JPH03196968A - 導電性砥石のドレス方法、ドレスシステム及びドレス電極 - Google Patents

導電性砥石のドレス方法、ドレスシステム及びドレス電極

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JPH03196968A
JPH03196968A JP1332416A JP33241689A JPH03196968A JP H03196968 A JPH03196968 A JP H03196968A JP 1332416 A JP1332416 A JP 1332416A JP 33241689 A JP33241689 A JP 33241689A JP H03196968 A JPH03196968 A JP H03196968A
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dressing
electrode
metal
grindstone
grinding wheel
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JP1332416A
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Akio Kuromatsu
黒松 彰雄
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OYO JIKI KENKYUSHO KK
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  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は導電性砥石、特に砥粒としてダイヤモンド又は
CBN等の超砥粒を使用した導電性超砥粒砥石に好適な
ドレス方法、ドレスシステム及びドレス電極に関し、よ
り詳しくは上記の砥石に目立て(ドレス)並びに偏心修
正(トルーイング)を施すための方法、その方法を実施
するためのシステム及び新規なドレス電極に関する。
(従来の技術とその問題点) 砥粒にグリーンカーボランダムや、アランダムを使用し
た普通砥石の目立て及び偏心修正は、通常1個又は多数
個のダイヤモンド粒子を使用したダイヤモンドドレッサ
ーを円盤砥石の研削面に押圧し、砥石又はドレッサーの
いずれかを砥石の回転軸に平行な方向に往復動さ廿るこ
とによって行なわれている。
然るにダイヤモンドやCBNを砥粒とする超砥粒砥石の
場合は、使用砥粒がグリーンカーボランダムやアランダ
ムに較べて温かに硬度が高く、また特にドレッサーに使
用されているダイヤモンドもドレス時の発熱のためずく
に磨滅してしまうため、上記の方法でドレスすることは
不可能であるか、或いは極めて困難なものとなっている
そこで従来は焼きの入っていない網材(所謂、ナマ材)
を使って、気長に研削する方法や、ドレッサー自体も回
転する“ブレーキドレッサー”を採用する方法が実施さ
れるようになったが、これらの方法はレジンボンドやガ
ラスボンドの超砥粒砥石に対してはそれなりの効果はあ
るものの、砥粒との結合が強固なメタルボンド砥石の場
合には、ドレス特に偏心修正には著しく長い時間がかか
り、このため殆んど実用化されていないのが実情である
近年、特にメタルボンド超砥粒砥石の目立て及び偏心修
正のために、電解ドレス法が開発され実用化されている
この方法は、メタルボンド砥石を使用する切断、研削加
工において、黒鉛、ステンレス銅、銅合金等で作られた
ドレス用電極を、砥石の周端面(即ち、研削面)に成る
間隙を維持しつつ接近させて配置し、電極と砥石の間隙
に導電性の加工液を介在させた状態で、砥石と電極の間
に砥石側がプラスになるような電圧を印加することによ
り、加工中に砥石に付着した切粉及び/又は砥石のボン
ドメタルを電解作用で溶かして目立てをしようとするも
のである。しかし、この方法にも次のような重大な解決
すべき課題が残されていた。
(1)  ドレスを続けているうちに、砥石の研削面、
即ちドレス電極と向い合う面が砥石研削面の中心線に対
し左右非対象に変形し、その結果、砥石研削面の「形く
ずれ」を生じる。これはドレス電極と砥石の対面距離が
、砥粒の突出し量などの違い、或いは切粉等の堆積量の
違いなどから部分的に異なってしまい、電解作用が砥石
の研削面全面に均等に働かない結果発生する。そして、
この「形くずれ」は、切断加工の場合には加工中の砥石
の曲がりを誘起するために真直くな切断が不可能となる
上に、砥石に致命的な反り変形をもたらし、高精度な切
断を不可能にしてしまう。また、+j+の広い砥石を使
用する研削加工の場合には平坦な研削面が得られなくな
り、精度の高い研削も不可能となってしまう。
(2)砥石の偏心修正は極めて困難である。即ち、偏心
修正の場合には、砥石の研削面をかなりの量削り取らな
ければならないが、電解ドレス法の場合にはドレス時間
の経過とともに砥石のドレス面に非導電性の反応性被膜
等が生成され、ドレス電位が次第に低下し、それととも
に目立ての進行も遅くなり、やがて事実上ストップして
しまう。しかも、こうした事情に加えてこの電解作用だ
けに頼るドレス方法では、ボンドメタルや切粉が電解作
用で溶解して砥粒が脱落するのを待つ以外に手段がない
ため、たとえ長時間をかけても偏心の修正は殆んど為さ
れない。
(本発明の目的) 従って、本発明の目的は従来の機械的ドレス方法の利点
と電解ドレス法の利点を生かし、しかもこれらの方法で
問題とされる上記欠点を排除して、導電性砥石であれば
レジンボンド砥石及びガラスボンド砥石は云うに及ばず
メタルボンド砥石に対する極めて有効なドレス方法、ド
レスシステム及びドレス電極を提供することにある。
換言すれば、本発明の目的は導電性砥石のドレスにあた
り機械的作用及び電解作用を併用しつつ、更には超砥粒
の物性に着目して全く新しい発想の下で電気的、化学的
作用を利用し、「形くずれ」が生ぜず、かつ切味に優れ
た目立てが可能で、しかも偏心修正も効率的かつ確実に
行ない得る、特に導電性超砥粒砥石に好適なドレス方法
、及びこのようなドレスを実施するためのドレスシステ
ムと新規なドレス電極を提供することにある。
(本発明に到る経緯) (1)まず、本発明者は超砥粒の導電性砥石をドレスす
るには電解ドレス法が有効であり、特に電解ドレス法に
よる1目立て」の有効性に着目し、これを生かす最善の
方策を見出すことから検討に入った。
最初に本発明者は従来の電解ドレス法における「形くず
れ」現象の原因を検討、分析した結果、既述した如くこ
の現象がドレス電極の砥石研削面に対向する面がドレス
を続けるうちに砥石研削面の中央線に対して非対象に変
形し、この結果、電解作用が砥石研削面の中方向で不均
一になるためであることを突きとめた。
この発見に基づき実験を重ねた結果、ドレス中にドレス
電極を回転砥石の巾方向(即ち、砥石回転軸に平行な方
向)に往復動させると、上記のような電極の非対象変形
をなくすことができ、砥石の「形くずれ」が防止できる
ことを確認した。
(2)次いで発明者は従来の電解ドレス法において、砥
石のブレとり(偏心の修正)が困難な理由を分析、検討
した結果、ドレスの進行とともに電解作用でボンドメタ
ルが溶解してくると、砥粒の突出高さが高くなり、この
結果、ドレス電極とそれに対向する砥石周面のボンドメ
タルとの間隔が広くなってドレス電流が次第に流れ難く
なり、或いは電解が進行するにつれて砥石表面に非導電
性の反応性被膜が生成されドレス電流の流れを抑えるた
めであることを突き止めた。
(3)更に本発明者は、ボンドメタルの溶解によって突
出した砥粒を効率的に摩耗できれば、上記間隙の増大と
これによるドレス電流の減少が防止でき、しかも偏心修
正が効率的に行える筈であるとの認識に立ち、特にダイ
ヤモンドの磨滅について分析、検討した結果、ダイヤモ
ンド砥石による各種加工において成る種の金属を加工す
るときに限りダイヤモンドの消耗が激しいことを発見し
た。
この原因を更に探究したところ、上記金属がダイヤモン
ドと化学的に反応し易い金属であることを突き止めた。
しかも、この金属はCBN砥粒に対しても同様の性質を
もつ。
そこで本発明者は、超砥粒と化学的に親和性の高い金属
をドレス電極として使用し、かつ砥粒を該金属に接触さ
せながら摺動させると、砥粒が金属と化学的に反応し磨
滅が促進される筈であるとの結論に達した。
これらの検討結果から、上記金属、又はこれを主成分と
する合金、或いは該金属と非金属材料との複合材料等で
ドレス電極を作り、これを運動する砥石に押圧すれば、
通常の電解ドレス法の上記欠点を排除することができる
と確信するに到った。
(4)更に本発明者は、この電極と砥石の接触部に導電
性の加工液を介在させ、かつ砥石側が時間平均的にプラ
スになるような電圧を印加すると、砥石とドレス電極の
接触面で単に化学反応と電解作用が起こるだけではな(
、放電作用と機械研削作用が同時に作用し、これらが相
乗的に砥石の加工面に作用して、極めて効率的な砥石の
偏心修正及び目立てか可能になることを発見した。
(本発明の構成及び作用) (1)以上の経緯から、本発明のドレス方法を次のよう
に構成し、上記課題を解決した。
(i)  導電性砥石を構成する超砥粒に対する化学的
親和性の強い金属又は該金属を主成分とする合金、複合
材料よりなるドレス電極を、運動する導電性砥石の研削
面に所定の設定圧で接触させながら、砥石の運動方向と
直交する方向に往復運動させ、ドレス電極と導電性砥石
の接触部分に導電性の加工液を介在させ、ドレス電極と
導電性砥石との間に時間平均的に砥石側がプラスになる
ような電圧を印加する。
(11)  ドレス電極の砥石に対する接触圧は、砥石
材料(ボンドの種類、砥粒の種類等)により、或いはド
レスの目的により変更される。
このうち特にドレスの目的による接触圧の変更、即ち目
立てを目的とするか或いは偏心修正を目的とするかによ
る接触圧の変更は重要な点である。一般的にいえば、目
立てを目的とする場合には接触圧を小さく設定し、偏心
修正を目的とする場合は接触圧を大きく設定する。
ドレス電極と砥石の接触圧が小さいときは、ドレス電極
を構成する金属と超砥粒間の化学反応は小さく、従って
超砥粒の摩耗割合は低く、接触圧が小さいため機械的な
掻取り作用もわずかとなるが、放電作用と電解作用は活
発であり、砥石表面に形成されるスラリや非導性反応物
の除去は放電作用、機械的作用により効率的に行われ、
電解作用の停滞を阻止する。
その結果、ボンドメタルの溶解速度は大きく、砥粒自体
の摩耗は少なく、しかも放電時の衝撃で砥粒の表面破砕
がなされるため、極めて切味の優れた目立てを可能にす
る。
一方、ドレス電極と砥石の接触圧を大きく設定すると、
超砥粒に対するドレス電極の化学反応が活発となり、砥
粒の摩耗が激しく、これに加えて機械的な掻取り作用も
活発になされるため、偏心修正の速度は大きくなり、し
かも小さいながら放電作用と電解作用も相変わらず持続
するため、偏心修正が効率的かつ確実に行われる。
(2)  また、本発明のドレスシステムは基本的に次
の要素から構成される。
(1)  ドレス電極: 少なくとも砥石に接触する部分は超砥粒、特にダイヤモ
ンド及びCBN (キュービック ボロン ナイトライ
ド)に対して化学的親和性を有する金属又はこれらの金
属を主成分とする合金、非金属材料との複合材料で構成
される。
ダイヤモンド及びCBHに対して化学的親和性を有する
金属としては3A族、4A族、及び5A族の元素が挙げ
られるが、特に4A族(Ti、 Zr、 Hf)及び5
A族(V、 Nb、Tθ〕は有効である。
また合金としては上記金属と4族、5族の合金が有効で
ある。
また、複合材料としてはTI又はNbに、ダイヤ、CB
N、WC,TiC,SiC,TiN。
AL203、Si3N、等の超硬物質の粒子を分散させ
た材料、或いは上記金属からなる薄板体と上記超硬物質
からなる薄板体を交互に積層する積層体が有効である。
(iil  ドレス電極保持機構ニ ドレス電極を保持するとともに、それを砥石の運動方向
に対し直交する方向、例えば回転砥石の場合には砥石回
転軸に平行な方向に往復運動させ、かつそれを砥石の研
削面に押圧するため砥石円盤の中心方向に移動せしめる
機能を有する機構を備えており、ドレス電極はこの機構
に組込まれた状態で装置に取付けられる。
(iiil  電源装置ニ ドレス電極と砥石の間に電圧を印加し、両者の接触面で
電解、放電作用を起こさせるためのもので、通常1〜2
00 V 、 0.05〜10(L4程度の容量のもの
が使用される。電圧波形としては、平滑、正弦波、矩形
波(パルス波を含む。)鋸歯状波、または歪波(高調波
を含んだ交流)、若しくは以上を合成した波形を使用す
ることができるが、いずれの場合も平均電圧がゼロでな
いことが必要で、時間平均的に砥石側がプラスになるよ
うに装置に接続される。
通常は全波整流の直流電源で十分であるが、放電作用を
強くする必要がある場合には、パルス波、又はそれ以外
の波形へのパルス波の重畳が有効である。
(実施例) 以下、本発明を図面に基づいて具体的に説明する。
図は本発明のドレスシステムの概要を示す構成図であり
、1は外周部に砥石1′を一体に固着した円盤砥石で、
該円盤砥石1は装置本体に支持され駆動回転するスピン
ドル2にフランジ3を介して固着保持される。4は本発
明によるドレス電極であり、超砥粒と化学的親和性の強
い金属、該金属を主成分とする合金、又は該金属と非金
属材料との複合材料により形成されている。
このドレス電極4は絶縁板6を介して砥石カバー7に固
定されたドレス電極保持装置5に支持され、図示せぬ駆
動機構をもって図に矢印で示す如く上下、左右に運動す
る。即ち、ドレス電極5はドレス加工にあたって予め設
定された砥石1′との接触圧が得られるように砥石lの
半径方向に移動し、ドレス加工中は砥石1の巾方向に往
復運動する。
砥石1とドレス電極4は1個の電源8に接続され、砥石
1が時間平均的にプラスとなるような電圧が印加される
。電源8は既述した如く直流、交流、パルス波又はそれ
らの重畳波等のいずれでも良い。
9は導電性加工液の付与方向を示す。
以上のシステムを利用した実施例を従来の電解ドレス法
による比較例と共に具体的に述べると次のとおりである
その実施にあたっては、平面研削盤に上記図に示した本
発明のシステム及び従来の電解ドレスシステムを装備さ
せ、以下の各条件下でドレス等を行った。
実施例(1) 以下の実施条件で、同一仕様の2組の砥石とワークを使
い、各ワークに対し10時間の研削を行うと同時に、各
砥石に対し本発明によるドレスと比較のために従来の電
解ドレスを実施し、最後にドレス済みの各砥石を使って
切込ff10.4mm、送り速度100mm/winで
改めてワークのonepassクリープフィード研削(
一方向に一回の研削)を行い、その研削面の巾方向(巾
8 mm)のうねり中を表面針で測定した。
ここで「うねり中」とは巾8mmの長さのうち切込it
 0.4 mmの値を外れた最大値と最小値の差をいう
また、同時に上記測定の他に両砥石による最後のone
 passクリープフィード研削中のモータ負荷電流の
増加値(砥石がワークに接触した時のモータ電流と砥石
がワークから離れた時のモータ電流の差)をそれぞれ電
流計を使って読み取った。
〈実施条件〉 0使用砥石:メタルポンドダイヤモンド砥石r S D
looRlooM、φ250X8tX76.2J (ダ
イヤモンド粒度100番、結合度R1砥粒集中度100
、直径 250mm、厚さ8mm、内径76.2mm)0ワーク
 :超硬合金(KO2種)、10’ x 100’ x
20OL(厚さ10mm、巾100mm、長さ200m
m) 0ワーク研削方向:長手方向 0研削力式:プランジトラバース方式 0研削条件: 砥石周速1500 m /min 、ワーク送り速度2
0m/min、切込深さ2μm、l−ラバース中4mm
、研削時間10hr Oドレス電極の材質、寸法: 本発明法:材質Ti、厚さ20mm、長さ50mm、高
さ25朋 従来法 :材質カーボン、寸法は本発明に同0ドレス電
極の運動: 本発明法:砥石研削面の巾方向往復動ストローク(スト
ローク巾)30mm、同往復動サイクル3往復/min
、砥石の 半径方向送り速度(降下速度)200 μm/hγ 従来法 :砥石円周面との間隙を300〜350μmに
固定、但し、砥石の摩耗(1 時間当り約100μm)に合わせて30分毎に手動(ネ
ジ送り)にて上記間 隙となるよう電極位置を修正 0ドレス電流:本発明法、従来法とも4AO加工液 :
比抵抗115Ω・cmの導電性研削液(電解質を含む。
) 0使用電源:最大電圧、電流がそれぞれ50V、12A
の直流電源 以上の実施結果は、 (1)本発明法による場合の研削面のうねり巾は3μm
以下であったのに対し、従来法による場合にはうねりr
llが315μmであった。これは、本発明によるドレ
ス法が従来の電解ドレス法とは比較にならない位に形く
ずれしない優れたドレス法であることを示している。
(2)また、最後のone passクリープフィード
研削時のモータ負荷電流の増加についてみると、本発明
では1.64であるのに対し、従来法のそれは2.OA
であった。
これはドレス電流を同一としたとき、本発明法が従来法
に較べて砥石の切れ味に対する改善能力(目立て能力)
に優れていることを意味する。
実施例(2) 以下の実施条件で、ワークを加工していない状態で4個
の同一仕様の各メタルボンドCBN砥石に、それぞれ本
発明によるドレス(ドレス電極:3種類)と従来法の電
極非接触による電解ドレスを一定時間実施し、それぞれ
のドレス前とドレス後のクリープ研削による切込深さを
測定し、その差を砥石摩耗量(砥石半径の減少分)とし
てそれぞれを比較した。
〈実施条件〉 O使用砥石:メタルボンドCBN砥石(8100R10
0M、φ250X1.5tx76.2)0電極の材質、
寸法: 本発明法:(i)Ti、(ii) N b、(iii)
 CB N粒子(粒度60番)を分散させたT’s 従来法 =6v)カーボン 寸法はいずれも厚さ8mm、長さ40mm、高さ30+
on Oドレス電極の運動: 本発明法二ストローク巾11.5mm、サイクル3往復
/m団、降下速度300μm/ hγ 従来法 :砥石周面(ドレス面)と電極間の間隙300
μm O砥石周速: 1500 m 7m1nOドレス電流及
びドレス時間:IA、30分0加工液 :比抵抗115
Ω・口の導電性研削液(電解質を含む。) O使用電源:最大電圧、電流がそれぞれ5(H’、5A
の直流電源 以上の実施結果は、 本発明法によるドレス電極(1)使用の砥石摩耗量:4
2μm 本発明法によるドレス電極(iil使用の砥石摩耗M:
46μm 本発明法によるドレス電極(iiil使用の砥石摩耗量
:57μm 従来法によるドレス電極(Jν)使用の砥石摩耗量:2
9μm となった。
これらの数値を比較して理解できるように、本発明によ
るドレス法は従来の電解ドレスに較べて目立て能力にお
いて格段に優れていることを示している。
実施例(3) メダルダイヤモンド砥石を意図的に170/1m偏心さ
せて平面研削盤にセットし、以下の条件で本発明による
ドレス(電極=3種類)と従来の電極非接触による電解
ドレスを実施し、ドレス終了後の各砥石の偏心量及びド
レス時のドレス電流変化を測定し、その値を比較して砥
石の芯ヅレ(偏心)に対する修正能力差を求めた。
ここで、砥石の偏心量はダイヤルゲージで測定し、ドレ
ス電流の変化はドレス開放時と終了時のドレス電流をア
ンメータで読み取った。
〈実施条件〉 0使用砥石:メタルボンドダイヤモンド砥石(S D 
400 R100M 、φ250X1.5LX76.2
) 0ドレス電極の材質、寸法: 本発明法:(i)T1、(iil V 、 (iii)
ダイヤ粒子(粒度60番)を分散させたNb 従来法 :カーボン 寸 法 :厚さ8開、長さ40mm、高さ30mm(共
通) 0電極の運動: 本発明法二ストローク中11.5mm、サイクル3往復
/ m iガ、降下速度1500μm/従来法 :砥石
周端面と対向電極面間の間隙を100〜270μm(偏
心のための変動)として設定 0砥石周速: 1500 m 7m1nOドレス前の砥
石の偏心1:170μmOドレス電流及びドレス時間=
2A、30分0加工液 :比抵抗115Ω・cmの導電
性加工液(電解質を含む。) 以上の実施結果は、 本発明法によるドレス電極(il使用のドレス後の偏心
量=9μm 本発明法によるドレス電極(iil使用のドレス後の偏
心量=26μm 本発明法によるドレス電極611)使用のドレス後の偏
心量:3μm 従来法によるドレス電極Gv)使用のドレス後の偏心量
=125μm これらの結果から、本発明のドレスシステムによる偏心
修正能力は従来の電解ドレスシステムに比較して格段に
優れていることが理解できる。
本発明によるドレス時の電流変化: なしく2Aコンスタント) 従来法によるドレス時の電流変化ニ ドレス開始等に24であったものが、終了時には0.5
/Iに低下した。
この結果から本発明法によるドレスでは偏心修正がコン
スタントに、しかも修正能力を低下させることなく行え
るのに対し、従来法のドレスでは偏心修正能力が時間の
経過と共に低下することが分る。
以上の実施例では円盤砥石のドレスについて述べたが、
本発明は円盤砥石に限らず、例えば刃部に超砥粒砥石を
固着したブレードツータイプの砥石に対するドレスにつ
いても適用することができることは当然であり、この場
合、例えばブレードソーの往復動の中心に対して左右対
称の位置にドレス電極を配置し、これらをブレードソー
の往復動の直角方向(ブレードの厚み方向)に往復動さ
せると共にブレード高さ方向に所定圧で押圧させるよう
にすれば良い。
(発明の効果) 以上、詳細に説明した如く本発明によれば、ドレス電極
として超砥粒に対し化学的親和性のある金属、その合金
又は前記金属と非金属との複合材料を用い、導電性加工
液を注ぎながら同ドレス電極を導電性砥石のドレス面に
所定圧で押圧し、更には砥石側を時間平均的にプラスと
なるような電圧を印加することで、電気化学的作用に加
えて化学的作用、機械的作用及び放電作用の4作用が相
撲って働き、超砥粒砥石のドレスが効率的かつ高精度に
行われるようになり、特に従来法では不可能とされてい
たメタルボンド超砥粒砥石の偏心修正(トルーイング)
が高効率で可能となった。
【図面の簡単な説明】
図は本発明のドレスシステムを示す構成図である。 図の主要部分の説明 円盤砥石 スピンドル ドレス電極 ドレス電極保持装置 電源

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)導電性砥石を構成する超砥粒に対する化学的親和
    性の強い金属、又は該金属と他の金属との合金、或いは
    該金属と非金属材料の複合材料よりなるドレス電極を、
    砥石の運動方向と直交方向に往復運動させながら、 運動する導電性砥石の研削面に所定の設定圧で接触させ
    、ドレス電極と導電性砥石の接触部分に導電性の加工液
    を介在させた状態で、ドレス電極と導電性砥石との間に
    、時間平均的に砥石側がプラスになるような電圧を印加
    することを特徴とする導電性砥石のドレス方法。
  2. (2)導電性砥石を構成する超砥粒に対する化学的親和
    性の大きい金属、又は該金属と他の金属との合金、或い
    は該金属と非金属材料の複合材料よりなるドレス電極と
    、該ドレス電極を保持し砥石周面に所定の設定圧をもっ
    て押圧するとともにこれを砥石の運動方向に直交する方
    向に往復動させる機能を有するドレス電極保持機構と、
    前記ドレス電極と砥石の間に時間平均的に砥石側がプラ
    スになるような電圧を印加するための電源装置とを具備
    することを特徴とする導電性砥石のためのドレスシステ
    ム。
  3. (3)少なくとも砥石と接触する部分が砥石の構成要素
    である超砥粒と化学的親和性を有する金属、又は該金属
    と他の金属との合金、或いは該金属と非金属材料との複
    合材料であることを特徴とする砥石のドレス電極。
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