JP5325153B2 - 研削工具 - Google Patents

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本発明は、研削工具に関する。
従来、炭素繊維強化プラスチック材（ＣＦＲＰ材材）の加工において生じる層間剥離（デラミネーション）を抑制するため、切削力を材料の両表面から内部方向に向かわせることを目的として、切削刃のねじれ方向を途中で変えた螺旋状の切削刃を有するエンドミルが使用されている（下記特許文献１参照）。
特開２００９−１９６０１５号公報
しかしながら、上述した従来の螺旋状の切削刃を有するエンドミルでは、加工能率を上げるために切削速度又は送り速度を上昇させると、エンドミルの切削刃に刃欠けが発生し、短期間で寿命を迎えて使用不可能となってしまうため、加工能率を上げることができないという問題がある。
以上のことから、本発明は、ＣＦＲＰ材の層間剥離（デラミネーション）を抑制し、さらに加工能率を向上させることができる研削工具を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するための第１の発明に係る研削工具は、
加工対象物である積層材料の端面を研削する研削工具において、
円筒状の台金と、
前記積層材料の研削時に前記積層材料の端面の左側の表面に対応する位置において研削面が前記積層材料の端面の内側を向くように前記台金に設置された複数の砥粒と、
前記積層材料の研削時に前記積層材料の端面の右側の表面に対応する位置において研削面が前記積層材料の端面の内側を向くように前記台金に設置された複数の砥粒と
を備えた
ことを特徴とする。
上記の課題を解決するための第２の発明に係る研削工具は、第１の発明に係る研削工具において、
前記積層材料の研削時に前記積層材料の端面の左側の表面及び右側の表面以外の部分に対応する位置において研削面が前記積層材料の端面の中心側を向くように前記台金に設置された複数の砥粒を備えた
ことを特徴とする。
上記の課題を解決するための第３の発明に係る研削工具は、第１の発明に係る研削工具において、
前記積層材料の研削時に前記積層材料の端面の左側の表面及び右側の表面以外の部分に対応する位置において研削面が不規則な方向を向くように前記台金に設置された複数の砥粒を備えた
ことを特徴とする。
本発明によれば、ＣＦＲＰ材の層間剥離（デラミネーション）を抑制し、さらに加工能率を向上させることができる研削工具を提供することができる。
本発明の第１，２の実施例に係る研削工具の模式図である。 本発明の第１の実施例に係る研削工具における図１に破線で示す部分の拡大図である。 本発明の第１の実施例に係る研削工具におけるＡ群及びＢ群の砥粒の設置方向を示した図である。 本発明の第２の実施例に係る研削工具における図１に破線で示す部分の拡大図である。
以下、本発明に係る研削工具について、図面を参照しながら説明する。
以下、本発明の第１の実施例に係る研削工具について説明する。
図１は、本実施例に係る研削工具１の模式図である。なお、図１中において、矢印Ｍはダウンカット時の研削工具１の送り方向を示しており、矢印Ｒは研削工具１の回転方向を示している。なお、図１においては、ダウンカット時の研削工具１の送り方向を示したが、研削工具１の送り方向を矢印Ｍの反対方向とすることによりアップカットを行うこともできる。
図１に示すように、本実施例に係る研削工具１は、軸２に同軸に取り付けられる円筒状の台金３と、台金３の表面に取り付けられたＣＦＲＰ材１０の端面１０ａを研削するための砥粒４とを備えている。なお、砥粒４は電着により台金３に固定されている。また、本実施例においては、砥粒４には０．６ｍｍ程度の大きさのダイヤモンド砥粒を用いることとする。また、本実施例においてはＣＦＲＰ材１０を加工対象として説明するが、これ以外の材質の積層材料を加工対象とすることも可能である。
図２は、本実施例に係る研削工具１における図１に破線で示す部分の拡大図である。なお、図２中において、矢印Ｍはダウンカット時の研削工具１の送り方向を示しており、矢印Ｒは研削工具１の回転方向を示している。なお、図２においては、ダウンカット時の研削工具１の送り方向を示したが、研削工具１の送り方向を矢印Ｍの反対方向とすることによりアップカットを行うこともできる。
図２に示すように、本実施例に係る研削工具１の砥粒４は、砥粒４の研削面４ａが加工対象のＣＦＲＰ材１０の端面１０ａの内側を向くように角度を付けて設置されている。言い換えれば、砥粒４は、研削面４ａがＣＦＲＰ材１０の端面１０ａの中心側を向くように設置されている。
なお、本実施例においては、図２中にＡで示す破線の範囲内に設置された右斜め方向の研削力ＦAを生ずる研削面４ａが右斜め方向を向いた砥粒４をＡ群の砥粒４とし、図２中にＢで示す破線の範囲内に設置された左斜め方向の研削力ＦBを生ずる研削面４ａが左斜め方向を向いた砥粒４をＢ群の砥粒４として説明する。また、本実施例における左右は、研削工具１側からＣＦＲＰ材１０を見た場合の左右とする。
図２に示すように、加工対象となるＣＦＲＰ材１０の厚さを考慮して、Ａ群の砥粒４はＣＦＲＰ材１０の左表面１０Ｌ側を研削するように配置し、Ｂ群の砥粒４はＣＦＲＰ材１０の右表面１０Ｒ側を研削するように配置する。なお、砥粒４は、周方向で見たときに軸方向において隙間があかないように設置することとする。
図３は、本実施例に係る研削工具１におけるＡ群及びＢ群の砥粒４の設置方向を示した図である。なお、図３（Ａ）はＡ群の砥粒４を示しており、図３（Ｂ）はＢ群の砥粒４を示している。
図３（Ａ）に示すように、Ａ群の砥粒４は、右斜め方向に研削力ＦAがかかるように設置されている。Ａ群の砥粒４は、研削力ＦAがＣＦＲＰ材１０の端面１０ａの内側を向くように、図３（Ａ）に一点鎖線ａで示す軸方向と平行な線と砥粒４の研削面４ａとがなす角θAを「０°＜θA＜３０°」の範囲で設定する。
なお、θAは０°に近くなるほど研削力ＦAの周方向を向く成分が強くなり、θAは３０°に近くなるほど研削力ＦAのＣＦＲＰ材１０の端面１０ａの内側を向く成分が強くなる。なお、本実施例においては、研削力ＦAの周方向を向く成分と内側を向く成分のバランスのよい、θA＝１５°となるように設置することとした。
また、図３（Ｂ）に示すように、Ｂ群の砥粒４は、左斜め方向に研削力ＦBがかかるように設置されている。Ｂ群の砥粒４は、研削力ＦBがＣＦＲＰ材１０の端面１０ａの内側を向くように、図３（Ｂ）に一点鎖線ａで示す軸方向と平行な線と砥粒４の研削面４ａとがなす角θBを「０°＜θB＜３０°」の範囲で設定する。
なお、θBは０°に近くなるほど研削力ＦBの周方向を向く成分が強くなり、θBは３０°に近くなるほど研削力ＦBのＣＦＲＰ材１０の端面１０ａの内側を向く成分が強くなる。なお、本実施例においては、研削力ＦBの周方向を向く成分と内側を向く成分のバランスのよい、θB＝１５°となるように設置することとした。
なお、ダイヤモンド砥粒は、一般的に、六角形状又は三角形状の面と長方形状又は正方形状の面とが組み合わさった多面体を成している。本実施例においては、例として、正六角形状の面を上に向けて台金３に取り付けているが、正方形状の面を上に向けて台金３に取り付けるようにしてもよい。
正方形状の面を上に向けて台金３に取り付けた場合には、Ａ群の砥粒４は０°＜θA＜４５°の範囲で、Ｂ群の砥粒４は０°＜θB＜４５°の範囲で設置することができる。そして、正方形状の面を上に向けて台金３に取り付けた場合であっても、正六角形状の面を上にして台金３に取り付けた場合と同様の作用及び効果を得ることができる。
以上説明したように、本実施例に係る研削工具１によれば、従来のエンドミルと同様の原理で研削方向をＣＦＲＰ材１０の左表面１０Ｌ及び右表面１０Ｒから内側に向かわせるように、砥粒４の研削面４ａを向けるように規則性を持たせて砥粒４を設置したことにより、ＣＦＲＰ材１０の層間剥離（デラミネーション）を抑制することができる。
さらに、本実施例に係る研削工具１によれば、従来用いられていたエンドミルに比べ、切刃数を増やし、切刃を強化できることとなるため、研削速度を上げることができ、加工能率を向上させることができる。
以下、本発明の第２の実施例に係る研削工具について説明する。
本実施例に係る研削工具の構成は、第１の実施例に係る研削工具１とほぼ同様であるが、加工対象物であるＣＦＲＰ材１０の左表面１０Ｌ及び右表面１０Ｒを研削する砥粒４以外の砥粒４の研削面の向いている方向が不規則になっている点が異なっている。
図４は、本実施例に係る研削工具１における図１に破線で示す部分の拡大図である。なお、図４中において、矢印Ｍはダウンカット時の研削工具１の送り方向を示しており、矢印Ｒは研削工具１の回転方向を示している。なお、図４においては、ダウンカット時の研削工具１の送り方向を示したが、研削工具１の送り方向を矢印Ｍの反対方向とすることによりアップカットを行うこともできる。
図４に示すように、本実施例に係る研削工具１の砥粒４は、ＣＦＲＰ材１０の左表面１０Ｌ及び右表面１０Ｒを研削する砥粒４以外の砥粒４の研削面の向いている方向が不規則になっている。
なお、本実施例においては、図４中にＡで示す破線の範囲内に設置された右斜め方向の研削力ＦAを生ずる研削面４ａが右斜め方向を向いた砥粒４をＡ群の砥粒４とし、図４中にＢで示す破線の範囲内に設置された左斜め方向の研削力ＦBを生ずる研削面４ａが左斜め方向を向いた砥粒４をＢ群の砥粒４とし、図４中にＣで示す破線の範囲内に設置された研削面が不規則な方向を向いた砥粒４をＣ群として説明する。また、本実施例における左右は、研削工具１側からＣＦＲＰ材１０を見た場合の左右とする。
図４に示すように、本実施例においては、ＣＦＲＰ材１０の厚さを考慮して、Ａ群の砥粒４はＣＦＲＰ材１０の左表面１０Ｌを研削するように配置し、Ｂ群の砥粒４はＣＦＲＰ材１０の右表面１０Ｒを研削するように配置し、Ｃ群の砥粒４はＣＦＲＰ材１０の端面１０ａの左表面１０Ｌ及び右表面１０Ｒ以外の部分を研削するように配置する。また、砥粒４は、周方向で見たとき軸方向において隙間があかないように設置することとする。
以上説明したように、本実施例に係る研削工具１によれば、第１の実施例に係る研削工具１が奏する作用及び効果に加え、Ｃ群の砥粒４は研削面を規則的に向ける必要が無いため、砥粒４の台金３への取り付けの手間を軽減することができる。このため、研削工具１のコストを軽減することができる。
本発明は、例えば、ＣＦＲＰ材の端面を研削する研削工具に利用することが可能である。
１ 研削工具
２ 軸
３ 台金
４ 砥粒
４ａ 研削面
１０ ＣＦＲＰ材
１０ａ 端面
１０Ｌ 左表面
１０Ｒ 右表面

Claims (3)

  1. 加工対象物である積層材料の端面を研削する研削工具において、
    円筒状の台金と、
    前記積層材料の研削時に前記積層材料の端面の左側の表面に対応する位置において研削面が前記積層材料の端面の内側を向くように前記台金に設置された複数の砥粒と、
    前記積層材料の研削時に前記積層材料の端面の右側の表面に対応する位置において研削面が前記積層材料の端面の内側を向くように前記台金に設置された複数の砥粒と
    を備えた
    ことを特徴とする研削工具。
  2. 前記積層材料の研削時に前記積層材料の端面の左側の表面及び右側の表面以外の部分に対応する位置において研削面が前記積層材料の端面の中心側を向くように前記台金に設置された複数の砥粒を備えた
    ことを特徴とする請求項１に記載の研削工具。
  3. 前記積層材料の研削時に前記積層材料の端面の左側の表面及び右側の表面以外の部分に対応する位置において研削面が不規則な方向を向くように前記台金に設置された複数の砥粒を備えた
    ことを特徴とする請求項１に記載の研削工具。
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