JP2838314B2 - 電解インターバルドレッシング研削方法 - Google Patents
電解インターバルドレッシング研削方法Info
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- JP2838314B2 JP2838314B2 JP23398390A JP23398390A JP2838314B2 JP 2838314 B2 JP2838314 B2 JP 2838314B2 JP 23398390 A JP23398390 A JP 23398390A JP 23398390 A JP23398390 A JP 23398390A JP 2838314 B2 JP2838314 B2 JP 2838314B2
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- Japan
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- grinding
- electrode
- dressing
- electrolytic
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- Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は鏡面研削加工の分野に係わり、特に、電解イ
ンプロセスドレッシング研削法（以下、ELID法と言
う。）を応用した小径円筒内面の鏡面研削に好適な電解
インターバルドレッシング研削方法に関する。
ンプロセスドレッシング研削法（以下、ELID法と言
う。）を応用した小径円筒内面の鏡面研削に好適な電解
インターバルドレッシング研削方法に関する。
（従来技術） 従来、鋳鉄ファイバボンド・ダイヤモンド／立方晶窒
化ホウ素砥石（以下、総称してCIFB砥石と言い、個別に
はCIFB−D/CBN砥石と言う。）を用いた第５図に示すよ
うな内面研削加工が行われている。同図では、回転する
チャック50に取り付けられた円筒形被削材51に軸付CIFB
砥石52を当接させて切り込みを与え、砥石の送りにより
鏡面を創成するものであるが、この方法は切り屑による
目詰まりが発生し易く、１〜数回のパス毎に単石ドレッ
サ53によるドレッシングを行い、正常な除去作用を確保
し、表面粗さを向上して光沢面が得られている。しか
し、十数ミクロン程度の砥粒が限界であり、ミクロンオ
ーダーの砥粒から成る砥石は適用でなかった。従って、
この方法は高精度の鏡面創成には不向きであった。
化ホウ素砥石（以下、総称してCIFB砥石と言い、個別に
はCIFB−D/CBN砥石と言う。）を用いた第５図に示すよ
うな内面研削加工が行われている。同図では、回転する
チャック50に取り付けられた円筒形被削材51に軸付CIFB
砥石52を当接させて切り込みを与え、砥石の送りにより
鏡面を創成するものであるが、この方法は切り屑による
目詰まりが発生し易く、１〜数回のパス毎に単石ドレッ
サ53によるドレッシングを行い、正常な除去作用を確保
し、表面粗さを向上して光沢面が得られている。しか
し、十数ミクロン程度の砥粒が限界であり、ミクロンオ
ーダーの砥粒から成る砥石は適用でなかった。従って、
この方法は高精度の鏡面創成には不向きであった。
そこで本発明者等は、CIFB砥石を用いたELID法による
鏡面研削法（特開平１−188266号）を開発し、更に、前
記ELID法を応用した第４図に示すような内面鏡面研削法
を提案した〔朴、大森、高橋、中川:1989年度精密工学
会秋季大会学術講演会・講演論文集,p899−p900〕。第
４図において、回転するチャック40に取り付けられた円
筒形被削材41に切り込みを与えた軸付CIFB砥石42を当接
させて送りをかけ、鏡面創成を行うものである。このと
き、あらかじめツルーイングした前記砥石の軸部46に接
触して給電電極（＋）43を設け、また、前記砥石部に近
接してELID電極（−）44を設け、砥石と電極の間に導電
性研削液（クーラント）45を流して介在させ、前記両極
間に電圧を印加し、鋳鉄ファイバボンドを微弱な電気分
解で溶出させ、ミクロンオーダーのダイヤモンドや窒化
ホウ素の砥粒の突出を確保して鏡面研削を実現するもの
である。この砥石42と電極44を一体化して駆動させる方
法により、円筒内径45mm〜70mm、長さ30mm〜70mmにおい
て、最大粗さRmax＝60nm、中心線平均粗さRa＝8nmの表
面粗さを得ることができた。
鏡面研削法（特開平１−188266号）を開発し、更に、前
記ELID法を応用した第４図に示すような内面鏡面研削法
を提案した〔朴、大森、高橋、中川:1989年度精密工学
会秋季大会学術講演会・講演論文集,p899−p900〕。第
４図において、回転するチャック40に取り付けられた円
筒形被削材41に切り込みを与えた軸付CIFB砥石42を当接
させて送りをかけ、鏡面創成を行うものである。このと
き、あらかじめツルーイングした前記砥石の軸部46に接
触して給電電極（＋）43を設け、また、前記砥石部に近
接してELID電極（−）44を設け、砥石と電極の間に導電
性研削液（クーラント）45を流して介在させ、前記両極
間に電圧を印加し、鋳鉄ファイバボンドを微弱な電気分
解で溶出させ、ミクロンオーダーのダイヤモンドや窒化
ホウ素の砥粒の突出を確保して鏡面研削を実現するもの
である。この砥石42と電極44を一体化して駆動させる方
法により、円筒内径45mm〜70mm、長さ30mm〜70mmにおい
て、最大粗さRmax＝60nm、中心線平均粗さRa＝8nmの表
面粗さを得ることができた。
（発明が解決しようとする課題） 上記方法は、所望の安定な内面鏡面研削を実現できる
が、その反面、砥石径とELID電極の大きさの関係から加
工可能な内径が限定されるという欠点があった。従っ
て、小径円筒内面の鏡面研削加工を行うことができなか
った。
が、その反面、砥石径とELID電極の大きさの関係から加
工可能な内径が限定されるという欠点があった。従っ
て、小径円筒内面の鏡面研削加工を行うことができなか
った。
本発明は、高精度の表面粗さを有する円筒内面、特に
小径円筒内面の鏡面研削を目的として、電解目立てと研
削加工を交互に行うインターバルドレッシング研削方法
を提供することにある。
小径円筒内面の鏡面研削を目的として、電解目立てと研
削加工を交互に行うインターバルドレッシング研削方法
を提供することにある。
（課題を解決するための手段） 上記の課題は、 円筒形の被削材の端面から軸線方向に間隔をおいて電
極を設け、 前記被削材と前記電極間で導電性砥石を反復駆動さ
せ、また、電圧が印加された前記導電性砥石と前記電極
間に導電性研削液を介在させ、 電解ドレッシングと研削加工を交互に行うことを特徴
とするインターバルドレッシング研削方法によって解決
することができる。
極を設け、 前記被削材と前記電極間で導電性砥石を反復駆動さ
せ、また、電圧が印加された前記導電性砥石と前記電極
間に導電性研削液を介在させ、 電解ドレッシングと研削加工を交互に行うことを特徴
とするインターバルドレッシング研削方法によって解決
することができる。
（作用） 第3A図、第3B図、第3C図は、インターバルドレッシン
グ研削方法を用いた内面研削加工の研削経路を説明する
正面断面図である。第3A図において、回転するチャック
30に取り付けられた円筒形被削材31の円筒部の端面から
軸線方向に距離を隔ててELID電極（−）34を固定する。
まず、加工前に給電用電極（＋）33が接触した軸付CIFB
砥石32をELID電極34の位置で停止させ、クーラント35を
流し、CIFB砥石に通電して電解初期目立てを行う。次の
第3B図では、一定切り込みを与え、円筒底部までトラバ
ース研削を行う。そして、電極のある元の位置まで戻
す。第3C図の状態でインターバル電解ドレッシングを行
い、その後は再び第3B図、第3C図の工程を切り込みを与
えながら反復的に行う。ここで、電位は印加したままで
ある。つまり、本発明は、CIFB砥石を円筒形被削材と、
前記被削材の円筒部の端面から軸線方向に間隔をおいて
設けられたELID電極との間で反復駆動させながら、電解
目立てと研削加工を交互に行う方法である、従って、EL
ID電極を被研削材の外部に配置して、インターバルドレ
ッシングを行うのでCIFB砥石の外径とほぼ同等の内径を
有する円筒内面の鏡面研削を行うことができる。
グ研削方法を用いた内面研削加工の研削経路を説明する
正面断面図である。第3A図において、回転するチャック
30に取り付けられた円筒形被削材31の円筒部の端面から
軸線方向に距離を隔ててELID電極（−）34を固定する。
まず、加工前に給電用電極（＋）33が接触した軸付CIFB
砥石32をELID電極34の位置で停止させ、クーラント35を
流し、CIFB砥石に通電して電解初期目立てを行う。次の
第3B図では、一定切り込みを与え、円筒底部までトラバ
ース研削を行う。そして、電極のある元の位置まで戻
す。第3C図の状態でインターバル電解ドレッシングを行
い、その後は再び第3B図、第3C図の工程を切り込みを与
えながら反復的に行う。ここで、電位は印加したままで
ある。つまり、本発明は、CIFB砥石を円筒形被削材と、
前記被削材の円筒部の端面から軸線方向に間隔をおいて
設けられたELID電極との間で反復駆動させながら、電解
目立てと研削加工を交互に行う方法である、従って、EL
ID電極を被研削材の外部に配置して、インターバルドレ
ッシングを行うのでCIFB砥石の外径とほぼ同等の内径を
有する円筒内面の鏡面研削を行うことができる。
また、本発明はELID法において、被削材の加工形状が
特殊な場合やELID電極が加工工程を阻害する場合等の用
件に応じて適用することができる。
特殊な場合やELID電極が加工工程を阻害する場合等の用
件に応じて適用することができる。
（実施例） 以下に、本発明の実施例を詳細に説明する。
第１図は、本発明の電解インターバルドレッシング研
削を専用の電極を用いて内面鏡面研削に適用した概念図
である。同図において、ターニングセンタ加工機の回転
チャック10に被削材11を取り付け、また、これに対向し
往復駆動が可能なチャック（図示せず）に軸付CIFB砥石
12を取り付ける。軸付砥石の軸部には給電用電極13を接
触させる。電解ドレス用ELID電極14は、研削機械の一部
に固定して取り付けられる支持部材15と絶縁部材16とに
よって支持され、砥石と対向する電極面にクーラント供
給孔を備えている。水道水希釈の水溶性クーラントはク
ーラント供給口17から上記供給孔を通して砥石と電極の
隙間に供給される。電極には端子18を設け、ELID電源に
接続される。研削加工は、被削材の回転方向と逆方向に
前記砥石を回転させ、切り込みと送りをかけて行われ
る。
削を専用の電極を用いて内面鏡面研削に適用した概念図
である。同図において、ターニングセンタ加工機の回転
チャック10に被削材11を取り付け、また、これに対向し
往復駆動が可能なチャック（図示せず）に軸付CIFB砥石
12を取り付ける。軸付砥石の軸部には給電用電極13を接
触させる。電解ドレス用ELID電極14は、研削機械の一部
に固定して取り付けられる支持部材15と絶縁部材16とに
よって支持され、砥石と対向する電極面にクーラント供
給孔を備えている。水道水希釈の水溶性クーラントはク
ーラント供給口17から上記供給孔を通して砥石と電極の
隙間に供給される。電極には端子18を設け、ELID電源に
接続される。研削加工は、被削材の回転方向と逆方向に
前記砥石を回転させ、切り込みと送りをかけて行われ
る。
CIFB砥石は、被削材質に応じてCIFB−ＤまたはCIFB−
CBN砥石を選択し、あらかじめ＃100カーボランダム
（Ｃ）砥石によりツルーイングを行った。まず、初期目
立て（第3A図）を電解ドレッシングにより10〜15min程
度行った後に内面鏡面研削を行い、インターバルドレッ
シングの条件、被削材への影響、加工面粗さ等の検討を
行った。下表には、各種材料についてELID内面鏡面研削
を試みた実験システムの仕様を示す。
CBN砥石を選択し、あらかじめ＃100カーボランダム
（Ｃ）砥石によりツルーイングを行った。まず、初期目
立て（第3A図）を電解ドレッシングにより10〜15min程
度行った後に内面鏡面研削を行い、インターバルドレッ
シングの条件、被削材への影響、加工面粗さ等の検討を
行った。下表には、各種材料についてELID内面鏡面研削
を試みた実験システムの仕様を示す。
第１の実施例として、硬脆材料を選択し、超硬合金
（WC）、炭化ケイ素（SiC）、アルミナ（Al2O3）につい
て＃4000CIFB−Ｄ砥石を用いて内面鏡面研削を行った。
内径は全てφ30mmである。電極は砥石外周の約1/3をカ
バーすう大きさの電極を用い、砥石外径と電極の間隔は
0.1mm、被削材端面と電極との軸方向距離は約10mmであ
る。加工条件は、砥石周速度vt283m/min、ワーク周速vw
10m/min、砥石送りF130mm/min、切り込みd4μｍ（直径
当たり）、以上の条件下において、インターバルドレス
タイミングを気にせずRmax＝52nm、Ra＝7nmで安定し加
工が行えた。
（WC）、炭化ケイ素（SiC）、アルミナ（Al2O3）につい
て＃4000CIFB−Ｄ砥石を用いて内面鏡面研削を行った。
内径は全てφ30mmである。電極は砥石外周の約1/3をカ
バーすう大きさの電極を用い、砥石外径と電極の間隔は
0.1mm、被削材端面と電極との軸方向距離は約10mmであ
る。加工条件は、砥石周速度vt283m/min、ワーク周速vw
10m/min、砥石送りF130mm/min、切り込みd4μｍ（直径
当たり）、以上の条件下において、インターバルドレス
タイミングを気にせずRmax＝52nm、Ra＝7nmで安定し加
工が行えた。
インターバルドレスの条件を決定するパラメータであ
る電解条件、送り速度等についての指標となる加工回数
（パス）とドレス電流の関係を第２図に示す。同図は、
ELID電源のピーク電流Ipをα＝24A、β＝12Aの２種の条
件で設定した場合の、初期ドレスからインターバル回数
に伴う電解ドレッシングに要した電流値Irの変化の相違
を示したものである。条件αでは毎回の最大電流に変動
はなかったが、条件βでは漸増傾向にあり、ドレス不足
状態に陥ってしまうことを表している。つまり、条件α
では、各インターバルドレッシングにおける砥粒突き出
しが充分確保されると共に、溶出したボンドが不導体被
膜化する割合が当然多く、砥石（＋）とELID電極（−）
間の導電性がある程度抑制されていることにより、前記
実電流Irの最大電流値が一定値化している現象につなが
っている。ところが、条件βでは毎回のインターバルド
レッシングにおける砥粒突出量が少なく、当然ボンド材
の溶出量も少ないために、不導体被膜化して砥石面に残
る割合が少なく、砥石と電極間の導電性は、絶縁体であ
る前記不導体被膜厚の加工中の摩擦による減少に従い上
昇していく。こうした各条件での電極インターバルドレ
ッシング効率の違いが、実電流の変化として現れてく
る。条件αは本使用装置、本実施例では最適に近いもの
であった。
る電解条件、送り速度等についての指標となる加工回数
（パス）とドレス電流の関係を第２図に示す。同図は、
ELID電源のピーク電流Ipをα＝24A、β＝12Aの２種の条
件で設定した場合の、初期ドレスからインターバル回数
に伴う電解ドレッシングに要した電流値Irの変化の相違
を示したものである。条件αでは毎回の最大電流に変動
はなかったが、条件βでは漸増傾向にあり、ドレス不足
状態に陥ってしまうことを表している。つまり、条件α
では、各インターバルドレッシングにおける砥粒突き出
しが充分確保されると共に、溶出したボンドが不導体被
膜化する割合が当然多く、砥石（＋）とELID電極（−）
間の導電性がある程度抑制されていることにより、前記
実電流Irの最大電流値が一定値化している現象につなが
っている。ところが、条件βでは毎回のインターバルド
レッシングにおける砥粒突出量が少なく、当然ボンド材
の溶出量も少ないために、不導体被膜化して砥石面に残
る割合が少なく、砥石と電極間の導電性は、絶縁体であ
る前記不導体被膜厚の加工中の摩擦による減少に従い上
昇していく。こうした各条件での電極インターバルドレ
ッシング効率の違いが、実電流の変化として現れてく
る。条件αは本使用装置、本実施例では最適に近いもの
であった。
炭化ケイ素の場合は、超硬合金と同等の傾向で安定し
た鏡面加工が行えたが、アルミナの場合には脆性的研削
屑から、実電流Irがα条件の２倍が必要とされた。その
ために、アルミナの場合には条件αの場合の電圧60Vか
ら90V程度に引き上げ、さらなる電解インターバルドレ
ッシング効率の向上を図った。
た鏡面加工が行えたが、アルミナの場合には脆性的研削
屑から、実電流Irがα条件の２倍が必要とされた。その
ために、アルミナの場合には条件αの場合の電圧60Vか
ら90V程度に引き上げ、さらなる電解インターバルドレ
ッシング効率の向上を図った。
第２の実施例として、各種鉄鋼材の内面鏡面加工を＃
4000CIFB−CBN砥石を用いて行った。その他の研削条件
は第１の実施例と同じである。鉄鋼材の場合、その研削
屑は超硬合金の場合と同様の電解性を持ち、インターバ
ルドレス条件は、第２図の電解ドレッシング条件αと同
等に設定することによって良好な結果が得られた。ま
た、低硬度であるS15C材の加工にはアルミナと同様のド
レス強度の設定が必要とされることがわかった。
4000CIFB−CBN砥石を用いて行った。その他の研削条件
は第１の実施例と同じである。鉄鋼材の場合、その研削
屑は超硬合金の場合と同様の電解性を持ち、インターバ
ルドレス条件は、第２図の電解ドレッシング条件αと同
等に設定することによって良好な結果が得られた。ま
た、低硬度であるS15C材の加工にはアルミナと同様のド
レス強度の設定が必要とされることがわかった。
下表に、本発明を実施して得られた上記各種被削材の
平均的加工面粗さの測定結果を示す。
平均的加工面粗さの測定結果を示す。
同表によれば、硬脆材料では、若干材質間の仕上面粗
さの相違が見られるものの、超硬合金ではRmax＝52nm
と、良好な面粗さが得られた。炭化ケイ素では、Rmax＝
105nmであったが、これは適用した材質の焼結むらから
くる空孔による値で本加工による本質的なものではな
い。また、鉄鋼材料に関しては、焼き入れ材をRmax＝60
nm前後に鏡面加工でき、同様の仕上効果が確認できた。
生材（S15C）や鋳鉄（FC25）では、炭化ケイ素と同様に
材質の特徴が現れていることがわかった。
さの相違が見られるものの、超硬合金ではRmax＝52nm
と、良好な面粗さが得られた。炭化ケイ素では、Rmax＝
105nmであったが、これは適用した材質の焼結むらから
くる空孔による値で本加工による本質的なものではな
い。また、鉄鋼材料に関しては、焼き入れ材をRmax＝60
nm前後に鏡面加工でき、同様の仕上効果が確認できた。
生材（S15C）や鋳鉄（FC25）では、炭化ケイ素と同様に
材質の特徴が現れていることがわかった。
更に、上述した内径φ30mmの内面鏡面加工の他に、内
径φ12mmの加工を行った結果、低硬度、小径材ほど面粗
さが悪化し易い傾向にあった。
径φ12mmの加工を行った結果、低硬度、小径材ほど面粗
さが悪化し易い傾向にあった。
以上の結果から、本発明により、特に、硬脆材料にお
いて良好な鏡面とナノメータオーダーの粗さ精度を有す
る表面を実現することができた。
いて良好な鏡面とナノメータオーダーの粗さ精度を有す
る表面を実現することができた。
（発明の効果） 本発明によれば、ELID電極を被削材の外部に設置し、
CIFB砥石の反復駆動により研削加工と砥粒の突き出しの
ための電解ドレッシングを交互に行う。ELID電極は、砥
石に常時近接させ、しかも同体で設置する必要がないの
で、従来、極めて困難であった微小径の内面研削、つま
り砥石とほぼ同径の内面研削が可能になった。しかも、
加工能率を損なうことなく安定した精密加工を行うこと
ができ、更に、従来技術で問題であったドレッサの摩耗
量や余分（過度）のドレスによる砥石の損失を皆無にす
ることができた。
CIFB砥石の反復駆動により研削加工と砥粒の突き出しの
ための電解ドレッシングを交互に行う。ELID電極は、砥
石に常時近接させ、しかも同体で設置する必要がないの
で、従来、極めて困難であった微小径の内面研削、つま
り砥石とほぼ同径の内面研削が可能になった。しかも、
加工能率を損なうことなく安定した精密加工を行うこと
ができ、更に、従来技術で問題であったドレッサの摩耗
量や余分（過度）のドレスによる砥石の損失を皆無にす
ることができた。
第１図は、本発明による加工例を示す概念図、 第２図は、本発明による加工時間（回数）とドレス電流
の関係を示すグラフ、 第3A図〜第3C図は、本発明による内面研削加工の研削経
路を示す正面断面図、 第４図は、従来のELID法を用いた鏡面内面研削加工を示
す正面断面図、 第５図は、従来のCIFB砥石を用いた内面研削加工を示す
正面断面図である。 （符号の説明） 10,30,40,50……回転チャック、 11,31,41,51……被削材、 12,32,42,52……軸付CIFBD砥石、 13,33,43……給電用電極、 14,34,44……ELID電極、 15……支持部材、 16……絶縁部材、 17……クーラント供給口、 18……端子、 35,45……クーラント、 46……軸部、 47,47′,54……クーラントノズル、 53……ドレッサ。
の関係を示すグラフ、 第3A図〜第3C図は、本発明による内面研削加工の研削経
路を示す正面断面図、 第４図は、従来のELID法を用いた鏡面内面研削加工を示
す正面断面図、 第５図は、従来のCIFB砥石を用いた内面研削加工を示す
正面断面図である。 （符号の説明） 10,30,40,50……回転チャック、 11,31,41,51……被削材、 12,32,42,52……軸付CIFBD砥石、 13,33,43……給電用電極、 14,34,44……ELID電極、 15……支持部材、 16……絶縁部材、 17……クーラント供給口、 18……端子、 35,45……クーラント、 46……軸部、 47,47′,54……クーラントノズル、 53……ドレッサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−35869（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−251352（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B24B 53/00
Claims (1)
- 【請求項１】円筒形の被削材の端面から軸線方向に間隔
をおいて電極を設け、前記被削材と前記電極間で導電性
砥石を反復駆動させ、また、電圧が印加された前記導電
性砥石と前記電極間に導電性研削液を介在させ、 電解ドレッシングと研削加工を交互に行うことを特徴と
するインターバルドレッシング研削方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23398390A JP2838314B2 (ja) | 1990-09-04 | 1990-09-04 | 電解インターバルドレッシング研削方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23398390A JP2838314B2 (ja) | 1990-09-04 | 1990-09-04 | 電解インターバルドレッシング研削方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04115867A JPH04115867A (ja) | 1992-04-16 |
| JP2838314B2 true JP2838314B2 (ja) | 1998-12-16 |
Family
ID=16963700
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23398390A Expired - Lifetime JP2838314B2 (ja) | 1990-09-04 | 1990-09-04 | 電解インターバルドレッシング研削方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2838314B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8303799B2 (en) | 2006-08-31 | 2012-11-06 | Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha | Process and apparatus for grinding with electrolytic dressing |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3344558B2 (ja) * | 1998-02-26 | 2002-11-11 | 理化学研究所 | 通電ドレッシング研削方法及び装置 |
| JP4144725B2 (ja) | 1999-09-30 | 2008-09-03 | 独立行政法人理化学研究所 | ガラス基板のチャンファリング方法及び装置 |
| JP2003191164A (ja) * | 2001-12-21 | 2003-07-08 | Inst Of Physical & Chemical Res | 精密研削方法および装置とこれに用いる複合ボンド砥石とその製造方法 |
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1990
- 1990-09-04 JP JP23398390A patent/JP2838314B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JPH04115867A (ja) | 1992-04-16 |
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