配置された電解用電極と前記砥石との間に電圧を印加して電解作用による目立てを行う第2の工程と、  A second step of supplying the working fluid to the grinding surface of the grindstone and simultaneously applying a voltage between the electrode for electrolysis disposed in close proximity to the grindstone and the grindstone to make sharpening by electrolytic action; ,
前記砥石の研削面に前記加工液を供給すると同時に、前記砥石に近接対向して配置された放電電極と前記砥石との間の放電により該砥石の形状直しを行う第3の工程と、を有し、  And a third step of reshaping the grindstone by supplying electric power between the discharge electrode disposed in close proximity to the grindstone and the grindstone while supplying the working fluid to the grinding surface of the grindstone. And
前記加工液は、前記電極と前記砥石との間で電解反応を生じさせ、かつ、前記放電加工装置と前記砥石との間で放電を発生させるような体積抵抗率に調整されており、  The working fluid is adjusted to a volume resistivity that causes an electrolytic reaction between the electrode and the grindstone, and generates electric discharge between the electric discharge machining apparatus and the grindstone,
前記砥石の位置を移動することなく、前記第1の工程から第3の工程を任意に切り替えて被加工物の切削加工を行うことを特徴とする研削加工方法。  A grinding method characterized in that the workpiece is cut by arbitrarily switching from the first step to the third step without moving the position of the grindstone.
回転駆動される砥石の研削面に加工液を供給すると同時に、前記砥石を被加工物に接触させて研削を行うとともに、前記砥石に近接対向して配置された電解用電極と前記砥石との間に電圧を印加して電解作用による目立てを行う第1の工程と、
前記砥石の研削面に加工液を供給すると同時に、前記砥石を被加工物に接触させて研削を行うとともに、前記砥石に近接対向して配置された放電電極と前記砥石との間の放電により該砥石の形状直しを行う第2の工程と、を有し、
前記加工液は、前記電極と前記砥石との間で電解反応を生じさせ、かつ、前記放電加工装置と前記砥石との間で放電を発生させるような体積抵抗率に調整されており、
前記砥石の位置を移動することなく、前記第1又は第2の工程を任意に切り替えて被加工物の切削加工を行うことを特徴とする研削加工方法。
While supplying the processing liquid to the grinding surface of the grindstone that is driven to rotate, the grindstone is brought into contact with the workpiece to perform grinding, and between the electrode for electrolysis disposed adjacent to the grindstone and the grindstone. A first step of applying voltage to the electrode to make sharpening by electrolytic action;
While supplying the processing liquid to the grinding surface of the grindstone, the grindstone is brought into contact with the workpiece to perform grinding, and the discharge between the discharge electrode arranged in close proximity to the grindstone and the grindstone causes the A second step of reshaping the grindstone,
The machining fluid is adjusted to a volume resistivity that causes an electrolytic reaction between the electrode and the grindstone, and generates a discharge between the electric discharge machining apparatus and the grindstone,
A grinding method characterized by cutting the workpiece by arbitrarily switching the first or second step without moving the position of the grindstone .
回転駆動される砥石の研削面に加工液を供給する工程と、Supplying a machining fluid to the grinding surface of the rotationally driven grinding wheel;
前記砥石を被加工物に接触させて研削を行う工程と、  Grinding the contact wheel in contact with the workpiece;
前記砥石に近接対向して配置された電解用電極と前記砥石との間に電圧を印加して電解作用による目立てを行う工程と、  A step of applying a voltage between the electrode for electrolysis arranged in close proximity to the grindstone and the grindstone to make sharpening by electrolytic action;
前記砥石に近接対向して配置された放電電極と前記砥石との間の放電により該砥石の形状直しを行う工程と、を同時に行い、  Simultaneously performing a process of reshaping the grindstone by means of a discharge between the discharge electrode and the grindstone disposed close to and facing the grindstone,
前記加工液は、前記電極と前記砥石との間で電解反応を生じさせ、かつ、前記放電加工装置と前記砥石との間で放電を発生させるような体積抵抗率に調整されていることを特徴とする研削加工方法。  The machining fluid is adjusted to a volume resistivity that causes an electrolytic reaction between the electrode and the grindstone, and generates electric discharge between the electric discharge machining apparatus and the grindstone. Grinding method.
前記加工液の体積抵抗率が、0.1kΩm以上で10kΩm以下であることを特徴とする請求項5から請求項7までのいずれか1項に記載の研削加工方法。The grinding method according to any one of claims 5 to 7, wherein a volume resistivity of the machining fluid is 0.1 kΩm or more and 10 kΩm or less.
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