JP5936489B2 - 砥石工具 - Google Patents

Description

本発明は、砥石工具に関する。

砥石工具は、円板状や円柱状等の台金の外面に砥粒を多数固着させたものであり、当該台金が高速度で回転しながらワークに対して一定量の切り込み及び送りが与えられることにより、ワークを研削加工することができるものである。このような砥石工具において、ワークの被削面の面粗度を向上させようとして、砥粒のサイズを小さくすると、切屑の逃げ場となるチップポケット（気孔）が狭くなって、目詰まりが発生しやすくなってしまう。

このため、例えば、下記特許文献１等においては、砥粒を固着された台金の外面に研削液を供給する供給孔を形成し、当該台金の外面から研削液を送り出すことにより、目詰まりの発生を抑制することを提案している。

特開２００７−１４４５９７号公報

しかしながら、前記特許文献１等に記載されている砥石工具においては、高送り加工等のように単位時間当たりに発生する切屑の量が多くなってしまうと、やはり目詰まりを発生してしまうおそれがあった。

このようなことから、本発明は、高送り加工等のように単位時間当たりに発生する切屑の量が多くても、目詰まりの発生を大きく抑制することができる砥石工具を提供することを目的とする。

前述した課題を解決するための、第一番目の発明に係る砥石工具は、内部に中空部を有する円筒状をなすヘッド部と、前記ヘッド部の外周面に全体にわたって固着された砥粒とを備え、前記ヘッド部の前記中空部が、当該ヘッド部の一端側の径サイズよりも当該ヘッド部の他端側の径サイズが大きいテーパ形状をなすと共に、当該ヘッド部の一端側から流体を供給されて他端側から排出され、前記ヘッド部が、前記中空部と前記外周面との間を連通する連通孔を複数形成されていることを特徴とする。

第二番目の発明に係る砥石工具は、第一番目の発明において、前記ヘッド部の前記連通孔が、当該ヘッド部の前記外周面側の径サイズよりも軸心側の径サイズが大きくなっていることを特徴とする。

第三番目の発明に係る砥石工具は、第一番目又は第二番目の発明において、前記ヘッド部の前記連通孔が、当該ヘッド部の軸心側の開口を当該ヘッド部の前記外周面側の開口よりも当該ヘッド部の他端側へ位置させるように、当該ヘッド部の前記中空部の軸心に対して軸心を傾斜させていることを特徴とする。

本発明に係る砥石工具によれば、高送り加工等のように単位時間当たりに発生する切屑の量が多い場合であっても、目詰まりの発生を大きく抑制することができる。

本発明に係る砥石工具の第一番目の実施形態の概略構成図である。 図１の砥石工具の軸心方向に沿った断面図である。 図１の砥石工具の作動説明図である。 図３の砥石工具の軸心方向に沿った断面図である。 本発明に係る砥石工具の第一番目の実施形態の他の例の軸心方向に沿った断面図である。 本発明に係る砥石工具の第一番目の実施形態のさらに他の例の軸心方向に沿った断面図である。 本発明に係る砥石工具の第二番目の実施形態の軸心方向に沿った断面図である。 図７の砥石工具の作動説明図である。 本発明に係る砥石工具の第二番目の実施形態の他の例の軸心方向に沿った断面図である。 本発明に係る砥石工具の第二番目の実施形態のさらに他の例の軸心方向に沿った断面図である。

本発明に係る砥石工具の実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。

〈第一番目の実施形態〉
本発明に係る砥石工具の第一番目の実施形態を図１〜４に基づいて説明する。

図１，２に示すように、内部に連絡孔１１ａを有する管状をなす軸部１１の先端側（図１，２中、下方側）には、当該軸部１１の当該連絡孔１１ａと接続する中空部１２ａを内部に有する円筒状をなすヘッド部１２の一端側（図１，２中、上方側）が同軸をなして一体的に連結されており、当該ヘッド部１２は、当該軸部１１よりも大径をなしている。前記ヘッド部１２の前記中空部１２ａの他端側（図１，２中、下方側）には、当該中空部１２ａの他端側を閉塞する蓋部材１３が嵌合している。

前記ヘッド部１２には、前記中空部１２ａと外周面との間を連通する連通孔１２ｂが当該ヘッド部１２の周方向及び軸方向に所定の間隔ごとに複数形成されており、当該連通孔１２ｂは、当該ヘッド部１２の軸心側よりも外周面側ほど径サイズが大きくなるようにテーパ形状（円錐形状）をなしている。

前記ヘッド部１２の外周面上には、電着によるＮｉめっきからなる結合材１４を介して、砥粒１５が前記連通孔１２ｂを閉塞することのないように当該外周面の全体にわたって固着されている。なお、図２中、１５ａは、前記砥粒１５同士の間のチップポケット（気孔）である。

このような前記軸部１１及び前記ヘッド部１２並びに前記蓋部材１３からなる炭素鋼（Ｓ４５Ｃ，Ｓ４８Ｃ，ＳＣＭ４１５等）等の金属製の台金に前記結合材１４を介して前記砥粒１５を固着した本実施形態に係る砥石工具１０においては、図３，４に示すように、前記軸部１１を介して前記ヘッド部１２を高速度で回転させると共に、前記軸部１１の前記連絡孔１１ａの内部に流体である研削液２を供給しながら、ワーク１に対して一定量の切り込み及び送りを与えると、前記研削液２が、前記ヘッド部１２の前記中空部１２ａに一端側から供給されて、前記連通孔１２ｂから外周面側へ流出すると共に、前記砥粒１５が当該ワーク１を研削加工する。

このとき、前記ヘッド部１２の前記連通孔１２ｂにおいて、前記ワーク１と接触している部分は、当該ワーク１で覆われてしまうことから、前記研削液２をほとんど流出させることがないと共に、当該ワーク１から発生した切屑１ａをチップポケット１５ａから内部に入り込ませて蓄える。

他方、前記ワーク１と接触していない部分は、前記研削液２を流出させると共に、前記ワーク１と接触していたときに内部に蓄えた前記切屑１ａを上記研削液２の流出によって外部へ排出する。

つまり、本実施形態に係る砥石工具１０においては、前記ワーク１と接触して当該ワーク１を研削しているときに、前記チップポケット１５ａ内の前記切屑１ａを前記連通孔１２ｂの内部に入り込ませて一時的に蓄えて、前記ワーク１と接触せずに当該ワーク１から離れたときに、前記連通孔１２ｂの内部に蓄えた前記切屑１ａを前記研削液２によって当該連通孔１２ｂから外部へ強制的に排出するようにしたのである。

このため、本実施形態に係る砥石工具１０においては、砥粒のサイズが小さくて、チップポケット１５ａが狭くなっていても、当該チップポケット１５ａに前記切屑１ａを詰まらせることなく外部に排出することが確実にできる。

したがって、本実施形態に係る砥石工具１０によれば、高送り加工等のように単位時間当たりに発生する切屑１ａの量が多い場合であっても、目詰まりの発生を大きく抑制することができる。

また、前記ヘッド部１２の前記連通孔１２ｂが、当該ヘッド部１２の軸心側の径サイズよりも当該ヘッド部１２の外周面側の径サイズを大きくしたテーパ形状（円錐形状）をなしているので、当該連通孔１２ｂ内に蓄えた前記切屑１ａが前記中空部１２ａの内部にまで入り込んでしまうことを抑制することができると共に、当該連通孔１２ｂ内に蓄えた前記切屑１ａを当該連通孔１２ｂ内に詰まらせることなく外部へ排出することが確実にできる。

なお、本実施形態においては、前記ヘッド部１２の軸心側よりも当該ヘッド部１２の外周面側ほど径サイズの大きいテーパ形状（円錐形状）をなす前記連通孔１２ｂを有する砥石工具１０の場合について説明したが、他の例として、例えば、図５に示すように、前記ヘッド部１２の外周面側に半球状をなす窪２２ｂａを形成すると共に、当該窪２２ｂａの径サイズよりも小さい径サイズをなして当該窪２２ｂａと前記中空部１２ａとを連通する孔２２ｂｂを形成することにより、前記ヘッド部１２の軸心側の径サイズよりも当該ヘッド部１２の外周面側の径サイズが大きい連通孔２２ｂを有する砥石工具２０とすることも可能である。

また、例えば、図６に示すように、軸部１１及びヘッド部１２に対して（図６Ａ参照）、連絡孔１１ａ及び中空部１２ａ並びに連通孔１２ｂをそれぞれ形成し（図６Ｂ参照）、前記中空部１２ａの内部を埋めるように当該中空部１２ａに嵌合するサイズを有して前記連通孔１２ｂと前記軸部１１の前記連絡孔１１ａとを接続する接続孔３３ａ，３３ｂを形成した炭素鋼（Ｓ４５Ｃ，Ｓ４８Ｃ，ＳＣＭ４１５等）等の金属製の栓部材３３を前記蓋部材１３に代えて適用して台金を構成することにより（図６Ｃ参照）、前記ヘッド部１２の剛性を高めるようにすることも可能である。

ここで、例えば、前記栓部材３３を剛性の高い樹脂製（例えば、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）樹脂，ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂，クオドラントポリペンコジャパン株式会社製「ＭＣナイロン（登録商標）」等）とすれば、台金の軽量化を図ることができるので好ましい。

〈第二番目の実施形態〉
本発明に係る砥石工具の第二番目の実施形態を図７，８に基づいて説明する。なお、前述した実施形態の場合と同様な部分については、前述した実施形態の説明で用いた符号と同様な符号を用いることにより、前述した実施形態での説明と重複する説明を省略する。

図７に示すように、前記軸部１１の先端側（図７中、下方側）には、当該軸部１１の前記連絡孔１１ａと接続する中空部４２ａを内部に有する円筒状をなすヘッド部４２の一端側（図７中、上方側）が同軸をなして一体的に連結されており、当該ヘッド部４２の上記中空部４２ａは、当該ヘッド部４２の一端側（図７中、上方側）の径サイズよりも当該ヘッド部４２の他端側（図７中、下方側）の径サイズほど大きくなるテーパ形状（円錐形状）をなすと共に、当該ヘッド部４２の他端側が閉塞することなく開放している。

前記ヘッド部４２には、前記中空部４２ａと外周面との間を連通する連通孔４２ｂが当該ヘッド部４２の周方向及び軸方向に所定の間隔ごとに複数形成されており、当該連通孔４２ｂは、当該ヘッド部４２の外周面側よりも軸心側ほど径サイズが大きくなるようにテーパ形状（円錐形状）をなすと共に、当該ヘッド部４２の軸心側の開口を当該ヘッド部４２の外周面側の開口よりも当該ヘッド部４２の他端側（図７中、下方側）へ位置させるように、その軸心が、当該ヘッド部４２の上記中空部４２ａの軸心に対して傾斜している。

このような前記軸部１１及び前記ヘッド部４２からなる炭素鋼（Ｓ４５Ｃ，Ｓ４８Ｃ，ＳＣＭ４１５等）等の金属製の台金を備えた本実施形態に係る砥石工具４０においては、図８に示すように、前記軸部１１を介して前記ヘッド部４２を高速度で回転させると共に、前記軸部１１の前記連絡孔１１ａの内部に流体である研削液２を供給しながら、ワーク１に対して一定量の切り込み及び送りを与えつつ、当該ワーク１との接触部分に研削液２を別途供給すると、前記砥粒１５が当該ワーク１を研削加工すると共に、前記軸部１１の前記連絡孔１１ａ内に供給された前記研削液２が、前記ヘッド部４２の前記中空部４２ａに一端側（図８中、上方側）から供給されて、当該中空部４２ａ内を流通して当該ヘッド部４２の他端側（図８中、下方側）から外部へ排出される。

このとき、前記ヘッド部４２の前記中空部４２ａ内は、前記研削液２の流通によって、前記連通孔４２ｂ内を吸引するようになる。このため、前記ヘッド部４２の前記連通孔４２ｂは、当該ワーク１から発生した切屑１ａを前記チップポケット１５ａから内部に吸い込んで前記中空部４２ａ内に送り込むようになる。そして、上記中空部４２ａ内に送り込まれた上記切屑１ａは、上記研削液２と共に当該ヘッド部４２の他端側（図８中、下方側）から外部へ排出される。

つまり、前述した実施形態に係る砥石工具１０，２０では、前記ワーク１と接触して当該ワーク１を研削しているときに、前記チップポケット１５ａ内の前記切屑１ａを前記連通孔１２ｂ，２２ｂの内部に入り込ませて一時的に蓄えて、前記ワーク１と接触せずに当該ワーク１から離れたときに、前記連通孔１２ｂ，２２ｂの内部に蓄えた前記切屑１ａを前記研削液２によって当該連通孔１２ｂ，２２ｂから外部へ強制的に排出するようにしたが、本実施形態に係る砥石工具４０では、前記ワーク１と接触して当該ワーク１を研削しているときに、前記チップポケット１５ａ内の前記切屑１ａを前記連通孔４２ｂの内部に吸い込んで前記中空部４２ａに送り出し、前記ヘッド部４２の他端側から外部へ排出するようにしたのである。

このため、本実施形態に係る砥石工具４０においては、前述した実施形態に係る砥石工具１０，２０と同様に、砥粒のサイズが小さくて、チップポケット１５ａが狭くなっていても、当該チップポケット１５ａに前記切屑１ａを詰まらせることなく外部に排出することが確実にできる。

したがって、本実施形態に係る砥石工具４０によれば、前述した実施形態に係る砥石工具１０，２０と同様に、高送り加工等のように単位時間当たりに発生する切屑１ａの量が多い場合であっても、目詰まりの発生を大きく抑制することができる。

また、前記ヘッド部４２の前記中空部４２ａが、当該ヘッド部４２の一端側（図７中、上方側）の径サイズよりも当該ヘッド部４２の他端側（図７中、下方側）の径サイズほど大きくなるようにテーパ形状（円錐形状）をなしていることから、前記連通孔４２ｂ内から当該中空部４２ａ内への吸引力を高めることができ、前記連通孔４２ｂの内部への前記切屑１ａの吸い込み能力を高めることができると共に、前記切屑１ａを当該中空部４２ａに詰まらせることなく上記ヘッド部４２の他端側から外部へ排出することが確実にできる。

また、前記ヘッド部４２の前記連通孔４２ｂが、当該ヘッド部４２の外周面側の径サイズよりも軸心側の径サイズが大きくなっているので、当該連通孔４２ｂ内に吸い込んだ前記切屑１ａを詰まらせることなく前記中空部４２ａに送出することが確実にできる。

また、前記ヘッド部４２の前記連通孔４２ｂが、当該ヘッド部４２の軸心側の開口を当該ヘッド部４２の外周面側の開口よりも当該ヘッド部４２の他端側（図７中、下方側）へ位置させるように、その軸心を当該ヘッド部４２の前記中空部４２ａの軸心に対して傾斜させているので、当該ヘッド部４２の当該中空部４２ａ内を一端側から他端側へ向けて流通する前記研削液２及び前記切屑１ａが当該連通孔４２ｂ内へ流入することを大きく抑制できる。

なお、本実施形態においては、前記ヘッド部４２の外周面側の径サイズよりも軸心側の径サイズほど大きくなるテーパ形状（円錐形状）の前記連通孔４２ｂを有する砥石工具４０の場合について説明したが、他の例として、例えば、図９に示すように、前記ヘッド部４２の外周面側に円柱状のホール５２ｂａを形成すると共に、当該ホール５２ｂａの径サイズよりも大きい径サイズをなして当該ホール５２ｂａと前記中空部４２ａとを連通する孔５２ｂｂを形成することにより、当該ヘッド部４２の外周面側の径サイズよりも軸心側の径サイズが大きい連通孔５２ｂを有する砥石工具５０とすることも可能である。

また、例えば、図１０に示すように、前記ヘッド部４２の前記中空部４２ａ側から当該ヘッド部４２の外周面側へ向けてボールエンドミルで切削加工することにより、当該ヘッド部４２の外周面側の径サイズよりも軸心側の径サイズが大きい連通孔６２ｂ、すなわち、ボールエンドミルの先端が上記ヘッド部４２の外周面を少し貫通したところで切削加工を停止することにより形成される連通孔６２ｂを有する砥石工具６０とすることも可能である。

〈他の実施形態〉
なお、前述した第一，二番目の実施形態においては、軸部１１よりも大径をなすヘッド部１２，４２を有する砥石工具１０，２０，４０の場合について説明したが、本発明はこれに限らず、軸部と同径又は軸部よりも小径をなすヘッド部を有する砥石工具であっても、前述した実施形態の場合と同様な作用効果を得ることができる。

また、前述した第一，二番目の実施形態においては、研削液２を使用するようにしたが、本発明は、これに限らず、他の実施形態として、例えば、水等の他の液体や、空気等の気体を使用することも可能である。

本発明に係る砥石工具は、高送り加工等のように単位時間当たりに発生する切屑の量が多い場合であっても、目詰まりの発生を大きく抑制することができるので、金属加工産業等において、極めて有益に利用することができる。

１ ワーク
１ａ 切屑
２ 研削液
１０ 砥石工具
１１ 軸部
１１ａ 連絡孔
１２ ヘッド部
１２ａ 中空部
１２ｂ 連通孔
１３ 蓋部材
１４ 結合材
１５ 砥粒
１５ａ チップポケット（気孔）
２０ 砥石工具
２２ｂ 連通孔
２２ｂａ 窪
２２ｂｂ 孔
３３ 栓部材
３３ａ，３３ｂ 接続孔
４０ 砥石工具
４２ ヘッド部
４２ａ 中空部
４２ｂ 連通孔
５０ 砥石工具
５２ｂ 連通孔
５２ｂａ ホール
５２ｂｂ 孔
６０ 砥石工具
６２ｂ 連通孔

Claims (3)

1. 内部に中空部を有する円筒状をなすヘッド部と、
   前記ヘッド部の外周面に全体にわたって固着された砥粒と
   を備え、
   前記ヘッド部の前記中空部が、当該ヘッド部の一端側の径サイズよりも当該ヘッド部の他端側の径サイズが大きいテーパ形状をなすと共に、当該ヘッド部の一端側から流体を供給されて他端側から排出され、
   前記ヘッド部が、前記中空部と前記外周面との間を連通する連通孔を複数形成されている
   ことを特徴とする砥石工具。
2. 請求項１に記載の砥石工具において、
   前記ヘッド部の前記連通孔が、当該ヘッド部の前記外周面側の径サイズよりも軸心側の径サイズが大きくなっている
   ことを特徴とする砥石工具。
3. 請求項１又は請求項２に記載の砥石工具において、
   前記ヘッド部の前記連通孔が、当該ヘッド部の軸心側の開口を当該ヘッド部の前記外周面側の開口よりも当該ヘッド部の他端側へ位置させるように、当該ヘッド部の前記中空部の軸心に対して軸心を傾斜させている
   ことを特徴とする砥石工具。

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