(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動された状態で被加工物と接触し、研削加工を行なう導電性の砥石と、
この砥石を被加工物に対して相対的に移動可能に支持する砥石支持手段と、
前記砥石の前記被加工物と接触する面に対して加工液を供給する加工液供給手段と、
前記砥石に近接対向する第１の電極を備え、前記第１の電極と前記砥石との間に前記加工液を介在させて、電解作用による目立てを行なうドレッシング手段と、
前記砥石と近接するように配置され、該砥石との相対位置の調整が可能に支持される第２の電極を有し、前記第２の電極と前記砥石との間に前記加工液を介在させた状態で放電によって前記砥石の形状直しをおこなう放電加工装置と、
を有し、
前記加工液は、前記電極と前記砥石との間で電解反応を生じさせ、かつ、前記放電加工装置と前記砥石との間で放電を発生させるような体積抵抗率に調整されており、
前記ドレッシング手段と前記放電加工装置は、異なる位置に配置されていることを特徴とする研削加工装置。
【請求項２】
前記加工液供給手段は、前記ドレッシング手段の電極が前記砥石と対向する位置に前記加工液を供給する第１の加工液供給装置と、前記放電加工装置の放電電極が前記砥石と対向する位置に前記加工液を供給する第２の加工液供給装置と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の研削加工装置。
【請求項３】
前記第２の電極は、前記砥石と対向して支持されたワイヤガイドに沿って走行するワイヤ電極であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の研削加工装置。
【請求項４】
前記加工液の体積抵抗率が、０．１ｋΩｍ以上で１０ｋΩｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の研削加工装置。
【請求項５】
回転駆動される砥石の研削面に加工液を供給すると同時に、前記砥石を被加工物に接触させて研削を行う第１の工程と、
前記砥石の研削面に前記加工液を供給すると同時に、前記砥石に近接対向して配置された電解用電極と前記砥石との間に電圧を印加して電解作用による目立てを行う第２の工程と、
前記砥石の研削面に前記加工液を供給すると同時に、前記砥石に近接対向して配置された放電電極と前記砥石との間の放電により該砥石の形状直しを行う第３の工程と、を有し、
前記加工液は、前記電極と前記砥石との間で電解反応を生じさせ、かつ、前記放電加工装置と前記砥石との間で放電を発生させるような体積抵抗率に調整されており、
前記砥石の位置を移動することなく、前記第１の工程から第３の工程を任意に切り替えて被加工物の切削加工を行うことを特徴とする研削加工方法。
【請求項６】
回転駆動される砥石の研削面に加工液を供給すると同時に、前記砥石を被加工物に接触させて研削を行うとともに、前記砥石に近接対向して配置された電解用電極と前記砥石との間に電圧を印加して電解作用による目立てを行う第１の工程と、
前記砥石の研削面に加工液を供給すると同時に、前記砥石を被加工物に接触させて研削を行うとともに、前記砥石に近接対向して配置された放電電極と前記砥石との間の放電により該砥石の形状直しを行う第２の工程と、を有し、
前記加工液は、前記電極と前記砥石との間で電解反応を生じさせ、かつ、前記放電加工装置と前記砥石との間で放電を発生させるような体積抵抗率に調整されており、
前記砥石の位置を移動することなく、前記第１又は第２の工程を任意に切り替えて被加工物の切削加工を行うことを特徴とする研削加工方法。
【請求項７】
回転駆動される砥石の研削面に加工液を供給する工程と、
前記砥石を被加工物に接触させて研削を行う工程と、
前記砥石に近接対向して配置された電解用電極と前記砥石との間に電圧を印加して電解作用による目立てを行う工程と、
前記砥石に近接対向して配置された放電電極と前記砥石との間の放電により該砥石の形状直しを行う工程と、を同時に行い、
前記加工液は、前記電極と前記砥石との間で電解反応を生じさせ、かつ、前記放電加工装置と前記砥石との間で放電を発生させるような体積抵抗率に調整されていることを特徴とする研削加工方法。
【請求項８】
前記加工液の体積抵抗率が、０．１ｋΩｍ以上で１０ｋΩｍ以下であることを特徴とする請求項５から請求項７までのいずれか１項に記載の研削加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、砥石を用いて研削加工を行なう研削加工装置及び研削加工方法に係り、特に、極めて表面粗さの小さい加工であり、かつ形状精度の高い加工を可能とする研削加工装置及び研削加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
研削加工においては表面粗さを小さくしようとすれば、使用される砥粒径が小さい、すなわち砥石番手の大きな砥石を使用することになるが、番手の大きい砥石は加工屑による目詰まりが極めて容易に起きる。このため、表面粗さの極めて小さい加工、いわゆる鏡面研削を効率よく行うことは困難である。この問題を解決する手段として、例えば特開平３−１９６９６８号公報に開示される技術がある。
この技術は、微細な砥粒を用いたメタルボンド砥石で研削加工を行なうとともに、この砥石の研削面と対向するように電極を設けてこの電極と砥石との間に電解液を供給する。そして、砥石と電極との間に電圧を印加して、電解作用によるドレッシング（目立て）を行うものである。この技術では、砥粒間につまった加工屑を電解作用よって除去することができ、砥石の目詰まりによる研削抵抗の増大や研削焼け、加工面のささくれなどの加工異常を解消して、表面粗さの小さい加工を可能とするものである。
【０００３】
一方、形状精度の高い研削加工を行なうためには、あらかじめ砥石のツルーイング（砥石の外周形状の加工、形状直し）を行う必要がある。
上記メタルボンド砥石の形状加工には、ダイヤモンドツルアを使用する方法や別の砥石を使用して共擦りさせる方法など機械的な加工法が知られている。しかし、このような方法は砥石に対して大きな反力が作用するため砥石の位置ずれが生じて加工精度が悪化したり、ツルアそのものが消耗することにより所望の形状が得られなかったりする欠点があった。これらの問題を解消する技術として、特公平２−３８３４６号公報、特開平３−１９６９６８号公報、特開平６−２１０５６６号公報に開示されるものがある。
【０００４】
特公平２−３８３４６号公報に開示される技術は、走行ワイヤを用いた放電加工により、砥石の形状直し（ツルーイング）を行なうものであり、加工反力を無視することができ、しかも放電電極の消耗を無視し得るほど小さくすることができる。また、この技術では研削を行う加工機械上でのツルーイングが可能となり、砥石の取り外しを不要とすることができ、これまでのツルーイング専用機で加工していた方法と比べて能率及び精度が大きく改善される。ただし、この方法は研削加工時の砥石ポジションと放電加工の電極ワイヤが離れた位置に存在するため、ＮＣ工作機械の使用を前提とし、放電加工を行うためには、砥石をＮＣ装置により制御して、放電加工を行う所へ移動させることになる。従って、砥石をはずす必要は無くなるものの、砥石の成形が必要となる度に加工を中断し、ワイヤ走行装置が設置してある位置へ砥石を移動させて成形を行わなければならない。このため、作業能率が低下するとともに、砥石を長距離移動させることによる位置決めの誤差が大きくなり、加工精度が低下するという欠点を有している。
【０００５】
特開平３−１９６９６８に開示される技術は、砥石のドレッシングとともにツルーイングを行なうものであり、電極を砥石の研削面に所定圧で接触させ、この部分に加工液を介在させて、電極と砥石との間に電圧を印加するものである。このような構成により、電気化学的作用、化学的作用、機械的作用及び放電作用が働き、砥石のドレッシングともにツルーイングが行なわれるものである。ただし、電極を砥石に接触させているため、電極が消耗するという欠点、及び機械的加工によるツルーイングと同様に加工精度が悪化するという欠点がある。したがって、この技術は主としてドレッシング（目立て）に有効ではあるが、ツルーイング精度には限界があり、特に高精度な加工は期待できない。
【０００６】
特開平６−２１０５６６に開示される研削加工装置は、砥石に対して相対的な移動が可能に支持されたワイヤ放電加工装置を有し、砥石の研削面の形状を検知しながら砥石のツルーイングを行なうものである。すなわち、放電加工装置は砥石の研削面に対して幅方向及び垂直方向に相対移動が可能なテーブルに支持されており、この放電加工装置におけるワイヤ電極の放電開始位置（放電開始ギャップ）を検知することができるようになっている。これにより、被加工物の研削加工中に砥石の研削面の形状変化を検知して、これに応じた砥石のツルーイング（成形）を行なうものである。したがって、加工中に引き起こされる砥石の消耗による形状変化に対応してツルーイングを行い、極めて高い形状精度の研削加工を実現することが可能となる。
【０００７】
このように、従来から表面粗さの小さい加工、又は形状精度の高い加工を行なうための技術が開発されており、特開平３−１９６９６８号公報に記載の電解インプロセスドレッシング技術を用いることによって極めて表面粗さの小さい加工が実現され、特開平６−２１０５６６号公報に記載の放電ツルーイング技術の適用によって極めて形状精度の高い加工が可能となっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、極めて表面粗さが小さく、なおかつ極めて形状精度が高い研削加工を行うことについては、上記従来の技術では十分な結果が得られない。
上記特開平３−１９６９６８号公報に記載の技術では、初めに高精度で砥石のツルーイングをしておいても、ドレッシングを行ないながら研削加工を行なう内に砥石の形状に微小な変化を生じる。これは、ドレッシングに用いられる電解作用が、砥石表面に付着した加工屑に作用すると同時に砥石そのものにも影響を与えることによる。つまり、砥粒を保持する金属の結合材に作用してこれを溶解あるいは変質させ、砥石を消耗させたり砥石径を変化させたりすることによるものであり、研削加工後における被加工物の形状精度を５μｍ以下、特に１μｍ以下とするような精密な加工を行なうことは極めて困難となる。
【０００９】
また、このような砥石の変形をツルーイングによって是正することも考えられるが、研削加工を行なう位置にある砥石に対してツルーイングを行なわなければ移動時の誤差等が生じて上記のような高精度を得られないし、研削加工を行なう位置にある砥石に電解インプロセスドレッシング技術と放電ツルーイング技術との双方を行なうことは困難であると考えられてきた。その理由は、電解加工を行なう際に砥石と電極との間に介在させる加工液は電解液であり、放電電極と砥石との間に介在させる加工液は放電を生じさせるために絶縁性の加工液でなければならず、これらを同じ位置にある砥石に供給すると加工液が混合され、正常な電解又は放電が生じなくなるからである。
【００１０】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、表面粗さが小さく、なおかつ極めて形状精度が高い加工を実現することができる研削加工装置及び研削加工方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記のような問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、  回転駆動された状態で被加工物と接触し、研削加工を行なう導電性の砥石と、  この砥石を被加工物に対して相対的に移動可能に支持する砥石支持手段と、  前記砥石の前記被加工物と接触する面に対して加工液を供給する加工液供給手段と、  前記砥石に近接対向する第１の電極を備え、前記第１の電極と前記砥石との間に前記加工液を介在させて、電解作用による目立てを行なうドレッシング手段と、  前記砥石と近接するように配置され、該砥石との相対位置の調整が可能に支持される第２の電極を有し、前記第２の電極と前記砥石との間に前記加工液を介在させた状態で放電によって前記砥石の形状直しをおこなう放電加工装置と、を有し、  前記加工液は、前記電極と前記砥石との間で電解反応を生じさせ、かつ、前記放電加工装置と前記砥石との間で放電を発生させるような体積抵抗率に調整されており、  前記ドレッシング手段と前記放電加工装置は、異なる位置に配置されている研削加工装置を提供する。
【００１２】
上記構成において、導電性の砥石は導電性材料を含むことによって、砥石と電界用の電極との間、又は砥石と放電加工用の電極との間に電圧を印加することができるものであり、例えば砥粒を金属で固めたメタルボンド砥石等を用いることができる。このとき砥粒は導電性材料であってもよいし、非導電性の材料であってもよい。
【００１３】
このような研削加工装置では、回転駆動される砥石を被加工物に対して相対的に移動させながら研削加工を行なうことができ、被加工物を所望の形状及び寸法に加工することが可能となる。また、上記のように被加工物の研削加工を行なう位置に支持された砥石に対向してドレッシング手段が設けられているので、砥石に目詰まりが生じたときに、速やかに目立て（ドレッシング）を行ない、極めて表面粗さの小さい加工が可能となる。つまり、電極と砥石との間で電解作用を起こさせることによって、砥粒間に詰まった研削屑が導電性であれば直接にこの研削屑の表面が溶出し、この研削屑が砥粒間から除去される。また、研削屑が非導電性であっても砥粒の結合金属の表面で酸素等の気体が発生し、気泡の膨張圧によって研削屑が除去され、速やかに目立て（ドレッシング）が行なわれる。
【００１４】
さらに、研削加工を行なう位置にある砥石に近接対向して放電加工装置が設けられており、砥石の研削面に形状の変化等が生じた時には、ただちに放電加工によるツルーイングを行なうことができ、常に砥石の形状を極めて高い精度に維持することができる。
したがって、砥石は常に目詰まりがなく、形状精度の高い状態に維持され、極めて表面粗さが小さく、かつ形状精度の高い加工が可能となる。
【００１５】
さらに、この研削装置では、ドレッシング手段の電極と砥石と間、及び放電加工装置の放電電極と砥石との間に同じ加工液を供給するようになっているので、砥石の回転によって双方の位置に供給される加工液が混合されることが問題とならず、体積抵抗率が適切に調整された加工液を選択することによって研削加工と同時に電解作用によるドレッシングと放電加工によるツルーイングとの双方を行なうこともできる。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の研削加工装置において、  前記加工液供給手段は、前記ドレッシング手段の電極が前記砥石と対向する位置に前記加工液を供給する第１の加工液供給装置と、前記放電加工装置の放電電極が前記砥石と対向する位置に前記加工液を供給する第２の加工液供給装置と、を含むものとする。
【００１７】
この研削加工装置では、第１の加工液供給手段又は第２の加工液供給手段を作動させ、被加工物の研削を行ないながら加工液を供給して、ドレッシング又はツルーイングを効率よく行なうことができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の研削加工装置において、  前記第２の電極は、前記砥石と対向して支持されたワイヤガイドに沿って走行するワイヤ電極であるものとする。
【００１９】
この研削加工装置では、放電加工装置にワイヤ電極を用いているので、加工電極の消耗による加工誤差が回避され、砥石を高い精度でツルーイングすることが可能となる。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の研削加工装置において、  前記加工液の体積抵抗率が、０．１ｋΩｍ以上で１０ｋΩｍ以下であるものとする。
【００２１】
この研削加工方法は、砥石の研削面と電解用電極との間、及び砥石の研削面と放電電極との間に同じ加工液が供給されるものであり、この加工液は体積抵抗率が上記のように０．１ｋΩｍ以上で１０ｋΩｍ以下のものを用いる。また、望ましくは０．５ｋΩｍ以上で１．５ｋΩｍ以下のものを用いる。
体積抵抗率が上記の範囲である加工液を用いることにより、砥石と電解用電極との間に介在させて電解作用によるドレッシングを行なうこともできるし、砥石と放電電極との間に介在させて放電を起こさせることもでき、電解作用によるドレッシングと放電加工によるツルーイングとを同時に行なうことができる。つまり、常に砥石のドレッシングとツルーイングとを行ないながら研削加工を行なうことができ、砥粒径の小さい砥石を使用して極めて表面粗さが小さく、形状精度の高い研削加工が可能となる。
【００２２】
請求項５に記載の発明は、  回転駆動される砥石の研削面に加工液を供給すると同時に、前記砥石を被加工物に接触させて研削を行う第１の工程と、  前記砥石の研削面に前記加工液を供給すると同時に、前記砥石に近接対向して配置された電解用電極と前記砥石との間に電圧を印加して電解作用による目立てを行う第２の工程と、  前記砥石の研削面に前記加工液を供給すると同時に、前記砥石に近接対向して配置された放電電極と前記砥石との間の放電により該砥石の形状直しを行う第３の工程と、を有し、  前記加工液は、前記電極と前記砥石との間で電解反応を生じさせ、かつ、前記放電加工装置と前記砥石との間で放電を発生させるような体積抵抗率に調整されており、  前記砥石の位置を移動することなく、前記第１の工程から第３の工程を任意に切り替えて被加工物の切削加工を行うことを特徴とする研削加工方法を提供するものである。
【００２３】
また、請求項６に記載の発明は、  回転駆動される砥石の研削面に加工液を供給すると同時に、前記砥石を被加工物に接触させて研削を行うとともに、前記砥石に近接対向して配置された電解用電極と前記砥石との間に電圧を印加して電解作用による目立てを行う第１の工程と、  前記砥石の研削面に加工液を供給すると同時に、前記砥石を被加工物に接触させて研削を行うとともに、前記砥石に近接対向して配置された放電電極と前記砥石との間の放電により該砥石の形状直しを行う第２の工程と、を有し、  前記加工液は、前記電極と前記砥石との間で電解反応を生じさせ、かつ、前記放電加工装置と前記砥石との間で放電を発生させるような体積抵抗率に調整されており、  前記砥石の位置を移動することなく、前記第１又は第２の工程を任意に切り替えて被加工物の切削加工を行うことを特徴とする研削加工方法を提供する。
【００２４】
この研削加工方法では、被加工物の研削を行ないながら電解作用によるドレッシングを行なう工程と、研削を行ないながら放電加工によるツルーイングを行なう工程とを、任意に切り替えることができるので、研削加工中の砥石の状態に応じてドレッシング又はツルーイングを行なうことができる。つまり、砥石の研削面の目詰まりが進行したときには電解作用によるドレッシングを行ない、砥石の形状の変化が進行したときには放電加工によるツルーイングを行なうことができる。したがって、被加工物の材質等によって目詰まりや形状変化の生じる程度が変動しても容易に対応し、常に砥石を良好な状態に維持して研削加工を行なうことが可能となる。
【００２５】
請求項７に記載の発明は、  回転駆動される砥石の研削面に加工液を供給する工程と、  前記砥石を被加工物に接触させて研削を行う工程と、  前記砥石に近接対向して配置された電解用電極と前記砥石との間に電圧を印加して電解作用による目立てを行う工程と、  前記砥石に近接対向して配置された放電電極と前記砥石との間の放電により該砥石の形状直しを行う工程と、を同時に行い、  前記加工液は、前記電極と前記砥石との間で電解反応を生じさせ、かつ、前記放電加工装置と前記砥石との間で放電を発生させるような体積抵抗率に調整されていることを特徴とする研削加工方法を提供する。
【００２６】
請求項８に記載の発明は、  請求項５から請求項７までのいずれか１項に記載の研削加工方法において、  前記加工液の体積抵抗率が、０．１ｋΩｍ以上で１０ｋΩｍ以下であるものとする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態である研削加工装置を示す概略構成図である。
この研削加工装置は、回転しながらワーク（被加工物）３と接触して研削加工を行う砥石２と、この砥石２を回転駆動させる主軸１と、主軸１を回転可能に支持する砥石支持部材１５と、砥石２を主軸１に固定させる支持体１ａとを備えている。また砥石２の周面と近接対向する位置には、砥石２との間に加工液（電解液）を介在させて電解作用による目立て（ドレッシング）を行う電解ドレス電極５と、砥石２との間で放電を起こさせて放電加工による形状直しを行う放電加工ヘッド８と、砥石２とワーク３とが対向する研削部、砥石２と電解ドレス電極５とが対向する電解ドレス部、および砥石２と放電加工ヘッド８とが対向する放電加工部にそれぞれ加工液を噴出して供給する第１のノズル１１、第２のノズル１２、第３のノズル１３とを備えている。
【００２８】
上記砥石２は、砥石支持部材１５に支持された主軸１の回転により回転駆動されるものであり、砥石支持部材１５に取り付けられた移動機構（図示せず）により、回転しながら主軸１の軸線方向及び垂直方向に移動するようになっている。この砥石２は、研削加工中にドレッシング等を行うために導電性を有するものが用いられる。本例では、砥石２の母材であるボンド材を鉄や銅を主成分とした金属で構成し、砥粒を該ボンド材で固めたメタルボンド砥石を採用している。このボンド材は砥粒を含有し、砥石２の表面に露出した砥粒を保持する役目を持つものである。砥粒は導電性又は非導電性材料のいずれでもよいが、本例では非導電性のものを使用している。
【００２９】
上記ワーク３は、支持台１４に設置されたテーブル４に固定支持されており、テーブル４の移動機構により図中に示す矢印Ａ方向（左右方向）に移動するようになっている。そして、テーブル４及び上記砥石支持部材１５を移動させてワーク３の砥石との接触箇所を任意の位置へ制御することにより、ワーク３の表面を自由な形状に加工することができる。このワーク３は、導電性材料又は非導電性材料のいずれであってもよいが、ワークの材質に応じて適切な加工液等を設定することが望ましい。
【００３０】
上記電解ドレス電極５は、電解用電源６と配線７ａによって接続されており、もう一方の配線７ｂは主軸１にブラシ（図示せず）により接続されている。この電解用電源６からは配線７を通して一定の電圧或いは特殊なパターンのパルス電圧が印加され、第２のノズル１２から供給される加工液を介在させることにより電極５と砥石２との間で電解作用を起こさせるようになっている。本例では、電解用電源６から印加される電圧は９０Ｖで、ピーク値１０Ａの電流が２μｓ通電して２μｓ休止するパルス式で流れるように制御されている。この場合に、極性は砥石２の回転主軸１の側がプラス、電解ドレス電極５の側がマイナスとなる。また電解ドレス電極５の長さ（砥石の周方向における長さ）は砥石全周の１／５〜１／４程度で、幅は砥石幅と同程度か０．５ｍｍ程度広く設定されている。電解ドレス電極５の材料は導電性のよい銅が用いられ、電極５と砥石２との間隔は０．１５〜０．３ｍｍ程度に設定されている。
【００３１】
上記放電加工ヘッド８は、放電加工用電源９と配線１０ａにより接続され、放電加工用電源９からのもう一方の配線１０ｂは主軸１にブラシ（図示せず）で接続されている。そして、放電加工用電源９から電圧を印加して放電加工ヘッド８と砥石２との間で放電を発生させるものである。この場合の極性は放電加工ヘッド８の側がマイナスで主軸１の側がプラスとなる。放電発生条件としては電圧２００Ｖでコンデンサ容量１００ｐＦ、充電抵抗１．１ｋΩとし、コンデンサ充放電式で放電を発生させる。放電加工ヘッド８と砥石２との間隔は、適切な放電を発生させるために約２μｍに設定されている。
【００３２】
図２には放電加工ヘッド８の詳細を示す。放電加工ヘッド８はセラミックで作られたベースプレート８１の上にワイヤの走行機構が配置されたものであり、放電加工の電極としては走行する電極ワイヤ８２を使用している。この電極ワイヤ８２は直径が０．１ｍｍで材質は黄銅である。図２（ａ）に示すようにベースプレート８１には、電極ワイヤ８２の送り出しボビン８３、巻き取りボビン９１、ブレーキローラー８４、回転ローラー８５、８６、８７等が回転可能に支持されており、送り出しボビン８３に予め必要なワイヤ量が巻き付けられた状態で用意される。ブレーキローラー８４の周囲には３条の溝があり、送り出しボビン８３からの電極ワイヤ８２と回転ローラー８５、８６からの電極ワイヤとを別々の溝で受けるようにして、走行中の電極ワイヤが絡まないように配慮してある。またブレーキローラー８４は軸線回りに回転可能であるが、その軸には軸の周囲を押さえて摩擦で回転を抑制させる機構（図示せず）があり、これによりワイヤに走行方向とは逆の向きにテンションがかかるようになっている。これはワイヤの緩みを防止し、後述するワイヤガイド８９からのワイヤの脱落などのトラブルを避けるものである。
【００３３】
ブレーキローラー８４及び回転ローラ−８７の下流側には、ベースプレート８１から突き出す様にワイヤガイド８９が取り付けられており、該ワイヤガイド８９が砥石２と対向するように配置されている。このワイヤガイド８９はガイドアーム８８の先端にネジ止めされており回転はしない。ワイヤガイド８９の周囲にはワイヤの直径とほぼ同じ幅のガイド溝が刻まれており、このガイド溝に沿ってワイヤが走行するようになっている。またこのガイド溝は深さがワイヤ径の半分程度で、断面が半円状になっており、ガイドされる電極ワイヤ８２の半分はワイヤガイドの外側にはみ出した状態で支持される。そしてこの外側に露出した部分の電極ワイヤ８２と砥石２の間で放電を発生させるようになっている。
また、巻取りボビン９１はベースプレート８１の裏にあって図示されないモータによって回転駆動されるものであり、ワイヤガイド８９及び回転ローラー９０を通過した電極ワイヤ８２を巻取る役目をする。
【００３４】
このような機構を備える放電加工ヘッド８では、送り出しボビン８３から出された電極ワイヤ８２は、まずブレーキローラー８４で方向を変えて軸線回りに回転可能な回転ローラー８５、８６を往復する形で走行する。ブレーキローラー８４から出た電極ワイヤ８２は続いて回転ローラー８７により方向を変え、ワイヤガイド８９に送られる。このワイヤガイド８９を走行する際に、放電加工用電源９から印加される電圧により電極ワイヤ８２と砥石２との間で放電が起こり、砥石２の放電加工が行われる。そして、ワイヤガイド８９を過ぎた電極ワイヤ８２は回転ローラー９０を経由して方向を変え、巻取りボビン９１へ送られる。
【００３５】
以上のような機構により電極ワイヤ８２はワイヤガイド８９の周囲に沿って走行するしくみになっているが、このように放電加工によって消耗したワイヤを走行によって常に新しい部分と置き換えていくことにより、砥石２とのギャップを一定に制御している。なおワイヤ８２の走行は毎分数１０ｍｍ程度の速度で走行させるのが適当である。
【００３６】
この放電加工ヘッド８は、図２（ｂ）に示すように、取付軸９２により垂直移動テーブル９３に固定支持され、該垂直移動テーブル９３はＬ字状の水平移動テーブル９４に図中に示す矢印Ｂの方向に移動可能に支持されている。水平移動テーブル９４は砥石支持部材１５に設けられた突起１５ａに図中に示す矢印Ｃの方向に移動可能に支持されている。これらのテーブルを制御することにより、放電加工ヘッド８を砥石２の回転に対して垂直方向あるいは水平方向の２軸に移動制御が可能となっている。これにより砥石２と放電加工ヘッド８との間を放電加工可能な距離に制御するとともに、砥石幅にわたって移動させて砥石形状を任意の形状に整形することができる。
【００３７】
次にこの研削加工装置で使用される加工液について説明する。
上記第１のノズル１１から砥石２とワーク３との間に加工液を供給するのは研削面を潤滑・冷却・洗浄するためであるが、第２のノズル１２からの加工液の供給は電解ドレス部で電流を流して電解反応を起こさせるためであり、第３のノズル１３からの加工液の供給は放電加工部を絶縁させて放電を発生させるためである。一般には、この３カ所、特に電解ドレス部と放電加工部に供給する加工液は各々の用途に適したものに分けて選択することが理想的であると考えられているが、実際には砥石の回転は数千から数万ｒｐｍと非常に高速であるため、各々の加工液が混合してしまい、別々の加工液を使用するのは非常に困難である。よってここでは同一の加工液を供給することとし、各部の機能を満足する加工液を設定している。
【００３８】
使用した加工液は電解ドレッシング用に市販されている電解液を一般に使用される濃度よりもさらに希釈させて用いる。これは一般に使用される電解ドレス液の濃度では、放電加工に必要な絶縁性が得られないからである。実際には加工液の体積抵抗率が１００Ωｍ以上で放電が発生可能になり、１ｋΩｍ程度以上で安定して放電加工ができるようになる。そして、さらに体積抵抗率が増大してゆくと、放電加工は良好となる反面、今度は電解に必要な電流が得にくくなる。したがって、電解液の体積抵抗率の範囲としては０．１ｋΩｍ以上１０ｋΩｍ以下で、望ましくは０．５ｋΩｍ以上１．５ｋΩｍ以下であるものが適している。
【００３９】
次に、このような研削加工装置の動作であって、本発明の一実施形態である研削加工方法について説明する。
装置が始動されると、図示しない移動機構により砥石２がワーク３に対して相対的に移動制御され、砥石２の砥粒がワーク３の表面を擦過しながらその表面を削り取り、ワーク３が所望の形状及び寸法に研削加工される。そして、この研削加工により砥石２の目詰まりが進行する前に、電解用電源６から電解ドレス電極５と砥石２との間に電圧が印加される。これにより、電解ドレス電極５と砥石２との間で電解作用が起こり、砥粒間に詰まった研削屑がこの電解作用により除去され、砥石２の目立て（ドレッシング）が行われる。このとき、研削屑が導電性であれば直接にこの研削屑の表面が溶出し、研削屑が砥粒から除去される。一方、研削屑が非導電性である場合には、電解ドレス電極５の表面で発生する気体により、気泡の膨張圧によって研削屑を除去することが可能である。これにより、研削加工を中断することなく研削屑を除去することができ、砥石２の研削抵抗の増大等を防止して良好な切削性を維持することができる。
【００４０】
また上記ドレッシングを行う際に、放電加工用電源９から放電加工ヘッド８と砥石２との間に電圧が印加される。このとき、図２に示す移動機構により放電加工ヘッド８は砥石２に対して垂直方向あるいは水平方向に移動制御される。これにより放電加工ヘッド８と砥石２との間に放電が生じ、放電加工により砥石２の研削面の形状直し（ツルーイング）が行われる。
【００４１】
このような研削加工装置では、砥石のドレッシングとツルーイングとを同時に行いながら研削加工を行うことができ、これらの工程を行うために研削加工を中断する必要がなくなる。このため、研削効率を低下させることなく砥粒径の小さい砥石を使用することができ、極めて表面粗さが小さく、かつ形状精度の高い切削加工を行うことができる。
【００４２】
次に、図１に示す研削加工装置とほぼ同じ構成であるが、ドレッシングの実施中と放電加工を行うときとで異なる加工液を用いる装置及びこの装置の動作を参考例として説明する。
この研削加工装置は、ワークの研削加工を行うと同時に電解ドレス電極により砥石のドレッシングを行う工程と、ワークの研削加工を行うと同時に放電加工により砥石のツルーイングを行う工程とを、任意に切り替えて行うように設定されている。このとき、各ノズルから供給させる加工液も切り替え、ドレッシングの実施中には第２のノズルから通常の電解液を電解用電極と砥石との間に噴出させ、放電加工に切り替えた時には第３のノズルから純水などの絶縁液を放電電極と砥石との間に噴出するようにしている。なお、この研削加工装置の他の構成は図１に示す研削加工装置と同じである。
【００４３】
このような研削加工装置では、ワークの研削を行いながらドレッシングを行う工程と、研削を行いながらツルーイングを行う工程とを任意に切り替えることができ、研削加工中の砥石の目詰まりや形状変化の状態に応じてドレッシング又はツルーイングを行うことができる。このため、各工程に適した加工液を選択することによって、より高いドレッシング又はツルーイングの効果を得ることができ、砥石の状態を良好に維持して研削加工を行うことができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明に係る研削加工装置又は研削加工方法では、研削加工を中断することなく、砥石の目詰まりの程度に応じて速やかにドレッシングを行うことができ、さらに砥石の研削面の形状変化に応じてツルーイングを行うことができる。このため、砥石の目詰まりを防止するとともに砥石の形状を高い精度に維持することができ、極めて表面粗さが小さく、かつ形状精度の高い研削加工を行うことができる。
また、砥石とドレッシング手段との対向位置に供給する加工液と、砥石と放電加工装置との対向位置に供給する加工液とを適切な体積抵抗率を有する同じ加工液とすることにより、研削加工中に砥石のドレッシングとツルーイングとを同時に行うことができる。このため、高精度でより高能率な研削加工が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願発明の一実施形態である研削加工装置を示す概略構成図である。
【図２】  上記研削加工装置で用いられる放電加工ヘッドの詳細を示す正面図及び側面図である。
【符号の説明】
１  主軸
２  砥石
３  ワーク
４  テーブル
５  電解ドレス電極
６  電解用電源
７  配線
８  放電加工ヘッド
９  放電加工用電源
１０  配線
１１  第１のノズル
１２  第２のノズル
１３  第３のノズル
１５  砥石支持部材
８１  ベースプレート
８２  電極ワイヤ
８３  送り出しボビン
８４  ブレーキローラー
８５，８６，８７，９０  回転ローラー
８８  ガイドアーム
８９  ワイヤガイド
９１  巻取りボビン
９２  取付軸
９３  垂直移動テーブル
９４  水平移動テーブル
【図１】
0003669073.tif 000002
【図２】
0003669073.tif 000003