JP5291836B2

JP5291836B2 - 研削砥石

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Publication number: JP5291836B2
Application number: JP2012547792A
Authority: JP
Inventors: 和則道吉
Original assignee: Komatsu NTC Ltd
Current assignee: Komatsu NTC Ltd
Priority date: 2010-12-06
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2031-11-29
Also published as: CN103249528A; KR20130115316A; US20130260655A1; KR101415159B1; JPWO2012077535A1; WO2012077535A1; CN103249528B; US8764519B2

Description

本発明は、円板部材に環状の砥石部材が外嵌された研削砥石に関する。

加工面を研削するための研削砥石としては、円板部材の外周面に環状の砥石部材を外嵌させたものがある（例えば、特許文献１参照）。
このような研削砥石では、円板部材の円中心を回転中心として回転させ、砥石部材の外周面を加工面に接触させることで、加工面を研削することができる。また、加工面が凹形状である場合には、砥石部材の側面によって加工面を研削することもできる。

特開平５−３１６７４号公報

前記した従来の研削砥石では、砥石部材の側面と加工面との間に研削液が浸入し難いため、加工面の温度が過度に上昇し易くなっている。そこで、高圧かつ大量の研削液を砥石部材の側面と加工面との間に吹き付けることで、砥石部材の側面と加工面との間に研削液を浸入させているが、研削液の供給量を多く必要とするとともに、ミストの発生が多くなるという問題がある。

本発明は、前記した問題を解決し、砥石部材の表面に研削液を十分に供給することができるとともに、研削液の供給量およびミストの発生を低減することができる研削砥石を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、円板部材と、前記円板部材の外周面に外嵌された環状の砥石部材と、を備えた研削砥石であって、前記円板部材の一方の側面から他方の側面に貫通した第一給液孔および第二給液孔が、前記円板部材の周方向に交互に形成されており、前記第一給液孔は、前記一方の側面の外周縁部に開口した吐出口よりも、前記他方の側面に開口した流入口が、前記円板部材の径方向の内側に形成され、前記第二給液孔は、前記他方の側面の外周縁部に開口した吐出口よりも、前記一方の側面に開口した流入口が、前記円板部材の径方向の内側に形成され、前記円板部材の両側面において、前記流入口よりも前記円板部材の径方向の外側には、前記円板部材の外周縁部に沿って立ち上げられた外周壁部が形成され、前記吐出口は前記外周壁部に開口している。

この構成では、円板部材の円中心を回転中心として研削砥石を回転させながら、円板部材の側面に研削液を供給すると、研削液は遠心力によって側面上を径方向の外側に向けて流れて、外周壁部に堰き止められる。外周壁部の内側に溜まった研削液は、外周壁部よりも内側に形成された流入口から給液孔内に流入し、反対側の側面の吐出口から円板部材の外周縁部に吐出される。
このようにして、砥石部材の側面の近傍に研削液が吐出されるため、砥石部材の側面によって加工面を研削する場合に、研削液を高圧で供給しなくても、砥石部材の側面に研削液を十分に供給することができ、ミストの発生を大幅に低減することができる。また、砥石部材には孔部を形成する必要がないため、製造コストを低減することができる。
また、円板部材の側面に供給された研削液は、外周壁部に堰き止められて、給液孔の流入口に導かれるため、研削液の供給量を大幅に低減することができる。
また、給液孔は、流入口から吐出口に向けて、円板部材の径方向に直線状に形成されるため、研削液を給液孔内にスムーズに流通させることができる。

前記した研削砥石において、前記外周壁部の内周面を、基端側から先端側に向かうに従って縮径された逆テーパー状の傾斜面に形成し、円板部材の側面と外周壁部の内周面とによって楔状の隅部を形成した場合には、外周壁部によって研削液を確実に堰き止めて、給液孔の流入口に導くことができる。

前記した研削砥石の側面において、前記吐出口に対応する位置に、前記砥石部材の内周面から外周面に亘って凹溝を形成した場合には、砥石部材の側面により確実に研削液を供給するとともに、凹溝を通じて砥石部材の外周面に研削液を供給することができる。

本発明の研削砥石によれば、砥石部材の表面に研削液を十分に供給するとともに、研削液の供給量およびミストの発生を大幅に低減することができる。

本実施形態の研削砥石を示した側面図である。本実施形態の研削砥石を示した図で、（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面図である。本実施形態の研削砥石を用いた研削加工を示した図で、（ａ）は砥石部材の両側面を加工面に接触させる構成の断面図、（ｂ）は砥石部材の角部を加工面の隅部に接触させる構成の断面図である。参考例の研削砥石を下から見た図である。参考例の研削砥石を示した側断面図である。

本発明の実施形態および参考例について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、実施形態および参考例の説明において、同一の構成要素に関しては同一の符号を付し、重複した説明は省略するものとする。

［実施形態］
本実施形態の研削砥石１は、図１に示すように、円板部材１０と、円板部材１０の外周面１０Ｃに外嵌された環状の砥石部材２０と、を備えている。

円板部材１０は、図示しない回転軸が中心部に連結されることで、円中心を回転中心として回転する部材である。この円板部材１０は、鋼材などを用いた金属部品であり、十分な剛性を有している。円板部材１０の中心部には、回転軸の先端面が固着されるフランジ面１５が形成されており、フランジ面１５には、円板部材１０と回転軸とを固着させるボルトを挿通するための取付孔１５ａが形成されている。

図２（ａ）に示すように、円板部材１０の両側面１０Ａ，１０Ｂの外周縁部には、各側面１０Ａ，１０Ｂの法線方向（図２（ａ）の左右方向）に立ち上げられた外周壁部１１，１１が形成されている。
外周壁部１１の内周面１１ａは、基端側（厚さ方向の内側）から先端側（厚さ方向の外側）に向かうに従って縮径された逆テーパー状の傾斜面に形成されている。そして、円板部材１０の側面１０Ａ，１０Ｂと外周壁部１１の内周面１１ａとによって楔状の隅部が形成されている。

図２（ａ）および（ｂ）に示すように、円板部材１０には、一方の側面１０Ａから他方の側面１０Ｂに直線状に貫通した円形断面の第一給液孔１２Ａおよび第二給液孔１２Ｂが形成されている。
図１に示すように、第一給液孔１２Ａおよび第二給液孔１２Ｂは、円板部材１０の周方向に等間隔に形成されており、第一給液孔１２Ａと第二給液孔１２Ｂとが周方向に交互に配置されている。

第一給液孔１２Ａには、図２（ａ）に示すように、一方の側面１０Ａの外周壁部１１の側面１１ｂに開口した吐出口１３と、他方の側面１０Ｂにおいて外周壁部１１よりも径方向の内側に開口した流入口１４と、が形成されている。
吐出口１３は、外周壁部１１の側面１１ｂに開口している。また、流入口１４は、外周壁部１１の内周面１１ａに接する位置に開口している。このように、吐出口１３よりも流入口１４が円板部材１０の径方向の内側に形成されている。したがって、第一給液孔１２Ａは、円板部材１０の幅方向（図２（ａ）の左右方向）に対して傾斜している。第一実施形態では、第一給液孔１２Ａの傾斜角度と、外周壁部１１の内周面１１ａとの傾斜角度とが一致している。

第二給液孔１２Ｂには、図２（ｂ）に示すように、他方の側面１０Ｂの外周壁部１１の側面１１ｂに開口した吐出口１３と、一方の側面１０Ａにおいて外周壁部１１よりも径方向の内側に開口した流入口１４と、が形成されている。
第二給液孔１２Ｂは、第一給液孔１２Ａ（図２（ａ）参照）を図２の左右方向に反転させた構成となっている。したがって、第二給液孔１２Ｂは、第一給液孔１２Ａと同様に、吐出口１３は外周壁部１１の側面１１ｂに開口し、流入口１４は外周壁部１１の内周面１１ａに接する位置に開口しており、吐出口１３よりも流入口１４が円板部材１０の径方向の内側に形成されている。

砥石部材２０は、図１に示すように、環状の砥石である。本実施形態では、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）砥石を用いているが、その素材は限定されるものではなく、各種公知の砥石を用いることができる。
砥石部材２０の内周面２０Ｃは、円板部材１０の外周面１０Ｃに固着されている。また、図２（ａ）に示すように、砥石部材２０の幅は、円板部材１０の外周面１０Ｃの幅よりも大きく形成されている。したがって、砥石部材２０の両側面２０Ａ，２０Ｂは、円板部材１０の両側面１０Ａ，１０Ｂよりも、両側面１０Ａ，１０Ｂの法線方向（図２（ａ）の左右方向）に突出している。

図１に示すように、砥石部材２０の両側面２０Ａ，２０Ｂ（図２（ｂ）参照）において、吐出口１３に対応する位置には、内周面２０Ｃから外周面２０Ｄに亘って矩形断面の凹溝２１が形成されている。

以上のように構成された研削砥石１では、図３（ａ）に示すように、円板部材１０の円中心を回転中心として回転させながら、両側面１０Ａ，１０Ｂに対して、給液ノズル３０，３０から垂直に研削液を吹き付けると、研削液は両側面１０Ａ，１０Ｂ上で円板部材１０の周方向に広がりながら、遠心力によって円板部材１０の径方向の外側に向けて流れる（図１参照）。
なお。給液ノズル３０は、研削砥石１と加工面との接触位置よりも回転方向の上流側で研削液を両側面１０Ａ，１０Ｂに吹き付けるように構成されている。

両側面１０Ａ，１０Ｂ上の研削液は、外周壁部１１の内周面１１ａによって堰き止められて、他方の側面１０Ｂの流入口１４に導かれ、流入口１４から第一給液孔１２Ａ内に流入する。そして、第一給液孔１２Ａを通過して、一方の側面１０Ａの吐出口１３から外周壁部１１の側面１１ｂに吐出され、砥石部材２０の側面２０Ａに供給される。
図２（ｂ）に示す第二給液孔１２Ｂにおいても、研削液が一方の側面１０Ａの流入口１４から第二給液孔１２Ｂ内に流入し、他方の側面１０Ｂの吐出口１３から外周壁部１１の側面１１ｂに吐出され、砥石部材２０の側面２０Ｂに供給される。

また、図３（ａ）に示すように、吐出口１３から吐出された研削液は、砥石部材２０の側面２０Ａ（２０Ｂ）に形成された凹溝２１内に流入し、凹溝２１を通過して砥石部材２０の外周面２０Ｄにも供給される。

次に、本実施形態の研削砥石１を用いてクランクシャフト９０を研削する手順について説明する。
具体的には、図３（ａ）に示すように、クランクシャフト９０のクランクジャーナル９１の外周面９１ａと、クランクジャーナル９１の両端部に形成された二つのクランクウェブ９２，９２の側面９２ａ，９２ａと、によって構成される凹形状の加工面を、本実施形態の研削砥石１によって研削する。

研削砥石１を回転させ、給液ノズル３０，３０から円板部材１０の両側面１０Ａ，１０Ｂに研削液を吹き付けると、両側面１０Ａ，１０Ｂの流入口１４から各給液孔１２Ａ，１２Ｂ（図２（ｂ）参照）内に研削液が流入する。
各給液孔１２Ａ，１２Ｂを通過して反対側の吐出口１３から吐出された研削液は、砥石部材２０の両側面２０Ａ，２０Ｂおよび外周面２０Ｄに供給される。
また、他の給液ノズル（図示せず）から砥石部材２０の外周面２０Ｄにも研削液を吹き付ける。
これにより、砥石部材２０の両側面２０Ａ，２０Ｂおよび外周面２０Ｄが研削液によって冷却される。

そして、砥石部材２０の両側面２０Ａ，２０Ｂを両クランクウェブ９２，９２の側面９２ａ，９２ａに接触させながら、研削砥石１の外周部を両クランクウェブ９２，９２の間に挿入して、両クランクウェブ９２，９２の側面９２ａ，９２ａを研削する。さらに、砥石部材２０の外周面２０Ｄをクランクジャーナル９１の外周面９１ａに接触させて、クランクジャーナル９１の外周面９１ａを研削する。

なお、図３（ｂ）に示すように、両クランクウェブ９２，９２の側面９２ａ，９２ａの間隔が、砥石部材２０の幅よりも大きい場合には、まず、クランクジャーナル９１と両クランクウェブ９２，９２とによって形成された左右の隅部に、砥石部材２０の左右の角部を順次に接触させる。さらに、砥石部材２０の外周面２０Ｄをクランクジャーナル９１の外周面９１ａに接触させ、研削砥石１をクランクジャーナル９１の軸方向に移動させる。このようにして、両クランクウェブ９２，９２の側面９２ａ，９２ａおよびクランクジャーナル９１の外周面９１ａを研削する。

以上のような研削砥石１によれば、図３（ａ）に示すように、砥石部材２０の両側面２０Ａ，２０Ｂの近傍に研削液が吐出されるため、砥石部材２０の両側面２０Ａ，２０Ｂによって加工面を研削する場合に、研削液を高圧で供給しなくても、砥石部材２０の両側面２０Ａ，２０Ｂに研削液を十分に供給することができ、ミストの発生を大幅に低減することができる。また、砥石部材２０には孔部を形成する必要がないため、製造コストを低減することができる。

また、円板部材１０の両側面１０Ａ，１０Ｂに供給された研削液は、外周壁部１１に堰き止められて、各給液孔１２Ａ，１２Ｂの流入口１４，１４に導かれるため、研削液を各給液孔１２Ａ，１２Ｂに確実に流入させることができ、研削液の供給量を大幅に低減することができる。

また、各給液孔１２Ａ，１２Ｂは、流入口１４から吐出口１３に向けて、円板部材１０の径方向に直線状に形成されているため、研削液を各給液孔１２Ａ，１２Ｂ内にスムーズに流通させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に変更が可能である。
図１に示す第一給液孔１２Ａおよび第二給液孔１２Ｂの個数や孔径は限定されるものではない。

また、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、外周壁部１１の内周面１１ａは、円板部材１０の側面１０Ａ，１０Ｂに対して楔状の隅部を形成するように傾斜しているが、内周面１１ａは、側面１０Ａ，１０Ｂに対して垂直に形成されていてもよく、その傾斜角度は限定されるものではない。また、側面１０Ａ，１０Ｂと内周面１１ａとによって円弧状の隅部が形成されるように構成してもよい。

また、図１に示す砥石部材２０の凹溝２１は、全ての吐出口１３に対応して形成されている必要はない。さらには、砥石部材２０の側面２０Ａ，２０Ｂに凹溝２１を形成しなくてもよい。

また、給液ノズル３０の個数は限定されるものではなく、各給液孔１２Ａ，１２Ｂに対して研削液が十分に流入するように、研削砥石１の側面１０Ａ，１０Ｂの面積や回転速度などに応じて、給液ノズル３０の個数および配置が設定されている。

［参考例］
参考例の研削砥石２は、図４に示すように、円板部材１０の下面１０Ｄの外周縁部に環状の砥石部材５０が突設されている点が、前記実施形態の研削砥石１（図２参照）と異なっている。参考例の研削砥石２は、図５に示すように、研削対象部品Ｗの上面Ｗ１を研削するものである。

参考例の研削砥石２には、図４に示すように、下面１０Ｄに開口した吐出口１３よりも、上面１０Ｅに開口した流入口１４が円板部材１０の径方向の内側に形成された給液孔１２Ｃが、円板部材１０の周方向に等間隔に形成されている。

参考例の研削砥石２を用いて、図５に示す研削対象部品Ｗを研削する場合には、研削砥石２を回転させ、給液ノズル３０から円板部材１０の上面１０Ｅに研削液を吹き付けると、上面１０Ｅの流入口１４から給液孔１２Ｃ内に研削液が流入する。
給液孔１２Ｃを通過して下面１０Ｄの吐出口１３から吐出された研削液は、砥石部材５０の下面５０Ａおよび両側面に供給される。
そして、砥石部材５０の下面５０Ａを研削対象部品Ｗの上面Ｗ１に接触させて、上面Ｗ１を研削する。

以上のような参考例の研削砥石２によれば、砥石部材５０の近傍に研削液が吐出されるため、砥石部材５０の下面５０Ａに研削液を十分に供給することができる。
また、円板部材１０の上面１０Ｅに供給された研削液は、外周壁部１１に堰き止められて、給液孔１２Ｃの流入口１４に導かれるため、研削液を各給液孔１２Ｃに確実に流入させることができ、研削液の供給量を大幅に低減することができる。

１研削砥石（実施形態）
２研削砥石（参考例）
１０円板部材
１０Ａ一方の側面（円板部材）
１０Ｂ他方の側面（円板部材）
１０Ｃ外周面（円板部材）
１１外周壁部
１１ａ内周面（外周壁部）
１１ｂ側面（外周壁部）
１２Ａ第一給液孔
１２Ｂ第二給液孔
１３吐出口
１４流入口
２０砥石部材
２０Ａ側面（砥石部材）
２０Ｂ側面（砥石部材）
２０Ｄ外周面（砥石部材）
２１凹溝
３０給液ノズル
９０クランクシャフト
９１クランクジャーナル
９２クランクウェブ

Claims

円板部材と、
前記円板部材の外周面に外嵌された環状の砥石部材と、を備えた研削砥石であって、
前記円板部材の一方の側面から他方の側面に貫通した第一給液孔および第二給液孔が、前記円板部材の周方向に交互に形成されており、
前記第一給液孔は、前記一方の側面の外周縁部に開口した吐出口よりも、前記他方の側面に開口した流入口が、前記円板部材の径方向の内側に形成され、
前記第二給液孔は、前記他方の側面の外周縁部に開口した吐出口よりも、前記一方の側面に開口した流入口が、前記円板部材の径方向の内側に形成され、
前記円板部材の両側面において、前記流入口よりも前記円板部材の径方向の外側には、前記円板部材の外周縁部に沿って立ち上げられた外周壁部が形成され、前記吐出口は前記外周壁部に開口していることを特徴とする研削砥石。
前記外周壁部の内周面は、基端側から先端側に向かうに従って縮径された傾斜面であることを特徴とする請求項１に記載の研削砥石。
前記砥石部材の側面において、前記吐出口に対応する位置には、前記砥石部材の内周面から外周面に亘って凹溝が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の研削砥石。