JP5253254B2

JP5253254B2 - ドレッサ

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Publication number: JP5253254B2
Application number: JP2009068785A
Authority: JP
Inventors: 正範松川
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 2009-03-19
Filing date: 2009-03-19
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2029-03-19
Also published as: JP2010221311A

Description

本発明は、一般砥粒、ｃＢＮ砥粒あるいはダイヤモンド砥粒などを用いて形成された砥石やホイールのツルーイングやドレッシングを行うロータリー方式のドレッサに関する。

ドレッサに関しては、従来、様々な技術が開発されているが、本願発明に関連するものとして、特許文献１に記載された「ドレッサ」や特許文献２，３に記載された「ダイヤモンドドレッサ」がある。

特許文献１記載の「ドレッサ」は、図１４に示すように、粒径の異なる多面体形状のダイヤモンド砥粒７１及び結合材７２などによって砥粒層７０が形成され、砥粒層７０内のダイヤモンド砥粒７１は、その一つの端面７１ａの位置が所定の基準面７３に揃うように配列されている。

特許文献２記載の「ダイヤモンドドレッサ」は、図１６に示すように、矩形断面形状を有する柱状ダイヤモンド８１及び結合材８２などによって砥粒層８０が形成され、柱状ダイヤモンド８１の矩形断面を構成する４辺８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄのうち、上流側及び下流側の２辺８１ａ，８１ｃが摩擦方向８３に対して直角をなすように配列されている。

特許文献３記載の「ダイヤモンドドレッサ」は、図１７に示すように、矩形断面形状を有する柱状ダイヤモンド９１及び結合材９２などによって砥粒層９０が形成され、柱状ダイヤモンド９１の矩形断面の対角線９１ａが摩擦方向９３に対して平行をなすように配列されている。

特開２００５−１０２０号公報特許第２５４３６６０号公報特許第３０３５４８６号

図１４に示す「ドレッサ」においては、砥粒層７０内のダイヤモンド砥粒７１の一つの端面７１ａの位置は基準面７３に揃っているが、これらのダイヤモンド砥粒７１は多面体形状であり、粒径も異なるため、ドレッシング作業に使用して各ダイヤモンド砥粒７１が徐々に摩耗していくと、端面７１ａの位置がずれてしまう。即ち、図１５に示すように、ダイヤモンド砥粒７１の摩耗が進むにつれて、被研削物（図示せず）と接する研削面７４に露出するダイヤモンド砥粒７１の端面７１ａの位置は基準面７３から中心線７４ｃ方向へずれてしまう。従って、この「ドレッサ」本来の性能が発揮されなくなることがある。

一方、図１６に示す「ダイヤモンドドレッサ」においては、柱状ダイヤモンド８１の矩形断面を構成する２辺８１ａ，８１ｃが摩擦方向８３に対して直角をなすように配列されているが、残余の２辺８１ｂ，８１ｄの位置（摩擦方向８３と直角をなす方向の位置）が柱状ダイヤモンド８１ごとに異なっているため、ドレスの切れ味が不足し、仕上げが粗くなってしまう。

また、図１７に示す「ダイヤモンドドレッサ」においては、柱状ダイヤモンド９１の矩形断面の対角線９１ａが摩擦方向９３に対して平行をなすように配置されているが、柱状ダイヤモンド９１の辺縁部９１ｂの位置（摩擦方向９３と直角をなす方向の位置）が柱状ダイヤモンド９１ごとに異なっているため、前述と同様、ドレスの切れ味が不足し、仕上げ面が粗くなるのを回避することができない。

本発明が解決しようとする課題は、安定したドレッシング性能を発揮し、ドレス中の切れ味と仕上げ性能に優れ、粗ドレスと仕上げドレスとを１工程で行うことも可能なドレッサを提供することにある。

本発明のドレッサは、四角柱形状であってその軸心との交差面の辺の長さが互いに異なる複数のダイヤモンド砥粒を含む回転体形状の砥粒層を備え、前記砥粒層内のトラバース方向の片端側に前記四角柱形状の軸心と平行な端面部若しくは前記四角柱形状の軸心と平行な辺縁部を揃えた状態で前記ダイヤモンド砥粒を配列したことを特徴とする。なお、軸心とは四角柱形状をその長手方向に貫く中心線をいい、トラバース方向とはドレス作業中にドレッサ（若しくは被研削物）が移動する方向をいい、ドレッサが被研削物に最初に当接する部分を始端側といい、ドレッサが被研削物から離れる部分を終端側という。

このような構成とすれば、砥粒層表面に露出するダイヤモンド砥粒の四角柱形状の軸心が砥粒層の摩耗方向（摩耗していく方向）と平行をなすので、砥粒層の摩耗が進行しても前記端面部及び前記辺縁部のトラバース方向の位置は変化することなく一定に保たれ、安定したドレッシング性能を発揮する。また、各ダイヤモンド砥粒の軸心との交差面の辺の長さが異なっていることにより、前記砥粒層内のトラバース方向の他端側（片端側の反対側）では前記軸心と平行な端面部や辺縁部は不揃いな状態となるため、砥粒層の片端側から他端側の順番で当該砥粒層の表面が被研削物に当接するように当該ドレッサをトラバースさせてドレスを行えば、片端側では切れ味の良いドレスを行うことができ、他端側では仕上げ面を細かくすることができる。このため、ドレス中の切れ味と仕上げ性能に優れ、粗ドレスと仕上げドレスとを１工程で行うことも可能となる。

ここで、前記砥粒層のトラバース方向の片端側に位置する前記端面部に面取りを施せば、切り込み量を大きくしたときの被研削物に対する砥粒層の食い付きが良くなるため、ドレス時の研削効率が高まる。

また、前記砥粒層のトラバース方向の他端側（前記片端側の反対側）に位置する前記端面部に面取りを施せば、ドレス時のダイヤモンド砥粒の端面部の微小劈開の発生を防ぐことができるため、スクラッチ傷を防止することができ、仕上げ面をさらに細かくすることができる。

一方、前記砥粒層を構成する複数の前記ダイヤモンド砥粒のうち最小粒径の前記ダイヤモンド砥粒の前記トラバース方向と平行をなす端面部の前記トラバース方向の長さを１としたとき、これより粒径の大きい前記ダイヤモンド砥粒の前記トラバース方向と平行をなす端面部の前記トラバース方向の長さを１．２〜２．０とすることが望ましい。このような構成とすれば、砥粒層内における砥粒間隔（前記端面部のトラバース方向の長さが等しいダイヤモンド砥粒同士の間隔）が広くなり、片端側若しくは他端側におけるダイヤモンド砥粒の端面部及び辺縁部のトラバース方向の位置のバラつきも大きくなるため、粗ドレス側の切れ味が向上する。

なお、最小粒径のダイヤモンド砥粒の端面部のトラバース方向の長さに対し、これより粒径の大きいダイヤモンド砥粒の前記端面部のトラバース方向の長さが１．２より小さくなると、ダイヤモンド砥粒の粒径が揃い過ぎて砥粒層内の不揃いな部分の砥粒の間隔が狭くなり、被研削物に対する食いつきが悪化するため、ドレス能率が低下し、２．０より大きくなると、ダイヤモンド砥粒の粒径のバラつきが大きくなり、砥粒層内の砥粒間隔が広くなり過ぎて欠損を生じ易くなるため、ドレス能率が低下し、仕上げ面も悪化する。

本発明により、安定したドレッシング性能を発揮し、ドレス中の切れ味と仕上げ性能に優れ、粗ドレスと仕上げドレスとを１工程で行うことも可能なドレッサを提供することができる。

本発明の第１実施形態であるドレッサを示す正面図である。（ａ）は図１に示すドレッサの側面図、（ｂ）は図１におけるＸ−Ｘ線断面図である。図１の矢線Ｙ方向から見た外周面の一部を示す図である。図２（ｂ）の矢線Ｚで示す領域の拡大図である。図３の矢線Ｕで示す領域の拡大図である。図５に示す領域の一部を模式的に示す斜視図である。図５に示す領域の摩耗状態を示す図である。図３の矢線Ｕで示す領域における砥粒サイズを模式的に示す図である。本発明の第２実施形態であるドレッサの外周面の一部を示す図である。図９におけるＶ−Ｖ線断面図である。本発明の第３実施形態であるドレッサの外周面の一部を示す図である。図１１に示す領域の一部を模式的に示す斜視図である。実施例における検証結果を示すグラフである。従来のドレッサの外周面の一部を模式的に示す斜視図である。図１４における矢線Ｗ方向から見た外周面の一部を示す図である。従来のドレッサを示す図である。従来のドレッサを示す図である。

図１〜図８に基づいて、本発明の第１実施形態であるロータリー方式のドレッサ１０について説明する。図１〜図４に示すように、ドレッサ１０は、円板状の台金１１の外周に砥粒層１２が拡径方向に突出して設けられ、台金１１の中心には、ドレッサ１０を回転駆動軸１３に取り付けるための軸孔１４が開設されている。砥粒層１２は軸孔１４の軸心１４ｃを中心に回転体形状をなすように形成され、図５，図６に示すように、砥粒層１２は、四角柱形状をした粒径の異なる（四角柱形状の軸心１５Ｔとの交差面の辺１５ｓの長さが互いに異なる）複数のダイヤモンド砥粒１５及び結合材１６などによって形成されている。ここで、軸心１５Ｔとは、四角柱形状のダイヤモンド砥粒１５をその長手方向に貫く中心線をいう。

これらのダイヤモンド砥粒１５は、砥粒層１２内のトラバース方向Ｔの片端側である終端側１２ｅに設定した仮想基準面１２ｆに四角柱形状の軸心１５Ｔと平行な一つの端面部１５ｄを揃えた状態で配列され、他端側である始端側１２ｓに位置する軸心１５Ｔと平行な端面部１５ｂは不揃いな状態となっている。ここで、トラバース方向Ｔとはドレス作業中にドレッサ１０が移動する方向をいい、始端側１２ｓとはドレッサ１２が被研削物（図示せず）に最初に当接する部分をいい、終端側１２ｅとはドレッサ１２が被研削物から離れる部分をいい、仮想基準面１２ｆとは、ドレッサ１０の軸心１４ｃと直交する平面をいう。

図１，図２に示すように、矢線Ｒ方向に回転するドレッサ１０をトラバース方向Ｔへ移動させながらドレス作業を行っていくと、被研削物を擦過する砥粒層１２の外周面は図４に示す摩耗方向Ｗ（軸心１４ｃに接近する方向）へ摩耗していく。ところが、ドレッサ１０においては、図６に示すように、四角柱形状のダイヤモンド砥粒１５の軸心１５Ｔが砥粒層１２の摩耗方向Ｗと平行をなしているので、ドレス作業によって砥粒層１２の摩耗が進行しても、端面部１５ｄのトラバース方向Ｔの位置は変化しない。

即ち、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、ドレス作業により砥粒層１２の外周面の位置が摩耗方向Ｗへ変化しても、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、端面部１５ｄの位置は仮想基準面１２ｆに揃った状態で変化することなく一定に保たれるため、ドレッサ１０は安定したドレッシング性能を発揮する。

また、図８に示すように、各ダイヤモンド砥粒１５ｘ，１５ｙ，１５ｚの端面部１５ａのトラバース方向Ｔの長さＬｘ，Ｌｙ，Ｌｚが異なっているため、砥粒層１２内のトラバース方向Ｔの始端側１２ｓでは、各ダイヤモンド砥粒１５ｘ，１５ｙ，１５ｚの端面部１５ｂの位置が不揃いな状態となる。このため、砥粒層１２の始端側１２ｓから終端側１２ｅの順に被研削物（図示せず）に当接するように当該ドレッサ１０をトラバースさせてドレス作業を行えば、始端側１２ｓでは切れ味の良いドレスを行うことができ、終端側１２ｅでは仕上げ面を細かくすることができる。従って、トラバース方向Ｔへ砥粒層１２を移動させながらドレッサ１０でドレス作業を行えば、粗ドレスと仕上げドレスとを１工程で行うことができる。

さらに、図８に示すように、ドレッサ１０においては、砥粒層１２を構成する複数のダイヤモンド砥粒１５ｘ，１５ｙ，１５ｚのうち、最小粒径のダイヤモンド砥粒１５ｘのトラバース方向Ｔと平行をなす端面部１５ａ，１５ｃのトラバース方向Ｔの長さＬｘを１としたとき、これより粒径の大きいダイヤモンド砥粒１５ｙ，１５ｚのトラバース方向Ｔと平行をなす端面部１５ａ，１５ｃのトラバース方向Ｔの長さＬｙ，Ｌｚをそれぞれ１．２，２．０としている。即ち、Ｌｘ＝１．０に対し、Ｌｙ＝１．２，Ｌｚ＝２．０としている。

このように、最小粒径のダイヤモンド砥粒１５ｘのトラバース方向Ｔと平行をなす端面部１５ａ，１５ｃのトラバース方向Ｔの長さＬｘ＝１としたとき、これより大粒のダイヤモンド砥粒１５ｙ，１５ｚのトラバース方向Ｔと平行をなす端面部１５ａ，１５ｃのトラバース方向Ｔの長さＬｙ，Ｌｚを１．２〜２．０の範囲内に設定したことにより、図８に示すように、砥粒層１２内の砥粒間隔１７ｘ，１７ｙ，１７ｚをそれぞれ広くとることができ、始端側１２ｓにおけるダイヤモンド砥粒１５ｘ，１５ｙ，１５ｚの端面部１５ｂのトラバース方向Ｔの位置のバラつきも大きくなるため、粗ドレス側（始端側１２ｓ）の切れ味が優れている。

なお、Ｌｘ＝１に対してＬｙ及びＬｚが１．２より小さくなると、ダイヤモンド砥粒１５ｘ，１５ｙ，１５ｚのトラバース方向Ｔの端面部の長さが揃い過ぎて砥粒層１２内の砥粒間隔が狭くなり、被研削物（被検作物）に対する食いつきが悪化するため、ドレス能率が低下する。また、Ｌｘ＝１に対してＬｙ及びＬｚが２．０より大きくなると、ダイヤモンド砥粒１５ｘ，１５ｙ，１５ｚのトラバース方向Ｔの端面部の長さのバラつきが大きくなり、砥粒層１２内の砥粒間隔が広くなり過ぎて欠損を生じ易くなるため、ドレス能率が低下し、仕上げ面も悪化する。

本実施形態において、ダイヤモンド砥粒１５ｙのトラバース方向Ｔと平行をなす端面部１５ａ，１５ｃのトラバース方向Ｔの長さＬｙ＝１．２としているのは、一例であって、これに限定するものではないので、ドレス作業条件などに応じて、Ｌｙは１．２〜２．０の範囲内の任意の値（例えば、１．５や１．８など）に設定することができる。

以上のように、ドレッサ１０は、ドレス中の切れ味と仕上げ性能に優れ、これ一つで粗ドレスと仕上げドレスを行うことが可能であり、特に、砥粒層１２の始端側１２ｓから終端側１２ｅへトラバースしながらドレスすることにより１工程で粗ドレスと仕上げドレスを行うことができる。また、ドレッサ１０の回転駆動軸１３を傾けて、砥粒層１２の始端側１２ｓが被研削物に多く当接するような状態でドレスを行えば、粗ドレス作業の効率が高まり、逆に、砥粒層１２の終端側１２ｅが被研削物に多く当接するような状態でドレスを行えば、仕上げドレス作業の効率が高まる。

次に、図９，図１０に基づいて、本発明の第２実施形態であるロータリー方式のドレッサ２０について説明する。図９，図１０に示すように、ドレッサ２０においては、砥粒層２２を構成するダイヤモンド砥粒２５は、砥粒層２２内のトラバース方向Ｔの終端側２２ｅの仮想基準面２２ｆに四角柱形状の軸心２５Ｔと平行な一つの端面部２５ｄを揃えた状態で配列され、始端側２２ｓの端面部２５ｂは不揃いな状態に配列されている。また、砥粒層２２の始端側２２ｓに位置する端面部２５ｂに面取り２５ｆを施し、終端側２２ｅに位置する端面部２５ｄに面取り２５ｅを施している。

砥粒層２２のトラバース方向Ｔの始端側２２ｓに位置する端面部２５ｂに面取り２５ｆを施したことにより、切り込み量を大きくした場合（例えば、２０μｍ以上にした場合）であっても、被研削物に対する砥粒層２２の食い付きが良くなるため、ドレス時の研削効率が高まる。また、砥粒層２２のトラバース方向Ｔの終端側２２ｅに位置する端面部２５ｄに面取り２５ｅを施したことにより、ドレス時のダイヤモンド砥粒２５の端面部２５ｄの微小劈開の発生を防ぐことができるため、スクラッチ傷を防止することができ、仕上げ面をさらに細かくすることができる。

次に、図１１，図１２に基づいて、本発明の第３実施形態であるロータリー方式のドレッサ３０について説明する。図１１，図１２に示すように、ドレッサ３０においては、砥粒層３２を構成する四角柱形状の各ダイヤモンド砥粒３５は粒径が異なり（四角柱形状の軸心３５Ｔとの交差面の辺３５ｓの長さが互いに異なり）、砥粒層３２内のトラバース方向Ｔの終端側３２ｅの仮想基準面３２ｆに四角柱形状の軸心３５Ｔと平行な一つの辺縁部３５ｄを揃えた状態で配列され、始端側３２ｓでは軸心３５Ｔと平行な辺縁部３５ｂが不揃いな状態となっている。

ドレッサ３０をトラバース方向Ｔへ移動させながらドレス作業を行っていくと、被研削物を擦過する砥粒層３２の外周面は図１２に示す摩耗方向Ｗへ摩耗していくが、ドレッサ３０においては、四角柱形状のダイヤモンド砥粒３５の辺縁部３５ｄが軸心３５Ｔと平行、即ち、砥粒層３２の摩耗方向Ｗと平行をなしているので、ドレス作業によって砥粒層３２の摩耗が進行しても、辺縁部３５ｄのトラバース方向Ｔの位置は変化しない。

即ち、ドレス作業により砥粒層３２の外周面の位置が摩耗方向Ｗへ変化しても、辺縁部３５ｄの位置は仮想基準面３２ｆに揃った状態で変化することなく一定に保たれるため、ドレッサ３０は安定したドレッシング性能を発揮する。

なお、前述したドレッサ１０，２０，３０はいずれも図１に示す円板状の台金１１の外周に砥粒層１２，２２，３２が拡径方向に突出して設けられたストレート形状のドレッサであるが、本発明はこれらに限定するものではないので、例えば、お椀型形状あるいは皿型形状などのドレッサにおいても使用することが可能であり、前述と同様の作用効果を得ることができる。

以下、前述した実施形態に係るドレッサの性能を実証するための実験結果について説明する。図１〜図８に示すドレッサ１０において、砥粒層１２を構成するダイヤモンド砥粒１５ｘ，１５ｙ，１５ｚのうち、最小粒径のダイヤモンド砥粒１５ｘのトラバース方向Ｔと平行をなす端面部１５ａ，１５ｃの長さＬｘ＝１．０としたとき、これより粒径の大きいダイヤモンド砥粒１５ｙ，１５ｚのトラバース方向Ｔと平行をなす端面部１５ａ，１５ｃの長さをＬｙ及びＬｚを１．２〜２．０の範囲内としたとき及び前記範囲外としたときのドレス性能を比較するため、表１に示す条件でドレス作業を行ったところ、図１３に示すような検証結果が得られた。

図８，図１３に示すように、最小粒径のダイヤモンド砥粒１５ｘの端面部１５ａ，１５ｃのトラバース方向Ｔの長さＬｘ＝１．０としたとき、ダイヤモンド砥粒１５ｘより粒径の大きいダイヤモンド砥粒１５ｙ，１５ｚの端面部１５ａ，１５ｃのトラバース方向Ｔの長さＬｙ及びＬｚが１．１５以下の場合は削除量が少なく、１．２〜２．０の範囲内では削除量が多く、２．０５以上になるとダイヤモンド砥粒の欠損が生じてドレス能率が低下するだけでなく、始端側１２ｓによる粗ドレスで生じた被研削物（砥石）のチッピングを終端側１２ｅの仕上げドレスで除去することができないので、仕上げ面が悪化する。

従って、最小粒径のダイヤモンド砥粒１５ｘの端面部１５ａ，１５ｃのトラバース方向Ｔの長さＬｘを１．０としたとき、これより粒径の大きいダイヤモンド砥粒１５ｙ，１５ｚの端面部１５ａ，１５ｃのトラバース方向Ｔの長さＬｙ及びＬｚは１．２〜２．０の範囲内が好適であることが判明した。

本発明のドレッサは、一般砥粒、ｃＢＮ砥粒あるいはダイヤモンド砥粒などを刃部材料として用いて形成された砥石やホイールのツルーイング手段やドレッシング手段として広く利用することができる。

１０，２０，３０ドレッサ
１１台金
１２，２２，３２砥粒層
１２ｓ，２２ｓ，３２ｓ始端側
１２ｅ，２２ｅ，３２ｅ終端側
１２ｆ仮想基準面
１３回転駆動軸
１４軸孔
１５，１５ｘ，１５ｙ，１５ｚ，２５，３５ダイヤモンド砥粒
１５ａ〜１５ｄ，２５ｂ，２５ｄ端面部
１５ｓ，３５ｓ辺
１５Ｔ，２５Ｔ，３５Ｔ軸心
２５ｅ，２５ｆ面取り
３５ｂ，３５ｄ辺縁部
１６結合材
１７ｘ，１７ｙ，１７ｚ砥粒間隔
Ｌｘ，Ｌｙ，Ｌｚ端面部のトラバース方向の長さ
Ｒ矢線
Ｔトラバース方向
Ｗ摩耗方向

Claims

四角柱形状であってその軸心との交差面の辺の長さが互いに異なる複数のダイヤモンド砥粒を含む回転体形状の砥粒層を備え、前記砥粒層内のトラバース方向の片端側に前記四角柱形状の軸心と平行な端面部若しくは前記四角柱形状の軸心と平行な辺縁部を揃えた状態で前記ダイヤモンド砥粒を配列したことを特徴とするドレッサ。
前記砥粒層のトラバース方向の片端側に位置する前記端面部に面取りを施した請求項１記載のドレッサ。
前記砥粒層のトラバース方向の他端側に位置する前記端面部に面取りを施した請求項１または２記載のドレッサ。
前記砥粒層を構成する複数の前記ダイヤモンド砥粒のうち最小粒径の前記ダイヤモンド砥粒の前記トラバース方向と平行をなす端面部の前記トラバース方向の長さを１としたとき、これより粒径の大きい前記ダイヤモンド砥粒の前記トラバース方向と平行をなす端面部の前記トラバース方向の長さを１．２〜２．０としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のドレッサ。