JPH06218673A - 研削加工方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワーク被加工面に安定した仕上げ研削加工を
付与することが可能な研削方法と装置を提供する。 【構成】 微細な砥粒１１を樹脂ボンド１２で結合し、
砥粒１１間に連続した気孔を有することにより通気性を
備えた砥石１０を用い、かつ、砥石１０と被加工ワーク
Ｗの相対移動による研削加工部ＧＲの研削加工点に研削
液を供給しながら、別に砥石の気孔を通過して研削加工
部ＧＲへ噴出する加圧気体を供給し、研削加工部で気液
を混流させ、研削液による研削屑除去と冷却とを促進さ
せ、砥石１０の目詰まりを防止する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金型等の被加工ワーク
の研削加工方法および装置に関し、特に、微細な砥粒を
レジンで支持し、砥粒間に連続した気孔を有するレジン
系の通気性砥石を用い、高精度の仕上げ研削加工を行う
ことが可能な研削加工方法と同研削加工方法を実施する
研削加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より研削加工は、切削加工後のワー
クの仕上げ加工や表面処理等で硬化されたワーク表面の
削り加工等に用いられ、ワーク材質、加工面の表面硬
さ、粗削り段階から超仕上げ段階に渡る加工段階に応じ
た研削量の差異等の種々の加工条件に従って適切な種類
の砥石を選定、使用することにより遂行されている。こ
のような研削用砥石の種類としては、樹脂ボンド材（レ
ジンボンド材）を砥粒支持体にしたレジン系砥石、砥粒
の支持材を焼結により結晶化させたビトリファイド系砥
石、鋳物材等の金属を砥粒支持体にしたメタル系砥石等
がある。特に、ビトリファイド系砥石では、粗い砥粒を
結晶支持体で支持することにより砥粒間に隙間を有し、
通気性および通水性を備え、通気、通水によって研削加
工部における研削屑の除去と冷却とを行うようにしたも
のも有る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、通気性、
通水性を有した砥石であっても、従来のビトリファイド
系砥石の場合には、砥粒径が粗いために、必然的にワー
クの研削加工面における粗さ、すなわち、面粗さが大き
く、金型等の仕上げ研削加工には使用できないと言う欠
点がある。特に、研削液を砥石内部に通水させた場合に
は、研削液中のゴミが砥粒間の間隙でフィルタ作用を受
けて堆積することにより、目詰まりを起こすため、長時
間に渡り安定した研削加工を遂行することは困難である
と言う問題点も有している。しかも、ビトリファイド系
砥石では、結晶化された砥粒支持体自体の硬度が大き
く、比較的に軟質のワークの場合には、研削加工面に結
晶支持体によるキズの発生を免れることができない問題
点もあり、超仕上げ用途には、使用し得ない欠点があ
る。

【０００４】他方、レジン系砥石では砥粒径は微細のも
のも有り、ビトリファイド支持体より軟質であるが、砥
石内部に通気性を備えたレジン系砥石は未だ提供されて
いなかった。然しながら、近時、ダイヤモンド等の微細
砥粒をレジンボンド材で支持しつつ砥粒間に連続した気
孔を有する通気性の砥石が開発、提供される傾向にあ
る。

【０００５】依って、本発明の目的は、このような微細
砥粒をレジンボンド材で支持し、砥粒間に連続した気孔
を有する通気性の砥石を用いることにより、微細な仕上
げ研削面を得る超仕上げ研削加工を長時間に渡り、安定
して遂行可能な研削方法および同研削方法の実施に用い
る研削装置を提供せんとするものである。本発明の他の
目的は、エンドミル切削加工やヘール切削加工等による
仕上げ切削加工々程後の超仕上げ加工に適用可能であ
り、従って、金型等の加工表面を超仕上げにより細緻な
面粗度の型表面に研削加工することが可能な研削方法と
装置とを提供せんとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の発明目的に鑑み、
本発明は、近時、開発されつつある微細な砥粒の砥粒間
に連続した気孔を有することにより通気性を備えた砥石
を用い、かつ、砥石と被加工ワークの相対移動による研
削加工部の研削加工点に研削液を供給しながら、砥石の
気孔を通過して同研削加工部へ噴出する加圧された気体
を噴出させることにより研削加工部で気液を混流させ、
以て研削液による加工屑の除去と冷却作用とを促進させ
るようにした研削加工方法および装置を構成したもので
ある。

【０００７】すなわち、本発明によると、砥粒間に連続
した気孔を有する通気性の研削砥石を被加工ワークに対
して相対的に移動させて加工を行う研削加工方法におい
て、前記通気性砥石と前記被加工ワークとの間に接触が
生ずる研削加工部に研削液を供給すると共に該研削加工
部に向けて前記研削砥石の気孔に加圧された気体を送
気、噴出せしめ、前記加圧気体と前記研削液とを前記研
削加工部で混流せしめて研削加工を行なう研削加工方法
が提供される。

【０００８】又、本発明に依れば、砥粒間に連続した気
孔を有する通気性研削砥石と、前記通気性研削砥石を被
加工ワークに対して相対移動させることにより研削加工
を行わせる相対移動手段と、前記通気性砥石による研削
加工部に研削液を供給する研削液供給手段と、前記研削
加工部で前記研削液の液流に加圧気体を混流せしめるべ
く前記通気性砥石の気孔を通って前記研削加工部に噴出
する加圧気体を供給する加圧気体供給手段とを具備して
構成される研削加工装置が提供される。

【０００９】

【作用】上述の構成によれば、砥石の気孔を通過した加
圧気体の噴出流が研削加工部に供給された研削液に同研
削加工部で混合されて研削液流を付勢し、依って研削液
流による研削屑の除去作用と冷却作用とが促進される。
故に、砥石は目詰まりを起こすことなく長時間に渡り、
安定した研削加工作用を継続するから、微細砥粒によ
り、細緻な仕上げ研削面を有したワークの研削加工を達
成することができるのである。 以下、本発明を添付図
面に示す実施例に基づいて更に詳細に説明する。

【００１０】

【実施例】図１は、本発明による研削加工方法の基本的
な構成と作用とを説明するための砥石断面を拡大図示し
た断面図、図２は、本発明による研削加工方法を回転砥
石を用いてワークの平面研削に適用する実施例を示した
研削加工部の断面図、図３は、本発明による研削加工方
法を回転砥石を用いてワークの側面の研削加工に適用す
る実施例を示した研削加工部の断面図、図４は、本発明
による研削加工方法を非回転砥石を用いてワークの平面
研削に適用する実施例を示した研削加工部の断面図、図
５は、図４の５−５線による断面図である。

【００１１】図１の拡大断面図において、本発明の研削
加工方法の実施に用いる通気性砥石１０は、ダイヤモン
ド粒子等の周知の研削材粒子からなり、その粒子径が比
較的小さい砥粒１１を例えば、メラミン樹脂等のレジン
系のボンド１２により結合、支持してなり、砥粒１１と
ボンド１２から成る砥石内部の組織間には砥石１０の一
端側から研削作用部側へ連続する空隙状の気孔が形成さ
れ、これらの気孔によって砥石１０は通気性（従って通
水性も有する）を備え、従って、砥石１０の一端側から
圧力空気等の加圧気体を供給すると、同加圧気体は砥石
１０の気孔を点線で示すように通過したうえ、同砥石１
０により研削加工される被加工ワークＷと同砥石１０と
の接触部、即ち、研削加工部ＧＲに向けて噴出される構
造に成っている。なお、砥石１０は、供給された加圧気
体が砥石１０の気孔を通過後に所望の研削加工部ＧＲへ
噴出されように、周辺領域に必要に応じて樹脂材等によ
りコーティングが施されており、図示例では、側面領域
にコーティング層１３が設けられていることを示してい
る。

【００１２】このような通気性砥石１０を用いてワーク
Ｗの被加工面を研削加工する場合には、ワークＷと砥石
１０との間に相対的な送り移動が付与され、また、荒加
工から超仕上げ加工に至る加工段階に応じた適正な切り
込みが付与されることは従来の研削方法と何ら変わりな
いものと理解すれば良い。また、砥石１０とワークＷと
の間の相対送り移動は、砥石１０を装着した研削機械の
砥石ヘッド（図示なし）側を移動させる場合やワークＷ
を装着したワークテーブル（図示なし）を送り動作させ
る場合、両移動を組合わせた場合等、ワーク材質や形状
或いはワークＷの被加工面がミリング加工面かヘール加
工面か等の種々の加工条件に応じて適正に選定されるこ
とは言うまでもない。図１では、仮にワークＷと砥石１
０との相対移動方向を矢印Ｆで示してある。

【００１３】他方、砥石１０の研削加工作用工程の間に
は、砥石１０の外側から研削加工部ＧＲに研削液が供給
され、研削屑の除去と研削加工部ＧＲの冷却が行われ。
この研削液は、研削加工部ＧＲの加工点に確実に供給さ
れるように供給方向を適正に選定して行われることは、
当業者の熟知するところである。図示例では、ワークＷ
の右端側から研削液が供給され、研削加工部ＧＲを通過
してワークＷの左端側へ排出される場合を示している。

【００１４】さて、本発明に依れば、砥石１０によるワ
ークＷの被加工面に対する研削加工々程で、上述のよう
に研削液が供給されると共に砥石１０の内部組織の気孔
を通して所定の圧力を付与した加圧気体が供給される。
即ち、例えば、圧力空気源から適宜のフィルタ要素を経
由する圧力空気回路を介して圧力空気が砥石１０の一端
から内部組織へ導入され、研削加工部ＧＲへ噴出される
ように供給される。この結果、研削加工部ＧＲに噴出さ
れた圧力空気は、同研削加工部ＧＲを流動する研削液の
液流に押圧作用を付与しながら混合して流動し、研削液
の排出を促進する。従って、研削液による研削屑の押し
流し、除去作用が一層、倍加されると同時に液流の高速
化により冷却作用も促進される。しかも、研削液は研削
屑を押し流しながら、急速に研削加工部ＧＲから排出さ
れ、かつ圧力空気が砥石１０の内部から研削加工部ＧＲ
に向けて噴出されることにより、研削液によって除去さ
れる研削屑が砥石１０の研削作用部分に付着すること並
びに砥石内部組織中へ侵入することが確実に阻止され
る。故に、研削加工中に被加工面に対向した砥石１０の
研削作用部分における目詰りの発生が確実に防止される
ので、研削加工作用を長時間に渡り、安定して継続させ
ることが可能となる。

【００１５】図２は、図１に基づいて説明した本発明の
研削加工方法を適用した第一の実施例を示しており、通
気性を有する砥石１０は、カップ形砥石２０として形成
されており、砥石ヘッドの砥石支持具２２と該砥石支持
具２２にねじ係合部２６によって係止される砥石押さえ
具２４とによって保持されている。上記カップ形砥石２
０は、その底面部を研削作用部にしてワークＷの被加工
面を研削加工するように設けられ、上記砥石ヘッドの砥
石支持具２２と共に矢印Ａ方向に回転しながらワークＷ
の被加工面に沿って図示されていない移動手段で駆動さ
れて相対移動を行うことにより、当該ワーク被加工面に
研削加工作用を与える。

【００１６】ここで、砥石２０には加圧気体供給手段３
０から配管路３２を介して送られた圧力空気等の加圧気
体が砥石支持具２２に設けられた気体通路３４、３６を
経て供給され、この加圧気体は、砥石２０の内部組織に
おける砥粒間に形成された気孔を通過し、砥石２０の研
削作用部からワークＷと接触する研削加工部ＧＲへ噴出
される。なお、砥石２０の円筒外面２０ａは、砥石支持
具２２の円筒内面２２ａに密着され、また砥石２０の円
筒内面２０ｂがコーティング層２０Ｃで被覆されている
ので、圧力空気が砥石２０の円筒外面２０ａや円筒内面
２０ｂから噴出することはないように形成されている。

【００１７】他方、研削液供給手段４０から液管路４２
を経て砥石支持具２２の液通路４４と砥石押さえ具２４
に設けられた液通路４６とを経て砥石２０の下底部に形
成された空間中の研削加工部ＧＲへ研削液が供給されて
おり、この研削液は、カップ形砥石２０の環状研削作用
部による研削加工点を経て外部へ流動、排出される。そ
して、本発明によれば、この研削液流は研削加工点を通
過するとき、砥石２０の内部から噴出される上述の加圧
気体と混流して増速され、ワークＷから研削された研削
屑を押し流しながら迅速に外部へ排除すると同時に研削
作用時の発生熱を増速した研削液が効果的に奪熱してワ
ークＷの被加工面を冷却する。従って、砥石２０の研削
作用部は常時、目詰まりのない正常な研削作用部に維持
され、長時間に渡り、安定した研削加工作用を継続す
る。

【００１８】ここで、本発明に用いられる通気性砥石２
０は、その砥粒径が小さい微細砥粒であり、かつ、ビト
リファイド砥石の結晶化支持体より軟質のレジンボンド
で高密度に結合された構造を有すること、更に上述のよ
うに長時間、安定して正常に維持される砥石研削作用部
により研削加工されることから、ワークＷの被加工面
は、極めて緻密な研削面として仕上げ加工され、経験的
には面粗度２〜５μｍＲｍａｘの切削加工面を面粗度
０．０５μｍＲｍａｘ程度の緻密面に仕上げる研削加工
を施すことが可能となる。

【００１９】上述した第一の実施例は、回転砥石２０に
よってワークＷの切削平面等を研削加工する実施例であ
るが、図３に示す第二の実施例は、回転する通気性砥石
により、ワークＷの縦方向の側面を研削する実施例を示
している。本実施例では、通気性の砥石５０が中空円筒
形状を有し、円筒状の砥石支持具５２の下端部に形成さ
れた小径の砥石保持部分５３に装着され、押さえ具５４
により下端側から支持、固定されている。この押さえ具
５４は、前述した第一の実施例の押さえ具２４と同様に
ねじ係合部５６により砥石支持具５２に係止され、同押
さえ具５４のフランジ部５８と上記小径の砥石保持端部
分５３の上端の座との間に砥石５０は挟持されている。

【００２０】この本実施例で用いられる通気性の砥石５
０は、その外筒面５０ａを研削作用部分にして砥石支持
具５２と共に回転（矢印Ｒ）しながら、ワークＷの縦方
向の平板状側面や円筒壁面に沿って上下方向に相対移動
することにより同ワーク側面や壁面に研削加工を付与す
るように成っている。ここで、砥石５０による研削加工
々程では、加圧気体供給手段３０から配管路３２を経て
供給される加圧気体、例えば圧力空気が砥石支持具５２
に形成された縦通路３４と環状通路３６とを経て砥石５
２の円筒内面に導入され、このとき、圧力空気は、通気
性の砥石５０の内部組織中の気孔を通過し、研削作用部
を成す砥石外筒面から噴出される。ここで、砥石５０の
上下面は砥石支持具５２と押さえ具５４のフランジ部５
８によって挟持されていることから、圧力空気は集中的
に砥石５０の外筒面５０ａの研削部分から外部へ噴出さ
れるのである。

【００２１】他方、研削液が研削液供給手段４０から配
管路４２を経て、砥石５０の外筒面５０ａの研削作用部
分がワークＷの被加工面に接触する研削加工部ＧＲにお
ける加工点へ直接、供給されている。このとき、研削液
は砥石５０の研削作用部分から噴出される圧力空気等の
加圧気体により加圧されて増速されるから、前述の実施
例の場合と同様に、迅速に研削加工部ＧＲから研削屑を
押し流して除去し、かつ同研削加工部ＧＲにおけるワー
クＷの表面や砥石表面を冷却するのである。この結果、
本実施例においても、砥石５０の外筒面５０ａの研削作
用部分は、常に、研削屑による目詰まり作用を受けるこ
となく、正常の研削加工をワーク被加工面に安定して付
与することができるのである。従って、ワークＷの被加
工面を高精度の超仕上げ研削加工面に研削加工すること
ができるのである。

【００２２】本実施例による研削加工方法も、予め周知
のマシニングセンタやフライス盤により切削加工された
ワーク加工面に仕上げ研削加工を施して緻密な超仕上げ
面に形成することができる。従って、金型等において、
底面から立ち上がる縦方向の壁面領域の仕上げ研削加工
等を適切に達成することができる。上述した第一、第二
の実施例では、通気性を有する微細砥粒を高密度に樹脂
ボンドで結合、支持したレジン系砥石を砥石支持具２２
又は５２と共に回転させながらワーク被加工面との間で
相対的な移動を与えて研削加工を行う実施例としたが、
例えば、ヘールバイトで切削加工されたワーク被加工面
の仕上げ加工を研削加工で行う場合等には、砥石を非回
転状態でワーク被加工面に対して繰り返し相対的に移動
させて研削加工を行うようにすることも可能である。

【００２３】図４及び図５は、そのような非回転砥石に
よりワーク被加工面に研削加工を施す場合の実施例を図
示している。図４及び５において、角棒状の砥石６０は
上述した２つの実施例と同様に通気性のレジン系砥石か
らなり、砥石支持具６２の角孔状の砥石保持孔６３中に
上端部が装着されている。同砥石６０は、止めねじ６４
によって砥石支持具６２に固定され、図５に示すよう
に、砥石保持孔６３の壁面と対向した砥石４周壁におけ
る３つの周壁面は、コーティング層６０ｂにより被覆さ
れ、他の１つの周壁はコーティング層６０ｂを設けない
ことにより、砥石支持具６２の上方から加圧気体供給手
段３０から配管路３２及び通路３４を経て加圧気体、例
えば、圧力空気が供給されると、同圧力空気は砥石内部
の気孔を通過後に、コーティング層６０ｂの無い砥石周
壁とワーク被加工面を研削する研削作用部分とから噴出
される。

【００２４】他方、砥石６０のコーティング層６０ｂが
設けられていない周壁と対向した砥石保持孔６３の内壁
面に開口した液口６５が同砥石支持具６２中に形成され
た液通路６６、外部配管路４２を経て研削液供給手段４
０に連通され、研削加工々程の間には研削液供給手段４
０から連続的に研削液が液口６５を経て砥石６０とワー
ク被加工面とが接触する研削加工部ＧＲにおける加工点
へ供給される。

【００２５】この結果、研削加工部ＧＲにおいては、研
削液が砥石６０内部組織の気孔を経て噴出される圧力空
気と混合すると共に同圧力空気により付勢、増速されて
流速を速めながら、加工点で発生する研削屑を迅速に搬
送、除去し、かつ、ワーク被加工面の研削加工点で発生
する研削熱を奪熱、冷却する。即ち、研削液による研削
屑の除去作用と冷却作用が促進される。しかも、既述の
如く、砥石６０の研削作用部分で目詰まりの発生が防止
されるから、ワークＷの研削加工々程中、高密度の細砥
粒を有した砥石６０の研削作用が安定し、故に、ワーク
Ｗの被加工面、特に、ヘール切削加工後のワーク面を緻
密な研削面に仕上げ加工することが可能となる。勿論、
本実施例は、ヘール切削工具によるヘール切削加工面の
仕上げ研削加工に限定されるものではなく、ミリング加
工面を対象にして仕上げ研削加工を施す用途にも適用可
能であることは言うまでもない。

【００２６】なお、加圧気体供給手段３０や研削液供給
手段４０からの流体を砥石に導入するのは、公知のスピ
ンドルスルークーラント装置やツールスルークーラント
装置を利用すれば良い。

【００２７】

【発明の効果】以上の種々の実施例の説明を介して理解
できるように、本発明によれば、最近、開発されつつあ
るダイヤモンド等の微細な砥粒をレジン系ボンドで結合
した組織を有し、砥粒間に連続した気孔を有することに
より通気性を備えた砥石を用い、かつ、砥石と被加工ワ
ークの相対移動による研削加工部の研削加工点に研削液
を供給しながら、砥石の気孔を通過して同研削加工部へ
加圧された気体を噴出させることにより、研削加工部で
気液を混流させ、以て研削液による加工屑の除去と冷却
作用とを促進し、かつ、砥石の目詰まりを防止せしめる
ようにした研削加工方法および装置が提供されるので、
ワークの被加工面の全面に対して常に、一定した研削加
工作用を付与することができ、かつ、面粗度が極めて小
さな緻密な研削面を得ることができる。この結果、ワー
クの被加工面を、高精度の仕上げ加工面に仕上げ加工す
る用途に利用することができる。

【００２８】また、本発明によれば、砥石の研削作用部
分の目詰まりを確実に防止できるので、砥石自体の長寿
命を保証をことも可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による研削加工方法の基本的な構成と作
用とを説明するための砥石断面を拡大図示した断面図で
ある。

【図２】本発明による研削加工方法を回転砥石を用いて
ワークの平面研削に適用する実施例を示した研削加工部
の断面図である。

【図３】本発明による研削加工方法を回転砥石を用いて
ワークの側面の研削加工に適用する実施例を示した研削
加工部の断面図である。

【図４】本発明による研削加工方法を非回転砥石を用い
てワークの平面研削に適用する実施例を示した研削加工
部の断面図である。

【図５】図４の５−５線による断面図である。

【符号の説明】

１０…砥石 １１…砥粒 １２…ボンド １３…コーティング層 ２０…砥石 ２２…砥石支持具 ２４…押さえ具 ３０…加圧気体供給手段 ４０…研削液供給手段 ５０…砥石 ５２…砥石支持具 ５４…押さえ具 ６０…砥石 ６２…砥石支持具 Ｗ…ワーク ＧＲ…研削加工部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 砥粒間に連続した気孔を有する通気性の
   研削砥石を被加工ワークに対して相対的に移動させて加
   工を行う研削加工方法において、 前記通気性砥石と前記被加工ワークとの間に接触が生ず
   る研削加工部に研削液を供給すると共に該研削加工部に
   向けて前記研削砥石の気孔に加圧された気体を送気、噴
   出せしめ、 前記加圧気体と前記研削液とを前記研削加工部で混流せ
   しめて切削加工を行なうことを特徴とする研削加工方
   法。
2. 【請求項２】 砥粒間に連続した気孔を有する通気性研
   削砥石と、 前記通気性研削砥石を被加工ワークに対して相対移動さ
   せることにより研削加工を行わせる相対移動手段と、 前記通気性砥石による研削加工部に研削液を供給する研
   削液供給手段と、 前記研削加工部で前記研削液の液流に加圧気体を混流せ
   しめるべく前記通気性砥石の気孔を通って前記研削加工
   部に噴出する加圧気体を供給する加圧気体供給手段と、
   を具備して構成されることを特徴とする研削加工装置。