(57)【要約】【課題】ディンプルの形成によって、砥粒の集中度を自在にコントロールでき、しかも砥粒へのクーラントの供給を有効に行い得る電着砥石を提供することを目的とする。【解決手段】円板状のベース１１の周縁部の外周および側面にダイヤモンドあるいはＣＢＮ等の砥粒１３をめっきにて固着して円環状の砥粒層１４を形成し、工作物の対向面を研削する電着砥石１０であって、砥粒層の内周側に、砥粒が固着されていないディンプル１５を円周方向に間隔を有して複数設け、ディンプルを砥粒層の内周部にのみ開口させた。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板状のベースの周縁部の外周および側面にダイヤモンドあるいはＣＢＮ等の砥粒をめっきにて固着して円環状の砥粒層を形成し、工作物の対向面を研削する電着砥石であって、
前記砥粒層の内周側に、前記砥粒が固着されていないディンプルを円周方向に間隔を有して複数設け、
該ディンプルを前記砥粒層の内周部にのみ開口させた、
ことを特徴とする電着砥石。
【請求項２】
円板状のベースの周縁部の側面にダイヤモンドあるいはＣＢＮ等の砥粒をめっきにて固着して円環状の砥粒層を形成し、工作物の対向面を研削する電着砥石であって、
前記砥粒層の内周側に、前記砥粒が固着されていないディンプルを円周方向に間隔を有して複数設け、
該ディンプルを前記砥粒層の内周部にのみ開口させた、
ことを特徴とする電着砥石。
【請求項３】
前記ディンプルは、円形状からなる請求項１または請求項２に記載の電着砥石。
【請求項４】
前記ディンプルは、半円より大きな円形状からなる請求項１ないし請求項３のいずれか1項に記載の電着砥石。
【請求項５】
前記ディンプルの面積を、前記ベースの周縁部側面の表面積の２０〜６０％とした請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電着砥石。
【請求項６】
前記対向面は、工作物の内周に開口する溝に形成されたものである請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の電着砥石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属ベースの表面にダイヤモンド砥粒やＣＢＮ砥粒をめっきにて固着した電着砥石に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属ベースの表面にダイヤモンド砥粒やＣＢＮ砥粒をめっきにて固着した電着砥石は、金属ベースの表面に砥粒が隈なく点在し、研削やドレスに作用する砥粒数が多くなるため、研削抵抗やドレス抵抗が高くなる。また、例えば、溝を研削する溝研削用の電着砥石においては、砥粒全体へのクーラントの供給が難しく、研削焼けや研削熱による砥粒脱落が発生し、砥石寿命が短くなる問題がある。
【０００３】
このために、従来、台金（金属ベース）に、インクジェット装置を用いてマスキング部を形成することにより、砥粒の集中度をコントロールできるようにした電着砥石が、特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３８３１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載されているようなマスキングによって砥粒の集中度をコントロールする方式のものでは、砥粒集中度のコントロールの自由度が小さく、砥粒へのクーラントの供給が難しい問題がある。
【０００６】
本発明は、上述した従来の問題に鑑みてなされたもので、ディンプルの形成によって、砥粒の集中度を自在にコントロールでき、しかも、砥粒へのクーラントの供給を有効に行い得る電着砥石を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、円板状のベースの周縁部の外周および側面にダイヤモンドあるいはＣＢＮ等の砥粒をめっきにて固着して円環状の砥粒層を形成し、工作物の対向面を研削する電着砥石であって、前記砥粒層の内周側に、前記砥粒が固着されていないディンプルを円周方向に間隔を有して複数設け、該ディンプルを前記砥粒層の内周部にのみ開口させた電着砥石である。
【０００８】
請求項２に係る発明の特徴は、円板状のベースの周縁部の側面にダイヤモンドあるいはＣＢＮ等の砥粒をめっきにて固着して円環状の砥粒層を形成し、工作物の対向面を研削する電着砥石であって、前記砥粒層の内周側に、前記砥粒が固着されていないディンプルを円周方向に間隔を有して複数設け、該ディンプルを前記砥粒層の内周部にのみ開口させた電着砥石である。
【０００９】
請求項３に係る発明の特徴は、前記ディンプルは、円形状からなる請求項１または請求項２に記載の電着砥石である。
【００１０】
請求項４に係る発明の特徴は、前記ディンプルは、半円より大きな円形状からなる請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電着砥石である。
【００１１】
請求項５に係る発明の特徴は、前記ディンプルの面積を、前記ベースの周縁部側面の表面積の２０〜６０％とした請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電着砥石である。
請求項６に係る発明の特徴は、前記対向面は、工作物の内周に開口する溝に形成されたものである請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の電着砥石である。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１および請求項２に係る発明によれば、円環状の砥粒層の内周側に、砥粒が固着されていないディンプルを円周方向に間隔を有して複数設け、ディンプルを砥粒層の内周部にのみ開口させたので、ディンプルの大きさあるいは個数によって砥粒の集中度を自在にコントロールすることができる。
【００１３】
また、ディンプルは、砥粒層の内周部にのみ開口しているので、電着砥石に供給されたクーラントをディンプル内に保持することができ、ディンプルを介して砥粒全体にクーラントを的確に供給できるようになり、電着砥石を効果的に冷却することが可能となる。これによって、研削焼けや研削熱による砥粒の脱落を抑制でき、砥石寿命を延ばすことができる。
【００１４】
請求項３に係る発明によれば、ディンプルは、円形状からなっているので、電着砥石の製造時に、接着剤をディスペンサ等を用いてベースの周縁部両側面に点着などすることにより、円形状のディンプルを容易に形成することができる。
【００１５】
請求項４に係る発明によれば、ディンプルは、半円より大きな円形状からなっているので、ディンプルの両側に鋭角状の切刃を形成することができ、鋭角状の切刃によって、工作物の内周に形成された溝等を高精度に研削することができる。
【００１６】
請求項５に係る発明によれば、ディンプルの面積を、ベースの周縁部両側面の表面積の２０〜６０％としたので、内周刃の砥粒集中度が低減され、内周刃による研削精度を向上することができる。
請求項６に係る発明によれば、対向面は、工作物の内周に開口する溝に形成されたものであるので、電着砥石によって工作物の内周の溝を研削する際においても、ディンプルを介して砥粒全体にクーラントを的確に供給できるようになり、電着砥石を効果的に冷却することが可能となり、研削焼けや研削熱による砥粒の脱落を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態を示す電着砥石の外観図である。
【図２】図１の２−２線に沿って切断した砥粒層の拡大断面図である。
【図３】図２の矢印３方向から見た拡大図である。
【図４】本実施の形態に係る電着砥石を製造する方法を示す図である。
【図５】図４に示す製造方法によって製造された電着砥石を示す図である。
【図６】本実施の形態に係る電着砥石を取付けた研削装置を示す断面図である
【図７】研削装置によって工作物の内周に形成した溝を研削する状態を示す図である。
【図８】溝を研削する研削サイクルを示す説明図で、電着砥石の側面から見た図である。
【図９】溝を研削する研削サイクルを示す説明図で、電着砥石の正面から見た図である。
【図１０】本実施の形態に係る電着砥石と従来品との砥石寿命の比較を示すグラフである。
【図１１】本発明の変形例を示す研削装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る電着砥石１０の全体を示すもので、当該電着砥石１０は、薄肉円板状の金属ベース１１を備え、金属ベース１１の中心部には後述する研削装置の回転軸に取付けられる取付穴１１ａが形成されている。また、金属ベース１１の両側面には、図２に示すように、外周部付近に所定幅の環状溝１１ｂが形成され、その環状溝１１ｂより外周側の周縁部および外周面の一部または全部が電着面１２となっている。電着面１２には、ダイヤモンドあるいはＣＢＮからなる多数の砥粒１３がめっきにて固着され、金属ベース１１の両側面に円環状の砥粒層１４を形成している。
【００１９】
なお、環状溝１１ｂと電着面１２とは傾斜部で接続され、また、環状溝１１ｂの内周側の両側面には、後述する静圧軸受によって静圧支持される平滑面１１ｃが形成されている。
【００２０】
金属ベース１１の両側面に形成された円環状の砥粒層１４には、図３に示すように、砥粒１３が存在しないディンプル１５が円周上等角度間隔に多数形成され、砥粒１３の集中度を低減している。ディンプル１５は、円の一部が欠けた半円よりも大きな円形をなしている。金属ベース１１の外周側におけるディンプル１５の外縁は、円環状の砥粒層１４の外周より径方向の内側にあり、かつ金属ベース１１の内周側におけるディンプル１５の外縁は、円環状の砥粒層１４の内周に開口されている。
【００２１】
すなわち、図３に示すように、ディンプル１５は、その中心Ｏ１が砥粒層１４上にあって、砥粒層１４の外周側が閉じられ、内周側が開口された形状を呈している。これによって、砥粒層１４の外周には、円周方向に連続した外周刃１４ａが形成され、砥粒層１４の内周には、円周方向に分断された鋭角状の切刃１４ｂ１をもつ内周刃１４ｂが各ディンプル１５の両側に形成されている。
【００２２】
ここで、ディンプル１５の総面積を、金属ベース１１の周縁部両側面の表面積の２０〜６０％とすることが適切であり、これによって、内周刃１４ｂの砥粒集中度を大幅に低減することができ、内周刃１４ｂによる研削精度を向上できる。
【００２３】
このように、本実施の形態における電着砥石１０は、上記した構成のディンプル１５の形成によって、砥粒１３の集中度を自在にコントロールできるようになっているので、研削時における作用砥粒数を容易に減らすことが可能となり、研削抵抗を低減して電着砥石１０の切れ味を向上できるようにしている。
【００２４】
しかも、ディンプル１５は、半円より大きく、砥粒層の内周部にのみ開口しているので、図３に示すように、砥粒層１４の外周側に周方向に連続した外周刃１４ａが形成されるとともに、砥粒層１４の内周側に周方向に分断された鋭角状の切刃１４ｂ１をもつ内周刃１４ｂが形成されることになる。
【００２５】
次に、上記した構成の電着砥石１０を製造する方法について説明する。まず、金属ベース１１を図２に示すように所定の形状に加工する。次いで、図４に示すように、砥粒１３を電着する電着面１２を除いて金属ベース１１の両側面（環状溝１１ｂを含む）に絶縁剤３１を塗ってマスキングする。その状態で、図略のディスペンサを使用して、金属ベース１１の両側面の電着面１２にジェル状の接着剤３２を円周上等角度間隔に点着し、砥粒１３を電着させない部位を形成する。
【００２６】
なお、溝研削用の電着砥石１０にあっては、砥石外周部の幅方向の中央部は実質的に研削に関与しない部分であるので、砥石外周部の幅方向の中央部にも絶縁剤３１を塗ってマスキングしてもよい。
【００２７】
また、ジェル状の接着剤３２の点着は、手作業で行うこともできるし、数値制御装置を利用して予めプログラムされた位置に自動的に行うこともできる。点着されたジェル状接着剤３２は瞬時に固化し、金属ベース１１の側面に略半球状の突起が多数形成される。
【００２８】
この際、金属ベース１１の電着面１２に点着されたジェル状接着剤３２の金属ベース１１との接触面は、図４に示すように、円形をなし、かつ金属ベース１１の外周側における円の外縁が、金属ベース１１の外周面より径方向の内側にあり、かつ金属ベース１１の内周側における円の外縁の一部が、絶縁剤３１に及ぶように点着する。すなわち、ジェル状接着剤３２は半円以上が電着面１２に位置され、半円以下が絶縁剤３１上に位置されるように点着される。
【００２９】
しかる状態で、金属ベース１１の電着面１２に、ダイヤモンドあるいはＣＢＮからなる多数の砥粒１３をめっきにて固着する。この際、絶縁剤３１でマスキングされた部分およびジェル状接着剤３２が点着された部分には砥粒１３は電着されない。
【００３０】
しかる後、絶縁剤３１とともに、この絶縁剤３１に一部が接着されたジェル状接着剤３２を金属ベース１１の側面より剥がすことにより、図５に示すように、電着砥石１０が完成される。このようにして製造された電着砥石１０には、上記したように、ジェル状接着剤３２が取り除かれた部位に、砥粒１３が存在しない多数のディンプル１５が形成され、これらディンプル１５は、金属ベース１１の外周側が閉じられ、内周側が開口された半円より大きな形状に形成される。
【００３１】
このようなディンプル１５の形成によって、砥粒１３の集中度を低減させることができ、研削時に作用する砥粒数を減らすことができ、研削抵抗を低減して電着砥石１０の切れ味を向上することができる。この場合、砥粒１３の集中度は、金属ベース１１の電着面１２に点着するジェル状接着剤３２の大きさや個数によって自在にコントロールできる。
【００３２】
また、ディンプル１５は、砥粒層の内周部にのみ開口した形状となることから、電着砥石１０に供給されたクーラントをディンプル１５内に保持することができるようになり、ディンプル１５を介して砥粒全体にクーラントを供給できる。これにより、電着砥石１０の冷却効果を高められ、研削焼けを抑制できるとともに、研削熱による砥粒１３の脱落を抑制できる。
【００３３】
しかも、ディンプル１５は、半円より大きく、砥粒層の内周部にのみ開口しているので、図３に示すように、砥粒層１４の内周側に鋭角状の切刃１４ｂ１をもつ内周刃１４ｂが形成されることとなり、後述する工作物の内周に形成された溝を研削する際の研削精度を向上できるようになる。
【００３４】
次に、上記した構成の電着砥石１０を用いた研削装置２０について説明する。図６において、研削装置２０は、ＸＹ方向に移動可能な図略の移動台に支持された研削ヘッド２１を備え、研削ヘッド２１に回転軸２４が軸受２２、２３を介して回転可能に、かつ軸方向には僅かに移動可能に支持されている。回転軸２４上にはプーリ２５が固着され、プーリ２５はベルト２６を介して図略の駆動モータに連結されている。回転軸２４上には電着砥石１０の取付穴１１ａが嵌合され、電着砥石１０はプーリ２５に固着されて、プーリ２５と一体的に回転されるようになっている。
【００３５】
研削ヘッド２１には、電着砥石１０の両側面に形成された平滑面１１ｃに僅かな隙間を有して対向する一対の軸受面２７が形成され、これら軸受面２７に平滑面１１ｃを静圧支持する静圧ポケット２７ａが形成されている。静圧ポケット２７ａには供給路２８を介してクーラントが供給され、静圧ポケット２７ａに静圧力が発生する。この静圧力により、電着砥石１０は常に一対の軸受面２７の中心位置に支持されるとともに、振れの発生が抑制される。
【００３６】
上記した研削装置２０によって、図７に示すようなリング状の工作物Ｗの内周面Ｗ１に開口するように中心軸線に沿って形成された対向面Ｗ２ａ、Ｗ２ｂを有する溝Ｗ２を、溝Ｗ２の溝幅よりも幅の小さな電着砥石１０を用いて溝研削する例について説明する。なお、研削装置２０の研削ヘッド２１を支持する図略の移動台は、図７において、紙面に対して直交する方向（工作物Ｗの中心軸線に沿ったＸ方向）および上下方向（工作物Ｗの中心軸線方向に直交するＹ方向）に移動可能となっている。
【００３７】
ベルト２６およびプーリ２５を介して電着砥石１０を図略の駆動モータによって回転した状態で、電着砥石１０（研削ヘッド２１）を、図８および図９の位置Ｐ１から矢印Ｘ方向に移動させる。これにより、電着砥石１０の砥粒層１４の外周刃１４ａが工作物Ｗの溝Ｗ２内に進入され、一側面側の砥粒層１４の外周刃１４ａによって溝Ｗ２の一方の対抗面Ｗ２ａを粗研削する。
【００３８】
この場合、電着砥石１０の平滑面１１ｃには、電着砥石１０を回転軸方向に静圧支持する静圧ポケット２７ａ内のクーラントが付着され（図６参照）、このクーラントが電着砥石１０の回転による遠心力の作用により、ディンプル１５内に供給されて保持され、ディンプル１５を介して砥粒１３の全体に供給できるようになる。これにより、研削焼けや、研削熱による砥粒１３の脱落を効果的に抑制できる。
【００３９】
電着砥石１０が位置Ｐ２まで移動されると、図８に示すように、電着砥石１０の外周刃１４ａおよび内周刃１４ｂが溝Ｗ２を通過する。その状態で、電着砥石１０（研削ヘッド２１）を溝Ｗ２の一側面に向かって矢印Ｙ方向（図９参照）に微少量だけ切り込む。次いで、電着砥石１０（研削ヘッド２１）を、図８および図９の位置Ｐ２から矢印Ｘ方向にさらに移動させることにより、砥粒層１４の内周刃１４ｂによって溝Ｗ２の対抗面Ｗ２ａを精研削する。
【００４０】
この場合、内周刃１４ｂの砥粒集中度は、ディンプル１５の形成により外周刃１４ａに対して大幅に低減できるため、内周刃１４ｂの切れ味を向上でき、内周刃１４ｂによって溝Ｗ２（対抗面Ｗ２ａ）を高精度に研削することができる。
【００４１】
また、電着砥石１０の内周刃１４ｂの切刃１４ｂ１は、上記した形状のディンプル１５の形成により、鋭角状となっているので、切刃１４ｂ１によって溝Ｗ２を高精度に研削できるようになる。このようにして、電着砥石１０の内周刃１４ｂおよび外周刃１４ａが溝Ｗ２を通過する位置Ｐ３まで移動されると、溝Ｗ２の一方の対抗面Ｗ２ａの研削が終了する。
【００４２】
続いて、電着砥石１０（研削ヘッド２１）を今度は溝Ｗ２の他方の対抗面Ｗ２ｂに向かって矢印Ｙ方向と反対方向に所定量切り込む。しかる後、電着砥石１０（研削ヘッド２１）を矢印Ｘ方向と反対方向に移動させることにより、電着砥石１０の砥粒層１４の他側面側の外周刃１４ａによって溝Ｗ２の他方の対抗面Ｗ２ｂを粗研削する。
【００４３】
そして、電着砥石１０の外周刃１４ａおよび内周刃１４ｂが溝Ｗ２を通過すると、電着砥石１０溝Ｗ２の他側面に対して微少量だけ切り込み、次いで、電着砥石１０を矢印Ｘ方向と反対方向にさらに移動させることにより、砥粒層１４の内周刃１４ｂによって溝Ｗ２の対抗面Ｗ２ｂを精研削し、電着砥石１０が工作物Ｗの溝Ｗ２内より離脱される。
【００４４】
図１０は、ディンプルを設けない従来の電着砥石（Ａ）と、本実施の形態に係る電着砥石１０（Ｂ）を用いて、同じ研削条件で工作物Ｗの溝Ｗ２を溝研削した場合の砥石寿命（研削本数）を比較した実験結果を示す。本実施の形態に係る電着砥石１０（Ｂ）によれば、研削焼けおよび研削熱による砥粒脱落の抑制効果等によって、従来の電着砥石（Ａ）に比べ、砥石寿命を大幅に伸ばせることができるようになった。
【００４５】
なお、電着砥石１０の砥粒１３の集中度は、ディンプル１５の大きさや個数によって自在にコントロールすることができ、研削抵抗を適切に低減することができる。
【００４６】
上記した実施の形態によれば、円環状の砥粒層１４の内周側に、砥粒１３が存在しない円形状のディンプル１５を円周方向に間隔を有して複数設け、ディンプル１５は、半円より大きく、かつ砥粒層１４の内周部にのみ開口させ、ディンプル１５の両側に鋭角状の切刃１４ｂ１を形成したので、ディンプル１５の大きさあるいは個数によって砥粒１３の集中度を自在にコントロールすることができる。
【００４７】
また、ディンプル１５は、砥粒層１４の内周部にのみ開口しているので、電着砥石１０に供給されたクーラントをディンプル１５内に保持することができ、ディンプル１５を介して砥粒全体にクーラントを的確に供給できるようになり、電着砥石１０を効果的に冷却することが可能となる。しかも、ディンプル１５は、半円より大きく、砥粒層１４の内周部にのみ開口しているので、砥粒層１４の内周側に形成された鋭角状の切刃１４ｂ１によって、工作物Ｗの内周に形成された溝Ｗ２を高精度に研削することができる。
【００４８】
また、上記した実施の形態によれば、ディンプル１５の面積を、金属ベース１１の周縁部両側面の表面積の２０〜６０％としたので、内周刃１４ｂの砥粒集中度が低減され、内周刃１４ｂによる研削精度を向上することができる。
【００４９】
図１１は、本発明の変形例を示すもので、先に述べた実施の形態（図６参照）と異なる点は、電着砥石１０の金属ベース１１の外周にＶ溝１２５を形成し、このＶ溝１２５に駆動モータに連結されたプーリ２５を係合して、電着砥石１０を回転駆動するようにしたものである。
【００５０】
この変形例においては、砥粒１３（図２参照）は専ら金属ベース１１の周縁部側面に固着されるようになり、金属ベース１１の外周には軸方向の両端部にのみ固着されることになる。なお、図６に示す実施の形態で述べたと同様な構成については、同一の参照符号を付し、説明は省略する。
【００５１】
上記した実施の形態においては、工作物Ｗの内周面Ｗ１に開口する溝Ｗ２の対向面Ｗ２ａ、Ｗ２ｂを研削する溝研用の電着砥石１０を例に説明したが、本発明は必ずしも工作物の内周に形成された溝を研削するものに限定されるものではなく、例えば、油圧式のパワーステアリングに用いるベーンポンプのベーン溝の対向面を研削するもの、あるいはクランクシャフトのジャーナル部の対抗するスラスト面を研削するものなど、工作物の対向面を研削する電着砥石として広く使用できるものである。
また、上記した実施の形態においては、ディンプル１５を半円よりも大きな円形状とすることにより、砥粒層１４の内周側に鋭角状の切刃１４ｂ１を形成した例について述べたが、ディンプル１５は必ずしも円形である必要はなく、例えば、角形であってもよい。また、切刃１４ｂ１も必ずしも鋭角である必要はなく、直角であってもよい。
【００５２】
また、上記した実施の形態においては、円板状の金属ベース１１の周縁部両側面に砥粒層１４およびディンプル１５を形成した例について述べたが、本発明は、砥粒層１４およびディンプル１５を金属ベース１１の周縁部の少なくとも一側面に設けた電着砥石に適用可能である。
【００５３】
以上、本発明を実施の形態に即して説明したが、本発明は実施の形態で述べた構成に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の態様を採り得るものであることは勿論である。
【符号の説明】
【００５４】
１０…電着砥石、１１…ベース、１２…電着面、１３…砥粒、１４…砥粒層、１４ａ…外周刃、１４ｂ…内周刃、１４ｂ１…鋭角状の切刃、Ｗ…工作物、Ｗ２…溝、Ｗ２ａ、Ｗ２ｂ…対向面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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