JP5304439B2 - 砥石選別方法 - Google Patents
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Description
近年、より低ダメージ研削を目的として、砥粒径の小さい砥石開発が進められており、レジンボンド系の砥石から、より砥粒を強固に保持可能なビトリファイド系の砥石が多く用いられるようになってきている。このビトリファイド系の砥石は、例えば、円環状の台金の外周にビトリファイドボンド砥石チップを複数配置した平面研削用砥石として用いられている。
なお、抗折力とは、曲げに対する強度を示す物性値の一種で、JISにより試験法が規定されている。また、硬度についても、同様にJISにおいて種々の方法が規定されており、砥石の場合はビッカース(HV)硬度やロックウェル(HRC)硬度などが多く用いられる。
このように、前記平均値Xの所定の値を、標準的なライフを有する前記平面研削用砥石のビトリファイドボンド砥石チップに対して求めた前記標準偏差σの平均値Xの1.5倍の値とすれば、砥石磨耗量の異常増加などによりライフが低下する平面研削用砥石や、安定研削ができない平面研削用砥石の選別をより精度よく行うことができる。
このように、ワークの片面研削又は両面の同時研削を行うもののどちらの平面研削用砥石に対しても本発明の砥石選別方法を適用することができ、ビトリファイドボンド砥石チップのまま簡便に平面研削用砥石の良否を選別することができる。
従来、砥石を規定する指標として強度が用いられており、通常は抗折力や硬さという数値で表現されていた。しかし、このような指標を用いて平面研削用砥石の研削性やライフを評価しても、正しく評価することができなかった。そのため、平面研削用砥石の砥石チップを評価用装置に合わせた形態にして実際にワークを研削し、そのワークの研削面の品質を評価するなどして平面研削用砥石の評価を行っていた。このように従来では平面研削用砥石の評価において、多くの工程と原料ワークを必要としていた。
ナノインデンテーション法とは、圧子を被測定物の表面に押し込み、負荷及び除荷時の押し込み深さを測定し、得られた荷重―押し込み深さ曲線を利用することにより、圧痕を直接観察することなく硬さや弾性率を求める方法である。図1には圧子に荷重Pをかけて被測定物表面に押し込み(負荷時)、元に戻す動作を行った場合の(除荷時)、被測定物の弾性/塑性変形の様子が示されている。
図2は、ナノインデンテーション測定によって得られる荷重―押し込み深さ曲線の一例を示す模式図である。図2には、圧子の押し込み過程の負荷曲線と、押し込み後の除荷時の除荷曲線が示されている。また、図2中のSは、除荷曲線の勾配である接触剛性を示している。
図5は、本発明の砥石選別方法における選別対象である平面研削用砥石の一例を示す概略図である。図5に示すように、平面研削用砥石1は円環状台金2の外周にビトリファイドボンド砥石チップ3を複数配置することによって構成されている。
まず、図1に示すように、先端形状がダイヤモンドチップから成る正三角錐(バーコビッチ型)の圧子をビトリファイドボンド砥石チップ(被測定物)の表面に押し込み、負荷及び除荷時の押し込み深さを測定し、図2に示すような荷重―押し込み深さ曲線を得る。そして、この得られた荷重―押し込み深さ曲線のデータにおける所定領域の荷重のばらつきに基づいて、平面研削用砥石の良否を選別する。
そして、所定領域の荷重のばらつきが大きいものを砥石磨耗量が異常増加する又は安定研削ができない不良の平面研削用砥石として選別することができる。
またこれらを複数のビトリファイドボンド砥石チップに対して行って、より精度の高い選別を行うようにすることもできる。
このように、平均値Xが所定の値以上の場合に平面研削用砥石を不良と選別すれば、砥石磨耗量が異常増加する又は安定研削ができないというような不良の平面研削用砥石をより精度よく選別することができる。
このようにすれば、砥石磨耗量の異常増加などによりライフが低下する平面研削用砥石や、安定研削ができない平面研削用砥石の選別をより精度よく行うことができる。
本発明の砥石選別方法を用いてA−Fの6つの異なる平面研削用砥石の良否を選別した。使用した平面研削用砥石は、#8000相当のビトリファイド系ダイヤモンド砥石の砥石チップを配置したものとし、その平均砥粒径が約0.9μmのものとした。また、ナノインデンテーション法による測定装置として、ナノインデンター(MTSシステムズ社の商標)を用いて行った。この装置は、ナノインデンテーション測定時に力を微小振動させ、荷重振幅、変位応答振幅、位相を時間に対し測定し、各押し込み深さにおける接触剛性を連続的に測定することが可能となっている。
また、6つの平面研削用砥石でワークの研削を行い、それぞれの平面研削用砥石のライフを測定した。その結果、平面研削用砥石Aが標準的なライフを有しているものであることが分かり、このAのライフを1とした時の他の平面研削用砥石のライフのAに対する倍率は、表1に示すように、B、CがAとほぼ同等のライフで、D、Eはライフが著しく低下していた。また、Fでは安定研削ができなかった。
表1に示すように、D、E、Fの平均値XのAの値に対する倍率は1.5倍以上になっていることが分かる。
このように、標準的なライフを有する平面研削用砥石のビトリファイドボンド砥石チップに対して求めた標準偏差σの平均値Xの1.5倍の値となっている平面研削用砥石をライフが低下してる、又は安定研削ができない不良のものとして選別することができた。
以上のようにして、本発明の砥石選別方法は、実際にワークを研削することなく、ビトリファイドボンド砥石チップのまま簡便に平面研削用砥石の良否を選別することができることが確認できた。
実施例1で使用したA−Fそれぞれの平面研削用砥石の砥石チップの抗折力を3点曲げ試験によって測定し、その結果を評価した。
図4に測定した抗折力の結果を示す。図4に示すように、全ての砥石における抗折力はほぼ同程度であった。
このように、従来の指標である抗折力では、上記の実施例のようなライフの低下したものや、安定研削ができないものの選別を行うことができないことが確認できた。このことは、抗折力は平均的な強度を評価しているため、砥粒径以下レベルの極浅い領域での評価ができないためと考えられる。
Claims (4)
- 円環状台金の外周にビトリファイドボンド砥石チップを複数配置した平面研削用砥石の研削性を評価して該平面研削用砥石の良否を選別する砥石選別方法において、
前記平面研削用砥石の同一の又は複数のビトリファイドボンド砥石チップのナノインデンテーション測定によって得られる荷重―押し込み深さ曲線のデータにおける所定領域の荷重のばらつきに基づいて、前記平面研削用砥石の良否を選別することを特徴とする砥石選別方法。 - 前記荷重―押し込み深さ曲線のデータにおいて押し込み深さに対する荷重の標準偏差σを前記荷重のばらつきとして定義し、前記押し込み深さが前記平面研削用砥石の平均砥粒径の1/2の値となる付近を前記所定領域とし、該領域における前記標準偏差σの平均値Xを求め、該平均値Xが所定の値以上の場合に前記平面研削用砥石を不良と選別することを特徴とする請求項1に記載の砥石選別方法。
- 前記平均値Xの所定の値を、標準的なライフを有する前記平面研削用砥石のビトリファイドボンド砥石チップに対して求めた前記標準偏差σの平均値Xの1.5倍の値とすることを特徴とする請求項2に記載の砥石選別方法。
- 前記平面研削用砥石は、ワークの片面研削又は両面の同時研削を行うものであることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の砥石選別方法。
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