JPH11235670A - 回転砥石の研削液供給方法および同回転砥石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 研削液を砥石外周の加工部全面に一様にかつ
確実に行き渡るように供給し、砥石の長寿命化と加工面
粗さの精度向上を達成する。 【解決手段】 砥石本体１１が研削液を通液可能な気孔
部が形成されている多孔体からなり、砥石回転軸１２と
同心円状の円形空間部１６を砥石本体１１に形成し、回
転する砥石本体１１の円形空間部１６に研削液を供給す
ることにより、円形空間部を形成する周壁部１８に全周
にわたる同心円状の研削液溜まり２４を形成せしめ、研
削液溜まり２４の研削液を遠心力により砥石気孔部を通
じて砥石外周の加工部１４に強制供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高速で回転する砥
石への研削液供給方法に係り、特に、超精密研削加工に
用いる回転砥石への研削液供給方法および同回転砥石に
関する。

【０００２】

【従来の技術】研削液は、潤滑作用、冷却作用、切屑排
出作用といった重要な働きがあり、適切な研削液の供給
は、砥石の寿命を長く保つためだけでなく、加工精度を
高めるためにも必要不可欠である。そのためには、研削
液は、工作物や加工条件に合った適切なものを選択し、
さらにその供給の仕方も適切でなければならない。

【０００３】従来、研削盤では、砥石と工作物との加工
点付近に研削液が注がれるように外部から砥石に供給し
ている。精密研削加工の場合、砥石の研削速度は１００
０〜４０００ｍ／ｍｉｎと高速になり、研削液は遠心力
によって飛散する。また、この高速回転する砥石の回り
には、いわゆる空気の「つれ回り」という現象が生じ、
速い流速の空気流が発生する。この空気流の影響を受け
て研削液は加工点に供給され難くなったりする。このよ
うな遠心力や「つれ回り」する空気は、砥石に研削液を
供給する上での抵抗となり、研削液の潤滑作用や冷却作
用を阻害し、その結果、加工面粗さの低下や砥石の寿命
の低下をきたしていた。

【０００４】これを改善するために、回転砥石の加工面
の極く近傍に邪魔板を設け、この邪魔板によって空気の
「つれ回り」を阻止し、砥石表面への研削液の進入を促
進することや、あるいは砥石と工作物との間に研削液が
はいり込み易いように、微粒化した研削液を供給するミ
スト供給法などが行われているが、超精密研削では十分
な効果が得られていない。

【０００５】ところで、回転砥石に生じる遠心力を逆に
利用して、研削液を加工点に供給するようにした従来技
術があり、例えば、特開昭６０−１６７７６９号公報
や、特開平８−３９４２８号に開示されている研削液供
給方法を挙げることができる。図８に示すように、特開
昭６０−１６７７６９号公報に開示されている従来技術
では、回転軸１の内部で軸方向に伸びる研削液供給孔２
により、半径方向の貫通孔３を通って遠心力により研削
液が砥石４に供給されるようになっている。この従来技
術では、研削液は、遠心力によって砥石内部を通って砥
石４の外周まで供給される。

【０００６】図９は、特開平８−３９４２８号公報に開
示されているものを示す。砥石５の側面には、研削液を
通すカウリング６が装着される。また、砥石５の側面と
カウリング６との間には、研削液の飛散流出を防止する
ためのシールド７が介装されている。カウリング６に形
成されている通路出口から砥石の内部に流入した研削液
は、矢印で示されるように、遠心力の作用により加工点
を含む砥石５の外周部まで強制的に供給されるようにな
っている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような遠心力を利用して研削液を供給すると、通常１０
００〜４０００ｍ／ｍｉｎもの周速で回転する砥石で
は、その遠心力は非常に大きくなることから、研削液を
砥石内部を拡散的に通すことができず、このため砥石外
周の加工部に満遍なく研削液を供給できないという問題
がある。

【０００８】これを具体的に説明すると、砥石の回転に
よる遠心加速度αは、砥石の半径をｒ、角速度をωとす
ると、 α＝ｒω² …（１） である。したがって、例えば、直径ｄが５０mmの砥石を
周速ｖを１５００ｍ／ｍｉｎで回転した場合、 ω＝ｖ／πｄ×１／６０ であるから、 ω＝１５９．１５／ｓ である。したがって、加速度は、（１）式から、 α＝６３３２１．８ｃｍ／ｓ² であり、通常、重力加速度ｇは９８０ｃｍ／ｓ²だか
ら、 α＝６４．６ｇ というように、重力の６４．６倍にも達し、遠心力は非
常に大きくなる。このため、遠心力による半径方向の力
が格段に大きくなる結果、軸方向および周方向の拡散力
は非常に小さいことがわかる。

【０００９】さらに、図１０に示すように、半径ｒ、砥
石の厚さｔとして、流路面積Ｓは、Ｓ＝２πｒｔであ
る。

【００１０】このことから、砥石４の中心近傍の供給孔
２に供給された研削液は、当初の供給量が多くても、短
時間で流量／面積の値が低下し、これにともない周方向
の拡散力が低下する。従って、砥石の加工部面には限ら
れた範囲に局所的にしか供給されないという問題があ
る。以上のことから、実際には、研削液は砥石内部を図
８、図１０でＰで示すような狭い幅の流れとなり、軸方
向、周方向への拡散に大きな制約を受けることから、研
削液の供給が局部的となり、砥石加工部の全面への供給
は実現不可能であった。

【００１１】そこで、本発明の目的は、前記従来技術の
有する問題点を解消し、研削液を砥石外周の加工部全面
に一様にかつ確実に行き渡るように供給し、砥石の長寿
命化と加工面粗さの精度向上を達成できるようにした回
転砥石の研削液供給方法および同回転砥石を提供するこ
とにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明による研削液供給方法は、砥石本体が研削
液を通液可能な気孔部が形成されている多孔体からな
り、砥石回転軸と同心円状の円形空間部を前記砥石本体
に形成し、回転する砥石の前記円形空間部に研削液を供
給することにより、前記円形空間部を形成する周壁部に
全周にわたる同心円状の研削液溜まりを形成せしめ、前
記研削液溜まりの研削液を遠心力により砥石気孔部を通
じて砥石外周の加工部に強制供給することを特徴とする
ものである。

【００１３】本発明による回転砥石は、円板状の砥石本
体と、前記砥石本体と同心の砥石回転軸を有する回転砥
石において、研削液を通液可能な気孔部が形成されてい
る多孔体から砥石本体を形成し、前記砥石本体に同心円
状の円形空間部を形成する凹部を設け、研削液を保持す
る保液部を前記凹部の周壁部に全周にわたって形成した
ことを特徴とする。

【００１４】また、本発明による回転砥石は、リング状
の砥石本体と、前記砥石本体と同心の砥石回転軸を有す
る回転砥石において、研削液を通液可能な気孔部が形成
されている多孔体からなるリング状の砥石本体と、前記
リング状砥石本体を前記砥石回転軸に同心に保持する保
持板とからなり、前記保持板の少なくとも一方の側面側
に、研削液を保持する保液部を前記リング状砥石の内径
部の周壁部に全周にわたって形成したことを特徴とする
ものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、添付の図面を参照しながら説明する。図１は、本発
明の実施形態による回転砥石１０を示す。１１は砥石本
体を示し、１２は、砥石本体１１と同心に結合されてい
る砥石回転軸を示す。この実施形態では、砥石本体１１
にボンドブリッジタイプの円板状の砥石が用いられてい
る。この砥石本体１１は、砥粒が結合剤によって保持さ
れているとともに、砥粒間に微細な無数の気孔部が形成
されている多孔体である。無数の気孔部は互いに通じ合
い、研削液は、この気孔部を通路として外周部に向かっ
て滲出し、外周の加工部１４まで供給される。

【００１６】砥石本体１１において、砥石回転軸１２が
結合している側面とは反対側の側面には、砥石本体１１
と同心円状の円形空間部を形成する凹部１６が形成され
ている。この凹部１６では、その周壁部１８は、奥行側
の直径が変化し、最大直径ｄ2が入口側の直径ｄ1よりも
大きく設定されて、全周にわたって半径方向外側に窪む
凹曲面として形成されている。研削液を砥石本体１１に
供給するためのノズル２０は、その先端が凹部１６に臨
むように配置されている。この実施形態では、前記周壁
部１８がノズル２０から出た研削液を砥石本体１１の回
転中に保持する保液部を構成するようになっている。

【００１７】砥石本体１１の外周側面部は、テーパ面が
形成されており、加工部１４に向かって徐々に幅員が狭
くなるようにＶ字形に形成されている。この場合、加工
部１４の加工幅Ｈについては、強度等の砥石本体１１の
性質との兼ね合いで砥石の厚さに対して許される限り狭
く設定することが好ましい。

【００１８】また、砥石本体１１の外周部表面には、加
工部１４を除いて研削液を通さない材質からなる遮液膜
２２で被覆されており、加工部１４だけが露出するよう
になっている。この遮液膜２２の材料としては、研削液
に対して耐性があり、砥石との接着性のよいものが適し
ている。例えば、耐水性塗料、合成ゴム系の接着剤、熱
接着性フィルムからなる非金属材料の膜が好ましいが、
無電解メッキによる被覆膜でもよい。

【００１９】次に、回転砥石１０の作用との関連におい
て、研削液の供給方法について説明する。まず、図１に
示すように、高速で回転する砥石本体１１に対して、研
削液をノズル２０から円形空間部を形成している凹部１
６に注ぐようにして供給する。研削液は、あらかじめ砥
石本体１１の気孔よりも目の細かいフィルタを通過させ
ておいたものをノズル２０から供給することが好まし
い。研削液は砥石本体１１の回転にともなって凹部１６
の周壁部１８によっていったん保持され、周方向に拡が
り全周にわたって研削液溜まり２４を形成する。

【００２０】この研削液溜まり２４の研削液には、遠心
力が作用する。また、砥石本体１１の内部には、無数の
気孔部が形成されているので、遠心力を受ける研削液
は、砥石本体１１の内部の気孔部を通路として半径方向
に流れ、砥石外周の加工部１４に全周にわたってまんべ
んなく強制的に供給される。このときの研削液流２５を
図２に示す。

【００２１】図２に示すように、研削液流２５は、同心
円状の研削液溜まり２４から砥石本体１１の内部を放射
状に拡散していき、砥石本体１１の回転による大きな遠
心力によって加工部１４全周に向かって流れていく。そ
して、特に、砥石本体１１の外周部両側面には、遮液膜
２２があるため、研削液流２５は、この遮液膜２２に遮
られて外部に飛散することなく導かれ、外周縁の加工部
１４の表面まで到達することができる。しかも、この遮
液膜２２による飛散防止に加えて加工部１４の加工幅Ｈ
を狭くするようにしているので、研削液を加工部１４に
集中するように供給することができ、研削液の供給効率
を上げることが可能となる。

【００２２】このような遠心力を利用した研削液の供給
により、砥石本体１１の加工部１４の表面からは研削液
が噴出する。これにより、研削加工の間、研削液は、砥
石本体１１の内部からワークＷの加工点Ｐおよびその近
傍に供給され、砥粒を直接冷却する。

【００２３】しかも、砥石本体１１の内部から供給され
る研削液が加工部１４の全周にわたって噴出し、切削屑
をほとんど除去することができるのて、目詰まり防止に
非常な効果があり、砥粒の直接冷却と相俟って砥石寿命
を大幅に伸ばすことができる。したがって、摩耗も少な
くなるので、砥石本体１１は、長時間高精度の研削性能
を維持することができる。

【００２４】なお、以上は、垂直な姿勢でワークＷを加
工する砥石に適用した例であるが、図３は、砥石本体１
１を水平な姿勢に保って回転させ、ワークを加工する例
である。この場合、砥石回転軸１２は、凹部１６の底部
に結合するようにしてもよい。

【００２５】次に、図４は、図１の回転砥石１０の他の
変形例を示す。

【００２６】この回転砥石３０は、砥石本体１１の孔隙
率が高く強度の比較的弱い砥石の場合に適した実施の形
態である。すなわち、砥石本体１１がより多孔質である
結果、保液部を構成する凹部１６の加工が難しいボンド
ブリッジタイプの砥石に適している。この場合、砥石本
体１１と同心の円形空間部を形成する凹部３２の周壁部
３４は、入口側の直径ｄ1が最大となるように中心に向
かって連続的に縮径するような曲面になっている。この
ような凹部３２の形状であれば、砥石本体１１の孔隙率
が大きく、したがって強度の弱い砥石であっても凹部３
２の開口縁部のあたりが毀れることなく凹部３２の加工
は容易である。

【００２７】砥石本体１１の前面には、凹部３２と同心
的にｄ1よりも外径は大きく内径は小さなリング状の保
液板３５が固定されている。保液部は、この保液板３５
と凹部３２の周壁部３４とから全周にわたって形成され
ている。この保液板３５があるため、その中央の孔から
臨むノズル２０から供給された研削液の外部への飛散す
るのが防止されるとともに、研削液溜まり２４が全周わ
たって形成される。

【００２８】この回転砥石３０でも、砥石本体１１の外
周部は、加工部１４に向かって徐々に幅員が狭くなるよ
うにＶ字形になるように両側面にテーパ面が形成されて
いるとともに、砥石本体１１の外周部両側面には、遮液
膜２２で被覆されているのは図１の回転砥石１０と同様
であり、作用は同じである。

【００２９】次に、図５に基づいて本発明の他の実施形
態について説明する。この第２実施形態による回転砥石
４０では、リング状の砥石本体４２が用いられる。砥石
回転軸４１の先端部には、ナット４３を介して円板状の
保持板４４が固着されており、リング状の砥石本体４２
は、保持板４４によって砥石回転軸４１と同心に保持さ
れるようになっている。

【００３０】このように砥石本体４２は、リング状であ
るから、内径部は同心の円形空間部となっているととも
に、周壁部４５が研削液の保液部を構成することができ
る。この図５に示す実施形態の回転砥石４０では、周壁
部４５は、幅方向真ん中に位置する保持板４４に向かっ
て両側から徐々に内径が大きくなるような凹曲面を有し
ており、保持板４４によって、表側と裏側の周壁部４５
ａ、４５ｂに隔てられている。それぞれの周壁部４５
ａ、４５ｂでは、入口側の直径ｄ1よりも奥行き側の最
大直径ｄ2の方が大きく設定されているのは図１の円板
形回転砥石１０の場合と同様である。また、砥石本体４
２の外周部は、加工部４６に向かって徐々に幅員が狭く
なるようにテーパ面が形成されているとともに、砥石本
体４２の外周部両側面には、遮液膜２２で被覆されてい
る。

【００３１】このようなリング状の砥石本体４２では、
そのリング形状をうまく活用して、周壁部４５ａに研削
液溜まり４８を全周にわたって形成できる。この研削液
溜まり４８の研削液は、遠心力の作用により、砥石本体
４２の内部の気孔部を通路として半径方向に流れ、砥石
外周の加工部４６に全周にわたってまんべんなく強制的
に供給される。

【００３２】この図５では、表側の周壁部４５ａを保液
部として、ノズル２０から供給される研削液溜まり４８
を形成した例を示したが、保持板４４の両側にノズル２
０を配置し、両側の周壁部４５ａ、４５ｂに研削液溜ま
りを形成する両側給液方式とするようにしてもよい。

【００３３】これに対して、図６に示す回転砥石５０
は、図５の回転砥石４０と同じくリング状の砥石本体を
有する実施の形態ではあるが、外周の加工部５１が平坦
である平砥石を砥石本体５２に用いた例である。

【００３４】この実施形態では、片側給液方式とするた
めに、保持板４４は、砥石本体５２の内径部において、
幅方向中央より片側にずらせるようにして取り付けられ
ている。これにより、保液部として機能する表側の周壁
部５４の幅ｌを加工幅Ｈに対応させてできるだけ広くと
り十分な量の研削液溜まり５５を形成できるようにして
いる。

【００３５】砥石本体５２の内径は一定であるため、ノ
ズル２０から供給される研削液が外部に飛散するのを防
止し、周壁部５４の全周にわたって研削液溜まり５５を
形成できるようにするため、砥石本体５２の前面には、
内径ｄ1よりも大きな外径でかつ内径ｄ1よりも小さな内
径のリング状の保液板５６が同心的に取り付けられてい
る。

【００３６】また、遮液膜５７は、保液板５６の外側で
砥石本体５２の外周側面に同心的に設けられている。保
液板５６の反対側では、砥石本体５２の外周に切り欠き
５８が形成されていることが好ましい。研削液溜まり５
５の研削液は、遠心力の働く方向、つまり軸方向にはほ
とんど拡がらず半径方向に向かって流れるので、この切
り欠き５８のある部分には研削液は噴出しない。したが
って、切り欠き５８を形成することにより、加工部５１
の加工幅Ｈをできるだけ狭くし研削液を供給できる幅と
することができるので、研削液の加工部５１への供給効
率を上げることが可能となる。

【００３７】次に、図７は、図６の回転砥石５０の変形
例を示す。この回転砥石６０では、保持板４４の両側に
配置したノズルから研削液を供給するようにした例であ
る。リング状の平砥石からなる砥石本体６２の内径部
は、保持板４４の両側に同じ幅の周壁部６２ａ、６２ｂ
に分けられている。それぞれ周壁部６２ａ、６２ｂが保
液部として機能するように、砥石本体６２の両側面に、
内径部の直径ｄ1よりも大きな外径でかつ砥石内径ｄ1よ
りも小さな内径のリング状の保液板５６が同心的に取り
付けられている。遮液膜５７は、それぞれ保液板５６の
外側で砥石本体６２の外周側面を被覆するようになって
いる。

【００３８】以上説明したリング状の砥石に本発明を適
用した図５乃至図７の実施形態においては、砥石本体４
２、５２、６２と保持板４４とは同じ砥石材料でよい
が、砥石が例えばダイヤモンド砥石のように高価な材料
の場合には、保持板を金属材料などの別材料でよい。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、砥石本体が研削液を通液可能な気孔部が形成
されている多孔体からなり、砥石回転軸と同心円状の円
形空間部を前記砥石本体に形成し、回転する砥石の前記
円形空間部に研削液を供給することにより、前記円形空
間部を形成する周壁部に全周にわたる同心円状の研削液
溜まりを形成せしめ、前記研削液溜まりの研削液を遠心
力により砥石気孔部を通じて砥石外周の加工部に強制供
給するようにしたので、研削液を砥石外周の加工部全面
に一様にかつ確実に行き渡るように供給することが可能
となり、砥石の長寿命化と加工面粗さの精度向上を達成
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による回転砥石を示す断面図。

【図２】図１の回転砥石の内部における研削液の流れを
示す正面図。

【図３】図１の回転砥石を水平面上で回転させるように
した変形例を示す断面図。

【図４】図１の回転砥石の他の変形例を示す断面図。

【図５】リング状の砥石本体を用いた他の実施形態によ
る回転砥石の断面図。

【図６】リング状砥石本体を用いた回転砥石の他の変形
例を示す断面図。

【図７】砥石両側から研削液を供給するようにした図６
の回転砥石の変形例を示す断面図。

【図８】従来技術による研削液供給方法を示す砥石の断
面図。

【図９】他の従来例による砥石の断面図。

【図１０】図８の砥石における研削液の流れを示す正面
図。

【符号の説明】

１０ 回転砥石 １１ 砥石本体 １２ 砥石回転軸 １４ 加工部 １６ 凹部（円形空間部） １８ 周壁部 ２０ ノズル ２２ 遮液膜 ２４ 研削液溜まり ３０ 回転砥石 ３２ 凹部（円形空間部） ３４ 周壁部 ３５ 保液板 ４２ リング状の砥石本体 ４４ 保持板 ５６ 保液板

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】砥石本体が研削液を通液可能な気孔部が形
   成されている多孔体からなり、砥石回転軸と同心円状の
   円形空間部を前記砥石本体に形成し、 回転する砥石の前記円形空間部に研削液を供給すること
   により、前記円形空間部を形成する周壁部に全周にわた
   る同心円状の研削液溜まりを形成せしめ、 前記研削液溜まりの研削液を遠心力により砥石気孔部を
   通じて砥石外周の加工部に強制供給することを特徴とす
   る回転砥石の研削液供給方法。
2. 【請求項２】円板状の砥石本体と、前記砥石本体と同心
   の砥石回転軸を有する回転砥石において、 研削液を通液可能な気孔部が形成されている多孔体から
   砥石本体を形成し、 前記砥石本体に同心円状の円形空間部を形成する凹部を
   設け、 研削液を保持する保液部を前記凹部の周壁部に全周にわ
   たって形成したことを特徴とする回転砥石。
3. 【請求項３】リング状の砥石本体と、前記砥石本体と同
   心の砥石回転軸を有する回転砥石において、 研削液を通液可能な気孔部が形成されている多孔体から
   なるリング状の砥石本体と、 前記リング状砥石本体を前記砥石回転軸に同心に保持す
   る保持板とからなり、 前記保持板の少なくとも一方の側面側に、研削液を保持
   する保液部を前記リング状砥石本体の内径部の周壁部に
   全周にわたって形成したことを特徴とする回転砥石。
4. 【請求項４】前記保液部は、入口側の直径をｄ1、奥行
   き側の最大直径をｄ2として、 ｄ2≧ｄ1である周壁部からなることを特徴とする請求項
   ２または３に記載の回転砥石。
5. 【請求項５】前記保液部は、前記周壁部の入口側の直径
   ｄ1よりも大きな外径を有するリング状の保液板を砥石
   本体の前面に有することを特徴とする請求項２または３
   に記載の回転砥石。
6. 【請求項６】前記砥石本体の加工部を除く外周側面に
   は、前記研削液を非通液性の遮液膜が被覆されているこ
   とを特徴とする請求項２または３に記載の回転砥石。
7. 【請求項７】前記砥石本体の外周側面にテーパ面を設
   け、砥石本体の加工部の幅を狭く設定するとともに、前
   記テーパ面を前記遮液膜で被覆することを特徴とする請
   求項６に記載の回転砥石。
8. 【請求項８】前記遮液膜は、耐水性塗料、合成ゴム系の
   接着剤、熱接着性フィルム、無電解メッキのいずれかか
   らなることを特徴とする請求項６または７に記載の回転
   砥石。