JP5457708B2

JP5457708B2 - 研削加工方法及び研削加工装置

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Publication number: JP5457708B2
Application number: JP2009084309A
Authority: JP
Inventors: 正興島野; 康立山元; 永蔵伊東
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: JP2010234474A

Description

本発明は、研削加工方法及び研削加工装置に関し、特にメタルボンド砥石を回転させてワークを研削すると共にメタルボンド砥石を電解ドレッシングする研削加工方法及び研削加工装置に関する。

例えば、鉄系材料を超精密に研削する鏡面研削を可能にする研削法として電解インプロセスドレッシング研削法（以下「ＥＬＩＤ研削法」という）がある。このＥＬＩＤ研削法は、微細な砥粒を鋳鉄等の導電性を有するボンド材によって結合したメタルボンド砥石を使用し、研削中にメタルボンド砥石を電解ドレッシングする研削加工方法であって、メタルボンド砥石の研削面に電解ドレッシング用電極の電極面を対向配置し、このメタルボンド砥石と電解ドレッシング用電極との間に水性クーラント等の導電性を有する研削液を供給しながらメタルボンド砥石と電解ドレッシング電極との間に通電して砥石表面のボンド材だけを取り除き砥粒の切れ刃を露出させる電解ドレッシングを行う。

このＥＬＩＤ研削法による研削加工装置は、メタルボンド砥石と電解ドレッシング用電極との間に研削液を供給しながらメタルボンド砥石と電解ドレッシング電極間に通電して電気分解による電解ドレッシングを行うことから、メタルボンド砥石と対向する電解ドレッシング用電極の電極面が汚れ、特に研削液に溶解する炭酸カルシウムや水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等の絶縁性を有する析出物、いわゆるスケールが電極面に付着する。絶縁性を有するスケールが電極面に付着すると電気抵抗が増加して通電電流量が低下するために電解効率が悪化し、電解ドレッシング性能が低下して研削性能の低下を招き、加工品質及び加工作業効率の低下を招く要因となることから電解ドレッシング用電極を定期的に取り外して清浄する必要がある。

しかしながら、サンドペーパ等で電解ドレッシング用電極の電極面を磨く清浄作業は厄介で多くの作業時間を要し、かつ電極面の研磨にバラツキや変形、微細な傷などが生じることが懸念される。更に、メタルボンド砥石の研削面と電解ドレッシング用電極の電極面は僅かな高精度の間隙が要求されることから、電解ドレッシング用電極を取り外して清浄した後再び装着する際に、メタルボンド砥石と電解ドレッシング用電極との間隙を高精度に設定することは困難である。このため、電解ドレッシング用電極の装着には多くの作業時間がかかり作業能率が著しく低下する。また、電極の研磨のバラツキ、発傷や電解ドレッシング用電極の装着精度等により電解ドレッシングの条件が微妙に変化して、電解ドレッシング効果にバラツキが発生して研削加工精度に影響を及ぼすことが懸念される。

一方、電解ドレッシング用電極を清浄する機能を備えた研削加工装置として特許文献１がある。特許文献１に開示される研削加工装置は、対向するメタルボンド砥石の研削面と電解ドレッシング砥石の電極面との間隙を保持した状態で電解ドレッシング用電極を移動させる駆動手段と、電解ドレッシング用電極の電極面の汚れを払拭するブラシを駆動する駆動手段を備え、メタルボンド砥石の研削面と電解ドレッシング用電極の電極面との間隙を保持した状態で電解ドレッシング用電極を移動させて、電解ドレッシング用電極の電極面をブラシにより払拭する。

特開平１０−４４０３６号公報

上記特許文献１に記載された研削加工装置によると、メタルボンド砥石の研削面と電解ドレッシング用電極の電極面との間隙を保持した状態で汚れた電解ドレッシング用電極の電極面をブラシにより払拭することから、清浄後のメタルボンド砥石と電解ドレッシング用電極との間隙が容易に維持できる。

しかし、スケールが強固に付着した電極面をブラシによりに払拭してスケールを除去することは多くの作業時間を要するばかりでなく、完全に除去することは極めて困難である。更に、メタルボンド砥石の研削面との間隙を保持した状態で電解ドレッシング用電極を移動させる駆動手段、ブラシを駆動する駆動手段等を備えることから、研削加工装置の構成が複雑になると共に、研削加工装置のメンテナンスが複雑になる。

かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、容易かつ確実に電解ドレッシング用電極に付着したスケール等の汚れの除去が得られ、メンテナンスの簡素化が可能な研削加工方法及び研削加工装置を提供することにある。

上記課題を解決するための請求項１に記載の研削加工方法は、回転してワークを研削加工する砥粒を導電性のボンド材によって結合したメタルボンド砥石と、該メタルボンド砥石の研削面と研削液を介在させる間隔を隔てて電極面が対向する電解ドレッシング用電極と、上記メタルボンド砥石と電解ドレッシング用電極との間に研削液を介在してメタルボンド砥石と電解ドレッシング用電極を通電する電源とを備え、回転するメタルボンド砥石でワークを研削すると共に研削液の存在下で回転するメタルボンド砥石及び電解ドレッシング用電極にそれぞれ陽極及び陰極となる様に印加してメタルボンド砥石を電解ドレッシングしつつ、加工時間と非加工時間とを繰り返して連続的に順次ワークを研削する研削加工サイクルを有し、上記非加工時間は、上記ワークと上記メタルボンド砥石の離間距離により開始が判断され、上記非加工時間において研削液存在下で回転するメタルボンド砥石と共に電解ドレッシング用電極の極性を反転して電解ドレッシング用電極を清浄することを特徴とする。

これによると、加工時における電解ドレッシングに伴いメタルボンド砥石と対向する電解ドレッシング用電極の電極面には研削液に溶解する炭酸カルシウム等のスケールが僅かずつ付着するが、非加工時間において研削液存在下で回転するメタルボンド砥石に陰極となる様に印加すると共に電解ドレッシング用電極に陽極となる様に印加することにより電解ドレッシング電極の電極面に付着したスケールがイオンとなって研削液に再び溶解する、いわゆる逆電解クリーニングによって電解ドレッシング用電極の電極面の発傷を伴うことなく全面に亘り均一に、かつ効率的にスケール等が除去され、良好に清浄される。

従って、加工時におけるメタルボンド砥石の電解ドレッシングに要する通電電流量が確保されて電解効率が保持されて良好に電解ドレッシングされたメタルボンド砥石による研削性能が維持され、研削加工品質の向上が図れると共に加工時間の短縮が可能になり、研削加工サイクルの効率化がえられる。また、加工時における電解ドレッシングのための電源から電解ドレッシング用電極及びメタリボンド砥石に供給する電圧を、非加工時間に極性反転して電解ドレッシング用電極及びメタルボンド砥石に供給することで簡単に電解ドレッシング用電極の清浄が得られる。

請求項２に記載の研削加工方法は、回転してワークを研削加工する砥粒を導電性のボンド材によって結合したメタルボンド砥石と、該メタルボンド砥石の研削面と研削液を介在させる間隔を隔てて電極面が対向する電解ドレッシング用電極と、上記メタルボンド砥石と電解ドレッシング用電極との間に研削液を介在してメタルボンド砥石と電解ドレッシング用電極を通電する電源とを備え、回転するメタルボンド砥石でワークを研削すると共に研削液の存在下で回転するメタルボンド砥石及び電解ドレッシング用電極にそれぞれ陽極及び陰極となる様に印加してメタルボンド砥石を電解ドレッシングする加工時間と非加工時間とを繰り返して連続的に順次ワークを研削する研削加工サイクルを有し、上記非加工時間は、上記ワークと上記メタルボンド砥石の離間距離により開始が判断され、上記非加工時間においてメタルボンド砥石と電解ドレッシング用電極とを離間せしめ、電解ドレッシング用電極及び該電解ドレッシング用電極の電極面と研削液存在下で電極面が対向するクリーニング用電極にそれぞれ陽極及び陰極となる様に印加して電解ドレッシング用電極を清浄することを特徴とする。

これによると、非加工時間においてメタルボンド砥石から電解ドレッシング用電極を離間し、電解ドレッシング用電極の電極面と研削液存在下でクリーニング用電極を対向し、クリーニング用電極に陰極となる様に印加すると共に電解ドレッシング用電極に陽極となる様に印加することにより電解ドレッシング用電極の電極面の発傷を伴うことなく全面に亘り均一に、かつ効率的にスケール等が除去され、良好に清浄される。

従って、加工時におけるメタルボンド砥石の電解ドレッシングに要する通電電流量が確保されて電解効率が保持されて良好に電解ドレッシングされたメタルボンド砥石による研削性能が維持され、研削加工品質の向上が図れると共に加工時間の短縮が可能になり、研削加工サイクルの効率化がえられる。また、研削液の存在下で対向するクリーニング用電極に陰極となる様に印加すると共に電解ドレッシング用電極に陽極となる様に印加することで簡単に電解ドレッシング用電極の清浄が得られ、研削加工装置の構成が複雑になることがなく、また厄介なメンテナンスを招くことがない。

請求項３に記載の研削加工装置は、回転してワークを研削加工する砥粒を導電性のボンド材によって結合したメタルボンド砥石と、該メタルボンド砥石の研削面と研削液を介在させる間隔を隔てて電極面が対向する電解ドレッシング用電極と、上記メタルボンド砥石と電解ドレッシング用電極との間に研削液を介在してメタルボンド砥石と電解ドレッシング用電極を通電する電源とを備え、回転するメタルボンド砥石でワークを研削すると共にメタルボンド砥石及び電解ドレッシング用電極にそれぞれ陽極及び陰極となる様に印加してメタルボンド砥石を電解ドレッシングする加工時間と非加工時間とを繰り返して連続的に順次ワークを研削する研削加工サイクルを有する研削加工装置において、上記非加工時間は、上記ワークと上記メタルボンド砥石の離間距離により開始が判断され、上記非加工時間において研削液存在下で回転するメタルボンド砥石に陰極となる様に印加すると共に電解ドレッシング用電極に陽極となる様に印加して電解ドレッシング用電極を清浄することを特徴とする。

これによると、非加工時間において研削液存在下で回転するメタルボンド砥石に陰極となる様に印加すると共に電解ドレッシング用電極に陽極となる様に印加することにより電解ドレッシング電極の電極面に付着したスケールが電極面の発傷を伴うことなく全面に亘り均一に除去され、良好に清浄される。

従って、加工時におけるメタルボンド砥石の電解ドレッシングに要する通電電流量が確保されて電解効率が保持されて、良好に電解ドレッシングされたメタルボンド砥石による研削性能が維持され、研削加工品質の向上が図れると共に加工時間の短縮が可能になり、研削加工サイクルの効率化がえられる。また、電解ドレッシングにおける電源から電解ドレッシング用電極及びメタリボンド砥石に極性反転して電解ドレッシング用電極及びメタルボンド砥石に供給することで簡単な構成で電解ドレッシング用電極の清浄が得られ、研削加工装置の構成が複雑になることがなく、また厄介なメンテナンスを招くことがない。

本発明によると、研削液存在下で回転するメタルボンド砥石に陰極となる様に印加すると共に電解ドレッシング用電極に陽極となる様に印加することにより、電解ドレッシング電極の電極面に付着したスケールが研削液に再び溶解することで、電解ドレッシング用電極の電極面が発傷することなく全面に亘り均一にスケール等が除去され良好に電極面が清浄される。

或いは、研削液存在下で対向するクリーニング用電極に陰極となる様に印加すると共に電解ドレッシング用電極に陽極となる様に印加することにより、電解ドレッシング電極の電極面に付着したスケールが研削液に再び溶解することで、電解ドレッシング用電極の電極面が発傷することなく全面に亘り均一にスケール等が除去され良好に清浄される。

従って、メタルボンド砥石の電解ドレッシングに要する通電電流量が確保されて電解効率が保持されて良好な電解ドレッシングが得られてメタルボンド砥石による研削性能が維持され、研削加工品質の向上が図れると研削加工サイクルの短縮が可能になる。また、研削加工装置の構成が複雑になることがなく、また厄介なメンテナンスを招くことがない。

第１実施の形態に係る研削加工装置の概要を模式的に示す図である。図１の研削加工装置の電解ドレッシング用電極洗浄の概要を模式的に示す図である。研削加工サイクルのタイムチャートである。第２実施の形態に係る研削加工装置の概要を模式的に示す図である。図３の研削加工装置の電解ドレッシング用電極洗浄の概要を模式的に示す図である。研削加工サイクルのタイムチャートである。

（第１実施の形態）
本発明による第１実施の形態をエンジンのカムシャフト等の軸状のワークＷの外周面を研削する場合を例に、図１乃至図３を参照して説明する。図１は研削加工装置の概略を模式的に示す図であり、図２は電解ドレッシング用電極の洗浄の概要を模式的に示す図で、図３は研削加工装置による研削加工サイクルのタイムチャートである。

研削加工装置１は、図示しないフレーム等の装置本体に支持された回転軸２によって回転駆動されるメタルボンド砥石３、このメタルボンド砥石３の研削面となる外周面３ａと間隙を介して電極面５ａが対向配置された電解ドレッシング用電極５、メタルボンド砥石３の外周面３ａと電解ドレッシング用電極５の電極面５ａとの間に導電性を有する水性クーラント等の研削液を供給するノズル６を備えた研削液供給手段、メタルボンド砥石３及び電解ドレッシング用電極５に接続されてメタルボンド砥石３と電解ドレッシング用電極５との間に研削液を介在して通電する電源１０、及びワークＷを回転自在に保持する図示しないワーク保持軸を備え、回転するメタルボンド砥石３でワークＷを研削すると共にメタルボンド砥石３を電解ドレッシングする加工時間と非加工時間とを繰り返して連続的に順次ワークＷを研削する研削加工サイクルを有する。

回転軸２に固定されるメタルボンド砥石３は、例えば、ダイヤモンド、ＣＢＮ（立方晶窒化硼素）、結晶質の酸化アルミニウム、炭化珪素等の微細な砥粒を青銅や鋳鉄からなる導電性を有するボンド材によって結合して構成され、研削面となる外周面３ａを備えた円柱状に形成される。

電解ドレッシング用電極５は、導電性に優れた例えば鉄製からなるブロック状であって、先端面に断面円弧状の電極面５ａが形成される。この電極面５ａはメタルボンド砥石３の外周面３ａと対向する長い矩形で、かつメタルボンド砥石３の外周面３ａとの間に研削液の介在を許容する隙間、例えば０．３〜５ｍｍ程度の間隙が形成される円筒内周面状に形成される。

電源１０の陽極及び陰極負は、それぞれ配線１１ａ、１１ｂを介して極性反転スイッチ１２の第１入力端子１２ａ及び第２入力端子１２ｂに接続される。一方、極性反転スイッチ１２の第１出力端子１２ｃ及び第４出力端子１２ｆがそれぞれ配線１１ｃ、１１ｆによりメタルボンド砥石３を支持する回転軸２に接続され、第２出力端子１２ｄ及び第３出力端子１２ｅが配線１１ｄ、１１ｅを介して電解ドレッシング用電極５に接続される。

ここで、図１に示すように極性反転スイッチ１２が第１入力端子１２ａと第１出力端子１２ｃ、及び第２入力端子１２ｂと第３出力端子１２ｅが接続する電解ドレッシング状態において、電源１０の陽極が配線１１ａ及び１１ｃを介してメタルボンド砥石３に接続され、陰極が配線１１ｂ及び１１ｅを介して電解ドレッシング用電極５に接続されてメタルボンド砥石３と電解ドレッシング用電極５との間に研削液を介して通電される。即ち、電解ドレッシング用電極５に陰極となる様に電圧が印加され、メタルボンド砥石３に陽極となる様に電圧が印加される。

一方、図２に示すように極性反転スイッチ１２が第１入力端子１２ａと第２出力端子１２ｄ、第２入力端子１２ｂと第４出力端子１２ｆを接続する電極洗浄状態において、電源１０の陽極が配線１１ａ及び１１ｄを介して電解ドレッシング用電極５に接続され、陰極負が配線１１ｂ及び１１ｆを介してメタルボンド砥石３に接続されてメタルボンド砥石３と電解ドレッシング用電極５との間に研削液を介して通電される。即ち、電解ドレッシング用電極５に陽極となる様に印加され、メタルボンド砥石３に陰極となる様に印加される。

以下、作用を説明する。メタルボンド砥石３により研削を開始する前に、電解ドレッシング用電極３を移動させ、電解ドレッシング用電極５の電極面５ａをメタルボンド砥石３の外周面３ａと所定の間隙、例えば０．３〜５ｍｍ程度を有して対向する電解ドレッシング位置に保持する。そして、ワークＷをワーク保持軸にクランプ保持して研削加工装置１にセットする。

一方、極性反転スイッチ１２は、図１に示すように電解ドレッシング状態であって、第１入力端子１２ａと第１出力端子１２ｃ、及び第２入力端子１２ｂと第３出力端子１２ｅが接続され、電源１０の陽極が配線１１ａ及び１１ｃを介してメタルボンド砥石３に接続され、陰極が配線１１ｂ及び１１ｅを介して電解ドレッシング用電極５に接続される。

次いで、研削液供給手段のノズル６から対向するメタルボンド砥石３の外周面３ａと電解ドレッシング用電極５の電極面５ａとの間に研削液を供給すると共に電源を投入する。これにより加工時間が開始し電源１０から出力される電流は配線１１ａ及び１１ｃを介してメタルボンド砥石３、研削液、電解ドレッシング用電極５、配線１１ｅ、１１ｂ、電源１０の経路で流れ、電解ドレッシングが開始すると共に回転軸２が所定の回転速度で駆動し、メタルボンド砥石３を回転させると共にワークＷをメタルボンド砥石３に圧接及び回転させて研削加工を開始する。ワークＷの研削加工に伴いメタルボンド砥石３の研削面となる外周面３ａは、この対向するメタルボンド砥石３の外周面３ａと電解ドレッシング用電極５の電極面５ａとの間に介在する研削液により電解ドレッシングされて目詰まりが解消される。即ち、研削中に亘り電解ドレッシング用電極５の電極５ａとメタルボンド砥石３の外周面３ａとの間に導電性の研削液が存在し、電解ドレッシング用電極５及びメタルボンド砥石３間に通電することで電解ドレッシング用電極５に陰極となる様に印加され、メタルボンド砥石３に陽極となる様に印加されてメタルボンド砥石３の外周面３ａが電解ドレッシングされる。

この加工時間に亘り回転するメタルボンド砥石３によるワークＷの研削及び研削液存在下における電解ドレッシング用電極５によるメタルボンド砥石３の電解ドレッシングが続行される。ここで、電解ドレッシングに伴いメタルボンド砥石３の外周面３ａと対向する電解ドレッシング用電極５の電極面５ａには研削液に溶解する炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等のスケールが析出されて僅かずつ付着する。

ワークＷの研削に伴いワークＷを回転支持するワーク保持軸がメタルボンド砥石３を回転自在に支持する回転軸２に接近し、予め設定された離間距離に達するとメタルボンド砥石３によるワークＷの研削終了が検知され、加工時間が終了して非加工時間となる。非加工時間においてワーク保持軸が回転軸２から離反してメタルボンド砥石３からワークＷを離間させ、研削加工したワークＷをワーク保持軸から取り外し搬出し、かつ次の研削加工すべきワークＷを搬入してワーク保持軸に装着する。

一方、ワークＷの研削終了が検知されると、非加工時間においてワークＷの搬出及び搬入動作と並行して極性反転スイッチ１２を図２に示す電極洗浄状態に切り換えると共にメタルボンド砥石３の回転速度を低下させる。極性反転スイッチ１２の切り換えにより、電源１０の陽極が配線１１ａ及び１１ｄを介して電解ドレッシング用電極５に接続されて電解ドレッシング用電極５に陽極となる様に印加され、陰極が配線１１ｂ及び１１ｆを介してメタルボンド砥石３に接続されてメタルボンド砥石３に陰極となる様に印加される。

これにより、メタルボンド砥石３が陰極となると共に炭酸カルシウム等のスケールが付着した電解ドレッシング用電極５が陽極となり、かつメタルボンド砥石３が低速で回転することから対向するメタルボンド砥石３と電解ドレッシング用電極５の電極面５ａとの間にノズル６から供給される研削液が十分に保持され、電解ドレッシング用電極５の電極面５ａに付着した炭酸カルシウム等のスケールが効率的にイオンとなって研削液に再び溶解する、いわゆる逆電解クリーニングによって電解ドレッシング用電極５の電極面５ａからスケール等の汚れが除去されて電極面５ａが洗浄される。

この電解ドレッシング用電極５の電極面５ａに付着したスケール等の洗浄は、電解ドレッシング用電極５に劣化が発生前でスケールの付着が極めて少なく、逆電解クリーニングにより極めて短時間で電極面５ａが発傷することなく全面に亘り均一にスケール等が除去され、ワークＷの搬入及び搬出等の非加工時間内に設定することはできる。この電解ドレッシング用電極５の洗浄に要する時間は予めシミュレーションや実験に基づいて設定することができる。

電解ドレッシング用電極５の洗浄が終了すると、次の加工時間となり極性反転スイッチ１２を電解ドレッシング状態に切り換え、電源１０の陽極が配線１１ａ及び１１ｃを介してメタルボンド砥石３に接続し、陰極が配線１１ｂ及び１１ｅを介して電解ドレッシング用電極５に接続して上記のように再びワークＷの研削が開始され、同様にこれら回転するメタルボンド砥石３でワークＷを研削すると共にメタルボンド砥石３を電解ドレッシングする加工時間と非加工時間におけるワークＷの搬入、搬出及び電解ドレッシング用電極５の洗浄等を繰り返して連続的に順次ワークＷを研削する。この研削加工サイクルにおけるタイムチャートを図３に示す。

従って、本実施の形態によると、スケール付着が極めて少ない電解ドレッシング用電極５がスケールの付着等により劣化発生前に、電源１０から電解ドレッシング用電極５及びメタルボンド砥石３に供給する電圧を、極性反転して電解ドレッシング用電極５及びメタルボンド砥石３に供給して電解ドレッシング用電極５の洗浄を行うことから、電解ドレッシング用電極５の劣化発生前に電極面５ａに付着したスケール等が確実に除去される。これにより、メタルボンド砥石３の電解ドレッシングに要する通電電流量が確保されて電解効率が保持されて良好な電解ドレッシングが得られ、電解ドレッシングされた目詰まり等のない良好なメタルボンド砥石３による研削性能が維持され、研削加工品質の向上が図れると加工サイクルの短縮が可能になる。

また、電解ドレッシング用電極５とメタルボンド砥石３との相対位置を保持した状態で、電解ドレッシングにおける電源１０から電解ドレッシング用電極５及びメタルボンド砥石３に供給する電圧を、極性反転して電解ドレッシング用電極５及びメタルボンド砥石３に供給する簡単な構成で電解ドレッシング用電極５の洗浄を行うことから、既存の研削加工装置に極性反転スイッチ１２等を付加する簡単な変更で構成することが可能であり、研削加工装置の構成が複雑になることがなく、また厄介なメンテナンスを招くことがない。

（第２実施の形態）
本発明による第２実施の形態を軸状のワークＷの外周面を研削する場合を例に図４乃至図６を参照して説明する。図４は研削加工装置の概略を模式的に示す図であり、図５は電解ドレッシング用電極清浄の概要を模式的に示す図、図６は研削加工装置による研削加工サイクルのタイムチャートである。なお、各図において図１及び図２と対応する部位には同一符号を付することで該部の詳細な説明は省略する。

研削加工装置１は、第１実施の形態と同様にフレーム等の装置本体に支持された回転軸２によって回転駆動されるメタルボンド砥石３、電解ドレッシング用電極５、ノズル６を備えた研削液供給手段、電源１０、ワークＷを回転自在にクランプ保持するワーク保持軸を備え、更にクリーニング用電極２０、電解ドレッシング用電極５及びノズル６を電解ドレッシング位置と電極クリーニング位置との間で移動する電解ドレッシング用電極移動手段１６、及びクリーニング用電極２０を退避位置と電極クリーニング位置との間で移動するクリーニング用電極移動手段２１を備え、回転するメタルボンド砥石３でワークＷを研削すると共にメタルボンド砥石３を電解ドレッシングする加工時間と非加工時間とを繰り返して連続的に順次ワークＷを研削する研削加工サイクルを有する。

電解ドレッシング用電極５及び研削液供給手段のノズル６は共に、電解ドレッシング用電極移動手段１６によって図４に示すように電解ドレッシング用電極５の電極面５ａがメタルボンド砥石３の外周面３ａとの間に研削液の介在を許容する隙間が形成される電解ドレッシング位置と、図５に示すようにメタルボンド砥石５から離間した電極クリーニング位置との間で接離移動可能に支持される。

クリーニング用電極２０は、ブロック状の導電性部材であって、先端面に断面円弧状の電極面２０ａが形成される。この電極面２０ａは電解ドレッシング用電極５の電極面５ａと対向可能な長い矩形で、かつ電解ドレッシング用電極５の電極面５ａと電極面２０ａが対向した際に電解ドレッシング用電極５の電極面５ａと電極面２０ａの間に研削液が均等に介在する隙間が形成される円筒内周面状に形成される。

クリーニング用電極２０は、クリーニング用電極移動手段２１に支持されて、図５に示すようにメタルボンド砥石３から離間した電極クリーニング位置における電解ドレッシング用電極５とメタルボンド砥石３との間に挿入されて電極ドレッシング用電極５の電極面５ａと電極面２０ａが研削液の介在を許容する隙間を介して対向する電極クリーニング位置と、図４に示すようにメタルボンド砥石３及び電解ドレッシング用電極５の間から退避する退避位置との間で移動する。

電源１０の陽極及び陰極はそれぞれ配線１１ａ、１１ｂを介して極性反転スイッチ１２の第１入力端子１２ａ及び第２入力端子１２ｂに接続され、極性反転スイッチ１２の第１出力端子１２ｃ及び第４出力端子１２ｆがそれぞれ配線１１ｃ、１１ｆによりメタルボンド砥石３を支持する回転軸２に接続され、第２出力端子１２ｄ及び第３出力端子１２ｅが配線１１ｄ、１１ｅを介して電解ドレッシング用電極５に接続される。また、電源１０の陰極は配線１３ａを介してクリーニング電極用スイッチ１５の入力端子１５ａに接続され、電極クリーニング電極用スイッチ１５の出力端子１５ｂが配線１３ｂを介してクリーニング用電極２０に接続される。

ここで、図４に示すように極性反転スイッチ１２が砥石ドレッシング状態において、第１入力端子１２ａと第１出力端子１２ｃ、及び第２入力端子１２ｂと第３出力端子１２ｅを接続すると、電源１０の陽極が配線１１ａ及び１１ｃを介してメタルボンド砥石３に接続され、陰極が配線１１ｂ及び１１ｅを介して電解ドレッシング用電極３に接続されてメタルボンド砥石３と電解ドレッシング用電極５との間に研削液を介して通電される。

一方、図５に示すように極性反転スイッチ１２が電極洗浄状態で第１入力端子１２ａと第２出力端子１２ｄ、第２入力端子１２ｂと第４出力端子１２ｆを接続すると、電源１０の陽極が配線１１ａ及び１１ｄを介して電解ドレッシング用電極５に接続され、陰極が配線１１ｂ及び１１ｆを介してメタルボンド砥石３に接続される。

また、図５に示すようにクリーニング電極用スイッチ１５の入力端子１５ａと出力端子１５ｂを接続する電極洗浄状態において電源１０の陰極が配線１５ａ、１５ｂを介してクリーニング用電極２０に接続され、図４に示す砥石ドレッシング状態で入力端子１５ａと出力端子１５ｂが非接続状態になる。

以下、作用を説明する。メタルボンド砥石３により研削を開始する前に、電解ドレッシング用電極５を電解ドレッシング位置に移動させ、電解ドレッシング用電極５の電極面５ａをメタルボンド砥石３の外周面３ａと所定の間隙を有して対向させる。そして、ワークＷをワーク保持軸にワークＷを保持させてワークＷをセットする。

更に、極性反転スイッチ１２は、図４に示すように砥石ドレッシング状態であって、第１入力端子１２ａと第１出力端子１２ｃ、及び第２入力端子１２ｂと第３出力端子１２ｅが接続され、電源１０の陽極が配線１１ａ及び１１ｃを介してメタルボンド砥石３に接続され、陰極が配線１１ｂ及び１１ｅを介して電解ドレッシング用電極５に接続される。一方、クリーニング電極用スイッチ１５は砥石ドレッシング状態で入力端子１５ａと出力端子１５ｂが非接続状態に維持され、クリーニング用電極２０は退避位置に維持される。

次いで、研削液供給手段のノズル６から対向するメタルボンド砥石３の外周面３ａと電解ドレッシング用電極５の電極面５ａとの間に研削液を供給すると共に電源を投入する。これにより加工時間が開始し電源１０から出力される電流は配線１１ａ及び１１ｃを介してメタルボンド砥石３、研削液、電解ドレッシング用電極５、配線１１ｅ、１１ｂ、電源１０の経路で流れ、電解ドレッシングが開始すると共に回転軸２が所定の回転速度で駆動し、メタルボンド砥石３を回転させると共にワークＷをメタルボンド砥石３に圧接及び回転させて研削加工を開始する。ワークＷの研削加工に伴いメタルボンド砥石３の研削面となる外周面３ａは、この対向するメタルボンド砥石３の外周面３ａと電解ドレッシング用電極５の電極面５ａとの間に介在する研削液により電解ドレッシングされて目詰まりが解消される。即ち、研削中に亘り電解ドレッシング用電極５の電極面５ａとメタルボンド砥石３の外周面３ａとの間に導電性の研削液が存在し、電解ドレッシング用電極５及びメタルボンド砥石３間に通電することで電解ドレッシング用電極５に陰極となる様に電圧が印加され、メタルボンド砥石３に陽極となる様に電圧が印加されてメタルボンド砥石３の外周面３ａが電解ドレッシングされる。

研削加工中に亘り回転するメタルボンド砥石３によるワークＷの研削加工及び研削液存在下における電解ドレッシング用電極５による電解ドレッシングが続行される。ここで、電解ドレッシングに伴いメタルボンド砥石３の外周面３ａと対向する電解ドレッシング用電極５の電極面５ａには研削液に溶解する炭酸カルシウム等のスケールが析出されて僅かずつ付着する。

ワークＷの研削に伴いワークＷを回転支持するワーク保持軸がメタルボンド砥石３を回転自在に支持する回転軸２に接近し、予め設定された離間距離に達するとメタルボンド砥石３によるワークＷの研削終了が検知され、加工時間が終了して非加工時間となる。非加工時間においてワーク保持軸が回転軸２から離反してメタルボンド砥石３からワークＷを離間させ、研削したワークＷをワーク保持軸から取り外し搬出し、かつ次の研削すべきワークＷを搬入してワーク保持軸に装着する。

一方、ワークＷの研削終了が検知されると、非加工時間においてワークＷの搬出及び搬入動作と並行して、図５に示すように電解ドレッシング用電極５及び研削液供給手段のノズル６が電解クリーニング位置に移動し、かつクリーニング用電極２０が退避位置から離間したメタルボンド砥石３と電解ドレッシング用電極５との間に挿入されて電極ドレッシング用電極５の電極面５ａと電極面２０ａが研削液の介在を許容する隙間を介して対向する電極クリーニング位置に移動する。

このクリーニング用電極２０の電解クリーニング位置への移動と同期して極性反転スイッチ１２及びクリーニング電極用スイッチ１５を図５に示す電極洗浄状態に切り換える。

極性反転スイッチ１２の切り換えにより、電源１０の陽極が電線１１ａ及び１１ｄを介して電解ドレッシング用電極５に接続されて電解ドレッシング用電極５に陽極となる様に電圧が印加され、陰極が電線１１ｂ及び１１ｆを介してメタルボンド砥石３に接続されてメタルボンド砥石３に陰極となる様に印加される。一方、クリーニング電極用スイッチ１５の切り換えにより電源１０の陰極が配線１３ａ、１３ｂを介して電極クリーニング用電極２０に接続されてクリーニング用電極２０に陰極となる様に印加される。

これにより、電極面に５ａにスケールが付着した電解ドレッシング用電極５が陽極となると共にクリーニング用電極２０が陰極となり、電解ドレッシング用電極５の電極面５ａの付着したスケールが効率的にイオンとなって研削液に再び溶解する、いわゆる逆電解クリーニングによって電解ドレッシング用電極５の電極面５ａからスケール等の汚れが除去されて電極面５ａが洗浄される。

この電解ドレッシング用電極５の電極面５ａに付着したスケール等の洗浄は、電解ドレッシング用電極５に劣化発生前でスケールの付着が極めて少なく、逆電解クリーニングにより極めて短時間で電極面５ａが発傷することなく全面に亘り均一にスケール等が除去され、ワークＷの搬入及び搬出等の非加工時間内に設定することはできる。この電解ドレッシング用電極５の洗浄に要する時間は予めシミュレーションや実験に基づいて設定することができる。

予め設定された電解ドレッシング用電極５の清浄時間が経過し、電解ドレッシング用電極５の清浄の終了が検知されると、クリーニング用電極２０がクリーニング位置から退避位置に復帰し、メタルボンド砥石３及びノズル６が図４に示す電解ドレッシング位置に移動して次の加工時間となる。この加工時間において上記と同様に極性反転スイッチ１２を砥石ドレッシング状態に切り換え、電源１０の陽極が電線１１ａ及び１１ｃを介してメタルボンド砥石３に接続し、陰極が電線１１ｂ及び１１ｅを介して電解ドレッシング用電極３に接続される。また、クリーニング電極用スイッチ１５の入力端子１５ａと出力端子１５ｂが非接続状態に切り換わり、再びワークＷの研削が開始され、同様にこれら回転するメタルボンド砥石３でワークＷを研削すると共にメタルボンド砥石３を電解ドレッシングする加工時間と非加工時間におけるワークＷの搬入、搬出及び電解ドレッシング用電極５の洗浄等を繰り返して連続的に順次ワークＷを研削する。この研削加工サイクルにおけるタイムチャートを図６に示す。

従って、本実施の形態によると、スケールの付着が極めて少ない電解ドレッシング用電極５の劣化発生前に、電解ドレッシングにおける電源１０から電解ドレッシング用電極５及びメタルボンド砥石３に供給する電圧を極性反転して電解ドレッシング用電極５及びメタルボンド砥石３に供給することで、電解ドレッシング用電極５の電極面５ａに付着したスケールが除去され、メタルボンド砥石３の電解ドレッシングに要する通電電流が確保されて電解効率が保持されて良好な電解ドレッシングが得られて、電解ドレッシングされた目詰まり等のない良好なメタルボンド砥石３による研削性能が維持され、研削加工品質の向上が図れると研削加工サイクルの短縮が可能になる。

更に、電解ドレッシング用電極５にクリーニング用電極２０を対向配置し、電解ドレッシングにおける電源１０から電解ドレッシング用電極５及びメタリボンド砥石３に供給する電圧を、極性反転して電解ドレッシング用電極５及びメタルボンド砥石３に供給し、クリーニング用電極２０により電解ドレッシング用電極５の洗浄を行うことから、既存の研削加工装置に極性反転スイッチ１２及びクリーニング用電極２０を付加する簡単な変更で可能であり、研削加工装置の構成が複雑になることがなく、またメンテナンスが厄介になることもない。

なお、本発明は上記各実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記各実施の形態ではワークＷを研削加工する毎に電解ドレッシング用電極５を洗浄したが、研削加工時間を計測する加工時間計測手段を設けて研削加工時間を計測して、予め設定された閾値に研削加工時間が達したとき、或いは予め設定された研削加工回数毎に電解ドレッシング用電極５を洗浄することもできる。また、電解ドレッシング用電極５に絶縁性を有するスケールが電極面に付着すると電気抵抗が増加して通電電流量が低下するために電解効率が悪化して電解ドレッシング性能が低下して研削加工時間が増大することから、ワークＷあたり研削加工時間を計測して、予め設定された閾値にワークＷあたりの研削加工時間が達したときに電解ドレッシング用電極５を洗浄することもできる。

１研削加工装置
３メタルボンド砥石
３ａ外周面（研削面）
５電解ドレッシング用電極
５ａ電極面
１２極性反転スイッチ
１５クリーニング電極用スイッチ
１６電解ドレッシング用電極移動手段
２０クリーニング用電極
２０ａ電極面
２１クリーニング用電極移動手段

Claims

回転してワークを研削加工する砥粒を導電性のボンド材によって結合したメタルボンド砥石と、該メタルボンド砥石の研削面と研削液を介在させる間隔を隔てて電極面が対向する電解ドレッシング用電極と、上記メタルボンド砥石と電解ドレッシング用電極との間に研削液を介在してメタルボンド砥石と電解ドレッシング用電極を通電する電源とを備え、
回転するメタルボンド砥石でワークを研削すると共に研削液の存在下で回転するメタルボンド砥石及び電解ドレッシング用電極にそれぞれ陽極及び陰極となる様に印加してメタルボンド砥石を電解ドレッシングしつつ、加工時間と非加工時間とを繰り返して連続的に順次ワークを研削する研削加工サイクルを有し、
上記非加工時間は、上記ワークと上記メタルボンド砥石の離間距離により開始が判断され、
上記非加工時間において研削液存在下で回転するメタルボンド砥石と共に電解ドレッシング用電極の極性を反転して電解ドレッシング用電極を清浄することを特徴とする研削加工方法。
回転してワークを研削加工する砥粒を導電性のボンド材によって結合したメタルボンド砥石と、該メタルボンド砥石の研削面と研削液を介在させる間隔を隔てて電極面が対向する電解ドレッシング用電極と、上記メタルボンド砥石と電解ドレッシング用電極との間に研削液を介在してメタルボンド砥石と電解ドレッシング用電極を通電する電源とを備え、
回転するメタルボンド砥石でワークを研削すると共に研削液の存在下で回転するメタルボンド砥石及び電解ドレッシング用電極にそれぞれ陽極及び陰極となる様に印加してメタルボンド砥石を電解ドレッシングする加工時間と非加工時間とを繰り返して連続的に順次ワークを研削する研削加工サイクルを有し、
上記非加工時間は、上記ワークと上記メタルボンド砥石の離間距離により開始が判断され、
上記非加工時間においてメタルボンド砥石と電解ドレッシング用電極とを離間せしめ、電解ドレッシング用電極及び該電解ドレッシング用電極の電極面と研削液存在下で電極面が対向するクリーニング用電極にそれぞれ陽極及び陰極となる様に印加して電解ドレッシング用電極を清浄することを特徴とする研削加工方法。
回転してワークを研削加工する砥粒を導電性のボンド材によって結合したメタルボンド砥石と、該メタルボンド砥石の研削面と研削液を介在させる間隔を隔てて電極面が対向する電解ドレッシング用電極と、上記メタルボンド砥石と電解ドレッシング用電極との間に研削液を介在してメタルボンド砥石と電解ドレッシング用電極を通電する電源とを備え、回転するメタルボンド砥石でワークを研削すると共にメタルボンド砥石及び電解ドレッシング用電極にそれぞれ陽極及び陰極となる様に印加してメタルボンド砥石を電解ドレッシングする加工時間と非加工時間とを繰り返して連続的に順次ワークを研削する研削加工サイクルを有する研削加工装置において、
上記非加工時間は、上記ワークと上記メタルボンド砥石の離間距離により開始が判断され、
上記非加工時間において研削液存在下で回転するメタルボンド砥石に陰極となる様に印加すると共に電解ドレッシング用電極に陽極となる様に印加して電解ドレッシング用電極を清浄することを特徴とする研削装置。