JP3678986B2

JP3678986B2 - Truing and dressing method and apparatus for diamond wheel

Info

Publication number: JP3678986B2
Application number: JP2000258797A
Authority: JP
Inventors: 直和嶋; 由喜男森
Original assignee: Miyagi Prefectural Government.
Current assignee: Miyagi Prefectural Government.
Priority date: 2000-08-29
Filing date: 2000-08-29
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2020-08-29
Also published as: JP2002066920A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単石ダイヤモンドドレッサを用いたダイヤモンド砥粒の平均粒径が0.015mm 以下の粒度の有気孔レジノイドボンドダイヤモンド砥石のツルーイング・ドレッシング方法およびツルーイング・ドレッシング装置に関し、特に、表面粗さ（Ry）0.1μｍ以下の超精密・鏡面研削加工が可能な有気孔レジノイドボンドダイヤモンド砥石のツルーイング・ドレッシング方法およびツルーイング・ドレッシング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器、精密機械、光学機器、光通信機器等の小型化、精密化により、表面粗さ（Ry）0.1μｍ以下の超精密・鏡面研削加工技術の必要性は益々高まりつつある。
近年来、研削盤の剛性や仕上がり精度が向上し、また、砥石軸受に静圧軸受けが採用されるようになり、また粒度が＃1000番よりも細いダイヤモンド砥粒をレジノイドで結合させた有気孔レジノイドボンドダイヤモンド砥石が開発され、砥石による研削加工によって、表面粗さ（Ry）0.1 μｍ以下の超精密加工が可能になりつつある。
【０００３】
たとえば本発明者は、表面粗さ（Ry）0.1 μｍ以下の超精密・鏡面研削加工を可能にするため、特許第2977508 号において、粒度が＃1000番よりも細かい有気孔レジノイドボンドダイヤモンド砥石に対して、図１、図２に示すように、単石ダイヤモンドドレッサ２を回転する有気孔レジノイドボンドダイヤモンド砥石１の回転軸に対してθ傾斜させて接触させ、ダイヤモンド砥石１の回転面に沿って送ることにより砥石研削面10を創成するダイヤモンド砥石のツルーイング・ドレッシング方法を提案している。
【０００４】
この特許第2977508 号に記載されているツルーイング・ドレッシング方法は、図２の1Bで示す方向のダイヤモンド砥石１の砥石周速度を800m/min、図２の2B方向の単石ダイヤモンドドレッサ２の送り速度を250mm/min として、切れ味のよい砥石研削面を創成するようにしている。
ところで、超精密・鏡面研削加工においては、研削加工後の表面を要求された表面粗さにするため、粒度の異なるダイヤモンド砥石を用いて鏡面研削を行ったり、図３に示す先端半径ｒの異なる単石ダイヤモンドドレッサを使用してツルーイング・ドレッシングを行ってる。
【０００５】
しかしながら、特許第2977508 号に記載されているツルーイング・ドレッシング方法で砥石研削面を創成した場合、単石ダイヤモンドドレッサの先端形状によっては、単石ダイヤモンドドレッサの先端が急激に摩耗して、切れ味の悪い砥石研削面となるために、単石ダイヤモンドドレッサを中心軸回りに回転させて、単石ダイヤモンドドレッサとダイヤモンド砥石との接触面を頻繁に変えなければならないという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、従来技術の上記問題点を解消することにあり、単石ダイヤモンドドレッサの磨耗を抑制し、切れ味のよい砥石研削面を創成可能な鏡面研削用ダイヤモンド砥石のツルーイング・ドレッシング方法および装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、単石ダイヤモンドドレッサでダイヤモンド砥石をツルーイング・ドレッシングする際、単石ダイヤモンドドレッサの送り速度を変更することにより、単石ダイヤモンドドレッサの先端部の摩耗が顕著に減少でき、かつ切れ味のよい砥石研削面を創成できることを知見し、本発明を完成させた。
【０００８】
本発明は、単石ダイヤモンドドレッサを回転させたダイヤモンド砥石の回転面に接触させ、該回転面に沿って送ることで砥石研削面を創成するダイヤモンド砥石のツルーイング・ドレッシング方法において、前記ダイヤモンド砥石をダイヤモンド砥粒の平均粒径が 0.015mm 以下の粒度の有気孔レジノイドボンドダイヤモンド砥石とし、前記単石ダイヤモンドドレッサの送り速度の絶対値を下記（１）式で表されるパラメーターｆの値に対し 0.70 倍以上 2.0 倍以下となるように設定することを特徴とするダイヤモンド砥石のツルーイング・ドレッシング方法である。
記
ｆ＝（ｒ＋μ）×Ｎ・・・・・・・（１）
ここで、ｆ：パラメーター（ mm/ min ）、ｒ：単石ダイヤモンドドレッサの先端半径（ mm ）、μ：前記有気孔レジノイドボンドダイヤモンド砥石の砥粒の平均粒径（ mm ）、Ｎ：前記有気孔レジノイドボンドダイヤモンド砥石の砥石回転速度（ rpm ）である。
【００１０】
また本発明は、砥粒の平均粒径が 0.015mm 以下の粒度の有気孔レジノイドボンドダイヤモンド砥石を装着して該ダイヤモンド砥石を砥石軸回りに回転させる回転機構と、単石ダイヤモンドドレッサを該単石ダイヤモンドドレッサの中心軸の回りに回動可能かつ前記ダイヤモンド砥石の砥石軸に対して傾斜可能に装着したテーブルと、該テーブルを互いに直交する２方向に移動させる移動機構と、前記テーブルを前記２方向に対して垂直に移動させる切り込み機構と、前記単石ダイヤモンドドレッサの送り速度の絶対値を上記（１）式で表されるパラメーターｆの値に対し 0.70 倍以上 2.0 倍以下となるように設定する手段とを備えたことを特徴とするツルーイング・ドレッシング装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のダイヤモンド砥石のツルーイング・ドレッシング方法について図を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る単石ダイヤモンドドレッサの取り付け状態を示す部分正面図であり、図２は図１の部分側面図である。
【００１２】
また、図３は単石ダイヤモンドドレッサの先端形状を示す部分正面図であり、図４は、図３に示した単石ダイヤモンドドレッサを用い、ダイヤモンド砥石１の砥石研削面10を創成する場合における、本発明のダイヤモンド砥石のツルーイング・ドレッシング方法の原理を示す部分拡大図である。
図において、１はダイヤモンド砥石、10は砥石研削面、1Aは砥石軸、1Bは砥石回転方向であり、２は単石ダイヤモンドドレッサ、３はドレッサケーシング、４は締め付けボルト、５はホルダ、６はマグネットチャックである。
【００１３】
また、2A、2B、2Cはそれぞれは単石ダイヤモンドドレッサの中心軸、送りの軌跡、送り方向である。ｒは単石ダイヤモンドドレッサの先端半径、θは単石ダイヤモンドドレッサの傾き角であり、ｇは単石ダイヤモンドドレッサの切込み量、ｓは単石ダイヤモンドドレッサの送り量である。1Cはダイヤモンド砥粒、ｄはダイヤモンド砥粒の粒径である。
【００１４】
従来、有気孔微粒レジノイドボンドダイヤモンド砥石に対しては、単石ダイヤモンドドレッサの使用は不可能とされてきた。この理由は、ダイヤモンド砥石と単石ダイヤモンドドレッサの硬度が同じであるため、ダイヤモンド砥石に含有されているダイヤモンド粒を単石ダイヤモンドドレッサで削ることができず、逆に、その際生じる熱によりダイヤモンド砥石を構成しているボンドが軟化し、ツルーイング・ドレッシング力によりダイヤモンド粒をボンド内に埋没させることになるからである。
【００１５】
なお、ツルーイングとは、ダイヤモンド砥石を研削盤に取り付ける際に生じる振れを除去して形状を修正することであり、また、ドレッシングとは、砥石を目直して切れ味を回復させることであり、両者ともダイヤモンド砥石による研削作業において不可欠の工程である。これらの作業は、同時に行う場合と別々に行う場合があるが、ツルーイングとドレッシングとを同時に行うツルーイング・ドレッシングとするのが一般的である。
【００１６】
本発明では、ダイヤモンド砥石１を有気孔のレジノイドボンドダイヤモンド砥石に限定することで、気孔の冷却効果により、ボンドの軟化が抑止されると共に、気孔の緩衝効果により、砥粒がボンド内に埋没することが抑止され、切れ味の良い状態の研削面が創成できるようにしている。
また、本発明に用いる単石ダイヤモンドドレッサ２は、図１、図２に示すように、中心軸2Aの回りに回動可能な状態でケーシング３を介してホルダ５内に装着した後、締めつけボルト４でケーシング３をホルダ５に締めつけてホルダ５内に固定されている。ホルダ５の下面は、互いに直交する３方向に移動可能とされた研削盤のテーブル上のマグネットチャック６に着脱自在に固定されている。また、ダイヤモンド砥石１は、ダイヤモンド砥石を砥石軸1A回りに回転させる研削盤の回転機構に装着されている。
【００１７】
すなわち、本発明のツルーイング・ドレッシング装置には、ダイヤモンド砥石１を装着してダイヤモンド砥石１を砥石軸1A回りに回転させる回転機構と、単石ダイヤモンドドレッサ２を単石ダイヤモンドドレッサ２の中心軸2Aの回りに回動可能かつダイヤモンド砥石１の砥石軸1Aに対して傾斜可能に装着したテーブルと、該テーブルを互いに直交するｘおよびｙの２方向に移動させる移動機構と、テーブルをｘおよびｙ方向に垂直なｚ方向に移動させる切り込み機構と、単石ダイヤモンドドレッサ２の送り速度をダイヤモンド砥粒の平均粒径の値および／または単石ダイヤモンドドレッサ２の先端半径の値に応じて設定する手段とを備えている。
【００１８】
そして本発明のツルーイング・ドレッシング方法では、図１、図２に示すように、単石ダイヤモンドドレッサ２を砥石回転軸1Aに対して傾き角θ傾斜させて、回転する有気孔レジノイドボンドダイヤモンド砥石１の回転面に接触させ、単石ダイヤモンドドレッサの送りの軌跡2Bに沿って砥石研削面10を創成している。
ツルーイング・ドレッシングの際、単石ダイヤモンドドレッサ２の先端部が摩耗して平坦になってくると、砥石研削面10の切れ味が回復しなくなり、ツルーイング・ドレッシングの効果が減少する。そこでツルーイング・ドレッシングを１回行う毎に単石ダイヤモンドドレッサ２を中心軸2A回りにたとえば90°回転させて、単石ダイヤモンドドレッサ２とダイヤモンド砥石１との接触面を変え、効果的なツルーイング・ドレッシングを行うようにするのが普通である。
【００１９】
また、ツルーイング・ドレッシングで非球面研削に必要となる曲面を砥石研削面10に形成するには、図２に示す単石ダイヤモンドドレッサ２の送りの軌跡2Bが非球面研削に必要な曲面を形成するように、研削盤を設定しておき、図示しないテーブルをｙ軸方向に移動させつつ、ｚ軸方向に昇降させてNC制御するのが一般的である。
【００２０】
上記で説明したツルーイング・ドレッシングでは、図３に示す先端に半径ｒが形成された単石ダイヤモンドドレッサを用いており、ツルーイング・ドレッシングにより、図４に示すように、新たな砥石研削面10が創成されている。
図４は、本発明のダイヤモンド砥石１のツルーイング・ドレッシング方法の原理を示す部分拡大図であり、単石ダイヤモンドドレッサ２の先端がツルーイング・ドレッシング前の砥石研削面10の表面から切込み量ｇだけ切込まれている。単石ダイヤモンドドレッサ２は送り方向2Cに向かって所定の送り速度で送られており、単石ダイヤモンドドレッサ２が送られた後に、新たな砥石研削面10が創成される。図４において、ダイヤモンド砥石１の砥石研削面10は、図面垂直方向に所定の砥石回転速度Ｎで回転している。また、1Cはダイヤモンド砥粒、ｄはダイヤモンド砥粒1Cの粒径であり、ｓはダイヤモンド砥石１の１回転当たりの単石ダイヤモンドドレッサ２の送り量ｓである。
【００２１】
本発明のツルーイング・ドレッシング方法の特徴は、創成する新たな砥石研削面10に沿った単石ダイヤモンドドレッサの送り速度をダイヤモンド砥石の砥粒の平均粒径の値および／または単石ダイヤモンドドレッサの先端半径ｒの値に応じて設定することにある。
以下、創成する新たな砥石研削面10に沿った単石ダイヤモンドドレッサの送り速度をダイヤモンド砥石の砥粒の平均粒径の値および／または単石ダイヤモンドドレッサの先端半径ｒの値に応じて設定することによって、単石ダイヤモンドドレッサ２の先端部の磨耗が極めて少なくなるという結果を得た実験１〜実験２について説明する。
（実験１）
実験１では、単石ダイヤモンドドレッサの送り速度を単石ダイヤモンドドレッサの先端半径ｒの値に応じて設定することによって、単石ダイヤモンドドレッサの磨耗が顕著に減少することを知見した。
【００２２】
この実験結果を図５に示す。
図５は、単石ダイヤモンドドレッサの先端半径ｒをパラメータとした場合における単石ダイヤモンドドレッサの送り速度と単石ダイヤモンドドレッサの磨耗量の関係を示すグラフである。
この実験１は、砥石の直径Ｄが200mm 、砥石の幅が８mm、粒度が＃2000番である有気孔レジノイドボンドダイヤモンド砥石を用い、図１、図２に示すように単石ダイヤモンドドレッサ２の傾き角θを15°として、先端半径ｒが0.2 、0.4mm の単石ダイヤモンドドレッサ２をそれぞれ取り付け、送り速度を図５に示すとおりとし、ツルーイング・ドレッシングした。ツルーイング・ドレッシング後、単石ダイヤモンドドレッサ２をケーシング３から取り外して、単石ダイヤモンドドレッサ２の摩耗量Ｗを測定し、各摩耗量Ｗと送り速度を500mm/min とした場合の磨耗量Ｗ₅₀₀との比Ｗ／Ｗ₅₀₀で単石ダイヤモンドドレッサ２の摩耗量を評価した。
【００２３】
その際、砥石回転速度Ｎを1273rpm 、切込み量ｇを所定値とし、ソリューションタイプの研削液を５l/min 研削部に供給しつつ、１回（砥石の幅の一端から他端までの送りを１回とする）ツルーイング・ドレッシングした。
図５に示した各送り速度における磨耗量Ｗ／Ｗ₅₀₀から、単石ダイヤモンドドレッサの送り速度を単石ダイヤモンドドレッサの先端半径ｒの値に応じて設定することで、単石ダイヤモンドドレッサ２の磨耗を顕著に減少できることがわかった。また、図５に示した結果から、単石ダイヤモンドドレッサの送り速度の絶対値を単石ダイヤモンドドレッサの先端半径ｒの値に応じて決まる下限値以上にすれば、単石ダイヤモンドドレッサ２の磨耗を抑制できることもわかる。
（実験２）
実験２では、単石ダイヤモンドドレッサの送り速度を有気孔レジノイドボンドダイヤモンド砥石の砥粒の平均粒径に応じて設定することで、単石ダイヤモンドドレッサ２の磨耗を顕著に減少できることを知見した。
【００２４】
実験２は、粒度が＃8000番（ダイヤモンド砥粒の平均粒径が0.002mm ）である有気孔レジノイドボンドダイヤモンド砥石を先端半径ｒが0.2 mmの単石ダイヤモンドドレッサ２で実験１と同様にしてツルーイング・ドレッシングし、単石ダイヤモンドドレッサ２の磨耗量を測定した。そして、実験１で得られた粒度が＃2000番（ダイヤモンド砥粒の平均粒径が0.008mm ）の有気孔レジノイドボンドダイヤモンド砥石を先端半径ｒが0.2 mmの単石ダイヤモンドドレッサ２でツルーイング・ドレッシングした場合の磨耗量と比較した。
【００２５】
この実験結果を図６に示す。
図６に示した各送り速度における磨耗量Ｗ／Ｗ₅₀₀から、単石ダイヤモンドドレッサの送り速度を有気孔レジノイドボンドダイヤモンド砥石の粒度、すなわち、ダイヤモンド砥粒の平均粒径に応じて設定することで、単石ダイヤモンドドレッサの磨耗量を顕著に減少できることがわかった。
【００２６】
また、図６に示した結果から、単石ダイヤモンドドレッサの送り速度の絶対値をダイヤモンド砥粒の平均粒径に応じて決まる下限値以上にすれば、単石ダイヤモンドドレッサの磨耗を抑制できることもわかる。
ここで、実験１および実験２で得られた送り速度の下限値と、単石ダイヤモンドドレッサの先端半径ｒおよびダイヤモンド砥石の平均粒径μとの関係について鋭意検討したところ、表１に示すとおり、単石ダイヤモンドドレッサの摩耗を抑制可能な送り速度の下限値は、上記（１）式のパラメーターｆの値に対し0.70倍であることが判明した。
【００２７】
【表１】

【００２８】
また、単石ダイヤモンドドレッサの送り速度が述した（１）式のパラメーターｆの値に対し2.0 倍を超えた場合、ドレッシングされたダイヤモンド砥石の砥石研削面が台形のねじ状痕となり、研削抵抗が増大し、発熱による砥石摩耗や砥粒の脱落が発生し、ワークの表面粗さが悪化する。
このため、単石ダイヤモンドドレッサの送り速度の絶対値を上記（１）式のパラメーターｆの値に対し0.70倍以上、2.0 倍以下とすることによって、単石ダイヤモンドドレッサの磨耗を抑制でき、切れ味のよい砥石研削面を創成できるので好ましいのである。
【００２９】
また、以上説明した実験１および実験２では、単石ダイヤモンドドレッサの先端半径ｒを0.2mm 、0.4mm 、ダイヤモンド砥石の平均粒径μを0.008mm 、0.002mm としているが、実施例の結果から、単石ダイヤモンドドレッサの先端半径ｒを0.1 、0.3 、0.5mm 、ダイヤモンド砥石の平均粒径μを0.001 、0.004 、0.015mm とした場合においても同様に、上記（１）式のパラメーターｆの値に対し0.70倍以上、2.0 倍以下とすることによって、単石ダイヤモンドドレッサの磨耗を抑制でき、切れ味のよい砥石研削面を創成できることがわかる。
【００３０】
以上説明した実験１および実験２では、砥石回転速度Ｎ、切り込み量および切り込み回数を所定として行っているが、本発明は上記の砥石回転速度Ｎ、切り込み量、切り込み回数に限定されず、砥石回転速度Ｎを955 〜1590rpm 、切り込み量を１〜10μｍ、切り込み回数を１〜10回とした場合でも、本発明の条件でツルーイング・ドレッシングすることにより、単石ダイヤモンドドレッサの磨耗量を抑制でき、かつ切れ味のよい研削面を創成できる。
【００３１】
そして、上記本発明のツルーイング・ドレッシング方法によって、切れ味のよい研削面を創成できるので、粒度＃1000番より細いレジノイドボンドダイヤモンド砥石で研削加工を行うことにより、表面粗さ（Ry）0.1 μｍ以下に鏡面研削できる。
【００３２】
【実施例】
砥石の直径Ｄが200mm 、砥石の幅が8mm の有気孔レジノイドボンドダイヤモンド砥石を用い、図１、図２に示すように、精密成形研削盤に単石ダイヤモンドドレッサ２を傾き角θ15°で取り付けて、表２に示す条件でツルーイング・ドレッシングした。なお、切込み量ｇを所定とし、ソリューションタイプの研削液を５l/min 研削部に供給しつつ、１回ツルーイング・ドレッシングした。
【００３３】
そして、ツルーイング・ドレッシング後の各有気孔レジノイドボンドダイヤモンド砥石を用い、長さ150mm 、幅50mmの高速度工具鋼を鏡面研削し、ワークの表面粗さ（Ry) を測定した。
その際、発明例では、単石ダイヤモンドドレッサの送り速度の絶対値を上記（１）式のパラメーターｆの値に対し0.70倍以上、2.0 倍以下とした。
【００３４】
一方、記号B01 の比較例１は、単石ダイヤモンドドレッサの送り速度が上記（１）式のパラメーターｆの値に対し0.70倍未満の場合であり、記号B02 の比較例２は、パラメーターｆの値に対し2.0 倍超えた場合である。
発明例と比較例１、２のワークの表面粗さ（Ry) を表２に合わせて示す。
また、研削加工条件を表３に示した。
【００３５】
【表２】

【００３６】
【表３】

【００３７】
表２に示したワークの表面粗さ（Ry) から、記号A01 〜A16 の発明例では、単石ダイヤモンドドレッサの摩耗を抑制できるため、１回のツルーイング・ドレッシングにより切れ味のよい砥石研削面が創成され、表面粗さ（Ry) 0.1 μｍ以下の鏡面に研削できることがわかる。
一方、記号B01 〜B02 の比較例では、表面粗さ（Ry) が0.1 μｍを超え、鏡面に研削できないことがわかる。記号A02 の表面粗さ曲線を図７に示した。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、ダイヤモンド砥石の粒度および単石ダイヤモンドドレッサの先端半径が異なっていても、単石ダイヤモンドドレッサの磨耗を抑制できるため、簡便にかつ短時間に、切れ味のよい砥石研削面を創成できる。
そして、本発明のツルーイング・ドレッシング方法で研磨面を創成したダイヤモンド砥粒の平均粒径が0.015mm 以下のレジノイドボンドダイヤモンド砥石を用いて、鏡面研削加工を行うことで表面粗さ（Ry）0.1 μｍ以下にワークを仕上げることが可能である。
【００３９】
この結果、工具費の低減、低コスト化、生産性の向上、製品の高品位化及び高付加価値化などを図ることができ、国際競争力が強化されるという、きわめて有益な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る単石ダイヤモンドドレッサの取り付け状態を示す部分正面図である。
【図２】図２は図１の部分側面図である。
【図３】図３は単石ダイヤモンドドレッサの先端形状を示す部分正面図である。
【図４】図４は本発明のツルーイング・ドレッシング方法の原理を示す部分拡大図である。
【図５】図５は、単石ダイヤモンドドレッサの先端半径をパラメータとした場合における単石ダイヤモンドドレッサの送り速度と単石ダイヤモンドドレッサの磨耗量の関係を示すグラフである。
【図６】図６は、ダイヤモンド砥粒の粒度をパラメータとした場合における単石ダイヤモンドドレッサの送り速度と単石ダイヤモンドドレッサの磨耗量の関係を示すグラフである。
【図７】図７は、単石ダイヤモンドドレッサの送り速度がパラメーターｆの値に対し2.0 倍を超えた場合の砥石研削面を示す断面図である。
【図８】図８は、本発明のツルーイング・ドレッシング方法で研削面を創成したダイヤモンド砥石を用いて研削したワークの表面粗さを示す粗さ曲線である。
【符号の説明】
１ダイヤモンド砥石
10 砥石研削面
1A 砥石軸
1B 砥石回転方向
1C ダイヤモンド砥粒
ｄ粒径
２単石ダイヤモンドドレッサ
2A 中心軸
2B 送り方向
ｒ先端半径
θ 傾き角
ｇ切込み量
ｆ送り量
Ｄ砥石直径
３ドレッサケーシング
４締め付けボルト
５ホルダ
６マグネットチャック[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a truing dressing method and a truing dressing apparatus for a porous resinoid bond diamond grindstone having a particle size of 0.0115 mm or less in average grain size of diamond abrasive using a single stone diamond dresser, and in particular, surface roughness (Ry The present invention relates to a truing / dressing method and a truing / dressing apparatus for a porous resinoid bond diamond grindstone capable of ultra-precision and mirror grinding of 0.1 μm or less.
[0002]
[Prior art]
With the miniaturization and refinement of electronic equipment, precision machinery, optical equipment, optical communication equipment, etc., the need for ultra-precision and mirror grinding technology with a surface roughness (Ry) of 0.1 μm or less is increasing.
In recent years, the rigidity and finishing accuracy of grinders have improved, and hydrostatic bearings have been adopted for grinding wheel bearings. Also, there are air holes in which diamond abrasive grains with a grain size smaller than # 1000 are combined with resinoids. Resinoid bond diamond wheels have been developed, and ultra-precision machining with surface roughness (Ry) of 0.1 μm or less is becoming possible by grinding with the wheels.
[0003]
For example, in order to enable ultra-precise and mirror-grinding with a surface roughness (Ry) of 0.1 μm or less, the present inventor applied a porous resinoid bond diamond grindstone with a grain size smaller than # 1000 in Patent No. 297508. As shown in FIGS. 1 and 2, the single stone diamond dresser 2 is brought into contact with the rotation axis of the rotating porous resinoid bond diamond grindstone 1 while being inclined by θ, and sent along the rotation surface of the diamond grindstone 1. Therefore, we have proposed a truing and dressing method for diamond wheels that creates a grinding wheel grinding surface 10.
[0004]
The truing dressing method described in this patent No. 2974508 has a grinding wheel circumferential speed of 800 m / min in the direction indicated by 1B in FIG. 2 and a feed speed of the single stone diamond dresser 2 in the 2B direction in FIG. Is set to 250mm / min to create a sharp grinding wheel grinding surface.
By the way, in ultra-precision / mirror surface grinding, in order to make the surface after grinding the required surface roughness, mirror grinding is performed using a diamond grindstone having a different particle size, or the tip radius r shown in FIG. 3 is different. A truing dressing is performed using a single stone diamond dresser.
[0005]
However, when a grinding wheel grinding surface is created by the truing dressing method described in Japanese Patent No. 2974508, depending on the shape of the tip of the single stone diamond dresser, the tip of the single stone diamond dresser suddenly wears and the sharpness is poor. In order to obtain a grindstone grinding surface, there has been a problem that the contact surface between the single stone diamond dresser and the diamond grindstone must be frequently changed by rotating the single stone diamond dresser around the central axis.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, an object of the present invention is to eliminate the above-mentioned problems of the prior art, and to reduce the wear of a single stone diamond dresser and to create a sharp grinding wheel grinding surface for mirror grinding diamond grinding stones. It is to provide a method and apparatus.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors can significantly reduce the wear of the tip of the single stone diamond dresser by changing the feed rate of the single stone diamond dresser when truing and dressing the diamond grindstone with the single stone diamond dresser. The present invention was completed by discovering that a good grinding wheel surface can be created.
[0008]
The present invention comprises contacting the rotating surface of the diamond grindstone rotating the single stone diamond dresser, the truing-dressing a diamond grindstone of creating the grinding surface of the grinding wheel by sending along the rotation surface, the diamond the diamond wheel the average particle size of the abrasive grains and Porous resinoid bonded diamond grindstone particle size less than 0.015 mm, 0.70 to the value of the parameter f represented the absolute value of the feeding speed of the single stone diamond dresser the following equation (1) It is a truing / dressing method for a diamond grindstone, characterized in that it is set so as to be not less than 2 times and not more than 2.0 times .
Record
f = (r + μ) × N (1)
Here, f: parameter ( mm / min ), r: tip radius of single stone diamond dresser ( mm ), μ: average particle diameter ( mm ) of the abrasive grains of the porous resinoid bond diamond wheel , N: the porous holes This is the wheel rotation speed ( rpm ) of the resinoid bond diamond wheel .
[0010]
The present invention also provides a rotating mechanism for attaching a porous pore resinoid bond diamond grindstone having an average grain size of 0.015 mm or less and rotating the diamond grindstone about a grindstone axis, and a single stone diamond dresser. A table mounted so as to be rotatable about the central axis of the diamond dresser and tiltable with respect to the grinding wheel axis of the diamond grinding wheel, a moving mechanism for moving the table in two directions orthogonal to each other, and the table in the two directions And the absolute value of the feed rate of the single stone diamond dresser is set to be 0.70 times or more and 2.0 times or less than the value of the parameter f represented by the above formula (1). And a truing dressing device.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the truing / dressing method for a diamond grindstone of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a partial front view showing an attached state of a single stone diamond dresser according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partial side view of FIG.
[0012]
FIG. 3 is a partial front view showing the tip shape of the single stone diamond dresser, and FIG. 4 shows a case where the grindstone grinding surface 10 of the diamond grindstone 1 is created using the single stone diamond dresser shown in FIG. It is the elements on larger scale which show the principle of the truing dressing method of the diamond grindstone of this invention.
In the figure, 1 is a diamond grindstone, 10 is a grindstone grinding surface, 1A is a grindstone shaft, 1B is a grindstone rotation direction, 2 is a single stone diamond dresser, 3 is a dresser casing, 4 is a clamping bolt, 5 is a holder, It is a magnet chuck.
[0013]
2A, 2B, and 2C are the central axis, feed trajectory, and feed direction of the single stone diamond dresser, respectively. r is the tip radius of the single stone diamond dresser, θ is the inclination angle of the single stone diamond dresser, g is the cutting amount of the single stone diamond dresser, and s is the feed amount of the single stone diamond dresser. 1C is the diamond abrasive grain, and d is the grain size of the diamond abrasive grain.
[0014]
Conventionally, it has been considered impossible to use a single stone diamond dresser for a porous pore resinous bond diamond grindstone. The reason for this is that the hardness of the diamond grindstone and the single stone diamond dresser are the same, so the diamond grains contained in the diamond grindstone cannot be shaved with the single stone diamond dresser. This is because the bond constituting the material softens and diamond grains are buried in the bond by the truing / dressing force.
[0015]
In addition, truing is to correct the shape by removing runout that occurs when the diamond grindstone is attached to the grinder, and dressing is to restore the sharpness by reworking the grindstone. This is an indispensable process in grinding work with a diamond grindstone. Although these operations may be performed simultaneously or separately, truing dressing in which truing and dressing are performed simultaneously is generally used.
[0016]
In the present invention, by restricting the diamond grindstone 1 to a porous resinoid bond diamond grindstone, softening of the bond is suppressed by the pore cooling effect, and the abrasive grains are buried in the bond by the pore buffering effect. This suppresses this so that a ground surface having a good sharpness can be created.
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the single stone diamond dresser 2 used in the present invention is mounted in the holder 5 through the casing 3 so as to be rotatable around the central axis 2A, and then tightened with bolts. 4, the casing 3 is fastened to the holder 5 and fixed in the holder 5. The lower surface of the holder 5 is detachably fixed to a magnet chuck 6 on a table of a grinding machine that is movable in three directions orthogonal to each other. The diamond grindstone 1 is mounted on a rotating mechanism of a grinder that rotates the diamond grindstone about the grindstone axis 1A.
[0017]
That is, the truing / dressing apparatus of the present invention includes a rotating mechanism for mounting the diamond grindstone 1 and rotating the diamond grindstone 1 about the grindstone axis 1A, and the single stone diamond dresser 2 of the central axis 2A of the single stone diamond dresser 2. A table mounted to be rotatable around and tiltable with respect to the grindstone axis 1A of the diamond grindstone 1, a moving mechanism for moving the table in two directions x and y orthogonal to each other, and the table in the x and y directions A notch mechanism for moving in the vertical z direction, and means for setting the feed speed of the monolithic diamond dresser 2 in accordance with the value of the average grain size of the diamond abrasive grains and / or the value of the tip radius of the monolithic diamond dresser 2 I have.
[0018]
In the truing / dressing method of the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, a single stone diamond dresser 2 is tilted at an inclination angle θ with respect to the grindstone rotating shaft 1A to rotate the porous pore resinoid bond diamond grindstone 1 that rotates. A grinding wheel grinding surface 10 is created along the trajectory 2B of the single stone diamond dresser in contact with the rotating surface.
When the tip of the single stone diamond dresser 2 is worn and flattened during truing dressing, the sharpness of the grindstone grinding surface 10 is not recovered and the effect of truing dressing is reduced. Therefore, each time the truing dressing is performed, the single stone diamond dresser 2 is rotated by 90 ° around the central axis 2A, for example, to change the contact surface between the single stone diamond dresser 2 and the diamond grinding stone 1 and thereby effective truing dressing. It is normal to do.
[0019]
Further, in order to form a curved surface necessary for aspheric grinding by truing dressing on the grinding wheel grinding surface 10, the trajectory 2B of the single stone diamond dresser 2 shown in FIG. 2 forms a curved surface necessary for aspheric grinding. As described above, it is common to perform a NC control by setting a grinding machine and moving up and down in the z-axis direction while moving a table (not shown) in the y-axis direction.
[0020]
In the truing dressing described above, a single stone diamond dresser having a radius r formed at the tip shown in FIG. 3 is used, and a new grindstone grinding surface 10 is created by truing dressing as shown in FIG. Has been.
FIG. 4 is a partially enlarged view showing the principle of the truing / dressing method of the diamond grindstone 1 of the present invention, in which the tip of the single stone diamond dresser 2 is cut from the surface of the grindstone grinding surface 10 before truing / dressing by a cutting amount g. It is included. The single stone diamond dresser 2 is fed at a predetermined feed speed in the feed direction 2C, and after the single stone diamond dresser 2 is fed, a new grindstone grinding surface 10 is created. In FIG. 4, the grindstone grinding surface 10 of the diamond grindstone 1 rotates at a predetermined grindstone rotation speed N in the vertical direction of the drawing. Further, 1C is the diamond abrasive grain, d is the particle diameter of the diamond abrasive grain 1C, and s is the feed amount s of the single stone diamond dresser 2 per rotation of the diamond grindstone 1.
[0021]
The truing dressing method of the present invention is characterized in that the feed speed of the single stone diamond dresser along the new grinding wheel grinding surface 10 to be created is the average grain size value of the diamond stone and / or the tip of the single stone diamond dresser. It is set according to the value of the radius r.
Hereinafter, the feed speed of the single stone diamond dresser along the new grinding wheel grinding surface 10 to be created is set in accordance with the value of the average grain size of the diamond grindstone and / or the value of the tip radius r of the single stone diamond dresser. Thus, Experiment 1 to Experiment 2 in which the result that the wear of the tip of the single stone diamond dresser 2 is extremely reduced will be described.
(Experiment 1)
In Experiment 1, it was found that the wear of the monolithic diamond dresser is significantly reduced by setting the feed rate of the monolithic diamond dresser according to the value of the tip radius r of the monolithic diamond dresser.
[0022]
The experimental results are shown in FIG.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the feed rate of the single stone diamond dresser and the wear amount of the single stone diamond dresser when the tip radius r of the single stone diamond dresser is used as a parameter.
This experiment 1 uses a porous resinoid bond diamond grindstone having a grindstone diameter D of 200 mm, a grindstone width of 8 mm, and a grain size of # 2000, and as shown in FIGS. 1 and 2, the inclination of the single stone diamond dresser 2 is tilted. A monolithic diamond dresser 2 having an angle θ of 15 ° and tip radii r of 0.2 and 0.4 mm was attached, and the feed rate was as shown in FIG. After truing and dressing, the single stone diamond dresser 2 is removed from the casing 3, the wear amount W of the single stone diamond dresser 2 is measured, and each wear amount W and the wear amount W ₅₀₀ when the feed rate is 500 mm / min. The wear amount of the single stone diamond dresser 2 was evaluated at a ratio of W / W of ₅₀₀ .
[0023]
At that time, the grinding wheel rotational speed N is set to 1273 rpm, the cutting amount g is set to a predetermined value, and a solution type grinding fluid is supplied to the grinding part at a time of 1 (feed from one end to the other end of the width of the grinding wheel is 1). Truing dressing.
The wear rate of the single stone diamond dresser 2 is determined by setting the feed rate of the single stone diamond dresser according to the value of the tip radius r of the single stone diamond dresser from the wear amount W / W _{500 at} each feed rate shown in FIG. It was found that can be significantly reduced. Further, from the results shown in FIG. 5, if the absolute value of the feed rate of the single stone diamond dresser is set to a value lower than the lower limit determined according to the value of the tip radius r of the single stone diamond dresser, the wear of the single stone diamond dresser 2 is reduced. It can also be seen that it can be suppressed.
(Experiment 2)
In Experiment 2, it was found that the wear of the monolithic diamond dresser 2 can be remarkably reduced by setting the feed rate of the monolithic diamond dresser according to the average grain size of the porous pore resinoid bond diamond grinding stone.
[0024]
In Experiment 2, a porous resinoid bond diamond grindstone with a grain size of # 8000 (average diameter of diamond abrasive grains of 0.002 mm) was truing in the same way as Experiment 1 with a single stone diamond dresser 2 with a tip radius r of 0.2 mm. Dressing was performed, and the wear amount of the single stone diamond dresser 2 was measured. Then, a porous resinoid bond diamond grindstone with a particle size of # 2000 (average diameter of diamond abrasive grains of 0.008 mm) obtained in Experiment 1 was truing and dressed with a single stone diamond dresser 2 having a tip radius r of 0.2 mm. Compared with the amount of wear in the case.
[0025]
The result of this experiment is shown in FIG.
From the wear amount W / W _{500 at} each feed rate shown in FIG. 6, the feed rate of the single stone diamond dresser is set according to the grain size of the porous resinoid bond diamond grindstone, that is, the average grain size of the diamond abrasive grains. It was found that the wear amount of the single stone diamond dresser can be significantly reduced.
[0026]
Further, from the results shown in FIG. 6, it can be seen that the wear of the single stone diamond dresser can be suppressed if the absolute value of the feed rate of the single stone diamond dresser is set to be equal to or more than the lower limit value determined according to the average particle diameter of the diamond abrasive grains. .
Here, when the relationship between the lower limit of the feed rate obtained in Experiment 1 and Experiment 2 and the tip radius r of the single stone diamond dresser and the average particle diameter μ of the diamond grindstone was studied, as shown in Table 1, It has been found that the lower limit of the feed rate capable of suppressing the wear of the single stone diamond dresser is 0.70 times the value of the parameter f in the above equation (1).
[0027]
[Table 1]

[0028]
Also, if the feed speed of the single stone diamond dresser exceeds 2.0 times the value of the parameter f in the equation (1) described above, the grinding surface of the dressed diamond wheel becomes trapezoidal thread-like traces and the grinding resistance is low. As a result, the wheel wear and abrasive grains fall off due to heat generation, and the surface roughness of the workpiece deteriorates.
For this reason, by setting the absolute value of the feed rate of the single stone diamond dresser to 0.70 times or more and 2.0 times or less than the value of the parameter f in the above formula (1), the wear of the single stone diamond dresser can be suppressed, and the sharpness This is preferable because a good grinding wheel surface can be created.
[0029]
In Experiment 1 and Experiment 2 described above, the tip radius r of the single stone diamond dresser is 0.2 mm and 0.4 mm, and the average particle diameter μ of the diamond grindstone is 0.008 mm and 0.002 mm. From the results of the examples, Similarly, when the radius r of the tip of the single stone diamond dresser is 0.1, 0.3, 0.5 mm and the average particle diameter μ of the diamond grindstone is 0.001, 0.004, 0.015 mm, the value of the parameter f in the above equation (1) It can be seen that by setting the ratio to 0.70 times or more and 2.0 times or less, it is possible to suppress wear of the single stone diamond dresser and to create a sharp grinding wheel grinding surface.
[0030]
In Experiment 1 and Experiment 2 described above, the grinding wheel rotation speed N, the cutting amount, and the number of cuttings are set as predetermined. However, the present invention is not limited to the above-described grinding wheel rotation speed N, the cutting amount, and the number of cuttings. Even when the speed N is 955 to 1590 rpm, the cutting depth is 1 to 10 μm, and the cutting frequency is 1 to 10 times, the wear amount of the single stone diamond dresser can be suppressed by performing truing dressing under the conditions of the present invention, and A sharp grinding surface can be created.
[0031]
Since the truing / dressing method of the present invention can create a sharp grinding surface, the surface roughness (Ry) can be reduced to 0.1 μm or less by grinding with a resinoid bond diamond wheel with a grain size smaller than # 1000. Mirror grinding is possible.
[0032]
【Example】
Using a porous resinoid bond diamond wheel with a diameter D of 200 mm and a width of 8 mm, as shown in FIGS. 1 and 2, a single stone diamond dresser 2 is attached to a precision forming grinder at an inclination angle of θ15 °. Truing dressing was performed under the conditions shown in Table 2. The cutting depth g was set to a predetermined value, and truing / dressing was performed once while supplying a solution type grinding fluid to the 5 l / min grinding section.
[0033]
Then, using each porous pore resinoid bond diamond grindstone after truing and dressing, high-speed tool steel having a length of 150 mm and a width of 50 mm was mirror-polished, and the surface roughness (Ry) of the workpiece was measured.
At that time, in the invention example, the absolute value of the feed speed of the single stone diamond dresser was set to 0.70 times or more and 2.0 times or less with respect to the value of the parameter f in the above formula (1).
[0034]
On the other hand, Comparative Example 1 with the symbol B01 is a case where the feed speed of the single stone diamond dresser is less than 0.70 times the value of the parameter f in the above formula (1), and Comparative Example 2 with the symbol B02 has a value of the parameter f. This is the case when it exceeds 2.0 times.
Table 2 shows the surface roughness (Ry) of the workpieces of the invention example and comparative examples 1 and 2.
The grinding conditions are shown in Table 3.
[0035]
[Table 2]

[0036]
[Table 3]

[0037]
From the surface roughness (Ry) of the workpiece shown in Table 2, in the invention examples A01 to A16, the wear of the single stone diamond dresser can be suppressed, so a sharp grinding wheel surface can be created by one truing dressing. It can be seen that the surface can be ground to a mirror surface with a surface roughness (Ry) of 0.1 μm or less.
On the other hand, in the comparative examples of symbols B01 to B02, it can be seen that the surface roughness (Ry) exceeds 0.1 μm and cannot be ground to a mirror surface. The surface roughness curve of symbol A02 is shown in FIG.
[0038]
【The invention's effect】
According to the present invention, even if the grain size of the diamond grindstone and the tip radius of the single stone diamond dresser are different, wear of the single stone diamond dresser can be suppressed, so that a sharp grinding wheel surface can be created easily and quickly. it can.
The surface roughness (Ry) of 0.1 μm is obtained by performing mirror grinding using a resinoid bond diamond grindstone having an average particle diameter of 0.015 mm or less of the diamond abrasive grains that have created a polished surface by the truing / dressing method of the present invention. It is possible to finish the work below.
[0039]
As a result, the tool cost can be reduced, the cost can be reduced, the productivity can be improved, the quality of the product can be improved and the added value can be increased, and the international competitiveness can be enhanced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial front view showing an attached state of a single stone diamond dresser according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partial side view of FIG.
FIG. 3 is a partial front view showing a tip shape of a single stone diamond dresser.
FIG. 4 is a partially enlarged view showing the principle of the truing dressing method of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the feed rate of a single stone diamond dresser and the wear amount of the single stone diamond dresser when the tip radius of the single stone diamond dresser is used as a parameter.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the feed rate of a single stone diamond dresser and the wear amount of the single stone diamond dresser when the grain size of the diamond abrasive grains is used as a parameter.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a grindstone grinding surface when the feed rate of a single stone diamond dresser exceeds 2.0 times the value of parameter f.
FIG. 8 is a roughness curve showing the surface roughness of a workpiece ground using a diamond grindstone that has created a ground surface by the truing dressing method of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Diamond wheel
10 Grinding wheel grinding surface
1A grinding wheel shaft
1B Wheel rotation direction
1C Diamond abrasive grain d Grain size 2 Single stone diamond dresser
2A center axis
2B Feed direction r Tip radius θ Inclination angle g Cutting depth f Feed amount D Grinding wheel diameter 3 Dresser casing 4 Tightening bolt 5 Holder 6 Magnet chuck

Claims

In a truing / dressing method for a diamond grindstone in which a single stone diamond dresser is brought into contact with a rotating surface of a rotated diamond grindstone and sent along the rotating surface, the diamond grindstone is an average of diamond grains. A porous resinoid bond diamond grindstone with a particle size of 0.015 mm or less is set, and the absolute value of the feed rate of the single stone diamond dresser is set to be 0.70 or more and 2.0 or less than the value of the following parameter f. A diamond grinding wheel truing and dressing method.
Record
f = (r + μ) × N
f: parameter ( mm / min ), r: radius of the tip of the single stone diamond dresser ( mm ), μ: average particle size ( mm ) of the abrasive grains of the porous pore resinoid bond diamond wheel , N: the porous pore resinoid bond diamond Grinding wheel rotation speed ( rpm )

A rotating mechanism for rotating the diamond grindstone around the grindstone axis by mounting a porous pore resinoid bond diamond grindstone having an average grain size of 0.015 mm or less and a central axis of the single stone diamond dresser A table mounted so as to be able to rotate about the wheel axis and tiltable with respect to the grinding wheel axis of the diamond grinding wheel, a moving mechanism for moving the table in two directions orthogonal to each other, and the table perpendicular to the two directions A truing dressing comprising: a notching mechanism for moving; and means for setting an absolute value of a feed speed of the single stone diamond dresser to be 0.70 times or more and 2.0 times or less with respect to a value of the following parameter f : apparatus.
Record
f = (r + μ) × N
f: parameter ( mm / min ), r: radius of the tip of the single stone diamond dresser ( mm ), μ: average particle size ( mm ) of the abrasive grains of the porous pore resinoid bond diamond wheel , N: the porous pore resinoid bond diamond Grinding wheel rotation speed ( rpm )