JPH0122115B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、砥石整形用ドレツサーの改良に関
するものである。

例えば、第１図に示すように、円柱体１の外周
面に溝２，２を設けた形状の加工物３や、第２図
に示すように、長方体４の片面に直線状の溝５，
５を設けた形状の加工物６を成形加工する場合に
は、塑性加工や切削加工などの加工手段が用いら
れる。これらのうち、切削加工による場合におい
ても、バイトを用いる加工、フライスを用いる加
工、ブローチを用いる加工、砥石を用いる加工な
ど種々の加工方法がある。

この発明は、前記のうち砥石を用いる加工にお
いて、前記砥石の適宜整形および補修するために
用いるドレツサーの改良に関するものである。す
なわち、第１図および第２図に示す形状の加工物
３，６を砥石研削によつて加工する場合には、第
３図に示すように、外周に前記溝２，５に対応し
た形状およびピツチの円周方向の突部８，８を有
する砥石９を用いれば良い。

そこで、このような形状の砥石９を円柱状素材
から整形する場合、および使用によつて形状がく
ずれた砥石９を補修する場合には、第４図に示す
ように、前記突部８，８に対応した溝部１０，１
０……を有するロータリードレツサー１１が用い
られる。

このロータリードレツサー１１は、第５図の上
半部に示すように、ドレツサー基体１２の表面に
ダイヤモンド保持層１３を設け、このダイヤモン
ド保持層１３に粒状のダイヤモンド１４を保持さ
せた構造を有するものであつて、その断面形状は
加工物３，６の所望仕上り断面形状に等しいもの
となつている。すなわち、このドレツサー１１の
形状が砥石整形の際に反転して砥石９に転写さ
れ、砥石９による研削加工の際に再び反転して加
工物３，６に転写される。

この砥石９による研削加工は、大量の加工物に
同一の形状を付与する方法として極めて有効であ
るが、そのためには、第５図に示すように、砥石
９とロータリードレツサー１１との各々軸方向に
おける相対位置が変化しないことが前提でありか
つ重要なことである。

ところで、従来より使用されている砥石９は、
切刃として作用して加工物を研削する砥粒をボン
ドで結合したものであり、砥粒としてはダイヤモ
ンド、コランダム、アルミナ、ジルコニア、炭化
ほう素、窒化ほう素などが用いられ、ボンドとし
てはフエノール系樹脂などの熱硬化性合成樹脂を
用いたレジノイド、シリケート、ゴムなどが用い
られており、いずれにしても熱膨張の小さいもの
である。一方、ロータリードレツサー１１の基体
１２としては、ステンレス鋼などの前記砥石９に
較べて熱膨張の大きな素材が用いられている。

ところが、上記した砥石９およびロータリード
レツサー１１を用いて前記砥石９の整形や補修を
行うに際して、ロータリードレツサー１１が例え
ば第５図に示す矢印Ａの方向に相対移動を生ずる
ことがある。ここで、ロータリードレツサー１１
が△ｌだけ矢印Ａ方向に相対移動したとすると、
砥石９の突部８に対しては例えば点線ｍで示した
形状で整形や補修がなされる。そのため、突部８
の幅は前記△ｌ分だけ小さくなると共に、突部８
の付根部分に段部１５を生ずる。また、ロータリ
ードレツサー１１を突部８の付根部分に向けて次
第に切込んで行く過程で矢印Ａ方向の相対移動が
生ずると、第６図に誇張して示すように突部８の
右側面に段や勾配などが形成される。

したがつて、砥石９とロータリードレツサー１
１との間で軸方向の相対移動を生じないことが砥
石９の整形および補修精度を高めるうえで重要な
ことである。

このような軸方向の相対移動を生ずる原因とし
ては、整形および補修の際に発生する熱が主なも
のとしてあげられる。すなわち、砥石９の整形や
補修の際に砥石９およびロータリードレツサー１
１に加わる熱には、運転による機械各部の発熱、
砥石９と加工物との接触点で発生する熱、砥石９
とロータリードレツサー１１との接触点で発生す
る熱などがあつて、これらの発熱の原因と部位は
様々であり、したがつて、温度上昇およびこの温
度上昇に基づく熱膨張も部位によつて異なるため
に、砥石軸とロータリードレツサー軸との相対移
動となつて生ずる。

従来、このような砥石軸とロータリードレツサ
ー軸との相対移動をできるだけ少なくするように
措置を施した機械の開発も皆無ではないが、それ
でも第５図および第６図に例示したような不良整
形・不良補修を発生することがある。とくに、加
工物が軸方向に長い場合においては、これに対応
させて砥石９およびロータリードレツサー１１も
長いものを使用することがあるため、このような
場合に、砥石９は前述したように比較的熱膨張し
ない素材から製作されているが、ロータリードレ
ツサー１１は前記砥石９に比べてより多くの熱膨
張を生ずる素材から製作されているので、この熱
膨張によつて砥石軸とロータリードレツサー軸と
の相対移動を生じることがあり、そのため第５図
に示す△ｌ発生の原因となる。

例えば、第４図に示すロータリードレツサー１
１において、その左端部１１ａの位置を定めて機
械軸に取付けた場合、温度が上昇したときにはそ
の右端部１１ｂは右方向に移動する。ここで、ロ
ータリードレツサー１１の基体１２がステンレス
鋼製であつて、その熱膨張係数が15×10^-6／℃程
度である場合には、例えば基準となる左端部１１
ａと右端部１１ｂに近い溝部１０ａとの距離Ｌが
200mmであるときに、溝部１０ａの移動量△ｌは
温度上昇１℃につき3μmとなり、温度上昇20℃で
は60μmに達する。このため、精密研削加工にお
いてはかかるロータリードレツサー１１の熱膨張
は見すごし難いものである。したがつて、従来の
場合には、砥石９に対する高精度の整形や補修を
行うために、とくに軸方向に長い場合において
は、ロータリードレツサー１１を複数に分割して
各々回転駆動させる必要があるという問題点を有
していた。

この発明は上述したような従来の問題点に着目
してなされたもので、砥石整形用ドレツサーを用
いて砥石の整形や補修を行うに際し、砥石整形用
ドレツサーと砥石との間で軸方向の相対移動が生
じ難く、そのため砥石整形用ドレツサーによる砥
石の整形（砥石の初期形状整形および整形後の補
修整形を含む）を高精度で行うことができ、とき
に長尺の加工物を加工する砥石を整形する場合に
もこの整形を複数のドレツサーに分割して行う必
要がないようにした砥石整形用ドレツサーを提供
することを目的とするものである。

すなわち、この発明による砥石整形用ドレツサ
ーは、ドレツサー基体の表面にダイヤモンド保持
層を設け、前記ダイヤモンド保持層にダイヤモン
ドを保持させた構造を有し、円周方向の溝部およ
び突部の少なくとも一方を有する砥石の整形を行
うのに用いる砥石整形用ドレツサーであつて、前
記ドレツサー基体を熱膨張系数が５×10^-6／℃以
下の金属、サーメツトまたはセラミツク材料から
構成するとともに、当該ドレツサー基体には、冷
却用媒体の流通路を備え、前記流通路は、前記砥
石の円周方向の溝部や突部を整形する円周方向の
突部や溝部に近接して設ける構成としたことを特
徴とするものである。

次に、この発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

第７図および第８図はこの発明の基礎となる砥
石整形用ドレツサーの各々正面図および部分縦断
面図であつて、外観的には、砥石整形用ドレツサ
ー２１の外周面に、成形しようとする加工物の形
状に対応した形状の溝部２２，２２……を有する
ものである。この砥石整形用ドレツサー２１は、
第８図に示すように、ドレツサー基体２３の表面
にダイヤモンド保持層２４を設け、前記ダイヤモ
ンド保持層２４に粒状のダイヤモンド２５を分散
保持させた構造を有するものである。

この砥石整形用ドレツサー２１において、その
ドレツサー基体２３の素材には低熱膨張材料を使
用する。この低熱膨張材料としては、前述したよ
うに砥石９が低熱膨張であることから、熱膨張係
数が５×10^-6／℃以下のものを使用することによ
つて、砥石９とドレツサー２１との軸方向の相対
移動を小さくすることができ、精度の高い砥石整
形が可能であることが種々の実験により確かめら
れた。具体的には、ドレツサー基体２３の素材と
しては、例えば、ニツケル・鉄合金であつて熱膨
張係数が２×10^-6／℃以下と小さいインバールを
使用することができる。また、これよりも熱膨張
係数が低くほとんど０に近いスーパーインバール
合金もあるが、これほど熱膨張係数が小さいもの
を使用する必要は通常の場合まずないといつてよ
い。さらに、ニツケル・コバルト・鉄合金であつ
て熱膨張係数が５×10^-6／℃程度のコバールを使
用することもできる。そのほか、金属材料ではタ
ングステンやモリブデンが低熱膨張材料としての
要件を満たすが、高価であると共に加工も困難で
あるという欠点がある。

他方、非金属材料として、石英ガラスは熱膨張
係数がかなり小さく、0.4×10^-6／℃程度であり、
また硬質ガラスには５×10^-6／℃程度のものもあ
るが、ガラス類は強度などの機械的特性が良くな
いため、複合材料として使用する場合はともかく
単体としては使用しにくいものである。

そのほか、機械構造用セラミツクスとして窒化
けい素があり、この窒化けい素は強度および靭性
に優れており、熱膨張係数が3.2〜3.5×10^-6／℃
程度であるため、上記のドレツサー基体２３の素
材として好適である。

この窒化けい素質セラミツクスは、製法や添加
剤などによつていくつかの種類があり、一般的に
は機械的特性のすぐれた種類のものでは加工が困
難であるため、適宜選定するのがよく、例えば機
械的特性は若干劣るがダイヤモンド工具等によつ
て比較的容易に加工できるものを選ぶのもよい。
この場合、ドレツサー基体２３は、セラミツクス
系材料の弱点である引張り応力を受けることが少
ないので、機械的特性が若干劣つたとしても比較
的加工が容易な低品位品を使用することも可能で
ある。さらに、金属とセラミツクスとの複合材料
であつて熱膨張係数が５×10^-6／℃以下と小さい
サーメツト材料を使用することも可能である。

このように、ドレツサー基体２３としては、従
来の熱膨張係数が11〜15×10^-6／℃程度である鋼
に代えて、インバール、コバール、窒化ケイ素質
セラミツクス等の熱膨張係数が５×10^-6／℃以下
の金属サーメツトまたはセラミツクス材料を使用
し、これによつて、熱変形が少なく軸方向に長い
ドレツサーであつても高精度の砥石整形を長時間
にわたつて安定して行えるようにしている。な
お、ドレツサー基体２３の素材としては、上記し
たインバール、コバール、窒化ケイ素質セラミツ
クスに限定されるものではなく、熱膨張係数が５
×10^-6／℃以下であつて機械的特性に優れると共
に加工性が良好であり、ドレツサー基体２３の素
材として必要な条件を満たす材料を使用すること
ができる。

また、上記ドレツサー基体２３には、砥石整形
時に砥石９とドレツサー２１との接触点で発生す
る熱によつてドレツサー２１が加熱されないよう
に、第９図に示すごとく、冷却媒体例えば空気、
水等の冷却用媒体の流通路２６を設けることが望
ましく、この場合、前記流通路２６は、前記砥石
９の円周方向の突部８を整形する溝部２２に近接
して設けるようにすることが望ましい。

そしてさらに、上記ドレツサー基体２３の表面
に、第８図および第９図に示すように、ダイヤモ
ンド保持層２４を設ける。このダイヤモンド保持
層２４は、粉末冶金法あるいは電鋳法などによつ
て金属焼結体あるいは金属析出体などの形でドレ
ツサー基体２３の表面に設けられる。この場合、
ドレツサー基体２３とダイヤモンド保持層２４は
それぞれ固有の熱膨張係数を有しているが、ドレ
ツサー基体２３とダイヤモンド保持層２４とは強
固に接合していると共にダイヤモンド保持層２４
は薄肉であるため、このダイヤモンド保持層２４
はこれに比べて寸法の大きいドレツサー基体２３
に追従して膨張収縮することとなり、したがつて
ドレツサー２１の熱膨張による第５図に示す整形
誤差△ｌはドレツサー基体２３の熱膨張係数にほ
ぼ依存する。

そして、このダイヤモンド保持層２４に粒状の
ダイヤモンド２５を保持させて、砥石整形用ドレ
ツサー２１とする。

したがつて、上記実施例に示す砥石整形用ドレ
ツサー２１を使用して砥石９の整形および補修を
行えば、たとえ砥石９およびドレツサー２１に熱
が加わつたときでも、砥石９はもともと熱膨張が
少なく、また上記ドレツサー２１も低熱膨張であ
るため、砥石９とドレツサー２１との間で相互移
動が生ずることがないので、砥石９に対する精度
の高い整形および補修可能となる。

加えて、この整形および補修時において、ドレ
ツサー基体２３に設けた冷却用媒体の流通路２６
内に冷却液体や冷却気体等の冷却用媒体を流すこ
とによつて、砥石９の突部５に対する強加工部で
ある溝部２２の冷却をより一層促進させるように
することにより、ドレツサー２１の熱膨張をさら
に効果的におさえることが可能となるので、砥石
９に対するより高精度の整形および補修が可能と
なる。

以上説明してきたように、この発明によれば、
ドレツサー基体の表面にダイヤモンド保持層を設
け、前記ダイヤモンド保持層にダイヤモンドを保
持させた構造を有し、円周方向の溝部および突部
の少なくとも一方を有する砥石の整形を行うのに
用いる砥石整形用ドレツサーであつて、前記ドレ
ツサー基体を熱膨張係数が５×10^-6／℃以下の金
属、サーメツトまたはセラミツクス材料から構成
するとともに、当該ドレツサー基体には、冷却用
媒体の流通路を備え、前記流通路は、前記砥石の
円周方向の溝部や突部を整形する円周方向の突部
や溝部に近接して設けた構成を有するものである
ようにしたから、この発明による砥石整形用ドレ
ツサーを用いて砥石の整形や補修を行うに際し、
砥石整形用ドレツサーの温度上昇を可及的に防止
すると共に、砥石整形用ドレツサーの熱膨張を可
及的に防止することができるので、砥石整形用ド
レツサーと砥石との間で相対移動が生じがたく、
そのため砥石整形用ドレツサーによる砥石の整形
や補修を高精度で行うことが可能であり、とくに
長尺状であつて円周方向の溝部や突部の数が多
く、あるいは円周方向の溝部や突部のピツチの長
い加工物を一度に加工するために同じく長尺状に
した砥石を整形あるいは補修するに際に、従来の
ように砥石整形用ドレツサーを軸方向に分割する
ことなく同じく長尺状の砥石整形用ドレツサーを
用いて砥石を高精度で整形あるいは補修すること
が可能であり、砥石整形用ドレツサーの駆動源も
単一のもので済むため構造が著しく簡単なものと
なると同時に砥石整形用ドレツサーを分割した場
合の相互の位置決め精度の問題も解消でき、加工
コストを著しく低減することが可能であるなどの
非常に優れた効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は溝を有する加工物の形状
例を示す各々斜視図、第３図は前記加工物を研削
加工するのに用いる砥石の形状例を示す斜視図、
第４図は前記砥石の整形および補修に用いる砥石
整形用ドレツサーの一例を示す正面図、第５図は
砥石と砥石整形用ドレツサーとの位置関係を部分
的に示す縦断面図、第６図は砥石と砥石整形用ド
レツサーが相対移動を生じたときに研削された砥
石の突部の形状例を示す部分断説明面図、第７図
および第８図はこの発明の基礎となる砥石整形用
ドレツサーの各々正面図および部分縦断面図、第
９図はこの発明の実施例による砥石整形用ドレツ
サーの部分縦断面図である。 ８……円周方向の突部、９……砥石、２１……
砥石整形用ドレツサー、２２……溝部、２３……
ドレツサー基体、２４……ダイヤモンド保持層、
２５……ダイヤモンド、２６……冷却用媒体の流
通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ドレツサー基体の表面にダイヤモンド保持層
   を設け、前記ダイヤモンド保持層にダイヤモンド
   を保持させた構造を有し、円周方向の溝部および
   突部の少なくとも一方を有する砥石の整形を行う
   のに用いる砥石整形用ドレツサーであつて、前記
   ドレツサー基体を熱膨張係数が５×10^-6／℃以下
   の金属、サーメツトまたはセラミツクス材料から
   構成するとともに、当該ドレツサー基体には、冷
   却用媒体の流通路を備え、前記流通路は、前記砥
   石の円周方向の溝部や突部を整形する円周方向の
   突部や溝部に近接して設けたことを特徴とする砥
   石整形用ドレツサ。