JP4620195B2

JP4620195B2 - Low-speed grinding wheel

Info

Publication number: JP4620195B2
Application number: JP13600899A
Authority: JP
Inventors: 孝司岩井; 亜夫日下部
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 1999-05-17
Filing date: 1999-05-17
Publication date: 2011-01-26
Anticipated expiration: 2019-05-17
Also published as: JP2000326238A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被研磨材との間の相対研磨速度がたとえば１０ｍ／秒以下の低速研磨用砥石に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
被研磨材の表面を仕上げるための研磨加工に際しては、被研磨材が硬いものとなる程、硬度の高いダイヤモンド或いはＣＢＮなどの超砥粒を用いた研磨砥石を用いるとよい。しかしながら、超砥粒は一般砥粒に比較して１００倍程度の価格であることや、砥石が大径となるほど製造が厄介となることから、高価な研磨砥石を用いた研磨加工となって研磨加工費が高くなるので、そのような超砥粒を用いた研磨砥石は一般的には用いられないのが実情である。
【０００３】
このため、実際には、たとえば、＃６０乃至＃８０００程度の一般砥粒（溶融アルミナ質砥粒、炭化珪素質砥粒）をフェノール樹脂或いはエポキシ樹脂で結合したレジノイド砥石が多用されている。このような研磨用砥石すなわちレジノイド砥石は砥石組織が緻密であって比較的高強度が得られるとともに、比較的安価であるからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、研磨加工に際しては、ステンレス鋼のような難削材や硬度の高いセラミックス製被研磨材を研磨する場合がある。このような場合には、上記のような従来の研磨用砥石を用いると、研磨性能が得られず、研磨能率の低下、砥石寿命の短縮或いはドレッシングインターバルの短縮などが避けられない。
【０００５】
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、比較的安価に研磨能率が得られ、砥石寿命が長くなり、或いはドレッシングインターバルが長くなる研磨用砥石を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記の目的を達成するために種々検討を重ねた結果、ヌープ硬度がダイヤモンドやＣＢＮに次いで高いけれども、研削点或いは研磨点に発生する熱に対する安定性が低いため、一般的に研磨砥石に用いられていなかった炭化ホウ素を砥粒に用いた砥石を、被研磨材との間の相対研磨速度すなわち研磨点におけるすべり（摩擦）速度が１０ｍ／秒以下の低速研磨状態で、ステンレス鋼のような難削材や硬度の高いセラミックス製被研磨材に対するボール研磨やギヤホーニングに用いると、熱安定性が低いという炭化ホウ素の性質が何ら欠点とはならず、一般砥粒を用いた従来の研磨用砥石に比較して、格段に良好な研磨性能が得られるという意外な事実を見いだした。上記ボール研磨やギヤホーニングは、被研磨材に対する相対研磨速度が低いため、研磨点温度が炭化ホウ素砥粒に損傷を与えるほどに高くはならないからであると推定される。本発明はかかる知見に基づいて為されたものである。
【０００７】
すなわち、第１発明の要旨とするところは、被研磨材との間の相対研磨速度が０．３ｍ乃至４．０ｍ／秒以下の低速研磨を行うための低速研磨用砥石であって、全砥粒に対して５乃至５０重量％の炭化ホウ素砥粒と一般砥粒とを含む砥粒が熱硬化性樹脂結合剤によって結合されたレジノイド砥石組織を備えていることにある。
また、第２発明の要旨とするところは、被研磨材との間の相対研磨速度が０．３ｍ乃至４．０ｍ／秒以下の低速研磨を行うための低速研磨用砥石であって、全砥粒に対して２０乃至８０重量％の炭化ホウ素砥粒と超砥粒とを含む砥粒が熱硬化性樹脂結合剤によって結合されたレジノイド砥石組織を備えていることにある。
【０００８】
【発明の効果】
第１発明および第２発明の低速研磨用砥石のレジノイド砥石組織に含まれる炭化ホウ素砥粒は、被研磨材との間の相対研磨速度が０．３ｍ乃至４．０ｍ／秒以下の低速研磨加工では、研磨点において発生する熱がそれ程高くならないのでその熱安定性が低いという性質が全く問題とはならず、ダイヤモンドやＣＢＮのような超砥粒に次ぐ硬さを有するという性質が生かされるので、たとえステンレス鋼のような難削材や硬度の高いセラミックス製被研磨材に対するボール研磨や焼き入れ材を加工するギヤホーニングに用いられても、一般砥粒を用いた従来の研磨用砥石に比較して、砥石寿命が長くなり、或いはドレッシングインターバルが長くなる。また、炭化ホウ素砥粒は超砥粒に比較して１／１０程度の価格であるから、超砥粒を用いた研磨用砥石に比較して、砥石が比較的安価となり、安価な研磨加工となる。しかも、炭化ホウ素砥粒は超砥粒に比較して硬度が低いので、ドレッシングやツルーイングにおける形状出し作業が容易となって、高い作業能率が得られるとともにドレッサ寿命が長くなる利点がある。また、第１発明によれば、全砥粒に対して５乃至５０重量％の炭化ホウ素砥粒と一般砥粒とを含む砥粒が熱硬化性樹脂結合剤によって結合されたレジノイド砥石組織から構成されるので、研磨性能の改善効果が得られ且つ研磨用砥石が安価となる。また、第２発明によれば、全砥粒に対して２０乃至８０重量％の炭化ホウ素砥粒と超砥粒とを含む砥粒が熱硬化性樹脂結合剤によって結合されたレジノイド砥石組織から構成されるので、超砥粒を用いた研磨用砥石と同様の研磨性能が安価に得られる。
【０００９】
【発明の他の態様】
ここで、好適には、上記低速研磨用砥石は、ボール状被研磨材を案内するための環状溝が同心円状に形成された研磨面を備え、その研磨面と対抗する他の部材との間でその環状溝内のボール状被研磨材を挟持しつつ転動させることによりそのボール状被研磨材を研磨するボール研磨用砥石である。このようなボール研磨では、ボール状被研磨材に対する相対研磨速度が通常３〜４ｍ／秒程度以下であって、研磨点において発生する熱がそれ程高くならないので、炭化ホウ素砥粒の特質が損なわれず、ダイヤモンドやＣＢＮのような超砥粒に次ぐ硬さを有するという性質が生かされるので、一般砥粒を用いた従来の研磨用砥石に比較して、砥石寿命が長くなり、或いはドレッシングインターバルが長くなる。
【００１０】
また、好適には、上記低速研磨用砥石は、内周歯が形成された内周研磨面を備え、歯車状被研磨材の外周歯とその内周歯と噛み合った状態で軸心まわりに回転させられることによりその歯車状被研磨材の外周歯を研磨するギヤホーニング砥石である。このようなギヤホーニングでは、歯車状被研磨材の外周歯とそれに摺接して研磨する内周歯との間の相対研磨速度は５ｍ／秒程度以下であって、研磨点において発生する熱がそれ程高くならないので、炭化ホウ素砥粒の特質が損なわれず、ダイヤモンドやＣＢＮのような超砥粒に次ぐ硬さを有するという性質が生かされるので、一般砥粒を用いた従来の研磨用砥石に比較して、砥石寿命が長くなり、或いはドレッシングインターバルが長くなる。
【００１１】
また、好適には、前記砥石組織は、前記炭化ホウ素砥粒を含む砥粒が熱硬化性樹脂結合剤により結合されたすなわちレジノイド砥石組織である。このようにすれば、製造プロセスにおける焼成工程すなわち熱硬化性樹脂の硬化熟成工程の焼成温度すなわち硬化熟成温度が２００℃程度以下であって、ビトリファイド砥石のように９００℃を越える温度で焼成されることがないので、炭化ホウ素砥粒の特質が製造工程の温度によって損なわれない。
【００１２】
また、好適には、前記炭化ホウ素砥粒および一般砥粒が前記砥石組織に含まれ、その炭化ホウ素砥粒はその砥石組織に含まれる全砥粒に対して５乃至５０重量％混入される。このようにすれば、研磨性能の改善効果が得られ且つ研磨用砥石が安価となる。上記炭化ホウ素砥粒の全砥粒に対する割合が５重量％未満となるとその炭化ホウ素砥粒による研磨性能の改善効果が認められ難くなり、炭化ホウ素砥粒の全砥粒に対する割合が５０重量％を越えると炭化ホウ素砥粒による研磨性能の改善効果が飽和するので、それ以上混入させても研磨性能が高くならず高価となる。
【００１３】
また、好適には、前記炭化ホウ素砥粒および超砥粒が前記砥石組織に含まれ、その炭化ホウ素砥粒はその砥石組織に含まれる全砥粒に対して２０乃至８０重量％混入される。このようにすれば、超砥粒を用いた研磨用砥石と同様の研磨性能が安価に得られる。上記炭化ホウ素砥粒の全砥粒に対する割合が２０重量％未満となるとその炭化ホウ素砥粒の混入によるコスト低減効果が認められ難くなり、炭化ホウ素砥粒の全砥粒に対する割合が８０重量％を越えると超砥粒を用いた研磨用砥石との研磨性能の差が顕著となる。
【００１４】
また、前記被研磨材との間の相対研磨速度は、１０ｍ／秒以下において一応の低速研磨の特徴が得られるのであるが、さらに好適には、０．３ｍ乃至５ｍ／秒の範囲内の値が用いられる。相対研磨速度が０．３ｍ／秒未満である場合には研磨作業能率が低下する。一方、相対研磨速度が５ｍ／秒を越えると、低速研磨の特徴的表面状態が得られ難くなる。また、特に重負荷研磨の場合には、炭化ホウ素砥粒が研磨点に発生する熱によって変質させられるおそれがある。
【００１５】
【発明の好適な実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施例のボール研磨用砥石１０を示している。このボール研磨用砥石１０は、円盤状を成し、その両面のうちの一面である研磨面１２には、同心円に沿って複数本のボール案内溝１４が径方向において等間隔に形成されている。このボール案内溝１４は初期的にはＶ字状断面を成し、その深さは、ボール状被研磨材であるボール１６の径の３／１０程度までに設定されている。このボール案内溝１４は、ボール１６を用いた予備加工（捨て研磨）によりボ─ル径の３／１０程度の断面とされてから研磨に用いられる。そのボール１６は、たとえばＳＵＳ４４０Ｃのようなマルテンサイト系ステンレス鋼製であり、クロム含有率が高いために炭化クロムのような硬い金属炭化物がその表面に点在して加工性を低下させていると言われている難削材である。なお、ボール研磨用砥石１０は、その背面に接着された図示しないバッキングプレートが回転駆動軸のフランジに対してボルトなどにより締着されるようになっている。
【００１７】
上記ボール研磨用砥石１０は、炭化ホウ素〔ボロンカーバイトＢ₄Ｃ、実際にはＢ_12+xＣ_3-x（但し、０≦ｘ≦１）〕砥粒を含む砥粒がよく知られたフェノール樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂により結合された砥石組織から成る所謂レジノイド砥石である。このボール研磨用砥石１０は、Ｂ₄Ｃ／ＷＡ４０００Ｚ９Ｂという砥石記号で表されるものであり、通常のレジノイド砥石の製造工程を経て製造される。上記砥石記号において、「Ｂ₄Ｃ／ＷＡ」は砥粒が炭化ホウ素砥粒とホワイトアランダム（白色溶融アルミナ質砥粒）との混合物であることを、その次の「４０００」はその砥粒の大きさ（粒径）を示す番数を、次の「Ｚ」は砥石組織の結合度（硬度）を、次の「９」は砥石の組織を、次の「Ｂ」は砥粒の結合剤（ボンド）がベークライト（フェノール樹脂）であることをそれぞれ示している。
【００１８】
上記ボール研磨用砥石１０は、たとえば図２に示すボール研磨装置２０においてボール１６を低速研磨するために装着される。ボール研磨装置２０は、径方向において外周から中央に至る切欠２２が形成され、且つ前記ボール案内溝１４と同様の図示しないボール案内溝が研磨面に形成された鋳鉄製の固定研磨盤２４と、その固定研磨盤２４の研磨面に研磨面１２を所定間隔を隔てて相対向するようにその固定研磨盤２４と共通の軸心まわりに回転可能に設けられたボール研磨用砥石１０とを備えている。図示しない回転駆動装置によってボール研磨用砥石１０がたとえば矢印に示す方向に回転駆動され、且つ油性研磨液が連続的に供給される状態で、所定幅の外周案内溝を備えたボールタンク２５内に収容された多数の未研磨のボール１６が供給樋２６から供給されると、未研磨のボール１６は固定研磨盤２４のボール案内溝とボール研磨用砥石１０のボール案内溝１４とに挟まれつつ周方向に案内される過程で、固定研磨盤２４とボール研磨用砥石１０との相対回転により転動させられつつ研磨された後、切欠２２内に解放されて受樋２８上に受けられ、さらにボールタンク２５内に戻される。このボールタンク２５内に戻されたボール１６はボールタンク２５内の外周案内溝に沿って搬送され上記供給樋２６上に押し出されて、上記と同様に研磨される。このような湿式研磨が所定時間内において繰り替えされることによりボール１６の表面が仕上げられる。このときのボール研磨用砥石１０の最大周速すなわちボール１６に対する最大相対研磨速度は３ｍ／秒以下、好適には１ｍ／秒以下である。
【００１９】
以下において、上記ボール研磨用砥石１０の研磨性能を明らかにするために本発明者等が行った研磨試験条件および研磨試験結果を説明する。この試験では、先ず、前記ボール研磨用砥石１０と同様の砥石組織を設けた試験試料ＴＳと従来の研磨砥石と同様に一般砥粒だけを用いた対照試料ＴＣとが以下の原料割合に従ってそれぞれ作成され、図３に示す研磨試験装置３０を用いて、以下に示す共通の研磨試験条件下でそれらの試験試料ＴＳと対照試料ＴＣとによりボール研磨が行われた。なお、この試験条件において、ボール案内溝１４をその初期的なＶ字断面から半円形断面とする予備加工が試験研磨に先立って行われた。また、上記試験試料ＴＳと対照試料ＴＣにおいて、砥石（試料）全体に占める砥粒およびフェノール樹脂の体積割合は共に４５体積％および５３体積％であり、残りの２体積％は空孔である。また、試験試料ＴＳにおいて、「Ｂ₄Ｃ(3μm ) 」は、炭化ホウ素砥粒の平均粒径が３μm を示し、メッシュでは＃３０００乃至〜＃４０００に相当する。
【００２０】
試験試料ＴＳの原料割合と寸法形状
Ｂ₄Ｃ(3μm ) ：１４．５重量％（全砥粒の２０重量％）
ＷＡ (#4000) ：５８．１重量％（全砥粒の８０重量％）
フェノール樹脂：２７．４重量％
比重：２．２１
ボール案内溝：初期溝深さ０．6 mm、ピッチ径６０mmφ
外形状：円板、外径１００mmφ×厚み１５mm
【００２１】
対照試料ＴＣの原料割合と寸法形状
ＷＡ (#4000) ：７４．８重量％（全砥粒の１００重量％）
フェノール樹脂：２５．２重量％
比重：２．４０
ボール案内溝：初期溝深さ０．６mm、ピッチ径６０mmφ
外形状：円板、外径１００mmφ×厚み１５mm
【００２２】
研磨試験条件
周速：１８．８５m/min （０．３２m/sec ）
ボールの形状：３．０mmφ２４個
ボールの材質：ＳＵＳ４４０Ｃ
荷重：３７５ｇ／個
研磨油：ノリタケカットＥＰＳ−５、４００cc／h
【００２３】
図３に示す研磨試験装置３０においては、フレーム３２によりベアリング３４を介して回転可能に支持され且つ減速機付電動モータ３６によって１００r.p.m.（ボール溝の周速１８．８５m/min すなわち０．３２m/sec ）程度の回転速度で回転駆動される回転軸３８が設けられている。この回転軸３８の軸端には、円板状の試験試料ＴＳおよび対照試料ＴＣが着脱可能に固定されるようになっている。また、その回転軸３８に固定された試験試料ＴＳ或いは対照試料ＴＣに対向する位置となるように、試験試料ＴＳおよび対照試料ＴＣと同様の形状寸法に形成された鋳鉄製の固定盤４０を軸まわりの回転不能且つ軸方向の移動可能に保持する保持装置４２が設けられており、試験試料ＴＳ或いは対照試料ＴＣが固定盤４０に対して共通の軸心まわりに相対回転させられるようになっている。試験試料ＴＳ或いは対照試料ＴＣの対向面と鋳鉄製の固定盤４０の対向面とには、同様のピッチ径および幅のボール案内溝４４および４６がそれぞれ設けられており、それらのボール案内溝４４および４６内に複数個（本試験では２４個）のボール１６が配置された状態で、ウエイト４８が付与され、そのボール１６に対して予め設定された荷重（本試験例では３７５ｇ／個）が付与されるようになっている。実際の研磨試験では、研磨油（（株）ノリタケカンパニーリミテド社製のノリタケカットＥＰＳ−５）が４００cc／h の流量で滴下された状態で、上記の状態で試験試料ＴＳ或いは対照試料ＴＣが固定盤４０に対して共通の軸心まわりに相対回転させられ、所定の研磨時間毎に研磨加工量および砥石摩耗量が測定される。
【００２４】
図４および図５は、上記の研磨試験結果を示しており、図４は研磨時間に対するボール１６の１個当たりの研磨加工量（減少重量ｍｇ）の変化を、図５は研磨時間に対する砥石摩耗量（溝深さの増加量μｍ）を示している。図４および図５において、△印はＢ₄Ｃ砥粒を含む試験試料ＴＳの値を示し、○印はＢ₄Ｃ砥粒を含まない対照試料ＴＣの値を示している。また、本発明者等の測定によれば、Ｂ₄Ｃ砥粒を含む試験試料ＴＳを用いた低速研磨におけるボール１６の表面粗さ（算術平均粗さ）Ｒa は０．０１μｍであったのに対し、Ｂ₄Ｃ砥粒を含まない対照試料ＴＣを用いた低速研磨におけるボール１６の表面粗さ（算術平均粗さ）Ｒa は０．０２０μｍであった。また、図４および図５から明らかなように、Ｂ₄Ｃ砥粒を含む試験試料ＴＳを用いた低速研磨では、Ｂ₄Ｃ砥粒を含まない対照試料ＴＣを用いた低速研磨に比較して、研磨加工量が多く且つ砥石摩耗量が少ない。すなわち、研磨能率が高く且つ寿命が長い。しかも、試験試料ＴＳを用いた低速研磨では対照試料ＴＣを用いた低速研磨に比較して、研磨仕上げ面の粗さが倍程度に向上している。
【００２５】
図６は、上記試験試料ＴＳを、Ｂ₄Ｃ砥粒の全砥粒（Ｂ₄Ｃ砥粒＋ＷＡ砥粒）に対する構成割合を変化させた複数種類すなわち５重量％、２０重量％、５０重量％、８０重量％の４種類用意し、それら４種類の試験試料ＴＳを用いて上記と同様の条件でボール研磨を所定時間（４時間）行って、それらの研磨性能を比較したものである。この研磨性能は、研磨比（＝研磨加工量／砥石摩耗量）で表されている。図６から明らかなように、上記Ｂ₄Ｃ砥粒の全砥粒に対する割合が５重量％未満となるとそのＢ₄Ｃ砥粒による研磨性能の改善効果が認められ難くなり、Ｂ₄Ｃ砥粒の全砥粒に対する割合が５０重量％を越えると炭化ホウ素砥粒による研磨性能の改善効果が飽和する。したがって、そのＢ₄Ｃ砥粒はその砥石組織に含まれる全砥粒に対して５乃至５０重量％の範囲内で混入されると、研磨性能の改善効果が得られつつ研磨用砥石が安価となるという利点がある。
【００２６】
図７は、上記試験試料ＴＳを、Ｂ₄Ｃ砥粒の全砥粒（Ｂ₄Ｃ砥粒＋ＣＢＮ砥粒）に対する構成割合を変化させた複数種類すなわち２０重量％、５０重量％、８０重量％、１００重量％の４種類用意し、それら４種類の試験試料ＴＳを用いて上記と同様の条件でボール研磨を所定時間（４時間）行って、それらの研磨性能を比較したものである。この試験は、超砥粒研磨砥石と同等の性能を得ながら安価な砥石とする範囲を認識するためのものである。図７から明らかなように、上記Ｂ₄Ｃ砥粒の全砥粒に対する割合が７０重量％を越えると研磨性能の低下が開始し、８０重量％を越えると研磨性能の低下が著しくなり、超砥粒を用いた研磨用砥石との研磨性能の差が顕著となる。したがって、Ｂ₄Ｃ砥粒の全砥粒に対する割合が８０重量％以下、好適には７０重量％以下においてＣＢＮ砥粒を用いた研磨用砥石と同様の研磨性能が得られつつ、そのＣＢＮ砥粒の１／１０程度の価格のＢ₄Ｃ砥粒を混入した分だけ砥石が安価となる。なお、上記炭化ホウ素砥粒の全砥粒に対する割合が２０重量％未満となるとその炭化ホウ素砥粒の混入によるコスト低減効果がそれほど認められ難くなる。
【００２７】
上述のように、本実施例のボール研磨用砥石（低速研磨用砥石）１０の砥石組織に含まれる炭化ホウ素砥粒は、被研磨材との間の相対研磨速度が１０ｍ／秒以下の低速研磨加工であるボール研磨では、研磨点において発生する熱がそれ程高くならないのでその熱安定性が低いという性質が全く問題とはならず、ダイヤモンドやＣＢＮのような超砥粒に次ぐ硬さを有するという性質が生かされるので、たとえ難削材であるステンレス鋼製のボール１６やセラミックス製のボール研磨に用いられても、一般砥粒を用いた従来の研磨用砥石に比較して、砥石寿命が長くなり、或いはドレッシングインターバルが長くなる。また、上記炭化ホウ素砥粒は超砥粒に比較して１／１０程度の価格であるから、超砥粒を用いた研磨用砥石に比較して、砥石が比較的安価となり、安価な研磨加工となる。さらに、炭化ホウ素砥粒は超砥粒に比較して硬度が低いので、ドレッシングやツルーイングにおける形状出し作業が容易となって、高い作業能率が得られるとともにドレッサ寿命が長くなる利点がある。さらにまた、超砥粒を用いた研磨用砥石に比較して、初期的には断面がＶ字状のボール案内溝１４を半円形断面とする予備加工の時間が短縮される利点もある。
【００２８】
また、本実施例のボール研磨用砥石１０の砥石組織は、前記炭化ホウ素砥粒を含む砥粒が熱硬化性樹脂結合剤により結合されたすなわちレジノイド砥石組織であることから、製造プロセスにおける焼成工程（レジノイド樹脂の硬化熟成工程）の焼成温度が２００℃程度以下であって、ビトリファイド砥石のように９００℃を越える温度で焼成されることがないので、上記炭化ホウ素砥粒の特質が製造工程の温度によって損なわれない利点がある。
【００２９】
次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３０】
図８は、本発明の他の実施例の低速研磨用砥石であるギヤホーニング砥石５０を用いて歯車５２の外周歯の歯面に研磨加工の一種であるホーニング加工を施すためのギヤホーニング装置５４を示している。このギヤホーニング装置５４は、ホーニング加工すべき歯車５２を芯出しして回転可能に支持するワーク保持台５６と、そのワーク保持台５６を歯車５２の軸方向へ所定のストロークだけ往復移動させるワーク駆動装置５８と、歯車５２と噛み合わされたギヤホーニング砥石５０をリング状のホルダ６０を介して保持しつつその軸芯まわりに回転駆動する砥石駆動装置６２とを備えている。ギヤホーニング砥石５０は、図９に示すように環状を成しているとともに多数の内周歯６４を環状内周面に備えており、歯車５２の軸芯に対して傾斜した姿勢で配設されて、その内周歯６４が歯車５２と噛み合わされるようになっている。そして、砥石駆動装置６２によってギヤホーニング砥石５０が軸芯まわりに回転駆動されることによりそのギヤホーニング砥石５０と歯車５２と噛合回転させながら、ワーク駆動装置５８によって歯車５２がその軸芯方向へ往復移動させられることにより、その歯車５２の外周歯の歯面にホーニング加工が施されるようになっている。
【００３１】
上記ギヤホーニング砥石５０は、炭化ホウ素〔ボロンカーバイトＢ₄Ｃ、実際にはＢ_12+xＣ_3-x（但し、０≦ｘ≦１）〕砥粒がよく知られたフェノール樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂により結合された所謂レジノイド砥石である。このボール研磨用砥石１０は、Ｂ₄Ｃ／ＷＡ１００Ｒ７Ｙという砥石記号で表されるものであり、通常のレジノイド砥石の製造工程を経て製造される。上記砥石記号において、「Ｂ₄Ｃ／ＷＡ」は砥粒が炭化ホウ素砥粒とホワイトアランダム（白色溶融アルミナ質砥粒）との混合物であることを、その次の「１００」はその砥粒の大きさ（粒径）を示す番数を、次の「Ｒ」は砥石の硬度を、次の「７」は砥石の組織を、次の「Ｙ」は結合剤（ボンド）がエポキシ樹脂であることをそれぞれ示している。
【００３２】
以下において、上記ギヤホーニング砥石５０の研磨性能を明らかにするために本発明者等が行った研磨試験条件および研磨試験結果を説明する。この試験では、先ず、前記ギヤホーニング砥石５０が以下の原料割合に従ってそれぞれ作成され、またそれと同様の形状ではあるが、一般砥粒だけを用いた対照ギヤホーニング砥石が以下の原料割合に従ってそれぞれ作成され、図８に示すギヤホーニング装置５４を用いて、以下に示す共通のギヤホーニング試験条件下でそれらのギヤホーニング砥石５０と対照ギヤホーニング砥石とによりギヤホーニングが行われた。なお、ギヤホーニング砥石５０と対照ギヤホーニング砥石とにおいて、砥石全体に占める砥粒およびエポキシ樹脂の体積割合は共に４９体積％および３３体積％であり、残りの１８体積％は空孔である。上記ギヤホーニング試験条件における研磨速度は、歯車５２の外周歯とギヤホーニング砥石５０の内周歯６４との間の相対運動により研磨加工中において相互に擦れ合う相対的すべり速度であり、歯面上の砥粒運動式に基づいて算出されたものである。
【００３３】

【００３４】

【００３５】

【００３６】
上記のギヤホーニング試験によれば、上記のギヤホーニング砥石５０を用いた場合には、ドレスインターバルすなわちギヤホーニング砥石５０の内周歯６４をツルーイング或いはドレシングしなくても規格内の歯車５２を得ることができる個数が４０個／Ｄであるのに対し、上記対照ギヤホーニング砥石によれば、２０個／Ｄであった。したがって、炭化ホウ素砥粒を含むギヤホーニング砥石５０によれば、その炭化ホウ素砥粒を含まず一般砥粒だけの対照ギヤホーニング砥石に比較して、ドレスインターバルや砥石寿命が倍となる。
【００３７】
本実施例のギヤホーニング砥石５０の砥石組織に含まれる炭化ホウ素砥粒は、被研磨材との間の相対研磨速度が１０ｍ／秒以下の低速研磨加工では、研磨点において発生する熱がそれ程高くならないのでその熱安定性が低いという性質が全く問題とはならず、ダイヤモンドやＣＢＮのような超砥粒に次ぐ硬さを有するという性質が生かされるので、たとえ焼き入れにより表面硬化処理が行われた鋼のような硬い歯車５２に用いられても、一般砥粒を用いた従来の研磨用砥石に比較して、砥石寿命が長くなり、或いはドレッシングインターバルが長くなる。また、上記炭化ホウ素砥粒は、超砥粒に比較して１／１０程度の価格であるから、超砥粒を用いた研磨用砥石に比較して、砥石が比較的安価となり、安価な研磨加工となる。さらに、炭化ホウ素砥粒は超砥粒に比較して硬度が低いので、ドレッシングやツルーイングにおける形状出し作業が容易となって、高い作業能率が得られるとともにドレッサ寿命が長くなる利点がある。
【００３８】
また、本実施例のギヤホーニング砥石５０の砥石組織も、前記炭化ホウ素砥粒を含む砥粒が熱硬化性樹脂結合剤により結合されたすなわちレジノイド砥石組織であることから、製造プロセスにおける焼成工程（レジノイド樹脂の硬化熟成工程）の焼成温度が２００℃程度以下であって、ビトリファイド砥石のように９００℃を越える温度で焼成されることがないので、上記炭化ホウ素砥粒の特質が製造工程の温度によって損なわれない利点がある。
【００３９】
以上、本発明の一実施例を図面を用いて説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００４０】
たとえば、前述のボール研磨用砥石１０では、その全体が炭化ホウ素砥粒とホワイトアランダム（白色溶融アルミナ質砥粒）との混合物である砥粒が熱硬化性樹脂により結合された砥石組織により構成されていたが、研磨に関与する部分だけ、たとえばボール１６の径の１／２に対応する寸法だけ研磨面１２から深さ方向へ向かった領域内だけ上記の砥石組織とされ、他の部分は一般砥粒が熱硬化性樹脂により結合された砥石組織であってもよい。このようにすれば、ボール研磨用砥石１０が一層安価となる。
【００４１】
また、前述の実施例では、ボール１６はステンレススチールＳＵＳ４４０Ｃから構成されていたが、比較的硬度の高い他の種類の金属やセラミックス製であっても差し支えない。
【００４２】
また、前述の実施例では、ボール１６を研磨するためのボール研磨用砥石１０、歯車５２の歯面を研磨するためのギヤホーニング砥石５０が説明されていたが、他のワークを研磨するための研磨用砥石に対しても、本発明が適用され得る。
【００４３】
また、前述の実施例のボール研磨用砥石１０、ギヤホーニング砥石５０は、砥粒が熱硬化性樹脂により結合された砥石組織から成る所謂レジノイド砥石であったが、ＰＶＡ、ゴム、熱可塑性樹脂などの他の種類の結合剤により砥粒が結合された砥石であっても差し支えない。
【００４４】
また、前述の実施例のボール研磨用砥石１０、ギヤホーニング砥石５０のような本発明が適用された低速研磨用砥石は、１０ｍ／秒以下において一応の低速研磨の特徴が得られるのであるが、さらに好適には、０．３ｍ乃至４ｍ／秒の範囲内の値が用いられる。相対研磨速度が０．３ｍ／秒未満である場合には研磨作業能率が低下する。一方、相対研磨速度が４ｍ／秒を越えると、特に重負荷研磨の場合には、炭化ホウ素粒子が砥粒の研磨点に発生する熱によって変質させられるおそれがあるし、特にギヤホーニングにおいては、低速研磨の特徴的表面状態が得られ難くなる。
【００４５】
なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々の変更が加えられ得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の低速研磨用砥石であるボール研磨用砥石の構成を説明する一部を切り欠いた側面図である。
【図２】図１のボール研磨用砥石を備えたボール研磨装置の要部構成を簡単に説明する略図である。
【図３】図１のボール研磨用砥石の研磨効果を確認するために研磨試験を行った研磨試験装置の要部構成を一部を切り欠いて説明する正面図である。
【図４】図３の研磨試験装置を用いて行った研磨試験結果を示す図であって、研磨時間に対する研磨加工量を、炭化ホウ素砥粒を含むボール研磨用砥石を用いた場合（○印）と炭化ホウ素砥粒を含まないボール研磨用砥石を用いた場合（△印）とについてそれぞれ対比可能に示している。
【図５】図３の研磨試験装置を用いて行った研磨試験結果を示す図であって、研磨時間に対する砥石摩耗量を、炭化ホウ素砥粒を含むボール研磨用砥石を用いた場合（○印）と炭化ホウ素砥粒を含まないボール研磨用砥石を用いた場合（△印）とについてそれぞれ対比可能に示している。
【図６】炭化ホウ素砥粒を一般砥粒に混入させた場合の効果が得られる範囲を確認するために図３の研磨試験装置を用いて行った研磨試験結果を示す図であって、ボール研磨用砥石に含まれる炭化ホウ素砥粒の割合に対する研磨比を示す図である。
【図７】炭化ホウ素砥粒をＣＢＮ砥粒に混入させた場合の効果が得られる範囲を確認するために図３の研磨試験装置を用いて行った研磨試験結果を示す図であって、ボール研磨用砥石に含まれる炭化ホウ素砥粒の割合に対する研磨比を示す図である。
【図８】本発明の他の実施例の低速研磨用砥石であるギヤホーニング砥石を備えたギヤホーニング装置の構成を簡単に説明する正面図である。
【図９】図８のギヤホーニング装置におけるギヤホーニング砥石とそれにより研磨される歯車との相互噛み合い状態を説明する図であって、(a) はギヤホーニング装置の正面から見た図であり、(b) はギヤホーニング装置の左側面から見た図である。
【符号の説明】
１０：ボール研磨用砥石（低速研磨用砥石）
１２：研磨面
１６：ボール（ボール状被研磨材）
５０：ギヤホーニング砥石（低速研磨用砥石）
５２：歯車（歯車状被研磨材）
６４：内周歯[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a low-speed polishing grindstone whose relative polishing speed with respect to a material to be polished is, for example, 10 m / second or less.
[0002]
[Prior art]
In the polishing process for finishing the surface of the material to be polished, it is preferable to use a polishing wheel using superabrasive grains such as diamond or CBN having a higher hardness as the material to be polished becomes harder. However, superabrasive grains are about 100 times more expensive than general abrasive grains, and the larger the diameter of the grindstone, the more difficult it is to manufacture. Therefore, polishing is performed using an expensive grindstone. Since the processing cost is high, it is a fact that a polishing wheel using such superabrasive grains is not generally used.
[0003]
Therefore, in practice, for example, resinoid grindstones in which general abrasive grains of about # 60 to # 8000 (fused alumina abrasive grains, silicon carbide abrasive grains) are bonded with a phenol resin or an epoxy resin are frequently used. This is because such a grinding wheel, that is, a resinoid grindstone, has a fine grindstone structure, a relatively high strength, and is relatively inexpensive.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the polishing process, there are cases where a difficult-to-cut material such as stainless steel or a ceramic material to be polished having high hardness is polished. In such a case, if the conventional grinding wheel as described above is used, the polishing performance cannot be obtained, and it is inevitable that the polishing efficiency is lowered, the grinding wheel life is shortened, or the dressing interval is shortened.
[0005]
The present invention has been made in the background of the above circumstances, and its object is to provide a grinding wheel that can obtain a polishing efficiency relatively inexpensively, has a long grinding wheel life, or has a long dressing interval. There is to do.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
As a result of various investigations to achieve the above object, the present inventors have found that the Knoop hardness is the second highest after diamond and CBN, but the stability to heat generated at the grinding point or the polishing point is low. In a low-speed polishing state in which a grindstone using boron carbide, which has not been used as a polishing grindstone, is a relative polishing speed between the material to be polished, that is, a sliding (friction) speed at a polishing point of 10 m / second or less, When used for ball polishing and gear honing on difficult-to-cut materials such as stainless steel and high-hardness ceramic workpieces, the property of boron carbide, which has low thermal stability, does not cause any drawbacks, and general abrasive grains are used. As a result, it was found that a surprisingly good polishing performance can be obtained as compared with the conventional grinding wheel. The above-described ball polishing and gear honing are estimated to be because the polishing point temperature does not become so high as to damage the boron carbide abrasive grains because the relative polishing rate to the material to be polished is low. The present invention has been made based on such findings.
[0007]
  That is, the gist of the first invention is that the relative polishing rate with the material to be polished is0.3m to 4.0A low-speed polishing grindstone for performing low-speed polishing at m / second or less, wherein abrasive grains containing 5 to 50% by weight of boron carbide abrasive grains and general abrasive grains are thermosetting resin-bonded with respect to all abrasive grains. The present invention is to provide a resinoid grindstone structure bonded by an agent.
  Further, the gist of the second invention is that the relative polishing rate with the material to be polished is0.3m to 4.0A low-speed polishing grindstone for performing low-speed polishing at m / sec or less, and abrasive grains containing 20 to 80 wt% boron carbide abrasive grains and superabrasive grains with respect to all abrasive grains are thermosetting resin bonded The present invention is to provide a resinoid grindstone structure bonded by an agent.
[0008]
【The invention's effect】
  The boron carbide abrasive grains contained in the resinoid grindstone structure of the low-speed polishing grindstone of the first invention and the second invention have a relative polishing speed with the material to be polished.0.3m to 4.0In low-speed polishing at m / second or less, the heat generated at the polishing point does not become so high, so the property of low thermal stability is not a problem at all, and hardness next to superabrasive grains such as diamond and CBN. Therefore, even if it is used for gear honing to process balls and hardened materials for difficult-to-cut materials such as stainless steel and high-hardness ceramic workpieces, use general abrasive grains. Compared to the conventional grinding wheel, the grinding wheel life becomes longer or the dressing interval becomes longer. In addition, since boron carbide abrasive grains are about 1/10 the price of superabrasive grains, the grindstone is relatively inexpensive compared to polishing grindstones using superabrasive grains. Become. Moreover, since the boron carbide abrasive grains have a lower hardness than the superabrasive grains, there is an advantage that the shape forming operation in dressing and truing is facilitated, high working efficiency is obtained, and the dresser life is extended. In addition, according to the first invention, the abrasive grain structure is formed of a resinoid grindstone structure in which abrasive grains containing 5 to 50% by weight of boron carbide abrasive grains and general abrasive grains are bonded to each other by a thermosetting resin binder. Therefore, the effect of improving the polishing performance can be obtained, and the polishing grindstone becomes inexpensive. Further, according to the second invention, the abrasive grain structure comprising abrasive grains containing 20 to 80% by weight of boron carbide abrasive grains and superabrasive grains combined with a thermosetting resin binder with respect to all abrasive grains. Therefore, the same polishing performance as that of a grinding wheel using superabrasive grains can be obtained at low cost.
[0009]
Other aspects of the invention
Here, it is preferable that the low-speed polishing grindstone includes a polishing surface in which an annular groove for guiding the ball-shaped workpiece is formed concentrically, and between the other surface facing the polishing surface. The ball grindstone grinds the ball-shaped workpiece by rolling while sandwiching the ball-shaped workpiece in the annular groove. In such ball polishing, the relative polishing rate with respect to the ball-shaped workpiece is usually about 3 to 4 m / second or less, and the heat generated at the polishing point is not so high, so the characteristics of the boron carbide abrasive grains are not impaired. Because the property of having hardness next to superabrasive grains such as diamond and CBN is utilized, the grinding wheel life is longer or the dressing interval is longer than conventional grinding wheels using general abrasive grains. Become.
[0010]
Preferably, the low-speed polishing grindstone includes an inner peripheral polishing surface on which inner peripheral teeth are formed, and rotates around the shaft center while being engaged with the outer peripheral teeth of the gear-shaped workpiece and the inner peripheral teeth. This is a gear honing grindstone that grinds the outer peripheral teeth of the gear-shaped workpiece. In such gear honing, the relative polishing speed between the outer peripheral teeth of the gear-shaped polishing object and the inner peripheral teeth that are slidably contacted with the gear-shaped workpiece is about 5 m / sec or less, and the heat generated at the polishing point is so much. Since it does not become high, the characteristics of boron carbide abrasive grains are not impaired, and the property of having hardness next to super abrasive grains such as diamond and CBN is utilized, so compared with conventional grinding wheels using general abrasive grains. As a result, the service life of the grinding wheel becomes longer or the dressing interval becomes longer.
[0011]
Preferably, the grindstone structure is a resinoid grindstone structure in which abrasive grains including the boron carbide abrasive grains are bonded by a thermosetting resin binder. In this way, the firing temperature in the production process, that is, the curing and aging step of the thermosetting resin, that is, the curing and aging temperature is about 200 ° C. or less, and is baked at a temperature exceeding 900 ° C. like a vitrified grinding wheel. Therefore, the characteristics of boron carbide abrasive grains are not impaired by the temperature of the manufacturing process.
[0012]
Preferably, the boron carbide abrasive grains and the general abrasive grains are contained in the grindstone structure, and the boron carbide abrasive grains are mixed in an amount of 5 to 50% by weight with respect to all the abrasive grains contained in the grindstone structure. If it does in this way, the improvement effect of polish performance will be acquired and the grindstone for polish will become cheap. When the ratio of the boron carbide abrasive grains to less than 5% by weight is less than 5% by weight, it becomes difficult to recognize the improvement effect of the polishing performance by the boron carbide abrasive grains, and the ratio of the boron carbide abrasive grains to the total abrasive grains is 50% by weight. If it exceeds, the effect of improving the polishing performance by the boron carbide abrasive grains will be saturated, so that even if mixed more than that, the polishing performance will not be high and the cost will be high.
[0013]
Preferably, the boron carbide abrasive grains and superabrasive grains are contained in the grindstone structure, and the boron carbide abrasive grains are mixed in an amount of 20 to 80% by weight with respect to all the abrasive grains contained in the grindstone structure. In this way, the same polishing performance as that of a polishing grindstone using superabrasive grains can be obtained at a low cost. When the ratio of the boron carbide abrasive grains to less than 20% by weight is less than 20% by weight, the cost reduction effect due to the mixing of the boron carbide abrasive grains becomes difficult to be recognized, and the ratio of the boron carbide abrasive grains to the total abrasive grains is 80% by weight. If it exceeds, the difference in polishing performance with the polishing wheel using superabrasive grains becomes remarkable.
[0014]
The relative polishing speed with the material to be polished is 10 m / sec or less, so that the characteristic of low-speed polishing can be obtained. More preferably, the value is within the range of 0.3 m to 5 m / sec. Is used. When the relative polishing speed is less than 0.3 m / sec, the polishing work efficiency is lowered. On the other hand, when the relative polishing speed exceeds 5 m / sec, it becomes difficult to obtain a characteristic surface state of low-speed polishing. In particular, in the case of heavy load polishing, the boron carbide abrasive grains may be altered by the heat generated at the polishing point.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0016]
FIG. 1 shows a grinding wheel 10 for ball polishing according to an embodiment of the present invention. The ball polishing grindstone 10 has a disc shape, and a plurality of ball guide grooves 14 are formed at equal intervals in the radial direction along a concentric circle on a polishing surface 12 which is one of both surfaces. . The ball guide groove 14 initially has a V-shaped cross section, and the depth thereof is set to about 3/10 of the diameter of the ball 16 that is a ball-shaped workpiece. The ball guide groove 14 is used for polishing after it is made into a cross section of about 3/10 of the ball diameter by preliminary processing (discarding polishing) using the ball 16. The balls 16 are made of martensitic stainless steel such as SUS440C, for example, and have a high chromium content, so that hard metal carbides such as chromium carbide are scattered on the surface to reduce workability. This is a difficult-to-cut material. The ball polishing grindstone 10 is configured such that a backing plate (not shown) bonded to the back surface thereof is fastened to the flange of the rotary drive shaft by a bolt or the like.
[0017]
The ball grinding wheel 10 is made of boron carbide [boron carbide B_FourC, actually B_{12 + x}C_3-x(However, 0 ≦ x ≦ 1) This is a so-called resinoid grindstone composed of a grindstone structure in which abrasive grains including abrasive grains are bound by thermosetting resins such as phenol resins and epoxy resins. This ball grinding wheel 10 is made of B_FourIt is represented by the grindstone symbol C / WA4000Z9B, and is produced through a normal resinoid grindstone production process. In the above grindstone symbol, “B_Four“C / WA” indicates that the abrasive grains are a mixture of boron carbide abrasive grains and white alundum (white fused alumina abrasive grains), and the next “4000” indicates the size (particle diameter) of the abrasive grains. The next “Z” indicates the degree of bond (hardness) of the grindstone structure, the next “9” indicates the grindstone structure, and the next “B” indicates that the abrasive bond (bake) is bakelite (phenol). Resin).
[0018]
The ball polishing grindstone 10 is mounted, for example, in the ball polishing apparatus 20 shown in FIG. The ball polishing apparatus 20 has a notch 22 formed from the outer periphery to the center in the radial direction, and a fixed polishing disc 24 made of cast iron in which a ball guide groove (not shown) similar to the ball guide groove 14 is formed on the polishing surface, A ball polishing grindstone 10 is provided so as to be rotatable about a common axis with the fixed polishing disc 24 so that the polishing surface 12 faces the polishing surface of the fixed polishing disc 24 at a predetermined interval. Yes. In a state where the ball polishing grindstone 10 is rotationally driven in a direction indicated by an arrow by a rotation driving device (not shown) and the oil-based polishing liquid is continuously supplied, the ball polishing wheel 10 is provided in a ball tank 25 having an outer peripheral guide groove having a predetermined width. When a large number of accommodated unpolished balls 16 are supplied from the supply rod 26, the unpolished balls 16 are sandwiched between the ball guide grooves of the fixed polishing disk 24 and the ball guide grooves 14 of the ball polishing grindstone 10. In the process of being guided in the circumferential direction, after being polished while being rolled by the relative rotation of the fixed polishing disc 24 and the ball polishing grindstone 10, it is released into the notch 22 and received on the receiving rod 28. Returned to the ball tank 25. The ball 16 returned to the ball tank 25 is transported along the outer peripheral guide groove in the ball tank 25, pushed out onto the supply rod 26, and polished in the same manner as described above. By repeating such wet polishing within a predetermined time, the surface of the ball 16 is finished. The maximum peripheral speed of the ball polishing grindstone 10 at this time, that is, the maximum relative polishing speed with respect to the ball 16 is 3 m / second or less, preferably 1 m / second or less.
[0019]
Hereinafter, polishing test conditions and polishing test results conducted by the present inventors in order to clarify the polishing performance of the above-described ball polishing grindstone 10 will be described. In this test, first, a test sample TS provided with a grindstone structure similar to that of the ball grinding wheel 10 and a control sample TC using only general abrasive grains as in the conventional grinding stone were prepared according to the following raw material ratios, respectively. Then, using the polishing test apparatus 30 shown in FIG. 3, ball polishing was performed with the test sample TS and the control sample TC under the following common polishing test conditions. Under this test condition, preliminary processing for changing the ball guide groove 14 from its initial V-shaped cross section to a semicircular cross section was performed prior to the test polishing. Further, in the test sample TS and the control sample TC, the volume ratios of the abrasive grains and the phenol resin in the entire grindstone (sample) are 45% by volume and 53% by volume, respectively, and the remaining 2% by volume are voids. In the test sample TS, “B_Four“C (3 μm)” indicates that the average particle diameter of boron carbide abrasive grains is 3 μm, and corresponds to # 3000 to # 4000 in the mesh.
[0020]
Raw material ratio and dimensions of test sample TS
B_FourC (3 μm): 14.5 wt% (20 wt% of all abrasive grains)
WA (# 4000): 58.1% by weight (80% by weight of all abrasive grains)
Phenolic resin: 27.4% by weight
Specific gravity: 2.21
Ball guide groove: Initial groove depth 0.6 mm, pitch diameter 60 mmφ
Outer shape: Disc, outer diameter 100mmφ x thickness 15mm
[0021]
Raw material ratio and dimensions of control sample TC
WA (# 4000): 74.8 wt% (100 wt% of all abrasive grains)
Phenolic resin: 25.2% by weight
Specific gravity: 2.40
Ball guide groove: Initial groove depth 0.6mm, pitch diameter 60mmφ
Outer shape: Disc, outer diameter 100mmφ x thickness 15mm
[0022]
Polishing test conditions
Peripheral speed: 18.85m / min (0.32m / sec)
Ball shape: 3.0mmφ24
Ball material: SUS440C
Load: 375 g / piece
Polishing oil: Noritake Cut EPS-5, 400cc / h
[0023]
In the polishing test apparatus 30 shown in FIG. 3, it is rotatably supported by a frame 32 via a bearing 34 and is 100 rpm (ball groove circumferential speed 18.85 m / min or 0.32 m) by an electric motor 36 with a reduction gear. A rotation shaft 38 that is rotationally driven at a rotation speed of about / sec) is provided. A disc-shaped test sample TS and control sample TC are detachably fixed to the shaft end of the rotating shaft 38. Further, a fixed plate 40 made of cast iron formed in the same shape and dimensions as the test sample TS and the control sample TC so as to face the test sample TS or the control sample TC fixed to the rotating shaft 38 is used as a shaft. A holding device 42 that holds the non-rotatable and axially movable parts is provided so that the test sample TS or the control sample TC can be rotated about the common axis with respect to the fixed platen 40. Yes.

Ball guide grooves

44 and 46 having the same pitch diameter and width are provided on the facing surface of the test sample TS or the control sample TC and the facing surface of the cast iron fixed platen 40, respectively. A weight 48 is applied in a state where a plurality (24 in this test) of the balls 16 are arranged in the

balls

16 and 46, and a preset load (375 g / piece in the test example) is applied to the balls 16. It is to be granted. In the actual polishing test, polishing oil (Noritake Cut EPS-5 manufactured by Noritake Company Limited) was dropped at a flow rate of 400 cc / h, and the test sample TS or the control sample TC was in the above state. Relative rotation about a common axis with respect to the fixed platen 40 is performed, and a polishing amount and a grindstone wear amount are measured every predetermined polishing time.
[0024]
4 and 5 show the results of the above-described polishing test. FIG. 4 shows the change in the amount of polishing process (reduced weight mg) per ball 16 with respect to the polishing time, and FIG. 5 shows the grinding wheel wear with respect to the polishing time. The amount (increase amount of groove depth μm) is shown. 4 and 5, the Δ mark is B_FourThe value of the test sample TS containing C abrasive grains is shown._FourThe value of the control sample TC containing no C abrasive grains is shown. In addition, according to the measurement by the present inventors, B_FourThe surface roughness (arithmetic mean roughness) Ra of the ball 16 in low-speed polishing using the test sample TS containing C abrasive grains was 0.01 μm, whereas B_FourThe surface roughness (arithmetic mean roughness) Ra of the ball 16 in the low-speed polishing using the control sample TC containing no C abrasive grains was 0.020 μm. As is clear from FIGS. 4 and 5, B_FourIn low-speed polishing using a test sample TS containing C abrasive grains, B_FourCompared to the low-speed polishing using the control sample TC that does not contain C abrasive grains, the polishing amount is large and the grinding wheel wear amount is small. That is, the polishing efficiency is high and the life is long. In addition, in the low-speed polishing using the test sample TS, the roughness of the polished surface is improved to about twice that of the low-speed polishing using the control sample TC.
[0025]
FIG. 6 shows the test sample TS as B_FourAll abrasive grains of C (B_Four(C abrasive grains + WA abrasive grains) are prepared in a plurality of types, ie, 5 wt%, 20 wt%, 50 wt%, and 80 wt%, and the above-described four types of test samples TS are used. The ball polishing is performed for a predetermined time (4 hours) under the same conditions, and the polishing performance is compared. This polishing performance is represented by a polishing ratio (= polishing amount / whetstone wear amount). As is clear from FIG._FourWhen the ratio of the C abrasive grains to the total abrasive grains is less than 5% by weight, the B_FourIt becomes difficult to recognize the improvement effect of polishing performance by C abrasive grains,_FourWhen the ratio of C abrasive grains to all abrasive grains exceeds 50% by weight, the effect of improving the polishing performance by boron carbide abrasive grains is saturated. Therefore, that B_FourWhen C abrasive grains are mixed in a range of 5 to 50% by weight with respect to all abrasive grains contained in the grindstone structure, there is an advantage that the polishing grindstone can be inexpensive while improving the polishing performance. .
[0026]
FIG. 7 shows the test sample TS as B_FourAll abrasive grains of C (B_FourC abrasive grains + CBN abrasive grains), and various types, ie, 20 wt%, 50 wt%, 80 wt%, and 100 wt%, are prepared, and these four types of test samples TS are used as described above. The ball polishing is performed for a predetermined time (4 hours) under the same conditions, and the polishing performance is compared. This test is for recognizing the range of an inexpensive grindstone while obtaining performance equivalent to that of a superabrasive polishing grindstone. As is clear from FIG._FourWhen the ratio of the C abrasive grains to the total abrasive grains exceeds 70% by weight, the polishing performance starts to deteriorate. When the ratio exceeds 80% by weight, the polishing performance decreases significantly, and polishing with a polishing grindstone using superabrasive grains is performed. The difference in performance becomes significant. Therefore, B_FourWhen the ratio of the C abrasive grains to the total abrasive grains is 80% by weight or less, preferably 70% by weight or less, the same polishing performance as that of the grinding stone using the CBN abrasive grains is obtained, and 1/10 of the CBN abrasive grains. B of about price_FourThe grindstone becomes cheaper as much as the C abrasive grains are mixed. When the ratio of the boron carbide abrasive grains to the total abrasive grains is less than 20% by weight, the cost reduction effect due to the mixing of the boron carbide abrasive grains is hardly recognized.
[0027]
As described above, the boron carbide abrasive grains contained in the grindstone structure of the ball polishing grindstone (low-speed grindstone) 10 according to the present embodiment have a low-velocity polishing with a relative polishing speed of 10 m / sec or less with the material to be polished. In ball polishing, which is a process, the heat generated at the polishing point is not so high, so the property that its thermal stability is low is not a problem at all, and it has hardness next to superabrasive grains such as diamond and CBN. Because the properties are utilized, even if it is used to polish stainless steel balls 16 and ceramic balls, which are difficult to cut materials, the life of the grinding wheel is longer than that of conventional grinding wheels using general abrasive grains. Or the dressing interval becomes longer. In addition, since the boron carbide abrasive grains are about 1/10 the price of superabrasive grains, the grindstones are relatively inexpensive compared to polishing grindstones using superabrasive grains, and are inexpensively polished. It becomes. Furthermore, since boron carbide abrasive grains have a lower hardness than superabrasive grains, there is an advantage that shape forming work in dressing and truing is facilitated, high work efficiency is obtained, and the dresser life is extended. Furthermore, as compared with a polishing grindstone using superabrasive grains, there is also an advantage that the time required for preliminary processing to make the ball guide groove 14 having a V-shaped cross section initially a semicircular cross section is shortened.
[0028]
In addition, since the grindstone structure of the ball polishing grindstone 10 of the present embodiment is a resinoid grindstone structure in which the abrasive grains containing the boron carbide abrasive grains are bonded by a thermosetting resin binder, the firing step in the manufacturing process Since the firing temperature of the (resinoid resin curing and aging step) is about 200 ° C. or less and is not fired at a temperature exceeding 900 ° C. unlike a vitrified grindstone, the characteristics of the boron carbide abrasive grains are those of the manufacturing process. There is an advantage not to be damaged by temperature.
[0029]
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the following description, parts common to those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0030]
FIG. 8 shows a gear honing device 54 for performing honing processing, which is a kind of polishing processing, on the tooth surfaces of the outer peripheral teeth of the gear 52 using a gear honing grindstone 50 which is a low speed polishing grindstone of another embodiment of the present invention. Is shown. The gear honing device 54 has a work holding base 56 for centering and rotatably supporting a gear 52 to be honed, and a work drive for reciprocating the work holding base 56 in the axial direction of the gear 52 by a predetermined stroke. A device 58 and a grindstone driving device 62 that rotationally drives the gear honing grindstone 50 meshed with the gear 52 around its axis while holding it via a ring-shaped holder 60 are provided. As shown in FIG. 9, the gear honing grindstone 50 has an annular shape and is provided with a large number of inner peripheral teeth 64 on the annular inner peripheral surface, and is disposed in a posture inclined with respect to the axis of the gear 52. The inner peripheral teeth 64 are meshed with the gear 52. Then, when the gear honing grindstone 50 is driven to rotate around the axis by the grindstone driving device 62, the gear 52 is reciprocated in the axial direction by the work driving device 58 while being rotated in mesh with the gear honing grindstone 50 and the gear 52. By being moved, honing is performed on the tooth surfaces of the outer peripheral teeth of the gear 52.
[0031]
The gear honing grindstone 50 is made of boron carbide [boron carbide B_FourC, actually B_{12 + x}C_3-x(However, 0 ≦ x ≦ 1) This is a so-called resinoid grindstone in which the abrasive grains are bonded by a well-known thermosetting resin such as phenol resin or epoxy resin. This ball grinding wheel 10 is made of B_FourIt is represented by the grindstone symbol C / WA100R7Y, and is produced through a normal resinoid grindstone production process. In the above grindstone symbol, “B_Four“C / WA” indicates that the abrasive grains are a mixture of boron carbide abrasive grains and white alundum (white fused alumina abrasive grains), and the next “100” indicates the size (particle diameter) of the abrasive grains. The next “R” indicates the hardness of the grindstone, the next “7” indicates the structure of the grindstone, and the next “Y” indicates that the binder is an epoxy resin.
[0032]
Hereinafter, polishing test conditions and polishing test results conducted by the present inventors in order to clarify the polishing performance of the gear honing grindstone 50 will be described. In this test, first, the gear honing grindstone 50 was respectively prepared according to the following raw material ratios, and the control gear honing grindstone using only general abrasive grains was prepared according to the following raw material ratios, although the shape was the same as that. Using the gear honing device 54 shown in FIG. 8, gear honing was performed with the gear honing grindstone 50 and the reference gear honing grindstone under the following common gear honing test conditions. In the gear honing grindstone 50 and the reference gear honing grindstone, the volume ratios of the abrasive grains and the epoxy resin in the entire grindstone are 49% by volume and 33% by volume, and the remaining 18% by volume are voids. The polishing speed under the gear honing test condition is a relative sliding speed that rubs against each other during polishing by the relative movement between the outer peripheral teeth of the gear 52 and the inner peripheral teeth 64 of the gear honing grindstone 50. It is calculated based on the abrasive motion equation.
[0033]

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[0036]
According to the gear honing test, when the gear honing grindstone 50 is used, the gear 52 within the standard is obtained without truing or dressing the inner peripheral teeth 64 of the dress interval, that is, the gear honing grindstone 50. Is 40 / D, whereas according to the control gear honing grindstone, it was 20 / D. Therefore, according to the gear honing grindstone 50 including the boron carbide abrasive grains, the dress interval and the grindstone life are doubled compared to the control gear honing grindstone including only the general abrasive grains not including the boron carbide abrasive grains.
[0037]
The boron carbide abrasive grains contained in the grindstone structure of the gear honing grindstone 50 according to the present embodiment generate so much heat at the polishing point in the low-speed polishing processing in which the relative polishing speed with the material to be polished is 10 m / second or less. Therefore, the property of low thermal stability is not a problem at all, and since the property of having hardness next to superabrasive grains such as diamond and CBN is utilized, surface hardening treatment is performed even by quenching. Even if it is used for a hard gear 52 such as steel, the grinding wheel life becomes longer or the dressing interval becomes longer than a conventional grinding wheel using general abrasive grains. In addition, since the boron carbide abrasive grains are about 1/10 the price of superabrasive grains, the grindstones are relatively inexpensive compared to polishing grindstones using superabrasive grains. Processing. Furthermore, since boron carbide abrasive grains have a lower hardness than superabrasive grains, there is an advantage that shape forming work in dressing and truing is facilitated, high work efficiency is obtained, and the dresser life is extended.
[0038]
Further, the grindstone structure of the gear honing grindstone 50 of the present embodiment is also a resinoid grindstone structure in which the abrasive grains containing the boron carbide abrasive grains are bonded by a thermosetting resin binder, and therefore a firing step ( Since the firing temperature of the resinoid resin curing and aging step) is about 200 ° C. or lower and is not fired at a temperature exceeding 900 ° C. unlike the vitrified grinding stone, the characteristics of the boron carbide abrasive grains are the temperature of the manufacturing step. There are advantages that are not compromised by.
[0039]
As mentioned above, although one Example of this invention was described using drawing, this invention is applied also in another aspect.
[0040]
For example, the above-described ball polishing grindstone 10 is composed of a grindstone structure in which abrasive grains, which are a mixture of boron carbide abrasive grains and white alundum (white fused alumina abrasive grains), are bonded together by a thermosetting resin. However, only the portion involved in the polishing, for example, the region corresponding to ½ of the diameter of the ball 16 in the depth direction from the polishing surface 12 is used as the above grindstone structure, and the other portions are A grindstone structure in which general abrasive grains are bonded by a thermosetting resin may be used. In this way, the ball polishing grindstone 10 becomes more inexpensive.
[0041]
In the above-described embodiment, the ball 16 is made of stainless steel SUS440C. However, the ball 16 may be made of other types of metals or ceramics having relatively high hardness.
[0042]
In the above-described embodiment, the ball polishing grindstone 10 for polishing the ball 16 and the gear honing grindstone 50 for polishing the tooth surface of the gear 52 have been described, but for polishing other workpieces. The present invention can also be applied to a grinding wheel for polishing.
[0043]
Further, the ball polishing grindstone 10 and the gear honing grindstone 50 of the above-described embodiment are so-called resinoid grindstones composed of a grindstone structure in which abrasive grains are bonded by a thermosetting resin. However, PVA, rubber, thermoplastic resin, etc. A grindstone in which abrasive grains are bonded by another type of binder may be used.
[0044]
In addition, the low-speed polishing grindstone to which the present invention is applied, such as the ball polishing grindstone 10 and the gear honing grindstone 50 of the above-described embodiment, can obtain a characteristic of temporary low-speed polishing at 10 m / sec or less. More preferably, a value within the range of 0.3 m to 4 m / sec is used. When the relative polishing speed is less than 0.3 m / sec, the polishing work efficiency is lowered. On the other hand, when the relative polishing rate exceeds 4 m / sec, particularly in the case of heavy load polishing, boron carbide particles may be altered by the heat generated at the polishing point of the abrasive grains, and particularly in gear honing, It becomes difficult to obtain a characteristic surface state of low-speed polishing.
[0045]
The above description is only an example of the present invention, and the present invention can be variously modified without departing from the gist of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially cutaway side view illustrating the configuration of a ball polishing grindstone that is a low-speed polishing grindstone according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram for briefly explaining the main configuration of a ball polishing apparatus including the ball polishing grindstone of FIG. 1;
FIG. 3 is a front view illustrating a configuration of a main part of a polishing test apparatus in which a polishing test is performed in order to confirm the polishing effect of the ball polishing grindstone in FIG.
4 is a diagram showing the results of a polishing test performed using the polishing test apparatus of FIG. 3, wherein the amount of polishing with respect to the polishing time is determined when a ball polishing grindstone containing boron carbide abrasive grains is used (circle mark). ) And the case of using a grinding wheel for ball polishing that does not contain boron carbide abrasive grains (Δ mark) are shown in a comparable manner.
FIG. 5 is a diagram showing the results of a polishing test performed using the polishing test apparatus of FIG. 3, and shows the amount of grinding wheel wear with respect to the polishing time when a ball polishing grindstone containing boron carbide abrasive grains is used (circle mark). ) And the case of using a grinding wheel for ball polishing that does not contain boron carbide abrasive grains (Δ mark) are shown in a comparable manner.
6 is a view showing a result of a polishing test performed using the polishing test apparatus of FIG. 3 in order to confirm a range in which an effect obtained when boron carbide abrasive grains are mixed in general abrasive grains, It is a figure which shows the grinding | polishing ratio with respect to the ratio of the boron carbide abrasive grain contained in the grindstone for grinding | polishing.
7 is a diagram showing a result of a polishing test performed using the polishing test apparatus of FIG. 3 in order to confirm a range in which an effect can be obtained when boron carbide abrasive grains are mixed in CBN abrasive grains. It is a figure which shows the grinding | polishing ratio with respect to the ratio of the boron carbide abrasive grain contained in the grindstone for grinding | polishing.
FIG. 8 is a front view for simply explaining the configuration of a gear honing apparatus including a gear honing grindstone that is a low-speed grinding grindstone according to another embodiment of the present invention.
9 is a diagram for explaining a mutual meshing state between a gear honing grindstone and a gear to be polished by the gear honing device in the gear honing device of FIG. 8, wherein (a) is a diagram seen from the front of the gear honing device; (b) is the figure seen from the left side surface of the gear honing apparatus.
[Explanation of symbols]
10: Grinding wheel for ball grinding (grinding wheel for low speed grinding)
12: Polished surface
16: Ball (ball-shaped material to be polished)
50: Gear honing wheel (low-speed grinding wheel)
52: Gear (gear-like abrasive)
64: Inner peripheral teeth

Claims

A low-speed polishing grindstone for performing low-speed polishing with a relative polishing speed of 0.3 m to 4.0 m / sec or less with respect to the workpiece,
Low-speed polishing characterized by comprising a resinoid grindstone structure in which abrasive grains containing 5 to 50% by weight of boron carbide abrasive grains and general abrasive grains are bonded to each other by a thermosetting resin binder Grinding wheel.

A low-speed polishing grindstone for performing low-speed polishing with a relative polishing speed of 0.3 m to 4.0 m / sec or less with respect to the workpiece,
Low-speed polishing characterized by comprising a resinoid grindstone structure in which abrasive grains containing 20 to 80% by weight of boron carbide abrasive grains and superabrasive grains are bonded to each other by a thermosetting resin binder. Grinding wheel.

The low-speed polishing grindstone includes a polishing surface in which an annular groove for guiding a ball-shaped workpiece is formed concentrically, and a ball in the annular groove between the polishing surface and another member facing the polishing surface. The low-speed polishing grindstone according to claim 1 or 2, wherein the grindstone is a ball polishing grindstone that grinds the ball-shaped workpiece by rolling while sandwiching the workpiece.

The low-speed polishing grindstone includes an inner peripheral polishing surface on which inner peripheral teeth are formed, and is rotated around an axis while being engaged with the outer peripheral teeth of the gear-shaped workpiece and the inner peripheral teeth. The low-speed polishing grindstone according to claim 1 or 2, wherein the grindstone is a gear honing grindstone that grinds the outer peripheral teeth of the workpiece.