JP4188734B2

JP4188734B2 - レジノイド砥石

Info

Publication number: JP4188734B2
Application number: JP2003080696A
Authority: JP
Inventors: 健二伊藤
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2003-03-24
Publication date: 2008-11-26
Anticipated expiration: 2023-03-24
Also published as: JP2004283981A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、研削加工に関与する砥石部の内周側に金属製コア部を有する比較的薄手且つ大径のレジノイド砥石の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多数の砥粒が合成樹脂結合剤により相互に結合して形成された円環状の砥石部と、その砥石部の内周側に固設された金属製のコア部とを備え、そのコア部が研削機械の回転主軸に把持固定されて軸心まわりに回転させられながら被削材に摺接されることにより、その被削材に研削加工や切断加工を施すレジノイド砥石が知られている。斯かる二重構造のレジノイド砥石は、上記コア部に相当する部分が上記砥石部と同じ砥石組織で一体に形成されたレジノイド砥石と比較して砥粒等の材料が少なくて済むことに加え、長時間の切断加工（研削加工）により外径が小さくなり使用に適さなくなったレジノイド砥石を回収し、分離したコア部を新たなレジノイド砥石の材料として再利用することができるという利点がある。
【０００３】
ところで、砥石は大径化するにつれて必然的に重量が増大し、持ち運び等の取り扱いが困難になるという弊害が生じる。そこで、斯かる弊害を解消するために、砥石を軽量化するための様々な提案が為されている。例えば、特許文献１に記載された砥石がそれである。この砥石によれば、専ら研削加工に関与する砥石部と、研削機械の回転主軸に取り付けられるためのフランジ部とが別体として形成されており、それら砥石部及びフランジ部がボルト等により一体的に固定されて研削加工に使用される一方、砥石部及びフランジ部を分離することでそれらの重量が相対的に軽量となり容易に取り扱うことができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５８−６６６６９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述した大径化による重量の増大は、研削加工に関与する砥石部の内周側に金属製コア部を有する砥石において顕著である。例えば、Ｉ型鋼、Ｌ型鋼、或いはＨ型鋼等の鋼材や、スラブ或いはビレット等の鋼片を切断するために使用される比較的薄手且つ大径のレジノイド砥石であって、例えば１５００ｍｍφ程度の外径を有する金属製コア部を有するレジノイド砥石の重量は、そのコア部に相当する部分がレジノイド砥石組織で一体に形成されたレジノイド砥石と比較して２倍以上となる。しかし、斯かる比較的薄手且つ大径のレジノイド砥石において、砥石部を直接ボルト等でフランジに固定するのは安全性に問題があり、実用に適さなかった。
【０００６】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、安全性が高く取り扱いが容易な比較的薄手且つ大径のレジノイド砥石を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、多数の砥粒が合成樹脂結合剤により相互に結合して形成された円環状の砥石部と、その砥石部の内周側に設けられた金属製のコア部とから成るレジノイド砥石であって、そのコア部は、前記砥石部の内周側に固設された外周部と、その外周部の内周側に着脱可能に取り付けられる内周部とから成り、前記外周部の外周面は、その外周部の底面に対して非垂直を成すテーパ面であり、且つ前記外周面には前記外周部と同心円状にその底面に垂直な方向に掘り下げられた複数本の溝部が形成されたものであることを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の効果】
このようにすれば、前記コア部は、前記砥石部の内周側に固設された外周部と、その外周部の内周側に着脱可能に取り付けられる内周部とから成る分割組立構造を有するものであることから、前記外周部及び内周部を相互に固定することで使用に際しての安全性を確保できると共に、前記外周部及び内周部を分離することでそれらの重量が相対的に軽量となり容易に持ち運び等することができる。また、前記外周部の外周面は、その外周部の底面に対して非垂直を成すテーパ面であり、且つ前記外周面には前記外周部と同心円状にその底面に垂直な方向に掘り下げられた複数本の溝部が形成されたものであることから、前記砥石部及び外周部の境界面の面積すなわち接着面積が大きくなり接着力が高められ、使用に際しての更なる安全性を確保できるという利点がある。すなわち、安全性が高く取り扱いが容易な比較的薄手且つ大径のレジノイド砥石を提供することができる。
【０００９】
【発明の他の態様】
ここで、好適には、前記外周部及び内周部は、互いに異なる比重を有する金属材料により形成されたものである。このようにすれば、前記外周部及び内周部のうち何れか一方を比較的比重の軽い金属材料により形成することで、前記レジノイド砥石の取り扱いが更に容易になるという利点がある。
【００１０】
また、好適には、前記内周部は、所定の研削機械の回転主軸に直接的に把持固定されるものである。このようにすれば、前記レジノイド砥石を所定の研削機械の回転主軸に取り付けるためのフランジが不要となるという利点がある。
【００１１】
また、好適には、前記外周部及び内周部は、複数本の螺子により相互に固定されるものである。このようにすれば、実用的な態様の分割組立構造を有するレジノイド砥石を提供できるという利点がある。
【００１３】
また、好適には、前記砥石部は、前記外周部の外周側に一体成形されたものである。このようにすれば、前記砥石部及び外周部の接着力が高められ、使用に際しての更なる安全性を確保できるという利点がある。
【００１４】
また、好適には、前記レジノイド砥石は、専ら被削材の切断加工に用いられるものである。このようにすれば、安全性が高く取り扱いが容易な比較的大径の切断加工用レジノイド砥石を提供することができるという利点がある。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明に用いる図面に関して、各部の寸法比等は必ずしも正確には描かれていない。
【００１６】
図１は、本発明の一実施例であるレジノイド砥石１０を示す平面図であり、図２は、図１のII−II視断面図である。このレジノイド砥石１０は、例えば、Ｉ型鋼、Ｌ型鋼、或いはＨ型鋼等の鋼材や、スラブ或いはビレット等の鋼片を切断するために使用される切断砥石であり、６６０乃至１５００ｍｍφの外径寸法とその外径寸法の１／８０乃至１／５０の厚み寸法を備えて比較的薄手且つ大径に形成されている。一例として、外径７２５ｍｍφ×内径２０３．２ｍｍφ×厚み１３．５ｍｍｔ程度の寸法を備えている。
【００１７】
上記レジノイド砥石１０は、多数の砥粒が合成樹脂結合剤により相互に結合して形成された円環状の砥石部１２と、その砥石部１２の内周側に設けられた金属製のコア部１４とから構成されている。そのコア部１４は、上記砥石部１２の内周側に固設された外周部１６と、その外周部１６の内周側に着脱可能に取り付けられる内周部１８とから成る分割組立構造を有する。上記砥石部１２は、平均粒径２５０乃至１７００μｍ程度のシリカ或いはアルミナ等の一般砥粒、又はＣＢＮ或いはダイヤモンド等の超砥粒が、フェノール樹脂等の合成樹脂結合剤により相互に結合されて形成されたレジノイド砥石組織から成るものであり、そのレジノイド砥石組織は、砥粒の体積割合が２０乃至５５％、合成樹脂結合剤の体積割合が１０乃至３０％程度、気孔の体積割合が１０乃至５０％程度とされている。
【００１８】
上記外周部１６は、上記砥石部１２を構成するレジノイド砥石組織の熱膨張係数α（例えば１０×１０^−６程度）に対し、α−５×１０^−６乃至α−５×１０^−６の範囲内の熱膨張係数を有するスチール等の金属材料により形成されるのが好ましい。これは、切断加工（研削加工）時の温度上昇に際して上記砥石部１２と外周部１６との間に生じる応力を可及的に小さくするためである。一方、上記内周部１８は、上記外周部１６の材料よりも比重が軽い例えばアルミニウム合金等の金属材料により形成されるのが好ましい。アルミニウム合金の熱膨張係数は、２３×１０^−６程度であり、α−５×１０^−６乃至α−５×１０^−６の範囲外であるが、上記内周部１８は、上記砥石部１２に直接固設されるものではないことから、熱膨張係数の制約なしに比較的比重の軽い金属材料を選択することができる。
【００１９】
前記外周部１６は、外径５３０ｍｍφ×内径４００ｍｍφ×厚み１３．５ｍｍｔ程度の寸法を備えており、その内周面から内周側に突出する形で突出部２０が設けられている。また、その突出部２０には、複数（図では１２個）の螺子穴２２がその厚み方向に貫通して形成されている。また、前記内周部１８は、外径４００ｍｍφ×内径２０３．２ｍｍφ×厚み１２ｍｍｔ程度の寸法を備えており、その外周側には上記突出部２０と嵌め合わされるための環状の切欠部２４が形成されている。この切欠部２４における上記突出部２０の螺子穴２２に対応する部分には貫通穴２６が設けられており、上記外周部１６の突出部２０と内周部１８の切欠部２４とが嵌め合わされた状態で、複数（図では１２本）のボルト（螺子）２８が上記貫通穴２６に挿入されて上記螺子穴２２に螺合させられることにより、前記外周部１６及び内周部１８が相互に固定される。前記内周部１８の厚み寸法は、前記外周部１６の厚み寸法と比較して所定値だけ薄く形成されているが、これは切断加工（研削加工）に際してレジノイド砥石１０の回転抵抗すなわち切断抵抗を低減することを意図した構成である。
【００２０】
図２に示すように、前記砥石部１２と外周部１６との境界面すなわち前記外周部１６の外周面３０は、その外周部１６の底面３２に対して例えば１０°乃至５０°程度の非垂直の角度を成すテーパ面である。また、上記外周面３０には、前記外周部１６と同心円状にその底面３２に垂直な方向に掘り下げられた１乃至５ｍｍの深さ寸法及び１乃至５ｍｍの幅寸法を備えた３乃至５本（図では３本）の溝部３４が形成されている。このように構成された外周面３０の表面積は、前記外周部１６の底面３２に対して垂直を成し且つ溝部３４が設けられていない円筒面の表面積と比較して１．２倍程度となる。
【００２１】
図３は、前記レジノイド砥石１０の製造工程の一例を示す工程図である。先ず、予備混合工程Ｐ１において、例えばフェノール樹脂等の合成樹脂結合剤粉末と所定の無機充填材等とが混合されて所謂ボンド粉が調合される。次に、撹拌混合工程Ｐ２において、上記予備混合工程Ｐ１において調合されたボンド粉と砥粒及び液状フェノール樹脂等の合成樹脂結合剤とが撹拌混合されて所謂杯土が調合される。この予備混合工程Ｐ１及び撹拌混合工程Ｐ２においては、前述した体積比を有するレジノイド砥石組織が形成されるように、各材料の調合比が予め定められている。次に、成形工程Ｐ３において、予め形成された前記コア部１４の外周部１６（或いは前記外周部１６及び内周部１８）が所定の成形型内に設置され、上記撹拌混合工程Ｐ２により調合された杯土がその成形型内に供給されて加圧成形される。この成形工程Ｐ３において、好適には、前記砥石部１２及び外周部１６の接着力を高めるために、上記成形型内に配置される前に前記外周部１６の外周面３０に明和化成(株)製液状フェノール樹脂ＭＷＢ−５１０１等の接着剤が塗布される。そして、熟成工程Ｐ４において、上記ボンド粉の種類に応じて定められる温度にて熟成硬化させられることにより、前記外周部１６の外周側に前記砥石部１２が一体成形された後、予め形成された前記コア部１４の内周部１８が複数本のボルト２８により前記外周部１６と相互に固定されることにより、前記レジノイド砥石１０が製造される。
【００２２】
［実験例］
以下、本発明の効果を検証するために本発明者が行った試験について説明する。本試験では、実施例試料として、平均粒径１０００μｍ程度のジルコニア砥粒を４３％程度、フェノール樹脂である合成樹脂結合剤を２０％程度、気孔を３７％程度の体積割合で含むレジノイド砥石組織から成る砥石部１２と前述した分割組立構造を有するコア部１４とから成る外径７２５ｍｍφ×内径２０３．２ｍｍφ×厚み１３．５ｍｍｔ程度の寸法を備えたレジノイド砥石１０を準備した。また、比較例試料１として、図４に示すように、実施例試料と同様に構成された砥石部１２とスチール製の一体型コア部３８とから成るレジノイド砥石３６を、比較例試料２として、図５に示すように、全体が実施例試料の砥石部１２と同様のレジノイド砥石組織から成り、強度を確保するためにグラスクロス（グラスファイバで織った布）４２が厚み方向に均等の間隔で３枚埋設されると共に、比較的小径のグラスクロス４２が両底面における研削加工に関与しない内周側に貼り付けられたレジノイド砥石４０を準備した。それら比較例であるレジノイド砥石３６及び４０は、何れも実施例試料と同様に外径７２５ｍｍφ×内径２０３．２ｍｍφ×厚み１３．５ｍｍｔ程度の寸法を備えて形成されたものである。
【００２３】
ここで、実施例試料のコア部１４の重量は内外周部合わせて７．６ｋｇ程度、レジノイド砥石１０の重量は１５．８ｋｇ程度であった。また、比較例試料１のコア部３８の重量は１６．４ｋｇ程度、レジノイド砥石３６の重量は２４．６ｋｇ程度であり、比較例試料２のレジノイド砥石４０の重量は１４．２ｋｇ程度であった。実施例試料のレジノイド砥石１０の重量は、比較例試料１のレジノイド砥石３６と比較して明らかに軽いが、比較例試料２のレジノイド砥石４０より若干重い。しかし、前記内周部１８を取り外した残りの部分すなわち前記砥石部１２及び外周部１６の重量は１２．８ｋｇ程度でありレジノイド砥石４０と比較しても軽くなる。これは、本実施例のレジノイド砥石１０が分割組立構造を有することにより取り扱いが容易であることを示している。
【００２４】
本試験では、先ず、実施例試料、比較例試料１、及び比較例試料２の回転破壊試験を行った。その結果を次の表１に示す。
【００２５】

【００２６】
表１の試験結果から、実施例試料のレジノイド砥石１０は、従来技術である比較例試料１及び２のレジノイド砥石３６及び４０と比較して１．０３倍の強度を示すことが確認された。前記レジノイド砥石１０の使用周速度は８０ｍ／ｓである。表１の安全率は、破壊周速度を使用周速度で除した値を示しており、通常は２．０倍以上の値が要求されるが、実施例試料のレジノイド砥石１０は十分にそれを満たしており、安全性に問題がないことが確認された。
【００２７】
次に、実施例試料、比較例試料１、及び比較例試料２を用いて、例えば図６に示すように、所定の鋼片（ビレット）４４の切断性能評価試験を行った。加工条件及び試験結果を次の表２に示す。なお、この試験結果において、「砥石摩耗量」は加工による砥石の減少重量を、「被削材研削量」は鋼片４４の加工による減少重量を、「研削比」は被削材研削量を砥石摩耗量で除した値をそれぞれ示しており、何れも比較例試料２を１００とした場合の相対値である。また、切断研削方式は、何れも定加重切断である。
【００２８】
［表２］
［加工条件］
研削機械：ノリタケ切断試験テストマシン
被削材材質：SUS430ビレット
被削材寸法：130×130×2600(mm)
砥石周速度：80(m/s)
カット数：10カット

【００２９】
表２の試験結果から、実施例試料のレジノイド砥石１０は、従来技術である比較例試料２のレジノイド砥石４０と比較して４９％増しの研削比を示すことが分かる。これは、実施例試料のレジノイド砥石１０には補強のためのグラスクロス４２が埋設されていないため、その結果として切れ味がよくなったことに加え、コア部１４が金属材料により形成されていることから、切断加工に際して砥石が弾性により逃げることなく被削材研削量が増加したためであると考えられる。実施例試料のレジノイド砥石１０は、従来技術である比較例試料１のレジノイド砥石３６と比較しても２％増しの研削比を示している。すなわち、本発明のレジノイド砥石は、従来技術であるレジノイド砥石と同等或いはそれ以上の研削性能を示すことが確認された。
【００３０】
このように、本実施例によれば、前記コア部１４は、前記砥石部１２の内周側に固設された外周部１６と、その外周部１６の内周側に着脱可能に取り付けられる内周部１８とから成る分割組立構造を有するものであることから、前記外周部１６及び内周部１８を相互に固定することで使用に際しての安全性を確保できると共に、前記外周部１６及び内周部１８を分離することでそれらの重量が相対的に軽量となり容易に持ち運び等することができる。すなわち、安全性が高く取り扱いが容易な比較的薄手且つ大径のレジノイド砥石１０を提供することができる。
【００３１】
また、前記外周部１６及び内周部１８は、互いに異なる比重を有する金属材料により形成されたものであるため、前記外周部１６及び内周部１８のうち何れか一方を比較的比重の軽い金属材料により形成することで、前記レジノイド砥石１０の取り扱いが更に容易になるという利点がある。
【００３２】
また、前記外周部１６及び内周部１８は、複数本のボルト２８により相互に固定されるものであるため、実用的な態様の分割組立構造を有するレジノイド砥石１０を提供できるという利点がある。
【００３３】
また、前記外周部１６の外周面３０は、その外周部１６の底面３２に対して非垂直を成すテーパ面であり、且つ前記外周部１６と同心円状にその底面３２に垂直な方向に掘り下げられた複数本の溝部３４が形成されたものであるため、前記砥石部１２及び外周部１６の境界面の面積すなわち接着面積が大きくなり接着力が高められ、使用に際しての更なる安全性を確保できるという利点がある。
【００３４】
また、前記砥石部１２は、前記外周部１６の外周側に一体成形されたものであるため、前記砥石部１２及び外周部１６の接着力が高められ、使用に際しての更なる安全性を確保できるという利点がある。
【００３５】
また、前記レジノイド砥石１０は、専ら被削材の切断加工に用いられるものであるため、安全性が高く取り扱いが容易な比較的大径の切断加工用レジノイド砥石１０を提供することができるという利点がある。
【００３６】
また、前記レジノイド砥石１０は、前記コア部１４に相当する部分が前記砥石部１２と同じレジノイド砥石組織で一体に形成されたレジノイド砥石４０等と比較して砥粒等の材料が少なくて済むことに加え、長時間の切断加工（研削加工）により外径が小さくなり使用に適さなくなったレジノイド砥石１０を回収し、分離した外周部１６を新たなレジノイド砥石１０の材料として再利用できる。また、前記内周部１８は、複数のレジノイド砥石１０に共通して用いることもでき、半永久的に繰り返し使用できるという利点がある。
【００３７】
また、前記コア部１４は、前記外周部１６及び内周部２０から成る分割組立構造を有するものであることから、それらのうち何れか一方が何らかの要因で損傷してもレジノイド砥石１０全体を廃棄せずに済むという利点がある。
【００３８】
続いて、本発明の他の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明に用いる図面に関して、前述の実施例と重複する部分に関しては、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３９】
図７は、本発明の他の実施例であるレジノイド砥石４８が所定の研削機械の回転主軸４６に取り付けられた様子を説明する断面図である。このレジノイド砥石４８は、上記回転主軸４６のテーパ状先端部と嵌め合わされる取付穴５２及びその取付穴５２から反対側の底面へ貫通して設けられた貫通穴５４が形成された内周部５０を備えており、ボルト５６がその貫通穴５４に挿入されて上記回転主軸４６に設けられた螺子穴５８に螺合させられることにより、上記内周部５０延いてはレジノイド砥石４８が上記回転主軸４６に把持固定される。
【００４０】
このように、本実施例によれば、上記内周部５０は、所定の研削機械の回転主軸４６に直接的に把持固定されるものであるため、上記レジノイド砥石４８を所定の研削機械の回転主軸４６に取り付けるためのフランジが不要となるという利点がある。
【００４１】
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。
【００４２】
例えば、前述の実施例において、前記レジノイド砥石１０は、専ら被削材の切断加工に用いられるものであったが、本発明のレジノイド砥石の用途は切断加工に限定されるものではなく、一般的な被削材の外周研削等、種々の研削加工に用いられ得るものである。
【００４３】
また、前述の実施例において、前記外周部１６はスチールにより、前記内周部１８はアルミニウム合金によりそれぞれ形成されていたが、これらは飽くまで金属材料の一例であり、前記レジノイド砥石１０の用途及び前記砥石部１２の砥石構造等に応じて様々な金属材料が適宜選択されて用いられる。また、前記外周部１６及び内周部１８が同じ金属材料により形成されるものであっても構わない。
【００４４】
また、前述の実施例において、前記外周部１６及び内周部１８は、複数本のボルト（螺子）２６により相互に固定されるものであったが、必要に応じて着脱可能な分割組立構造を有するのであれば、必ずしもボルト２６により相互に固定されなくともよい。また、複数のボルト及びナットにより相互に固定されるものであっても構わない。
【００４５】
その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が加えられて実施されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるレジノイド砥石を示す平面図である。
【図２】図１のII−II視断面図である。
【図３】図１のレジノイド砥石の製造工程の一例を示す工程図である。
【図４】一体型の金属製コア部を有する従来のレジノイド砥石を示す視断面図である。
【図５】全体がレジノイド砥石組織により形成された従来のレジノイド砥石を示す視断面図である。
【図６】図１、図４、又は図５のレジノイド砥石による鋼片の切断加工の様子を説明する斜視図である。
【図７】本発明の他の実施例であるレジノイド砥石が所定の研削機械の回転主軸に取り付けられた様子を説明する断面図である。
【符号の説明】
１０、４８：レジノイド砥石
１２：砥石部
１４：コア部
１６：外周部
１８、５０：内周部
２８：ボルト（螺子）
３０：外周部の外周面
３２：外周部の底面
３４：溝部
４６：回転主軸

Claims

多数の砥粒が合成樹脂結合剤により相互に結合して形成された円環状の砥石部と、該砥石部の内周側に設けられた金属製のコア部とから成るレジノイド砥石であって、
該コア部は、前記砥石部の内周側に固設された外周部と、該外周部の内周側に着脱可能に取り付けられる内周部とから成り、前記外周部の外周面は、該外周部の底面に対して非垂直を成すテーパ面であり、且つ前記外周面には前記外周部と同心円状にその底面に垂直な方向に掘り下げられた複数本の溝部が形成されたものであることを特徴とするレジノイド砥石。
前記外周部及び内周部は、互いに異なる比重を有する金属材料により形成されたものである請求項１のレジノイド砥石。
前記内周部は、所定の研削機械の回転主軸に直接的に把持固定されるものである請求項１又は２のレジノイド砥石。
前記外周部及び内周部は、複数本の螺子により相互に固定されるものである請求項１から３の何れかのレジノイド砥石。
前記砥石部は、前記外周部の外周側に一体成形されたものである請求項１から４の何れかのレジノイド砥石。
前記レジノイド砥石は、専ら被削材の切断加工に用いられるものである請求項１から５の何れかのレジノイド砥石。