JPS6210780B2

JPS6210780B2 -

Info

Publication number: JPS6210780B2
Application number: JP16099381A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Suzuki
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-10-12
Filing date: 1981-10-12
Publication date: 1987-03-09
Also published as: JPS5866662A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はメタルボンドダイヤモンド砥石（以下
砥石と呼ぶ）の振れを修正する装置に関するもの
である。幅の薄い砥石を用いて、フエライト、シ
リコンなど比較的硬度が高くかつ脆いいわゆる脆
性材料の切断、溝加工を行うことは一般に知られ
ていることである。

第１図は砥石１により、加工品６に対して、加
工深さＤ、幅Ｅの溝を加工する場合を示したもの
である。砥石は第２図にその詳細を示すように、
ダイヤモンド砥粒７をメタルボンド（鉄、銅、ニ
ツケルなどによる結合材）８に混入し、結合され
たもので、所望の円板状に成形されている。第１
図に示すように、該砥石１はフランジ２，２′に
より両側から固定され、ナツト３により回転Ｃを
有する軸５のネジ部４によつて締め付けられ、図
示していない駆動装置によつて軸５が高速回転さ
れ、加工深さＤをＺ軸方向に設定し、Ｘ軸駆動に
より加工品を所定位置に設定し、Ｙ軸方向に所定
速度で送り加工するものである。ところが、通
常、上記砥石は点線で示されるごとく振れを生じ
ているので、見かけの砥石幅はＡで示すごとく大
きくなり、このため、加工した溝幅も拡大されて
しまうばかりでなく、加工溝部にクラツク（欠
け）、割れＢが発生して加工品を不良にするとい
う問題があつた。

そこで、従来は、このような砥石の振れを修正
するために、通常のGC砥石を用いて修正を行つ
ていたが、ダイヤモンド砥粒は硬度が高く、この
ため、修正に長時間を要していた。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、砥石の振れ修正を短時間にかつ高精度に行
うことができる砥石の振れ修正装置を提供するに
ある。

本発明は、上記目的を達成するため、機械的な
力が加わらない放電加工を採用し、砥石と電極と
の間の放電状態を検出してその検出信号を基に電
極を砥石の中心軸方向又はそれと直角方向に加工
送りを与え、砥石の振れを自動的に修正するよう
にしたものである。

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。第３図に本発明に基づく装置の全体構成を示
す。図において、１は砥石、５は軸、９は電極、
１０は絶縁板、１１はテーブル、１２はパルス電
源、１３は放電状態を検出しテーブル１１を移動
制御する制御回路である。

次に、本装置の動作を説明する。図示していな
い装置により軸５を低速回転させ、電極９の溝部
F₀の間に砥石１の先端部を対向させ加工液供給
ノズル１００により絶縁性加工液を供給する。次
に、砥石１と電極９との間にパルス電源１２から
のパルス電力を印加して放電加工を行わせ、制御
回路１３により電極９をＸ・Ｙ軸方向に制御し、
砥石１の振れ部G₁，G₂を除去すると同時に、所
望の砥石幅A₀を形成する。ここで、電極９とし
ては、消耗の比較的小ない銅−タングステン合金
または銀−タングステン合金がよい。電型の形状
の他の例を第４図の電極９′として示してある。
この場合の砥石の修正方法は、電極９′を砥石１
の外側に配置した点で第３図の方法とは異なる。
第５図は第３図の側面図で、Ｙ軸方向に砥石１と
電極９とが相対的に移動する状態を表わしてい
る。

次に、第６図により、前記制御回路１３の構成
について詳細に説明する。第６図において、１は
砥石、９は電極、１２はパルス電源である。該パ
ルス電源の正極が砥石１側に負極が電極９側に接
続されている。３０，３１は砥石１と電極９との
極間電圧を数Ｖの電圧に分圧するための抵抗であ
る。３２，３３は積分回路を構成しており、３２
はその抵抗、３３はコンデンサである。３４はス
イツチで、これをＯ側に接続すると前記分圧され
た極間電圧が、またＰ側に接続すると積分された
信号が、それぞれ比較増幅器１５の一方の入力に
与えられる。比較増幅器１５の他方の入力には放
電状態を判別するために設定された基準値Ｅが与
えられている。放電状態を判別した比較増幅器１
５の出力はＸ軸送り停止信号としてフリツプフロ
ツプ１９のリセツト（Ｒ）に入力され、フリツプ
フロツプ１９のセツト入力（Ｓ）にはＸ軸送りを
スタートさせるためのスタートスイツチ２０が接
続されている。該フリツプフロツプ１９の出力
（Ｑ）はセツト（Ｓ）入力が“０”になつたとき
“１”となり、リセツト入力（Ｒ）が“０”にな
つたときに“０”となる。フリツプフロツプ１９
の出力（Ｑ）は、ANDゲート２２に入力されて
おり、該ANDゲート２２のもう一つの入力には
Ｘ軸送りを１パルス１μｍ単位で指令するための
クロツクパルス発生器２１から例えば毎秒１パル
ス発生されるクロツクパルスが与えられている。
ANDゲート２２の出力はORゲート３７を通りＸ
軸送り指令パルス数をカウントするためのカウン
タＡ２３に入力され、該カウンタＡ２３の内容は
比較器２４に入力されている。比較器２４の他方
の入力にはＸ軸の実際の送り量をカウントするた
めのカウンタＢ２５の内容が与えられ、カウンタ
Ｂ２５の入力にはＸ軸移動距離を測定するための
リニヤスケール２６の検出信号が与えられてい
る。カウンタＢ２５の内容は表示回路３５により
Ｘ軸の位置として表示される。比較器２４の出力
は上記カウンタＢ２５のカウント値よりもカウン
タＡ２３のカウント値の方が大であるときに
“１”レベルとなり、Ｘ軸送り指令信号としてＸ
軸送り回路２７に与えられている。

また、比較器２９の入力側には電極９をＸ軸方
向に砥石振れ量だけセツトするためのプリセツタ
２８の信号が入力され、他方の入力にはカウンタ
Ｂ２５の内容が与えられ、上記カウンタＢ２５の
カウント値と前記プリセツト値が等しくなつたと
きに“０”レベルを発生させるための前記比較器
２９の出力はANDゲート３６の入力に与えられ
る。

また、前記比較増幅器１５の出力は、電極９と
砥石１との間で放電加工させながらら砥石振れ量
を除去修正するために、電極９をＹ軸方向に送る
ためのＹ軸送り回路１７にあたえられ、該Ｙ軸送
り回路１７の他方の入力にはスタートスイツチ１
８が接続されている。

次に、上記制御回路１３の動作を第６図と第７
図に基づいて説明する。ここで、第７図について
説明しておくと、第７図の波形ａはパルス電源１
２から発生するパルス電圧波形を示しており、通
常、パルス幅が0.5〜２μｓ程度でありその周期
は１〜10μｓを有している。同図ｂは極間の実際
の電圧波形を示しており、上記パルス電源１２か
ら極間にパルス電力を供給するための通電ケーブ
ル及びテーブルとアースとの間に存在する浮遊容
量を充電するに要する時間（0.1μｓ〜１μｓ）
があるため、立ち上がりがなだらかなパルス電圧
となつて印加される。実際の放電加工中の電圧波
形は後にその詳細について説明するように、放電
状態を４分類することができる。また、波波形Ｃ
は極間の放電電流を示してあり、これも、放電状
態により異なつた波形となる。また、波形a′，
b′，c′は上記ａ，ｂ，ｃに対応しており、時間的
に短縮して示されている。

さて、砥石の振れ量を修正するに先だち、先
ず、第１図に示したように、砥石が振れている状
態での砥石幅すなわち、見かけの砥石幅Ａの値を
測定する必要がある。これは、次のようにして行
われる。第３図において、砥石１を電極９の溝の
中央にセツトし該砥石１を回転させ、パルス電源
１２の電流を微小（数10ｍＡ程度の放電加工に寄
与しない電流）に設定し、図示しないＸ軸送り装
置によつて砥石１を＋Ｘ方向に移動させ、電極９
に接触させ、表示回路３５の表示値をリセツトス
イツチ（図示せず）により０にリセツトさせる。
次に、砥石１を−Ｘ方向に移動させ、同様に電極
９に接触させて、表示回路３５のＸ軸表示値を読
みとる。上記の接触したことの検出は、極間電圧
を測定していれば、該電圧が0Vになつたことで
判断できる。上記Ｘ軸表示値をX₀とし、電極９
の溝幅をF₀をあらかじめマイクロメータなどに
より測定しておけば、見かけの砥石幅Ａの値は、
F₀からX₀を差し引くことによつて求めることが
できる。さて、次に、砥石１の回転を停止し、静
止状態での砥石幅をマイクロメータなどにより測
定し、この値をA₁とすれば、砥石の振れはＡ−
A₁となり、片側ではＡ−Ａ_１／２となる。すなわち、これで除去すべき量が求められるので、この値
（第３図ではG₁およびG₂で示されている）を第６
図のプリセツタ２８にセツトしておく。

次に、上記算出した砥石振れ量を除去するため
に電極９が所定位置にセツトされる動作について
説明する。

砥石１の位置を、第５図に砥石１として実線で
示した位置にしておき、スタートスイツチ２０を
オンにすると同時に、パルス電源１２をオンにし
第７図のパルス電源１２から発生される電圧波形
ａに示すごときパルス電圧を発生せしめる。砥石
１と電極９との間には、実際は、ケーブルの浮遊
容量を充電するため極間電圧波形ｂに示すごとく
充電時間が0.1〜１μｓとなつた立ち上がりがな
だらかなパルス電圧となつて印加される。スター
トスイツチ２０をオンにすると、フリツプフロツ
プ１９の出力Ｑは“１”レベルとなり、該出力信
号はANDゲート２２に与えられるのでクロツク
パルス発生器２１から発生されるクロツクパルス
信号は、ANDゲート２２およびORゲート３７を
通つてカウンタＡ２３に与えられる。カウンタＡ
２３のカウント内容は比較器２４によつてカウン
タＢ２５の内容と比較され、カウンタＡ２３の内
容がカウンタＢ２５の内容より大のときに比較器
２４の出力は“１”レベルとなり、Ｘ軸送り回路
２７に信号を送つて、Ｘ軸モータを正回転（＋Ｘ
方向）させる。カウンタＢ２５に入力される信号
は、Ｘ軸送りを測定するため取り付けられたリニ
ヤスケール２６から１パルス／１μｍが得られる
ようになつている。すなわち、１μｍ単位でパル
スが指令され、リニヤスケール２６によりフイー
ドバツクされ、Ｘ軸が＋方向に定速度で移動され
る。一方、スイツチ３４はＯ側に接続されてお
り、砥石１と電極９とが接近し、放電が発生する
と、放電電圧波形は第７図ｂに示したごとく約
20Vまで急降下し、この瞬間に極間電流波形ｃに
示したごとく放電電流が流れる。この結果、極間
電圧は比較増幅器１５の設定レベルＥより低下す
るので、フリツプフロツプ１９の出力（Ｑ）は
“０”レベルとなり、従つてクロツクパルス発生
器２１から発生されるクロツクパルスはANDゲ
ート２２の出力から得られなくなり、指令パルス
が停止するので、Ｘ軸送りは停止する。すなわ
ち、第３図において、砥石１が電極９に接近し、
放電が開始した位置でＸ軸方向の送りが停止す
る。

以上の動作により、砥石振れ修正のための電極
送り込み設定の開始原点位置に設定された。

次に電極９を砥石修正量だけＸ軸方向に送り込
む動作について説明する。砥石１の位置を、第５
図に砥石１′として点線で示した位置に設定して
おき、カウンタＡ２３、カウンタＢ２５をリセツ
トし、先に述べた、プリセツタ２８にセツトした
信号を比較器２９に与えると、比較器２９はプリ
セツタ２８の内容とカウンタＢ２５の内容を比較
する。この時点では、カウンタＢ２５の内容は
“０”であるため、該比較器２９の出力は“１”
レベルとなり、この信号は前記クロツクパルス発
生器２１からのクロツクパルスをANDゲートに
より通過させ、先に、述べたと同じ動作により指
令１パルスごとにＸ軸送りが働く。プリセツタ２
８の内容とカウンタＢ２５の内容が一致すると、
比較器２９の出力は“０”レベルとなり、前記ク
ロツクパルスはANDゲート３６から得られなく
なるため、Ｘ軸送りは停止する。すなわち、先に
述べた砥石１の振れ量（第３図のG₁に相当）分
だけＸ軸方向に送つたことになる。

次に、第５図に示したごとく、電極９をＸ軸方
向に送りを与えて放電加工を行う動作について説
明する。

Ｙ軸方向の送りは、スタートスイツチ１８をオ
ンにすると、Ｙ軸送り回路１７に送りスタート信
号が与えられ、放電加工による砥石振れ修正の動
作状態となる。放電加工中の放電波形のパターン
は第７図ａ，ｂ，ｃに示したごとく４分類にでき
る。極間電圧波形ｂにおいて、K₁は正常放電を
示しており、K₂は極間が短くなりやや加工が不
安定の状態を示し、K₄は短絡状態でありK₃は逆
に間〓が広まつたときの無放電状態を表してい
る。a′，b′，c′に示したごとく時間を短絡してみ
ると、極間電圧波形を積分して得た電圧はb′のI₂
のごとく砥石一回転周期で変動するのがみられ
る。Ｙ軸方向の放電加工送り時はスイツチ３４を
Ｐ側に接続しておき、放電波形は比較増幅器１５
でE₁と比較され、もし、第７図波形b′の点線で示
した放電波形の平均値I₂のレベルがE₁より低下す
れば比較増幅器１５の出力は“０”レベルとな
り、該出力信号はＹ軸送り回路１７にストツプ信
号を与え、Ｙ軸送りを停止させる。また、放電波
形の平均値I₂の電圧がE₁レベル以上になれば、比
較増幅器１５の出力は“１”レベルとなるので、
Ｙ軸送りは再び放電加工動作状態になる。このよ
うに、Ｙ軸方向に送りを与え、砥石１と電極９と
が短絡しないように放電状態を検出しながら、放
電加工を行うものである。この場合、Ｙ軸の送り
は、電極９として比較的消耗の少ない銀−タング
ステン合金あるいは銅−タングステン合金を用い
れば、約20mm程度でよい。なお、砥石の振れ量
は、実験によれば10〜20μｍ程度であるので、前
記プリセツタ２８のプリセツト量は上記値程度
（約10〜20μｍ）である。また、砥石の回転数と
しては100〜300rpmが適当であり、これ以下にす
ると異常放電状態となり、これ以上にすると砥石
に振動が発生し、電極との間での短絡発生の原因
となりやすい。

以上説明したように、本発明によれば、メタル
ボンドダイヤモンド砥石の振れの修正を自動的に
高能率かつ高精度で行うことができる。本発明の
装置によつて確認した一実施例を示すと、砥石：Niベース（または銅ベース）メタルボン
ドダイヤモンド砥石砥石の砥粒粒度：３〜12μｍ砥石幅：0.1〜0.2mm 砥石径：40mm パルス条件ピーク電流：0.2A パルス幅：１μｓコンデンサ：0.68nF 砥石回転数：200rpm 以上の要件で放電加工を行つたところ、加工所
要時間30分、加工精度±１μｍという効結果がえ
られた。

【図面の簡単な説明】

第１図はメタルボンドダイヤモンド砥石による
加工の説明図、第２図はメタルボンドダイヤモン
ド砥石の構成の説明図、第３図は本発明による装
置の全体構成を示す説明図、第４図および第５図
は該装置の部分的構成を示す説明図、第６図は第
３図の装置における制御回路の一例を示す回路
図、第７図は第６図の制御回路の動作を説明する
ためのパルス電源電圧波形と極間の放電状態を表
わす極間電圧波形及び極間電流波形図である。符号の説明、１……メタルボンドダイヤモンド
砥石、９，９……電極、１２……パルス電流、１
３……制御回路、１５……比較増幅器、１７……
Ｙ軸送り回路、１９……フリツプフロツプ、２１
……クロツクパルス発生器、２３……カウンタ
Ａ、２４……比較器、２５……カウンタＢ、２６
……リニヤスケール、２７……Ｘ軸送り回路、２
８……プリセツタ、２９……比較器、３５……表
示回路。

Claims

【特許請求の範囲】

１デイスク状のメタルボンドダイヤモンド砥石
の振れを修正する装置において、前記メタルボン
ドダイヤモンド砥石を中心軸に関して回転可能に
軸支し所定の回転数で回転させる支持駆動部材
と、前記メタルボンドダイヤモンド砥石の先端部
と対向する溝部を有し前記中心軸の方向及びそれ
と直角な方向に移動可能な電極と、前記メタルボ
ンドダイヤモンド砥石と前記電極との間にパルス
電圧を印加するパルス電源と、このパルス電源に
より前記メタルボンドダイヤモンド砥石と前記電
極との間に起きる放電状態を放電電圧と基準電圧
とを比較増幅器により比較することにより検出す
る検出回路と、前記比較増幅器からの信号に基づ
き前記メタルボンドダイヤモンド砥石の先端部と
前記電極とが接触したことを検知する検知手段
と、前記メタルボンドダイヤモンド砥石の振れ量
をプリセツトしておくプリセツタと前記電極の前
記中心軸方向の送り量を検知するリニアスケール
からのパルス数をカウントする第１のカウンタを
比較する第１の比較器と、クロツクパルス発生器
からのパルス数をカウントする第２のカウンタと
前記第１のカウンタを比較する第２の比較器と、
前記検知手段と前記第１の比較器と前記第２の比
較器の出力信号に基づき前記電極の前記中心軸方
向の送り量を制御する第１の送り回路と、前記比
較増幅器からの信号に基づき前記電極の前記中心
軸方向と直角方向の送り量を制御する第２の送り
回路と、前記第１及び第２の送り回路からの信号
に基づき前記電極をそれぞれ前記中心軸方向及び
それと直角の方向に移動させて位置決めする駆動
手段とから構成されることを特徴とするメタルボ
ンドダイヤモンド砥石の振れ修正装置。