JP5374035B2 - Vitrified superabrasive wheel manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超砥粒が無機結合剤により結合された複数個のビトリファイド砥石片が台金の外周面に貼着されたビトリファイド超砥粒砥石ホイールの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a vitrified superabrasive grinding wheel in which a plurality of vitrified grinding stone pieces to which superabrasive grains are bonded with an inorganic binder are bonded to the outer peripheral surface of a base metal.
CBN砥粒、ダイヤモンド砥粒などの超砥粒がガラス質の無機結合剤により結合されたビトリファイド砥石片が台金の外周面に貼着されたビトリファイド超砥粒砥石ホイールが知られている。このようなビトリファイド超砥粒砥石ホイールは、比較的に高研削比および高研削能率が得られ、たとえば周速が120m乃至160m/秒の高速研削で焼き入れされた鋼材等の被削材を研削する場合において好適に用いられる。 A vitrified superabrasive grindstone wheel in which a vitrified grindstone piece in which superabrasive grains such as CBN abrasive grains and diamond abrasive grains are bonded with a glassy inorganic binder is bonded to the outer peripheral surface of a base metal is known. Such a vitrified superabrasive wheel provides a relatively high grinding ratio and high grinding efficiency, for example, grinding a work material such as a steel material quenched by high-speed grinding with a peripheral speed of 120 m to 160 m / sec. In this case, it is preferably used.
ところで、上記ビトリファイド砥石片において砥粒の集中度を高くするとその磨耗が減少するので、耐久寿命が長くなってランニングコストが低下する利点があるが、高価な超砥粒の量が多くなってビトリファイド超砥粒砥石ホイールが高価となるとともに、研削焼けが発生し易くなるという欠点があった。これに対し、砥粒の集中度を低くして研削加工すると、研削焼けの発生が回避され得るが、磨耗が早くなるという欠点があった。 By the way, when the concentration of abrasive grains is increased in the vitrified grinding wheel piece, the wear is reduced, so there is an advantage that the durability life is extended and the running cost is lowered, but the amount of expensive superabrasive grains is increased and vitrified The superabrasive grinding wheel is expensive, and there is a drawback that grinding burn is likely to occur. On the other hand, if grinding is performed with a low concentration of abrasive grains, the occurrence of grinding burn can be avoided, but there is a drawback that wear is accelerated.
これに対し、特許文献1に示されるように、ビトリファイド砥石片の研削面において複数の穴を分散して設けたビトリファイド砥石片を用いるビトリファイド超砥粒砥石ホイールが提案されている。これによれば、複数の穴が研削面に開口しているので、超砥粒の集中度を高くしても、クーラントが十分に供給されるので、研削能率を高くしつつ研削焼けが好適に低下させられる。
ところで、上記従来のビトリファイド超砥粒砥石ホイールでは、それに用いられるビトリファイド砥石片は、超砥粒、ビトリファイドボンド、粘結剤等が混合された原料からプレス成形型より成形されるとともに、そのプレス成形に際して用いられるプレス金型の成形キャビティ内に立設した複数のピンを用いて複数の穴がプレス成形と同時に形成されるようになっている。そして、プレス成形された成形品が焼成されることにより、ビトリファイド砥石片とされる。 By the way, in the conventional vitrified superabrasive wheel, the vitrified grindstone piece used for the wheel is formed from a raw material mixed with superabrasive grains, vitrified bonds, a binder, and the like from a press mold, and the press molding thereof. A plurality of holes are formed at the same time as the press molding using a plurality of pins erected in a molding cavity of a press die used at the time. Then, the press-molded molded product is fired to obtain a vitrified grindstone piece.
しかしながら、上記のプレス成形が用いられることによって複数の穴が形成される場合には、プレスの圧力が加えられる過程においてピンの回りに砥粒やビトリファイドボンド粒体が集中し易く、焼成後において複数の穴の周囲は、気孔が少なく超砥粒およびビトリファイドボンドが密となった硬い部分が局部的に形成されることが避けられないという問題があった。このような、砥粒やビトリファイドボンドが集中した穴の開口縁部は、ビトリファイド砥石片の結合組織において他の部分よりも局部的に固くなって消耗し難くなるので、被削材の金属の溶着が発生し易くなり、研削面精度等の研削品質が低下する場合があった。 However, when a plurality of holes are formed by using the above press molding, abrasive grains and vitrified bond particles are easily concentrated around the pin in the process of applying the pressure of the press, and a plurality of holes are formed after firing. There was a problem in that the hard part where the superabrasive grains and the vitrified bond were densely formed was locally formed around the hole. The opening edge of the hole where the abrasive grains and vitrified bonds are concentrated is harder than the other parts in the connective structure of the vitrified stone pieces, making it difficult to wear out. In some cases, the grinding quality such as the accuracy of the grinding surface deteriorates.
本発明は以上の事情を背景としてなされたものであり、その目的とするところは、超砥粒が無機結合剤により結合され且つ複数の穴が研削面に設けられた複数個のビトリファイド砥石片が台金の外周面に貼着されたビトリファイド超砥粒砥石ホイールにおいて、その穴の周囲に被削材の金属の溶着が発生せず、研削面精度等の研削品質を低下させることのないビトリファイド超砥粒砥石ホイールの製造方法を提供することにある。 The present invention has been made against the background described above, and the object of the present invention is to provide a plurality of vitrified grindstone pieces in which superabrasive grains are bonded with an inorganic binder and a plurality of holes are provided on a grinding surface. Vitrified super-abrasive grinding wheel attached to the outer peripheral surface of the base metal does not cause metal welding of the work material around the hole, and vitrified ultra-compact that does not degrade grinding quality such as grinding surface accuracy It is providing the manufacturing method of an abrasive wheel.
本発明者等は、上記事情を背景として種々検討を重ねた結果、焼成後のビトリファイド砥石片に対してレーザ光を照射すると、ビトリファイド砥石片の結合組織が均一な状態で複数の穴をその研削面に分散して形成することができ、被削材の研削について安定した研削品質が得られることを見いだした。本発明はこの知見に基づいて為されたものである。 As a result of repeated studies on the background of the above circumstances, the present inventors have ground a plurality of holes in a state where the connective structure of the vitrified grindstone pieces is uniform when the vitrified grindstone pieces after firing are irradiated with laser light. It was found that it can be formed in a distributed manner on the surface, and stable grinding quality can be obtained for grinding of the work material. The present invention has been made based on this finding.
上記目的を達成するための請求項1に係る発明は、円盤状の台金と、該台金の回転軸心を曲率中心とする円弧に沿って彎曲させられた円弧板状であって超砥粒が無機結合剤により結合された砥材層を研削面側に有する複数個のビトリファイド砥石片とを備え、該ビトリファイド砥石片の内周面が前記台金の外周面に貼着された複数個のビトリファイド超砥粒砥石ホイールの製造方法であって、焼成後の前記ビトリファイド砥石片の研削面にレーザ光を照射することにより、該ビトリファイド砥石片の各々の研削面に前記砥材層を貫通する複数の穴を分散してそれぞれ設けるとともに、前記複数の穴を、前記ビトリファイド砥石片の各々において前記台金の回転軸心に直交する面内において該回転軸心を中心とする放射状に形成することを特徴とする。
The invention according to claim 1 for achieving the above object is a super-abrasive disk-shaped base metal and an arc plate shape that is curved along an arc centering on the rotation axis of the base metal. A plurality of vitrified grindstone pieces having an abrasive layer bonded with an inorganic binder on the grinding surface side, and a plurality of vitrified grindstone pieces whose inner peripheral surface is bonded to the outer peripheral surface of the base metal A method of manufacturing a vitrified superabrasive grinding wheel according to claim 1, wherein a laser beam is irradiated to a ground surface of the vitrified grindstone piece after firing to penetrate each abrasive surface of the vitrified grindstone piece. A plurality of holes are provided in a distributed manner, and the plurality of holes are radially formed around the rotation axis in a plane perpendicular to the rotation axis of the base metal in each of the vitrified grindstone pieces. Features To.
また、請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明において、前記複数の穴は、0.05乃至2.0mmφの径を備えたものであることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the plurality of holes have a diameter of 0.05 to 2.0 mmφ.
また、請求項3に係る発明は、請求項1または2に係る発明において、前記ビトリファイド砥石片の研削面において前記複数の穴は面積率で5乃至60%を占めることを特徴とする。 The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, characterized in that the plurality of holes occupy 5 to 60% in area ratio on the grinding surface of the vitrified grindstone piece.
また、請求項4にかかる発明は、請求項1乃至4のいずれか1に係る発明において、前記複数の穴は、前記ビトリファイド砥石片の端縁および側縁から所定距離の範囲を除いて等密度で形成されることを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the plurality of holes are equal in density except for a predetermined distance from an edge and a side edge of the vitrified grindstone piece. It is formed by these.
また、請求項5に係る発明は、請求項1乃至5のいずれか1の発明において、 前記レーザ光は、YAGレーザ装置から出力されたものであることを特徴とする。
The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 5, wherein the laser light is output from a YAG laser device.
請求項1に係る発明のビトリファイド超砥粒砥石ホイールの製造方法によれば、焼成後のビトリファイド砥石片の研削面にレーザ光を照射することにより、該ビトリファイド砥石片の各々の研削面に前記砥材層を貫通する複数の穴が分散してそれぞれ設けられることから、ビトリファイド砥石片の結合組織が均一な状態で複数の穴をその研削面に形成することができ、穴の開口縁部に超砥粒等が集中した硬い部分が局所的に発生することが解消されるので、その穴の周囲に被削材の金属の溶着が発生せず、研削面精度等の研削品質を低下させることがなく、被削材の研削について安定した研削品質が得られる。また、前記複数の穴は、前記ビトリファイド砥石片の各々において前記台金の回転軸心に直交する面内において該回転軸心を中心とする放射状に形成されることから、研削面に向かって供給される研削液が複数の穴内に取り込まれるとともに、遠心力と同じ方向に形成された複数の穴から研削点に向かって好適に放出される。
According to vitrified method of manufacturing superabrasive grinding wheel of the invention according to claim 1, by irradiating a laser beam on the grinding surface of the vitrified abrasive piece after firing, the abrasive on the grinding surface of each of said vitrified abrasive piece since a plurality of holes through wood layer is provided each dispersion may connective tissue of vitrified grinding stone pieces form a plurality of holes in the ground surface in a uniform state, the opening edge of the hole super Since the occurrence of local hard parts with concentrated abrasive grains is eliminated, metal welding of the work material does not occur around the hole, and grinding quality such as grinding surface accuracy can be reduced. Therefore, stable grinding quality can be obtained for grinding of the work material. Further, since the plurality of holes are formed radially in the plane orthogonal to the rotation axis of the base metal in each of the vitrified grindstone pieces , the holes are supplied toward the grinding surface. The ground grinding liquid is taken into the plurality of holes and is preferably discharged toward the grinding point from the plurality of holes formed in the same direction as the centrifugal force.
請求項2に係る発明のビトリファイド超砥粒砥石ホイールの製造方法によれば、0.05乃至2.0mmφの径を有する複数の穴を分散して備えたビトリファイド砥石片が得られることから、プレス成形型では得られ難い、研削に好ましい径の穴であるので、好適な、研削品質が得られる。 According to the method for manufacturing a vitrified superabrasive wheel of the invention according to claim 2, a vitrified grindstone piece having a plurality of holes having a diameter of 0.05 to 2.0 mmφ dispersed therein is obtained. Since it is a hole having a diameter preferable for grinding, which is difficult to obtain with a mold, suitable grinding quality can be obtained.
請求項3に係る発明のビトリファイド超砥粒砥石ホイールの製造方法によれば、前記ビトリファイド砥石片の研削面において前記複数の穴は面積率で5乃至60%を占めることから、超砥粒の集中度を高くしても、クーラントが十分に供給されるので、研削能率を高くしつつ研削焼けが防止される。また、切り粉が複数の穴内に補足されるので、被研削面の焼け、割れが発生せず、被研削面の品質が好適に高められる。 According to the manufacturing method of the vitrified superabrasive wheel of the invention according to claim 3, since the plurality of holes occupy 5 to 60% in area ratio on the grinding surface of the vitrified grindstone piece, the concentration of superabrasive grains Even if the temperature is increased, the coolant is sufficiently supplied, so that grinding burn is prevented while increasing the grinding efficiency. In addition, since the chips are captured in the plurality of holes, the surface to be ground is not burned or cracked, and the quality of the surface to be ground is preferably improved.
請求項4に係る発明のビトリファイド超砥粒砥石ホイールの製造方法によれば、前記複数の穴は、前記ビトリファイド超砥粒砥石ホイールの回転軸心に直交する面内において該回転軸心を中心とする放射状に形成されることから、研削面に向かって供給される研削液が複数の穴内に取り込まれるとともに、遠心力と同じ方向に形成された複数の穴から研削点に向かって好適に放出される。 According to the manufacturing method of the vitrified superabrasive wheel of the invention according to claim 4, the plurality of holes are centered on the rotation axis in a plane orthogonal to the rotation axis of the vitrified superabrasive wheel. Therefore, the grinding fluid supplied toward the grinding surface is taken into the plurality of holes and is suitably discharged from the plurality of holes formed in the same direction as the centrifugal force toward the grinding point. The
請求項4にかかる発明のビトリファイド超砥粒砥石ホイールの製造方法によれば、前記複数の穴は、前記ビトリファイド砥石片の端縁および側縁から所定距離の範囲を除いて等密度で形成されることから、そのビトリファイド砥石片の端縁部および側縁部における機械的強度の低下がなく、割れ等が好適に防止される。
According to the manufacturing method of the vitrified superabrasive wheel of the invention according to claim 4 , the plurality of holes are formed at an equal density except for a predetermined distance from the edge and side edge of the vitrified grindstone piece. Therefore, there is no decrease in mechanical strength at the edge and side edges of the vitrified grindstone piece, and cracks and the like are suitably prevented.
請求項5に係る発明のビトリファイド超砥粒砥石ホイールの製造方法によれば、前記レーザ光は、YAGレーザ装置から出力されたものであることから、その波長は1.06μmであるので、精度良く、小径の穴を形成することができる。
According to the method for manufacturing a vitrified superabrasive wheel of the invention according to claim 5 , since the laser beam is output from the YAG laser device, the wavelength thereof is 1.06 μm, so that the accuracy is high. A small-diameter hole can be formed.
また、好適には、前記ビトリファイド砥石片は、10より大きく且つ230未満程度、更に好ましくは20〜200の集中度でダイヤモンド砥粒、CBN砥粒、あるいはそれらの混合砥粒などのヌープ硬度が3000以上であって60メッシュ[平均粒径220μm]乃至800メッシュ[平均粒径20μm]の超砥粒を含むものである。また、好ましくは20〜75(体積%)、更に好ましくは30〜65(体積%)の気孔率を備えるものである。また、上記ビトリファイド砥石片には、必要に応じて、無機バルーンのような無機質中空物質のような気孔形成材が骨材として含まれてもよい。
Preferably, the vitrified grindstone piece has a Knoop hardness of 3000 such as diamond abrasive grains, CBN abrasive grains, or mixed abrasive grains thereof with a concentration of greater than 10 and less than about 230, more preferably 20 to 200. The superabrasive grains of 60 mesh [average particle size 220 μm] to 800 mesh [
また、好適には、前記無機結合剤は、超砥粒を用いた場合に適当なもの、例えば硼珪酸ガラス、結晶化ガラスである。また、砥粒の保持力を充分なものとするための無機結合剤としては、超砥粒の熱膨張係数αに適合したα−(2×10−6)乃至α+(2×10−6)[1/K:室温〜500℃]の範囲の熱膨張係数を有するものが選択される。 Preferably, the inorganic binder is one suitable when superabrasive grains are used, such as borosilicate glass or crystallized glass. Moreover, as an inorganic binder for making the holding power of abrasive grains sufficient, α- (2 × 10 −6 ) to α + (2 × 10 −6 ) suitable for the thermal expansion coefficient α of superabrasive grains. Those having a thermal expansion coefficient in the range of [1 / K: room temperature to 500 ° C.] are selected.
また、好適には、前記無機結合剤は、砥粒の保持力を維持し且つ前記のような気孔率を備えるために前記ビトリファイド砥石全体に対して15〜35(体積%)の範囲の割合で用いられる。 Preferably, the inorganic binder has a ratio of 15 to 35 (% by volume) with respect to the entire vitrified grindstone in order to maintain the holding power of the abrasive grains and to have the porosity as described above. Used.
また、前記ビトリファイド砥石片に設けられる複数の穴は、前記レーザ光の絞込み量を調整して前記研削面に対して1点集中的に照射することにより所望の大きさのものを得てもよいし、あるいは、所定の絞込み量に絞り込んだレーザ光を前記研削面に照射しつつその研削面に対して相対移動させる切断加工を施すことにより所望の大きさのものを得てもよい。 In addition, a plurality of holes provided in the vitrified grindstone piece may be obtained in a desired size by adjusting the amount of the laser beam to be focused on the grinding surface at one point. Alternatively, a laser beam having a desired size may be obtained by performing a cutting process in which the ground surface is irradiated with laser light that has been narrowed to a predetermined narrowing amount and moved relative to the ground surface .
また、前記複数の穴は、前記複数個のビトリファイド砥石片の全部に形成されてもよいし、一部に形成されてもよい。 The plurality of holes may be formed in all or a part of the plurality of vitrified grindstone pieces.
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, the drawings are appropriately simplified or modified, and the dimensional ratios, shapes, and the like of the respective parts are not necessarily drawn accurately.
図1は、本発明の一実施例の製造方法によって製造されたビトリファイド超砥粒砥石ホイール10を示す正面図である。ビトリファイド超砥粒砥石ホイール10は、たとえば炭素鋼、アルミニウム合金などの金属製の円盤状であってその中央部に研削装置(たとえば後述の円筒研削盤12)に取り付けるための取付穴14を有する取付部16が設けられた台金18と、その台金18の回転軸心Wを曲率中心とする円弧に沿って湾曲させられた円弧板状であってその外周面にあたる研削面20とそれに対して反対側の内周面にあたる貼着面22とを有し、その貼着面22が台金18の外周面24に隙間なく貼着された複数個(本実施例では16個)のビトリファイド砥石片26とを、備えている。その大きさは用途により適宜設定されるが、本実施例のビトリファイド超砥粒砥石ホイール10は、たとえば、外径Dが380mmφ、取付部16を除く厚みが10mm程度の寸法に構成されたものである。
FIG. 1 is a front view showing a vitrified
図2は、ビトリファイド砥石片26を示す斜視図であり、図3は、ビトリファイド超砥粒砥石ホイール10の回転軸心Wに直交する面内におけるビトリファイド砥石片26の断面の一部を拡大して示した図である。図1乃至図3において、ビトリファイド砥石片26は、熔融アルミナ質、炭化珪素質、またはムライト質等のセラミック質の一般砥粒がガラス質の無機結合剤(ビトリファイドボンド)により結合されて成る下地層28と、CBN砥粒、ダイヤモンド砥粒等のヌープ硬度が3000以上の超砥粒がガラス質の無機結合剤により結合されて成る砥材層30とから一体的に構成されている。上記下地層28は、専ら砥材層30を機械的に支持するための基台として機能するものであり、砥材層30は、専ら被削材を研削するための砥石として機能するものである。なお、上記超砥粒には、たとえば、60メッシュ[平均粒径250μm]乃至32000メッシュ[平均粒径0.5μm]の範囲内の大きさのものが好適に用いられる。
FIG. 2 is a perspective view showing the
図2に示すように、ビトリファイド砥石片26の研削面20には、複数(本実施例では36個)の同じ大きさの穴32が研削面20内において偏らずにすなわち分散して、さらに言えば、ビトリファイド砥石片26の端縁および側縁から所定距離Kの範囲を除いて等密度で形成されている。上記複数の穴32は、たとえば、0.05乃至2.0mmφの径を備えたものであり、研削面20において面積率で、たとえば、5乃至60%を占めている。また、図3においてすなわちビトリファイド超砥粒砥石ホイール10の回転軸心Wに直交する面内において、上記複数の穴32は、回転軸心Wを中心とする放射状に形成され下地層28および砥材層30を貫通している。すなわち、複数の穴32は、ビトリファイド超砥粒砥石ホイール10の径方向に形成され、回転軸心Wを通る中心線を有している。
As shown in FIG. 2, a plurality (36 in the present embodiment) of the same size holes 32 are uniformly distributed in the grinding
上記複数の穴32は、ビトリファイド砥石片26の研削面20にYAGレーザ装置34から出力されたレーザ光Lを照射することにより設けられたものであり、図4は、そのYAGレーザ装置34を備えて上記穴あけを実施するレーザ加工機36の要部を切り欠いて示した側面図である。図5は、図4のV−V視断面図である。
The plurality of
図4および図5において、基台38は、金属たとえばSS400等のフレームから成る脚部40と、その上面に水平に設けられた金属たとえばSS400等から成る矩形板状のベース42とを備えている。そのベース62の上面の四角には、断面矩形の支柱44が立設されており、その支柱44の上面には、中央部の厚み方向に貫通穴45が設けられた天板46が水平に固定されている。また、ベース42の上面には、そのベース42の厚み方向すなわち図4の上下方向に長手方向を有する一対の矩形板状の第1支持板48と第2支持板50とが互いに対向した側面52、54を有して立設されている。第1支持板48および第2支持板50には、その上方の一対の貫通穴56に嵌合された一対の軸受58を介して円柱状の揺動回転軸60がその軸心W1まわりに回転可能に支持された状態で水平に設けられている。
4 and 5, the
揺動回転軸60には、その長手方向中央部の外周に軸心W1と平行な方向に長手方向を有する断面矩形のキー62が設けられている。その揺動回転軸60の長手方向中央部には、キー62を含めた揺動回転軸60の断面形状よりわずかに大きい穴形状を備える円筒状であって、外周の所定位置に周方向に凹溝64が形成されたスライド部材66が嵌め入れられている。上記構成により、スライド部材66は、揺動回転軸60に対して軸心W1方向に摺動可能、且つ軸心W1まわりに相対回転不能になっている。スライド部材66の外周には、輪状の回転摺動部材68がスライド部材66に対して軸心W1まわりに相対回転可能に嵌め入れられており、それらスライド部材66および回転摺動部材68の外周には、それぞれ上方に突き出した板状の第1挟持板70および第2挟持板72が設けられている。その第1挟持板70および第2挟持板72は、軸心W1方向においてその軸心W1を交点として所定角度だけ相対回転したV字状を成しており、互いに対向する面に突設された輪状の一対のリング74に両端が固定された引張りばね76により互いの接近方向に付勢されている。また、第1挟持板70および第2挟持板72には、その対向する面の先端部にそれぞれ切欠78が設けられている。この切欠78は、ワークすなわちビトリファイド砥石片26を位置決めしつつ載置するためのものであり、ビトリファイド砥石片26は、引張りばね76の付勢力に抗して離間させた第1挟持板70および第2挟持板72の切欠78にその両端が載置され、次いでその離間が解除されることにより第1挟持板70および第2挟持板72に挟持されるようになっている。ここで、軸心W1から挟持されたビトリファイド砥石片26の研削面20までの距離Rは、ビトリファイド超砥粒砥石ホイール10の半径D/2と同じ距離となるように設定されている。本実施例では、スライド部材66、回転摺動部材68、第1挟持板70、第2挟持板72、および引張りばね76がビトリファイド砥石片26の固定具を構成している。
The swinging
図4において、第1支持板48の側面52には、軸心W1と平行な軸心を有する出力軸を備えるパルスモータ82が設けられており、その出力軸の先端には、小歯車84が固定されている。その小歯車84は、軸心W1と平行な方向の軸心まわりに回転可能に設けられた第1歯車86に係合させられており、その第1歯車86は、揺動回転軸76に固定された第2歯車88に係合させられている。このため、ビトリファイド砥石片26は、パルスモータ82が作動してその出力軸が所定量だけ回転され、小歯車84、第1歯車86、および第2歯車88を介して揺動回転軸76が上記所定量に応じた量だけ回転させられることに従って、軸心W1まわりに位置決めされるようになっている。
In FIG. 4, a
第2支持板50の側面54には、軸心W1と平行な軸心を有するねじ軸90を出力軸として備えるパルスモータ92が設けられている。ねじ軸90には、そのねじ軸90に螺合させられたナット部94と、そのナット部94から二股に分かれて上方に突き出した先端がスライド部材66の凹溝64に係合させられているU字状のフォーク部96とを備えたフォーク98が設けられている。このため、ビトリファイド砥石片26は、パルスモータ92が作動してその出力軸であるねじ軸90が所定角度だけ回転されフォーク98が軸心W1方向に移動させられることにより、そのフォーク98を介してスライド部材80が軸心W1方向に移動させられることに従って、W1方向に位置決めされるようになっている。
A
天板46の上面には、たとえば、平均出力120WのYAGレーザ装置34が載置され固定されている。このYAGレーザ装置34は、レーザ発振部100によりたとえば波長1.06μm、パルス幅0.3乃至5.0ms、ピーク出力20kW、エネルギ50J、パルス周波数500Hz以下にて調整され発振されたパルス状のレーザ光Lを、レーザ発振部100の側面に設けられ先端が揺動回転軸76の軸心W1に向けられたレーザヘッド102を介してその先端から照射するものである。
On the top surface of the
図6は、上記ビトリファイド超砥粒砥石ホイール10の製造方法の要部を説明する工程図である。図6において、先ず、原料調合工程P1では、ビトリファイド砥石片26の原料である砥粒と、ガラス質の無機結合剤(ビトリファイドボンド)と、成形時においてある程度の相互粘結力を発生させるためのデキストリンなどの粘結剤(糊量)と、必要に応じて適宜混入される有機物あるいは無機バルーンなどの気孔形成剤とを、砥材層30および下地層28毎に予め設定された割合で秤量して、それぞれ混合する。なお、上記気孔形成剤は、必ずしも用いられなくてよく、本実施例では、たとえば砥材層30用には以下の表1に示す割合、下地層28用には以下の表2に示す割合の原料を用いる。
FIG. 6 is a process diagram illustrating the main part of the method for manufacturing the vitrified
[表1]
原材料名 割合
――――――――――――――――――――
CBN砥粒 (#80/100) 50容量部
ビトリファイドボンド 20容量部
糊量 6容量部
[Table 1]
Raw material name Ratio ――――――――――――――――――――
CBN abrasive grains (# 80/100) 50 capacity
[表2]
原材料名 割合
――――――――――――――――――――
球状ムライト 35容量部
電溶ムライト 14容量部
ビトリファイドボンド 20容量部
糊量 6容量部
[Table 2]
Raw material name Ratio ――――――――――――――――――――
Spherical mullite 35 capacity
次いで、成形工程P2では、所定の成形金型の成形キャビティー内に上記混合された砥材層30用の原料および下地層28用の原料を順次充填し、加圧することにより、図2に示す形状の成形体を成形する。次いで、焼成工程P3では、上記成形体をたとえば1000℃以下の温度で5時間焼成することにより、たとえば長さが40mm、幅が10.4mm、厚みが7.4mmのビトリファイド砥石片26を作製する。上記焼成により、原料に含まれる粘結剤等の有機物が消失させられるとともに無機結合剤が熔融させられ、その後固まった無機結合剤によって砥粒が相互に結合される。これにより、作製されたビトリファイド砥石片26には、超砥粒が無機結合剤により結合された多数の連続気孔を有する多孔質のビトリファイド砥石組織が形成される。
Next, in the molding step P2, the raw material for the
次いで、穴あけ工程P4では、図4および図5に示すレーザ加工機36に載置して位置決めされたビトリファイド砥石片26の研削面20に、YAGレーザ装置34から出力されたレーザ光Lを照射することにより、ビトリファイド砥石片26の研削面20にたとえば0.5mmφの径を備えた複数の穴32を分散して設ける。この複数の穴32は、ビトリファイド砥石素材片80の端縁および側縁から所定距離Kの範囲を除いて等密度で形成し、研削面20において面積率で5乃至60%を占めるように形成する。また、この複数の穴32は、ビトリファイド砥石片26の幅方向に直行する面内において所定の位置を中心とする放射状に下地層28および砥材層30を貫通して形成する。
Next, in the drilling step P4, the laser beam L output from the
次いで、貼着工程P5では、予め作製された台金18の外周面24に上記複数の穴32が設けられたビトリファイド砥石片26をたとえばエポキシ樹脂接着剤等を用いて隙間無なく貼着する。次いで、仕上げ工程P6では、上記ビトリファイド砥石片26が貼着された台金18すなわちビトリファイド超砥粒砥石ホイール10の表面をドレッシング工具や切削工具を用いて所定の深さたとえば0.5乃至1mm程度の深さだけ削ることにより、そのビトリファイド超砥粒砥石ホイール10の外径寸法Dやその外径寸法Dの真円度、および厚み寸法などを整える。なお、ビトリファイド砥石片26は、焼成工程P3を終えた時点において上記の削り代だけ大きい所定の寸法となるように作製する。以上の各工程を経ることによって、図1に示すような、超砥粒が無機結合剤により結合されたビトリファイド砥石片26が台金18の外周面24に貼着されたビトリファイド超砥粒砥石ホイール10が製造される。
Next, in the attaching step P5, the
図7は、上記製造されたビトリファイド超砥粒砥石ホイール10の使用状態の一例を示す図であって、上記ビトリファイド超砥粒砥石ホイール10が装着された円筒研削盤12により被削材(カムシャフト)104を研削している状態を要部を切り欠いて示した側面図である。図7において、円筒研削盤12は、基台であるベッド106と、そのベッド106の上に設けられ図示しない心押台の心押軸との間で被削材104を挟持して紙面に垂直な軸心W2まわりに回転駆動する主軸を有する主軸台108と、サーボモータ110により一対のレール112に沿って軸心W2と平行な方向に移動可能且つサーボモータ114により一対のレール116に沿って軸心W2に直行する方向Yに移動可能なテーブル120と、そのテーブル120の上に設けられモータ122によりプーリー124、ベルト126、およびプーリー128を介して紙面に垂直な軸心W3まわりに回転駆動させられる回転主軸130を備える砥石台132と、図示しないポンプにより供給されるクーラント(兼研削液)が所定の圧力で噴射させられる一対のノズル134、136とを、備えている。ビトリファイド超砥粒砥石ホイール10は、自身の回転軸心Wと上記軸心W3を一致させた状態で回転主軸130に取り付けられている。この円筒研削盤12による研削加工は、一方のノズル134から回転しているビトリファイド超砥粒砥石ホイール10と被削材104との間の研削点Pにクーラントが供給されるとともに他方のノズル136からビトリファイド超砥粒砥石ホイール10の研削面20にクーラントが噴射されながら、砥石台132が被削材104に向かって方向Yに移動されることによって、回転するビトリファイド超砥粒砥石ホイール10の研削面20により被削材104が研削されるようになっている。この際、ビトリファイド超砥粒砥石ホイール10には、ノズル136により研削点Pからビトリファイド超砥粒砥石ホイール10の回転方向Rと逆方向の離れた位置でクーラントが吹き付けられることにより研削面20が洗浄され、複数の穴32内の切り粉が排出されつつクーラントがその複数の穴32内に供給されるようになっている。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a usage state of the manufactured
上述のように、本実施例のビトリファイド超砥粒砥石ホイール10の製造方法によれば、ビトリファイド砥石片26の研削面20にレーザ光Lを照射することにより、そのビトリファイド砥石片26の研削面20に複数の穴32が分散して設けられることから、ビトリファイド砥石片26の結合組織が均一な状態で複数の穴32をその研削面20に形成することはでき、穴32の開口縁部に超砥粒等が集中した硬い部分が局所的に発生することが解消されるので、その穴32の周囲に被削材(カムシャフト)104の金属の溶着が発生せず、研削面精度等の研削品質を低下させることがなく、被削材104の研削について安定した研削品質が得られる。
As described above, according to the method for manufacturing the
また、本実施例のビトリファイド超砥粒砥石ホイール10の製造方法によれば、0.05乃至2.0mmφの径を有する複数の穴32を分散して備えたビトリファイド砥石片26が得られることから、プレス成形型では得られ難い、研削に好ましい径の穴32であるので、好適な、研削品質が得られる。
Moreover, according to the manufacturing method of the vitrified
また、本実施例のビトリファイド超砥粒砥石ホイール10の製造方法によれば、ビトリファイド砥石片26の研削面20において複数の穴32は面積率で5乃至60%を占めることから、超砥粒の集中度を高くしても、クーラントの供給が十分に供給されるので、研削能率を高くしつつ研削焼けが防止される。また、切り粉が複数の穴32内に補足されるので、被研削面の焼け、割れが発生せず、被研削面の品質が好適に高められる。
Moreover, according to the manufacturing method of the
また、本実施例のビトリファイド超砥粒砥石ホイール10の製造方法によれば、複数の穴32は、ビトリファイド超砥粒砥石ホイール10の回転軸心Wに直交する面内においてその回転軸心Wを中心とする放射状に形成されることから、研削面20に向かって供給されるクーラント(研削液)が複数の穴32内に取り込まれるとともに、遠心力と同じ方向に形成された複数の穴32から研削点Pに向かって好適に放出される。
Moreover, according to the manufacturing method of the vitrified
また、本実施例のビトリファイド超砥粒砥石ホイール10の製造方法によれば、複数の穴32は、ビトリファイド砥石片26の端縁および側縁から所定距離の範囲を除いて等密度で形成されることから、そのビトリファイド砥石片26の端縁部および側縁部における機械的強度の低下がなく、割れ等が好適に防止される。
Moreover, according to the manufacturing method of the vitrified
また、本実施例のビトリファイド超砥粒砥石ホイール10の製造方法によれば、レーザ光Lは、YAGレーザ装置34から出力されたものであることから、その波長は1.06μmであるので、精度良く、小径の穴32を形成することができる。
Moreover, according to the manufacturing method of the vitrified
以上、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、別の態様でも実施され得る。 As mentioned above, although one Example of this invention was described in detail with reference to drawings, this invention is not limited to this Example, It can implement in another aspect.
たとえば、前述の実施例において、複数の穴32の断面形状は円形であったが、これに限られず、楕円形、矩形または三角形等の多角形、長穴形状などであってもよい。また、複数の穴32は、相互に同じ断面形状ではなく、異なった断面形状を有するものであってもよい。
For example, in the above-described embodiment, the cross-sectional shape of the plurality of
また、前述の実施例において、複数の穴32は、ビトリファイド超砥粒砥石ホイール10の回転軸心Wを中心とする放射状に形成され下地層28および砥材層30を貫通していたが、必ずしも回転軸心Wを中心とする放射状である必要はない。また、必ずしもビトリファイド砥石片を貫通している必要はない。要するに、複数の穴が研削面に開口していればよい。
Further, in the above-described embodiment, the plurality of
また、前述の実施例において、複数の穴32は、ビトリファイド砥石片26の端縁および側縁から所定距離の範囲を除いて等密度で形成されていたが、必ずしも等密度である必要はなく、分散して設けられていればよい。
Further, in the above-described embodiment, the plurality of
また、前述の実施例において、前記レーザ光は、YAGレーザ装置から出力されたものが用いられるが、これに限らず、その他のレーザ装置から出力されたものが用いられてもよい。 In the above-described embodiment, the laser beam output from the YAG laser device is used. However, the laser beam output from other laser devices may be used.
また、前述の実施例において、台金18は、金属たとえば炭素鋼、アルミニウム合金などから成り、この構成は高速回転にも耐え得る強度を備えるために好ましいが、これに限られず、たとえば合成樹脂、繊維強化樹脂、あるいはビトリファイド砥石から成るものであってもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
また、前述の実施例において、レーザ加工機36のビトリファイド砥石素材片80を位置決めする構成は、その一例が開示されたものであり、その他の機械的構成でも実現されることができる。
Further, in the above-described embodiment, the configuration for positioning the vitrified
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、その他一々例示はしないが、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々変更、改良を加えた態様で実施することができる。 It should be noted that the above description is merely an embodiment, and other examples are not illustrated. However, the present invention is implemented in variously modified and improved modes based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the gist of the present invention. Can do.
10:ビトリファイド超砥粒砥石ホイール
18:台金
20:研削面
24:外周面
26:ビトリファイド砥石片
32:穴
34:YAGレーザ装置
104:被削材(カムシャフト)
L:レーザ光
P4:穴あけ工程
W:回転軸心
10: Vitrified superabrasive wheel 18: Base metal 20: Grinding surface 24: Outer peripheral surface 26: Vitrified grinding wheel piece 32: Hole 34: YAG laser device 104: Work material (camshaft)
L: Laser beam P4: Drilling step W: Rotation axis
Claims (5)
焼成後の前記ビトリファイド砥石片の研削面にレーザ光を照射することにより、該ビトリファイド砥石片の各々の研削面に前記砥材層を貫通する複数の穴を分散してそれぞれ設けるとともに、
前記複数の穴を、前記ビトリファイド砥石片の各々において前記台金の回転軸心に直交する面内において該回転軸心を中心とする放射状に形成する
ことを特徴とするビトリファイド超砥粒砥石ホイールの製造方法。 A disc-shaped base metal and an arc plate shape curved along an arc whose center of curvature is the center of rotation of the base metal, and the abrasive layer to which superabrasive grains are bonded by an inorganic binder is ground. A plurality of vitrified grindstone pieces on the side, and a vitrified superabrasive grindstone wheel manufacturing method in which an inner peripheral surface of the vitrified grindstone piece is attached to an outer peripheral surface of the base metal,
By irradiating the grinding surface of the vitrified grindstone piece after firing with laser light, a plurality of holes penetrating the abrasive layer are provided on each grinding surface of the vitrified grindstone piece, respectively ,
In the vitrified superabrasive grinding wheel, the plurality of holes are formed radially in the plane orthogonal to the rotation axis of the base metal in each of the vitrified grinding wheel pieces . Production method.
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