JP4215415B2 - 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、溝の側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、真直度として３μｍ以内程度の真直度が要求される。
【０００８】
鋳鉄鋳物の溝加工において要求される前記のような側面の面粗さおよび真直度を満足しかつ長寿命の砥石を得るためには、台金外周面の砥粒層における砥粒の配列間隔や配列方向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、この砥石での砥粒配列条件は溝加工用の砥粒層の砥粒の配列間隔や配列方向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面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、台金外周面の砥粒層の砥粒配設条件として、台金回転方向に対して５〜３０度の傾斜角θをもたせて砥粒を配設し、かつ砥粒平均粒径を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の関係およびｄ≦ｈ≦４ｄの関係を満たすように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、溝の側面は加工後の面粗さと真直度について高い加工精度が要求される。加工後の面粗さは台金外周面の周方向および高さ方向の砥粒配設間隔に依存し、砥粒間隔が大きい部分には削り残しが発生して所望の面粗さを得ることができない。一方、加工後の真直度は砥石の切れ味に依存し、切れ味が低下すると真直度は顕著に悪化する。
【００１２】
また、台金外周面の砥粒配列方向の傾斜角が砥石の回転方向と平行である場合には、常に被加工材の一定位置が砥粒と接触することになり、砥粒と接触するところは削り過ぎが発生し、砥粒が接触しないところは削り残しが生じることで、やはり所望の面粗さを得ることができない。
【００１３】
そこで本発明では、加工面の削り残しをなくし、かつ切れ味を高めるために、台金外周面の砥粒の配設を特定の条件を満たすようにした。すなわち、砥石の回転方向に対して砥粒の配列方向を傾斜させ、この砥粒の配列間隔と配列方向の配設間隔を砥粒粒径との関係で最適範囲に設定することで、良好な加工面の面粗さと真直度を得ることができるようにした。
【００１４】
ここで、砥粒配列方向の傾斜角が５〜３０度の範囲から外れると、台金外周面の周方向に見たときに砥粒の配設が無いかまたは配設個数が極端に少ない箇所が現れ、この箇所に対応する部分に加工面の削り残しが発生する。また、配列間隔と配列方向の配設間隔が前記範囲の下限より小さくなると、砥粒間隔が狭いために目詰まりが生じやすくなり、配列間隔と配列方向の配設間隔が前記範囲の上限より大きくなると、砥粒間隔が広くなり過ぎて削り残しが発生しやすくなる。
【００１５】
また、台金外周面の砥粒層の切れ味を高めるために、砥粒を台金に固着させるろう材の厚さを、砥粒の平均粒径の１／３〜１／２とすることが望ましい。ろう材の厚さが砥粒粒径の１／３より薄いと砥粒保持力が低下し、砥粒粒径の１／２より厚いとチップポケットの容積が小さくなり、切れ味が低下する。
【００１６】
さらに、加工面の面粗さを向上させるために、台金に砥粒を固着させた後、ツルーイングにより砥粒先端高さを揃えることが望ましい。ツルーイングの量は砥粒粒径の５〜５０％の範囲が適当である。ツルーイング量が砥粒粒径の５％未満では、砥粒先端高さが揃いにくいので面粗さ向上の効果が期待できず、５０％を超えると砥粒の周囲のろう材層が出現して切れ味低下の原因となる。
【００１７】
【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は台金外周面の砥粒層の砥粒配設条件を説明するための模式図である。
【００１８】
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に砥粒層４が、端面５に砥粒層６がそれぞれ形成されている。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１２ｍｍであり、端面５の砥粒層６の幅は１．５ｍｍである。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。
【００１９】
台金側面３の砥粒層４は、粒度＃８０／１００のダイヤモンド砥粒Ｄを台金回転方向（図中の矢印方向）に対して１０度の傾斜角θをもたせて配設し、ろう材により台金側面３に固着した後、２０μｍのツルーイングを行って砥粒先端を揃えたものである。ここで、砥粒粒径を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。具体的には、砥粒間隔ｆは０．４５ｍｍ、列間隔ｈは０．３７ｍｍとする。このような条件でダイヤモンド砥粒Ｄを配列することにより、切れ味が良く、削り残しのない研削ができる。
【００２０】
台金端面５の砥粒層６も、側面３の砥粒層４に準じた配列でダイヤモンド砥粒Ｄを配設し、ろう材により固着した後、２０μｍのツルーイングにより砥粒先端を揃えている。
【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、砥粒の配設をランダムとしたほかは砥石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。
溝の側面の面粗さおよび真直度が３μｍＲａ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真直度に優れ、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）台金外周面の砥粒層の砥粒配設条件として、台金回転方向に対して５〜３０度の傾斜角θをもたせ、かつ砥粒平均粒径と砥粒配列方向の砥粒間隔および隣接する配列との列間隔の間で特定の関係を満たすように砥粒を配設することにより、加工面の削り残しをなくし、かつ切れ味を高め、良好な加工面の面粗さと真直度を得ることができ、砥石の寿命も延長させることができる。
【００２７】
（２）台金に砥粒を固着させた後、砥粒粒径の５〜５０％の範囲のツルーイングを行って砥粒先端高さを揃えることにより、加工面の面粗さを向上させることができる。
【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】 台金外周面の砥粒層の砥粒配設条件を説明するための模式図である。
【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
１０ 砥石
Ｄ ダイヤモンド砥粒
θ 傾斜角

Claims (2)

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、台金外周面の砥粒層の砥粒配設条件として、台金回転方向に対して５〜３０度の傾斜角θをもたせて砥粒を配設し、かつ砥粒平均粒径を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の関係およびｄ≦ｈ≦４ｄの関係を満たすように砥粒を配設したことを特徴とする軸付き砥石。
2. 台金に砥粒を固着させた後、砥粒粒径の５〜５０％の範囲のツルーイングを行って砥粒先端高さを揃えた請求項１記載の軸付き砥石。

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