JPH08168966A

JPH08168966A - 鋳鉄用電着砥石

Info

Publication number: JPH08168966A
Application number: JP31335094A
Authority: JP
Inventors: Makoto Saito; 誠斉藤
Original assignee: Tone KK
Current assignee: Tone KK
Priority date: 1994-12-16
Filing date: 1994-12-16
Publication date: 1996-07-02
Also published as: CN1131601A; CN1071623C

Abstract

(57)【要約】【目的】鋳物用のレジノイド砥石の欠点を解消し、砥
石偏摩耗と複雑な研削制御を省略し、単純なプログラム
管理でも、高効率高精度な研削が安定してでき、砥石の
長寿命化と生産性の向上が可能な鋳鉄用電着砥石を提供
する。【構成】鋳鉄用電着砥石１は、円板状基板２の周縁部
に厚肉の研削切刃部３を設け、研削切刃部３は、側面
４、４が基板側面に平行に、先端面が基板に垂直な中央
面５及び緩斜面６、６からなり、基板径方向の高さｈ₂
の低い略台形形状の略４角形形状で、夫々の面の連続部
には大小のラウンドＲ₁、Ｒ₂が形成され、ダイヤモンド
（又は立方晶窒化ホウ素）の硬質砥粒７が電着保持され
ている。基板の研削切刃部以外は、薄肉化により軽量化
形状とした。【効果】多軸自動鋳物粗仕上用として、砥石摩耗制御
装置を省略し、安全で高効率の簡易型多軸自動機の普及
が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鋳鉄用電着砥石に係り、
特に、鋳物生産工場において素形材として鋳物を供給す
るにあたり、駄肉である鋳型見切り部に発生する鋳バリ
あるいは堰等の研削除去加工に好適な鋳鉄用電着砥石に
関する。

【０００２】

【従来の技術】鋳物生産工場において、鋳物鋳造後に発
生する不必要な見切り部分の鋳バリ、あるいは堰等の除
去加工法としては、電動式あるいは空動式ハンドグライ
ンダーに、一般に硬質酸化物や硬質炭化物の砥粒をフェ
ノール系樹脂で焼成し、さらに焼成時に繊維強化され
た、いわゆるレジノイト砥石を装着して、研削作業が行
われているが、しかしながら、手作業に際し、砥石の摩
耗による粉塵の発生が激しく、また研削熱によるフェノ
ール樹脂等が燃焼して悪臭が漂う等、作業環境は安全衛
生上好ましいものではなかった。

【０００３】近年、鋳物生産工場においては、苛酷な肉
体労働や人手不足もあり、自動バリ取り、あるいは半自
動バリ取り加工を採用する企業が多くなるとともに、多
軸自動機（ロボット加工機）等の性能も高まり、これら
の加工機による実稼働工程管理にて、鋳物を素形材とし
て供給する背景が多くなっている。

【０００４】この自動研削機による鋳仕上げを行う上
で、一般的に、肉厚・外径等が大型化されたものを装着
しながら、砥石構成は、前述されたいわゆるレジノイド
砥石が採用されている。図５は、このような多軸自動機
（ロボット）による鋳物の素形状として、鋳造時に生ず
る駄肉の研削除去加工用に多用されているレジノイド砥
石を示す図で、砥石周縁部の摩耗が、図５の点線に示す
ような摩耗形態になるのが通常であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、砥
石の摩耗に伴い、研削プログラムに支障をきたすため、
ある処理個数に対し、砥石の摩耗をセンサー等により検
知し、砥石のＸ軸前進をプログラムする必要性が生じる
点と、砥石の摩耗により周速変化が生じ、一定の送り研
削速度に支障をきたすという問題が生じる。

【０００６】さらに、砥石の耐久性を向上させる目的
で、装着するレジノイド砥石の外径や肉厚を大きくし、
砥石交換頻度を少なくするなどの対応をしているが、せ
っかく、自動研削で鋳バリ等の除去作業を合理化しなが
ら、砥石の摩耗形態が、肉厚に対し略半Ｒ（図５参照）
や、異形形状摩耗を生じ、複雑な鋳物コーナー等では研
削されない複数の箇所が生じている。

【０００７】そのため、新たにハンドグラインダーによ
る手作業で粗研仕上げを行っているのが実情であり、こ
れらの問題点に適応する有効な砥石構成を有するものが
なく、必要な場合は、摩耗検知装置等を具備した複雑で
大がかりな自動研削専用機の構成にせざるを得なかっ
た。

【０００８】このように、多軸自動機（ロボット）によ
る鋳物の素形状として、鋳造時に生ずる駄肉の研削除去
加工用に、一般に多用されているレジノイド砥石は、図
５に示すような摩耗形態を呈する欠点を有していた。一
般に、ダイヤモンドは鉄の切削に不向きであるとの固定
概念により、鋳物研削用の砥石としての開発がなされな
いで今日に至っているのが実情である。

【０００９】本発明の目的は、上記従来の状況に鑑みな
されたもので、従来の多軸自動機による鋳物粗仕上げ研
削用として使用されていたレジノイド砥石の欠点を解消
し、多軸自動機による鋳物粗仕上げ研削用として、次の
要件を満足する鋳鉄用電着砥石を提供しようとするもの
である。

【００１０】（１）砥石研削作用切刃部、特に砥石先端
の偏摩耗をなくし、安定した周速のもとでの研削性を保
ち、長寿命化が可能であること。

【００１１】（２）多軸自動機鋳仕上げの精度向上、さ
らには手直しのない素形材として供給するための品質及
び生産性の向上が可能であること。

【００１２】（３）砥石研削時に、副作用として発生す
る粉塵および悪臭等の環境を含めた安全性の向上が可能
であること。

【００１３】（４）操作性を含めた粗研仕上げ工程の制
御プログラムにおいて、ティーチング作業が簡素化さ
れ、特殊に具備された摩耗検知にたよることのない、簡
便な一プログラムにて管理するシステムが可能であるこ
と。

【００１４】（５）生産工場として、最終的にランニン
グコストの低減が可能であること。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、円板状基板
の周縁部に、前記周縁部内側の基板肉厚より厚肉の研削
切刃部が、基板円周方向へ連続して形成され、前記研削
切刃部には、硬質砥粒が電着保持されている回転円板式
の鋳鉄用電着砥石により達成される。また、前記硬質砥
粒は、ダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）の
粒子からなるものである。

【００１６】具体的には、以下のような構成を有してい
る。

【００１７】（１）肉厚円板状基板と、前記基板の被粗
仕上げ用研削加工鋳物との接触部に、ダイヤモンドある
いは立方晶窒化ホウ素粒子を電着保持させた円環状の研
削切刃部を形成し、この研削切刃部は、前記基板の肉厚
方向断面が、前記基板側面に平行で厚肉の２側面を有す
る略４角形形状で、前記周縁部の先端面は、中央部に前
記基板に垂直な面を有するとともに、前記基板径方向の
高さの低い略台形形状もしくは略円弧形状をなし、前記
先端面と前記平行な２側面との角部にはラウンドが形成
され、少なくとも前記先端面、前記ラウンド部及び前記
２側面には、硬質砥粒が電着保持されている鋳鉄用電着
砥石。

【００１８】（２）前記円板状基板の先端研削切刃部以
外は、切刃部肉厚以下である肉厚加工により軽量化形状
で形成されてなる鋳鉄用電着砥石。

【００１９】（３）多軸自動鋳物粗仕上げ用砥石とし
て、砥石摩耗制御装置を用いずに簡易型多軸自動機の普
及を可能とする鋳鉄用電着砥石。

【００２０】

【作用】上記構成によれば、銑鉄鋳物素形品の粗仕上用
として、円環状の研削切刃部が基板に対して肉厚段差を
有するために、見切り部の鋳バリや堰等の駄肉を、厚肉
側面部や先端部で圧壊したり、研削整形することができ
る。そのため、上記構成の鋳鉄用電着砥石を装着した自
動研削機を、３軸方向へ挙動させることにより、容易に
高効率で高精度の研削整形が可能となる。

【００２１】従来は、円板状基板の先端形状が、単純な
コの字形状だったため、研削に作用する有効硬質砥粒が
局部的な損傷をうけてしまい、結果的に効率的な研削を
行うことができなかった。しかし、上記構成によると、
従来のレジノイド砥石に対して、曲げ、たわみ等の強度
的にも１５倍以上の座屈強度を持たせることができ、ホ
イールバランスのとれる範囲内で、基板の薄肉化や部分
的な穴加工等により削除を行ない、容易に軽量化された
ものにすることができる。

【００２２】本発明は、鋳物自体に点在する遊離グラフ
ァイトの固形潤滑材作用に鑑み、鋼に比較して鋳物が、
炭素、珪素、マンガン、リン、イオウ等の含有量が多い
ために胞弱であり、充分切削が可能であることに着目し
てなされたものである。上記構成の電着砥石は、素形材
鋳物の研削加工に対し、超硬質砥粒の露出面積が大き
く、放熱性がよいため、切刃温度の上昇を抑制する作用
を有し、極めて顕著な作用効果を奏するとの知見による
ものである。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して説
明する。図１は、本発明の一実施例である鋳鉄用電着砥
石を示し、研削切刃部を含む基板肉厚方向の断面図であ
る。図１に示すように、本実施例の鋳鉄用電着砥石１
は、一定肉厚Ｔ₂の円板状基板２の周縁部に、Ｔ₂より大
きい所定肉厚Ｔ₁を有する円環状の研削切刃部３が設け
られている。

【００２４】研削切刃部３の肉厚方向断面は、本実施例
では、図示するように、基板２の側面に平行な２つの側
面４、４を有する略４角形形状で、周縁部先端面が、基
板に垂直な中央面５及び緩斜面６、６からなり、傾斜面
６、６の傾斜角αの緩い、すなわち基板径方向の高さｈ
₂の低い略台形形状をなしている。

【００２５】さらに、中央面５と緩斜面６との連続部に
は、曲率の大きいラウンドＲ₂、緩斜面６と側面４との
連続部には曲率の小さいラウンドＲ₁が形成され、ま
た、研削切刃部３の先端中央面５の幅ｔは、基板肉厚Ｔ
₂より多少小さく、また、研削切刃部３の基板径方向の
幅ｈ₁は、基板肉厚Ｔ₂より多少大きく構成している。

【００２６】そして、この研削切刃部３の少なくとも台
形状先端面５、６、ラウンド部Ｒ₁、Ｒ₂、及び平行な２
側面４、４には、円環状の基板円周方向へ連続して、粒
度が３０〜５０メッシュのダイヤモンド（又は立方晶窒
化ホウ素）の粒子からなる硬質砥粒７が電着保持されて
いる。

【００２７】次に、本実施例の動作を、図２〜図４を用
いて説明する。図２に示すように、本実施例の鋳鉄用電
着砥石１を装着した自動研削機８は、例えば、鋳造品９
のａ部を研削整形するために、Ｘ、Ｙ、Ｚの３方向へ挙
動するような機構になっている。

【００２８】図３は、図２のａ部拡大図であるが、調査
の結果、鋳造品９のａ部の見切り部に発生する鋳バリ１
０や堰等は、断面形状がほぼ鋭角三角形形状で成長して
いるものが大半であり、鋳バリ１０や堰等の駄肉長さ
は、５〜２０ｍｍ程度であることが判明している。本実
施例の鋳鉄用電着砥石の先端および両側面が、これらの
鋳バリ１０や堰等に接触し、研削加工プログラムにした
がって、図中の矢印のように移動して研削する。

【００２９】図４は、図３のｂ部拡大図である。図４に
示すように、例えば、鋳バリ１０ａの長さが極端に大き
い場合でも、肉厚段差（Ｔ₁＞Ｔ₂）を有するために、片
状バリを圧壊することができる。

【００３０】このように、本実施例は、砥石の形状効果
を見い出すにあたり、鋳物に発生する鋳バリや堰等の駄
肉形状の調査内容から、電着基板形状に固着される砥粒
が全体的に有効に切削に作用する形状を発案し、砥石の
長寿命化を可能としたものである。

【００３１】従来は、円板状基板の先端形状が、図５に
示すような、単純なコの字形状では、研削に作用する有
効硬質砥粒が局部的な損傷をうけてしまい、結果的に効
率的な研削を行うことができなかった。これに対して本
実施例では、図１に示したように、切刃部形状は、鋳物
素形材を供給するにあたり、コーナー部分の研削精度は
５Ｒ以内であれば、ほぼ満足できる許容範囲であること
より、基板肉厚両端からの略傾斜角度（α）を、基板両
面の稜線高さ（ｈ₂）が５ｍｍ以内の任意角度とし、基
板先端中央部が回転軸に対して平行を有する面が、切刃
部基板肉厚の１／３以下（ｔ）であり、それぞれの稜線
部は任意のＲ加工にて接する形状で、基板側面が被加工
物である鋳バリ形状の長さにそくした高さ（ｈ₁）を有
するものである。

【００３２】このように、ｈ₁：１０〜１５ｍｍ程度の
研削切刃部に、略台形型の先端部形状全体を含め、硬質
砥粒を全体に一層のみ電着させたものである。さらに切
刃部分以外は、従来のレジノイド砥石に対して本実施例
は鋼を用いるため、曲げ、たわみ等の強度的にも１５倍
以上の座屈強度を有するので、ホイールバランスのとれ
る範囲内で、基板の薄肉化や部分的な穴加工等により削
除を行ない、容易に軽量化されたものにすることができ
る。

【００３３】尚、切刃部の先端断面の形状は、上記実施
例の台形に限るものではなく、円弧状でもよいし、ま
た、先端中央部が平面で斜面部を円弧状にしても、上記
実施例と同様の作用効果がある。また、研削切刃部３の
断面形状も、切刃部の肉厚Ｔ₁と高さｈ₁の比は、被研削
物である鋳物によって適宜定めることができる。

【００３４】本実施例の鋳鉄用電着砥石を使用すること
により、以下のような効果が得られた。鋳仕上げ品質の向上砥石先端形状の変化が少なく、砥石の外径が一定周速を
有するために、安定した品質とティーチングプログラム
操作の簡素化がなされた。

【００３５】生産性の向上従来の砥石交換頻度が激減し、長寿命による時間短縮に
より、１０〜２０％の生産性が向上し、自動仕上げに従
来具備されていた砥石摩耗補正のプログラムの必要がな
くなり、プログラムが単純化され、１サイクルタイムの
効率が上がり、さらに生産性が向上した。

【００３６】安全性の向上従来の砥石破損がなくなり、鋳物形状によっては、従来
の砥石肉厚形状を必要とせず、電着砥石形状を自由に選
択できるようになり、安全性が向上した。砥石の管理は
研削盤構造規格適用外であり、特に管理の必要性がなく
なった。

【００３７】環境衛生の向上従来砥石の摩耗による粉塵発生が全くなくなり、産業廃
棄物の必要もなくなるとともに、発生する切粉の再成資
源化も考慮できるものとなった。

【００３８】本実施例によれば上述した作用効果を奏
し、乾式自動研削にもかかわらず、硬質砥粒を固着せし
めているボンド（ニッケルメッキ層）の摩耗は若干進行
するものながら、一層型の電着砥石の損傷寿命まで充分
保持されるもので、多層型の必要性がまったくないこと
から、硬質砥粒の摩耗程度は、素形材として供給するに
あたり何んら問題にならない。

【００３９】そのため、従来の多軸自動研削機に具備さ
れている摩耗検知装置の必要性がなく、砥石の寿命は、
単純に駆動モーターの負荷電流を検知することで充分機
能するものであり、安価な多軸自動研削機の普及が可能
となる。本実施例は、基板形状切刃部の砥粒電着使用量
（砥粒鋳込みｃｔ）により、鋳物研削仕事量との関係が
定量的に、いわゆる研削比として標準化できるまで究明
された、耐久性の著しく向上した鋳鉄用電着砥石であ
る。

【００４０】以下に、実験例を説明する。（１）実験例１自動ロボット装着の“ダイヤモンド電着砥石”による粗
研仕上げとして、“自動車用”大型カムシャフトを被加
工物（鋳物；ＦＣ３００）として、砥石に、φ２２０×
６ｔ（但し、基板切刃部厚以外３.５ｔ）×φ２０Ｈ⁷の
ダイヤモンド電着砥石（３５／４０Ｕ.Ｓメッシュ・
ダイヤモンド）を使用し、砥石（２軸制御）の送り速度
（Ｆ）：２５００ｍｍ／ｍｉｎ、砥石の回転数：４８０
０ｒｐｍとして研削実験を行った。

【００４１】実験の結果、工具対象実績として、従来レ
ジノイド砥石の３１０枚分の長寿命化（レジノイド砥石
１枚で約２５０本処理）を示し、前述の作用効果を示す
とともに、約８７,０００本の処理が可能となり、単純
な砥石工具費だけでも、従来の約１／５の費用で処理す
ることができた。

【００４２】（２）実験例２多軸自動研削機装着の“ダイヤモンド電着ホイール”に
よる粗研仕上げとして、被加工物（鋳物；ＦＣ＊＊＊）
に“鉄道車輌用”ブレーキディスクを対象とし、“ダイ
ヤモンドホイール”にφ３５５×１９ｔ（基板切刃部厚
以外１０ｔ）×φ３１.７５Ｈ⁷、電着砥粒；ダイヤモン
ド（３０／３５Ｕ.Ｓメッシュ）、砥石（３軸制御）の
送り速度（Ｆ）２０００〜４０００ｍｍ／ｍｉｎ、砥石
の回転数１７５０ｒｐｍのホイールを用いて実験した。

【００４３】実験の結果、自動研削機本体は、電着砥石
を装着する仕様にて制作したもので、摩耗検知装置を除
いた安価な自動機を採用した実例として、ブレーキディ
スク約１８０,０００個の処理耐久性を示し、単品当た
りの消耗工具費は、１個あたり約１円となり、きわめて
廉価であった。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
鋳物生産工場において素形材として供給するにあたり、
鋳物の駄肉である鋳型見切り部に発生する鋳バリあるい
は堰等の研削除去加工に関し、研削切刃部、特に砥石先
端の偏摩耗をなく、安定した周速のもとでの研削性を保
ち、長寿命化が可能である。また、多軸自動機による仕
上げ精度が向上するので、品質及び生産性が向上し、研
削時の粉塵および悪臭等が少ない。また、砥石による研
削制御プログラムにおいて、ティーチング作業が簡素化
され、生産工場として、最終的にランニングコストの低
減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例である鋳鉄用電着砥
石の、研削切刃部を含む基板肉厚方向の断面図である。

【図２】図２は、鋳物研削時の本実施例の動作を説明す
るための説明図である。

【図３】図３は、図２のａ部拡大図である。

【図４】図４は、図３のｂ部拡大図である。

【図５】図５は、一般に使用されているレジノイド砥石
の断面図である。

【符号の説明】

１鋳鉄用電着砥石２円板状基板３研削切刃部４切刃部側面５切刃部先端中央面６切刃部先端緩斜面７硬質砥粒８自動研削機９鋳造品１０、１０ａ鋳バリ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円板状基板の周縁部に、前記周縁部内側
の基板肉厚より厚肉の円環状の研削切刃部が形成され、
前記研削切刃部には、硬質砥粒が電着保持されている回
転円板式の鋳鉄用電着砥石。
【請求項２】前記硬質砥粒は、ダイヤモンド又は立方
晶窒化ホウ素の粒子である請求項１に記載の鋳鉄用電着
砥石。
【請求項３】前記硬質砥粒は、粒度が３０ないし５０
メッシュである請求項１に記載の鋳鉄用電着砥石。
【請求項４】前記研削切刃部は、前記基板の肉厚方向
断面が、前記基板側面に平行な２側面を有する略４角形
形状で、先端面は僅かな膨張面を形成し、前記先端面と
前記平行な２側面との角部にはラウンドが形成され、少
なくとも前記先端面、前記ラウンド部及び前記２側面に
は、硬質砥粒が電着保持されている請求項１に記載の鋳
鉄用電着砥石。
【請求項５】前記研削切刃部は、前記基板の肉厚方向
断面が、前記基板側面に平行な２側面を有する略４角形
形状で、前記周縁部の先端面は、中央部に前記基板に垂
直な面を有するとともに、前記基板径方向の高さの低い
略台形形状もしくは略円弧形状をなし、前記先端面と前
記平行な２側面との角部にはラウンドが形成され、少な
くとも前記先端面、前記ラウンド部及び前記２側面に
は、硬質砥粒が電着保持されている請求項１に記載の鋳
鉄用電着砥石。
【請求項６】前記研削切刃部は、鋳物の鋳型見切り部
に生じる鋳バリあるいは堰等の駄肉が研削対象物である
請求項１に記載の鋳鉄用電着砥石。
【請求項７】前記研削切刃部を形成した円板状基板
を、鋳物粗仕上げ用の多軸自動機に適用する請求項１に
記載の鋳鉄用電着砥石。
【請求項８】一定肉厚を有する円板状基板の周縁部
に、前記一定肉厚より大きい所定肉厚を有する円環状の
研削切刃部を設け、前記研削切刃部の肉厚方向断面は、
前記基板側面に平行な２側面を有する略４角形形状で、
前記周縁部先端面が、中央部に基板に垂直な面を有する
基板径方向の高さの低い略台形形状をなし、前記周縁部
先端面と前記平行な２側面との角部にはラウンドが形成
され、少なくとも前記台形状先端面、前記ラウンド部及
び前記平行な２側面には、基板円周方向へ連続して、粒
度が３０ないし５０メッシュであるダイヤモンド又は立
方晶窒化ホウ素の粒子からなる硬質砥粒が電着保持さ
れ、前記研削切刃部の前記先端面又は２側面により、鋳
造物の鋳型見切り部に生じる鋳バリあるいは堰等の駄肉
を研削する鋳物粗仕上げ用の回転円板式の鋳鉄用電着砥
石。
【請求項９】請求項１ないし８のうちいずれかに記載
の鋳鉄用電着砥石を取り付けた鋳物粗仕上げ用の多軸自
動研削機。