JP4186658B2 - 砥石表面形状調整方法及び装置、研削盤 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、研削加工に用いる砥石の表面形状を調整する砥石表面形状調整方法及び装置、その砥石表面形状調整装置を組み込んだ研削盤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、研削加工に用いる砥石の表面形状を調整する作業として、ツルーイング（形直し）とドレッシング（目直し）とが知られている。
このうち、ツルーイングとは、砥石軸に装着した砥石が、その回転時に振れを生じないようにするため、砥石の外周面が砥石軸に対して同心となるように砥石外周の砥粒や結合剤(ボンド)を削り落とす作業である。一方、ドレッシングとは、砥粒の摩耗や被加工材の目詰まり、或いはツルーイング後など、砥石の切れ味が低下した時に、その切れ味を回復させるために、結合剤や被加工材を除去して砥石の外周面に砥粒を突出させる作業である。
【０００３】
これらツルーイング及びドレッシングは、いずれも一般的には、予め決められた使用時間毎（但しドレッシングの方が高頻度）に実施され、特に砥石軸に砥石を装着した時にも実施される。即ち、断面が円形の砥石を砥石軸にねじ止めした場合、これを回転させた時に生じる砥石の振れは１０μｍ以上であり、これに対して、製品に要求される精度は数μm以下であるため、砥石軸に砥石を装着した時にもツルーイングが必要となるのである。
【０００４】
ところで、一般的に行われているツルーイングやドレッシングの方法としては、図６に示すように、調整の対象となる砥石Ａに、ダイヤモンド等からなるドレッサＢを押し当てる機械加工的な方法が知られている。
このような機械加工的な方法では、砥石Ａやその砥石Ａを支持する砥石軸Ｃに機械的な応力が作用して、たわみや歪みが生じてしまい（図中（ｂ）参照）、高精度に加工することができなかった。特に、近年では、製品の小型化に伴い、これを加工する砥石も小径化しているため、たわみや歪みがより生じ易くなっている。
【０００５】
これに対して、レーザ光を照射することにより、非接触にてツルーイングやドレッシングを行う方法が提案されている（例えば特許文献１参照。）。
この方法では、砥石を回転させながらツルーイングやドレッシングを行い、ツルーイングの際には、砥石の外周部分に砥石の接線方向からレーザ光を照射し、一方、ドレッシングの際には、砥石の結合剤部分のみにレーザ光を選択的に照射するようにされている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−３２１１５５号公報（段落［００３４］［００５３］）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、砥石を構成する砥粒の大きさは、数μｍ〜数十μｍ程度であり、このような砥粒を避けて結合剤のみにレーザを照射することは非常に困難なことであるため、ドレッシングの作業時間が増大し、その結果、加工とドレッシングとを繰り返すサイクルタイムが増大して生産性が低下するという問題があった。しかも、上記方法では、この困難な作業を砥石を回転させながら行うものであり、その実現は非常に困難であるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するために、砥石の表面形状の調整を非接触にて容易に実施できるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた第一発明の砥石表面形状調整方法では、砥石を構成する砥粒及び結合剤として、エネルギービームの照射により除去するには、砥粒の方が結合剤より高いエネルギー密度を必要とする材質のものを用いる。そして、エネルギービームの照射によって、砥粒と結合剤とをいずれも除去可能なエネルギー密度が得られる第１の設定条件と、結合剤を主として除去可能なエネルギー密度が得られる第２の設定条件とを切り替える。これにより、第１の設定条件にて、砥石の外形を、その砥石が取り付けられた回転軸に対して軸対称な形状に調整するツルーイングを行い、第２の設定条件にて、砥石の表面に砥粒を突出させるドレッシングを行うと共に、ドレッシング及びツルーイングの少なくとも開始前には、前記砥石の表面に付着した研削オイルを除去するための操作を行う。
【００１０】
つまり、本発明によれば、第２の設定条件では、結合剤のみが除去され、砥粒は除去されずに残るようなエネルギー密度にてエネルギービームが照射されるため、ドレッシングのときにも、ツルーイングのときと同様に、砥粒を避けてエネルギービームを照射する必要がなく、砥石の表面形状の調整作業を簡単かつ速やかに行うことができる。
【００１１】
また、本発明によれば、被加工材の削りカスの除去に必要なエネルギー密度が、砥粒の除去に必要なエネルギー密度より小さければ、第２の設定条件を、結合剤と削りカスを主として除去可能なエネルギー密度が得られるように設定することにより、ドレッシングやツルーイングを実行するだけで、削りカスも同時に除去することができる。
更に、本発明によれば、ドレッシング及びツルーイングの少なくとも開始前には、砥石の表面に付着した研削オイルを除去するための操作、例えば、エアブローによる研削オイルの吹き飛ばし等を行うため、ツルーイングやドレッシングを行う時に照射されるエネルギービームによって、砥石に付着した研削オイルが引火する危険性を低減することができる。
【００１２】
ところで、第１及び第２の設定条件を実現する具体的な方法としては、例えば、砥石の回転速度を変化（第１の設定条件では第２の設定条件より低速にする）させてもよいし、エネルギービームが照射される前記砥石上の照射地点での集光径を変化（第１の設定条件では第２の設定条件より小さくする）させてもよいし、エネルギービームの強度を変化（第１の設定条件では前記第２の設定条件より高くする）させてもよい。
【００１３】
なお、ツルーイングでは、エネルギービームの照射を、砥石の表面に対する接線方向から行うことが望ましく、一方、ドレッシングでは、エネルギービームの照射を、砥石の表面に対する法線方向から行うことが望ましい。
また、エネルギービームとしては、例えば、レーザ光を用いることができる。そして、エネルギービーム（レーザ光）が照射された部分のみ、砥粒や結合剤の除去が行われ、その周囲に熱影響を及ぼさないようにするためには、大きなエネルギーを瞬時的に照射することが望ましく、そのためには、エネルギービームをパルス状に照射し、しかも、そのパルス幅を可能な限り短くすること（ピコ秒，フェムト秒オーダとする）が望ましい。また、何らかの理由でパルス幅を短くできない時には、レーザ光の波長を可能な限り短くすることが望ましい。
【００１５】
ところで、砥石に付着した研削オイルだけでなく、空気中に浮遊するオイルミストもエネルギービームによって引火する危険性がある。このため、ドレッシング及びツルーイングは、不燃性ガスで満たされた領域にて行うことが望ましい。
次に、第二発明の砥石表面形状調整装置では、回転駆動手段が、砥石が取り付けられる回転軸を駆動し、その回転軸と共に回転する砥石に、ビーム照射手段が、エネルギービームを照射する。また、切替手段は、ビーム照射手段によるエネルギービームの照射により、砥粒と結合剤とをいずれも除去可能なエネルギー密度が得られる第１の設定条件、又は結合剤を主として除去可能なエネルギー密度が得られる第２の設定条件のいずれかに設定条件を切り替える。そして、第１の設定条件にて、砥石の外形を、回転軸に対して軸対称な形状に調整するツルーイングを行い、第２の設定条件にて、砥石の表面に砥粒を突出させるドレッシングを行う。また、ドレッシング及びツルーイングの少なくとも開始前には、前記オイル除去手段が動作して、砥石の表面に付着した研削オイルを除去するように構成されている。
【００１６】
つまり、本発明の装置は、第一発明の方法を実現する装置であり、その方法を実施した場合と同様の効果を得ることができる。
ところで、第１及び第２の設定条件を実現するため、回転駆動手段に、切替手段による設定条件の切替に従って回転軸の回転速度を変化（第１の設定条件では第２の設定条件より低速にする）させてもよいし、ビーム照射手段に、切替手段による設定条件の切替に従って、エネルギービームの強度を変化（第１の設定条件では第２の設定条件より高くする）させてもよい。
【００１７】
また、ビーム照射手段が照射するエネルギービームを集光する集光手段を備えている場合には、この集光手段に、切替手段による設定条件の切替に従って、エネルギービームが照射される砥石上の照射地点での集光径を変化（第１の設定条件では第２の設定条件より小さくする）させてもよい。
【００１８】
更に、ビーム照射手段と砥石との相対位置を変化させる位置可変手段を備えている場合には、この位置可変手段に、切替手段による設定条件の切替に従って、ビーム照射手段と砥石との相対位置を変化させてもよい。具体的には、第１の設定条件では砥石の表面に対する接線方向から前記エネルギービームが照射され、第２の設定条件では砥石の表面に対する法線方向からエネルギービームが照射されるようにする。
【００１９】
この場合、位置可変手段を、回転軸を含む仮想面に対してビーム照射手段を平行移動させるように構成すると共に、ビーム照射手段から照射されるエネルギービームを、仮想面との距離だけ離れた位置にて焦点を結ぶように設定することが望ましい。
【００２０】
即ち、エネルギービームが照射される砥石上の照射位置が、第２の設定条件では第１の設定条件のときよりビーム照射手段に接近したものとなり、エネルギービームの焦点がぼける（集光径が大きくなる）ことによって、単位面積当たりのエネルギー密度が低下する。つまり、ビーム照射手段と砥石との相対位置を変化させるだけで、砥石上の照射位置でのエネルギー密度を簡単に変化させることができる。
【００２１】
ところで、不燃性ガスで満たされた調整室を備え、調整室内にて前記エネルギービームが砥石に照射されるように、ビーム照射手段と回転軸とを配置すれば、エネルギービームの照射による引火を防止でき、装置の使用時における安全性を向上させることができる。
【００２２】
なお、第二発明の砥石表面形状調整装置は、砥石のツルーイングやドレッシング専用の装置として構成してもよいが、研削加工を行う研削盤に組み込んだ形で構成してもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の砥石表面形状調整装置の構成を示すブロック図である。
【００２４】
なお、本実施形態の砥石表面形状調整装置１は、被加工材を砥石３にて研削加工する周知の研削盤に組み込まれている。但し、研削盤には、砥石３を用いて被加工材の研削加工を行うための加工エリアと、砥石３の表面形状の調整（ツルーイングやドレッシング）を行うための調整エリアとが別々に設けられており、調整エリアには不燃性ガス（例えば、チッソ）で室内が満たされた調整室５が設置されている。
【００２５】
そして、図１に示すように、砥石表面形状調整装置１は、砥石３が取り付けられる砥石軸１１、及びこの砥石軸１１を回転駆動する回転駆動部１３を備え、加工エリア（調整室５の外）と調整エリア（調整室５の内）との間を移動可能に構成された砥石台１０と、砥石台１０の位置を三次元的に変位させる砥石台駆動部２０と、調整室５内に設けられ、砥石３にエネルギービームとしてのレーザ光を照射するレーザ照射部３０と、加工エリアに設けられ砥石３にエアーを吹き付けて、砥石３に付着した研削オイルを吹き飛ばすエアーブロワ４０と、研削加工や調整（ツルーイング，ドレッシング）を実行するための各種指令や制御量等を入力するための操作部５０と、操作部５０からの入力に従って、装置各部を制御する制御部６０とを備えている。
【００２６】
但し、砥石台１０及び砥石台駆動部２０は、砥石表面形状調整装置１を組み込んだ研削盤が、その本来の機能を果たすために設けられているものを共用している。
このうち、レーザ照射部３０は、レーザ光を発生させるレーザ発振器３１，及びレーザ光を反射する反射鏡３３や反射鏡３３にて反射したレーザ光を集光するレンズ３５を含む光学系部品からなる。
【００２７】
そして、レーザ発振器３１は、パルス幅がフェムト秒オーダのレーザ光を連続的に発生させるフェムト秒レーザからなり、制御部６０からの指令に従って、レーザ光の発生期間をオンオフ制御すると共に、レーザ光の強度を任意に設定できるように構成されている。
【００２８】
また、砥石台１０を構成する回転駆動部１３は、制御部６０からの指令に従って、砥石軸１１の回転をオンオフ制御すると共に、その回転数を任意に設定できるように構成されている。
また、砥石台駆動部２０は、制御部６０からの指令に従って、砥石台１０を調整室５の外部又は内部に移動させると共に、調整室５の外部（加工エリア）では被加工材に対する砥石３の位置を、調整室５の内部（調整エリア）ではレーザ照射部３０からのレーザ光に対する砥石の位置を、三次元的に変化させることが可能なように構成されている。
【００２９】
更に、エアーブロワ４０は、制御部６０からの指令に従って、エアーの発生をオンオフ制御するように構成されている。
ここで、砥石軸１１に取り付けられる砥石３は、ダイヤモンドやボラゾン（ＣＢＮ）等からなる硬質で微細な砥粒（本実施形態では砥粒径が約３０μm)を、ビトリファイド，メタルボンド，レジンボンド等からなるボンド（結合剤）にて一体化した周知のものである。
【００３０】
但し、図２に示すように、ボンドは、その除去に必要な単位面積当たりのエネルギー（エネルギー密度）が、被加工材（例えばＳＣＭ：クロムモリブデン鋼）と同程度のものを用い、また、砥粒は、ボンドや被加工材と比較して、その除去に必要な単位面積当たりのエネルギーが十分に高いもの、換言すれば、レーザ光に対する除去性が十分に低いものが用いられる。
【００３１】
このように構成された砥石表面形状調整装置１では、操作部５０から被加工材の研削加工を行うことを示す操作が入力されると、制御部６０は、砥石台駆動部２０に指令を出して、砥石台１０を調整室５の外部にある加工エリアに移動させる。
【００３２】
また、操作部５０から砥石３の表面形状の調整（ツルーイング又はドレッシング）を行うことを示す操作が入力されると、制御部６０は、砥石台駆動部２０に指令を出して、砥石台１０を調整室５の内部にある調整エリアに移動させる。
なお、研削加工時には、被加工材の加工面に研削オイルが塗布されるため、研削加工の終了時には、砥石３の表面にも研削オイルが付着した状態となる。このため、制御部６０は、砥石３の表面形状の調整のために、砥石台１０を加工エリアから調整エリアに移動させる前には、エアーブロワ４０を作動させて、砥石３の表面に付着した研削オイルを吹き飛ばすオイル除去作業を実行する。但し、砥石軸１１に砥石３を取り付けた直後に行う調整作業の際には、砥石３に研削オイルが付着していないため、このオイル除去作業を省略してもよい。
【００３３】
次に、調整室５の内部で行う調整作業（ツルーイング及びドレッシング）について説明する。
この調整作業において、制御部６０は、まず、砥石台駆動部２０に指令を出すことにより、図３に示すように、砥石台１０の位置を、その砥石軸１１に取り付けられた砥石３の接線方向からレーザ光が照射され、しかも、砥石３上におけるレーザ光の照射位置が、レンズ３５により集光されたレーザ光の集光径が最も小さくなる位置（レンズの焦点位置）となるように位置決めする。
【００３４】
その後、制御部６０は、回転駆動部１３，砥石台駆動部２０，レーザ発振器３１に指令を出すことにより、砥石軸１１を一定速度で回転させ、レーザ発振器３１に一定強度のレーザ光を発生させると共に、砥石台１０を砥石軸１１の軸方向に、砥石３の外縁に沿って一定速度で移動させる。
【００３５】
但し、レーザ発振器３１は、ツルーイングとドレッシングとで同じ強度のレーザ光を発生させる。また、回転駆動部１３は、ツルーイングでは、砥粒３ａの除去に必要なエネルギー密度（図２中のしきい値Ｅ１より高）が得られるような回転速度（ドレッシング時より小）となり、一方、ドレッシングでは、ボンド３ｂと被加工材の削りカスが主として除去されるようなエネルギー密度（図２中のしきい値Ｅ２〜Ｅ３の間）が得られるような回転速度（ツルーイング時より大）となるように砥石軸１１の回転速度を制御する。更に、砥石台駆動部２０は、レーザ光の照射位置を、ドレッシングの時にはツルーイングの時よりも、砥粒の突き出し量だけ砥石軸１１の中心側に移動させる。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態の砥石表面形状調整装置１においては、ドレッシングとツルーイングとでは、砥石３に照射するレーザ光の単位面積当たりのエネルギを変化させ、ツルーイングでは、砥粒３ａが除去されずに残るようなエネルギ密度となるようにされている。
【００３７】
従って、本実施形態の砥石表面形状調整装置１によれば、ツルーイング時に、砥粒３ａを避けてレーザ光を照射する必要がなく、砥石３の表面形状の調整作業を簡単かつ速やかに行うことができる。
また、本実施形態では、ボンドとして、その除去に必要なエネルギー密度が被加工材と同程度のもの用いているため、ドレッシングやツルーイングを実施するだけで、被加工材の削りカスも同時に除去することができる。
【００３８】
更に、本実施形態では、砥石３に照射されるエネルギ密度を、砥石３（砥石軸１１）の回転速度を変化させることで変化させているため、微少な調整が可能であり、しかも、フェムト秒レーザを用いてレーザ光を発生させ、レーザ光の照射位置の周囲に熱影響を及ぼすことのないようにされているため、砥粒３ａやボンド３ｂの除去を精度よく行うことができる。その結果、砥粒の突き出し量の調整、ひいては砥石３による研削加工の結果として得られる加工面粗さの調整を精度よく行うことができる。
【００３９】
また、本実施形態では、不燃性ガスで満たされた調整室５の内部で調整作業を行うだけでなく、砥石３（砥石台１０）を調整室５に移動させる前には、エアーブロワ４０により、砥石３に付着した研削オイルを除去するようにされているため、レーザ光によって研削オイルやオイルミストが引火することを確実に防止でき、レーザ光を用いた調整作業の安全性を向上させることができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、レーザ光の強度を一定とし、砥石軸１１の回転速度を変化させることで、砥石３に照射されるエネルギー密度を変化させているが、逆に、砥石軸１１の回転速度を一定とし、レーザ光の強度を変化させるように構成してもよい。
［第２実施形態］
次に第２実施形態について説明する。
【００４１】
本実施形態の砥石表面形状調整装置１は、第１実施形態のものとは、砥石３の表面形状の調整時に制御部６０が実行する制御の内容が一部異なるだけであるため、この制御部６０が実行する制御についてのみ説明する。
まず、ツルーイングは、第１実施形態のときと全く同様に実行される。即ち、制御部６０は、砥石台駆動部２０に指令を出すことにより、図４（ａ）に示すように、砥石台１０の位置を、その砥石軸１１に取り付けられた砥石３の接線方向からレーザ光が照射され、しかも、砥石３上におけるレーザ光の照射位置が、レンズ３５により集光されたレーザ光の集光径が最も小さくなる位置（レンズの焦点位置）となるように位置決めする。
【００４２】
その後、制御部６０は、回転駆動部１３，砥石台駆動部２０，レーザ発振器３１に指令を出すことにより、砥石軸１１を一定速度で回転させ、レーザ発振器３１に一定強度のレーザ光を発生させると共に、砥石台１０を砥石軸１１の軸方向に、砥石３の外縁に沿って移動させる。
【００４３】
一方、ドレッシングでは、制御部６０は、砥石台駆動部２０に指令を出すことにより、図４（ｂ）に示すように、砥石台１０の位置を、その砥石軸１１に取り付けられた砥石３の表面の法線方向からレーザ光が照射される位置に位置決めする。このとき、砥石軸１１の中心線を含む仮想面からレンズ３５までの距離Ｄがツルーイング時と同じに保たれるように、砥石台１０の位置は仮想面に対して平行移動させる。
【００４４】
つまり、ドレッシング時には、砥石３上のレーザ光の照射位置におけるレーザ光の集光径は、ツルーイング時より大きなものとなり、レーザ光が同じ強度であれば、砥石３に照射される単位面積当たりのエネルギーがツルーイング時より減少するようにされている。
【００４５】
その後、制御部６０は、回転駆動部１３，砥石台駆動部２０，レーザ発振器３１に指令を出すことにより、砥石軸１１を一定速度で回転させ、レーザ発振器３１に一定強度のレーザ光を発生させると共に、砥石台１０を砥石軸１１の軸方向に沿って一定速度で移動させる。
【００４６】
但し、レーザ発振器３１は、ツルーイングとドレッシングとで同じ強度のレーザ光を発生させ、また、回転駆動部１３も、ツルーイングとドレッシングとで同じ回転速度で砥石軸１１を駆動するように設定される。また、そのレーザ光の強度や砥石軸１１の回転速度は、レーダ光の照射位置の移動によって、ツルーイングの時には、エネルギー密度がＥ１より高くなり、ドレッシングの時には、エネルギー密度がＥ２〜Ｅ３の間となるように設定される（図２参照）。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態の砥石表面形状調整装置１では、砥石３上でのレーザ光の照射位置を変化させて、その照射位置でのレーザ光の集光径を変化させることで、砥石に照射されるエネルギ密度を変化させている以外は、第１実施形態と全く同様に構成されている。
【００４８】
従って、本実施形態の砥石表面形状調整装置１によれば、第１実施形態の場合と同様の効果を得ることができるだけでなく、回転駆動部１３は砥石軸１１を常に一定の回転速度で駆動すればよいため、装置構成や制御を簡略化できる。
ところで、本実施形態では、レーザ光の照射位置を変化させることで、照射位置でのレーザ光の集光径を変化させているが、図５に示すように、照射位置を一定とし、仮想面とレンズ３５との距離Ｄを変化させることで、集光径を変化させるように構成してもよい。また、照射位置と距離Ｄとをいずれも変化させることで、集光径を変化させるように構成してもよい。
【００４９】
そして、距離Ｄを変化させる方法としては、砥石台駆動部２０により砥石台１０をレンズ３５に接近させてもよいし、レンズ３５の位置を移動させる機構を追加して、レンズ３５を仮想面に接近させるようにしてもよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
【００５０】
例えば、上記実施形態では、砥石軸１１の回転速度、レーザ発振器３１が発生させるレーザ光の強度、砥石３上でのレーザ光の集光径のいずれかを変化させることにより、砥石３に照射されるエネルギー密度を変化させているが、これらの任意の組み合わせにより、エネルギー密度を変化させるように構成してもよい。
【００５１】
また、レーザ光の照射方向は、砥石３の表面の接線方向や法線方向に限るものではなく、どの方向から照射してもよい。
更に、上記実施形態では、レーザ発振器３１として、フェムト秒レーザが用いられているが、これに限るものではなく、必要なエネルギーが得られるのであればピコ秒レーザや、発生させるレーザ光の波長が短い（エネルギーの大きい）ＴＨＧレーザ等を用いてもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、加工エリアと調整エリアとの間（調整室５の内外）の砥石台１０の移動を、砥石台駆動部２０に行わせているが、この移動を手動で行い、研削加工時及び調整時の精密な位置の制御のみを、砥石台駆動部２０に行わせるように構成してもよい。
【００５３】
また更に、上記実施形態では、砥石表面形状調整装置１を、研削盤に組み込んでいるが、これを研削盤から独立した単独の装置として構成してもよい。
また更に、ツルーイング作業とドレッシング作業の間には、研削加工を含んでも良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態の砥石表面形状調整装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 砥粒，ボンド，被加工材のレーザに対する除去性を示すグラフである。
【図３】 第１実施形態における制御方法を示す説明図である。
【図４】 第２実施形態における制御方法を示す説明図である。
【図５】 第２実施形態の変形例における制御方法を示す説明図である。
【図６】 機械加工的な砥石表面形状の調整方法の問題点を示す説明図である。
【符号の説明】
１…砥石表面形状調整装置、３…砥石、３ａ…砥粒、３ｂ…ボンド、５…調整室、１０…砥石台、１１…砥石軸、１３…回転駆動部、２０…砥石台駆動部、３０…レーザ照射部、３１…レーザ発振器、３３…反射鏡、３５…レンズ、４０…エアーブロワ、５０…操作部、６０…制御部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、研削加工に用いる砥石の表面形状を調整する砥石表面形状調整方法及び装置、その砥石表面形状調整装置を組み込んだ研削盤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、研削加工に用いる砥石の表面形状を調整する作業として、ツルーイング（形直し）とドレッシング（目直し）とが知られている。
このうち、ツルーイングとは、砥石軸に装着した砥石が、その回転時に振れを生じないようにするため、砥石の外周面が砥石軸に対して同心となるように砥石外周の砥粒や結合剤(ボンド)を削り落とす作業である。一方、ドレッシングとは、砥粒の摩耗や被加工材の目詰まり、或いはツルーイング後など、砥石の切れ味が低下した時に、その切れ味を回復させるために、結合剤や被加工材を除去して砥石の外周面に砥粒を突出させる作業である。
【０００３】
これらツルーイング及びドレッシングは、いずれも一般的には、予め決められた使用時間毎（但しドレッシングの方が高頻度）に実施され、特に砥石軸に砥石を装着した時にも実施される。即ち、断面が円形の砥石を砥石軸にねじ止めした場合、これを回転させた時に生じる砥石の振れは１０μｍ以上であり、これに対して、製品に要求される精度は数μm以下であるため、砥石軸に砥石を装着した時にもツルーイングが必要となるのである。
【０００４】
ところで、一般的に行われているツルーイングやドレッシングの方法としては、図６に示すように、調整の対象となる砥石Ａに、ダイヤモンド等からなるドレッサＢを押し当てる機械加工的な方法が知られている。
このような機械加工的な方法では、砥石Ａやその砥石Ａを支持する砥石軸Ｃに機械的な応力が作用して、たわみや歪みが生じてしまい（図中（ｂ）参照）、高精度に加工することができなかった。特に、近年では、製品の小型化に伴い、これを加工する砥石も小径化しているため、たわみや歪みがより生じ易くなっている。
【０００５】
これに対して、レーザ光を照射することにより、非接触にてツルーイングやドレッシングを行う方法が提案されている（例えば特許文献１参照。）。
この方法では、砥石を回転させながらツルーイングやドレッシングを行い、ツルーイングの際には、砥石の外周部分に砥石の接線方向からレーザ光を照射し、一方、ドレッシングの際には、砥石の結合剤部分のみにレーザ光を選択的に照射するようにされている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−３２１１５５号公報（段落［００３４］［００５３］）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、砥石を構成する砥粒の大きさは、数μｍ〜数十μｍ程度であり、このような砥粒を避けて結合剤のみにレーザを照射することは非常に困難なことであるため、ドレッシングの作業時間が増大し、その結果、加工とドレッシングとを繰り返すサイクルタイムが増大して生産性が低下するという問題があった。しかも、上記方法では、この困難な作業を砥石を回転させながら行うものであり、その実現は非常に困難であるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解決するために、砥石の表面形状の調整を非接触にて容易に実施できるようにすることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた第一発明の砥石表面形状調整方法では、砥石を構成する砥粒及び結合剤として、エネルギービームの照射により除去するには、砥粒の方が結合剤より高いエネルギー密度を必要とする材質のものを用いる。そして、エネルギービームの照射によって、砥粒と結合剤とをいずれも除去可能なエネルギー密度が得られる第１の設定条件と、結合剤を主として除去可能なエネルギー密度が得られる第２の設定条件とを切り替える。これにより、第１の設定条件にて、砥石の外形を、その砥石が取り付けられた回転軸に対して軸対称な形状に調整するツルーイングを行い、第２の設定条件にて、砥石の表面に砥粒を突出させるドレッシングを行うと共に、ドレッシング及びツルーイングの少なくとも開始前には、前記砥石の表面に付着した研削オイルを除去するための操作を行う。
【００１０】
つまり、本発明によれば、第２の設定条件では、結合剤のみが除去され、砥粒は除去されずに残るようなエネルギー密度にてエネルギービームが照射されるため、ドレッシングのときにも、ツルーイングのときと同様に、砥粒を避けてエネルギービームを照射する必要がなく、砥石の表面形状の調整作業を簡単かつ速やかに行うことができる。
【００１１】
また、本発明によれば、被加工材の削りカスの除去に必要なエネルギー密度が、砥粒の除去に必要なエネルギー密度より小さければ、第２の設定条件を、結合剤と削りカスを主として除去可能なエネルギー密度が得られるように設定することにより、ドレッシングやツルーイングを実行するだけで、削りカスも同時に除去することができる。
更に、本発明によれば、ドレッシング及びツルーイングの少なくとも開始前には、砥石の表面に付着した研削オイルを除去するための操作、例えば、エアブローによる研削オイルの吹き飛ばし等を行うため、ツルーイングやドレッシングを行う時に照射されるエネルギービームによって、砥石に付着した研削オイルが引火する危険性を低減することができる。
【００１２】
ところで、第１及び第２の設定条件を実現する具体的な方法としては、例えば、砥石の回転速度を変化（第１の設定条件では第２の設定条件より低速にする）させてもよいし、エネルギービームが照射される前記砥石上の照射地点での集光径を変化（第１の設定条件では第２の設定条件より小さくする）させてもよいし、エネルギービームの強度を変化（第１の設定条件では前記第２の設定条件より高くする）させてもよい。
【００１３】
なお、ツルーイングでは、エネルギービームの照射を、砥石の表面に対する接線方向から行うことが望ましく、一方、ドレッシングでは、エネルギービームの照射を、砥石の表面に対する法線方向から行うことが望ましい。
また、エネルギービームとしては、例えば、レーザ光を用いることができる。そして、エネルギービーム（レーザ光）が照射された部分のみ、砥粒や結合剤の除去が行われ、その周囲に熱影響を及ぼさないようにするためには、大きなエネルギーを瞬時的に照射することが望ましく、そのためには、エネルギービームをパルス状に照射し、しかも、そのパルス幅を可能な限り短くすること（ピコ秒，フェムト秒オーダとする）が望ましい。また、何らかの理由でパルス幅を短くできない時には、レーザ光の波長を可能な限り短くすることが望ましい。
【００１５】
ところで、砥石に付着した研削オイルだけでなく、空気中に浮遊するオイルミストもエネルギービームによって引火する危険性がある。このため、ドレッシング及びツルーイングは、不燃性ガスで満たされた領域にて行うことが望ましい。
次に、第二発明の砥石表面形状調整装置では、回転駆動手段が、砥石が取り付けられる回転軸を駆動し、その回転軸と共に回転する砥石に、ビーム照射手段が、エネルギービームを照射する。また、切替手段は、ビーム照射手段によるエネルギービームの照射により、砥粒と結合剤とをいずれも除去可能なエネルギー密度が得られる第１の設定条件、又は結合剤を主として除去可能なエネルギー密度が得られる第２の設定条件のいずれかに設定条件を切り替える。そして、第１の設定条件にて、砥石の外形を、回転軸に対して軸対称な形状に調整するツルーイングを行い、第２の設定条件にて、砥石の表面に砥粒を突出させるドレッシングを行う。また、ドレッシング及びツルーイングの少なくとも開始前には、前記オイル除去手段が動作して、砥石の表面に付着した研削オイルを除去するように構成されている。
【００１６】
つまり、本発明の装置は、第一発明の方法を実現する装置であり、その方法を実施した場合と同様の効果を得ることができる。
ところで、第１及び第２の設定条件を実現するため、回転駆動手段に、切替手段による設定条件の切替に従って回転軸の回転速度を変化（第１の設定条件では第２の設定条件より低速にする）させてもよいし、ビーム照射手段に、切替手段による設定条件の切替に従って、エネルギービームの強度を変化（第１の設定条件では第２の設定条件より高くする）させてもよい。
【００１７】
また、ビーム照射手段が照射するエネルギービームを集光する集光手段を備えている場合には、この集光手段に、切替手段による設定条件の切替に従って、エネルギービームが照射される砥石上の照射地点での集光径を変化（第１の設定条件では第２の設定条件より小さくする）させてもよい。
【００１８】
更に、ビーム照射手段と砥石との相対位置を変化させる位置可変手段を備えている場合には、この位置可変手段に、切替手段による設定条件の切替に従って、ビーム照射手段と砥石との相対位置を変化させてもよい。具体的には、第１の設定条件では砥石の表面に対する接線方向から前記エネルギービームが照射され、第２の設定条件では砥石の表面に対する法線方向からエネルギービームが照射されるようにする。
【００１９】
この場合、位置可変手段を、回転軸を含む仮想面に対してビーム照射手段を平行移動させるように構成すると共に、ビーム照射手段から照射されるエネルギービームを、仮想面との距離だけ離れた位置にて焦点を結ぶように設定することが望ましい。
【００２０】
即ち、エネルギービームが照射される砥石上の照射位置が、第２の設定条件では第１の設定条件のときよりビーム照射手段に接近したものとなり、エネルギービームの焦点がぼける（集光径が大きくなる）ことによって、単位面積当たりのエネルギー密度が低下する。つまり、ビーム照射手段と砥石との相対位置を変化させるだけで、砥石上の照射位置でのエネルギー密度を簡単に変化させることができる。
【００２１】
ところで、不燃性ガスで満たされた調整室を備え、調整室内にて前記エネルギービームが砥石に照射されるように、ビーム照射手段と回転軸とを配置すれば、エネルギービームの照射による引火を防止でき、装置の使用時における安全性を向上させることができる。
【００２２】
なお、第二発明の砥石表面形状調整装置は、砥石のツルーイングやドレッシング専用の装置として構成してもよいが、研削加工を行う研削盤に組み込んだ形で構成してもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の砥石表面形状調整装置の構成を示すブロック図である。
【００２４】
なお、本実施形態の砥石表面形状調整装置１は、被加工材を砥石３にて研削加工する周知の研削盤に組み込まれている。但し、研削盤には、砥石３を用いて被加工材の研削加工を行うための加工エリアと、砥石３の表面形状の調整（ツルーイングやドレッシング）を行うための調整エリアとが別々に設けられており、調整エリアには不燃性ガス（例えば、チッソ）で室内が満たされた調整室５が設置されている。
【００２５】
そして、図１に示すように、砥石表面形状調整装置１は、砥石３が取り付けられる砥石軸１１、及びこの砥石軸１１を回転駆動する回転駆動部１３を備え、加工エリア（調整室５の外）と調整エリア（調整室５の内）との間を移動可能に構成された砥石台１０と、砥石台１０の位置を三次元的に変位させる砥石台駆動部２０と、調整室５内に設けられ、砥石３にエネルギービームとしてのレーザ光を照射するレーザ照射部３０と、加工エリアに設けられ砥石３にエアーを吹き付けて、砥石３に付着した研削オイルを吹き飛ばすエアーブロワ４０と、研削加工や調整（ツルーイング，ドレッシング）を実行するための各種指令や制御量等を入力するための操作部５０と、操作部５０からの入力に従って、装置各部を制御する制御部６０とを備えている。
【００２６】
但し、砥石台１０及び砥石台駆動部２０は、砥石表面形状調整装置１を組み込んだ研削盤が、その本来の機能を果たすために設けられているものを共用している。
このうち、レーザ照射部３０は、レーザ光を発生させるレーザ発振器３１，及びレーザ光を反射する反射鏡３３や反射鏡３３にて反射したレーザ光を集光するレンズ３５を含む光学系部品からなる。
【００２７】
そして、レーザ発振器３１は、パルス幅がフェムト秒オーダのレーザ光を連続的に発生させるフェムト秒レーザからなり、制御部６０からの指令に従って、レーザ光の発生期間をオンオフ制御すると共に、レーザ光の強度を任意に設定できるように構成されている。
【００２８】
また、砥石台１０を構成する回転駆動部１３は、制御部６０からの指令に従って、砥石軸１１の回転をオンオフ制御すると共に、その回転数を任意に設定できるように構成されている。
また、砥石台駆動部２０は、制御部６０からの指令に従って、砥石台１０を調整室５の外部又は内部に移動させると共に、調整室５の外部（加工エリア）では被加工材に対する砥石３の位置を、調整室５の内部（調整エリア）ではレーザ照射部３０からのレーザ光に対する砥石の位置を、三次元的に変化させることが可能なように構成されている。
【００２９】
更に、エアーブロワ４０は、制御部６０からの指令に従って、エアーの発生をオンオフ制御するように構成されている。
ここで、砥石軸１１に取り付けられる砥石３は、ダイヤモンドやボラゾン（ＣＢＮ）等からなる硬質で微細な砥粒（本実施形態では砥粒径が約３０μm)を、ビトリファイド，メタルボンド，レジンボンド等からなるボンド（結合剤）にて一体化した周知のものである。
【００３０】
但し、図２に示すように、ボンドは、その除去に必要な単位面積当たりのエネルギー（エネルギー密度）が、被加工材（例えばＳＣＭ：クロムモリブデン鋼）と同程度のものを用い、また、砥粒は、ボンドや被加工材と比較して、その除去に必要な単位面積当たりのエネルギーが十分に高いもの、換言すれば、レーザ光に対する除去性が十分に低いものが用いられる。
【００３１】
このように構成された砥石表面形状調整装置１では、操作部５０から被加工材の研削加工を行うことを示す操作が入力されると、制御部６０は、砥石台駆動部２０に指令を出して、砥石台１０を調整室５の外部にある加工エリアに移動させる。
【００３２】
また、操作部５０から砥石３の表面形状の調整（ツルーイング又はドレッシング）を行うことを示す操作が入力されると、制御部６０は、砥石台駆動部２０に指令を出して、砥石台１０を調整室５の内部にある調整エリアに移動させる。
なお、研削加工時には、被加工材の加工面に研削オイルが塗布されるため、研削加工の終了時には、砥石３の表面にも研削オイルが付着した状態となる。このため、制御部６０は、砥石３の表面形状の調整のために、砥石台１０を加工エリアから調整エリアに移動させる前には、エアーブロワ４０を作動させて、砥石３の表面に付着した研削オイルを吹き飛ばすオイル除去作業を実行する。但し、砥石軸１１に砥石３を取り付けた直後に行う調整作業の際には、砥石３に研削オイルが付着していないため、このオイル除去作業を省略してもよい。
【００３３】
次に、調整室５の内部で行う調整作業（ツルーイング及びドレッシング）について説明する。
この調整作業において、制御部６０は、まず、砥石台駆動部２０に指令を出すことにより、図３に示すように、砥石台１０の位置を、その砥石軸１１に取り付けられた砥石３の接線方向からレーザ光が照射され、しかも、砥石３上におけるレーザ光の照射位置が、レンズ３５により集光されたレーザ光の集光径が最も小さくなる位置（レンズの焦点位置）となるように位置決めする。
【００３４】
その後、制御部６０は、回転駆動部１３，砥石台駆動部２０，レーザ発振器３１に指令を出すことにより、砥石軸１１を一定速度で回転させ、レーザ発振器３１に一定強度のレーザ光を発生させると共に、砥石台１０を砥石軸１１の軸方向に、砥石３の外縁に沿って一定速度で移動させる。
【００３５】
但し、レーザ発振器３１は、ツルーイングとドレッシングとで同じ強度のレーザ光を発生させる。また、回転駆動部１３は、ツルーイングでは、砥粒３ａの除去に必要なエネルギー密度（図２中のしきい値Ｅ１より高）が得られるような回転速度（ドレッシング時より小）となり、一方、ドレッシングでは、ボンド３ｂと被加工材の削りカスが主として除去されるようなエネルギー密度（図２中のしきい値Ｅ２〜Ｅ３の間）が得られるような回転速度（ツルーイング時より大）となるように砥石軸１１の回転速度を制御する。更に、砥石台駆動部２０は、レーザ光の照射位置を、ドレッシングの時にはツルーイングの時よりも、砥粒の突き出し量だけ砥石軸１１の中心側に移動させる。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態の砥石表面形状調整装置１においては、ドレッシングとツルーイングとでは、砥石３に照射するレーザ光の単位面積当たりのエネルギを変化させ、ツルーイングでは、砥粒３ａが除去されずに残るようなエネルギ密度となるようにされている。
【００３７】
従って、本実施形態の砥石表面形状調整装置１によれば、ツルーイング時に、砥粒３ａを避けてレーザ光を照射する必要がなく、砥石３の表面形状の調整作業を簡単かつ速やかに行うことができる。
また、本実施形態では、ボンドとして、その除去に必要なエネルギー密度が被加工材と同程度のもの用いているため、ドレッシングやツルーイングを実施するだけで、被加工材の削りカスも同時に除去することができる。
【００３８】
更に、本実施形態では、砥石３に照射されるエネルギ密度を、砥石３（砥石軸１１）の回転速度を変化させることで変化させているため、微少な調整が可能であり、しかも、フェムト秒レーザを用いてレーザ光を発生させ、レーザ光の照射位置の周囲に熱影響を及ぼすことのないようにされているため、砥粒３ａやボンド３ｂの除去を精度よく行うことができる。その結果、砥粒の突き出し量の調整、ひいては砥石３による研削加工の結果として得られる加工面粗さの調整を精度よく行うことができる。
【００３９】
また、本実施形態では、不燃性ガスで満たされた調整室５の内部で調整作業を行うだけでなく、砥石３（砥石台１０）を調整室５に移動させる前には、エアーブロワ４０により、砥石３に付着した研削オイルを除去するようにされているため、レーザ光によって研削オイルやオイルミストが引火することを確実に防止でき、レーザ光を用いた調整作業の安全性を向上させることができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、レーザ光の強度を一定とし、砥石軸１１の回転速度を変化させることで、砥石３に照射されるエネルギー密度を変化させているが、逆に、砥石軸１１の回転速度を一定とし、レーザ光の強度を変化させるように構成してもよい。
［第２実施形態］
次に第２実施形態について説明する。
【００４１】
本実施形態の砥石表面形状調整装置１は、第１実施形態のものとは、砥石３の表面形状の調整時に制御部６０が実行する制御の内容が一部異なるだけであるため、この制御部６０が実行する制御についてのみ説明する。
まず、ツルーイングは、第１実施形態のときと全く同様に実行される。即ち、制御部６０は、砥石台駆動部２０に指令を出すことにより、図４（ａ）に示すように、砥石台１０の位置を、その砥石軸１１に取り付けられた砥石３の接線方向からレーザ光が照射され、しかも、砥石３上におけるレーザ光の照射位置が、レンズ３５により集光されたレーザ光の集光径が最も小さくなる位置（レンズの焦点位置）となるように位置決めする。
【００４２】
その後、制御部６０は、回転駆動部１３，砥石台駆動部２０，レーザ発振器３１に指令を出すことにより、砥石軸１１を一定速度で回転させ、レーザ発振器３１に一定強度のレーザ光を発生させると共に、砥石台１０を砥石軸１１の軸方向に、砥石３の外縁に沿って移動させる。
【００４３】
一方、ドレッシングでは、制御部６０は、砥石台駆動部２０に指令を出すことにより、図４（ｂ）に示すように、砥石台１０の位置を、その砥石軸１１に取り付けられた砥石３の表面の法線方向からレーザ光が照射される位置に位置決めする。このとき、砥石軸１１の中心線を含む仮想面からレンズ３５までの距離Ｄがツルーイング時と同じに保たれるように、砥石台１０の位置は仮想面に対して平行移動させる。
【００４４】
つまり、ドレッシング時には、砥石３上のレーザ光の照射位置におけるレーザ光の集光径は、ツルーイング時より大きなものとなり、レーザ光が同じ強度であれば、砥石３に照射される単位面積当たりのエネルギーがツルーイング時より減少するようにされている。
【００４５】
その後、制御部６０は、回転駆動部１３，砥石台駆動部２０，レーザ発振器３１に指令を出すことにより、砥石軸１１を一定速度で回転させ、レーザ発振器３１に一定強度のレーザ光を発生させると共に、砥石台１０を砥石軸１１の軸方向に沿って一定速度で移動させる。
【００４６】
但し、レーザ発振器３１は、ツルーイングとドレッシングとで同じ強度のレーザ光を発生させ、また、回転駆動部１３も、ツルーイングとドレッシングとで同じ回転速度で砥石軸１１を駆動するように設定される。また、そのレーザ光の強度や砥石軸１１の回転速度は、レーダ光の照射位置の移動によって、ツルーイングの時には、エネルギー密度がＥ１より高くなり、ドレッシングの時には、エネルギー密度がＥ２〜Ｅ３の間となるように設定される（図２参照）。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態の砥石表面形状調整装置１では、砥石３上でのレーザ光の照射位置を変化させて、その照射位置でのレーザ光の集光径を変化させることで、砥石に照射されるエネルギ密度を変化させている以外は、第１実施形態と全く同様に構成されている。
【００４８】
従って、本実施形態の砥石表面形状調整装置１によれば、第１実施形態の場合と同様の効果を得ることができるだけでなく、回転駆動部１３は砥石軸１１を常に一定の回転速度で駆動すればよいため、装置構成や制御を簡略化できる。
ところで、本実施形態では、レーザ光の照射位置を変化させることで、照射位置でのレーザ光の集光径を変化させているが、図５に示すように、照射位置を一定とし、仮想面とレンズ３５との距離Ｄを変化させることで、集光径を変化させるように構成してもよい。また、照射位置と距離Ｄとをいずれも変化させることで、集光径を変化させるように構成してもよい。
【００４９】
そして、距離Ｄを変化させる方法としては、砥石台駆動部２０により砥石台１０をレンズ３５に接近させてもよいし、レンズ３５の位置を移動させる機構を追加して、レンズ３５を仮想面に接近させるようにしてもよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な態様にて実施することが可能である。
【００５０】
例えば、上記実施形態では、砥石軸１１の回転速度、レーザ発振器３１が発生させるレーザ光の強度、砥石３上でのレーザ光の集光径のいずれかを変化させることにより、砥石３に照射されるエネルギー密度を変化させているが、これらの任意の組み合わせにより、エネルギー密度を変化させるように構成してもよい。
【００５１】
また、レーザ光の照射方向は、砥石３の表面の接線方向や法線方向に限るものではなく、どの方向から照射してもよい。
更に、上記実施形態では、レーザ発振器３１として、フェムト秒レーザが用いられているが、これに限るものではなく、必要なエネルギーが得られるのであればピコ秒レーザや、発生させるレーザ光の波長が短い（エネルギーの大きい）ＴＨＧレーザ等を用いてもよい。
【００５２】
また、上記実施形態では、加工エリアと調整エリアとの間（調整室５の内外）の砥石台１０の移動を、砥石台駆動部２０に行わせているが、この移動を手動で行い、研削加工時及び調整時の精密な位置の制御のみを、砥石台駆動部２０に行わせるように構成してもよい。
【００５３】
また更に、上記実施形態では、砥石表面形状調整装置１を、研削盤に組み込んでいるが、これを研削盤から独立した単独の装置として構成してもよい。
また更に、ツルーイング作業とドレッシング作業の間には、研削加工を含んでも良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態の砥石表面形状調整装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 砥粒，ボンド，被加工材のレーザに対する除去性を示すグラフである。
【図３】 第１実施形態における制御方法を示す説明図である。
【図４】 第２実施形態における制御方法を示す説明図である。
【図５】 第２実施形態の変形例における制御方法を示す説明図である。
【図６】 機械加工的な砥石表面形状の調整方法の問題点を示す説明図である。
【符号の説明】
１…砥石表面形状調整装置、３…砥石、３ａ…砥粒、３ｂ…ボンド、５…調整室、１０…砥石台、１１…砥石軸、１３…回転駆動部、２０…砥石台駆動部、３０…レーザ照射部、３１…レーザ発振器、３３…反射鏡、３５…レンズ、４０…エアーブロワ、５０…操作部、６０…制御部。
Claims (16)
- 砥粒を結合剤で固定してなる砥石の表面形状を、エネルギービームを照射することで調整する砥石表面形状調整方法であって、
前記砥石を構成する砥粒及び結合剤として、前記エネルギービームの照射により除去するには、前記砥粒の方が前記結合剤より高いエネルギー密度を必要とする材質のものを用い、
前記エネルギービームの照射によって、前記砥粒と前記結合剤とをいずれも除去可能なエネルギー密度が得られる第１の設定条件と、前記結合剤を主として除去可能なエネルギー密度が得られる第２の設定条件とを切り替えることにより、
前記第１の設定条件にて、前記砥石の外形を、該砥石が取り付けられた回転軸に対して軸対称な形状に調整するツルーイングを行い、前記第２の設定条件にて、前記砥石の表面に砥粒を突出させるドレッシングを行うと共に、
前記ドレッシング及びツルーイングの少なくとも開始前には、前記砥石の表面に付着した研削オイルを除去するための操作を行うことを特徴とする砥石表面形状調整方法。 - 前記第１の設定条件では前記第２の設定条件より、前記砥石の回転速度を低速にすることを特徴とする請求項１に記載の砥石表面形状調整方法。
- 前記第１の設定条件では前記第２の設定条件より、前記エネルギービームが照射される前記砥石上の照射地点での集光径を小さくすることを特徴とする請求項１又は２に記載の砥石表面形状調整方法。
- 前記第１の設定条件では前記第２の設定条件より、前記エネルギービームの強度を高くすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の砥石表面形状調整方法。
- 前記ツルーイングでは、前記エネルギービームの照射を、前記砥石の表面に対する接線方向から行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の砥石表面形状調整方法。
- 前記ドレッシングでは、前記エネルギービームの照射を、前記砥石の表面に対する法線方向から行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の砥石表面形状調整方法。
- 前記エネルギービームはレーザ光であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の砥石表面形状調整方法。
- 前記ドレッシング及びツルーイングを、不燃性ガスが満たされた領域にて行うことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の砥石表面形状調整方法。
- 砥粒を結合剤で固定してなる砥石の表面形状を、エネルギービームを照射することで調整する砥石表面形状調整装置であって、
前記砥石が取り付けられる回転軸と、
該回転軸を駆動する回転駆動手段と、
前記砥石にエネルギービームを照射するビーム照射手段と、
該ビーム照射手段によるエネルギービームの照射により、前記砥粒と前記結合剤とをいずれも除去可能なエネルギー密度が得られる第１の設定条件、又は前記結合剤を主として除去可能なエネルギー密度が得られる第２の設定条件のいずれかに設定条件を切り替える切替手段と、
前記砥石の表面に付着した研削オイルを除去するオイル除去手段と、
を備え、前記第１の設定条件にて、前記砥石の外形を、前記回転軸に対して軸対称な形状に調整するツルーイングを行い、前記第２の設定条件にて、前記砥石の表面に砥粒を突出させるドレッシングを行うと共に、前記ドレッシング及びツルーイングの少なくとも開始前には、前記オイル除去手段が動作することを特徴とする砥石表面形状調整装置。 - 前記回転駆動手段は、前記切替手段による設定条件の切替に従って、前記回転軸の回転速度を、前記第１の設定条件では前記第２の設定条件より低速にすることを特徴とする請求項９記載の砥石表面形状調整装置。
- 前記ビーム照射手段は、前記切替手段による設定条件の切替に従って、前記エネルギービームの強度を、前記第１の設定条件では前記第２の設定条件より高くすることを特徴とする請求項９又は１０に記載の砥石表面形状調整装置。
- 前記ビーム照射手段が照射するエネルギービームを集光する集光手段を備え、
該集光手段は、前記切替手段による設定条件の切替に従って、前記エネルギービームが照射される前記砥石上の照射地点での集光径を、前記第１の設定条件では前記第２の設定条件より小さくすることを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載の砥石表面形状調整装置。 - 前記ビーム照射手段と前記砥石との相対位置を変化させる位置可変手段を備え、
該位置可変手段は、前記切替手段による設定条件の切替に従って、前記第１の設定条件では前記砥石の表面に対する接線方向から前記エネルギービームが照射され、前記第２の設定条件では前記砥石の表面に対する法線方向から前記エネルギービームが照射されるように前記相対位置を変化させることを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載の砥石表面形状調整装置。 - 前記位置可変手段は、前記回転軸を含む仮想面に対して前記ビーム照射手段を平行移動させ、
前記ビーム照射手段が照射するエネルギービームは、前記仮想面との距離だけ離れた位置にて焦点を結ぶように設定されていることを特徴とする請求項１３に記載の砥石表面形状調整装置。 - 不燃性ガスで満たされた調整室を備え、
前記ビーム照射手段と前記回転軸とは、前記調整室内にて前記エネルギービームが前記砥石に照射されるように配置されていることを特徴とする請求項９〜１４のいずれかに記載の砥石表面形状調整装置。 - 請求項９〜１５のいずれかに記載の砥石表面形状調整装置を備えることを特徴とする研削盤。
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