JPH08197425A

JPH08197425A - 研削方法とその装置

Info

Publication number: JPH08197425A
Application number: JP1195695A
Authority: JP
Inventors: Yuta Nishide; 雄太西出
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-01-27
Filing date: 1995-01-27
Publication date: 1996-08-06

Abstract

(57)【要約】【目的】同一の砥石で、簡易的かつ能率的に、硬脆材料
からなるワークの粗研削と精研削とを連続して行うこと
のできる研削方法を提供する。【構成】硬脆材料からなるワークを連続して粗研削と精
研削とを行う研削方法において、金属１６と樹脂１５と
からなるボンド材にて砥粒１７を結合した導電性砥石２
を用い、粗研削前には機械的ドレッシングをし、精研削
前には同一の砥石２を電解ドレッシングする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セラミックスやガラス
などの硬脆材料からなるワークを研削加工する手段に係
わり、詳しくは粗研削と精研削とを連続して行う研削方
法とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、粗研削と精研削とを連続して行う
研削方法として、特開平３−１１１１６１号公報所載の
技術が開示されている。図１３〜図１５によって、この
従来技術を説明する。図１３〜図１５の（ａ）はこの研
削方法を示す正面図、（ｂ）は側面図である。図１３に
おいて、ワーク１０１と円筒状砥石１０２とは、ワーク
１０１の回転中心１０１ａと円筒状砥石１０２の回転中
心１０２ａとが直交するように配設されている。また、
円筒状砥石１０２は粗研削用砥石１２１と精研削用砥石
１２２とを同軸的に重ね合わせて接合されている。そし
て、円筒状砥石１０２の外周面１０２ｂは、ワーク１０
１の加工面１０１ｂに押し当てられている。また、円筒
状砥石１０２はその回転中心１０２ａに対して直角な平
面上を移動でき、かつ、前記円筒状砥石１０２をその回
転中心１０２ａと平行な方向にも移動させながらワーク
１０１の研削加工を行う。

【０００３】また、前記円筒状砥石１０２は導電性砥石
であり、その外周面１０２ｂに相対向して電極１０７が
配置されており、その電極１０７を陰極とするととも
に、円筒状砥石１０２を陽極とし、両極間に電圧を印加
しつつワーク１０１の研削加工を行う。このような構成
の研削加工装置において、粗研削開始時には、粗研削用
円筒状砥石１２１の回転中心１０２ａの位置は、１０３
で示す加工開始位置にある。加工はワーク１０１および
円筒状砥石１０２（１２１）をそれぞれ回転させるとと
もに、円筒状砥石１０２の外周面１０２ｂをワーク１０
１の加工面１０１ｂに押し当てて、円筒状砥石１０２を
その回転中心１０２ａに対し直角な平面内を移動させな
がら行う。すなわち、円筒状砥石１０２の回転中心１０
２ａをワーク１０１の加工面１０１ｂに対し円筒状砥石
１０２の半径だけ離れた位置に保持しながら加工を行
う。

【０００４】図１４は、粗研削終了時の状態を示す。粗
研削終了時には、円筒状砥石１０２の回転中心１０２ａ
の位置は図１４（ａ）の１０４で示す位置にある。図１
４（ｂ）において、ワーク１０１の加工面１０１ｂに接
しているのは、粗研削用円筒状砥石１２１の外周面１２
１ｂの左端点１２１ａである。その後ワーク１０１の加
工面１０１ｂに精研削用円筒状砥石１２２の外周面１２
２ｂの右端点１２２ａが接するように上スピンドル１０
６を移動させる。つぎに、円筒状砥石１２２を用いてワ
ーク１０１を加工しながら円筒状砥石１２２を粗研削時
とは逆に動かし、加工終了点では、図１５（ａ）（ｂ）
に示すように、回転中心１０２ａが１１１に到達した
時、左端点１０２ｄがワーク１０１に接するようにす
る。これにより、粗研削と精研削とを連続して行うこと
ができるというものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来の研削
方法においては、粗研削と精研削とを連続して行うため
には、複数の砥石（粗研削用砥石と精研削用砥石）を重
ね合わせたものを使用しなければならず、砥石の着脱方
法が複雑で、調整が困難という問題点があった。また、
それぞれの砥石の磨耗量が異なることに起因する補正
や、取り代および加工形状の修正などが困難となるとい
う問題点も生じた。さらに、従来の研削方法において行
われた電解インプロセスドレシング法はそれぞれの砥石
の修正を個々に行うのみで、相互の砥石間の調整を行う
のは不可能であった。

【０００６】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、請求項１または２に係る発明の目的は、同
一の砥石で、簡易的かつ能率的に、セラミックスやガラ
スなどの硬脆材料からなるワークの粗研削と精研削とを
連続して行うことのできる研削方法を提供することであ
る。請求項３または４に係る発明の目的は、上記研削方
法を実施するための研削装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１または２に係る発明は、硬脆材料からなる
ワークを連続して粗研削と精研削とを行う研削方法にお
いて、金属と樹脂とからなるボンド材にて砥粒を結合し
た導電性砥石を用い、粗研削前には機械的ドレッシング
をし、精研削前には同一の砥石を電解ドレッシングする
ことを特徴とする。請求項３または４に係る発明は、導
電性砥石を電解ドレッシングする装置を備えた硬脆材料
からなるワークを研削する研削装置において、前記導電
性砥石の砥石表面を機械的に除去するドレッサーを設け
たことを特徴とする。

【０００８】

【作用】請求項１または２に係る発明の作用では、金属
と樹脂とからなるボンド材にて砥粒を結合した導電性砥
石を用いて、粗研削前の機械的ドレッシングにより、砥
石外周面の全ての砥粒が研削に作用して粗研削を行い、
精研削前の電解ドレッシングにより、金属からなるボン
ド材にて結合されていた砥粒が脱落し、樹脂からなるボ
ンド材にて結合された砥粒のみが研削に作用して精研削
を行う。請求項３または４に係る発明の作用では、導電
性砥石を電解ドレッシングする装置の他に、前記導電性
砥石の砥石表面を機械的に除去するドレッサーを設けた
ので、必要な時期に電解ドレッシングと機械的ドレッシ
ングとを交互に行うことができる。

【０００９】

【実施例１】図１〜図９は実施例１を示し、図１は粗研
削開始時における研削装置の正面図、図２は粗研削開始
時における研削装置の側面図、図３は精研削開始時にお
ける研削装置の正面図、図４は精研削開始時における研
削装置の図３の斜め上方より見た側面図、図５は機械的
ドレッシング装置の正面図、図６は導電性砥石の初期状
態を示す断面図、図７は導電性砥石の電解ドレッシング
後の断面図、図８は導電性砥石の機械的ドレッシング後
の断面図、図９は電解ドレッシング時の測定電流値の変
化を示す図表である。

【００１０】図１および図２において、セラミックスや
ガラスなどの硬脆材料からなる凸球面状のワーク１と円
筒状の導電性砥石２とは、ワーク１の回転軸心１ａと導
電性砥石２の回転軸心２ａとが直交するように配設され
ている。ワーク１は貼付皿５ａに貼付され、貼付皿は図
示を省略したワーク軸モータにより回転駆動されるワー
ク軸５に連結されている。導電性砥石２は図示を省略し
た砥石軸モータにより回転駆動される砥石軸６に連結さ
れている。導電性砥石２の外周面２ｂは、ワーク１の加
工面１ｂに押し当てられている。導電性砥石２は、その
回転軸心２ａに対して垂直な平面（図１ＹＺ平面）内を
移動でき、かつ、導電性砥石２をその回転軸心２ａと同
一の方向（図２Ｘ軸）にも移動しながらワーク１の研削
加工を行うように構成されている。導電性砥石２の移動
は、砥石軸６を支持する図示を省略したＸＹＺテーブル
の合成運動によってなされ、その合成運動は図１および
図２におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向に数値制御さ
れたサーボモータにより駆動されている。なお、Ｘ軸の
移動は必ずしも数値制御によらなくてもよい。

【００１１】導電性砥石２の外周面２ｂに対向して、マ
イナス電極７が配置されており、マイナス電極７は、砥
石軸６の機枠６ａに支持されて、導電性砥石２の移動と
ともに、外周面２ｂと一定の隙間（０．１〜０．２ｍ
ｍ）を保ちながら一緒に移動する。さらに、マイナス電
極７は電解電源１１のマイナス端子に接続している。一
方、導電性砥石２を支持する回転軸６ｂは、給電ブラシ
８を介して電解電源１１のプラス端子に接続している。
電解電源１１より電圧を印加することにより、導電性砥
石２の表面に電解作用を起こすことができる。マイナス
電極７、給電ブラシ８および電解電源１１により電解ド
レッシング装置１９を構成している。導電性砥石２の外
周面２ｂとマイナス電極７との隙間には、ノズル９より
弱電性クーラント１０が供給されるようになっている。

【００１２】導電性砥石２の外周面２ｂに対向して、も
う１つマイナス電極７とは干渉しない位置に機械的ドレ
ッシング装置２０が配設されている。図５において、ア
クチュエータ１３の一端は、ドレッサー保持具２６を介
してドレッサー１４と連結され、他の一端は研削装置本
体２４に固着されている。ドレッサ−１４は、アクチュ
エータ１３によって、導電性砥石２の回転軸心２ａに向
かって進退自在に駆動され、ドレッサー１４が導電性砥
石２に向かって前進駆動されたとき、外周面２ｂは機械
的にドレッシングされる。ドレッサー１４とアクチュエ
ータ１３とにより機械的ドレッシング装置２０を構成し
ている。

【００１３】図６において、導電性砥石２はメタルボン
ド１６（ブロンズ系金属ボンド）、レジンボンド１５
（フェノール系樹脂ボンド）および砥粒１７（ダイヤモ
ンド砥粒）を混合して、圧縮、焼成したものである。導
電性砥石２の結合部はメタルボンド１６とレジンボンド
１５が混在し、それぞれ砥粒１７を保持している。メタ
ルボンド１６が介在するため、導電性を保有する。

【００１４】上記構成の研削装置を用いて、粗研削と精
研削とを連続して行う方法について説明する。まず、導
電性砥石２は図６に示す状態でいる。すなわち、砥粒１
７はメタルボンド１６とレジンボンド１５との双方で保
持されているため、その保持力は、メタルボンド１６と
レジンボンド１５との中間的なものとなっている。ま
た、ボンド硬度としても、メタルボンド１６とレジンボ
ンド１５との中間的なものである。この状態の導電性砥
石２を回転させながら、図１の粗研削開始位置３から、
ワーク１の凸球面形状を形成するようにＹ軸とＺ軸との
サーボモータによる円弧補間の軌跡を描きながら、粗研
削終了位置４まで移動させる。このとき、ワーク１はワ
ーク軸５の回転軸心１ａの周りに回転し、弱電性クーラ
ント１０がノズル９より供給されている。しかし、電解
ドレッシング装置１９は作動しない状態で粗研削が行わ
れる。粗研削終了位置４に導電性砥石２が到達すると移
動を停止させ、粗研削が終了する。

【００１５】粗研削終了後、導電性砥石２は図３の粗研
削終了位置４にある状態で移動を停止したまま、電解ド
レッシング装置１９の電解電源１１より電解電圧（６０
Ｖ〜９０Ｖ）が印加され、電解ドレッシングされる。こ
のとき、なお導電性砥石２は回転を続行しており、弱電
性クーラント１０は供給され続けている。図９は、電解
電圧を印加した際の測定電流値の変化を示したものであ
る。これにより、導電性砥石２の電解質であるメタルボ
ンド１６が溶出し、砥石外周面２ｂのボンド部分がレジ
ンボンド１５のみになるため、測定電流値が急激に低下
していることがわかる。所定時間経過後、電解電源１１
よりの電圧印加を停止し、電解ドレッシングを終了す
る。図７に示すように、電解ドレッシング終了後の導電
性砥石２の外周面２ｂの状態は、メタルボンド１６が電
解によって溶出し、保持されていた砥粒１７は脱落して
いる。電解されないレジンボンド１５によって保持され
た砥粒１７のみが外周面２ｂに残留する。メタルボンド
１６の溶出した跡には酸化被膜１８が形成されている。

【００１６】電解ドレッシング終了後、図３の粗研削終
了位置４を精研削開始位置とし、導電性砥石２を精研削
終了位置１２（粗研削開始位置３）に向けて、粗研削と
逆のコースをとりながら移動させることにより精研削を
行う。このときの導電性砥石２の砥粒１７の保持力およ
びボンドの硬度は、通常使用されるレジンボンド砥石と
殆ど同じ状態であり、しかも作用砥粒数を減少させた状
態で精研削を行うこととなる。従って、ワーク１の精研
削面を傷つけることなく、滑らかに仕上げることができ
る。精研削終了位置１２に到達すると、導電性砥石２は
移動を停止し、精研削を終了する。

【００１７】精研削終了後、機械的ドレッシング装置の
ドレッサー１４が、アクチュエータ１３により、導電性
砥石２に向かって前進駆動し、外周面２ｂを機械的ドレ
ッシングする。これにより、図８に示すように、外周面
２ｂに残留したレジンボンド１５と酸化被膜１８とが機
械的に除去されて、外周面２ｂは、図６に示す初期状態
に戻る。そして、ワーク１を取り替えて、つぎの粗研削
作業に直ちに入ることができる。

【００１８】本実施例によれば、同一の砥石で、簡易的
かつ能率的に、セラミックスやガラスなどの硬脆材料か
らなるワークの粗研削と精研削とを連続して行うことが
できる。また、粗研削時には、砥粒を保持するボンド自
体の硬度が硬く、ワークに与える機械的作用が大きくな
るため、加工能力が高い。精研削時には、砥粒を保持す
るボンド自体の硬度が低く、加工時にワークにかかる負
荷を吸収するため加工面の表面粗さが向上し、滑らかな
仕上面を得ることができる。さらに精研削時には、導電
性砥石の外周面の作用砥粒数が減少し、メタルモンドの
溶出した部分がボイドとなり、チップポケットの役割を
するため、目詰まりを起こしにくい。加えて、同一の砥
石にて、粗研削と精研削とが行えるため、ワークの着脱
回数を減らすことができ、加工設定が簡易化する。

【００１９】本実施例では、凸球面状のワークを研削す
る場合について説明したが、凸非球面形状や平面状のワ
ークを同一の装置と方法により粗研削と精研削とを連続
して行うことができる。また、曲率半径の比較的大きな
凹球面状のワークについても、ワークの曲率半径より小
さな半径の球面状の導電性砥石を用いて、同様の装置と
方法により粗研削と精研削とを連続して行うことができ
る。

【００２０】また、本実施例では、円筒状の導電性砥石
をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸を数値制御による合成運動で
移動させる場合を示したが、凸球面のワークを加工する
場合には、球面の中心を通る軸心を回動中心としたワー
ク軸を用いて、微回動させ、球面半径の位置に円筒状の
導電性砥石の外周面を配することにより、粗研削と精研
削とを連続して行うこともできる。さらに、カップ型の
導電性砥石とカーブジェネレータとを用いて、球面創成
方式により、粗研削と精研削とを連続して行うこともで
きる。

【００２１】さらに、本実施例では、導電性砥石のボン
ド材をメタルボンドとレジンボンドとの混合というよう
に規定したが、メタルボンドとレジンボンドとの配合比
を変えた砥石を使用することにより、粗研削時の加工能
力を高めたり、精研削時の加工精度を高めることもでき
る。

【００２２】

【実施例２】図１０は実施例２を示し、機械的ドレッシ
ング装置の正面図である。本実施例の他の構成は実施例
１と同一であるため、図と説明を省略する。

【００２３】図１０において、２５は超音波振動子であ
り、アクチュエータ１３は超音波振動子２５を介して研
削装置本体２４に固着されている。その他の構成は実施
例１の機械的ドレッシング装置２０と同一であるため、
同一の部材には同一の符号をつけ、説明を省略する。

【００２４】上記構成の研削装置により、研削加工を行
うには、まず実施例１と同様の粗研削と精研削とを行
う。その後、ドレッサー１４をアクチュエータ１３によ
り移動させて、導電性砥石２に切り込ませ、機械的ドレ
ッシングが行われる。その際、超音波振動子２５を振動
させることにより、ドレッサー１４が振動しながら導電
性砥石２の外周面２ｂのレジンボンド１５を除去する。

【００２５】本実施例によれば、実施例１の効果に加
え、ドレッサーに振動を付加することにより、導電性砥
石の外周面のレジンボンドの除去が効果的に行え、導電
性砥石の偏磨耗を抑えることができる。

【００２６】

【実施例３】図１１〜図１２は実施例３を示し、図１１
は機械的ドレッシング装置の上面図、図１２は機械的ド
レッシング装置の正面図である。本実施例の他の構成は
実施例１と同一であるため、図と説明を省略する。

【００２７】図１１において、２７はバネであり、ドレ
ッサー１４はバネ２７を介して、ドレッサー保持具２６
に保持されている。その他の構成は実施例１の機械的ド
レッシング装置２０と同一であるため、同一の部材には
同一の符号をつけ、説明を省略する。

【００２８】上記構成の研削装置により、研削加工を行
うには、まず実施例１と同様の粗研削と精研削とを行
う。その後、ドレッサー１４をアクチュエータ１３によ
り移動させて、導電性砥石２に切り込ませ、機械的ドレ
ッシングが行われる。その際、ドレッサー１４がバネ２
７を介してドレッサー保持具２６に保持されているの
で、ドレッサー１４が導電性砥石２と接触することによ
り、バネ２７が弾性変形を起こして振動する。すなわ
ち、ドレッサー１４が振動しながら導電性砥石２の外周
面２ｂのレジンボンド１５を除去する。

【００２９】本実施例によれば、実施例１および実施例
２の効果に加え、超音波振動子を用いて能動的に振動を
付加することなく、導電性砥石とドレッサーとの接触に
より自然発生的に振動を得ることができる。また、バネ
定数の異なるバネを使用することにより、ドレッサー１
４が振動する際の振幅を変えることができる。

【００３０】

【発明の効果】請求項１または２に係る発明によれば、
同一の砥石で、簡易的かつ能率的に、セラミックスやガ
ラスなどの硬脆材料からなるワークの粗研削と精研削と
を連続して行うことができる。請求項２に係る発明によ
れば、上記効果に加え、ドレッサーに振動を付加するこ
とにより、導電性砥石の外周面のレジンボンドの除去が
効果的に行え、導電性砥石の偏磨耗を抑えることができ
る。請求項３または４に係る発明によれば、必要な時期
に電解ドレッシングと機械的ドレッシングとを交互に行
わせることにより、同一の砥石で、簡易的かつ能率的
に、セラミックスやガラスなどの硬脆材料からなるワー
クの粗研削と精研削とを連続して行わせることができ
る。請求項４に係る発明によれば、上記効果に加え、ド
レッサーに振動を付加させることにより、導電性砥石の
外周面のレジンボンドの除去が効果的に行え、導電性砥
石の偏磨耗を抑えさせることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の粗研削開始時における研削装置の正
面図である。

【図２】実施例１の粗研削開始時における研削装置の側
面図である。

【図３】実施例１の精研削開始時における研削装置の正
面図である。

【図４】実施例１の精研削開始時における研削装置の図
３の斜め上方より見た側面図である。

【図５】実施例１の機械的ドレッシング装置の正面図で
ある。

【図６】実施例１の導電性砥石の初期状態を示す断面図
である。

【図７】実施例１の導電性砥石の電解ドレッシング後の
断面図である。

【図８】実施例１の導電性砥石の機械的ドレッシング後
の断面図である。

【図９】実施例１の電解ドレッシング時の測定電流値の
変化を示す図表である。

【図１０】実施例２の機械的ドレッシング装置の正面図
である。

【図１１】実施例３の機械的ドレッシング装置の上面図
である。

【図１２】実施例３の機械的ドレッシング装置の正面図
である。

【図１３】従来技術の研削方法を示す工程図である。

【図１４】従来技術の研削方法を示す工程図である。

【図１５】従来技術の研削方法を示す工程図である。

【符号の説明】

１ワーク２導電性砥石１５レジンボンド１６メタルボンド１７砥粒１８酸化被膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】硬脆材料からなるワークを連続して粗研削
と精研削とを行う研削方法において、金属と樹脂とからなるボンド材にて結合された導電性砥
石を用い、粗研削前には機械的ドレッシングをし、精研
削前には同一の砥石を電解ドレッシングすることを特徴
とする研削方法。
【請求項２】粗研削前の機械的ドレッシングは、ドレッ
サーを振動させながら行うことを特徴とする請求項１記
載の研削方法。
【請求項３】導電性砥石を電解ドレッシングする装置を
備えた硬脆材料からなるワークを研削する研削装置にお
いて、前記導電性砥石の砥石表面を機械的に除去するドレッサ
ーを設けたことを特徴とする研削装置。
【請求項４】前記ドレッサーは振動手段に支持されてい
ることを特徴とする請求項３記載の研削装置。