JPH04256575A - 砥石目立て方法およびそれを用いた研削加工方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導電性の結合剤中に砥
粒が保持された砥石を電解作用により目立てる砥石目立
て方法およびそれを用いた研削加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、メタルボンド砥石などの導電性の
結合剤中に砥粒が保持された砥石を目立てる方法として
、電解作用を利用した方法がある。この方法は、例えば
特開平１−１８８２６６号公報に記載されているように
、水溶性の研削油剤を水で希釈した研削加工液が弱導電
性を有することを利用したものであり、研削加工液とし
て電解液を使用し、砥石の導電性の結合剤を一方の電極
とし、砥石に対向して他方の電極を設けて前記研削加工
液に電気を通じ、その際の電解作用により前記結合剤を
溶解せしめ、砥石の目立てを行なう方法である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来の砥石目立て方法では、研削加工液中の各成分およ
び結合剤が電解したものが砥石表面や砥石に対向して設
けられた電極上に析出し、結合剤の溶解を妨げたり、電
極表面の導電性を低下させたりするために、目立ての妨
げになり、また、この砥石を用いた研削加工に支障をも
たらす。

【０００４】本発明の目的は、砥石や砥石に対向する電
極上に発生する析出物を除去して、安定した目立てを行
なうことのできる砥石目立て方法、およびそれを用いた
研削加工方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の砥石目立て方法は、導電性の結合剤中に砥粒
が保持された砥石を電解作用により目立てる砥石目立て
方法において、前記砥石に対向して電極を設け、該電極
と前記砥石との間に水溶性の研削油剤と水とからなる研
削加工液を介在させて電流を流し、該電流の方向を一時
的に反転させることを特徴とするものである。

【０００６】砥石を目立てるための電流は、その波形が
一定時間間隔で反転方向の成分を有するパルス列となる
ものとすることができる。

【０００７】砥石を目立てるための電流は、その波形が
１サイクル毎に反転方向の成分を有するパルス列となる
ものとすることができる。

【０００８】また、本発明の研削加工方法は、上記本発
明の砥石目立て方法によって砥石を目立てしながら被研
削加工物を研削するものである。

【０００９】

【作用】電極と砥石との間に電流を流すことにより目立
てを進行させ、この電流を一時的に反転させることによ
り、砥石表面や砥石に対向して設けられた電極上に発生
した析出物を溶解させ、研削加工液とともに除去する。

【００１０】目立ての進行中に上記電極と砥石との間に
流す電流の方向は、砥石の結合剤が電解作用により溶解
するような方向であればよいが、一般的には、砥石が正
、電極が負になるようにすればよい。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１２】図１は本発明の砥石目立て方法の実施に使
用される研削システムの構成の一例を示す模式図である
。

【００１３】研削用のメタルボンド砥石１は、短円柱状
の形状であり、その周面部が金属からなる結合剤と砥粒
とからなる砥石部分１ａとなっている。また、メタルボ
ンド砥石１の前記砥石部分１ａ以外の部分は金属からな
る支持体１ｂであり、支持体１ｂに取り付けられた図示
しない回転軸によって、メタルボンド砥石１は図示矢印
方向に回転自在に軸支されている。

【００１４】メタルボンド砥石１に下方には、被研削加
工物として、研削加工の対象となる工作物６が砥石部分
１ａと接するように設けられている。工作物６は、金属
、ガラス、セラミクスなど工業材料全般とすることがで
き、テーブル７によって、メタルボンド砥石１に対して
切込みかつ相対的に移動させられるようになっている。

【００１５】メタルボンド砥石１の上方には、その砥石
部分１ａに隙間をおいて対向するように電極４が設けら
れている。前記隙間の間隔は、メタルボンド砥石１の結
合剤の材質、研削加工液や後述する直流パルス電源５の
定格電圧などによって適宜調整されるが、例えば、０．
１ｍｍ程度である。電極４の材質としては、例えば銅な
どを使用することができる。

【００１６】直流パルス電源５の正極は、２連のスイッ
チであるスイッチ９の接点ａを経てメタルボンド砥石１
の支持体１ｂに接触している給電ブラシ３に、または前
記スイッチ９の接点ｂを経て前記電極４に切換可能に接
続されており、一方、直流パルス電源５の負極は、前記
スイッチ９の接点ｂを経て前記電極４に、または前記ス
イッチ９の接点ｃを経て前記給電ブラシ３に切換可能に
接続されるようになっている。前記支持体１ｂは金属か
らなるので、結局、メタルボンド砥石１の砥石部分１ａ
の金属からなる結合剤に正または負の電圧が印加される
ことになる。直流パルス電源５としては、図６の（Ｂ）
に示すようなパルス列の電流が出力可能で、例えばオン
時の電圧と電流がそれぞれ７０Ｖ、２０Ａ程度から１５
０Ｖ、０．３Ａ程度であり、数マイクロ秒から数十マイ
クロ秒間隔で数マイクロ秒から数十マイクロ秒だけオン
となるものが使用される。

【００１７】研削加工時に発生する熱を逃し、研削加工
を円滑に行なうための研削加工液１３は、水槽２に貯え
られ、循環ポンプ８によって導管１０に供給され、導管
１０の先端に設けられた２個のノズル１１から噴出する
ようになっている。２個のノズル１１のうち一方は、研
削加工液１３をメタルボンド砥石１と工作物６が接触す
る点（研削加工点）に供給するようにメタルボンド砥石
１の近接して設けられ、他方のノズル１１は研削加工液
をメタルボンド砥石１と電極６との間の隙間に供給する
ようにメタルボンド砥石１に近接して設けられている。 ノズル１１から噴出した研削加工液１３は、集水パン１
２によって集められ、水槽２に戻る。

【００１８】上記研削加工液１３は、水溶性の研削油剤
を純水で希釈したものであり、電解質を加えて陰イオン
濃度を調整したものが好ましい。純水としては、通常の
イオン交換水を使用することができる。また、ここでい
う電解質とは、水に溶解して陰イオンと陽イオンに解離
するもののことであり、その濃度を制御することによっ
て陰イオン濃度を制御できるもののことである。このほ
か、不水溶性の研削油剤でも、例えばエマルジョンタイ
プなどでほぼ同様の作用がみられ、また、市水希釈で電
解質無添加でも、市水採取の時期、場所等によって多少
の差異を生ずる場合があるものの、ほぼ同様の作用があ
る。

【００１９】研削加工液１３に添加する電解質の濃度は
、メタルボンド砥石１の種類、メタルボンド砥石１と電
極４間に印加する電圧、工作物６の材質、研削条件など
によって適宜選択されるが、例えば電解質として塩酸を
使用した場合、研削加工液に対する重量濃度として、１
０ｐｐｍ以上数百ｐｐｍ以下とするのが好ましい。電解
質の濃度を高くしすぎると、腐食などの問題が発生する
おそれがある。

【００２０】次に、本実施例の動作について説明する。

【００２１】まず、循環ポンプ８を作動させ、研削加工
液１３を各ノズル１１から噴出させる。次いで、図示し
ない駆動手段によりメタルボンド砥石１を回転駆動し、
工作物６の研削加工を開始する。これと同時に、直流パ
ルス電源５の正極をスイッチ９の接点ａ、直流パルス電
源５の負極をスイッチ９の接点ｂの側にそれぞれ投入し
て、電極４が負、メタルボンド砥石１が正になるように
直流パルス電源５からの直流パルス電流を流す。このと
き、研削加工液１３がメタルボンド砥石１と電極４との
間の隙間に供給されているので、メタルボンド砥石１の
金属からなる結合剤が陽極、電極４が陰極、研削加工液
１３を電解液とする電解が開始される。すると、研削加
工液１３の陰イオンが陽極すなわち前記結合剤を攻撃し
て、結合剤を構成する金属が研削加工液中に溶解し、一
方、砥粒は一般に、ダイヤモンド、シリコンカーバイド
、アルミナなどの電気絶縁性のものからなるから、砥粒
は溶解しない。したがって、結合剤だけが溶解すること
となって、メタルボンド砥石１の目立てが行なわれる。

【００２２】上記目立ての進行状況を示したのが図２で
ある。

【００２３】図２において、メタルボンド砥石１の砥石
部分１ａはｎ価の金属からなる結合剤２１に砥粒２２が
分散しているものとして描かれている。電極４に負、結
合剤２１に正の電圧を印加すると、電極４から研削加工
液１３中に電子が放出され、研削加工液中の陰イオンは
結合剤２１に誘引され、水素イオンは電極４に誘引され
て、結合剤２１を構成する金属が研削加工液中１３に溶
解する。

【００２４】溶解した金属は電極４の表面に第１の析出
物２１ａを生成し、また、研削加工液１３は、電気分解
されて結合剤２１の表面に第２の析出物１３ａを、電極
４の表面に第３の析出物１３ｂをそれぞれ生成する。こ
れら析出物２１ａ，１３ａ，１３ｂは、それぞれ電極４
および結合剤２１に比して導電性が低い場合には、電解
作用を発生させる電流を流れにくくして目立ての進行を
妨げ、また、結合剤２１の表面に生成した第２の析出物
１３ａは、目立ての進行に伴い、生成量が増大すると、
砥石部分１ａ外に砥粒２２が突出しなくなり、目立てを
したことにならなくなる。

【００２５】そこで、各析出物２１ａ，１３ａ，１３ｂ
が多量に生成する前に、図１に示すように、直流パルス
電源５の正極をスイッチ９の接点ｂ、直流パルス電源５
の負極をスイッチ９の接点ｃの側にそれぞれ切換えて極
性反転をし、電極４が正、メタルボンド砥石１が負にな
るように直流パルス電源５からの直流パルス電流を流す
。

【００２６】このとき、図３に示すように、電解作用が
図２に示す方向と逆方向に発生し、各析出物２１ａ，１
３ａ，１３ｂが溶解して研削加工液とともに集水パン１
２（図１参照）へ流出する。その後、スイッチ９を元に
戻し、図２に示す目立てをさらに進行させることにより
、砥粒２２の砥石部分１ａからの突出量が増大して十分
な目立てが行なわれる。

【００２７】本実施例では、直流パルス電源５にスイッ
チ９を設けたが、これに代えて、図５に示すように、一
定の時間間隔毎に極性反転したパルスを発生するものと
してもよい。この場合、周期や極性反転時間などはデー
タとして入力および変更可能としておくことにより、ス
イッチによる切換が不用になり、連続研削加工の自動化
、無人化が可能となる。

【００２８】また、直流パルス電源５に代えて、図６の
（Ａ）に示すように、正側の電流値が大きく、負側の電
流値が小さいパルス列の電流を発生するものを用いても
よい。

【００２９】次に、図１に示す実施例について行なった
実験の結果について説明する。

【００３０】（実験例）メタルボンド砥石にストレート
形の＃１２００鋳鉄ボンドダイヤモンド砥石（ＳＤ１２
００Ｎ７５ＦＡ，φ１００ｍｍ，幅３ｍｍ）を使用し、
光学ガラス（ＢＫ７，幅１６ｍｍ，長さ９０ｍｍ）に対
し、砥石周速１５００ｍ／ｍｉｎ　，切込量３０μｍ，
送り速度２ｍｍ／ｓｅｃ，パルスのオン時間５μｓｅｃ
，パルスのオフ時間５μｓｅｃ，パルスピーク電流値１
０Ａ（設定値），パルスピーク電圧７０Ｖ（設定値）の
各電解条件下で、１２０分間目立てを行ない、１分間極
性反転をする動作を繰返しながら、平面研削を行なった
。極性反転時の各電解条件は上記目立てを行なう際の各
電解条件と同様とした。また、研削加工液として、水溶
性ノリタケＡＦＧ−Ｍ（ノリタケ社製、導電率約２．４
ｍＳ／ｃｍ）を５０倍に希釈し、流量６０００ｃｍ３／
ｍｉｎで流した。

【００３１】結果を図４の実線で示す。この結果から明
らかなように、目立て電流値Ｉは目立て開始から徐々に
低下し、研削抵抗背分力ＦＮ　は徐々に増加して、累計
研削時間１２０分で目立て電流値Ｉは約半分になり、研
削抵抗背分力ＦＮ　は著しく増加し始めた。この時点で
１分間極性を反転したところ、目立て電流値Ｉおよび研
削抵抗背分力ＦＮ　は、それぞれ目立て開始時とほぼ同
様の状態に回復した。さらに１２０分間研削加工を継続
した時点、すなわち累計研削時間２４０分の時点でも同
様に回復し、累計研削時間３６０分の時点でも同様に回
復し、累計研削時間４００分以上、研削加工を行なって
も被研削加工物の仕上面粗度が大きく変化することはな
く、研削品位の劣化は見られなかった。

【００３２】（比較例）極性反転を行なわない点以外は
上記実験例と同様の条件で平面研削を行なったところ、
図４の波線で示すように、累計研削時間１２０分で目立
て電流値Ｉは約半分になった後もさらに低下し続け、研
削抵抗背分力ＦＮ　は著しく増加し、累計研削時間１３
０分で被研削加工物の表面が研削加工による熱で酸化す
る研削焼けと呼ばれる変化が発生し、仕上面粗度が著し
く劣化した。

【００３３】本実験例では、目立ての時間を１２０分、
極性反転の時間を１分としたが、これらの値は、加工条
件や被研削加工物の材質、砥石の種類、形状などによっ
て適宜決定される。

【００３４】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載するような効果がある。

【００３５】本発明の砥石目立て方法によれば、発生し
た析出物を除去し、長時間にわたり砥石の導電性の結合
剤の溶解を連続的に進行させ、砥石の目立てを良好に行
なって、研削加工の安定性を向上できる。

【００３６】このため、本発明の研削加工方法によれば
、長時間にわたり連続的に研削加工を行なうことができ
、生産性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の砥石目立て方法の実施に使用される研
削システムの構成の一例を示す模式図である。

【図２】図１に示す研削加工装置において、通常の目立
て用の電流を流したときのようすを示す説明図である。

【図３】図１に示す研削加工装置において、電流を一時
的に反転させたときのようすを示す説明図である。

【図４】本実施例による目立ての電流値および研削抵抗
背分力を示すグラフである。

【図５】一定時間間隔で反転方向の成分を有するパルス
列の例を示す波形図である。

【図６】パルス列の例を示し、（Ａ）は１サイクル毎に
反転方向の成分を有するパルス列の例を示す波形図、（
Ｂ）は直流パルス列の例を示す波形図である。

【符号の説明】

１　　　　メタルボンド砥石 １ａ　　砥石部分 １ｂ　　支持体 ２　　　　水槽 ３　　　　給電ブラシ ４　　　　電極 ５　　　　直流パルス電源 ６　　　　工作物 ７　　　　テーブル ８　　　　循環ポンプ ９　　　　スイッチ １０　　　　導管 １１　　　　ノズル １２　　　　集水パン １３　　　　研削加工液 １３ａ，１３ｂ，２１ａ　　　　析出物２１　　　　結
合剤 ２２　　　　砥粒

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　導電性の結合剤中に砥粒が保持された
   砥石を電解作用により目立てる砥石目立て方法において
   、前記砥石に対向して電極を設け、該電極と前記砥石と
   の間に研削油剤と水とからなる研削加工液を介在させる
   ように流し、前記電極と前記砥石との間に所定方向の電
   流を流し、該電流を一時的に反転させることを特徴とす
   る砥石目立て方法。ことを特徴とする砥石目立て方法。
2. 【請求項２】　　砥石を目立てるための電流は、その波
   形が一定時間間隔で反転方向の成分を有するパルス列と
   なるものである請求項１記載の砥石目立て方法。
3. 【請求項３】　　砥石を目立てるための電流は、その波
   形が１サイクル毎に反転方向の成分を有するパルス列と
   なるものである請求項１記載の砥石目立て方法。
4. 【請求項４】　　請求項１、２または３記載の砥石目立
   て方法によって砥石を目立てしながら被研削加工物を研
   削する研削加工方法。