JP2010269381A - ドレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】切れ味が良好で、加工精度も高いドレッサを提供する。
【解決手段】ドレッサ１０は、回転体形状の一つである円板形状の台金１１の外周に拡径方向に突出してドレッシング部１２が形成され、台金１１の中心には、ドレッサ１０を回転駆動軸１３に取り付けるための軸孔１４が開設され、ドレッシング部１２は台金１１の軸心１１ｃを中心に回転体形状をなすように形成されている。正四角柱状をした複数のダイヤモンド砥粒１５を、それぞれの軸心１５ｔが台金１１の軸心１１ｃ上の一点Ｏにおいて直交した状態でドレッシング部１２に埋設することによって研削面１２ａを形成し、台金１１の周方向に隣り合う二つのダイヤモンド砥粒１５，１５の軸心１５ｔ，１５ｔ同士のなす角度Ｄを１８度とし、研削面１２ａに露出するダイヤモンド砥粒１５の先端面１５ｆの正方形を構成する一辺１５ｓの長さを０．３ｍｍとしている。
【選択図】図５

Description

本発明は、小径且つ長尺の軸付き砥石やビトリファイドｃＢＮ砥石などをトラバースしながら切り込むことにより、ツルーイング・ドレッシングを行うのに適した回転式のドレッサに関する。

複数の角柱状ダイヤモンド砥粒を配列したドレッサについては、従来、様々な技術が開発、提案されているが、本願発明に関連するものとして、特許文献１〜４に記載されたダイヤモンドドレッサがある。

特許文献１記載のダイヤモンドドレッサは、長手方向において略同様な矩形断面形状を備えた単結晶の柱状ダイヤモンドが複数本埋設された平坦なドレッシング面を有し、柱状ダイヤモンドがその相互間隔が柱状ダイヤモンドの摩擦方向の寸法の１．５〜４．５倍の範囲内となるように露出した状態で金属製本体に埋設されている。

特許文献２記載のダイヤモンドドレッサは、長手方向において略同様な矩形断面形状を備えた柱状ダイヤモンドがその矩形断面の対角線がドレッサの摩擦方向と略平行をなすようにして配列されている。

特許文献３記載のダイヤモンドドレッサは、長手方向において略同様な矩形断面形状を備えた単結晶の柱状ダイヤモンドがその一端をドレッシング面に露出させた状態でドレッシング部に埋設され、柱状ダイヤモンドを取り囲む周囲のドレッシング部は、砥粒を所定の集中度で結合させたものである。

特許文献４記載のダイヤモンドドレッサは、多結晶ダイヤモンドの側面にメタライズ処理が施された柱状体を粉末焼結法により固定したものである。

特許第２５４３６６０号公報 特許第３０３５４８６号公報 特許第２６１４６９４号公報 特開２００２−２８８６５号公報

特許文献１記載のダイヤモンドドレッサの場合、柱状ダイヤモンドの相互間隔を当該柱状ダイヤモンドの摩擦方向の寸法の１．５〜４．５倍とすることにより柱状ダイヤモンドの欠けを防止する効果は得られるが、切れ味を向上させることはできない。また、柱状ダイヤモンドの上流側におけるボンドの摩耗が大きいので、柱状ダイヤモンドのエッジ部分に微小劈開が発生し、被研削面が粗くなることがある。

特許文献２記載のダイヤモンドドレッサの場合、柱状ダイヤモンドの矩形断面の対角線がドレッサの摩擦方向と略平行をなすように配列されたことにより、寿命を伸ばすことはできるが、良好な切れ味を得ることができない。

特許文献３記載のダイヤモンドドレッサの場合、柱状ダイヤモンドを取り囲む周囲のドレッシング部の砥粒の集中度を所定値とすることによってボンドの摩耗を抑制することはできるが、砥粒による抵抗が増大するため、良好な切れ味を得ることができない。

特許文献４には、矩形断面の辺の長さが０．５ｍｍの多結晶構造の柱状ダイヤモンドを２．５ｍｍ間隔で１２５個配列して形成された外径１００ｍｍのダイヤモンドドレッサが記載されている。しかしながら、このダイヤモンドドレッサの外径は１００ｍｍあるので、後述する柱状ダイヤモンドの進入角度が小さくなる結果、良好な切れ味を得ることができない。また、柱状ダイヤモンドの矩形断面の辺の長さが０．５ｍｍという、当該技術分野では、やや大きな値であるため、抵抗が大きく、切れ味が悪い。

一方、ダイヤモンドドレッサを使用して比較的小径の軸付き砥石のドレスを行う場合、被研削物である砥石の軸が細長いので、ドレス抵抗によって軸が撓み、砥石表面の真直度が悪くなり、加工精度が悪化することがある。また、小径の軸付き砥石の外径に対してダイヤモンドドレッサの外径が大きいので、両者の接触部分は面当たりとなり、接触部分の回転方向の長さが長くなる結果、ドレス抵抗が高くなり、砥石の軸の撓みが大きくなり、砥石表面の真直度が悪化することがある。

本発明が解決しようとする課題は、切れ味が良好で、加工精度も高いドレッサを提供することにある。

本発明者は、小径且つ長尺の軸付き砥石やビトリファイドｃＢＮ砥石などをトラバースしながら切り込むことにより、ツルーイング・ドレッシングを行う回転式のドレッサに関し、これ構成するダイヤモンド砥粒のエッジ部の微小劈開を抑制しながら、切れ味を良くする方法について永年に亘って研究開発を行った結果、ドレッサの切れ味、加工精度及び寿命などを左右する大きな要件の一つが、後述する、被研削物に対するダイヤモンド砥粒の進入角度の大小であることに想到し、本発明を成すに至ったものである。

本発明のドレッサは、回転体形状をした台金の外周に形成されたドレッシング部に角柱状をした複数のダイヤモンド砥粒をそれぞれの軸心が前記台金の軸心上の一点において当該軸心と直交した状態若しくは斜めに交差した状態で埋設して研削面を形成したドレッサであって、前記台金の回転方向に隣り合う前記ダイヤモンド砥粒の軸心同士のなす角度を４度〜２０度としたことを特徴とする。ここで、ダイヤモンド砥粒の軸心とは角柱形状の当該ダイヤモンド砥粒をその長手方向に貫く中心線をいい、台金の軸心とは当該台金の回転中心線をいう。

このような構成とすれば、研削面に露出する複数のダイヤモンド砥粒の先端面と、各ダイヤモンド砥粒の軸心との交点をそれぞれ先端中心点としたとき、ドレッシング部の周方向に隣り合う二つのダイヤモンド砥粒の先端中心点同士を結ぶ直線と、前記先端中心点における研削面の周方向の接線とによって形成される鋭角側の角度（以下、「進入角度」という。）が２度〜１０度となる。進入角度をこのような角度範囲に設定すると、被研削物に対するダイヤモンド砥粒の食い込みが良くなり、良好な切れ味が得られる。また、切れ味が良好となることにより、ドレス作業中のドレス抵抗が低くなり、被研削物の逃げを抑制することができるので、加工精度も高まる。即ち、角柱状のダイヤモンド砥粒特有の先端面のエッジ部分の劈開を抑制しながら、当該エッジ部分を活かすことにより、切れ味が良好となるとともに加工精度も高まる。

なお、前記進入角度が２度より小さくなると被研削物に対する食い込みが悪くなるので切れ味が悪化し、１０度より大きくなるとダイヤモンド砥粒の先端面のエッジ部分に微小劈開が生じ易くなるので被研削物の面粗度が悪化する。従って、前記進入角度は２度〜１０の範囲内が好適である。

ここで、前記研削面に露出する前記ダイヤモンド砥粒の先端面を構成する多角形の一辺の長さを０．１ｍｍ〜０．４ｍｍとすることが望ましい。

このような構成とすれば、被研削物に対する食い込みが良くなり、微小劈開も抑制されるため、さらに切れ味が良好となり、加工精度も高まる。なお、ダイヤモンド砥粒の先端面を構成する多角形の一辺の長さが０．１ｍｍより小さくなるとダイヤモンド砥粒の強度が低下し劈開が大きくなるので被研削物の面粗度が悪化し、０．４ｍｍより大きくなると、ドレス作業中、ダイヤモンド砥粒の先端面と被研削物との接触部分が拡がってドレス抵抗が高まって発熱が生じるので切れ味が悪化する。

一方、前記研削面に露出する前記ダイヤモンド砥粒の先端面を構成する多角形の対角線が前記研削面の回転方向と平行をなすように配列することもできる。

このような構成とすれば、前記研削面の片端側から他端側に向かってトラバースしながらドレス作業を行った場合、研削面の片端側から中央部に向かってダイヤモンド砥粒の先端面が徐々に拡がるように被研削物に接触していくこととなり、ダイヤモンド砥粒への負荷も徐々に増加していくので、スムーズにドレスを行うことができる。また、被研削物に対するダメージが極めて少なくなるので、被研削物の寿命も長くなる。

本発明により、切れ味が良好で、加工精度も高いドレッサを提供することができる。

本発明の第１実施形態であるドレッサを示す正面図である。 （ａ）は図１に示すドレッサの側面図、（ｂ）は図１におけるＸ−Ｘ線断面図である。 図１の矢線Ｙ方向から見た外周面の一部を示す図である。 図２（ｂ）の矢線Ｚで示す領域の拡大図である。 図２（ａ）のＷ−Ｗ線における断面模式図である。 図３の矢線Ｕで示す領域の一部を模式的に示す斜視図である。 図３の矢線Ｕで示す領域の一部を模式的に示す拡大図である。 図５の一部拡大図である。 本発明の第２実施形態であるドレッサの研削面の一部を模式的に示す拡大図である。 本発明の第３実施形態であるドレッサを示す断面図である。 図１０における矢線Ｎ方向から見た一部切欠図である。 本発明の第４実施形態であるドレッサを示す断面図である。 本発明の第５実施形態であるドレッサを示す断面図である。

以下、図１〜図８に基づいて本発明の実施形態について説明する。図１〜図４に示すように、第１実施形態であるドレッサ１０は、回転体形状の一つである円板形状の台金１１の外周に拡径方向に突出してドレッシング部１２が形成され、台金１１の中心部には、ドレッサ１０を回転駆動軸１３に取り付けるための軸孔１４が開設され、ドレッシング部１２は軸孔１４の軸心１４ｃを中心に回転体形状をなすように形成されている。ドレッサ１０においては、軸孔１４の軸心１４ｃは台金１１の軸心１１ｃと一致している。

図５に示すように、正四角柱状をした複数のダイヤモンド砥粒１５を、それぞれの軸心１５ｔが台金１１の軸心１１ｃ上の一点Ｏにおいて当該軸心１１ｃと直交した状態でドレッシング部１２に埋設することによって研削面１２ａが形成され、台金１１の周方向（回転方向Ｒ）に隣り合う二つのダイヤモンド砥粒１５，１５の軸心１５ｔ，１５ｔ同士のなす角度Ｄを１８度に設定している。なお、ダイヤモンド砥粒１５の軸心１５ｔとは、図７に示すように、正四角柱形状のダイヤモンド砥粒１５をそれぞれの長手方向に貫く中心線をいい、台金１１の軸心１１ｃとは、台金１１の回転中心線をいう。

本実施形態のドレッサ１０において、台金１１は円板形状であり、複数のダイヤモンド砥粒１５の軸心１５ｔはいずれも台金１１の軸心１１ｃ上の一点Ｏにおいて当該軸心１４ｃと直交した状態にあるため、それぞれの軸心１５ｔは台金１１の半径方向１１ｒと略一致した状態となっている。

ドレッシング部１２は、正四角柱形状をした単結晶構造の複数のダイヤモンド砥粒１５と、これを台金１１に固着する結合材１７などによって形成されている。ドレッサ１０においては、被研削物Ｖ（図５参照）に当接してドレッシング面となる研削面１２ａに、各ダイヤモンド砥粒１５の軸心１５ｔと直交する先端面１５ｆがそれぞれ露出している。各ダイヤモンド砥粒１５の先端面１５ｆは正方形であり、その一辺１５ｓの長さを０．３ｍｍとしている。なお、ダイヤモンド砥粒１５の先端面１５ｆは正方形に限定するものではないので、長方形若しくはその他の多角形であってもよい。また、単結晶構造の複数のダイヤモンド砥粒１５の代わりに多結晶構造のダイヤモンド砥粒を使用することもできる。

ここで、図７，図８に示すように、研削面１２ａに露出する複数のダイヤモンド砥粒１５のうち、ドレッシング部１２の周方向に隣り合う二つのダイヤモンド砥粒１５，１５の先端面１５ｆ，１５ｆと、これらのダイヤモンド砥粒１５，１５の軸心１５ｔ，１５ｔとの交点をそれぞれ先端中心点Ａ，Ｂとし、これらの先端中心点Ａ，Ｂ同士を結ぶ直線Ｌと、隣り合うダイヤモンド砥粒１５，１５の軸心１５ｔ，１５ｔ同士のなす角度Ｄの二等分線Ｑとの交点をＨとし、先端中心点Ａにおける周方向の接線Ｓと二等分線Ｑとの交点をＣとすると、直角三角形ＡＯＣと直角三角形ＡＨＣとは常に相似関係にある。

図８に示すように、先端中心点Ａ，Ｂ同士を結ぶ直線Ｌと、一方のダイヤモンド砥粒１５の先端中心点Ａにおける周方向の接線Ｓとで形成される鋭角側の角度を被研削物Ｖに対する進入角度Ｐとすると、この進入角度Ｐは常に∠ＡＯＣ（角度Ｄの半分の角度）と等しくなる。従って、隣り合うダイヤモンド砥粒１５，１５の軸心１５ｔ，１５ｔ同士のなす角度Ｄ（∠ＡＯＣの２倍の角度）を決定すれば、被研削物Ｖに対する進入角度Ｐはその半分の角度に設定されることとなる。即ち、角度Ｄの大きさを調整することにより、適正な進入角度Ｐに設定することができる。

本実施形態のドレッサ１０において、隣り合うダイヤモンド砥粒１５，１５の軸心１５ｔ，１５ｔ同士のなす角度Ｄを１８度に設定したところ、進入角度Ｐが９度に設定されるので、被研削物Ｖに対するダイヤモンド砥粒１５の食い込みが良く、良好な切れ味が得られる。また、ドレッサ１０の切れ味が良好であることにより、ドレス抵抗が低くなり、ドレス作業中の被研削物Ｖの逃げが抑制されるので、加工精度も高まる。即ち、正四角柱状のダイヤモンド砥粒１５特有の先端面１５ｆのエッジ部分の劈開を抑制しながら、当該エッジ部分が活かされるため、切れ味が良好となり、加工精度も高まる。

なお、進入角度Ｐが２度より小さくなると被研削物Ｖに対する食い込みが悪くなるので切れ味が悪化し、１０度より大きくなるとダイヤモンド砥粒１５の先端面１５ｆのエッジ部分に微小劈開が生じ易くなるので被研削物Ｖの面粗度が悪化するので、進入角度Ｐは２度〜１０度の範囲内が好適である。この場合、角度Ｄを４度〜２０度の範囲内に設定することにより、進入角度Ｐを前記２度〜１０度の範囲内に設定することができる。

一方、本実施形態のドレッサ１０においては、ドレッシング部１２の研削面１２ａに露出するダイヤモンド砥粒１５の先端面１５ｆを構成する正方形の一辺１５ｓの長さを０．３ｍｍに設定している。

このような構成とすれば、被研削物Ｖに対するダイヤモンド砥粒１５の食い込みが良くなり、先端面１５ｆにおける微小劈開も抑制されるため、切れ味の向上に有効であり、加工精度も高まる。なお、ダイヤモンド砥粒１５の先端面１５ｆの一辺１５ｓの長さが０．１ｍｍより小さくなるとダイヤモンド砥粒１５の強度が低下し、先端面１５ｆのエッジ部分の劈開が大きくなるので被研削物Ｖの面粗度が悪化し、０．４ｍｍより大きくなると、ドレス作業中、ダイヤモンド砥粒１５の先端面１５ｆと被研削物Ｖとの接触部分が拡がりドレス抵抗が高まって発熱が生じるので切れ味が悪化する。このため、ダイヤモンド砥粒１５の先端面１５ｆの一辺１５ｓの長さは０．１ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲内とすることが望ましい。

なお、ダイヤモンド砥粒１５の先端面１５ｆは正方形に限定するものではないので、先端面が長方形をした角柱状のダイヤモンド砥粒を用いてドレッサを構成することができるが、その場合、ドレッシング部１２の研削面１２ａに露出する先端面を構成する四角形の四辺のうち、ドレッシング部１２の周方向と平行な辺の長さを０．１ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲内とすることが望ましい。

次に、図９に基づいて、本発明の第２実施形態であるドレッサ２０について説明する。図９に示すように、ドレッサ２０は、円板形状の台金（図示せず）の外周に拡径方向に突出して形成されたドレッシング部２２に、正四角柱状をした複数のダイヤモンド砥粒２５を、それぞれの軸心２５ｔが台金の軸心上の一点において直交した状態（台金の半径方向と略一致した状態）で埋設することによって研削面２２ａが形成されている。また、ドレッシング部２４の研削面２４ａに露出するダイヤモンド砥粒２５の先端面２５ｆを構成する正方形の対角線２５ｄが、研削面２２ａの回転方向Ｒと平行をなすように配列されている。その他の部分の構成は前述したドレッサ１０と同様である。

このような構成とすれば、研削面２２ａの片端側２２ｓから他端側２２ｅに向かう方向をトラバース方向Ｔとしてドレス作業を行った場合、研削面２２ａの片端側２２ｓから中央部（研削面２２ａのトラバース方向Ｔの中心線２２ｃ近傍）に向かってダイヤモンド砥粒２５の先端面２５ｆが徐々に拡がるように被研削物（図示せず）に接触していくこととなり、ダイヤモンド砥粒２５への負荷も徐々に増加していくので、スムーズにドレスを行うことができる。また、ドレス作業中の被研削物に対するダメージが極めて少なくなるので、被研削物の寿命も長くなる、という効果も得ることができる。

次に、図１０〜１３に基づいて本発明の第３〜５実施形態について説明する。なお、図１０〜図１３において、図１〜図８中の符号と同じ符号を付している部分は、前述したドレッサ１０の構成部分と同じ構造、機能等を有する部分であり、説明を省略する。

図１０，図１１に示すドレッサ３０においては、回転体形状の一つである円皿形状をした台金３１の中心部に、ドレッサ１０を回転駆動軸（図示せず）に取り付けるための軸孔３４が開設され、台金３１の外周に形成されたドレッシング部３２に四角柱状をした複数のダイヤモンド砥粒１５が埋設されている。これらのダイヤモンド砥粒１５は、それぞれの軸心１５ｔが全て台金３１の軸心３１ｃ上の一点Ｏにおいて当該軸心３１ｃと斜めに交差した状態でドレッシング部３２に埋設することによって研削面３２ａを形成している。また、図１１に示すように、台金３１の周方向（回転方向Ｒ）に隣り合う二つのダイヤモンド砥粒１５，１５の軸心１５ｔ，１５ｔ同士のなす角度Ｄを１８度に設定している。

このような構成とすれば、図１１に示すように、ダイヤモンド砥粒１５の進入角度Ｐが９度に設定されるので、被研削物Ｖに対するダイヤモンド砥粒１５の食い込みが良く、良好な切れ味が得られる。また、ドレッサ３０の切れ味が良好であることにより、ドレス抵抗が低くなり、ドレス作業中の被研削物Ｖの逃げが抑制されるので、加工精度も高まる。即ち、正四角柱状のダイヤモンド砥粒１５特有の先端面１５ｆのエッジ部分の劈開を抑制しながら、当該エッジ部分が活かされるため、切れ味が良好となり、加工精度も高まる。なお、角度Ｄは１８度に限定しないので、ドレス作業の条件等に応じて４度〜２０度の範囲内に設定することが望ましい。

図１２，図１３に示すドレッサ４０，５０においては、回転体形状の一つである肉厚円板形状をした台金４１，５１の中心部にそれぞれ、ドレッサ４０，５０を回転駆動軸（図示せず）に取り付けるための軸孔４４，５４が開設され、台金４１，５１の外周に形成されたドレッシング部４２，５２に四角柱状をした複数のダイヤモンド砥粒１５が埋設されている。これらのダイヤモンド砥粒１５は、それぞれの軸心１５ｔが台金４１，５１の軸心４１ｃ，５１ｃ上の一点Ｏにおいて軸心４１ｃ，５１ｃと斜めに交差した状態でドレッシング部４２，５２に埋設することによって研削面４２ａ，５２ａを形成している。また、図示していないが、台金４１，５１の周方向（回転方向Ｒ）に隣り合う二つのダイヤモンド砥粒１５，１５の軸心１５ｔ，１５ｔ同士のなす角度Ｄを４度〜２０度に設定している。

このような構成とすれば、ダイヤモンド砥粒１５の進入角度Ｐが２度〜１０度に設定されるので、被研削物に対するダイヤモンド砥粒１５の食い込みが良く、良好な切れ味が得られる。また、ドレッサ４０，５０の切れ味が良好であることにより、ドレス抵抗が低くなり、ドレス作業中の被研削物の逃げが抑制されるので、加工精度も高まる。

本発明のドレッサは、小径且つ長尺の軸付き砥石やビトリファイドｃＢＮ砥石などをツルーイング・ドレッシングする際に広く利用することができる。

１０，２０，３０，４０，５０ ドレッサ
１１，３１，４１，５１ 台金
１１ｃ，１４ｃ，２１ｃ，３１ｃ，４１ｃ，５１ｃ 軸心
１１ｒ 半径方向
１２，２２，３２，４２，５２ ドレッシング部
１２ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａ，５２ａ 研削面
１３ 回転駆動軸
１４，３４，４４，５４ 軸孔
１５，２５ ダイヤモンド砥粒
１５ｆ，２５ｆ 先端面
１５ｓ 辺
１５ｔ，２５ｔ ダイヤモンド砥粒の軸心
１７ 結合材
２２ｃ 中心線
２２ｓ 片端側
２２ｅ 他端側
２５ｄ 対角線
Ａ，Ｂ 先端中心点
Ｃ，Ｈ 交点
Ｌ 直線
Ｏ 軸心上の一点
Ｐ 進入角度
Ｑ 二等分線
Ｒ 回転方向
Ｓ 接線
Ｔ トラバース方向
Ｖ 被研削物

Claims (3)

1. 回転体形状をした台金の外周に形成されたドレッシング部に角柱状をした複数のダイヤモンド砥粒をそれぞれの軸心が前記台金の軸心上の一点において当該軸心と直交した状態若しくは斜めに交差した状態で埋設して研削面を形成したドレッサであって、前記台金の回転方向に隣り合う前記ダイヤモンド砥粒の軸心同士のなす角度を４度〜２０度としたことを特徴とするドレッサ。
2. 前記研削面に露出する前記ダイヤモンド砥粒の先端面を構成する多角形の一辺の長さを０．１ｍｍ〜０．４ｍｍとした請求項１記載のドレッサ。
3. 前記研削面に露出する前記ダイヤモンド砥粒の先端面を構成する多角形の対角線が前記研削面の回転方向と平行をなすように配列した請求項１または２記載のドレッサ。

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