JPH11216675A - 高精度超砥粒ホイール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルミニウムなどの軟質材料の研削加工に用
いて目詰まりの問題を起すことなく、所要面粗さに研削
して長い寿命を確保し得る高精度超砥粒ホイールを提供
することを目的とする。 【解決手段】 多数の超砥粒を予備台金に分散してロウ
付けし、前記超砥粒にツルーイング加工を施してその砥
粒の一端を平滑にし、砥粒高さを均一に揃えた後、前記
台金を反転し、前記砥粒の平滑部を別に設けた製品台金
にロウ付けし、次いで前記予備台金を除去する方法によ
って製造された高精度超砥粒ホイール。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は新規な高精度超砥粒
ホイールに関するものである。

【０００２】

【従来技術と解決しようとする課題】従来、アルミニウ
ムなどの軟質材料を機械加工する場合、あるいはかかる
軟質材料と硬質材料を同時に機械加工する場合、超硬合
金やダイヤモンド焼結体による切削加工やポーラスな一
般にＧＣ（グリーンカーボランダム）砥石と呼ばれる炭
化ケイ素ＳｉＣ砥石による研削加工が一般的に行なわれ
るが工具刃先に形成される構成刃先によるスクラッチ
（筋状の深いキズ）発生や研削される軟質材料の目詰ま
りなどの問題が発生し、高い加工能率と良好な加工面粗
さを同時に得ることは困難である。

【０００３】一般に鋼材などの硬質材料を砥石で研削加
工する場合、研削された硬質材料の屑は粉状であっても
その排出は容易であるため砥石表面に目詰まりの問題を
生ずることはないが、アルミニウムなどの軟質材料を研
削加工する場合、繊維状の研削屑が発生し、それが砥石
表面の砥粒にまつわりついて容易に排出されず目詰りの
問題を生じ易い。ボンドなどにより各種砥粒が砥石表面
に適宜分散して固着している砥石において、一部ボンド
内部に埋まって固着している砥粒のボンドの表面から突
き出している高さ即ちボンド面から砥粒上端までの高さ
が一般に突き出し量と呼ばれるが、この突き出し量と分
散している砥粒と砥粒の間の間隔を適度に確保すること
により特に軟質材料の研削屑の排出を容易にして目詰り
の問題を解消し、また同時に研削液の流通を容易にして
研削焼けの問題を解消することができるのであるが、上
述のように従来はそれが至って困難であった。

【０００４】これを解消するべく、例えば大きな超砥粒
の刃先を高精度に揃えた工具として電鋳法や焼結法によ
るダイヤモンドロータリードレッサーがあるが、砥粒突
き出し量は一般に０．１ｍｍ以下と小さく、目詰まりを
起しやすい軟質材料の加工には適さない。

【０００５】また切れ味のよい研削工具として、電着ホ
イールが一般的によく知られており、例えば特許第２５
０２１７８号に係る電着ホイールも提案されているが、
砥粒が密に電着し易く、砥粒密度が高いため目詰まりを
起こしやすく、特に軟質材料の研削加工に長時間使用す
ることはむずかしい。

【０００６】近年、一般にＣＢＮと呼ばれる立方晶系窒
化ホウ素やダイヤモンドなどの超砥粒をロウ付けしてな
る研削ホイールが実用に供され、この場合砥粒間隔と砥
粒突き出し量を適度に確保することができるため、目詰
まりし易いアルミニウムなどの軟質材料の研削加工に良
好に使用することができる。しかしながら、分級などに
よりサイズと形状を揃えた砥粒を使用しても砥粒高さの
ばらつきが大きく良好な仕上げ面粗さを得ることが難し
い。

【０００７】そのため粒径の小さな超砥粒を使用して要
求面粗さを達成することができるが、その場合砥粒の摩
耗がはやくなり、ホイール寿命が短く、工具コストが上
昇するという問題があった。一方砥粒の大きさを大きく
して３０メッシュなどの大きな超砥粒をロウ付けし、ツ
ルーイングとよばれる加工により砥粒先端を揃えたもの
は、砥粒先端が平滑で切れ刃が失なわれているため、所
要の面粗さが得られず、研削動力の上昇や被研削材の研
削焼けなどの問題を発生させていた。今鋳鉄製シリンダ
ースリーブとアルミニウム鋳物とからなる自動車のエン
ジンブロックの片方のデッキ面の研削加工を行なうとき
従来の超砥粒ホイールによるときは上述の如き理由によ
り約３０００個までが寿命とされていたが、より長い寿
命のホイールの開発が望まれていた。

【０００８】かくして、本発明はかかる問題を解消し
て、特にアルミニウムなどの軟質材料の研削加工に用い
て目詰まりの問題をおこすことなく所要面粗さに研削し
て長い寿命を確保し得る高精度超砥粒ホイールを提供す
ることを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】従って、本発明は、多数
の超砥粒を予備台金に分散してロウ付けし、前記超砥粒
にツルーイング加工を施してその砥粒の一端を平滑に
し、且つ砥粒の高さを均一に揃えた後、前記台金を反転
して、前記砥粒の端部平滑部を別に設けた製品台金にロ
ウ付けし、次いで予備台金を除去する方法によって製造
された高精度超砥粒ホイールに関するものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面につい
て詳しく説明する。図１において、スチール又はグラフ
ァイトからなる予備台金１上に高融点のロウ材２を薄く
塗布し、その上に一定粒度の多数の超砥粒３をあまり密
にならず適正な間隔を保持するよう調整しつつ付着させ
たあと、前記ロウ材２の融点よりも高い温度で加熱して
これらの超砥粒３を予備台金１上に分散してロウ付けす
る。なるべく大きな例えば３０〜５０メッシュの大きさ
の超砥粒を用いるのが好ましい。

【００１１】その後たとえばレジンボンドダイヤモンド
ホイールを用いて前記超砥粒２の先端をツルーイング加
工して、その先端に平滑面４を形成し、砥粒高さ５を均
一に揃える。ここで用いられるロウ材２の厚さは超砥粒
がロウ付け後のツルーイングの際脱落しない程度の接着
強さで砥粒を１層だけ付着せしめるような厚さとする。

【００１２】次いで、図２に示すように、別途に設けた
同様な材質の製品台金６の上に、さきに予備台金１に用
いた高融点のロウ材２よりも低い融点を有するロウ材７
を塗布する。そのロウ材７の厚さは製造後の使用時にお
ける研削抵抗に対して十分な砥粒保持力を有するような
厚さとする。

【００１３】次いで、ツルーイング加工された超砥粒３
がロウ付けされている図１に示す予備台金１を反転し
て、前記平滑面４を低融点ロウ材７を塗布された製品台
金６上に当て再度加熱して製品台金６上に超砥粒３をロ
ウ付けする（図２）。この時の加熱温度は製品台金６上
の低融点ロウ材７が溶融し、予備台金１上の高融点ロウ
材２が溶けない温度に設定される。

【００１４】図２に示すように製品台金６上に反転積層
された予備台金１は機械加工により、又はハンマーなど
により軽い衝撃を与えることにより、容易に剥離除去す
ることができる（図３）。又超砥粒表面にわずかに付着
した高融点ロウ材は軟らかいスティック砥石などにより
除去することができる。

【００１５】製品台金６上の超砥粒の上端には未加工の
刃先８が均一な高さ５で一層だけ保持されている。一定
厚さに塗布された低融点ロウ材７は加熱後は砥粒表面に
より多く付着して各砥粒間には凹み９が形成されてい
る。ここで砥粒の突き出し量１０はかかる凹み９と刃先
８内の高さをいうものである。

【００１６】本発明により形成された図３に示す如き超
砥粒ホイールは、大きなサイズの超砥粒をロウ付けして
も砥粒高さはツルーイングにより均一に揃えられ、精々
３０ミクロン以下のバラツキに押えることが可能であ
り、小さな砥粒で仕上げた場合と比較して同等の面粗さ
を達成することができるとともに、未加工の刃先を有す
るため低い研削動力により高精度に研削することがで
き、摩耗する速度がおそくホイール寿命をよく改善し、
コストの低減を図ることができる。又砥粒間隔や砥粒突
き出し量を適正に確保することのができるのでアルミニ
ウムのような軟質材料の研削加工又はかかる軟質材料と
硬質材料との同時研削加工に使用しても研削屑の排出、
研削液の流通がスムーズであり、目詰まりの問題や研削
焼けの問題をよく回避することができる。かくて、例え
ば上述エンジンブロックの研削加工の場合約５０００個
まで使用することができる。

【００１７】

【実施例】スチール製の予備台金に高融点ロウ材を最小
限の厚みで塗布し、その上に＃３０のダイヤモンド砥粒
を分散付着させたあと高温加熱して超砥粒を予備台金１
にロウ付けする。ロウ材の塗布厚さは、ツルーイングで
脱落を生じない最小の厚さに設定したものである。

【００１８】平面研削盤の上にダイヤモンド砥粒がロウ
付けされた予備台金を固定し、レジンボンドダイヤモン
ドホイールでダイヤモンド砥粒の先端をツルーイングし
て、砥粒高さを均一に揃える。予備台金に使用したロウ
材よりも低融点のロウ材を十分な厚さに塗った製品台金
へツルーイングした表面を当て再度加熱して、台金の上
に超砥粒をロウ付けする。

【００１９】この時の加熱温度は製品台金の低融点ロウ
材が溶融し、予備台金上の高融点ロウ材が溶けない温度
に設定される。また、十分なロウ材厚さは、研削加工時
の抵抗にも十分な砥粒保持力を確保し、且つ目詰まりを
生じない程度の砥粒突き出し量を得るためのものであ
る。

【００２０】予備台金は機械加工による除去あるいは予
備台金にハンマーなどにより軽い衝撃を与えることで容
易に剥離除去され、超砥粒表面にわずかに付着したろう
材は軟らかいスティック砥石などで除去される。

【００２１】このようにしてつくられた研削ホイールを
エンジンブロックのデッキ面研削加工に使用したときの
加工ワーク数を測定し、これを従来品を使用したときの
加工ワーク数と比較した結果を以下の第１表、製品の精
度を比較した結果を第２表に示す。第１表における番号
３、第２表における番号４にかかるホイールが本発明に
よるものである。両方の表の番号１はダイヤモンド砥粒
を台金に単にロウ付けしてえられた通常品であり、その
際ホイールの外側の粗加工に用いられる砥粒に＃３０の
ダイヤモンドを用い、内側の仕上加工に用いられる砥粒
に＃１４０のダイヤモンドを用いたものであり、設計仕
様の欄にはこれが＃３０／＃１４０と表示されている。
第１表の２、第２表の３はいずれも内外とも＃３０のダ
イヤモンド砥粒をロウ付けし、ツルーイング加工を施し
てえられたものである。第２表の製品精度に関与するの
は内側の砥粒のみであるが第１表との対比の便宜上内外
の砥粒が示されている。これにより本発明の製品の寿命
が大なること、精度が良好なことが明らかである。

【００２２】 第 １ 表 性能比較： 用途：エンジンブロックのデッキ面研削（鋳鉄製シリンダースリ ーブとアルミ鋳物との同時加工） 番号 設計仕様 加工ワーク数量 原 因 １ ＃３０／＃１４０（通常品） ２，９７７ケ 摩 耗 ２ ＃３０／＃３０（ツルーイング品） ６１ケ 面粗さ ３ ＃３０／＃３０（反転ロウ付け品） ４，２５０ケ 面粗さ＊ ＊反転ロウ付け品は砥粒摩耗が少量のため、＃３０より細かい砥粒を使用する ことにより、加工できるワーク数量を増やすことが可能である。

【００２３】 第 ２ 表 製品精度： 番号 設計仕様 砥粒表面高さのばらつき １ ＃３０／＃１４０ ３０μ ２ ＃３０／＃３０ １０５μ ３ ＃３０／＃３０（ツルーイング品） ２５μ ４ ＃３０／＃３０（反転ロウ付け品） ２μ

【００２４】

【発明の効果】本発明の如き方法によって製造された高
精度超砥粒ホイールによれば特にアルミニウムなどの軟
質材料の研削加工又はかかる軟質材料と硬質材料との同
時研削加工に用いて、目詰まりや研削焼け等の問題を起
すことなく所要面粗さに研削して長い寿命を確保するこ
とができて甚だ良好である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る高精度超砥粒ホイールを製造する
方法においてツルーイング加工後の状態を示す図。

【図２】同方法について製品台金にロウ付けした状態を
示す図。

【図３】同方法において予備台金を除去した状態を示す
図。

【符号の説明】

１ 予備台金 ２ 高融点ロウ材 ３ 超砥粒 ４ 砥粒平滑部 ５ 砥粒高さ ６ 製品台金 ７ 低融点ロウ材 ８ 砥粒刃先 ９ ロウ材凹み １０ 砥粒突き出し量

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高 崎 多 弘 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 秋 山 道 生 千葉県夷隅郡夷隅町須賀谷74 クレノート ン株式会社千葉工場内 (72)発明者 鮫 島 芳 隆 千葉県夷隅郡夷隅町須賀谷74 クレノート ン株式会社千葉工場内 (72)発明者 平 野 義 治 広島県呉市吉浦新町２−３−20 クレノー トン株式会社呉製造所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多数の超砥粒を予備台金に分散してロウ付
   けし、前記超砥粒にツルーイング加工を施してその砥粒
   の一端を平滑にし、砥粒高さを均一に揃えた後、前記台
   金を反転し、前記砥粒の平滑部を別に設けた製品台金に
   ロウ付けし、次いで前記予備台金を除去する方法によっ
   て製造された高精度超砥粒ホイール。
2. 【請求項２】予備台金のロウ付けに使用されるロウ材の
   厚さはツルーイング加工に耐えられる最低の厚さとし、
   製品台金のロウ付けに使用されるロウ材の厚さは使用時
   の研削抵抗に耐えられる十分な厚さとする請求項１記載
   の高精度超砥粒ホイール。
3. 【請求項３】製品台金のロウ付けに使用されるロウ材は
   予備台金のロウ付けに使用されるロウ材よりも低い融点
   を有するものである請求項１記載の高精度超砥粒ホイー
   ル。