JP7309772B2

JP7309772B2 - ロータリードレッサ

Info

Publication number: JP7309772B2
Application number: JP2021051496A
Authority: JP
Inventors: 慶一富岡; 俊貴澤村; 将之山本
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 2021-03-25
Filing date: 2021-03-25
Publication date: 2023-07-18
Anticipated expiration: 2041-03-25
Also published as: JP2022149372A

Description

本発明は、一般砥石やＣＢＮ砥石などのドレスを行うために使用するロータリードレッサに関する。

ロータリードレッサについては、従来、様々な形状、機能を有するものが提案されているが、本発明に関連するものとして、例えば、特許文献１に記載された「ロータリードレッサ」がある。この「ロータリードレッサ」は、ダイヤモンド砥粒と無機物粒子を混合して母型内周面に充填し、電気メッキによって母型内周面に一層分を仮固定したのち余剰のダイヤモンド砥粒と無機物粒子を除去し、さらに電気メッキにより電鋳してダイヤモンド砥粒と無機物粒子を固着し、鉄芯金を母型中央部に固定し、母型を除去してなることを特徴とするものである。

前記「ロータリードレッサ」は、ダイヤモンド砥粒の集中度を任意に調整することができ、ダイヤモンド砥粒間隔を広げているので、研削砥石への切り込みがかかりやすく、ドレッシングの際の抵抗が減少し、砥石表面においても砥粒の間隔が広がり、被削材との間の研削抵抗が減少し、良好な研削を行うことができる、という長所を有している。

特開平８－１７４４２９号公報

特許文献１に記載された「ロータリードレッサ」は、前述したような長所を有する反面、ドレッシング使用面における砥粒の分布状態にムラがあることや使用代方向に対して砥粒の耐摩耗方向が揃っていないことなどにより、切れ味にバラつきが生じ、ドレスされた砥石の表面状態が安定せず、ドレスされた砥石で切削された被削材の形状や表面粗さに不具合が発生することが多い。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、切れ味のバラツキが少なく、安定したドレスを行うことができるロータリードレッサを提供することにある。

本発明に係るロータリードレッサは、円板状の台金の外周にフランジ状に突設された裏打ち層と、前記裏打ち層の回転面に平均粒径７０μｍ～１０００μｍの六・八面体のダイヤモンド砥粒を電鋳にて固着して形成された砥粒層と、前記砥粒層の表面に形成された補強メッキ層と、で形成されたドレス部を有するロータリードレッサであって、
前記裏打ち層の厚みをｔ１、前記ダイヤモンド砥粒の平均粒径をｄ、前記砥粒層の積層数をｎ、前記補強メッキ層の厚みをｔ２、前記ドレス部の厚みをＴとしたとき、Ｔ＝ｔ１＋ｔ２＋ｎｄ、且つ、Ｔ－ｔ１＝ｎｄ×（１００％より大で２４０％以下）であり、
前記砥粒層を砥粒使用代面法線方向における単位面積中に占める前記ダイヤモンド砥粒の投影面積の割合が３５％～６５％であることを特徴とする。

前記ロータリードレッサにおいては、砥粒使用代面法線方向並びに砥粒使用代面剪断方向における前記砥粒層内の前記ダイヤモンド砥粒の外接円の中心間距離で定義される砥粒間距離Ｌの９０％～１００％が、２／３×ｄ≦Ｌ≦２×ｄである。

前記ロータリードレッサにおいては、前記ダイヤモンド砥粒の外面において最大面積を有する平面部が前記裏打ち層の回転面と平行をなしていることが望ましい。

本発明により、切れ味のバラツキが少なく、安定したドレスを行うことができるロータリードレッサを提供することができる。

本発明の実施形態であるロータリードレッサを示す一部省略斜視図である。図１中の矢線Ｘ方向から見たロータリードレッサの一部省略正面図である。図２中のＹ－Ｙ線における一部省略断面図である。図１中の矢線Ｚ方向から見たロータリードレッサの一部を簡略化して示す模式図である。図１中の矢線Ｘ方向から見たロータリードレッサの一部を簡略化して示す模式図である。ロータリードレッサを使用して砥石をドレスしている状態を示す模式図である。ロータリードレッサによりドレスされた砥石で被削材を研削している状態を示す模式図である。図７に示す研削作業における被削材の研削過程を示す模式図である。本発明の実施形態であるロータリードレッサ並びに従来のロータリードレッサの仕様を示す図表である。本発明の実施形態であるロータリードレッサ並びに従来のロータリードレッサを使用して図６に示すドレス作業を行ったときの消費電力を示す図表である。本発明の実施形態であるロータリードレッサ並びに従来のロータリードレッサを使用して図７に示す研削作業を行った後の被削材の表面粗さを示す図表である。本発明のその他の実施形態であるロータリードレッサの一部を簡略化して示す模式図である。

以下、図１～図１２に基づいて、本発明の実施形態であるロータリードレッサ１００，２００について説明する。なお、後述するロータリードレッサ１００，２００は、本発明に係るロータリードレッサを例示するものであり、本発明に係るロータリードレッサは、これらのロータリードレッサ１００，２００に限定されない。

初めに、図１～図５に基づいてロータリードレッサ１００について説明する。図１～図３に示すように、ロータリードレッサ１００は、円板状の台金１０の外周１０ａにフランジ状に突設された裏打ち層１１と、裏打ち層１１の回転面１１ａに形成された砥粒層１２と、砥粒層１２の表面に形成された補強メッキ層１３と、で形成されたドレス部１４を有する。砥粒層１２は、平均粒径６５０μｍ（粒度＃３０）の六・八面体のダイヤモンド砥粒１５をニッケル電鋳にて固着して形成され、補強メッキ層１３はニッケルメッキによって形成されている。なお、図１，図２中に示すように、矢線ａが法線方向、矢線ｂが接線方向、矢線ｃが剪断方向であり、矢線Ｒがロータリードレッサ１００の回転方向である。

図４に示すように、裏打ち層１１の厚みをｔ１、ダイヤモンド砥粒１５の平均粒径をｄ、砥粒層１２の積層数をｎ、補強メッキ層１３の厚みをｔ２、ドレス部１４の厚みをＴとしたとき、Ｔ＝ｔ１＋ｔ２＋ｎｄ、且つ、Ｔ－ｔ１＝ｎｄ×（１００％より大で２４０％以下）である。本実施形態の場合、ダイヤモンド砥粒１５の平均粒径ｄは、ダイヤモンド砥粒１５の最小粒径ｄ１と最大粒径ｄ２の算術平均値（相加平均値）であり、砥粒層１２の積層数ｎ＝１である。

また、ロータリードレッサ１００においては、図４に示すように砥粒層１２の砥粒使用代面法線方向（図１中の矢線ａ方向）における単位面積中に占めるダイヤモンド砥粒１５の投影面積の割合が６２％である。

さらに、ロータリードレッサ１００においては、砥粒使用代面法線方向（図１中の矢線ａ方向）における砥粒層１２内のダイヤモンド砥粒１５の外接円（図示せず）の中心間距離で定義される砥粒間距離Ｌの９４％が、２／３×ｄ≦Ｌ≦２×ｄ（但し、ｄ＝６５０μｍ）の範囲内であり、砥粒使用代面剪断方向（図１中の矢線ｃ方向）における砥粒層１２内のダイヤモンド砥粒１５の外接円（図示せず）の中心間距離で定義される砥粒間距離Ｌの９８％が、２／３×ｄ≦Ｌ≦２×ｄ（但し、ｄ＝６５０μｍ）の範囲内である。

また、ロータリードレッサ１００においては、図４に示すように、ダイヤモンド砥粒１５の外面において最大面積を有する平面部１５ａが裏打ち層１１の回転面１１ａと平行をなすように固着されている。なお、裏打ち層１１の回転面１１ａにダイヤモンド砥粒１５を固着する前に振動を与えることにより、平面部１５ａが裏打ち層１１の回転面１１ａと平行をなすように配列することができる。

次に、図１に示すロータリードレッサ１００並びに従来のロータリードレッサのドレス性能を比較する試験を行ったので、その結果について、図６～図９に基づいて説明する。

図６は、ロータリードレッサ１００若しくは従来のロータリードレッサ１０１を使用して砥石２０をドレスしている状態を模式的に示している。ドレス作業は横軸平面研削盤を使用し、研削液供給手段２１から研削液を供給しながら、湿式にて行った。ドレス条件は次の通りである。
周速度比：０．５（砥石２０の周速４０ｍ／ｓｅｃ、ドレッサの周速２０ｍ／ｓｅｃ）
ドレスリード：０．２ｍｍ／ｒeｖ
切込量：０．０１０ｍｍ
砥石粒度：＃８０

図７は、図６に示すロータリードレッサ１００（１０１）によりドレスされた砥石２０で被削材２２を研削している状態を模式的に示している。図８は図７に示す研削作業における被削材の研削過程を模式的に示しており、複数の矢線はそれぞれ１ｐaｓｓを示している。研削作業は横軸平面研削盤を使用し、研削液供給手段２１から研削液を供給しながら、湿式にて行った。研削条件は次の通りである。
砥石２０の周速：４０ｍ／ｓｅｃ
送り速度：１０ｍ／ｍｉｎ
切込量：０．０１０ｍｍ／ｐaｓｓ
被削材２２（材質ＳＣＭ４３５、焼入れ硬さ：ＨＲＣ５０）

図９はロータリードレッサ１００並びに従来のロータリードレッサ１０１の仕様を示している。ロータリードレッサ１００並びにロータリードレッサ１０１を使用して、図７に示す研削作業を行ったときの消費電力を測定すると、図１０に示すような結果となった。

図１０を見ると、従来のロータリードレッサ１０１の変化率が２７.８％であるのに対し、ロータリードレッサ１００の変化率は２５.０％であることが分かる。

次に、ロータリードレッサ１００並びにロータリードレッサ１０１を使用して図７，図８に示す研削作業を行った後の被削材２２の表面粗さを測定すると、図１１に示すような結果が得られた。

図１１を見ると、従来のロータリードレッサ１０１の変化率が３８％であるのに対し、ロータリードレッサ１００の変化率は１６％であることが分かる。

本実施形態に係るロータリードレッサ１００は従来のロータリードレッサ１０１よりも初期砥粒面積率が高く、砥粒使用代面剪断方向（図１中の矢線ｃ方向）における砥粒間距離Ｌが２／３×ｄ≦Ｌ≦２ｄを満たす割合が多いため、持続して一定の消費電力と面粗さを推移し、切れ味及び面粗さのバラツキが改善した。また、砥粒使用代面法線方向（図１中の矢線ａ方向）における砥粒間距離Ｌが２／３×ｄ≦Ｌ≦２ｄを満たす割合が多いため、より多くのダイヤモンド砥粒１５が砥石２０の外周面をドレスする。そのため研削初期の消費電力は若干高くなってしまうが、被削材２２の表面粗さが改善した。

次に、図１２に基づいて、本発明のその他の実施形態であるロータリードレッサ２００について説明する。図１２はロータリードレッサ２００の一部を簡略化して示す模式図であり、図４に示すロータリードレッサ１００の一部に相当する図である。なお、ロータリードレッサ２００においてロータリードレッサ１００と共通する部分については図４中の符号と同符号を付して説明を省略する。

図４に示すロータリードレッサ１００において砥粒層１２の積層数ｎ＝１であるのに対し、図１２に示すロータリードレッサ２００の砥粒層１２の積層数ｎ＝５であり、Ｔ＝ｔ１＋ｔ２＋５ｄ、且つ、Ｔ－ｔ１＝５ｄ×（１００％より大で２４０％以下）である。ダイヤモンド砥粒１５の平均粒径ｄは、ダイヤモンド砥粒１５の最小粒径ｄ１と最大粒径ｄ２の算術平均値（相加平均値）である。

また、ロータリードレッサ２００においては、図１２に示すように砥粒層１２の砥粒使用代面法線方向（図１中の矢線ａ方向）における単位面積中に占めるダイヤモンド砥粒１５の投影面積の割合が３５％～６５％である。

さらに、ロータリードレッサ２００においては、砥粒使用代面法線方向（図１中の矢線ａの１８０度反対方向）における砥粒層１２内のダイヤモンド砥粒１５の外接円（図示せず）の中心間距離で定義される砥粒間距離Ｌの９０％～１００％が、２／３×ｄ≦Ｌ≦２×ｄ（但し、ｄ＝７０μｍ～１０００μｍ）の範囲内であり、使用代面剪断方向（図１中の矢線ｂ方向）における砥粒層１２内のダイヤモンド砥粒１５の外接円（図示せず）の中心間距離で定義される砥粒間距離Ｌの９０％～１００％が、２／３×ｄ≦Ｌ≦２×ｄ（但し、ｄ＝７０μｍ～１０００μｍ）の範囲内である。

ロータリードレッサ２００はロータリードレッサ１００と同様の機能、効果を発揮するが、ロータリードレッサ２００においては砥粒層１２の積層数ｎ＝５であるため、ロータリードレッサ２００の製品としての耐摩耗性が向上する。

本発明に係るロータリードレッサは、一般砥石やＣＢＮ砥石などのドレス手段として各種製造業の分野において広く利用することができる。

１０台金
１０ａ外周
１１裏打ち層
１１ａ回転面
１２砥粒層
１３補強メッキ層
１４ドレス部
１５ダイヤモンド砥粒
２０砥石
２１研削液供給手段
２２被削材
１００，２００ロータリードレッサ

Claims

円板状の台金の外周にフランジ状に突設された裏打ち層と、前記裏打ち層の回転面に平均粒径７０μｍ～１０００μｍの六・八面体のダイヤモンド砥粒を電鋳にて固着して形成された砥粒層と、前記砥粒層の表面に形成された補強メッキ層と、で形成されたドレス部を備えたロータリードレッサであって、
前記裏打ち層の厚みをｔ１、前記ダイヤモンド砥粒の平均粒径をｄ、前記砥粒層の積層数をｎ、前記補強メッキ層の厚みをｔ２、前記ドレス部の厚みをＴとしたとき、Ｔ＝ｔ１＋ｔ２＋ｎｄ、且つ、Ｔ－ｔ１＝ｎｄ×（１００％より大で２４０％以下）であり、
前記砥粒層を砥粒使用代面法線方向における単位面積中に占める前記ダイヤモンド砥粒の投影面積の割合が３５％～６５％であり、
砥粒使用代面法線方向並びに砥粒使用代面剪断方向における前記砥粒層内の前記ダイヤモンド砥粒の外接円の中心間距離で定義される砥粒間距離Ｌの９０％～１００％が、２／３×ｄ≦Ｌ≦２×ｄの範囲内であるロータリードレッサ。
前記ダイヤモンド砥粒の外面において最大面積を有する平面部が前記裏打ち層の回転面と平行をなす請求項１記載のロータリードレッサ。