JPH04115867A - 電解インターバルドレッシング研削方法 - Google Patents

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。

（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ＣＴＦ１３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〜数回のパス毎に重石ドレッサ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
砥石は適用できなかった。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ＥＬｒＤ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、大蒜、高橋、中周：
　１９８９年度精密工精密状季大会学術講演会・講演論
文集、　ｐ８９９　　ｐ９００１）。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４
１に、切り込みを与えた軸付ＣＩＦＢ１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［＜−）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磁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４５　ｍ　ｍ　〜７０　ｍ　ｔｎ、長さ
３０　ｔｎ　ｍ　〜７０　ｍ　ｔｏにおいて、最大粗さ
Ｒｍａｘ　＝　６０ｎｍ、中心線平均粗さＲａ＝　８ｎ
ＵＡ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
加工可能な内径か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。

（課題を解決するための手段） 上記の課題は、 被削材、この被削材と間隔をおいて電極を設け、前記被
削材と前記電極間て電圧が印加された導電性砥石を反復
駆動させ、また、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、Ｔ４．ｆ
！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＜１）
。ここで、電位は印加したままである。つまり、水弁る
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、本発明の実施例を評綱にＸ＋を明する。

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・／り（図示せず）に軸付ＣＩ
ＦＢ砥石１２を取り付ける。軸１寸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εＩｊＤ電ｗ！
１４は、研削機械の一部に固定して取り１寸けられる支
持部材１５と絶縁部材１６とによって支持され、砥石と
対向する電極面に日り一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、ＥＬＩ
Ｄ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ＣｆＦＢ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と行うことができる。

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ＥＬｒＤ電極が加工工程を阻害すの隙間
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ＣＩＦ１３−Ｄまた
はＣＩＦＢ　−ＣＢＮ砥石を選択し、あらがしめ＃１０
０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・ンシングに
より１０〜１５ｍ１ｎ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
、加工部■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（Ｗ
Ｃ）、−炭化ケイ素（ＳｉＣ）、アルミナ（Δ１□０３
）について＃４０００ＣＩＦＩ３−　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１７３をカバーする大きさの電極を用
い、砥石外径と電極の間隔は０．１ｍ＋ｎ、被削材端面
と電極との軸方向距離は約１０　＋ｎ　ｍである６加工
条件は、砥石周速度ｖｔ２８３ｍ／＋ｎｉｎ、ワーク周
速ｖｕ＋１０＋ｎ／ｍｉｎ、砥石送りＦ１３０＋ｎｍ／
＋ｎｉｎ、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＝５Ｚｎ＋３　Ｒａ＝７ｎｍで安定した加工
が行えた。

インターバルト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、Ｅ
ＬＩＤ電源のピーク電流ｒｐをα＝２４八、β＝１２へ
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Ｔｒ
の変化の相違を示したものである。条件αては毎回の最
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Ｎ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Ｅ
ＬＴＤ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解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穆度に引き上げ、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　−ＣＢＮｉ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５１５Ｃ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。

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。炭化ケルｒ素
では、Ｉｌｍａｘ　：＝　１０５ｎｂ＋であったが、こ
れは適用した材質の１３を結むらが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　＝　６Ｏｒ＋ｍ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）や銑鉄＜Ｆｅ１２）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がすな。

更に、上述した内径φ３０ｍｍの内面鏡面加工の他に、
内径φ１２　＋ｎ　ｆｎの加工を行った結果、低硬度、
小経材は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。

（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、　ＥＬＩ
Ｄ電極は、砥石に常時近接させ、しがち同体で設置する
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。

【図面の簡単な説明】

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３八図〜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ＣＩＦ１３砥石を用いた内面研削加工
を示す正面断面図である６ （符号の説明） １０．３０，４０．５０・・・回転チャック、１１．３
１，４１．５１・・・被削材、１２．３２，４２．５２
・−・軸付ＣＩＦＢＤ砥石、１３．３３．４３・・・給
電用電極、 １４．３４．４４・・・ＥＬＴＤ電極、１５・・・支持
部材、 １Ｇ・・・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。 第１図 第２図 →加工回数（ｐａｓｓ） 第３Ａ図 第３Ｂ図 第３Ｃ図 第４図 第５図 ζ０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 被削材と間隔をおいて電極を設け、前記被削材と前記電
   極間で電圧が印加された導電性砥石を反復駆動させ、ま
   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。