JP4179766B2 - 軸付き砥石 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄系鋳物製品の仕上げ加工に使用される軸付き砥石に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鋳鉄鋳物、可鍛鋳鉄鋳物、鋼鋳物などの鉄系鋳物の仕上げ加工に、電着法またはろう付け法によりダイヤモンド砥粒を台金に固着した軸付き砥石が使用されている。たとえば特開平６−３３９８６４号公報には、回転電動機に取り付ける軸付き砥石の台金が鋼よりなるブランク部とこのブランク部を一体化して支持するシャンク部とを有してなる軸付き砥石において、ブランク部を軟鋼よりなる本体とこの本体の外周に電着したダイヤモンド砥粒とで構成し、シャンク部を超硬合金とした電着式軸付き砥石が記載されている。
【０００３】
この電着式軸付き砥石によれば、シャンク部とブランク部は金属ろうによって強固に一体化されているので、ブランク部とシャンク部がゆるむことなく安全な加工作業が可能であり、また、超硬質砥粒を用いているので研削性に優れている、とされている。
【０００４】
しかし、一般に電着法によって砥粒を固着した砥粒層は、砥粒の突き出しが小さいので早期に目詰まりが生じやすく、たとえば金型，機械部品用の鋳鉄鋳物の溝加工の場合、溝底面の面粗さやコーナー曲面部の加工精度が劣化する、という問題がある。また、砥粒の結合力が低いので砥粒が脱落しやすく、コーナー部の加工精度を維持できず、このため砥石寿命が短くなる、という問題がある。
【０００５】
このような問題に対して、ろう付け法によって砥粒を台金に固着した砥石が提案されている。たとえば特開２０００−３２６２３４号公報には、平均粒径１００〜２０００μｍの超砥粒をろう材を主成分とする結合材により台金表面に単層固着した砥石が記載されている。この砥石の製造に用いられるろう材は、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系活性化ろう材、Ｎｉ−Ｃｒ系ろう材、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ系ろう材である。
【０００６】
このろう付け式砥石によれば、砥粒間隔をあけて砥粒を固着し、チップポケットを形成することができるので、目詰まりが生じにくく、切れ味が向上する。また、電着式砥石に比べて砥粒の脱落が少なく、各種鋳物のバリ取り加工に優れた性能を発揮する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記した金型，機械部品用の鋳鉄鋳物の溝加工において、軸付き砥石は溝の側面と底面を同時に高精度に加工するのに使用される。この溝加工では、溝の底面は加工後の面粗さとしてＲａ３μｍ以内程度の面粗さが要求され、コーナー曲面部の加工精度として０．２ｍｍ以内程度の精度が要求される。
【０００８】
鋳鉄鋳物の溝加工において要求される前記のような面粗さや加工精度、特にコーナー曲面部の加工精度を満足しかつ長寿命の砥石を得るためには、砥粒層における砥粒の配列方向や配列間隔について特別な条件設定が必要である。しかしながら、従来このような条件設定について検討されたことはなく、不満足な加工精度や砥石寿命のもとで砥石を使用していたのが実状である。前記の特開２０００−３２６２３４号公報に記載の砥石は、鋳物のバリ取り用の砥石であり、この砥石での砥粒の配列方向や配列間隔の条件は溝加工用の砥粒層の砥粒のコーナー曲面部の加工精度向上についての適正な条件を示唆するものではない。
【０００９】
本発明が解決すべき課題は、軸付き砥石による鉄系鋳物の仕上げ加工、とくに溝加工においてコーナー加工の精度を向上させる砥粒層の好適な構成条件を得ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、円筒状の台金の外周面および端面にろう付け法により砥粒を一層固着した軸付き砥石において、台金端面と台金外周面との境界である稜部に面取り部を形成し、この面取り部に台金端面および台金外周面に配設した砥粒よりも粒径の大きい砥粒を配設したことを特徴とする。
【００１１】
円筒状の台金の外周面および端面に砥粒層を形成した軸付き砥石で溝加工を行う場合、砥石の台金の端面および外周面の砥粒層で溝の底面と側面を同時に研削することになるが、溝の底面と側面の境界部であるコーナー曲面部はとくに高い加工精度が要求される部分である。この溝加工において、台金端面の最外周側に配設された砥粒にかかる負担が大きく、砥粒の摩滅や破砕、脱落によりコーナー曲面部の加工精度が徐々に低下していくものである。本発明では、このコーナー曲面部の加工精度の低下を抑制するために、台金端面の外周に面取り部を形成し、この面取り部に大径の砥粒を配設する。
【００１２】
台金端面の外周に形成した面取り部に端面および外周面に配設した砥粒より大径の砥粒を配設することにより、加工時のコーナー曲面部の削り残しが無くなり、コーナー曲面部の加工精度を長期間維持でき、砥石の寿命も延長させることができる。
【００１３】
具体的には、端面および外周面に配設する砥粒の平均粒径Ｄおよび面取り幅Ｃに対して（Ｃ＋Ｄ）／√２以上から（Ｃ＋２Ｄ）／√２以下の範囲の平均粒径の砥粒を面取り部に配設する。面取り部に配設する砥粒の平均粒径が端面および外周面に配設する砥粒の平均粒径の（Ｃ＋Ｄ）／√２倍以上でないと面取り部の砥粒自体が切削において作用しないことから、コーナー曲面部の加工精度の向上効果が期待できない。ただし、面取り部に配設する砥粒が大きすぎると面取り部の砥粒が突出するためにコーナー曲面部の加工精度が悪化し、底面の加工面粗さが低下するので、面取り部に配設する砥粒の平均粒径は（Ｃ＋２Ｄ）／√２以下とするのが望ましい。
【００１４】
また、台金端面と外周面および面取り部に配設した砥粒に対してツルーイングを施し、砥粒の先端を揃えることが望ましい。砥粒の先端高さを揃えることにより、突出した砥粒を減少させ、またコーナー曲面部に接する面取り部位の砥粒の半径を小さくして、加工後のコーナー曲面部の半径（Ｒ）をより小さくすることができ、また加工面の面粗さも向上する。
【００１５】
ここで、前記ツルーイング量を、台金端面および台金外周面に配設した砥粒の平均粒径の５〜５０％の範囲に相当する量とするのが好ましい。ツルーイング量が端面および外周面に配設した砥粒の平均粒径の５％よりも少ないと面粗さの向上効果が期待できず、５０％を超えると被加工材と砥粒固着ろう材とが接触しやすくなり、切れ味の低下が生じるとともに、溶着の発生確率が高くなる
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態における軸付き砥石の全体斜視図であり、図２は台金端面と外周面および面取り部の砥粒層の砥粒配設状態を説明するための模式図であり、（ａ）は台金端面を含む部分断面図、（ｂ）は部分平面図である。
【００１７】
本実施形態の砥石１０は、金型，機械部品に用いられる鋳鉄鋳物の溝加工用の軸付き砥石であり、回転機械の駆動軸に取り付けられる軸１の先端側に円筒状の台金２が連設されており、台金２の側面３にダイヤモンド砥粒Ｄａを固着した砥粒層４が、端面５にダイヤモンド砥粒Ｄｂを固着した砥粒層６がそれぞれ形成され、さらに面取り部８にダイヤモンド砥粒Ｄｃが固着されている。台金２の外径は８ｍｍ、側面３の砥粒層４の台金長手方向の幅は１４ｍｍ、端面５の砥粒層６の幅は０．９ｍｍであり、面取り部８は側面３の上部と端面５の外周部を０．３ｍｍづつ４５度に面取りしている。なお、端面５は０．８ｍｍ幅の溝７により周方向に８区画に区分されている。
【００１８】
台金側面３の砥粒層４は、粒度＃８０／１００（平均粒径１８０μｍ）のダイヤモンド砥粒Ｄａを台金回転方向（図中の矢印方向）に対して５〜３０度の傾斜角θをもたせて配設し、ろう材により固着した後、５０μｍ（砥粒Ｄａの粒径の約２８％に相当）のツルーイングにより砥粒先端を揃えている。ここで、砥粒平均粒径をｄ、砥粒配列方向の砥粒間隔をｆ、隣接する配列との列間隔をｈとしたとき、０．２ｄ≦ｆ・ｓｉｎθ≦ｄおよびｄ≦ｈ≦４ｄの関係を満たすように砥粒配列方向の砥粒間隔と隣接する配列との列間隔を設定している。このような条件でダイヤモンド砥粒Ｄａを配列することにより、切れ味が良く、削り残しのない溝の側面研削ができる。
【００１９】
台金端面５の砥粒層６は、台金端面の周方向に区分された各区域ごとに、粒度＃８０／１００のダイヤモンド砥粒Ｄｂを周方向に２列に配設し、ろう材により固着した後、５０μｍ（砥粒Ｄｂの粒径の約２８％に相当）のツルーイングにより砥粒先端を揃えている。これにより、切れ味が良く、削り残しのない溝の底面研削ができる。
【００２０】
面取り部８には、粒度＃４０／５０（平均粒径４００μｍ）のダイヤモンド砥粒Ｄｃを配設している。この砥粒Ｄｃも台金側面３と台金端面５の砥粒層のツルーイング時に同時にツルーイングされて、図２（ａ）に示すように、加工対象の溝のコーナーに向かう微少な半径で形成された直角に近い断面が形成され、これによって加工後のコーナー曲面部の半径（Ｒ）をより小さくすることができる。
【００２１】
なお上記の実施形態では、砥粒はダイヤモンド砥粒を用いているが、ｃＢＮ砥粒その他の砥粒を用いることができるのはもちろんであり、砥粒の配設も実施形態の配設に限定されるものではなく、台金の寸法や加工対象に応じて前述の配設条件の範囲内で適正な条件で配設することができる。
【００２２】
〔試験例〕
図１に示した本発明の実施形態の砥石１０（発明品）と、面取り部とツルーイング処理の無いほかは砥石１０と同じ条件で砥粒層を形成した砥石（比較品１）と、砥石１０の台金２と同じ台金に電着法によりダイヤモンド砥粒を電着させた砥石（比較品２）を使用して研削試験を行った。
【００２３】
試験条件
工作機械：大隈 立型フライス盤
回転速度：８０００ｍｉｎ^−１
切り込み量：２０μｍ／ｐａｓｓ
送り速度：１５００ｍｍ／ｍｉｎ
被研削材：鋳鉄ＦＣ２５０
研削加工面：外径８ｍｍの４枚刃超硬エンドミルにより鋳鉄鋳物に幅１０ｍｍ、深さ１０ｍｍの溝を形成し、この溝の側面と底面を同時研削した。
溝の側面の面粗さが３μｍＲａを超えた時点またはコーナー曲面部の半径が０．２ｍｍを超えた時点で砥石寿命と判定した。
【００２４】
試験結果を表１に示す。
【表１】

【００２５】
表１からわかるように、発明品の砥石は比較品１，２の砥石に比べて、加工初期の面粗さおよびコーナー曲面部の加工精度に優れ、これを長期に渡って維持できた。これにより砥石寿命が大幅に増大した。さらに切れ味にも良好な結果が得られた。
【００２６】
【発明の効果】
（１）台金端面と台金外周面との境界である稜部に面取り部を形成し、この面取り部に台金端面および台金外周面に配設した砥粒よりも粒径の大きい砥粒を配設することにより、加工時のコーナー曲面部の削り残しが無くなり、コーナー曲面部の加工精度を長期間維持でき、砥石の寿命も延長させることができる。
【００２７】
（２）台金端面と外周面及び面取り部に配設した砥粒に対して適正な量のツルーイングを施し、砥粒の先端を揃えることにより、加工後のコーナー曲面部の半径をより小さくすることができ、また加工面の面粗さも向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態における軸付き砥石の全体斜視図である。
【図２】 台金端面と外周面および面取り部の砥粒層の砥粒配設状態を説明するための模式である。
【符号の説明】
１ 軸
２ 台金
３ 台金側面
４ 砥粒層
５ 台金端面
６ 砥粒層
７ 溝
８ 面取り部
１０ 砥石
Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃ ダイヤモンド砥粒
θ 傾斜角

Claims (1)

1. 円筒状の台金の外周面および端面にろう付け法により砥粒を一層固着した軸付き砥石において、台金端面と台金外周面との境界である稜部に面取り部を形成し、この面取り部に台金端面および台金外周面に配設した砥粒よりも粒径の大きい砥粒を配設し、前記面取り部に配設した砥粒の平均粒径を、台金端面および台金外周面に配設した砥粒の平均粒径Ｄおよび面取り幅Ｃに対して（Ｃ＋Ｄ）／√２以上から（Ｃ＋２Ｄ）／√２以下の範囲とし、台金端面と外周面および面取り部に配設した砥粒の先端を揃えたことを特徴とする軸付き砥石。

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