JPH0283165A - ミスト放電による超砥粒砥石の成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ツルーインク、ドレッシングを放電加工で
行うミスト放電による超砥粒砥石の成形方法とその装置
に関する。更に詳しくは、メタルボンド砥石のメタルボ
ンドを液体をミスト状態にした雰囲気中で放電させて除
去して、ツルーイング、ドレッシングを行うミスト放電
による超砥粒砥石の成形方法に関する。

［従来技術］ 近年、耐高温、耐摩耗特性に優れた材料があらゆる産業
分野で求められ使用されている。この材料としてセラミ
ックスや特殊金属材料等が用いられている。これらの材
料の加工法として、ダイヤモンドやＣＢＮを砥粒とした
超砥粒価１石による研削加工が重要となっている。しか
し、この研削加工を効率良く行うには、ツルーイング、
ドレッシングを適切に行う必要がある。ところがそのツ
ルーイング、ドレッシングを適切に行うことが難しく様
々な方法が試みられ提案されている。

例えば、スティック砥石を用いる方法、ロータリドレッ
サを用いる方法、遊離砥粒ロータリドレッシングの間に
介在させる方法、ワイヤ放電加工による方法、電解・放
電加工法などである。−方、これまで放電加工は、液中
での過渡アーク放電を金属の除去加工に利用するものと
して扱われてきた。たとえば形彫放電加工機において、
加工部を液中に収容するための加工タンクがあることや
、またワイヤ放電加工においても、液中での加工の他に
、放電部分をノズルによる水柱で覆うことなどは、この
ような考えに基づいている。

ところが、微小間隔の液中放電現象に関する研究による
と、−回の放電（放電時間：２０μｓ、ピーク電流：　
２ＯＡ）によって発生するガスは、標準電極の場合の放
電間隔（直径＝２０φ、間隔長：２０μＳと仮定）をほ
とんど覆う量に達するという結果が得られている。この
ことから、通常の繰り返し放電では、純粋に液中ではな
く、ガス中あるいは液とガスの混合体中で、金属加工が
進行している可能性があると推定される。そこで、新し
い放電加工法の可能性を探るものとして、本発明者らは
、ミスト中での放電加工特性について基礎的な実験を行
うとともに、この結果を発表しその基礎的な特性につい
て明らかにした。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、ミスト中での一般的な放電加工特性については
ある程度明瞭になったが、メタルボンドである超砥粒砥
石のツルーイング／ドレッシングの具体的方法とその特
性については不明である。

工作機械の本体の機上でドレッシング／ツルーイングを
放電加工によって行う場合、ドレッシング／ツルーイン
グのための特殊加工液を用意するのではなく、加工用の
水溶性の研削液（または切削液）を放電加工液として共
用できることが望ましい 研削液は、導電率の高い水道水を用いるため、電解溶出
の問題に注意しなければならない。−方、前記ミスト放
電加工に関するこれまでの研究では、加工液に水道水を
用いた場合でも電解溶出痕が見られないことが前記本発
明等の基礎的な実験で明らかになっている。

また、前記した従来の放電加工方法は、大量の放電加工
液を使う関係で、大きなタンク、ポンプなどを準備する
必要がある。これらの問題点を解決するため、この発明
は次の課題を解決するものである。

この発明の目的は、超砥粒砥石をミスト放電加工でドレ
ッシング／ツルーイングを行うミスト放電による超砥粒
砥石の成形方法を提供することにある。

この発明の他の目的は、超砥粒砥石のミスト放電加工の
最適なドレッシング加工条件を提供するミスト放電によ
る超砥粒砥石の成形方法を提供することにある。

［前記課題を解決するための手段および作用］前記の課
題を達成するために次のような手段を採る。

ミスト状の液体と空気とを混合させた雰囲気中で放電さ
せ加工を行う放電加工方法において、電極と、該電極に
回転する超砥粒砥石を接近させ、前記電極と超砥粒砥石
との間の接触部に空気と水または水容性の液体を混合さ
せたミスト状の液体を噴霧させることを特徴とするミス
ト放電による超砥粒砥石の成形方法である。

前記ミストを吐出するノズルの吐出圧力が１゜５　ｋ　
ｇ　／　ｃ　ｍ　２以下でかつノズル−加工部間距離が
約５ｃｍで生成されるミスト密度、ミスト粒子径である
のがより効果的に加工できる。

更に、前記放電がパルス幅２００μｓであり、電極、を
グラファイトまたは鋼材料であるのが望ましい。

［本発明の原理］ 【１１」Ｌ ミスト放電によるドレッシング方法は、液体と気体の中
間的な状態であるミストをノズルがら吹き付け、その環
境の中で超砥粒ダイヤモンド砥石の放電ドレッシングを
行うものである。第１図に示すものは、ミスト放電によ
る超砥粒砥石成形装置の実験装置を示す。マシニングセ
ンタ１の回転する主軸１には、ダイヤモンドやＣＢＮを
砥粒としたメタルボンド砥石２が取り付けである。

主軸１の下方には工作物テーブル３が平面内、すなわち
２軸線方向にサーボモータ（図示せず）に移動自在に制
御される。工作物テーブル３上には、取付具４が固定用
治具（図示せず）により固定されている。この取付具４
の上には、円柱状のブロック電極５が固定しである。電
極５は、銅製である。取付具４も導電性の材料で作られ
たものである。ただし、取付具４とテーブル３との間は
、合成樹脂などの絶縁材料を介してあり、取付具４とテ
ーブル３との間は非導電である。

主軸１と取付具４との間には、放電用のＤＣ電源装置６
が設けてあり、ドレッシング時には電圧を印加する。た
だし、主軸１は、回転しているので、ＤＣ電源装置６と
主軸１の接続は、ブラシ電極を使用している。ＤＣ電源
装置６は、パルス状の放電時間２０〜１０００μｓ、電
圧ＳＯＶ、電流ピーク値３０Ａを発生できるものである
。この電源装置６の回路は、通常の放電加工で使用され
ている周知の電源回路であり、その詳細は記述しない。

ミスト発生装置１０は、液体と気体の中間的な状態であ
るミストをノズルから吹き出す発生装置である。ノズル
１１は、いけち株式会社製のＡＫｌ　　０４型ドライフ
オツグノズルであり、公知のノズルであるこのノズル１
１には、クーラント１２が供給され、同時にエアーコン
プレッサ１３によりエアーが加圧されて供給されている
（表参照）。

実１し１法」− ミスト放電によるドレッシング方法は、液体と空気の中
間的状態であるミストをノズルから吹き付け、その環境
の中でメタルボンドダイヤモンド砥石の放電ドレッシン
グを行うものである。ミスト生成ノズルは、噴霧される
液体と圧、力源となる気体を入力する二流体型で二つの
ノズル口をもつ。このノズルは一方の噴射口から噴射さ
れた高圧気体と液体粒子がもう一方の噴射口から出る高
圧気体と液体粒子と衝突し合うことで、液体粒子を更に
微粒子化するように構成されており、粒子径の均一な良
質のミストを生成することが出来る。実験では放電の行
われる砥石電極間よりｌＯｃ　ｍ　ｆａ　した位置から
ミストを吹き付けた。

砥石と電極の接触位置をテスターの導通により求め、こ
の位置を基準とした。つぎに−旦砥石を上昇させ、基準
位置から銅電極の半径方向に向かって砥石に切込みを与
える。この状態でミストを噴射させながら砥石を下方に
移動させた。砥石の放電ドレッシングは、放電開始位置
より２０ｍｍ下げた位置まで行いそこで放電を終了させ
た。

実験に用いたメタルボンドダイヤモンド砥石は５Ｄ１４
０であり、そのコンセントレージョン５０．７５．１２
５と変化させている。放電加工条件は表１に示す。

またミスト放電ドレッシングを行ったメタルボンドダイ
ヤモンド砥石でマシニングセンタによるセラミックス（
ＨＰ、窒素珪素、９０Ｘ２０Ｘ３２ｍｍ）の平面研削実
験を行った。研削速度は実験の都合上砥石周速度５００
ｍ／ｍｉｎ、、砥石切込み深さ５０μｍ、工作物送り５
０ｍｍ／ｍｉｎ、とじた。なお、研削抵抗はキスラー社
製の圧電型動力計を用いて測定した。

及１虻ｌし１１ （１）加工速度 ミス１〜放電によるダイヤモンド砥石の加工速度は、加
工前後の砥石径の変化および加工時間から求めた。実験
結果を表２に示す。水性研削液（タイユ製、ハイチップ
ＮＰ３２０５）ミストを用いると加工速度は大きいこと
がわかる。

（２）放電ドレッシングを行った砥石表面の粗さ ツルーイング後にミスト放電ドレッシングを行った砥石
表面の軸方向粗さを測定した。表３にその結果を示す、
比較のため同表にはＷＡ２００のステックで５分間ドレ
スした場合の結果も示す。この結果からミスト放電ドレ
ッシングの有効性が認められる０表４には放電パルス幅
を変化させな場合のドレッシング後の砥石表面粗さを示
す。この結果よりパルス幅が大きくなるにしたがって、
少しずつ砥石表面粗さは増大しているのがわかる。

（３）ミスト放電ドレッシングを行った砥石による研削
テスト 第２図はＳＤＩ４ＯＮ−１２５−Ｍによる平面研削時の
法線方向研削抵抗をドレッシング方法をパラメータとし
て示したものである。第３図は放電時間の異なる砥石で
研削した場合の結果である−まな、第４図は摩耗した砥
石で研削を続け、研削抵抗が大きくなったところで放電
ドレッシングを与えた場合の研削抵抗を示す。何れの場
合もミスト放電ドレッシングを行うことによって研削抵
抗はかなり減少し、その効果が明白である。

（４）まとめ ミスト放電ドレッシングは、実験したメタルボンドダイ
ヤモンド砥石に有効に作用し、ＳＥＭ観察においても液
中放電にみられるような電解溶出痕が見られず、その有
効性が認められた。

実−法および　置２ 第１図で示した実験装置１において、主軸１に電極１５
を取り付けたものである。電極１５は、円柱を軸線を含
む面で切断したものを用い、ミストが均一に放電部分に
かかるように回転させて加工を行うものである。工作物
Ｗは５ＫＤＩＩの材質である。ノズル１１は、実験装置
ｌと同じものである。クーラントは、水道水を使い、ノ
ズル１１の噴出は、電極１５の回転軸線に対して４５゜
の角度で放電箇所に行った。

ミストの状態は圧力源となるエアーコンプレッサーの吐
出圧力、及び被加工物とノズル間の距離を変えることに
よって変化させた。ノズルより吐出される圧力が１．５
．２．０．３．０ｋｇ／ｃＴｎ　２の場合、吐出される
液の量は使用したノズルの特性によってそれぞれ２．８
．３．１．２．０１／１〕ｒ、粒径は４０．３５．１０
μｍである。

その他の条件を次に示す。

電源電圧　　　１００Ｖ 電流ピーク値　短絡３０Ａ、加工２５Ａ放電時間幅　　
２０〜，１００μｓ（デユーティ比：５０％） 電極　　　　　銅、グラファイト（φ１５の半円形断面
） 被加工物　　　５ＫＤＩＩ 極性　　　　　正極性（被加工物が陽極）吐出圧　　　
　１．５．２，０．３．０ｋｇ／ｍ２ 被加工物までの距離　５．１０．１５ｃｍ束）Ｕ髪スー （１）被加工物からノズルまでの距離を１０ｃｍ一定と
した場合、放電時間幅と加工速度との関係を第６図、第
７図に示す。第６図は銅電極、第７図はグラファイト電
極を用いたものである。−この結果より吐出圧力が小さ
いほど加工速度が大きくなっている。第６図よりパルス
幅が増加すると加工速度は上昇する傾向を示しているが
、吐出圧力が３．０ｋｇ／ｃｍ２の場合はパルス幅の増
加にしたがって加工速度が小さくなっている。この時の
放電状態は不安定で集中放電を起こしやすいので、加工
層の排出がうまく行われていないものと考えられる。

吐出圧３．０ｋｇ／ｃｍ２の場合ノズルより吐出される
液量が他の条件よりも小さいので、加工速度には液量に
よる影響を考慮する必要がある。

また第７図よりグラファイト電極を用いた場合銅電極よ
りも加工速度は大きく、パルス幅２０　’ＯＢＳあたり
でピークをもつ。第８図は吐出圧力を２Ｏｋ　ｇ　／　
ｃ　？ｎ　　一定とし放電時間幅と加工速度の関係を示
したものである。これにより被加工物からノズルまでの
距離が長くなると加工速度は小さくなることがわかる。

この場合ミストの粒径は変わらないので、加工部分にお
ける流速と流量、あるいはミストの密度などによる影響
が考えられる。

（２）まとめ ミスト状態と加工特性の関係について検討した結果、以
下のことが明らかになった。

１）ミストの吐出圧力が小さいほど加工速度が大きくな
る。

２）ノズルと加工部との距離が短いほど加工速度が大き
くなる。

３）グラファイト電極の方が銅電極よりも加工速度が大
きくなる。

４）加工部におけるミストの流速と流量、あるいはミス
ト密度が加工速度に影響を与えることが考えられる。

［実施例］ 第９図に示すものは、この発明の電極駆動装置部分の実
施例である。電極５は、円柱状の銅製である。ただし、
黒鉛などの他の導電材料でも良い。電極５は、電極チャ
ック３０の爪３１に保持されている。チャック３０内の
爪３１の駆動機構は公知の機構であり、この機構の説明
は省略する。チャック３０の下面には、ブラシ接触子３
２が固定されている。ブラシ接触子３２は、銅製の円板
状の形をしていて、外周面にはブラシ４０が接触されて
いる。

ブラシ接触子３２の下面には、ベークライトから作られ
た絶縁材３３がブラシ接触子３２と一体に固定されてい
る。絶縁材３３は、回転円板３４に固定されている。回
転円板３４は、駆動モータ３５のローターに固定されて
いる。駆動モータ３５の本体は、テーブル３に固定され
ている。ブラシ接触子３２の外周には、ブラシ４０が常
時接触している。ブラシ４０は、ロッド４１に固定され
ている。

ロッド４１は、ロッド筒４４内に摺動自在に挿入しであ
る。ロッド４１の後端には、つまみ４２が固定しである
。つまみ４２には、ビン４３が固定しである。ロッド４
１とロッド筒４４間には、スプリング４５が介在してあ
り、ブラシ４０を常時ブラシ接触子３２に押圧している
。ロッド筒４４は、ロッド筒金４６により保持固定され
ている。ロッド筒金４６は、絶縁材料で作られている。

更に、ロッド筒金４６は、台４７により固定されている
。

前記のような構成で、主軸ｌとロッド４１との間に放電
用のＤＣ電源装置により電圧を印加する。この放電条件
は、前記実験例と同様に行う。

［発明の効果］ 以上詳記したように、この発明は、超砥粒砥石のツルー
イング、ドレッシングが砥粒を破壊することなく効率良
く加工できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実験装置１の原理を示す図、第２図は法線方向
研削抵抗を示す図、第３図は放電時間と研削抵抗を示す
図、第４図はミスト放電ドレッシングの効果を示す図、
第５図はミスト放電による超砥粒砥石の成形装置、第６
図は放電時間を加工速度の関係を示す銅電極特性図、第
７図は放電時間と加工速度の関係を示すグラファイト電
極の特性図、第８図は放電時間と加工速度の関係を示す
被加工物までの距離ごとの特性図、第９図はミスト放電
による超砥粒砥石の成形装置の実施例を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ミスト状の液体と空気とを混合させた雰囲気中で放
   電させ加工を行う放電加工方法において、電極と、該電
   極に回転する超砥粒砥石を接近させ、前記電極と超砥粒
   砥石との間の接触部に空気と水または水容性の液体を混
   合させたミスト状の液体を噴霧させることを特徴とする
   ミスト放電による超砥粒砥石の成形方法。 ２、第１項記載において、前記ミストを吐出するノズル
   の吐出圧力が１．５ｋｇ／ｃｍ＾２以下でかつノズル−
   加工部間距離が約５ｃｍで生成されるミスト密度、ミス
   ト粒子径であることを特徴とするミスト放電による超砥
   粒砥石の成形方法とその装置。 ３、第２項記載において、前記放電がパルス幅２００μ
   ｓで電極をグラファイトまたは銅であることを特徴とす
   るミスト放電による超砥粒砥石の成形方法。