WO1986000037A1 - Cutting and grinding method using conductive grinding wheel - Google Patents

Description

明細書 発明の名称

導電性砥石による切断研削加工法 背景技術

回転して ワ ー クを切断、 研削する砥石は继続 して使 用する と素材の一部が砥粒間に混入して 「 目 詰ま り _ を発生 し 、 切削能率が著し く低下する - そのため随時加工を中断して砥石の加工面を公知の ド レッサで機械的に ：_目直し」 して使用する必要があ る - かかる事情は一般の艳緣性砥石ばかりではなく ダイ ャモン ド砥粒や、 ボラゾン砥粒を金属をバイ ンダー 卜 と して結合 した砥石、 あるいは電解研削用の全面導電 性砥石でも周様である。

その結果、 特にワ - クの材質が目詰ま り を生じやす い場合に は加工能率が著し く低下し 、 そのう え砥石の 寿命も短かく なる ₃ 図面の簡単な説明 1 a図および第 1 b 図 ： ワ ー クの加工状態の説明図 第 2 〜 5 図 ： その他の砥石の説明図

第 6 図 ： ド レス用電極の配置方法の説明図

第 7〜 1 1 図 ： ド レス用印加電圧波形説明図 第 1 2〜 1 6図 ： タイプ別加工装置の説明図 図面の詳細な説明 次に本発明の一実施例について図面を参照 しながら 説明する。

ィ ] 砥石

本発明では、 ワ ークを加工する砥石と して以下の 種類の砥石を使用するこ とができる

( 1 ) 全面導電型砥石

砥石全体が導電性を有する砥石である

例えばメ タルボン ド砥石、 導電性を付与 したガラス ポン ドま たは レジンポン ド砥石、 ま たは電着砥石など の公知のすべての全面導電型砥石 （砥石全体が導電性 の砥石） を使用できる

( 2 ) 部分導電型砥石 （第 1 a図 ）

部分導電タイプの砥石 1 は 、 非導電性の砥石円盤 1 の周面に 、 導電性の素材を露出させて導電帯 2 を形成 したちのである - このよう に 、 導電帯 2 の間に非導電性の砥石素材を 研摩帯 3 と してそのま ま残してあるので、 周面には導 電帯 2 と研摩帯 3 が交互に配置されるか、 導電帯 2 が 研摩帯 3 に囲まれて とびとびに存在するこ とになる。 この砥石 Ί の中心に は導電環 4 を設け、 この導電環 4 から周面の各導電帯 2 へ電気的に連絡する - 電気 的に連絡するために は、 放射镍状に導電路 5 を埋設す る等の構造を採用する。

このタ イプの砥石 1 は周面に導電帯 2 と研摩帯 3 を ' 交互に形成するか、 あるいは導電帯 2 を研摩帯 3 の中 に とびとびに形成する構造であるから 、 そのほかにも、 例えば第 2 図から第 5 図に示すよ うな構造ものを採用 するこ とができる。

[ 口 ] ド レス用電極

ド レ ス用の電極 6 は、 ブロ ッ ク状、 あるいは円盤状 の電極である - ( Ί ) ブロ ッ ク状電極

この電極 6 には、 導電性、 耐摩耗性に ^れ、 放電ァ ークが発生 しやす く 、 耐電弧摩耗性、 耐蝕性が優れて いれば、 あらゆる材料が使用できる - 例えばレジン 、 ガラス、 金属あるいはこれらの混合 物をバイ ンダー とする各種の導電性を有する材料や、 銀一タ ングステン合金、 銅一タ ングステン合金をはじ めとする各種の電極用合金、 黒鉛や黒鉛と金属粉末の 複合体等が使用できる - ( 2 ) 円盤状電極

この電極 6 1 には、 ワ ーク加工用 と同じ構造の全面 通電型砥石または部分通電型 S石を利用する。 （ 第 1 図 ）

例えばメ タルポン ド砥石、 ガラスボン ド砥石、 レジ ンボン ド砥石などの公知のすべての全面導電型ま たは 部分通電型の砥石を円盤状電極' 6 1 として使用できる。

•Jヽ ド レス装置

本発明の加工方法を実施するための装置はワ ー ク VI を加工する部分と、 砥石 Ί を ド レスする部分から構成 される。

その内の ド レスする部分を具体的に説明すると、 砥 石 1 の周端面上に、 プロ ッ ク状、 ま たは円盤状の ド レ ス用電極 6 (第 1 a 図 ） 、 6 1 ( 第 1 b図 ） を接触ま たは接近させて配置して構成する。 そ してこの ド レス用電極 6 、 6 1 と砥石 1 の周端面 との間に導電が発生するよ う 、 電源装置 7 の端子 9 、 1 0を ド レス用電極 6 、 6 1 と砥石にそれぞれ接続す る。

なお電源装置 7 は後に述べるよう に 、 ド レス専用の 場合と 、 ド レス用 とワ ー ク加工用を兼ねる場合がある。 さ ら に、 ド レス用電極 6 、 6 1 と砥石 1 との間隙ま たは接触部に所定の加工液を供給する液供給ノズル 8 を配置する。 （ 第 1 図 ）

また砥石 1 の周面上に棒状の ド レス用電極 6 を 1 钽 ま た は複数耝配置し 、 電源装置 7 に接続する方法ち考 え られる。 （第 6 図 〉

： ニ ： 加工装置

本発明の装置は、 ワ ー ク : VIを加工するための部分と 、 砥石を ド レスする部分の 2 つの部分から構成される - 更に 、 ド レス用電源を独立に有するか否かによ っ て 、 次の三タ イプに大別される。

( 1 ) ド レス専用電源だけを有し 、 ワ ークの加工用電 源を,持たないタ イプ - 第 Ί 2 — に ド レス専用の電源を有する装置の基本的 構成の一例を示す - このタ イプは導電性砥石を使用 しているが、 ワ ー ク Mの加工は機搣的研削、 切削作用のみによ っ て行なお う とするちのである。

( 2 ) ド レス専用 とワーク加工電源の二つを持つタイ プ。

第 1 3 図に ド レス専用電源 7 とワー ク 'Mの加工電源 1 1 を別々に備えた装置の基本的構成の一例を示す。 このタイプの場合は、 ワー ク Mの加工は電解作用 と 機械的研削作用 、 または電解放電作用 と機械的研削作 用の組み合せによ っ て成されるが、 ド レス用電源 7 が ワ ー ク Mの加工電源 1 1 から独立しているので 、 加工 中に ド レスする時期を自由に選択するこ とができる。

( 3 ) ド レス用電源と ワ ークの加工電源が周一のタ イ プ。

第 1 4〜 1 6 図に ド レスおよびワー ク 1の加工の両 作用を周時に作動できる一台の電源を備えた装置の基 本的構成の一例を示す。

このタ イ プの場合第 1 4、 1 6 図の結線の装置では、 ド レスは常にワー ク Mの加工と並行して行なわれるが、 第 1 5 図の装置の場合には、 ワー ク VIの加工中 ド レス の時期を自由に選択して行なう こ とができる。

[ ホ ] 加工方法

回転する砥石 1 をワーク VIに押しつける。

—方、 ド レス用電極 6 、 または 6 1 を砥石に接触、 または接近させて設置する。

そ して 、 砥石一ド レス電極間、 及び砥石一ワ ー ク間 に加工液を噴射する。

周時に 、 ド レス兩電源 7 または加工/ ド レス兼用電 源 1 1 によ り 、 砥石一電極間電圧を印加 しながらヮ ー クを加工する。

この場合、 電解、 放電、 機械研削の三作用、 または 電解、 放電の二作用が相乗旳に砥石に作用 する。

—方、 ワー クの加工は砥石一ワーク間に通電しない 純然たる機械加工の場合と、 両者間に通電してワ ー ク に電気的、 電気化学的、 及び機搣的作用を袓合わせて 作用 させるいわゆる複合加工の場合があるが、 本発明 の ド レス方法は特に後者において有効である。

後者はさ ら に 、 全面導電型砥石を使用 する場合と、 部分導電型の砥石を使用する場合に分け られる。

いずれの場合も加工電圧波形と して、 平滑、 正弦波、 矩形波、 パルス波、 鋸歯状、 及び歪波、 ち し く は以上 の諸波形のう ちの二つ以上を合成した波形を使用 する こ とがでさる。

このうち全面通電型砥石の場合には、 パルスの印加 が特に有効であり 、 部分通電型砥石の場合には、 平滑 波、 または平滑波とパルス波の複合が有効であるが、 いすれの場合も平均電圧がワ ーク側でプラスになるこ とが望ま しい。

〔 へ 〗 加工原理

ワークの加工は、 砥石一ワーク間に通電しながら行 なう場合と、 通電しないで行なう場合があるが、 加工 原理はそれぞれ次の通りである。

まず後者の場合は加工は機械的研削作用のみによ つ てなされる。

—方、 前者の場合はワー クの加工に際して上記のい ずれのタ イプの砥石 Ί においても次のよ うな現象が発 生する。

. 放電作用

ワ ー ク VI と砥石 1 との間に通電する直前、 あるいは その直後に両者の間に放電が発生する。

この放電によ っ てワ ー ク VIの表面が溶かされ、 周時 に放電の衝撃によ っ て溶解部分が吹き飛ばされる。 2 . 電解作用

両者の間に電解液が供給され通電状態が発生 した状 態で、 ワ ー ク VIの加工面が電解によ り溶解する。

3 . 機械的作用

前記の放電、 あるいは電解によっ て溶解している加 工面を、 次にの瞬間に砥石 Ί の研磨帯が通過 し 、 放電 で溶解した部分及び電解生成物を砥粒が搔き と っ て行 そ して この搔き とられた後の清浄な面にきわめて有 効に放電、 電解作用が働く 。

このよう に電解、 放電、 機械研削の三作用が相乗的 に ワ ーク に作用するためきわめて容易に ワ ー ク V！の研 削、 切断が行なわれる。

ただしそう した加工に際し て 、 ワ ー ク VIの削り粉が 砥粒の間に付着 して行く現象は避け られない。 二 卜 ： ド レス方法

次に上記の加工と周時に行なう 、 ド レスの作用につ いて具体旳に説明する - まずワ ー ク VIの加工を行ないつつ 、 回転する砥石 1 の周面に ド レス用電極 6 、 6 1 を接触または接近させ 、 この接敏ま たは接近部分に所定の加工液を供給 しなが ら前記 ド レス加工用電源を印加する。

そうすると 、 ド レス用電極を砥石に接触させる場合 には両者の間で放電または /及び電解作用 、 及び機械 研削作用がおこる。

この現象が相乗的に砥石に作用 し 、 その結果、 砥石 1 の周面上に付着していたワ ー ク Mの削り粉が綺麗に 除去されて目直しがなされ、 最良の条件下でワ ー ク VI の加工が行なわれる。

この電極 6 に印加する ド レス用電圧 （ あるいは電流） 波形と しては、 平滑 （第 7 図） 、 正弦波 （第 8 図 ） 、 矩形波 （第 9 、 1 0図 〉 、 鋸歯状波 （第 1 1 図 ） 、 ノ、° ルス波または歪波 （高周波を含んだ交流 ） も し く は以 上を合成した波形を使用する事ができる。

ただし 、 いずれの場合に しても平均電圧が砥石側で プラスになるこ とが望ま しい。

： チ ： ド レス作用

次に ド レスの際に砥石に働く作用について説明する。

1 . 放電による ド レス作用

砥石の目 に詰っ た材料 （ ド レス条件によ っ て は砥石 の結合材も ） は放電作用によ っ て溶かされる。 そ し て溶けた物質は、 放電時の衝撃と電解液の圧力によ つ て 、 砥石 1 の表面から銑ね飛ばされる。

2 . 電解による ド レス作用

砥石の目 に詰っ た材料 （ ド レス条件によ っ ては砥石 の結合材までも ） は電解作用によ っ て、 電気化学的に 溶かされる。

3 . 機械的研削による ド レス作用

電極 6 、 6 1 の耐摩耗性が大きい場合に は、 砥石の 目 に詰っ たワーク粉末、 放電、 電解作用 による溶解物、 生成物、 さ らには砥粒ゃ砥粒を結合しているバイ ンダ 一は、 電極 6 、 6 1 の機械的研削作用によ っ て削り と られる。

—方、 砥石 1 の円周面に ド レス用電極を接近させて 設置した場合には上記の作用のうち 、 電薛作用 、 钕電 作用のいずれか一方、 ま たは両方によ っ て目直しがな される - 本発明の効果 本発明は以上説明 したよう に、 加工用の砥石の周端 面上にブロ ッ ク状、 あるいは円盤状の ド レス用電極を 接近また は接触させて配置 し 、 この両者間に通電状態 を発生させる方法である。

そのために次のような効果を期待するこ とができる。

<ィ >加工作業とは別に、 放電と電解による溶解およ び璣械研削の三作用が ¾乗的に砥石に作用する。

その結果、 ワ ー クの加工作業と周時に、 良好な ド レ スを施すこ とができ、 従来と比べて高い加工能率が得 られるこ とになる。

< 口 >砥石が加工作業と周時に ド レスされるので、 砥 粒の間に異物が介在するこ とがなく 、 砥粒が常に鋭く 尖っ た最良の状態でワ ーク に接触する。

従っ て、 無理な加工の力がワ ークに作用せず、 ヮ ー ク加工面に歪や微細な欠陥を残さない加工が可能とな る。

< Λ >特にワー クの加工が、 電解作用 と放電作用 と機 械研削作用の複合によ っ て行なわれる場合には、 加工 中常に最良の放電電解条件が維持されるので ド レスは 特に有効である。

<二 >従来の ド レスは単に機械的に、 砥粒と目詰ま り した物質を削り取るだけの方法で行なっ ていた。

ところが本発明の方法であれば、 機械的な ド レス作 用がほとんど働かなく ても、 それ以外の電解作用 と放 電作用によ っ て十分な目直しが行なわれる。

従っ て機械的に砥粒を削り とる従来の ド レス に比べ て、 砥石の摩滅がごく わずかであり砥石の寿命が長く なる。

<ホ >わずかに砥石を研磨するだけで十分な目直しが 行なわれるので、 高価なダイ ヤモン ド粒子やキュ ー ビ ッ クボ ロ ンナイ 卜 ライ ド等を使用 した高価な砥石を使 用せずに、 市販の安価な砥粒からなる砥石を使用する こ とがでぎる。

Claims

請求の範囲

1 . 回転する導電性円盤砥石によ っ て、 ワ ー クを加工 する方法において、

その加工用の導電性円磐砥石周端面に接蝕、 または 接近させて電極を配置し 、

の電極と加工用の砥石の間に加工液を供給しつつ 電極と加工用の砥石の間に 、 連続的、 または断続的 に ドレス加工用電圧

を印加 して 、

砥石の ド レスを行ないつつ 、 同時にワ ークを加工す るこ とを特徴とする、

導電性砥石による切断研削加工方法

2 . 加工用の導電性円盤砥石周端面上に配置する電極 を、

ブロ ッ ク状の電極で構成するこ とを特徴とする、 特許請求の範囲第 1 項記載の発明

3 . 加工用の導電性円盤砥石周端面上に配置する電極 、

円盤状の導電性砥石で構成するこ とを特徴とする、 特許請求の範囲第 1 項記載の発明

4 . 加工用の導電性円盤砥石周端面上に配置する電極 を、

円盤状の全面導電性砥石で構成するこ とを特徴とす る、

特許請求の範囲第 3項記載の発明

5 . 加工用の導電性円盤砥石周端面上に配置する電極 を、

円磐状の部分導電性砥石で構成するこ とを特徴とす る、

特許請求の範囲第 3項記載の発明

6 . 回転する導電性円盤砥石によ っ て、 ワ ー クを加工 する方法において、

その加工用の導電性円盤砥石を全面導電砥石で構成 するこ とを特徴とする、

特許請求の範囲第 1 項記載の発明

7 . 回乾する導電性円盤砥石によ っ て、 ワ ー クを加工 する方法において 、

その加工用の導電性円盤砥石を部分導電砥石で構成 するこ とを特徴とする、

特許請求の範囲第 1 項記載の発明

8 . 電極と加工用の砥石の間に、 ド レス加工用電圧と して 、

平滑電圧を印加 して行なう こ とを特徴とする、 特許請求の範囲第 1 項記載の ¾明

9 . 電極と加工用の砥石の間に、 ド レス加工用電圧と して、

断続的電圧を印加 して行なう こ とを特徴とする、 特許請求の範囲第 1 項記載の発明

1 0 . 電極と加工用の砥石の間に、 ド レス加工用電圧 と して、

平滑電圧と断続的電圧を周時に印加して行なう こ と を特徴と する 、

特許請求の範囲第 1 項記載の発明

1 1 . 回転する加工用導電性円盤砥石と

その導電性円盤砥石周端面上に接近または接触して 配置した電極と、

この電極と加工用の ¾5石の間に加工液を供給する装 置と、

電極と加工用の砥石の間に、 ド レス加工用電圧を印 加する電源装置を基本構成要素とする、

導電性砥石による切断研削加工装置

1 2 . 加工用の導電性円盤砥石周端面上に配置する電 極を、

ブロ ッ ク状の電極で構成するこ とを特徴とする、 特許請求の範囲第 1 1 項記載の発明

1 3. 加工用の導電饪円盟 ¾Stl周 l¾ ^ auia - 'o/ 極を、

円盤状の導電性砥石で構成するこ とを特徴とする、 特許請求の睫囲第 1 1 項記載の発明

1 4. 加工用の導電性円盤砥石周端面上に配置する電 極を、

円盤状の全面導電性砥石で構成するこ とを特徴とす る、

特許請求の範囲第 1 3項記載の発明

1 5. 加工用の導電性円盤砥石周端面上に配置する電 極を、

円盤状の部分導電性砥石で構成するこ とを特徴とす る、 . 特許請求の範囲第 1 3項記載の発明

1 6. 回転する導電性円盤砥石によ っ て、 ワ ー クを加 ェする装置において、

その加工用の導電性円盤砥石を全面導電性砥石で構 成するこ とを特徴とする、

特許請求の範囲第 Ί 1 項記載の発明

1 7. 回転する導電性円盤 S石によ っ て 、 ワ ー クを加 ェする装置において、

その加工用の導電性円螌砥石を部分導電性砥石で搆 成するこ とを特徴とする 、

特許請求の範囲第 1 1 項記載の発明

1 8 . 電極と加工用の砥石の間に、 ドレス加工用電圧 と して、

平滑電圧を印加して行なう こ とを特徴とする、 特許請求の範囲第 1 1 項記載の発明

1 9 . 電極と加工用の砥石の間に、 ド レス加工用電圧 と して、

断続的電圧を印加 して行なう こ とを特徴とする、 特許請求の範囲第 1 1 項記載の発明

2 0 . 電極と加工用の砥石の間に、 ド レス加工用電圧 と して、

平滑電圧と断続的電圧を周時に印加 して行なう こ と を特徴とする、

特許請求の範囲第 Ί 1 項記載の発明