JP4248167B2 - 研削砥石 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、台金の外周面にろう付けにより砥粒を規則的に一層配列した研削砥石にかかり、とくに研削時の騒音を低減させた研削砥石に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック、ガラスなどの端面研削加工用として、ダイヤモンド砥粒やｃＢＮ砥粒などの超砥粒をろう付け法により台金に固着した研削砥石が使用されている。このような砥石の砥粒層としては、円盤状の台金の外周面に砥粒をろう材により一層だけ固着することにより形成される。研削砥石には、切れ味に優れ、しかもその切れ味が長期にわたって安定的に持続し、砥石寿命の長いことが要求される。ところが、ダイヤモンド砥粒にしろ、ｃＢＮ砥粒にしろ、研削作業の進行に伴い切れ味と寿命が低下する。
【０００３】
その主な原因として、台金への砥粒の固着状態が不安定で砥粒が脱落しやすいこと、チップポケットが小さいこと、結合材層の磨耗が大きいこと、が挙げられる。これらの点を改良するものとして、特開平１０−１１８９３８号公報および特開平１１−９０８３４号公報に開示された砥石がある。
【０００４】
特開平１０−１１８９３８号公報には、台金の外縁に金属結合材により超砥粒を一層に突出固着した砥石の前記金属結合材を、固着超砥粒の粒径の１／２以下の粒径の超砥粒、砥粒、硬質化合物の一つ以上の硬質粒子を含有するろう材とした砥石が記載されている。この砥石によれば、ろう材からなる金属結合材の耐摩耗性が高くなり、砥石の研削性能と寿命の向上をはかることができる、とされている。
【０００５】
また特開平１１−９０８３４号公報には、砥粒を等間隔に配置した列を、砥石の回転方向に対し傾けるとともに、隣接する一方の列の砥粒が他方の列の隣接する砥粒の中間にあって、その３個の砥粒が正三角形をなすように配列した砥石が記載されている。このように砥粒を規則的に配列することにより、十分なチップポケットが形成され、目詰まりしやすい材料の研削を高能率で行い得るとされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開平１０−１１８９３８号公報に記載の砥石は、砥粒の配列が特別の条件のもとで規則的に配列したものではないので、砥粒が１箇所にかたまっていたり、大きく離れたりしている。その結果、砥粒が１箇所にかたまったところにおいては切粉の排出が不均一となり、早期に目詰まりが生じ、また砥粒が大きく離れたところにおいては削り残しが発生する。
【０００７】
また、前記特開平１１−９０８３４号公報に記載の砥石は、砥粒の配列方向が台金の外周面において一定であり、研削時に特定の周波数領域の騒音が発生するという問題がある。また砥粒の配列方向が一定であるため、被研削材が特定の側へ連続的に負荷を受け、大きな振動が発生する。その結果、研削加工中にチッピングが発生する。
【０００８】
本発明が解決すべき課題は、台金の外周面にろう付けにより砥粒を規則的に一層配列した研削砥石において、砥粒層の配列方向を変化させ、加工精度を維持したうえで研削加工時の騒音を低減することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、台金の外周面にろう付けにより砥粒が規則的に一層配列された研削砥石であって、砥粒の配列領域が砥石円周方向に複数に分割され、隣り合う配列領域において異なる方向に砥粒が規則的に配列されている研削砥石である。
【００１０】
本発明の研削砥石では、砥石円周方向に複数に分割された領域において、隣り合う領域どうしの砥粒配列方向が異なるようにして砥粒を規則的に配列しているので、各分割領域において砥粒配列方向の周期性がなくなり、特定の周波数の騒音を低減することができる。
【００１１】
ここで、前記隣り合う配列領域における砥粒の配列方向が砥石回転方向に対し互いに逆方向となるように砥粒を規則的に配列することが望ましい。各分割領域における砥粒の配列方向が同じ場合、被研削材が片側に連続的に負荷を受けて一方に偏る。この偏りが大きくなると、被研削材を押す力と戻そうとする力の作用、反作用で、被研削材の稜線にチッピングや欠けを生じやすい。各分割領域における砥粒の配列方向を交互に反転させることにより、被研削材の偏りが小さくなり、被研削材の稜線にチッピングや欠けが発生しなくなる。
【００１２】
また、前記複数に分割された配列領域における砥粒の配列方向を、砥石回転方向に対し３０度〜−３０度の角度範囲内とするのが望ましい。各分割領域における砥粒の配列方向を砥石回転方向に対し３０度〜−３０度の角度範囲内で変化させることにより、とくに耳障りな２〜７ｋＨｚの高周波成分の騒音を大幅に低減することができる。
【００１３】
また、各分割領域における砥粒配列方向の角度を変化させることにより、砥粒層の幅方向において同じピッチ上に重なる砥粒数が少なくなるため、被研削材の削り残しを押さえることができ、良好な仕上がり面を得ることができる。
【００１４】
上記の研削砥石は、台金の砥粒層形成部分に活性金属入りろう材とバインダーを混合したペーストを塗布し、砥石円周方向に複数に分割した砥粒配列領域ごとに、隣り合う配列領域と配列方向が異なるように砥粒を規則的に配列し、これを専用焼成炉で焼成する製造方法によって製造することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態における研削砥石を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。図２は砥粒層の砥粒の配列を示す模式図で、砥粒層の一部を示す。
【００１６】
図１に示す砥石１は、プラスチックレンズの端面研削用の砥石で、２は台金、３は砥粒層である。台金２は鉄製で外径は１００ｍｍ、厚さは１７ｍｍである。砥粒層３は台金２の外周面にダイヤモンド砥粒Ｄを一層に配置してろう材により固着した構造となっている。
【００１７】
ダイヤモンド砥粒Ｄは粒度＃８０／１００、ろう材はＴｉ−Ａｇ−Ｃｕ-Iｎ系の活性金属入りろう材である。砥粒層３の分割領域は砥石円周方向に８等分されている。この砥石１の製造手順はつぎの通りである。
【００１８】
・台金２の砥粒層形成部分に、活性金属入りろう材とバインダー（有機溶剤）を混合したペーストを塗布する。
・直径０．３ｍｍの孔を図２に示すようなパターンに配列したスクリーンを用いて、ペースト上にダイヤモンド砥粒Ｄを配置する。
・これを非酸化性雰囲気中で９５０℃、１時間焼成させ、ダイヤモンド砥粒Ｄを台金２に固定する。
【００１９】
砥粒の配列を示す図２において、破線は分割した砥粒配列領域を示し（図２では３個の領域３ｎ−１，３ｎ，３ｎ＋１を示している）、一点鎖線は砥粒配列方向を示す。θｎは領域３ｎにおける砥石回転方向に対する砥粒配列方向の角度（本実施形態では＋１０度）、θｎ＋１は領域３ｎ＋１における同角度（本実施形態では−１０度）、Ｌ１は砥石回転方向の砥粒間隔（本実施形態では１．２ｍｍ）、Ｌ２は台金厚さ方向の砥粒間隔（本実施形態では１．０４ｍｍ）である。
【００２０】
このようにして製造した砥石１（発明品）と、同じ台金に前述した特開平１１−９０８３４号公報記載の方法によって砥粒層を形成した砥石（比較品）についてプラスチックレンズの研削試験を行った。なお、両者のろう材は同一のものを用いた。
〔試験条件〕
砥石周速度：１１８０ｍ／ｍｉｎ
被研削材 ：ポリカーボネート
研削方式 ：湿式
【００２１】
表１および図３に試験結果を示す。
【表１】

【００２２】
表１からわかるように、発明品は比較品に比べて研削能率は約８％向上し、加工精度を示す加工面粗さは約２９％小さくなり、音圧レベルは３ｄＢ低減した。図３は騒音の周波数分析結果を示す図で、発明品は比較品に比してパワースペクトルは全体的に低く推移し、とくに２〜７ｋＨｚにおいて大幅に低減している。
【００２３】
【発明の効果】
（１）砥粒の配列領域を砥石円周方向に複数に分割し、隣り合う配列領域において異なる方向に砥粒を規則的に配列した砥石とすることにより、各分割領域において砥粒配列方向の周期性がなくなり、特定の周波数の騒音を低減することができる。
【００２４】
（２）隣り合う配列領域における砥粒の配列方向を砥石回転方向に対し互いに逆方向となるように配列することにより、研削時に被研削材が片側に偏奇する量が小さくなり、被研削材の稜線にチッピングや欠けが発生しなくなる。
【００２５】
（３）複数に分割された配列領域における砥粒の配列方向を、砥石回転方向に対し３０度〜−３０度の角度範囲内とすることにより、とくに耳障りな２〜７ｋＨｚの高周波成分の騒音を大幅に低減することができる。また、各分割領域における砥粒配列方向の角度を変化させることにより、被研削材の削り残しを押さえることができ、良好な仕上がり面を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態における研削砥石を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。
【図２】 砥粒層の砥粒の配列を示す模式図である。
【図３】 研削試験結果を示す図である。
【符号の説明】
１ 砥石
２ 台金
３ 砥粒層
３ｎ−１，３ｎ，３ｎ＋１ 分割領域
Ｄ：ダイヤモンド砥粒
Ｌ１，Ｌ２ 砥粒間隔
θｎ，θｎ＋１ 角度

Claims (1)

1. 台金の外周面にろう付けにより砥粒が規則的に一層配列された、プラスチックレンズの端面研削用の研削砥石であって、砥粒の配列領域が砥石円周方向に複数に分割され、隣り合う配列領域において異なる方向に砥粒が規則的に配列され、前記隣り合う配列領域における砥粒の配列方向が砥石回転方向に対し互いに逆方向であり、前記複数に分割された配列領域における砥粒の配列方向が、砥石回転方向に対し３０度〜−３０度（０度を含まない。）の角度範囲内である研削砥石。

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