JPH0818251B2

JPH0818251B2 - 砥石整形装置

Info

Publication number: JPH0818251B2
Application number: JP1315542A
Authority: JP
Inventors: 仙之助富田
Original assignee: 株式会社富田鐵工所
Priority date: 1989-12-05
Filing date: 1989-12-05
Publication date: 1996-02-28
Anticipated expiration: 2011-02-28
Also published as: JPH03178773A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、導電性砥石の形直し（ツルーイング）を行
う砥石整形装置に関し、特に、ダイヤモンドや立方晶窒
化ほう素（CBN）の砥粒、いわゆる超砥粒を金属で固め
た導電性砥石の形直しに好適なものである。

（従来の技術）従来、例えば円板状砥石を加工装置にセットしたとき
に、回転軸に対する偏心が生じたり、円板状のダイヤモ
ンド砥石の作用面が不均一に減耗して形が狂った場合に
は、その作用面を削り取って正しい形状に仕上げること
が、ブレーキ式ツルーイング装置と称されるものにより
SiC砥石を用いて行われている。

これを説明すると、ブレーキ式ツルーイング装置を研
削盤のテーブル上に固定し、回転しているダイヤモンド
砥石に対して一定の切り込み速度で、SiC砥石を送り込
むと、SiC砥石はつれ回り始める。ツルーイング装置の
ブレーキ機構によりSiC砥石の回転数は一定に保たれ、
高速回転するダイヤモンド砥石とSiC砥石との間にすべ
りが生じてダイヤモンド砥石の作用面は削られ、ツルー
イングされる。

（発明が解決しようとする課題）このように従来のブレーキ式ツルーイング装置による
形直しは、レンジやガラスを結合剤とする超砥粒砥石に
対しては有効である。

しかし、金属を結合剤とする導電性の超砥粒砥石で
は、砥石が強固で摩耗し難いために、きわめて低能率で
あって、実用性に乏しいという欠点があった。

そこで、本発明は、金属を結合剤とする導電性砥石を
高能率で整形でき、しかもツルーイング素子の消耗の低
減化を図るようにした装置を提供することを目的とす
る。

（課題を解決するための手段）かかる目的を達成するために、本発明は、以下のよう
に構成する。

すなわち、本発明は、導電性砥石の作用面に向けてネ
ジ送りされる、導電性、高い硬度及び耐摩耗性を有する
ツルーイング素子と、前記ツルーイング素子を前記送り
方向の軸を中心に回転する回転機構と、前記ツルーイン
グ素子と前記導電性砥石の間に電位差を与える給電手段
と、前記ツルーイング素子と前記導電性砥石との接触部
に導電性加工液を噴射して供給する導電性加工液噴射ノ
ズルとを備えてなるものである。

（作用）このように構成する本発明では、ツルーイング素子
は、回転機構により回転しながら、導電性砥石の作用面
に向けてネジ送りされる。このため、ツルーイング素子
の位置は導電性砥石の作用面の凹凸形状に影響されな
い。従って、導電性砥石の回転に伴って、ツルーイング
素子の砥石の作用面に対し接触と非接触を頻繁に繰り返
す。すなわちツルーイング素子は、導電性砥石の作用面
に対し非弾性的に接触するのである。

このような動きをするツルーイング素子と回転中の導
電性砥石間には、さらに砥石側が平均的にプラスになる
ような電圧を印加する電力がそれぞれ供給されることに
加え、両接触部に向けて噴射ノズルから導電性加工液が
噴射して供給される。この導電性加工液は気泡を含み、
ときには噴霧状となってツルーイング素子と導電性砥石
の接触部分に供給される。

そのため、導電性砥石の作用面は、放電作用、電解作
用、および研摩作用を同時にうける。

すなわち、導電性砥石の作用面は、砥石自身の偏心や
砥粒の突出のために、うねりや微小な凹凸が生じる。し
かも導電性砥石の作用面は、砥石の回転により遠心力が
働くから、ツルーイング素子と導電性砥石の接触部分の
間隙に進入した加工液は激しく撹乱されるとともに、遠
心方向へ強く排除の力が加わる。これに加えて加工液に
混入した気泡により導電性加工液は、常時ツルーイング
素子と導電性砥石の接触部分の間隙を満たしたままでな
く、満たしたり満たしてなかったりの状態を短時間の間
に繰り返すことになる。

そして、導電性加工液が接触部分の間隙を満たさない
瞬間には、放電火花が発生し、これがボンド金属を溶解
飛散させる（放電作用）。

また、ツルーイング素子と砥石の導電性のボンド金属
とが導電性加工液を介して導電している際には、メタル
ボンドの溶解が起こる（電解作用）。

ツルーイング素子と導電性砥石の作用面とが直接接触
する際に、導電性砥石の突出した砥粒やボンド金属がツ
ルーイング素子により物理的に削り落とされ研摩される
（研摩作用）。

このように、本発明では、３つ作用が働くが、これら
は単に独立して作用するだけでなく、互いの効果を促進
するように相乗的に作用する。

例えば、電解作用によって砥石作用面のボンドメタル
が溶け、非導電性物質である砥粒が作用面から突出する
が、この砥粒の突出によってツルーイング素子による砥
粒のカキ取りなどの研摩作用が促進される。

他方、研摩作用により、砥石作用面のボンドメタルの
表面は絶えず、こすられ、削られるから、砥石作用面に
電解作用を妨げるような電解生成物の被膜が生成せず、
電解作用が促進される。

また放電は、研磨作用により削り取られたボンドメタ
ルの切粉と、ボンドメタルの接触離間時にも起るから、
研磨作用が放電作用を促進する。

他方、放電作用は、砥石作用面のボンドメタルの表面
にアバタ状の放電痕を作るとともに、砥粒を破砕する
が、この放電痕の生成と砥粒の破砕によって、ツルーイ
ング素子によるボンドメタルのカキ取り及び砥粒のカキ
取り破砕が極めて容易となり、研磨作用の能率が大幅に
アップするから、放電作用は研磨作用を促進する。

さらに、放電作用により砥石作用面のボンドメタルの
表面に放電痕の凹凸が作られるが、この凹凸の生成はボ
ンドメタル面の面積を増し、電解作用を促進する。

他方、電解作用は、ボンドメタルを溶解することによ
って砥粒をボンドメタル表面から突出させ、ボンドメタ
ル面とツルーイング素子の当り面の間に微小なギャップ
を作るが、このギャップの形成は、ボンドメタルの切粉
を介しての放電を可能にし、放電作用を促進する。

このように、本発明では、電解、放電、研磨の３つの
作用は相乗的に働くので、金属を結合剤とする導電性砥
石を高能率に整形でき、しかもツルーイング素子の消耗
の低減化が図れる。

（実施例）本発明の実施例について、図面を参照して説明する。

図において、ａは形直しの対象である導電性砥石であ
り、ダイヤモンドやCBNなどからなる超砥粒を導電性を
有する金属により結合し、円板状に形成したものであ
る。この導電性砥石ａは、図示しない回転駆動装置の回
転軸に回転自在に取付けられている。

１は導電性砥石ａを形直しするツルーイング素子であ
る。このツルーイング素子１は、導電性、高い硬度およ
び耐摩耗性を有するものを素材とし、棒状またはブロッ
ク状に形成する。素子材料としては、鉄、ニッケル、コ
バルト、クロム、ジルコニウム、チタン、バナジウム等
の金属、及びこれらをベースにした合金、化合物、ある
いはこれらの金属、合金にダイヤ、CBN、SiC、TiC、Ti
N、Si₃N₄、TiB₂、ZnB₂、Cr₃C₂、Al₂O₃等の粒子や小片を
分散せしめたもの、あるいはダイヤ又はCBNの焼結体が
使用され得る。

例えば、市販のインプリドレッサー（特にダイヤを分
散せしめたもの）などが素子として好適であるが、特に
高い整形速度が必要な場合には、クロム、ジルコニウ
ム，チタン、あるいはこれらにダイヤ又はダイヤ及びCB
Nを分散せしめた素子が有効である。

ツルーイング素子１は、回転軸２の先端に取付けたチ
ャック３により回転軸２に対して着脱自在とする。ま
た、ツルーイング素子１の先端部近傍に、導電性加工液
を噴射する導電性加工液噴射ノズル４を配置する。

回転軸２は、軸受取付台５に取付けた軸受６で上下方
向に回転自在に支え、その下端部に歯車７を取付ける。

軸受取付台５は、中空状の送り台８に一体に取付けら
れ、この送り台８の仕切り部９に減速機10を介してサー
ボモータ11を取付ける。そして、減速機10の出力軸12に
歯車13を取付け、この歯車13が回転軸２の歯車７とかみ
合うようにする。

固定台14の上面側には、軸受取付具15を介して軸受16
を取付け、その軸受16でおねじ部17を形成した送り棒18
を上下方向に支える。送り棒18のおねじ部17は、送り台
８の仕切り部９を貫通して取付けためねじ19にねじ結合
する。

送り棒18の下端側は、軸継手20により固定台14の下面
側に取付けた減速機22の出力軸23と連結する。減速機22
には、一体に送りモータ24を取付ける。

第２図に示すように、固定台14上には、左右一対の送
り用レール（図示せず）を、取付具25、25によりそれぞ
れ取付ける。そして、この送り用レールには、送り台８
の内周にそれぞれ取付けた摺動体26、26を鋼球（図示せ
ず）を介して摺動自在に嵌合する。また、固定台14と送
り台８との連結部外周は、伸縮自在な伸縮部材27で被覆
する。

導電性砥石ａを回転する回転駆動装置とこの砥石整形
装置との電気的絶縁を図るために、例えば固定台14の底
部などの所定個所に絶縁体を貼り付ける。絶縁体として
は、プラスチック、セラミックス、石材マイカゴムなど
が好適である。なお、絶縁体による絶縁個所は、上述の
個所に限定されるものではない。

また、ツルーイング素子１と電気的に接続するため
に、所定個所にブラシ（図示せず）を設け、このブラシ
を給電線を介して給電用端子に接続する。従って、給電
用端子を電源に接続すれば、給電線およびブラシを介し
てツルーイング素子１に所望の電力が供給される。

このようにツルーイング素子１を電極とし、これに対
応する電極は導電性砥石ａとする。そして、導電性砥石
ａに対しても図示しない給電手段により砥石側が平均的
なプラスになるような電圧を印加する電力を供給する。

次に、このように構成する実施例の作用例について説
明する。

本装置は、通常、加工装置の被加工物を載せる台（例
えばマグネットチャックなど）の上に固定されるが、砥
石カバーが強固であれば、それに取り付けても良い。

サーボモータ11の回転は、減速機10、歯車７、13を経
由して回転軸２に伝達される。従って、この回転軸２に
チャック３を介して一体のツルーイング素子１は、所定
の速度（例えば0.5rpm以上の低速度）で回転する。

また、送りモータ24の回転は、減速機22を経て送り棒
18に伝達されるので、これにより送り台８が導電性砥石
ａに向けて送られる。従って、ツルーイング素子１は、
低速回転の状態で導電性砥石ａの作用面に非弾性的に接
触する。

このような動きをするツルーイング素子１と回転中の
導電性砥石ａとには、それぞれ電力が供給されることに
加え、両接触部に向けて導電性加工液噴射ノズル４から
導電性加工液が噴射供給される。

すなわち、導電性砥石ａの作用面は、砥石ａ自身の偏
心や砥粒の突出のために、うねりや微小な凹凸が生じ
る。しかも導電性砥石ａの作用面は、砥石ａ回転により
遠心力が働くから、ツルーイング素子１と導電性砥石ａ
の接触部分の間隙に進入した加工液は激しく撹乱される
とともに遠心方向へ強い排除の力が加わる。これに加え
て加工液に混入した気泡により加工液は、常時ツルーイ
ング素子１と導電性砥石ａの接触部分の間隙を満たすの
ではなく、満たしたり満たしてなかったりの状態を短時
間の間に繰り返すことになる。

そのため、導電性砥石ａの作用面（加工面）は、電気
的作用、電気化学的作用、および研磨作用を同時にうけ
る。

電気的作用とは、加工液が接触部材の間隙を満たして
いない際に導電性砥石ａの作用面とツルーイング素子１
との間で生ずる放電作用であり、ツルーイング素子１と
砥石ａの導電性のボンド金属が分離の際に放電火花が発
生し、これがボンド金属を溶解飛散させる作用をいう。
この放電作用により導電性砥石ａが溶かされ、かつ砥粒
が破砕される。

電気化学的作用とは、ツルーイング素子と砥石の導電
性のボンド金属とが導電性加工液を介して導電している
際に導電性砥石ａの作用面とツルーイング素子１との間
で生ずる電解作用であり、ツルーイング素子１と砥石ａ
の導電性のボンド金属とは導電性加工液を介して導電
し、この際にメタルボンドの電気分解による溶解が起こ
る作用をいう。これにより導電性砥石ａのメタルボンド
が溶解する。

研摩作用は、ツルーイング素子１と導電性砥石ａの作
用面とが直接接触中に、導電性砥石ａの突出した砥粒や
ボンド金属がツルーイング素子１により物理的に削り落
とされ研摩される作用をいう。

これらの各作用が、前記のとおり、相乗的に働いて、
導電性砥石ａの作用面は、短時間に整形され、導電性砥
石ａは回転軸に対して同心になる。

本発明の装置は、ツルーイング素子１の回転機能をも
たせたのは、つぎの理由に基づく。

通常、普通砥石の場合には、ドレッサー（本発明のツ
ルーイング素子に相当）を円板状砥石の回転軸に平行な
方向に往復動させることにより、ツルーイングを行な
い、偏心の修正と、作用面の厚さ方向の平坦化を達成し
ている。

しかし、本発明者は、ツルーイング素子１を往復動す
る代りに、ツルーイング素子１を砥石作用面に垂直な軸
のまわりに、すなわちツルーイング素子１の送り方向の
軸まわりに、回転運動させることによっても、砥石が薄
い場合（特に切断用砥石の場合）には、使用上全く差し
支えない程度の厚さ方向に十分平坦な作用面が得られる
うえに、つぎのような大きなメリットを生ずることを知
った。

往復動の場合に比べ、ツルーイング装置の構造が遥か
に簡単、かつコンパクトになり、この結果、装置が安価
になる。

ツルーイング素子の、砥石作用面への当り方の違いか
ら、素子材料によっては、往復動の場合より、素子の切
れ味が遥かに良く、この結果より高能率な整形が可能に
なる。

往復動の場合に比べ、装置の密閉性が良く、作業中、
噴霧状の加工液が装置の内部に進入するおそれがない。

上記の、本発明の砥石整形装置で、円板状砥石の整形
を行なう場合、砥石作用面（円周端面）は、その砥石円
板面に垂直な断面が、円板の円周と同じ曲率の円弧にな
るように整形される。

このような整形は、薄い切断砥石の場合には、上に述
べたように何等悪影響を及ぼさないが、厚い研削専用の
砥石の場合には、被加工物の研削面がフラットにならな
いという問題が生じる。

しかし、この問題は、ツルーイング素子１を回転せし
めると同時に砥石の幅方向に、砥石幅全体にわたって、
往復動させることによって完全に解決され、フラットな
研削面を得ることが可能になる。

なお、この場合にも、ツルーイング素子１の回転はき
わめて有効で、特に素子が、ダイヤ、CBN等の固い物質
の粒子を含有する場合には、ツルーイング中、素子が回
転するにつれて、砥石作用めに当たる素子中の固い粒子
の結晶面と結晶方位が絶えず変わるために、回転の無い
場合に比べて、素子の切れ味は著しく増大し、この結
果、遥かに高能率は整形が可能になる。

（発明の効果）以上のように本発明では、導電性、高い硬度及び耐摩
耗性を有するツルーイング素子が、導電性砥石の作用面
に回転しながら非弾性的に接触できるようにし、しかも
このような動きをするツルーイング素子と回転中の導電
性砥石間に電力が供給されるようにした。そのため、両
接触部に向けて気泡を含む導電性加工液が供給される
と、導電性砥石の作用面は、放電作用、電解作用、およ
び研磨作用を同時にうける。

従って、本発明は、上記の各作用が相乗的に働くの
で、金属を結合剤とする導電性砥石を高能率に整形で
き、しかもツルーイング素子の消耗の低減化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、それぞれ本発明実施例の断面図
である。ａ……導電性砥石、１……ツルーイング素子、４……導
電性加工液噴射ノズル、８……送り台、11……サーボモ
ータ、14……固定台、18……送り棒、24……送りモー
タ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性砥石の作用面に向けてネジ送りされ
る、導電性、高い硬度及び耐摩耗性を有するツルーイン
グ素子と、前記ツルーイング素子を前記送り方向の軸を中心に回転
する回転機構と、前記ツルーイング素子と前記導電性砥石の間に電位差を
与える給電手段と、前記ツルーイング素子と前記導電性砥石との接触部に導
電性加工液を噴射して供給する導電性加工液噴射ノズル
と、を備えてなる砥石整形装置。