JP5100225B2 - 傾斜溝入り砥石及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、コアにセグメントタイプの砥石チップが貼付された砥石の研削面に傾斜溝を形成した傾斜溝入り砥石及びその製造方法に関するものである。

軸線回りに回転駆動される円盤状のコアの外周面に、ダイヤモンド又は立方晶窒化硼素等の超砥粒を含む砥粒層が形成され、該砥粒層外周の研削面に所定の幅、深さを有する傾斜溝がコアの軸線に対して２５度乃至４５度程度傾斜して刻設された溝付砥石が特許文献１に記載されている。このような溝付砥石によれば、研削液を傾斜溝に沿って研削点に効果的に導入することができ、傾斜溝のない砥石に比して研削による除去量を約１．５倍に増大させて研削効率を高めることができる。

また、研削点に供給される研削液によって工作物と砥石車との間に動圧が発生し、かかる動圧により工作物が砥石車に対して変位することによる加工精度や能率の低下を防止するために、砥石の研削面に溝を設けて動圧を開放させることが考えられている。
特開２０００−３５４９６９（段落〔０００７〕、〔００２６〕、図１）

砥石の研削面に溝を設けるために、超砥粒と結合剤とをプレス成形後に焼成してコアに貼付した砥石チップの研削面に傾斜溝を機械加工によって刻設すると、超砥粒が強固な結合剤で保持された砥粒層に傾斜溝を機械加工するので、溝加工用砥石の摩耗が激しいなど加工が困難である。また、傾斜溝が焼成後の砥石チップの砥粒層に機械加工によって刻設される場合は、傾斜溝の側壁部では研削面に露出する超砥粒の保持力が機械加工によって低下し、超砥粒が脱落しやすくなる。

本発明は、研削面の超砥粒の保持力を損なうことなく形成された傾斜溝を、研削面に備えた砥石を容易に低コストで提供可能とすることである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、研削盤の砥石台に回転軸線回りに回転駆動可能に軸承された砥石軸に装着されるコアに、超砥粒を含む砥粒層と下地層とからなる複数の砥石チップが貼付され、前記砥粒層に形成された研削面が前記研削盤の工作物支持装置に回転駆動可能に支承された工作物を研削点で当接して研削加工する砥石の製造方法において、砥石円周方向の両端を砥石円周方向に対して傾斜させるとともに、前記下地層を前記砥粒層より砥石円周方向に突出させて突出部を形成し焼成前の砥石チップを形成する砥石チップ形成工程と、前記焼成前の砥石チップを焼成して焼成後砥石チップを形成する焼成工程と、前記焼成後砥石チップの突出部を隣接する砥石チップの下地層に当接することにより、隣接する前記砥粒層間に傾斜溝が形成されるように複数の前記焼成後砥石チップを前記コアに貼付する貼付工程と、を備えていることである。

請求項２に係る発明の構成上の特徴は、研削盤の砥石台に回転軸線回りに回転駆動可能に軸承された砥石軸に装着されるコアに、超砥粒を含む砥粒層と下地層とからなる複数の砥石チップが貼付され、前記砥粒層に形成された研削面が前記研削盤の工作物支持装置に回転駆動可能に支承された工作物を研削点で当接して研削加工する砥石の製造方法において、超砥粒と結合剤とを混合した砥粒層の内側に、下地粒子と結合剤とを混合した下地層を重ねて、前記コアに接することになる前記下地層の接触面が該コアの外径より大径の円弧状に形成されるように、かつ砥石円周方向の両端を砥石円周方向に対して傾斜させ、前記接触面の円弧状の両端の辺にて該接触面と直角に交差するとともに互いに平行する一対の側端面が形成されるように、一体的にプレス成型し、該プレス成型により一体となった前記砥粒層及び下地層を前記プレス成形型より離型して焼成前砥石チップを形成する砥石チップ形成工程と、前記焼成前の砥石チップを焼成して焼成後砥石チップを形成する焼成工程と、複数の前記焼成後砥石チップの隣接する前記砥粒層間に傾斜溝を形成するため、隣り合う該砥石チップの対向する前記側端面同士が前記傾斜溝の内側壁を形成するよう、互いに隙間を設けかつ前記側端面を砥石円周方向に対して傾斜させて前記コアの外周に貼付する貼付工程と、前記貼付工程の後に、前記コアに貼付された焼成後砥石チップのうち、貼付しているコアの軸方向の幅よりはみ出た部分を機械加工によって除去する除去工程と、を備えていることである。

請求項３に係る発明の構成上の特徴は、研削盤の砥石台に回転軸線回りに回転駆動可能に軸承された砥石軸に装着されるコアに、超砥粒を含む砥粒層と下地層とからなる複数の砥石チップが貼付され、前記砥粒層に形成された研削面が前記研削盤の工作物支持装置に回転駆動可能に支承された工作物を研削点で当接して研削加工する砥石において、前記砥石チップは、砥石円周方向の両端が砥石円周方向に対して傾斜されるとともに、前記下地層が前記砥粒層より砥石円周方向に突出して突出部が形成され、前記突出部が隣接する砥石チップの下地層と当接することにより隣接する砥粒層間に傾斜溝が形成されるように複数の前記砥石チップが前記コアに貼付されていることである。

請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項３において、前記砥石チップは、前記下地層が砥石円周方向の少なくとも一方端において前記砥粒層より砥石円周方向に階段状に突出して前記突出部が形成され、各砥石チップは該突出部が隣接する砥石チップの下地層と当接して前記コアに貼付されていることである。

請求項５に係る発明の構成上の特徴は、請求項３において、前記突出部は、前記砥石チップが砥石円周方向の両端面が互いに平行にプレス成型されることにより、前記下地層の小径側が砥粒層より砥石円周方向に突出して形成されることである。

請求項６に係る発明の構成上の特徴は、請求項３において、前記砥石チップは、砥石円周方向の少なくとも一方端面が小径側ほど砥石円周方向に突出するように傾斜されて前記突出部が形成され、各砥石チップは該突出部が隣接する砥石チップの下地層と当接して前記コアに貼付されていることである。

請求項１に係る発明によれば、砥石チップは、隣接した砥石チップの砥粒層間に、砥石円周方向に対して傾斜した傾斜溝が形成されるように、コアに貼付されるので、加工が困難な焼成後砥石チップの研削面に傾斜溝を機械加工で刻設する必要がない。そのため、研削面の超砥粒の保持力が機械加工によって損なわれることがなく、かつ短時間の低コストで製造することができる。
また、砥石円周方向の両端が砥石円周方向に対して傾斜されるとともに、下地層が砥粒層より砥石円周方向に突出して突出部が形成された砥石チップを焼成する。該砥石チップの突出部が隣接する砥石チップの下地層と当接することにより傾斜溝が形成されるように複数の砥石チップをコアに貼付する。これにより、コアに貼付された焼成後の砥石チップの研削面に傾斜溝を機械加工によって刻設しないので、超砥粒の保持力が機械加工によって低下することがない。

請求項２に係る発明によれば、特殊なプレス成形型を使用することなく、容易に砥石チップをプレス成形することができる。そして、砥石チップの接触面をコアの外径より大きい径の円弧面とすることで、接触面とコアの外周面との間で生ずる隙間を小さく抑えて、砥石チップの側端面を砥石円周方向に対して傾斜させてコアの外周に貼付することができる。また、貼付された砥石チップのうち、コアの幅方向から外にはみ出たはみ出し部分の除去は機械加工で行うが、砥石チップの研削面に設けられる傾斜溝については機械加工によって刻設しないので、研削される際に主に使用される研削面の超砥粒の保持力が機械加工によって低下することがない。

請求項３に係る発明によれば、砥石チップは、砥石円周方向の両端が砥石円周方向に対して傾斜されるとともに、下地層が砥粒層より砥石円周方向に突出して突出部が形成されている。砥石チップの突出部が隣接する砥石チップの下地層と当接することにより隣接する砥粒層間に傾斜溝が形成されるように複数の砥石チップが前記コアに貼付されている。これにより、コアに貼付した焼成後の砥石チップの加工が困難な研削面に傾斜溝を機械加工によって刻設しないので、超砥粒の保持力が機械加工によって低下することがなく、かつ製造時間の短縮が可能な低コストの傾斜溝入り砥石を提供することができる。

請求項４に係る発明によれば、砥石チップの下地層が砥石円周方向の少なくとも一方端において砥粒層より砥石円周方向に階段状に突出して形成された突出部が隣接する砥石チップの下地層と当接された状態で、複数の砥石チップがコアに貼付されているので、所望寸法の断面矩形の傾斜溝を隣接する砥粒層間に容易に形成可能な砥石を提供することができる。

請求項５に係る発明によれば、突出部は、砥石チップが砥石円周方向の両端面が互いに平行にプレス成型されることにより、下地層の小径側が砥粒層１２より砥石円周方向に突出することにより形成されるので、突出部を備えた砥石チップを両側面が平行な外枠を用いて通常とおりに容易かつ安価に成型することができる。

請求項６に係る発明によれば、砥石チップの砥石円周方向の少なくとも一方端面が小径側ほど砥石円周方向に突出するように傾斜して形成された突出部が隣接する砥石チップの下地層と当接された状態で、複数の砥石チップがコアに貼付されているので、複数の傾斜溝を隣接する砥粒層間に低コストで容易に形成可能な砥石を提供することができる。

以下、本発明の第１の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、セグメントタイプの砥石チップ１１を含む砥石１０を示す。砥石１０は、砥粒層１２と下地層１３からなる複数の円弧状の砥石チップ１１が、鉄またはアルミニウム等の金属、或いは樹脂等で成形された円盤状のコア１４の外周面に並べられ、下地層１３の底面で接着剤によりコア１４に貼付されて構成されている。

砥石１０は、図２に示す研削盤３０の砥石台３１に軸線Ｏ回りに回転駆動可能に軸承された砥石軸３２にコア１４で装着される。研削盤３０の工作物支持装置３３には工作物Ｗが回転駆動可能に支承され、砥石台３１の前進により砥石１０の砥粒層１２に形成された研削面１５が工作物Ｗに研削点Ｐで当接して工作物Ｗの外周面を研削加工するようになっている。

砥石チップ１１は、超砥粒をビトリファイドボンドで結合した砥粒層１２が外周側に形成され、下地層１３が砥粒層１２の内側に重ねて一体的に形成されている。図３は、円弧状の砥石チップ１１を示すもので、砥粒層１２は、ＣＢＮ、ダイヤモンド等の超砥粒１６をビトリファイドボンド１７で３〜７ｍｍの厚さに結合したものであり、集中度調整用に超砥粒の代わりに酸化アルミニウム（Al₂O₃）等の粒子が骨材として混入されている場合もある。また、前記下地層１３は、下地粒子１９をビトリファイドボンド１７で２〜４ｍｍの厚さに結合したものである。ビトリファイドボンド１７を採用すると、有気孔の特性から、切り屑の排出性に優れ、切れ味が良好となるため、砥石摩耗量を少なくして良好な表面あらさに研削加工することができる。しかしながら、結合剤としては、ビトリファイドボンド１７の他に、レジンボンドまたはメタルボンド等を使用することもできる。

図４，５に示すように、砥石１０の研削面１５には、砥石円周方向に対して傾斜する幅ｂの傾斜溝２０が複数本、砥石１０の回転位相に拘らず少なくとも１本の傾斜溝２０が研削点Ｐを上下に通過するように設けられている。このように傾斜溝２０が常に研削点Ｐを通過することにより、研削点Ｐに供給された研削液により研削面１５と工作物Ｗとの間に発生する動圧が研削点の上方および下方の両方から開放され、工作物Ｗが砥石１０から離間する方向に変位されて工作物寸法が大きくなることがなくなり、研削精度、特に真円度が向上する。少なくとも１本の傾斜溝２０が常に研削点Ｐを通過していないと、研削点Ｐに対して傾斜溝２０が上方にしか開口していないと研削点Ｐの下方では動圧が開放されず、同様に傾斜溝２０が下方にしか開口していないと研削点Ｐの上方では研削液の動圧は開放されない。

砥石チップ１１は、コア１４の外周面の幅と同一の幅を有し、下地層１３の内周面の曲率がコア１４の外周面の曲率と等しくなるように円弧状に湾曲されている。砥石チップ１１の砥石円周方向の両端２４，２５は砥石円周方向に対して傾斜角度αだけ傾斜され、下地層１３が砥粒層１２より砥石円周方向に所定寸法ｃだけ突出して突出部２３が形成されている。砥石チップ１１の突出部２３が隣接する砥石チップ１１の下地層１３と当接するように、複数の砥石チップ１１がコア１４に貼付されると、隣接する砥石チップ１１の砥粒層１２間に傾斜溝２０が形成され、該傾斜溝２０が砥石１０の回転位相に拘らず少なくとも１本研削点Ｐを通過するようになる。

研削点Ｐに供給された研削液の動圧発生を効果的に防止するとともに、高い研削精度、長い砥石寿命を確保することができる傾斜溝２０を容易に作成するための条件は、以下に述べる通りである。傾斜溝２０は、砥石１０の回転位相に拘わらず工作物Ｗの幅、即ち研削点Ｐの軸線方向の長さ内で少なくとも１本、好ましくは２本以上研削点Ｐを通過させるのが良い。傾斜溝２０の砥石円周方向の幅である溝円周幅ｃ（突出部２３が砥石円周方向に突出する所定寸法ｃと等しい）は、研削面１５に露出する超砥粒１６の間隔が溝円周幅ｃだけ広くなるので短い方が良い。砥石チップ１１の個数を少なくするためには、溝本数は少ない方が良い。傾斜溝２０の砥石円周方向のピッチは、傾斜溝２０の間隔が狭いと砥石チップ１１の円周方向長さが短くなり、且つ砥石チップ１１の強度が低下するので長い方が良い。傾斜溝２０の総面積は、これを大きくすると研削に関与する超砥粒１６の数が減少して砥石磨耗量が増加するのであまり大きくしない方が良い。

これらの条件を勘案して、例えば外径３５０ｍｍの砥石１０によって幅１５ｍｍの工作物Ｗをプランジカット研削する場合に適切な傾斜溝２０の本数ｎ、傾斜角度αを決定する方法を以下に説明する。傾斜角度αは、傾斜溝２０と砥粒層１２の側面２１、即ち砥石円周方向とのなす角度であり、研削点Ｐの軸線方向の長さは工作物Ｗの幅と同じ１５ｍｍとなる。

傾斜溝２０の溝法線方向の幅ｂは、突出部２３の形成の容易さを考慮し、且つ傾斜溝２０の砥石円周方向の長さである溝円周幅ｃを短くするためにも１ｍｍ程度とするのが良い。溝円周幅ｃと傾斜溝２０の傾斜角度αとの関係は図６に示すようになり、傾斜角度αを１５度程度より大きくすると溝円周幅ｃは小さくなり、傾斜溝２０による超砥粒１６の間隔の広がりを小さく抑えることができる。

図７に示すように、例えば砥石１０の外周研削面１５（外径３５０ｍｍ）が工作物Ｗ（幅１５ｍｍ）と接する範囲ｄにおいて、例えば２本の傾斜溝２０が、砥石１０の回転位相に拘わらず、工作物Ｗの幅と同じ軸線方向の長さを有する研削点Ｐを通過するようにした場合、傾斜溝２０の傾斜角度αと本数ｎとの関係は図８、傾斜角度αと傾斜溝２０の砥石円周方向のピッチｐとの関係は図９、傾斜角度αと傾斜溝２０による研削面１５の面積の削減率との間係は図１０のようになる。図９から明らかなように、傾斜角度αを１５度程度より小さくすると、傾斜溝２０の砥石円周方向のピッチｐが十分大きくなり、砥石チップ１１の円周方向長さが十分長くなる。また、図１０のように、傾斜角度αを１５度程度より小さくすると、傾斜溝２０による研削面１５の面積の削減率を小さく抑えることができる。また、図８に示されるように、傾斜角度αを１５度程度にすると、傾斜溝２０の本数ｎを少なくすることができる。これらのことを勘案すると、傾斜角度αは１５度近傍の値にすることが好ましい。

このようにして外径３５０ｍｍの砥石１０で幅１５ｍｍの工作物Ｗをプランジカット研削する場合に、砥石１０の回転位相に拘わらず工作物Ｗの幅、即ち研削点Ｐの軸線方向の長さ内で２本の傾斜溝２０が研削点Ｐを通過するように決定した傾斜溝２０の緒元の一例は、溝幅ｂが１ｍｍ、傾斜角度αが１５度、本数ｎが３９本で円周方向ピッチｐが約２８．１ｍｍである。

隣接する砥石チップ１１間に上記緒元の傾斜溝２０を設けるために、砥石チップ１１は、砥石円周方向の両端２４，２５が砥石円周方向に対して１５度傾斜し、円周方向長さが２８．１ｍｍであり、下地層１３に砥粒層１２より砥石円周方向に突出した突出部２３が形成され、幅が例えば工作物Ｗの幅の２倍の３０ｍｍであり、下地層１３の内周面の曲率がコア１４の外周面の曲率と等しくなるように円弧状に湾曲した形状となる。溝幅ｂを１ｍｍとするために、突出部２３は砥粒層１２の端面から該端面に対して直角方向に１ｍｍ突出している。

次に、このような砥石チップ１１を製造する方法を図１１、図１２に基づいて説明する。図１１（ａ）に示すように、砥石チップ１１の平行な両側面２１，２２に対応する側壁及び砥石円周方向に対して傾斜角度αだけ傾斜された両端２４，２５に対応する端壁４１，４２を有する菱形状の外枠４０の内側底部に下型４３が嵌合され、砥石１０の外径になる砥石チップ１１の円弧面に相当する円弧状の凹型面４４が下型４３の上面に形成されている。一方の端壁４１には前記突出部２３を形成するための段部４１ｓ及び凹壁４１ｕが設けられ、これらの段部４１ｓ及び凹壁４１ｕには着脱可能なブロック４７が嵌着されている。この嵌着されたブロック４７の表面と一方の端壁４１の内面とは面一になっている。この下型４３上に、砥粒層１２を構成する超砥粒１６、ビトリファイドボンド１７及び骨材１８等を混合した砥粒層用粉体４５が充填され、砥粒層用粉体４５の厚さが均一になるようにレベリングされる（図１２の工程６１）。この状態で、図１１（ｂ）に示すように、第１上型４６である押型が外枠４０の内面に沿って下降され、砥粒層用粉体４５を仮プレスして砥粒層１２を円弧状に仮成型する（工程６２）。

続いて、前記ブロック４７を端壁４１の段部４１ｓ及び凹壁４１ｕより取り外して、図１１（ｃ）に示すように、外枠４０の一方の端壁４１には、下型４３上の仮成型された砥粒層１２の内周面の端縁と対向する位置に段部４１ｓ及び凹壁４１ｕを出現させる。一方の端壁４１の段部４１ｓより下方の端壁４１ｌと、他方の端壁４２と、両側壁とで下型４３及び仮成型された砥粒層１２を包囲し、段部４１ｓより上方の凹壁４１ｕは、傾斜溝２０の溝法線方向の幅ｂだけ下方の端壁４１ｌより外側に後退している。

下地粒子１９を含む下地層用粉体５０が、仮プレス成型された砥粒層１２の上側に充填され、下地層用粉体５０の厚さが均一となるようにレベリングされる（工程６３）。その状態で、図１１（ｄ）に示すように、コア１４と同径の円弧面が先端に形成された第２上型５１が外枠４０の内面に沿って下降され、下地層用粉体５０と砥粒層用粉体４５とを同時にプレスする。これにより、下地層１３が砥粒層１２の内側に重ねて一体的にプレス成型されるとともに、下地層１３が砥粒層１２より砥石円周方向に突出して突出部２３が成型され、円弧状の砥石チップ１１が形成される（工程６４）。その後、第２上型５１が上昇され、砥石チップ１１が外枠４０、下型４３から離型される（工程６５）。

その後、砥石チップ１１は炉内で焼成され（工程６６）、砥石チップ１１の製造は完了する。焼成された３９個の砥石チップ１１は、突出部２３が隣接する砥石チップ１１の下地層１３と当接することにより隣接する砥粒層１２間に傾斜溝２０が形成されるとともに、該傾斜溝２０が砥石１０の回転位相に拘らず少なくとも２本研削点Ｐを通過するようにコア１４に貼付される。（工程６７）。砥石チップ１１は焼成後に傾斜溝２０を刻設するために機械加工されないので、超砥粒１６の保持力が機械加工によって低下することがない。

次に、本実施形態の傾斜溝入り砥石の製造方法によって製造した砥石１０の作動について説明する。砥石１０は図２に示す研削盤３０の砥石台３１に軸承された砥石軸３２にコア１４で装着されて回転駆動され、工作物Ｗは主軸台及び心押台からなる工作物支持装置３３に支承されて回転駆動される。砥石カバー３４に取り付けられたクーラントノズル３５から砥石１０と工作物Ｗとの間の研削点Ｐにクーラントが供給され、砥石台３１が工作物Ｗに向かって研削送りされ、砥石１０により工作物Ｗが研削加工される。この場合、砥石円周方向に対して傾斜する複数の傾斜溝２０が、砥石１０の回転位相に拘らず常に少なくとも２本研削点Ｐを通過するので、研削点Ｐに供給された研削液が研削面１５と工作物Ｗとの間で発生する動圧を研削点Ｐの上方および下方から開放することができる。これにより、工作物Ｗが砥石１０から離間する方向に変位されて工作物Ｗの寸法が大きくなることがなくなり、研削精度、特に真円度を高めることができる。

研削加工の一例として、粒径が♯１２０のＣＢＮ砥粒が集中度１５０でビトリファイドボンド１７によって結合されて砥粒層１２が形成され、該砥粒層１２の内側に超砥粒を含まない下地層１３が重ねて一体的に形成された砥石チップ１１がスチール製コア１４に貼付された外径３５０ｍｍの砥石により、幅１５ｍｍの焼入れ鋼製カム（工作物Ｗ）を研削加工した場合の法線方向の研削抵抗、プロフィル精度を夫々１００とすると、同砥石の外周研削面１５に溝幅ｂが１ｍｍ、溝深さｈが６ｍｍ、傾斜角度αが１５度の傾斜溝２０を３９本刻設した傾斜溝入り砥石１０により、同一カムを研削加工した場合、法線方向の研削抵抗が７７に減少し、プロフィル精度が２０に向上した（図１３参照）。

上記実施の形態では、下地層１３は段部４１ｓ及び凹壁４１ｕが形成された外枠４０を用いてプレス成型されているが、外枠４０には必ずしも段部４１ｓ及び凹壁４１ｕが形成されてなくてもよい。即ち、図１１（ｂ）に示す工程６２で、第１上型４６である押型が外枠４０の内面に沿って下降され、砥粒層用粉体４５を仮プレスして砥粒層１２を円弧状に仮成型した後に、第１上型４６が上昇され、下地粒子１９を含む下地層用粉体５０が、仮プレス成型された砥粒層１２の上側に充填され、下地層用粉体５０の厚さが均一となるようにレベリングされる（図１４（ａ）参照）。その状態で、図１４（ｂ）に示すように、コア１４と同径の円弧面が先端に形成された第２上型５２が外枠４０の内面に沿って下降され、下地層用粉体５０と砥粒層用粉体４５とを同時にプレスする。これにより、下地層１３が砥粒層１２の内側に重ねて一体的にプレス成型され、砥石円周方向の両端が砥石円周方向に対して傾斜角度αだけ傾斜するとともに、砥石円周方向の両端面が平行な円弧状の砥石チップ１１が成型される。

その後、第２上型５２が上昇され、砥石チップ１１が外枠４０、下型４３から離型される。砥石チップ１１は焼成された後に、図１５に示すように、コア１４に貼付される。この砥石チップ１１は、砥石円周方向の両端面が互いに平行にプレス成型されているので、コア１４に貼付された状態では、下地層１３の小径側が砥粒層１２より砥石円周方向に突出して突出部２３を形成する。従って、砥石チップ１１を隣接する下地層１３を当接させてコア１４に貼付すると、隣接する砥石チップ１１間に砥石円周方向に対して傾斜角度αだけ傾斜した傾斜溝２０が形成される。このように、砥石チップ１１が砥石円周方向の両端面が互いに平行にプレス成型されることにより、下地層１３の小径側が砥粒層１２より砥石円周方向に突出するので、突出部２３を備えた砥石チップ１１を両側面が平行な外枠４０を用いて通常とおりに容易かつ安価に成型することができる。

上記実施の形態では、砥石チップ１１は、下地層１３が砥石円周方向の一方端において砥粒層１２より砥石円周方向に階段状に突出して突出部２３が形成されているが、図１６に示すように、下地層１３が砥石円周方向の両端において砥粒層１２より砥石円周方向に階段状に突出して両端に突出部２３が形成されるようにしてもよい。

上記実施の形態では、下地層１３が砥粒層１２より砥石円周方向に階段状に突出して突出部２３が形成されているが、図１７に示すように、砥石チップ１１は、砥石円周方向の少なくとも一方端面が小径側ほど砥石円周方向に突出するように傾斜されて下地層１３に突出部２３が形成されるようにしてもよい。この場合、各砥石チップ１１の突出部２３が隣接する砥石チップ１１の下地層１３と当接することにより隣接する砥粒層１２間に傾斜溝２０が形成されるとともに、該傾斜溝２０が砥石１０の回転位相に拘らず少なくとも１本研削点Ｐを通過するように複数の砥石チップ１１がコア１４に貼付される。

上記実施の形態では、工作物Ｗの幅が砥石１０の幅より小さい場合であり、研削点Ｐの軸線方向の長さが工作物Ｗの幅と等しいとして傾斜溝２０の諸元を求めているが、工作物Ｗの幅が砥石１０の幅より大きい場合は、研削点Ｐの軸線方向の長さが砥石１０の幅と等しいとして傾斜溝２０の諸元を求める。

上記実施の形態では、焼成された複数の砥石チップ１１を傾斜溝２０が砥石１０の回転位相に拘らず少なくとも２本研削点Ｐを通過するようにしているが、少なくとも１本研削点Ｐを通過するようにしてもよい。

また、本発明は、研削液を傾斜溝に沿って研削点に効果的に導入するための傾斜溝入り砥石及びその製造方法に使用することができる。

次に、本発明の第２の実施形態を図面に基づいて説明する。第２の実施形態の製造方法で製造されたセグメントタイプの砥石チップ１１を含む砥石１０は、図１８に示すように、傾斜溝２０が下地層１３を貫いてコア１４に至っている点について第１の実施形態の砥石と相違する。その他の構成については同様であるので説明を省略する。

この砥石１０の製造方法は、複数の砥石チップ１１を平行四辺形状にプレス成形し、隣り合う砥石チップ１１の対向する斜めの端面同士が傾斜溝の内側壁を形成するよう、互いに隙間を設けて砥石チップ１１をコア１４の外周に貼付するものである。

この砥石チップ１１を製造する方法を、図１９〜図２１に基づいて説明する。砥石チップ１１を成形するプレス成形型６０は、図１９及び図２０に示すように、成形される砥石チップ１１の研削面１５に対応する円弧状の研削面形成壁６２が上面に形成された下型６４と、成形される砥石チップ１１の砥石円周方向に平行な一方の側面に対応する一方の側面形成壁６６及び砥石円周方向に対して傾斜する砥石チップ１１の砥石円周方向の一方の端面（砥石回転方向の前方の端面）に対応する一方の端面形成壁６８を備えた一方の外型７０と、成形される砥石チップ１１の砥石円周方向に平行な他方の側面に対応する他方の側面形成壁７２及び砥石円周方向に傾斜する砥石チップ１１の砥石円周方向の他方の端面（砥石回転方向の後方の端面）に対応する他方の端面形成壁７４とを備えた他方の外型７６と、押圧部の断面が平行四辺形状に形成されるとともに、コア１４と同径の円弧面が先端に形成された上型７８を備え、前記下型６４及び前記外側型７０,７６はフレーム部材８０により強固に固定されている。外型７０,７６の側面形成壁６６,７２と端面形成壁６８,７４とは、夫々例えば機械加工などにより形成される。

先ず、図２１（ａ）に示すように、砥粒層１２を構成する超砥粒、結合剤及び骨材等を混合した砥粒層用粉体４５が下型６４上に充填され、砥粒層用粉体４５の厚さが均一になるようにレベリングされる。

次に、図２１（ｂ）に示すように、上型７８が外型７０,７６内に下降され、砥粒層用粉体４５を仮プレスして砥粒層１２を円弧状に仮成形する。

次に、図２１（ｃ）に示すように、下地粒子１９を含む下地層用粉体５０が、仮プレス成形された砥粒層用粉体４５の上側に充填され、下地層用粉体５０の厚さが均一になるようにレベリングされる。

次に、図２１（ｄ）に示すように、コア１４と同径（例えばＲ１７５）の円弧面が先端に形成された上型７８が外側型７０,７６の内面に沿って下降され、下地層用粉体５０と砥粒層用粉体４５とを同時にプレスし、下地層１３が砥粒層１２の内側に重ねられて成形される。

次に、上型７８が上昇され、砥石チップ１１が外側型７０,７６及び下型６４から離型され、焼成前砥石チップ１１が形成される。

次に、焼成前砥石チップ１１は、炉内で焼成される。焼成は、結合剤としてビトリファイドボンドを使用した場合、例えば７００〜１０００℃で焼成される。このようにして、砥石チップ１１の製造が完了し、図２２に示すように、上方から見て平行四辺形状であり、側方から見て円弧状に曲がった砥石チップ１１が形成される。

次に、図２３に示すように、砥石１０の円盤状のコア１４の外周に、砥石の回転方向前方で隣り合う砥石チップ１１の後方端面８２と、この砥石チップ１１に砥石の回転方向後方で隣り合う砥石チップ１１の前方の端面８４との間に傾斜溝２０の溝幅ｂとなる隙間を設けて、複数の砥石チップ１１を順に貼付する。このようにして、図２４に示すように、傾斜溝２０がコア１４まで達した砥石１０が形成される。

このような製造方法によれば、プレス成型により、円弧状の研削面１５とともに、コア１４に貼付されたときに傾斜溝２０の内側壁を構成する傾斜した端面８２，８４を有する砥石チップ１１が形成される。そのため、隣り合う砥石チップ１１の対向する端面８２,８４間で、相互に隙間を設けてコア１４に貼付するだけで、傾斜溝２０入りの砥石を簡単に形成することができる。このように、コア１４に貼付した焼成後の砥石チップ１１の加工が困難な研削面１５に傾斜溝２０を機械加工によって刻設しないので、超砥粒の保持力が機械加工によって低下することがなく、かつ製造時間の短縮が可能な低コストの傾斜溝入り砥石を提供することができる。

上記の製造方法で製造された砥石１０の作動については、第１の実施形態と同様なので、説明を省略する。

次に、本発明の第３の実施形態を図面に基づいて説明する。第３の実施形態の製造方法で製造されたセグメントタイプの砥石チップ１１を含む砥石１０は、図１８に示す、第２の実施形態の砥石と同様なので説明を省略する。

この砥石１０の製造方法は、矩形状にプレス成形して、複数の砥石チップ１１隣り合う砥石チップ１１の対向する側端面同士が傾斜溝２０の内側壁を形成するよう、互いに隙間を設けかつ砥石円周方向に傾斜させて砥石チップ１１をコア１４の外周に貼付し、コア１４の幅からはみ出す砥石チップのはみ出し部分を機械加工により除去するものである。

この砥石１０の製造に使用される砥石チップ１１を製造する方法を、図２５〜図２９に基づいて説明する。

図２５に示すように、長方形状の外型９０の内側底部に下型９２が嵌合され、砥石の外径となる砥石チップ１１の円弧面をプレス成形するための円弧状の凹型面９４が、図２６に示すように、下型９２の上面に形成されている。外型の内側に沿って下降する上型９６が設けられている。この上型９６の先端にはコア１４の径（例えばＲ１７５ｍｍ）よりも少し大きい径（例えばＲ２９０ｍｍ）の円弧面９８が形成されている。

図２７（ａ）に示すように、砥粒層１２を構成する超砥粒、結合剤及び骨材等を混合した砥粒層用粉体４５が下型９２上に充填され、砥粒層用粉体４５の厚さが均一になるようにレべリングされる。

次に、図２７（ｂ）に示すように、上型９６が外型９０内に下降され、砥粒層用粉体４５を仮プレスして砥粒層１２を円弧状に仮成形する。

次に、図２７（ｃ）に示すように、下地粒子１９を含む下地層用粉体５０が、仮プレス成形された砥粒層用粉体４５の上側に充填され、下地層用粉体５０の厚さが均一になるようにレべリングされる。

次に、図２７（ｄ）に示すように、上型９６が外型９０内に下降され、下地層用粉体５０と砥粒層用粉体４６とを同時にプレスし、下地層１３が砥粒層１２の内側に重ねられて一体に成形され、円弧状の砥石チップ１１がプレス成形される。この際、砥石チップ１１の下地層１３がコア１４の外周に接触する接触面１０１は、上型９６の先端の径によりＲ２９０ｍｍに形成される。

次に、上型９６が上昇され、砥石チップ１１が外型９０及び下型９２から離型される。

次に、砥石チップ１１は、炉内で焼成される。焼成は、本実施形態のように、結合剤としてビトリファイドボンドを使用した場合、例えば７００〜１０００℃でおこなわれる。このようにして、図２８に示すように、砥石チップ１１は径Ｒ２９０ｍｍの接触面１０１と互いに平行する一対の端面１００とを有し、上方から見て長方形状で側方から見て円弧状の砥石チップ１１が形成される。

次に、焼成された、砥石チップ１１を、砥石円周方向に対して砥石チップ１１の側端面１００を傾斜させ、かつ、砥石チップ１１の対向する側端面１００同士が傾斜溝２０の内側壁を形成するよう、互いに溝幅ｂとなる隙間を設けて砥石チップ１１をコア１４の外周に貼付する。

そして、図２９に示すように、貼り付けられたコア１４の軸方向の幅よりはみ出た砥石チップのはみ出し部分１０２を、例えば切断機で切断することにより除去する。

上記製造方法によれば、特殊なプレス成形型を使用することなく、容易に砥石チップ１１をプレス成型することができる。そして、砥石チップ１１の接触面１０１をコア１４の外径より大きい径の円弧面とすることで、接触面１０１とコア１４の外周面との間で生ずる隙間を小さく抑えて、砥石チップ１１の側端面１００を砥石円周方向に対して傾斜させてコア１４の外周に貼付することができる。また、貼付された砥石チップ１１のうち、コア１４の幅方向から外にはみ出たはみ出し部分１０２の除去は機械加工で行うが、砥石チップ１１の研削面１５に設けられる傾斜溝２０については機械加工によって刻設しないので、研削される際に主に使用される研削面１５の超砥粒の保持力が機械加工によって低下することがない。

上記の製造方法で製造された砥石１０の作動については、第１の実施形態と同様なので、説明を省略する。

なお、上記実施形態において、コア１４の径がＲ１７５ｍｍに対して、砥石チップの接触面１０１の径をＲ２９０ｍｍとしたが、これに限定されず、傾斜させる砥石チップの角度やコアの径によって適宜選択できるものである。

本発明の第１の実施形態を示すセグメントタイプの砥石チップからなる砥石の全体図。 傾斜溝入り砥石を装着した研削盤で工作物を研削する状態を示す図。 砥石チップを示す図。 砥石の研削面に複数の傾斜溝を、少なくとも１本の傾斜溝が研削点を常に通過するように刻設した状態を示す図。 砥石チップをコアに貼付した状態を示す斜視図。 傾斜溝の溝円周幅と傾斜角度との関係を示す図。 ２本の傾斜溝が常に工作物の幅と同じ軸線方向の長さを有する研削点を通過するように設ける状態を示す図。 傾斜溝の傾斜角度と本数との関係を示すグラフ。 傾斜溝の傾斜角度と砥石円周方向のピッチとの関係を示す図。 傾斜溝の傾斜角度と研削面の面積の削減率との間係を示す図。 傾斜溝入り砥石チップをプレス成型する状態を示す図。 傾斜溝入り砥石を製造する工程を示す図。 傾斜溝入り砥石により法線方向の研削抵抗、プロフィル精度が向上する割合を示す図。 砥石円周方向両端面が平行な砥石チップをプレス成型する状態を示す図。 砥石円周方向両端面が平行な砥石チップをコアに貼付した傾斜溝入り砥石の一部を示す図。 下地層の両端に突出部が形成された砥石チップを示す図。 砥石チップが小径側ほど砥石円周方向に突出するように傾斜されることにより下地層に突出部が形成された砥石チップを示す図。 第２の実施形態を示すセグメントタイプの砥石チップからなる砥石の全体図。 同実施形態で使用される成形型の上面からの概念図。 同XX−XX断面図。 同砥石チップを製造する工程を示す図。 同製造方法で製造された砥石チップを示す図。 砥石チップをコアに貼付する状態を示す図。 同斜視図。 第３の実施形態に使用される成形型の上面からの概念図。 同断面図。 同砥石チップを製造する工程を示す図。 同製造方法で製造された砥石チップを示す図。 砥石チップをコアに貼付するとともに、はみ出し部分を除去する状態を示す図。

符号の説明

１０・・・砥石、１１・・・砥石チップ、１２・・・砥粒層、１３・・・下地層、１４・・・コア、１５・・・研削面、１６・・・超砥粒、１７・・・ビトリファイドボンド、２０・・・傾斜溝、２１，２２・・・側面、２３・・・突出部，２４，２５・・・砥石円周方向の両端、３０・・・研削盤、３１・・・砥石台、３２・・・砥石軸、３３・・・工作物支持装置、３５・・・クーラントノズル、４０・・・外枠、４１，４２・・・端壁、４１ｓ・・・段部、４３・・・下型、４５・・・砥粒層粉体、４６・・・第１上型、５０・・・下地層用粉体、５１・・・第２上型、６０・・・プレス成形型、６２・・・研削面形成壁、６４・・・下型、６６,７２・・・側面形成壁、６８,７４・・・端面形成壁、７８・・・上型、９１・・・成形型、９８・・・円弧面、１００・・・側端面、１０２・・・はみ出し部分、ｂ・・・隙間（溝幅）、Ｐ・・・研削点、Ｗ・・・工作物、α・・・傾斜角度。

Claims (6)

1. 研削盤の砥石台に回転軸線回りに回転駆動可能に軸承された砥石軸に装着されるコアに、超砥粒を含む砥粒層と下地層とからなる複数の砥石チップが貼付され、前記砥粒層に形成された研削面が前記研削盤の工作物支持装置に回転駆動可能に支承された工作物を研削点で当接して研削加工する砥石の製造方法において、
   砥石円周方向の両端を砥石円周方向に対して傾斜させるとともに、前記下地層を前記砥粒層より砥石円周方向に突出させて突出部を形成し焼成前の砥石チップを形成する砥石チップ形成工程と、
   前記焼成前の砥石チップを焼成して焼成後砥石チップを形成する焼成工程と、
   前記焼成後砥石チップの突出部を隣接する砥石チップの下地層に当接することにより、隣接する前記砥粒層間に傾斜溝が形成されるように複数の前記焼成後砥石チップを前記コアに貼付する貼付工程と、を備えていることを特徴とする傾斜溝入り砥石の製造方法。
2. 研削盤の砥石台に回転軸線回りに回転駆動可能に軸承された砥石軸に装着されるコアに、超砥粒を含む砥粒層と下地層とからなる複数の砥石チップが貼付され、前記砥粒層に形成された研削面が前記研削盤の工作物支持装置に回転駆動可能に支承された工作物を研削点で当接して研削加工する砥石の製造方法において、
   超砥粒と結合剤とを混合した砥粒層の内側に、下地粒子と結合剤とを混合した下地層を重ねて、前記コアに接することになる前記下地層の接触面が該コアの外径より大径の円弧状に形成されるように、かつ砥石円周方向の両端を砥石円周方向に対して傾斜させ、前記接触面の円弧状の両端の辺にて該接触面と直角に交差するとともに互いに平行する一対の側端面が形成されるように、一体的にプレス成型し、
   該プレス成型により一体となった前記砥粒層及び下地層を前記プレス成形型より離型して焼成前砥石チップを形成する砥石チップ形成工程と、
   前記焼成前の砥石チップを焼成して焼成後砥石チップを形成する焼成工程と、
   複数の前記焼成後砥石チップの隣接する前記砥粒層間に傾斜溝を形成するため、隣り合う該砥石チップの対向する前記側端面同士が前記傾斜溝の内側壁を形成するよう、互いに隙間を設けかつ前記側端面を砥石円周方向に対して傾斜させて前記コアの外周に貼付する貼付工程と、
   前記貼付工程の後に、前記コアに貼付された焼成後砥石チップのうち、貼付しているコアの軸方向の幅よりはみ出た部分を機械加工によって除去する除去工程と、
   を備えていることを特徴とする傾斜溝入り砥石の製造方法。
3. 研削盤の砥石台に回転軸線回りに回転駆動可能に軸承された砥石軸に装着されるコアに、超砥粒を含む砥粒層と下地層とからなる複数の砥石チップが貼付され、前記砥粒層に形成された研削面が前記研削盤の工作物支持装置に回転駆動可能に支承された工作物を研削点で当接して研削加工する砥石において、
   前記砥石チップは、砥石円周方向の両端が砥石円周方向に対して傾斜されるとともに、前記下地層が前記砥粒層より砥石円周方向に突出して突出部が形成され、前記突出部が隣接する砥石チップの下地層と当接することにより隣接する砥粒層間に傾斜溝が形成されるように複数の前記砥石チップが前記コアに貼付されていることを特徴とする傾斜溝入り砥石。
4. 請求項３において、前記砥石チップは、前記下地層が砥石円周方向の少なくとも一方端において前記砥粒層より砥石円周方向に階段状に突出して前記突出部が形成され、各砥石チップは該突出部が隣接する砥石チップの下地層と当接して前記コアに貼付されていることを特徴とする傾斜溝入り砥石。
5. 請求項３において、前記突出部は、前記砥石チップが砥石円周方向の両端面が互いに平行にプレス成型されることにより、前記下地層の小径側が砥粒層より砥石円周方向に突出して形成されることを特徴とする傾斜溝入り砥石。
6. 請求項３において、前記砥石チップは、砥石円周方向の少なくとも一方端面が小径側ほど砥石円周方向に突出するように傾斜されて前記突出部が形成され、各砥石チップは該突出部が隣接する砥石チップの下地層と当接して前記コアに貼付されていることを特徴とする傾斜溝入り砥石。

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