JP4141438B2 - 研削砥石 - Google Patents

Description

本発明は、アルミニウムや鋳鉄からなる加工物の溝加工等に用いる研削砥石に関する。

アルミニウムや鋳鉄からなる加工物の溝加工に、従来から電着法によって砥粒を固着した研削砥石が用いられている。電着による研削砥石の場合、固着される砥粒の台金厚み方向の位置コントロールが難しく、砥粒の先端高さが台金の厚み方向に大きなバラツキが発生する。溝加工においては、加工面の面粗さや平面度の要求が高く、これらの要求に応えるために、砥粒の先端をダイヤモンド砥石によって揃えることが行われている。
このような研削砥石の例が特許文献１に記載されている。

このような従来の研削砥石においては、チップポケットが小さく、切粉による目詰まりが生じるため、ホイール寿命が短くなるという問題がある。また、寿命にバラツキが大きく寿命予測ができないために、自動加工の設定ができないという問題がある。
これらの問題点を解消するために、砥粒を規則配列し、ろう材によって固着した研削砥石が使用されている。この研削砥石によると、切粉による目詰まりが改善され、寿命が向上することがわかった。しかしながら、高速回転で使用するとき、研削液が研削ポイントに供給されにくいという問題がある。この対策として半径方向に台金を厚み方向に貫通するスリットを形成すると、研削液の供給効率は大きくなるものの砥石の側面に振れが発生し、溝の加工面に大きなスクラッチが発生したり、加工入口と出口が広がり平行度を悪くするという問題が生じる。

この対策として、砥粒を規則配列し、ろう材によって固着する際に、砥粒を配列しない領域を半径方向に一定の幅で設けることも考えられる。加工精度としては面粗さＲａ０．４以下、平面度・平行度５μｍ以下というように、極めて高い精度が要求されるが、切込量が２００μｍと大きい場合には、切粉の排出が効率よく行われないので、切粉の目詰まりが発生し、加工面でのスクラッチの発生や溶着が生じる。
一方、特許文献２や特許文献３に記載されたように、研削領域に溝を形成することもできる。しかし、これらの文献に記載された形状の溝を設けると、研削時に大きな横振れを生じるとともに、研削液や切粉の流れが悪く、溝によってこれらの渦が発生し、横振れがさらに大きくなる要因となる。

特開２００３−２００３５２号公報 特開昭５９−１９２４６２号公報 特開２００２−２１０６６５号公報

本発明は、ろう付け研削砥石における以上の問題点を解決するためになされたもので、高速回転時にも研削液供給効率と切粉排出効果を高めることができるとともに、加工面の精度、平行度、平面度を良好に維持することが可能な研削砥石を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明は、円板状の台金の側面外周側に砥粒を規則配列し、ろう材により前記砥粒を単層固着した研削砥石において、前記砥粒を配列しない領域を台金の円周方向に複数形成するとともに、この領域に台金の厚み方向に貫通しない溝が台金の外周から中心方向に向かって形成され、前記溝の形状は台金の円周方向になめらかな曲面状であり、この曲面は、曲率半径の異なる２つの曲面がなめらかに接続されたものであることを特徴とする研削砥石である。

溝の形状が角部を有する形状であると、研削液や切粉の流れが悪く、角部で発生する研削液や切粉の渦によって台金の横振れが大きくなるのに対して、本発明では、溝の形状が台金の円周方向になめらかな曲面状であり、この曲面は、曲率半径の異なる２つの曲面がなめらかに接続されたものであることによって、研削液や切粉の渦が発生することが抑制される。そのため、切粉の排出効率と研削液の供給効率が向上するため、目詰まりを防止して消費電力を低減し、研削液の供給効率が増大して切れ味が安定するとともに、高速回転の場合でも、研削砥石の振れを小さくすることができ、溝加工において面粗さ、平面度、平行度を良好な状態とすることができる。
また、台金を貫通する溝を設けると、研削液がこの溝を通って被削材との接触領域であるカッティングポイント以外の部位に流出するのに対して、本発明では、台金の厚み方向に貫通しない溝を設けているため、研削液はカッティングポイント以外の部位に流出することがなく、カッティングポイントに効果的に供給されることとなり、研削性能が向上する。

本発明においては、砥粒が配列された領域は、回転方向に対して前方側に向かって台金の厚みが減少する曲面を有することを特徴とする。
回転方向に対して前方側に向かって台金の厚みが減少する曲面を有することにより、回転方向に対して前方側に位置する砥粒に負荷が集中することを防止することができ、砥粒が均等にかつ連続的に作用するため、一部の砥粒だけが摩耗することを防止して、長期間に亘って良好な加工を行うことができる。

本発明においては、前記溝の深さを砥粒の粒径の１倍以上５倍以下としたことを特徴とする。
溝の深さが砥粒の粒径の１倍未満であると、切粉の排出が十分に行われず、溝の深さが砥粒の粒径の５倍を超えると、砥粒層と溝との段差によって局所的に研削液の渦が発生しやすく、砥石の横振れの要因となって好ましくない。

本発明においては、前記砥粒先端の高さのばらつきを１０μｍ以下に揃えたことを特徴とする。これにより、研削に作用する砥粒先端高さのばらつきが軽減するため、良好な加工面粗さを得ることができる。

本発明によると、砥粒を配列しない領域に、台金の厚み方向に貫通しない溝を設けることによって、切粉排出効率が高くなり目詰まりを防止して消費電力を低減し、研削液の供給効率が増大して切れ味が安定するとともに、高速回転の場合でも、研削砥石の振れを小さくすることができ、溝加工において面粗さ、平面度、平行度を良好な状態とすることができる。

以下に、本発明の研削砥石をその実施形態に基づいて説明する。
図１に、本発明の実施形態に係る研削砥石を示す。
図１（ａ）において、研削砥石１には、円板状の台金２の外周側に砥粒を規則配列し、ろう材により砥粒を単層固着してなる砥粒層３が形成されている。台金２の外周側に、砥粒を配列しない領域が台金の円周方向に複数形成され、この領域に台金２の厚み方向に貫通しない溝４が台金２の外周から中心に向かって形成されている。

この実施形態においては、台金２の外径が１００ｍｍ、台金２の厚みが２ｍｍ、溝４の厚み方向の深さＨが０.６ｍｍ、溝４の幅Ｌが１．２ｍｍ、溝４の半径方向の長さＴが５ｍｍ、砥粒層３の幅Ｄが３ｍｍである。また、砥粒として粒径が１５０μｍのダイヤモンド（ＳＤ１００）を用いている。従って、溝４の深さＨは、砥粒の粒径の４倍である。

図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’断面図であり、台金２の厚み方向について溝４を拡大して示している。溝４の形状は台金２の円周方向になめらかな曲線状となっている。この曲線は、曲率半径Ｒ、Ｒ’を有する２つの曲線がなめらかに接続されたものであり、この実施形態においては、Ｒ＝０．７ｍｍ、Ｒ’＝０．５ｍｍである。
図１（ｃ）は、図１（ａ）に示す砥粒層３を台金２の厚み方向について拡大して示す図であり、砥粒５が固着された台金２の回転方向に対して前方側に向かって台金２の厚みが減少する曲面を有するように砥粒層３が形成されている。

上記の構成の研削砥石を実施例１とし、実施例１と同様の構造であって、砥粒先端の高さのばらつきを１０μｍ以下に揃えた研削砥石を実施例２とした。
これに対する比較例１として、実施例１と同一寸法で台金に溝を形成しない電着砥石を作製し、また、比較例２として図２に示す研削砥石を作製した。図２に示す研削砥石は、実施例１と同一寸法で形成された円板状の台金２の外周側に砥粒を規則配列し、ろう材により砥粒を単層固着してなる砥粒層３が形成されたものであり、台金２の外周側に、台金２の厚み方向に貫通した溝１１が形成されている。
また、実施例１と同一寸法で台金に直線状の貫通しない溝を形成し、溝の深さを０．１ｍｍ（砥粒の粒径の０．６７倍）としたものを比較例３とし、溝の深さを０．８ｍｍ（砥粒の粒径の５．３３倍）としたものを比較例４とした。
以上の研削砥石を作製して、研削性能を比較するための試験を行った。研削試験として、表１に示す条件でADC−１４を被加工物として溝加工を行った。

試験結果を表２に示す。

表２に示す試験結果は、比較例１の性能を１００とした指数で表している。試験結果から、実施例１、２は比較例１、２、３、４に対して、面粗さ、平面度、平行度等の加工精度が良好であることがわかる。また、砥粒間に切粉が詰まることはなく、消費電力を低減することができ、寿命を大幅に向上することができる。特に、比較例２、３、４では溝を設けているが、これらのものよりも実施例１、２における消費電力が少ないという結果が得られたことから、本発明のように、貫通しない溝を、砥粒の粒径の１倍以上５倍以下の深さで形成することによって、切粉の排出効率や研削液の供給効率が改善されることが実証されている。

本発明は、アルミニウムや鋳鉄からなる加工物の溝加工等に用いる研削砥石として利用することができる。

本発明の実施形態に係る研削砥石を示す図である。 比較例２の研削砥石を示す図である。

符号の説明

１ 研削砥石
２ 台金
３ 砥粒層
４ 溝
５ 砥粒

Claims (3)

1. 円板状の台金の側面外周側に砥粒を規則配列し、ろう材により前記砥粒を単層固着した研削砥石において、前記砥粒を配列しない領域を台金の円周方向に複数形成するとともに、この領域に台金の厚み方向に貫通しない溝が台金の外周から中心方向に向かって形成され、前記溝の形状は台金の円周方向になめらかな曲面状であり、この曲面は、曲率半径の異なる２つの曲面がなめらかに接続されたものであって、前記砥粒が配列された領域は、回転方向に対して前方側に向かって台金の厚みが減少する曲面を有し、前記砥粒を配列しない領域と砥粒が配列された領域とが交互に形成されていることを特徴とする研削砥石。
2. 前記溝の深さを砥粒の粒径の１倍以上５倍以下としたことを特徴とする請求項１に記載の研削砥石。
3. 前記砥粒先端の高さのばらつきを１０μｍ以下に揃えたことを特徴とする請求項１または２に記載の研削砥石。

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