JPH0673811B2 - 砥石の成形加工方法 - Google Patents
砥石の成形加工方法Info
- Publication number
- JPH0673811B2 JPH0673811B2 JP1124127A JP12412789A JPH0673811B2 JP H0673811 B2 JPH0673811 B2 JP H0673811B2 JP 1124127 A JP1124127 A JP 1124127A JP 12412789 A JP12412789 A JP 12412789A JP H0673811 B2 JPH0673811 B2 JP H0673811B2
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- Japan
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- grindstone
- laser
- dresser
- processing
- diamond
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- Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、砥石の成形加工方法の改良に関する。
従来、レジンボンドダイヤモンド砥石、メタルボンドダ
イヤモンド砥石のようなダイヤモンド、立方晶窒化硼素
等の超硬粒子をボンドした超硬質砥石の成形には主とし
てダイヤモンドドレッサが利用されるが、ダイヤモンド
同志の共研であるため、研磨困難で長時間を要しダイヤ
モンドドレッサにより高精度成形した後のドレッサの成
形量に対する摩耗量が大きく、寿命が短い欠点があっ
た。このため成形コストが上昇し、砥石が極めて高価に
なるという欠点があった。
イヤモンド砥石のようなダイヤモンド、立方晶窒化硼素
等の超硬粒子をボンドした超硬質砥石の成形には主とし
てダイヤモンドドレッサが利用されるが、ダイヤモンド
同志の共研であるため、研磨困難で長時間を要しダイヤ
モンドドレッサにより高精度成形した後のドレッサの成
形量に対する摩耗量が大きく、寿命が短い欠点があっ
た。このため成形コストが上昇し、砥石が極めて高価に
なるという欠点があった。
本発明は、このような欠点の解消を目的として発明され
たものであり、被加工体砥石の加工面に集束したレーザ
ービームを照射し、照射点を前記加工面に対して相対移
動させると共に前記レーザービームが前記加工面に常に
略直角に入射するように相対姿勢を制御して最終形状と
近似した形状に加工し、次に、該近似形状に加工された
被加工体砥石の表面を熱影響層を含めて最終形状まで超
硬ドレッサにより仕上成形加工することを特徴とする。
たものであり、被加工体砥石の加工面に集束したレーザ
ービームを照射し、照射点を前記加工面に対して相対移
動させると共に前記レーザービームが前記加工面に常に
略直角に入射するように相対姿勢を制御して最終形状と
近似した形状に加工し、次に、該近似形状に加工された
被加工体砥石の表面を熱影響層を含めて最終形状まで超
硬ドレッサにより仕上成形加工することを特徴とする。
本発明は被加工体砥石を予めレーザービームを照射する
ことにより近似加工し、該近似加工された砥石を超硬ド
レッサにより高精度に仕上加工するものであるから、レ
ーザー加工により粗加工の近似加工が高速度に工具によ
る消耗等を伴うことなく加工でき、仕上加工のドレッシ
ングは主としてレーザー照射による熱影響層の加工であ
るから、研削トルクが低くなり容易に短時間に高精度に
仕上げることができると共にドレッサの摩耗を少なく工
具寿命を高めることができる。又前記レーザービーム加
工のビーム照射は砥石加工面に対して集束ビームを照射
し照射点を処理形状に相対移動させると共に前記加工面
に対して前記レーザービームが常にほぼ直角に入射する
ように相対姿勢制御を行ないながら加工処理するからレ
ーザー光の加工能力が入射角のCOSに比例するので常に
最大能力で加工することができ高速度の高能率の加工を
することができる。又超硬ドレッサによる仕上成形はレ
ーザーによる熱影響層を含めて最終形状までをドレッシ
ングするようにしているので、成形品に熱影響層を残す
ことなく加工仕上することができ成形砥石の品質性能を
高め精密砥石を成形することができる。
ことにより近似加工し、該近似加工された砥石を超硬ド
レッサにより高精度に仕上加工するものであるから、レ
ーザー加工により粗加工の近似加工が高速度に工具によ
る消耗等を伴うことなく加工でき、仕上加工のドレッシ
ングは主としてレーザー照射による熱影響層の加工であ
るから、研削トルクが低くなり容易に短時間に高精度に
仕上げることができると共にドレッサの摩耗を少なく工
具寿命を高めることができる。又前記レーザービーム加
工のビーム照射は砥石加工面に対して集束ビームを照射
し照射点を処理形状に相対移動させると共に前記加工面
に対して前記レーザービームが常にほぼ直角に入射する
ように相対姿勢制御を行ないながら加工処理するからレ
ーザー光の加工能力が入射角のCOSに比例するので常に
最大能力で加工することができ高速度の高能率の加工を
することができる。又超硬ドレッサによる仕上成形はレ
ーザーによる熱影響層を含めて最終形状までをドレッシ
ングするようにしているので、成形品に熱影響層を残す
ことなく加工仕上することができ成形砥石の品質性能を
高め精密砥石を成形することができる。
以下図面の一実施例により本発明を説明する。第１図は
レーザーを用いて砥石の成形を行なう工程の説明図で、
１は被加工体砥石で、回転Ｃ軸に支持され低速回転され
ると共にＸ軸（図面の左右）に位置制御される。２はレ
ーザー発振器で、YAGレーザーが用いられ、発振出力は
反射ミラー３で直角に曲げられ、ガルバノミラー４で反
射して、フィールドフラットレンズ５により集束されて
砥石１の加工面の一点に集光照射される。
レーザーを用いて砥石の成形を行なう工程の説明図で、
１は被加工体砥石で、回転Ｃ軸に支持され低速回転され
ると共にＸ軸（図面の左右）に位置制御される。２はレ
ーザー発振器で、YAGレーザーが用いられ、発振出力は
反射ミラー３で直角に曲げられ、ガルバノミラー４で反
射して、フィールドフラットレンズ５により集束されて
砥石１の加工面の一点に集光照射される。
発振器２はYAGレーザーに限らないが、YAGレーザーは波
長1.06μｍであるから特殊材料の光学系部品（例えばレ
ンズZn-Se）を使用する必要がなく、フィールドクラッ
トレンズ、ミラー、光学系の保護ガラスに一般光学系部
品が使用でき、又ビーム径を最小20μｍ程度の微小径に
まで絞ることができ、炭酸ガスレーザーに比べて高精度
加工ができる等の利点がある。例えば、出力は連続250
W、ビーム系8mmのものを使用し、フィールドフラットレ
ンズ５とガルバノミラー４の作動によって微小径に集束
されたビームを砥石１の加工面に照射走査する。砥石１
をＣ軸に低速で回転させながらＸ軸方向に位置制御しレ
ーザー光の焦点と加工表面との距離、即ち表面からの深
さを制御し、又ガルバノミラー４のβ軸を制御すること
によって被加工体加工面の縦方向への焦点の位置制御を
する。れによりレーザービームは砥石加工面に常にほぼ
直角に入射するよう制御され、最大能力をもってレーザ
ー加工が行なわれ、元の破線状態から実線形状に近似成
形される。この際、近似成形された加工面は階段状の近
似曲線となるが、その階段状のピッチをレーザー照射に
よる熱影響層の厚さより小さくしておけば、後段のダイ
ヤモンドドレッサによる仕上成形加工を容易に行なうこ
とができる。
長1.06μｍであるから特殊材料の光学系部品（例えばレ
ンズZn-Se）を使用する必要がなく、フィールドクラッ
トレンズ、ミラー、光学系の保護ガラスに一般光学系部
品が使用でき、又ビーム径を最小20μｍ程度の微小径に
まで絞ることができ、炭酸ガスレーザーに比べて高精度
加工ができる等の利点がある。例えば、出力は連続250
W、ビーム系8mmのものを使用し、フィールドフラットレ
ンズ５とガルバノミラー４の作動によって微小径に集束
されたビームを砥石１の加工面に照射走査する。砥石１
をＣ軸に低速で回転させながらＸ軸方向に位置制御しレ
ーザー光の焦点と加工表面との距離、即ち表面からの深
さを制御し、又ガルバノミラー４のβ軸を制御すること
によって被加工体加工面の縦方向への焦点の位置制御を
する。れによりレーザービームは砥石加工面に常にほぼ
直角に入射するよう制御され、最大能力をもってレーザ
ー加工が行なわれ、元の破線状態から実線形状に近似成
形される。この際、近似成形された加工面は階段状の近
似曲線となるが、その階段状のピッチをレーザー照射に
よる熱影響層の厚さより小さくしておけば、後段のダイ
ヤモンドドレッサによる仕上成形加工を容易に行なうこ
とができる。
第２図はダイヤモンドドレッサによる仕上成形加工を説
明するもので、６はダイヤモンドドレッサで、Ｒ・αの
駆動装置７に取付けられ、砥石１の高精度成形を行な
う。ダイヤモンドドレッサ６には、例えば細いダイヤモ
ンドパウダが軟質金属によってボンドされたインプリド
レッサで、精密成形に適したブレードタイプを利用す
る。これは鋭利な形状をして砥石面を綺麗に修正するこ
とができる特徴を有する。
明するもので、６はダイヤモンドドレッサで、Ｒ・αの
駆動装置７に取付けられ、砥石１の高精度成形を行な
う。ダイヤモンドドレッサ６には、例えば細いダイヤモ
ンドパウダが軟質金属によってボンドされたインプリド
レッサで、精密成形に適したブレードタイプを利用す
る。これは鋭利な形状をして砥石面を綺麗に修正するこ
とができる特徴を有する。
この仕上加工時はＣ軸に砥石１を高速回転させる。そこ
にダイヤモンドドレッサ６を当てて加工する。駆動装置
７に於て、α軸を回動させることによってダイヤモンド
ドレッサの傾きを変え、被加工物の曲率の法線方向とほ
ぼ一致させ、又被加工物とダイヤモンドドレッサ６の相
対的位置をＲ軸によって制御し輪郭をトレースしながら
加工する。Ｒ軸の回転中心と被加工物表面の曲率の中心
との位置のずれを砥石Ｚ軸で補正し、Ｒ軸、α軸、Ｚ軸
を制御することによって砥石１の表面を高精度に仕上成
形する。
にダイヤモンドドレッサ６を当てて加工する。駆動装置
７に於て、α軸を回動させることによってダイヤモンド
ドレッサの傾きを変え、被加工物の曲率の法線方向とほ
ぼ一致させ、又被加工物とダイヤモンドドレッサ６の相
対的位置をＲ軸によって制御し輪郭をトレースしながら
加工する。Ｒ軸の回転中心と被加工物表面の曲率の中心
との位置のずれを砥石Ｚ軸で補正し、Ｒ軸、α軸、Ｚ軸
を制御することによって砥石１の表面を高精度に仕上成
形する。
以上のようにして、YAGレーザーを用いて近似形状に成
形加工した砥石をダイヤモンドドレッサによって最終形
状まで高精度に仕上加工を行なう。砥石にレジンボンド
ダイヤモンド砥石で、直径20mm、ダイヤ粒に＃140、集
中度100ctを使用した砥石を回転数60rpmで回転させ、YA
Gレーザーを照射する。YAGレーザーの平均パワー（Ｑス
イッチ繰返し周波数8KHz一定）と砥石の除去量、即ち加
工深さ及び加工による熱影響層の深さの関係は、実験結
果、第３図のグラフのようであった。
形加工した砥石をダイヤモンドドレッサによって最終形
状まで高精度に仕上加工を行なう。砥石にレジンボンド
ダイヤモンド砥石で、直径20mm、ダイヤ粒に＃140、集
中度100ctを使用した砥石を回転数60rpmで回転させ、YA
Gレーザーを照射する。YAGレーザーの平均パワー（Ｑス
イッチ繰返し周波数8KHz一定）と砥石の除去量、即ち加
工深さ及び加工による熱影響層の深さの関係は、実験結
果、第３図のグラフのようであった。
熱影響層の深さは加工深さに比例して増大し、例えば、
砥石を1mm除去するのに約80Wの出力が必要であり、その
時の加工による熱影響層が約0.23mm程度残ることがわか
った。従って、ダイヤモンドドレッサによる除去加工
は、この熱影響層を含めて除去加工するため、YAGレー
ザーの出力によって変化する熱影響層が除去できるよう
切込みドレッシングする必要がある。
砥石を1mm除去するのに約80Wの出力が必要であり、その
時の加工による熱影響層が約0.23mm程度残ることがわか
った。従って、ダイヤモンドドレッサによる除去加工
は、この熱影響層を含めて除去加工するため、YAGレー
ザーの出力によって変化する熱影響層が除去できるよう
切込みドレッシングする必要がある。
第４図は、ダイヤモンドドレッサによる切込み加工深さ
とドレッシングトルクとの関係を実験したグラフ図で、
図上×印のグラフがレーザー処理しない砥石に直接ダイ
ヤモンドドレッシングを行なった従来例で、この場合の
ドレッシングトルクが切込み深さに比例して殆んど直線
的に増大する。これに対してレーザー出力を各々15W、3
5W、60Wと変えてレーザー加工したものにダイヤモンド
ドレッシング仕上げした本発明の場合は、切込み深さが
浅い範囲ではトルクが小さく、切込み深さの増加によっ
てトルクが急に増加する抛物線を画く、この曲率の大き
い変化点は、丁度第３図のレーザー出力に対応する熱影
響層の深さ程度に切込み深さを設定した場合で、熱影響
層を加工するとき極めて低トルクで加工できることがわ
かる。
とドレッシングトルクとの関係を実験したグラフ図で、
図上×印のグラフがレーザー処理しない砥石に直接ダイ
ヤモンドドレッシングを行なった従来例で、この場合の
ドレッシングトルクが切込み深さに比例して殆んど直線
的に増大する。これに対してレーザー出力を各々15W、3
5W、60Wと変えてレーザー加工したものにダイヤモンド
ドレッシング仕上げした本発明の場合は、切込み深さが
浅い範囲ではトルクが小さく、切込み深さの増加によっ
てトルクが急に増加する抛物線を画く、この曲率の大き
い変化点は、丁度第３図のレーザー出力に対応する熱影
響層の深さ程度に切込み深さを設定した場合で、熱影響
層を加工するとき極めて低トルクで加工できることがわ
かる。
従って、ドレッシング深さはこの熱影響層を含めて僅か
最終仕上形状まで切込んで仕上成形することによってド
レッシングトルクを低下させた状態で加工でき、ダイヤ
モンドドレッサの摩耗を少なくし高精密に容易に仕上げ
ることができる。ドレッシングトルク及びドレッサの寿
命が数倍改善されることが認められ、レーザーによる近
似成形加工が極めて効果的であることが確認できた。
最終仕上形状まで切込んで仕上成形することによってド
レッシングトルクを低下させた状態で加工でき、ダイヤ
モンドドレッサの摩耗を少なくし高精密に容易に仕上げ
ることができる。ドレッシングトルク及びドレッサの寿
命が数倍改善されることが認められ、レーザーによる近
似成形加工が極めて効果的であることが確認できた。
尚、以上は一実施例によって説明したが、レーザーにYA
Gレーザー以外のものが利用でき、ドレッサにも被加工
体砥石の種類によって他の超硬ドレッサを用いることが
できる。砥石には、メタルボンド砥石、セラミック焼結
砥石、その他のものが、その砥粒にダイヤモンド以外の
cBN、Al2O3、ZrO2等の砥粒を用いることができる。
Gレーザー以外のものが利用でき、ドレッサにも被加工
体砥石の種類によって他の超硬ドレッサを用いることが
できる。砥石には、メタルボンド砥石、セラミック焼結
砥石、その他のものが、その砥粒にダイヤモンド以外の
cBN、Al2O3、ZrO2等の砥粒を用いることができる。
以上のように本発明は、砥石の成形加工に当り、始めに
レーザービームの照射によって近似形状加工を行ない、
次に、この近似形状に加工された砥石の表面を熱影響層
を含めて最終形状まで超硬ドレッサにより仕上成形加工
するようにしたので、超硬ドレッサによる仕上成形加工
を低トルクで容易に行なうことができ、このため超硬ド
レッサの摩耗を低減して寿命を大幅に延ばすことができ
ると共に高精度の砥石を短時間に容易に得ることができ
る。又レーザービーム加工は加工面に集束した照射点を
処理形状に相対移動させると共に前記加工面に対して前
記レーザービームが常にほぼ直角に入射するように相対
姿勢制御を行ないながら加工するから、レーザー出力の
最大能力をもって加工することができ、効率高い急速加
工をすることができる。又ドレッシングの仕上加工はレ
ーザー処理による熱影響層を含めて最終形状までのドレ
ッシングを行なうようにしたから、熱変質層を完全に除
去した高精度加工をすることができ、研削性能の高い砥
石が精密に成形できる効果がある。
レーザービームの照射によって近似形状加工を行ない、
次に、この近似形状に加工された砥石の表面を熱影響層
を含めて最終形状まで超硬ドレッサにより仕上成形加工
するようにしたので、超硬ドレッサによる仕上成形加工
を低トルクで容易に行なうことができ、このため超硬ド
レッサの摩耗を低減して寿命を大幅に延ばすことができ
ると共に高精度の砥石を短時間に容易に得ることができ
る。又レーザービーム加工は加工面に集束した照射点を
処理形状に相対移動させると共に前記加工面に対して前
記レーザービームが常にほぼ直角に入射するように相対
姿勢制御を行ないながら加工するから、レーザー出力の
最大能力をもって加工することができ、効率高い急速加
工をすることができる。又ドレッシングの仕上加工はレ
ーザー処理による熱影響層を含めて最終形状までのドレ
ッシングを行なうようにしたから、熱変質層を完全に除
去した高精度加工をすることができ、研削性能の高い砥
石が精密に成形できる効果がある。
第１図は本発明の一実施例のレーザー加工工程を説明す
る実施例図、第２図はそのドレッシング工程を説明する
実施例図、第３図及び第４図は本発明の一実験例を示す
グラフ図である。 １……砥石 ２……レーザー発振器 ４……ガルバノミラー ５……レンズ ６……ドレッサ ７……Ｒ・α駆動装置
る実施例図、第２図はそのドレッシング工程を説明する
実施例図、第３図及び第４図は本発明の一実験例を示す
グラフ図である。 １……砥石 ２……レーザー発振器 ４……ガルバノミラー ５……レンズ ６……ドレッサ ７……Ｒ・α駆動装置
Claims (1)
- 【請求項１】砥石の成形加工に当り、被加工体砥石の加
工面に集束したレーザービームを照射し、照射点を前記
加工面に対して相対移動させると共に前記レーザービー
ムが前記加工面に常に略直角に入射するように相対姿勢
を制御して最終形状と近似した形状に加工し、次に、該
近似形状に加工された被加工体砥石の表面を熱影響層を
含めて最終形状まで超硬ドレッサにより仕上成形加工す
ることを特徴とする砥石の成形加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1124127A JPH0673811B2 (ja) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | 砥石の成形加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1124127A JPH0673811B2 (ja) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | 砥石の成形加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02303765A JPH02303765A (ja) | 1990-12-17 |
| JPH0673811B2 true JPH0673811B2 (ja) | 1994-09-21 |
Family
ID=14877596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1124127A Expired - Lifetime JPH0673811B2 (ja) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | 砥石の成形加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0673811B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58191956U (ja) * | 1982-06-18 | 1983-12-20 | 株式会社井上ジャパックス研究所 | 研削盤 |
| JPH0673810B2 (ja) * | 1985-11-26 | 1994-09-21 | 株式会社井上ジャパックス研究所 | 砥粒の特性制御方法 |
-
1989
- 1989-05-19 JP JP1124127A patent/JPH0673811B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02303765A (ja) | 1990-12-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |