(57)【要約】  【課題】硬質粒と金属母材との複合材料からなるワークを一対の研削砥石により能率的に高精度に研削できるようにする。  【解決手段】硬質粒１と金属母材２との複合材料３からなるワーク６を一対の研削砥石７，８により平面研削するに際して、一対の研削砥石７，８の少なくとも一方の研削砥石７を一定時間間隔Ｔで一定切込量Ｄずつ間欠的に切り込む。一定切込量Ｄは一定時間内に研削砥石７がワーク６を研削でき、次の切込前にスパークアウト研削できるだけの切込量である。研削砥石７，８は、この研削砥石７，８の平均砥粒径Ａとワーク６の硬質粒１の粒径Ｂとの粒径比Ａ／Ｂが適正粒径比の砥石を使用する。【選択図】図１
2019130612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬質粒と金属母材との複合材料からなるワークを一対の研削砥石により平面研削するに際して、一対の研削砥石の少なくとも一方の研削砥石を一定時間間隔で一定切込量ずつ間欠的に切り込むステップ切込を行うことを特徴とするワークの平面研削方法。
【請求項２】
一定切込量は、一定時間内に研削砥石がワークを研削可能な最大研削量未満であることを特徴とする請求項１に記載のワークの平面研削方法。
【請求項３】
ステップ切込は、次の一定切込量の切込前にスパークアウト研削又は研削休止を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のワークの平面研削方法。
【請求項４】
研削砥石は、該研削砥石の砥粒の平均砥粒径とワークの硬質粒の粒径との粒径比が適正範囲のものを用いることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のワークの平面研削方法。
【請求項５】
切込量の判らない研削砥石を使用するに際しては、既知の砥石の粒径比、切込量を基準に、当該研削砥石の粒径比に対する切込量を比例的に算出して、この算出された切込量を当該研削砥石の切込上限量とすることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のワークの平面研削方法。
【請求項６】
研削砥石の粒径比は、研削時にワークの硬質粒が脱落しない範囲であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載のワークの平面研削方法。
【請求項７】
硬質粒と金属母材との複合材料からなるワークを一対の研削砥石により研削する際に、一対の研削砥石の少なくとも一方の研削砥石を一定時間間隔で一定切込量ずつ間欠的に切り込むステップ切込を行うステップ切込制御手段を備えたことを特徴とするワークの両頭平面研削盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬質粒と母材との複合材料からなるワークを研削砥石により平面研削するワークの平面研削方法及び両頭平面研削盤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
放熱部材用として、ダイヤモンド粒１と金属母材２との複合材料３を使用することがある。この複合材料３は、例えば図１３（ａ）に示すように、ダイヤモンド粒１と、そのダイヤモンド粒１を保持する金属母材２とで構成されている。金属母材２には、例えば銀や銅のような、ビッカース硬さ２０〜１５０程度の柔らかい金属材料が使用されている。
【０００３】
このような複合材料３からなるワークを研削する場合には、図１３（ｂ）に示すように、研削面のダイヤモンド粒１を脱落させることなく研削面４を平滑状に仕上げる必要がある。これは、ワークの研削中に研削面側のダイヤモンド粒１が脱落したり、ダイヤモンド粒１の周辺の金属母材２がすり減ったりして、研削後のワークの研削面４が図１３（ｃ）に示すように凹凸状になれば、放熱部材と取り付け部位との間に隙間ができ、放熱部材への熱伝達効率が低下して放熱効果が悪くなるためである。
【０００４】
このよう複合材料３であるワークを平面研削盤を用いて、そのメタルボンドダイヤモンド砥石等の研削砥石により平面研削するに際しては、一般にインフィード・オシレート方式が採用される。この場合の平面研削法には、所定速度で研削砥石を連続的に切り込む連続的研削法（図１４参照）と、研削砥石の前進、後退を交互に繰り返しながら研削砥石を断続的に切り込む断続的研削法（特許文献１）とがある。
【０００５】
連続的研削法は、図１４に示すように、負荷電流Ｉ１の変化を測定しながら、所定の連続的切込特性Ｅ３に沿って一定の切込速度Ｖ１で研削砥石を連続的に切り込み、負荷電流Ｉ１が設定値Ｉ２以上に上昇した時点を切込速度変化点Ｐとして、その切込速度変化点Ｐから以降は切込速度Ｖ１から切込速度Ｖ２まで減速して、その切込速度Ｖ２でワークが所定の仕上がり寸法になるまで連続的に切り込む研削方法である。
【０００６】
また断続的研削法は、ワークに対して研削砥石の前進移動と後退移動とを交互に繰り返しながら、ワークが所定の仕上がり寸法になるまで研削砥石を断続的に切り込む研削方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２２５２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の連続的研削法は、研削砥石をワークに対して連続的に切り込み続けるため、ワークの切り屑が研削砥石の砥粒に付着して研削砥石の切れ味が低下する。その結果、研削負荷が上昇し、図１３（ｃ）に示すように、ワークの研削面側のダイヤモンド粒１が脱落したり、ダイヤモンド粒１の周辺の金属母材２がすり減ってダイヤモンド粒１が突出したりして、研削面４を平滑状に高精度に研削できないという問題がある。
【０００９】
一方、断続的研削法は、研削砥石が前進、後退を交互に繰り返しながらワークを研削するため、研削砥石とワークとの隙間にクーラントが入り易くなって切り屑を速やかに排出でき、また研削砥石の切れ味が向上して研削面を平滑状に高精度に研削できる利点がある。しかし、この断続的研削法は、研削開始時点から研削終了時点までの全時間の内、研削砥石が直接ワークの研削に関与し得ない研削不能時間が全時間の半分前後を占めるため、研削のサイクルタイムが非常に長くなり、ワークの研削能率が低下するという欠点がある。
【００１０】
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、硬質粒と金属母材との複合材料からなるワークを一対の研削砥石により能率的に高精度に研削できるワークの平面研削方法及び両頭平面研削盤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】
【００１１】
本発明に係るワークの平面研削方法は、硬質粒と金属母材との複合材料からなるワークを一対の研削砥石により平面研削するに際して、一対の研削砥石の少なくとも一方の研削砥石を一定時間間隔で一定切込量ずつ間欠的に切り込むステップ切込を行うものである。
【００１２】
一定切込量は、一定時間内に研削砥石がワークを研削可能な最大研削量未満であることが望ましい。ステップ切込は、次の一定切込量の切込前にスパークアウト研削又は研削休止を有することが望ましい。研削砥石は、該研削砥石の砥粒の平均砥粒径とワークの硬質粒の粒径との粒径比が適正範囲のものを用いることが望ましい。
【００１３】
切込量の判らない研削砥石を使用するに際しては、既知の砥石の粒径比、切込量を基準に、当該研削砥石の粒径比に対する切込量を比例的に算出して、この算出された切込量を当該研削砥石の切込上限量とすることが望ましい。研削砥石の粒径比は、研削時にワークの硬質粒が脱落しない範囲であることが望ましい。
【００１４】
本発明に係るワークの両頭平面研削盤は、硬質粒と金属母材との複合材料からなるワークを一対の研削砥石により研削する際に、一対の研削砥石の少なくとも一方の研削砥石を一定時間間隔で一定切込量ずつ間欠的に切り込むステップ切込を行うステップ切込制御手段を備えたものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、一対の研削砥石によりワークを研削するに際して、一対の研削砥石の少なくとも一方の研削砥石を一定時間間隔で一定切込量ずつ間欠的に切り込むステップ切込を行うので、硬質粒と金属母材との複合材料からなるワークを能率的に高精度に研削できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す縦型両頭平面研削盤の概略図である。
【図２】同研削状態の説明図である。
【図３】同研削砥石の動きと負荷電流の関係を示す図である。
【図４】同ステップ切込の説明図である。
【図５】同切込量の説明図である。
【図６】同研削と負荷電流の関係を示す図である。
【図７】同砥石番手と平均砥粒径との関係を示す図である。
【図８】同砥石番手と粒径比との関係を示す図である。
【図９】同研削結果を示す図である。
【図１０】同砥石番手と切込上限量等の関係を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態を示す制御系のブロック図である。
【図１２】同フローチャートである。
【図１３】複合材料及び研削状態の説明図である。
【図１４】従来の研削法の研削砥石の動きと負荷電流の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳述する。図１〜図１０は本願発明の第１の実施形態を例示する。図１は縦型両頭平面研削盤５の概略図を示す。この縦型両頭平面研削盤５は、図１に示すように、ワーク６を上下両側から研削する上下一対の研削砥石７，８と、各研削砥石７，８が相対向する端部側に着脱自在に装着された上下方向の砥石軸９，１０とを有する。なお、この縦型両頭平面研削盤５はインフィード・オシレート方式を採用して、上下一対の研削砥石７，８によりワーク６の上下両面を研削するようになっている。
【００１８】
研削砥石７，８にはメタルボンドダイヤモンド砥石が使用されている。この研削砥石７，８は、図２に示すように、ダイヤモンド砥粒１８と、このダイヤモンド砥粒１８を保持する砥石母材（メタルボンド材）１９とにより構成されている。なお、ワーク６は、ダイヤモンド粒１と金属母材２との複合材料３である。
【００１９】
研削砥石７，８は砥石軸９，１０に固定された砥石取り付け台１１，１２の相対向する端部側に着脱自在に取り付けられている。砥石軸９，１０は上下方向の同一軸心上に回転自在に配置され、砥石軸用駆動モータ１３，１４の駆動により上下方向の軸心周りに回転可能であり、送り用駆動モータ１５，１６の駆動により上下方向に移動可能である。
【００２０】
そのステップ切込を行うために、上側の研削砥石７を送り方向に駆動する送り用駆動モータ１５の制御装置には、上側の研削砥石７のステップ切込動作を制御するステップ切込制御手段１７が設けられている。このステップ切込制御手段１７は送り用駆動モータ１５の停止・駆動による上側の研削砥石７のステップ切込を制御するためのものであって、上側の研削砥石７がワーク６の上面側の研削を開始する研削開始時点から、ワーク６が所定の仕上がり寸法になって上下の研削砥石７，８がワーク６の研削を終了する研削終了時点までの一連の研削動作において、一定時間間隔Ｔ毎に一定切込量Ｄずつ上側の研削砥石７をワーク６へと間欠的に切り込むステップ切込を繰り返すように、送り用駆動モータ１５をステップ切込特性Ｅに従って制御すべく構成されている。
【００２１】
ステップ切込特性Ｅは、図３に示すように、上側の研削砥石７の切り込みを一定時間間隔Ｔだけ停止する停止ステップＥ１と、上側の研削砥石７を一定切込量Ｄだけ切り込む切込ステップＥ２とを一組として１ステップ動作が構成されており、そのステップ動作毎に停止ステップＥ１と切込ステップＥ２とを一定時間間隔Ｔで交互に繰り返すように設定されている。
【００２２】
従って、ステップ切込制御手段１７は、上側の研削砥石７が一定時間間隔Ｔ毎に切り込みを停止する停止ステップＥ１と、上側の研削砥石７が一定時間間隔Ｔ毎に一定切込量Ｄずつ切り込む切込ステップＥ２とを交互に繰り返すステップ切込を行うように上側の研削砥石７を制御する。そのため上下一対の研削砥石７，８がワーク６の上下両面を略同時に略同一量だけ研削することになり、ワーク６の研削面を能率的に高精度に研削することができる。
【００２３】
一定切込量Ｄは、１秒の一定時間間隔Ｔで上側の研削砥石７を切り込んだ場合に、停止ステップＥ１の停止時間の１秒間に上下の研削砥石７，８がワーク６を研削可能な最大研削量未満であって、その研削と次の切込ステップＥ２との間に軽負荷のスパークアウト研削又はそれに近い状態で研削（以下、スパークアウト研削という）できる時間ができるように設定されている。
【００２４】
因みに粒径Ｂ＝２０μｍのダイヤモンド粒１と金属母材２との複合材料３からなるワーク６を、砥石番手＃４００のメタルボンドダイヤモンド砥石製の研削砥石７，８により平面研削する場合には、後述のような理由により、一定時間間隔Ｔ＝１秒とし、一定切込量Ｄ＝１．０μｍとすることが望ましい。
【００２５】
なお、図１４に示す従来の場合には、４μｍを研削するまでに４秒の時間を要しているので、これを参考にして、図３のステップ切込では、一定時間間隔Ｔ＝１秒とし、一定切込量Ｄ＝１．０μｍとした。また一定時間間隔Ｔ、一定切込量Ｄは、文言通りの一定の他に、それに近く一定と同一視し得る範囲にある略一定を含む概念である。また上下の研削砥石７，８の回転方向は同一方向でもよいし、逆方向でもよい。
【００２６】
また図３では説明を簡略化するために、切込ステップＥ２での上側の研削砥石７の切込動作は瞬時に行われるものとして、停止ステップＥ１で上側の研削砥石７の停止時間を一定時間間隔Ｔと同じにしている。しかし、実際には事実上無視できる程度とは云え、上側の研削砥石７の切込動作に極短い時間ｔを要するとすれば、停止ステップＥ１での停止時間はＴ−ｔとなる。
【００２７】
この両頭平面研削盤５を用いて、メタルボンドダイヤモンド砥石製の上下一対の研削砥石７，８によりワーク６の上下両面を研削する場合には、下側の研削砥石８を所定の前進位置に保持した状態で、上下の研削砥石７，８を砥石軸９，１０周りに回転させて、上側の研削砥石７を一定時間間隔Ｔ毎にて一定切込量Ｄずつ間欠的に切り込むステップ切込を行いながら、インフィード・オシレート方式で研削する。
【００２８】
ワーク６の研削に際しては、先ず図１に示すように下側の研削砥石８を所定高さの前進研削位置に停止させて上下方向に位置決めし、次いで上側の研削砥石７をワーク６と緩衝しない位置まで移動させる。その状態で上下の研削砥石７，８を砥石軸９、１０周りに回転させる。そして、その上下の研削砥石７，８間にワーク６を挿入する。ワーク６の挿入が完了すれば、上側の研削砥石７をエアーカット速度で研削開始位置まで早送りする。
【００２９】
そして、上側の研削砥石７が研削開始位置まで移動した後は、その研削開始位置から上側の研削砥石７を所定の研削速度で前進させて、研削砥石７，８間でその砥石面に沿う方向にワーク６を往復移動させながら、上下の研削砥石７，８によりワーク６の上下両面を研削する。
【００３０】
この研削砥石７，８によるワーク６の研削中は、ステップ切込制御手段１７の制御により、上側の研削砥石７をステップ切込特性Ｅに従って切り込むステップ切込を行う。このステップ切込では、ステップ切込特性Ｅに従って上側の研削砥石７が一定時間間隔Ｔ＝１秒毎に切り込みを停止する停止ステップＥ１と、一定切込量Ｄ＝１．０μｍずつ切り込む切込ステップＥ２とを交互に繰り返して、一定時間間隔Ｔ＝１秒毎に一定切込量Ｄ＝１．０μｍずつ上側の研削砥石７をワーク６に対して間欠的に切り込んで行く。これによって上下の研削砥石７，８がワーク６の上下両面を同時に研削することになり、ワーク６の上下両面を能率的に高精度に研削することができる。
【００３１】
即ち、上側の研削砥石７を図１、図４に示すようにＤ１，Ｄ２，Ｄ３・・・と一定時間間隔Ｔ＝１秒毎に一定切込量Ｄ＝１．０μｍずつ間欠的に切り込むステップ切込を行うと、上下一対の研削砥石７，８間の間隔が１ステップ切込毎に１．０μｍずつ小さくなる。その結果、上下の各研削砥石７，８をワーク６に対して上下両側から０．５μｍずつ同時に切り込むことになり、ワーク６の上下両側の研削面を同時に０．５μｍずつ研削することができる。
【００３２】
このように上側の研削砥石７を一定時間間隔Ｔ＝１秒毎に一定切込量Ｄ＝１．０μｍずつ間欠的に切り込んで行くステップ切込を採用すれば、研削負荷による砥石軸用駆動モータ１３，１４の負荷電流Ｉ１は、図３に示すように設定値Ｉ２の下側で１秒毎に鋸歯状に変化するだけであり、研削時の負荷電流Ｉ１の上昇を防止することができる。
【００３３】
何故ならば、図３のステップ切込特性Ｅに従ってステップ切込を行う場合には、図５（ｂ）に示すように切込ステップＥ２−１において上側の研削砥石７を１．０μｍ切り込んだ後、上側の研削砥石７がその切込位置で停止する停止ステップＥ２に移行するため、上下の研削砥石７，８がその研削砥石７，８を含む装置全体の弾性変形を伴いながら、ワーク６を上下両側から０．５μｍずつ切り込む。そのため図５（ａ）（ｂ）に示すように、上側の研削砥石７を１．０μｍ切り込んだ切込ステップＥ２−１において、上下の研削砥石７，８の研削負荷が実際の切込量＝０．５μｍ分だけ急激に上昇して砥石軸用駆動モータ１３，１４の負荷電流Ｉ１が急激に立ち上がる（Ｉ１−１）。
【００３４】
しかし、切込ステップＥ２−１後の停止ステップＥ１中は、上側の研削砥石７の切り込みが行われず、各研削砥石７，８は研削の進行に伴って弾性変形が戻りつつワーク６の研削を実行するため、砥石軸用駆動モータ１３，１４の研削負荷が徐々に軽くなり、その研削負荷の低下に伴って負荷電流Ｉ１も傾斜状に立ち下がる（Ｉ１−２）。
【００３５】
上下の研削砥石７，８が０．５μｍ近く研削して装置全体の弾性変形が戻りに近くなれば、研削砥石７，８は次の切込ステップＥ２−２までの間に軽負荷状態でスパークアウト研削をするため、その後の負荷電流Ｉ１は次の切込ステップＥ２−２まで略一定値を辿る（Ｉ１−３）。
【００３６】
ステップ切込中に繰り返される各１ステップ動作の一定時間間隔Ｔ＝１秒間を解析した場合、図５に示すように、その最初の時間Ｔ１内に上下の研削砥石７，８による実質的な切込・研削が全て略終了し、その切込・研削に続いてスパークアウト研削する時間Ｔ２ができる。そのため負荷電流Ｉ１は、図５に示すように、各ステップ切込毎にＩ１−１からＩ１−２を経てＩ１−３へと鋸歯状に変化する。なお、スパークアウト研削に変えて、研削休止時間を設けてもよい。
【００３７】
このように上側の研削砥石７を一定時間間隔Ｔ＝１秒毎に一定切込量＝１．０μｍずつ切り込むステップ切込法を採用すれば、前後の切込ステップＥ２−１，Ｅ２−２間にスパークアウト研削を設けることができる。そして、そのスパークアウト研削中は、図２に示すように、各研削砥石７，８のダイヤモンド砥粒１８とワーク６の研削面との間に隙間２８ができて、その隙間２８にクーラントが入り込み易くなり、そのクーラントによって研削砥石７，８とワーク６との隙間２８に入り込んだ研削屑を速やかに排出することができ、研削負荷の上昇が抑えられる。
【００３８】
従って、研削砥石７，８の所定の切れ味を維持し、また所定の研削性を維持することが可能であり、ワーク６の研削面を能率よく高精度に研削することができる。ステップ切込の各ステップ動作において、上下の研削砥石７，８がワーク６のスパークアウト研削を繰り返すため、そのスパークアウト研削によりワーク６の研削面の仕上がり状態が更に向上する利点がある。
【００３９】
またステップ切込中は研削砥石７，８が切込ステップＥ２と停止ステップＥ１とを交互に繰り返すだけであって研削砥石７，８の後退動作がないので、研削開始から研削終了までの間にロスタイムがなく研削サイクルを短縮でき能率的に研削することができる。
【００４０】
更にダイヤモンド粒１の粒径Ｂが２０μｍのワーク６に対し、その研削砥石７，８として砥石番手＃４００の砥石を用いており、ダイヤモンド砥粒１８の平均砥粒径Ａ＝３７μｍとダイヤモンド粒１の粒径Ｂ＝２０μｍとの粒径比Ａ／Ｂが小さいので、ワーク６側のダイヤモンド粒１の脱落を抑えることができる。
【００４１】
即ち、研削砥石７，８の平均砥粒径Ａとワーク６のダイヤモンド粒１の粒径Ｂとの粒径比Ａ／Ｂが大きくなれば、研削砥石７，８側の砥石母材１９がダイヤモンド砥粒１８を保持する砥粒保持力、研削砥石７，８の回転力や遠心力等の複数の要素が関連して、研削砥石７，８側のダイヤモンド砥粒１８の砥粒保持力がワーク６側のダイヤモンド粒１の保持力よりも大になるため、研削時にワーク６のダイヤモンド粒１の脱落が生じる。
【００４２】
しかし、研削砥石７，８として平均砥粒径Ａ＝３７μｍの砥石番手＃４００の砥石を使用しており、これに対してワーク６のダイヤモンド粒１の粒径Ｂが２０μｍであり、両者の粒径比Ａ／Ｂが１．８５と小さいため、ワーク６側のダイヤモンド粒１の脱落を抑えることができる。
【００４３】
メタルボンドダイヤモンド砥石には、砥石番手＃４００の他にも、砥石番手＃１００、＃２００、＃３２５、＃６００、＃１０００、＃１２００、＃１５００等と多種類のものがある。しかし、ステップ切込を採用すれば、どの砥石番手のメタルボンドダイヤモンド砥石を使用しても、常にワーク６を能率的に高精度で研削できるものではない。これは、メタルボンドダイヤモンド砥石の砥石番手によってダイヤモンド砥粒の平均砥粒径Ａが異なり（図６参照）、その平均砥粒径Ａとワーク６のダイヤモンド粒１の粒径Ｂとの粒径比Ａ／Ｂが異なるためである。なお、図６の各メタルボンドダイヤモンド砥石の平均砥粒径Ａは、砥石メーカーのカタログ値を参照した。
【００４４】
そこで、各種のメタルボンドダイヤモンド砥石を使用して、ステップ切込により実際のワーク６を研削する実研削テストを行い、そのテスト結果に基づいてステップ切込の条件を考察したところ、次のような知見を得た。
【００４５】
実研削テストでは、砥石番手＃１００、＃３２５、＃４００、＃１２００のメタルボンドダイヤモンド砥石を使用した。またステップ切込は一定時間間隔Ｔ＝１秒とし、切込量を変えて一定切込量Ｄ＝１．０μｍずつ切り込む場合と、一定切込量Ｄ＝０．１μｍずつ切り込む場合とについて実研削テストを行い、その研削面の仕上がり状態を目視により確認した。
【００４６】
このテスト結果は、図７に示す通りである。図７において、「○」印はワーク６の研削面の仕上がり状態が良好であることを示し、ワーク６の上下何れの研削面においてもダイヤモンド粒１の脱落は認められなかった。「×」印はワーク６の研削面の仕上がり状態が不良であることを示す。なお、「−」印は実研削テストを行っていないことを示す。
【００４７】
図７のテスト結果に示すように、砥石番手＃１００、＃３２５のメタルボンドダイヤモンド砥石を使用した場合は、一定切込量Ｄが１．０μｍ、０．１μｍの何れの場合にも、ワーク６の研削面の面粗度が大となり、またダイヤモンド粒の脱落の問題もあって、研削精度を確保できなかった。
【００４８】
また砥石番手＃４００のメタルボンドダイヤモンド砥石を使用した場合は、逆に一定切込量Ｄが１．０μｍ、０．１μｍの何れの場合にも、ワーク６の研削面の仕上がり状態が良好であった。しかし、同じステップ切込でも一定切込量Ｄが１．０μｍと０．１μｍとでは研削時間に大きな違いがあり、研削能率の点からは一定切込量Ｄ＝１．０μｍで切り込む方が能率的であることが判った。更に砥石番手＃１２００のメタルボンドダイヤモンド砥石を使用した場合は、一定切込量Ｄが０．１μｍの場合にワーク６の研削面の仕上がり状態が良好であった。
【００４９】
このテスト結果からすれば、ワーク６がダイヤモンド粒１の粒径Ｂ＝２０μｍの複合材料３の場合には、砥石番手＃４００以上のメタルボンドダイヤモンド砥石を使用して、一定時間間隔Ｔ＝１秒、一定切込量Ｄ＝１．０μｍでステップ切込を行うのが、研削精度、研削能率の何れの点でも良いことが判った。
【００５０】
次にその理由を考察する。先ず実研削テストで使用した砥石番手＃３２５、＃４００、＃１２００のメタルボンドダイヤモンド砥石について、その平均砥粒径Ａとワーク６のダイヤモンド粒１の粒径Ｂ＝２０μｍとの粒径比Ａ／Ｂと、ワーク６の研削面の仕上がり状態の良否との関係について考える。
【００５１】
砥石番手＃３２５、＃４００、＃１２００のメタルボンドダイヤモンド砥石の平均砥粒径Ａは図６に示す通りであるから、砥石番手＃３２５の粒径比Ａ／Ｂは２．２０となり、砥石番手＃４００の粒径比Ａ／Ｂは１．８５となり、砥石番手＃１２００の粒径比Ａ／Ｂは０．６５となる。これらの粒径比Ａ／Ｂとなる砥石番手＃３２５、＃４００、＃１２００と、ワーク６の研削面の良否との関係は、図８に示す通りである。
【００５２】
各砥石番手の粒径比Ａ／Ｂとワーク６の研削面の良否との関係をみると、砥石番手＃３２５の粒径比Ａ／Ｂは２．２０であり、ワーク６の研削面の仕上がり状態が悪かった。一方、砥石番手＃４００の粒径比Ａ／Ｂは１．８５であり、砥石番手＃１２００の粒径比Ａ／Ｂは０．６５であって、ワーク６の研削面の仕上がり状態が共に良好であった。この場合の粒径比Ａ／Ｂは何れも２未満である。
【００５３】
この図８に示すテスト結果から、ワーク６がダイヤモンド粒１の粒径Ｂ＝２０μｍの複合材料３を研削する場合には、粒径比Ａ／Ｂ＝１．８５の砥石番手＃４００よりも番手数の大きい（粒径比Ａ／Ｂの小さい）メタルボンドダイヤモンド砥石を使用すべきことが判った。
【００５４】
これは、ダイヤモンド砥粒１８の平均砥粒径Ａとダイヤモンド粒１の粒径Ｂとの粒径比Ａ／Ｂが砥石番手＃３２５のように大きくなれば、ダイヤモンド砥粒１８の保持力がワーク６の研削面のダイヤモンド粒１の保持力より大きくなり過ぎる等により、研削面のダイヤモンド粒１が脱落し易くなって仕上がり状態が低下するためである。
【００５５】
従って、ワーク６がダイヤモンド粒１の粒径Ｂ＝２０μｍの複合材料３の場合には、使用するメタルボンドダイヤモンド砥石の粒径比Ａ／Ｂは、砥石番手＃３２５の粒径比２．２０と砥石番手＃４００の粒径比１．８５との中間の略２未満（又は２以下）、望ましくは砥石番手＃４００の粒径比１．８５以下程度に抑える等、研削時にワーク６のダイヤモンド粒１が脱落しない範囲に抑える必要がある。
【００５６】
次に実研削テストに使用した砥石番手＃３２５、＃４００について、その粒径比Ａ／Ｂと切込量と研削面の良否と切込回数と実研削時間との関係を図９に示す。なお説明の都合上、切込回数と実研削時間は全研削量を１０μｍとして算出した。
【００５７】
メタルボンドダイヤモンド砥石が砥石番手＃３２５の場合には、一定切込量Ｄが１．０μｍと０．１μｍの何れの場合にも、ワーク６の研削面の仕上がり状態が悪かった。これは粒径比Ａ／Ｂ＝２．２０と大であるため、一定切込量Ｄの大小に関係なく、ワーク６の研削面のダイヤモンド粒１が脱落し易くなるためである。
【００５８】
メタルボンドダイヤモンド砥石が砥石番手＃４００の場合には、一定切込量Ｄを１．０μｍ、０．１μｍの何れにしても研削面の仕上がり状態が良かった。これは粒径比Ａ／Ｂ＝１．８５が適正であるため、一定切込量Ｄの大小に関係なくワーク６の研削面のダイヤモンド粒１の脱落を防止できるためである。これらは上述した通りである。
【００５９】
しかし、研削面の仕上がり状態は良好であるが、一定切込量Ｄ＝１．０μｍでステップ切込をした場合には、全研削量１０μｍを研削するまでの切込回数が１０回であり、１０秒間の実研削時間で能率的に研削できるのに対して、一定切込量Ｄ＝０．１μｍでステップ切込をした場合には、全研削量１０μｍを研削するまでの切込回数が１００回となり、１００秒間の実研削時間を要し研削能率が大きく低下することになる。
【００６０】
この実研削テストの結果からすると、ワーク６がダイヤモンド粒１の粒径Ｂ＝２０μｍの複合材料３の場合には、粒径比Ａ／Ｂ＝２未満( 又は２以下) 、望ましくは粒径比Ａ／Ｂ＝１．８５以下のメタルボンドダイヤモンド砥石を使用する場合には、１回の一定切込量Ｄがメタルボンドダイヤモンド砥石の研削量、ワーク６の全研削量に対して過度に大きくなければ、一定切込量Ｄの大小に関係なく所定の研削精度を確保することが判った。従って、メタルボンドダイヤモンド砥石自体が粒径比Ａ／Ｂの条件を満たす限りは、ステップ切込において、一定時間間隔Ｔ毎に切り込む一定切込量Ｄは、研削能率を考慮して適宜決定すればよい。
【００６１】
なお、ステップ切込における一定時間間隔Ｔと一定切込量Ｄとの関係は、メタルボンドダイヤモンド砥石の切れ味との関係で相対的に決まるものであり、砥石番手によって切れ味も違い、ワーク６の種類によって粒径比Ａ／Ｂも違うので、それらの違いを考慮して決定する必要がある。
【００６２】
ワーク６がダイヤモンド粒１の粒径Ｂ＝２０μｍの複合材料３の場合には、実研削テストのテスト結果から粒径比Ａ／Ｂ＝１．８５の砥石番手＃４００のメタルボンドダイヤモンド砥石を使用して、一定時間間隔Ｔ＝１秒毎に一定切込量Ｄ＝１．０μｍでステップ切込を行えば良いことが判った。
【００６３】
一定切込量Ｄは研削能率を左右する重要な条件であり、粒径比Ａ／Ｂ＝１．８５以下の条件を満足する場合でも、メタルボンドダイヤモンド砥石によってその一定切込量Ｄの値が大きく異なる。そのため一定切込量Ｄが判らない他のメタルボンドダイヤモンド砥石（例えば砥石番手＃６００の砥石）を使用する必要が生じた場合には、そのメタルボンドダイヤモンド砥石に適した一定切込量Ｄを求めて、ステップ切込時の一定切込量Ｄをその値に変更する必要がある。
【００６４】
このような場合には、次のような手法で計算により算出すればよい。即ち、例えば砥石番手＃６００のメタルボンドダイヤモンド砥石の一定切込量Ｄが判らない場合には、その平均砥粒径Ａ（＝３０μｍ）がカタログ等の記載から判るので、この平均砥粒径Ａとダイヤモンド粒１の粒径Ｂ（＝２０μｍ）とから、先ず切込量Ｙを算出すべきメタルボンドダイヤモンド砥石の粒径比Ｃ６（＝Ａ／Ｂ）が判る。
【００６５】
一方、砥石番手＃４００のメタルボンドダイヤモンド砥石を使用してワーク６を研削すれば、研削能率、研削性能が共に良好であり、しかもその粒径比Ａ／Ｂ＝１．８５が既知であることから、この砥石番手＃４００のメタルボンドダイヤモンド砥石を標準的砥石とする。そして、この砥石番手＃４００の粒径比Ａ／Ｂ＝１．８５を適正粒径比Ｃ４とし、その一定切込量Ｄ＝１．０μｍを適正切込量Ｄ４として、砥石番手＃４００の適正粒径比Ｃ４と、砥石番手＃６００の粒径比Ｃ６との比率に応じて比例的にメタルボンドダイヤモンド砥石の切込量Ｄ６を算出し（Ｄ６＝Ｃ６・Ｄ４／Ｃ４）、その切込量Ｄ６を砥石番手＃６００のメタルボンドダイヤモンド砥石を使用する際の切込上限量Ｄ６ｍａｘ（＝一定切込量Ｄ）として設定する。
【００６６】
因みに各砥石番手＃４００、＃６００、＃１０００、＃１２００、＃１５００のメタルボンドダイヤモンド砥石の切込上限量等は、図１０に示す通りである。
【００６７】
このようにすれば、使用するメタルボンドダイヤモンド砥石が変わる毎に、そのメタルボンドダイヤモンド砥石の一定切込量Ｄを実研削テストで確認する必要がなく、ワーク６の研削前の段取りも迅速に行える利点がある。またワーク６の研削に際しても、そのメタルボンドダイヤモンド砥石に適した切込上限量で研削できるので、研削能率の向上を図ることができる。
【００６８】
図１１、図１２は本発明の第２の実施形態を例示する。この実施形態では、図１１に示すように、砥石番手、ワーク６のダイヤモンド粒１の粒径Ｂ等の条件を設定する設定手段２０と、この設定手段２０により設定された条件に基づいてステップ切込制御条件である粒径比Ａ／Ｂ、切込上限量Ｄｍａｘを演算する演算手段２１と、この演算手段２１で演算された切込上限量Ｄｍａｘを一定切込量Ｄとして一定時間間隔Ｔ毎に研削砥石７を間欠的に切り込むように送り用駆動モータ１５を制御するステップ切込制御手段１７とを備えている。
【００６９】
設定手段２０は、砥石番手を設定する砥石番手設定部２２と、ワーク６のダイヤモンド粒１の粒径Ｂを設定する粒径設定部２３とを有する。演算手段２１は、砥石番手設定部２２により設定された砥石番手と粒径設定部２３で設定されたダイヤモンド粒１の粒径Ｂとから、その砥石番手の砥石とワーク６との粒径比Ａ／Ｂを演算する粒径比演算部２４と、粒径比演算部２４で演算された粒径比Ａ／Ｂからワーク６に対してその砥石番手の砥石が適当か否かを判定する適否判定部２５と、適否判定部２５がその砥石番手の砥石を適当と判定した場合に、粒径比演算部２４で演算された粒径比Ａ／Ｂから砥石のステップ切込時の一定時間間隔Ｔを演算する切込時間間隔演算部２６と、適否判定部２５が砥石を適当と判定した場合に、粒径比演算部２４で演算された粒径比Ａ／Ｂの砥石の切込上限量Ｄｍａｘを、予め記憶する標準的砥石の適正粒径比Ｃ４、適正切込量Ｄ４に基づいて比例的に演算する切込上限量演算部２７とを備えている。
【００７０】
ステップ切込制御手段１７は、切込時間間隔演算部２６で演算された一定時間間隔Ｔと、切込上限量演算部２７で演算された一定切込量Ｄとに従って、ワーク６の研削の開始から研削が終了するまで一定時間間隔Ｔ毎に一定切込量Ｄずつ間欠的に砥石をワーク６に切り込むように送り用駆動モータ１５を制御するべく構成されている。なお、適否判定部２５が砥石を不適当と判定した場合には、図外の報知手段でそれを報知して砥石番手の変更等を促すようになっている。
【００７１】
この実施形態では、図１２に示すような過程を経て設定から研削終了までの処理を行う。先ず、ワーク６の研削を開始する前に設定手段２０により各設定を行い、演算手段２１によりステップ切込制御の条件を自動的に演算する。そして、他の種類の砥石、ワーク６に変更する等、設定手段２０により設定した条件の変更がない限り、演算手段２１の演算結果に従ってステップ切込制御手段１７がステップ切込制御を行い、順次インフィード・オシレート方式の下でワーク６を研削する。
【００７２】
設定手段２０では、砥石番手設定部２２によりワーク６の研削に供する砥石番手を設定し（Ｓ１）、また粒径設定部２３により、研削すべきワーク６のダイヤモンド粒１の粒径Ｂを設定して（Ｓ２）、全ての条件の設定が終了しているか否かを判断する（Ｓ３）。
【００７３】
全ての条件が設定済みであれば、粒径比演算部２４が砥石番手とダイヤモンド粒１の粒径Ｂとから、砥石のダイヤモンド砥粒１８とワーク６のダイヤモンド粒１との粒径比Ａ／Ｂを演算する（Ｓ４）。次に適否判定部２５が粒径比演算部２４で演算された粒径比Ａ／Ｂが２未満（又は２以下）、望ましくは１．８５以下か否かにより、ワーク６の研削に対して設定された砥石番手の砥石が適当か否かを判定する（Ｓ５）。
【００７４】
そして、粒径比Ａ／Ｂが１．８５を越える場合には、ワーク６に対して砥石が不適当であるため、それを報知して砥石の交換を促し処理を終了する（Ｓ６）。粒径比Ａ／Ｂが１．８５以下であれば、ワーク６の研削にその砥石番手の砥石が適当と判断し（Ｓ５）、切込時間間隔演算部２６がその砥石番手の砥石でワーク６を研削する場合の一定時間間隔Ｔを演算する（Ｓ７）。この場合、切込時間間隔は各粒径比Ａ／Ｂに対応して変更するようにしてもよいし、粒径比Ａ／Ｂの大小に関係なく一律の一定時間（例えば１秒間）にすることも可能である。
【００７５】
次いで切込上限量演算部２７が粒径比演算部２４で演算された粒径比Ａ／Ｂの場合のワーク６に対する切込上限量Ｄｍａｘを、砥石番手＃４００の砥石を標準的砥石として比例的に演算する（Ｓ８）。
【００７６】
全ての演算等が終了すると研削開始指令を待って（Ｓ９４）、ステップ切込制御手段１７が送り用駆動モータ１５を介して砥石を一定時間間隔Ｔで一定切込量Ｄずつワーク６に対して間欠的に切り込むステップ切込制御を行う（Ｓ１０）。そして、ワーク６が所定の仕上がり寸法になるまでステップ切込制御を継続し（Ｓ１０、Ｓ１１）、所定の仕上がり寸法になれば（Ｓ１１）、ステップ切込制御によるワーク６の研削を終了する。
【００７７】
このようにすれば、ワーク６の研削に使用する砥石の砥石番手と、ワーク６のダイヤモンド粒１の粒径Ｂとを設定することにより、粒径比Ａ／Ｂの演算、粒径比Ａ／Ｂの適否の判断、一定時間間隔Ｔの演算、切込上限量Ｄｍａｘの演算等を行い、それに従って砥石をワーク６に対して一定時間間隔Ｔで一定切込量Ｄずつ間欠的に切り込むステップ切込制御を自動的に実行することができる。
【００７８】
以上、本発明の各実施形態について詳述したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく種々の変更が可能である。例えば、実施形態では、上下一対の研削砥石７，８を備えた縦型両頭平面研削盤５の場合を例示しているが、左右に一対の研削砥石７，８を備えた横型両頭平面研削盤でも同様に実施可能である。
【００７９】
また実施形態では、縦型両頭平面研削盤５において、上側の研削砥石７を一定時間間隔Ｔで一定切込量Ｄずつ間欠的に切り込むステップ切込制御を例示しているが、上下一対の研削砥石７，８の内、その下側の研削砥石８を一定時間間隔Ｔで一定切込量Ｄずつ間欠的に切り込むようにしてもよいし、上下両方の研削砥石７，８を同時に一定時間間隔Ｔで一定切込量Ｄ／２ずつ間欠的に切り込むようにしてもよい。ただし、両方の研削砥石７，８を同時に切り込む場合には、各研削砥石７，８の一定切込量Ｄは、片側の研削砥石７又は研削砥石８を切り込む場合の略半分にすることが望ましい。これは横型両頭平面研削盤でも同様である。
【００８０】
実施形態では、ワーク６としてダイヤモンド粒１の粒径Ｂが２０μｍの複合材料３を例示しているが、ダイヤモンド粒１以外の硬質粒を含む複合材料３でも同様に実施可能である。その硬質粒は、金属母材２よりも硬質の天然材、人工材が考えられる。従って、複合材料３は、ダイヤモンド粒１又はそれ以外の天然材、人工材を含む硬質粒と、これを保持する柔らかい金属母材２とを含むものであれば十分である。研削砥石７，８はメタルボンドダイヤモンド砥石以外のものでもよい。
【００８１】
また実施形態では、ダイヤモンド粒１の粒径Ｂ２０μｍの複合材料３を、平均砥粒径Ａ３７μｍの砥石番手＃４００の砥石で研削した場合の研削結果が良好だったので、砥石番手＃４００の砥石を標準的砥石として、それを基準に他の砥石番手の砥石の切込上限量Ｄｍａｘを演算している。
【００８２】
しかし、ダイヤモンド粒１の粒径Ｂ２０μｍ以外の複合材料３であるワーク６を、平均砥粒径Ａ３７μｍ以外の砥石番手のメタルボンドダイヤモンド砥石の研削砥石７，８で研削する場合には、その複合材料３のダイヤモンド粒１の粒径Ｂと、その砥石番手のメタルボンドダイヤモンド砥石の平均砥粒径Ａとの組み合わせから標準的砥石を決めてもよい。従って、標準的砥石は砥石番手＃４００に限定されるものではない。
【００８３】
また面粗度の小さい仕様のワーク６を研削する場合には、研削砥石７，８として砥石番手＃４００以外のメタルボンドダイヤモンド砥石、例えば砥石番手＃１０００、＃１５００等のメタルボンドダイヤモンド砥石を使用することにより、効率的にワーク６を研削することも可能である。この場合には、砥石番手＃１０００、＃１５００等のメタルボンドダイヤモンド砥石が標準的砥石となることもある。
【００８４】
更に研削砥石７，８をステップ切込する場合の一定時間間隔Ｔ、一定切込量Ｄ、切込上限量は、研削砥石の平均砥粒径Ａと、ワーク６のダイヤモンド粒の粒径Ｂとの相対関係により定まるものであり、実施形態の数値に限定されるものではない。
【００８５】
実施形態では、研削砥石７，８の切込上限量Ｄｍａｘを求めて、研削砥石７，８をワーク６に切り込むときの一定切込量Ｄ（適正切込量）を切込上限量Ｄｍａｘとして説明したが、実際にワーク６を研削する一定切込量Ｄは、切込上限量Ｄｍａｘよりも若干少ない切込量Ｄを適正切込量Ｘとしてもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１          ダイヤモンド粒（硬質粒）
２          金属母材
３          複合材料
６          ワーク
７，８      研削砥石
９，１０    砥石軸
１３，１４  砥石軸用駆動モータ
１５，１６  送り用駆動モータ
１７        ステップ切込制御手段
１８        ダイヤモンド砥粒
１９        砥石母材
２０        設定手段
２１        演算手段
２２        砥石番手設定部
２３        粒径設定部
２４        粒径比演算部
２６        切込時間間隔演算部
２７        切込上限量演算部
Ｔ          一定時間間隔
Ｄ          一定切込量
Ａ          平均砥粒径
Ｂ          粒径
【図１】
2019130612.tif 000003
【図２】
2019130612.tif 000004
【図３】
2019130612.tif 000005
【図４】
2019130612.tif 000006
【図５】
2019130612.tif 000007
【図６】
2019130612.tif 000008
【図７】
2019130612.tif 000009
【図８】
2019130612.tif 000010
【図９】
2019130612.tif 000011
【図１０】
2019130612.tif 000012
【図１１】
2019130612.tif 000013
【図１２】
2019130612.tif 000014
【図１３】
2019130612.tif 000015
【図１４】
2019130612.tif 000016