(57)【要約】【課題】脆性材料によって形成された部材であっても、部材を損傷することなく研削加工することができ、円形断面に容易に加工することができる脆性材料の研削加工方法を提供する。【解決手段】脆性材料によって形成された被加工部材Ｂを砥石Ｓによって研削加工する方法であって、被加工部材Ｂの側面をクランプ手段によって挟んで固定するときに、被加工部材Ｂとクランプ手段との間に、被加工部材Ｂより柔らかい緩衝部材Ｆを配置する。クランプ手段によって被加工部材Ｂを固定したときに、被加工部材Ｂに局所的に大きな応力が発生することを防ぐことができるので、脆性材料によって形成された被加工部材Ｂであっても、被加工部材Ｂを損傷することなく、確実に研削加工することができる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
脆性材料によって形成された被加工部材を砥石によって研削加工する方法であって、
前記被加工部材の側面をクランプ手段によって挟んで固定するときに、前記被加工部材とクランプ手段との間に、前記被加工部材より柔らかい緩衝部材を配置する
ことを特徴とする脆性材料の研削加工方法。
【請求項２】
前記緩衝部材の素材が、弾性体である
ことを特徴とする請求項１記載の脆性材料の研削加工方法。
【請求項３】
砥石の追い込み量を、１〜２μｍとする
ことを特徴とする請求項１記載の脆性材料の研削加工方法。
【請求項４】
脆性材料によって形成された被加工部材の側面を砥石によって研削加工する方法であって、
前記被加工部材の端面をクランプ手段によって挟んで固定するときに、前記被加工部材とクランプ手段との間に、前記被加工部材より熱膨張係数が小さい固定部材を配置し、
前記被加工部材の外径を研削するときに、前記固定部材も同時に研削する
ことを特徴とする脆性材料の研削加工方法。
【請求項５】
前記固定部材が、カーボンである
ことを特徴とする請求項４記載の脆性材料の研削加工方法。
【請求項６】
前記被加工部材の両端面が互いに平行となるように研削した後で、前記被加工部材をクランプ手段によって挟んで固定する
ことを特徴とする請求項４記載の脆性材料の研削加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、脆性材料の研削加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機械部品等に使用される被加工部材の寸法精度や表面粗さを向上させる仕上加工には、一般的には、砥石を使用した研削加工が採用される。このとき、加工される被加工部材をバイスによって挟んで研削盤のテーブル上に固定し、固定された状態の被加工部材に回転している砥石を押し当てると、砥石が接触した部分を削り取ることができるので、被加工部材を所望の寸法や表面粗さに加工することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、被加工部材の表面の凹凸が激しければ、バイスで挟んだときに、バイスと被加工部材が接触する部分の面積が小さくなる。言い換えれば、被加工部材の表面の凸部だけがバイスと接触することになり、その部分に大きな応力が発生してしまう。すると、脆性材料によって形成された部材であれば、その応力によって部材が欠けたり割れたりしてしまうので、製品品質が低下してしまう。
また、バイスによって挟んだときには割れなくても、砥石の追い込み量、つまり被加工部材に対する砥石の切り込み量が大きくなれば、砥石を被加工部材に押し付けたときの応力が大きくなるから、その応力によって割れてしまう可能性が高くなる。
さらに、断面形状が円形でない被加工部材を、円形断面に加工する場合には、被加工部材の軸方向両端面に一対のセンター穴を形成し、この一対のセンター穴に主軸のセンターをそれぞれ押し付けることによって被加工部材の中心軸と主軸の中心軸を一致させている。しかし、脆性材料によって形成された被加工部材であれば、センター穴を形成したときに被加工部材が割れてしまう可能性があるし、主軸のセンターを一対のセンター穴に押し付けているから、センター穴を形成した部分に加わる応力が大きくなり、その部分から被加工部材が割れてしまう可能性が高くなる。したがって、脆性材料で形成された被加工部材を円形断面に加工することは非常に困難であった。
【０００４】
本発明はかかる事情に鑑み、脆性材料によって形成された被加工部材であっても、被加工部材を損傷することなく研削加工することができ、円形断面に容易に加工することができる脆性材料の研削加工方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の脆性材料の研削加工方法は、脆性材料によって形成された被加工部材を砥石によって研削加工する方法であって、前記被加工部材の側面をクランプ手段によって挟んで固定するときに、前記被加工部材とクランプ手段との間に、前記被加工部材より柔らかい緩衝部材を配置することを特徴とする。
請求項２の脆性材料の研削加工方法は、請求項１記載の発明において、前記緩衝部材の素材が、弾性体であることを特徴とする。
請求項３の脆性材料の研削加工方法は、請求項１記載の発明において、砥石の追い込み量を、１〜２μｍとすることを特徴とする。
請求項４の脆性材料の研削加工方法は、脆性材料によって形成された部材の側面を砥石によって研削加工する方法であって、前記被加工部材の端面をクランプ手段によって挟んで固定するときに、前記被加工部材とクランプ手段との間に、前記被加工部材より熱膨張係数が小さい固定部材を配置し、前記被加工部材の外径を前記固定部材とともに研削することを特徴とする。
請求項５の脆性材料の研削加工方法は、請求項４記載の発明において、前記固定部材が、カーボンであることを特徴とする。
請求項６の脆性材料の研削加工方法は、請求項４記載の発明において、前記被加工部材の両端面が互いに平行となるように研削した後で、前記被加工部材をクランプ手段によって挟んで固定することを特徴とする。
【０００６】
請求項１の発明によれば、クランプ手段によって被加工部材を締め付けても、緩衝部材が変形して、緩衝部材と被加工部材との接触面積を大きくすることができる。よって、クランプ手段によって被加工部材を固定したときに、被加工部材に局所的に大きな応力が発生することを防ぐことができるので、脆性材料によって形成された被加工部材であっても、被加工部材を損傷することなく、確実に研削加工することができる。
請求項２の発明によれば、緩衝部材が弾性体であるから、緩衝部材と被加工部材との接触面積をより大きくすることができる。しかも、クランプ手段による締付力が必要以上に大きくなっても、緩衝部材が変形してその締付力を吸収するので、被加工部材が破損することを防ぐことができる。
請求項３の発明によれば、追い込み量が、１〜２μｍであるから、研削時に被加工部材に加わる応力を小さくすることができる。よって、加工時に部材が割れたりすることを防ぐことができる。
請求項４の発明によれば、被加工部材を、固定部材に挟んだ状態で固定部材とともに研削するので、被加工部材の角部が欠けたり割れたりすることを防ぐことができる。また、被加工部材を、その断面が円形となるように加工する場合には、センター穴を設けなくても、被加工部材を、その中心軸がクランプ手段の中心軸と同軸である円形断面に加工することができる。よって、脆性材料によって形成された被加工部材であっても、円形断面を有し、かつ両端面にセンター穴のない製品に加工することができる。
請求項５の発明によれば、カーボンは硬度が低く、研削しても粉末状となるため、砥石が目詰まりを起こすことを防ぐことができる。しかも、熱伝導率が高いため、研削したときに発生する熱を外部に容易に逃がすことができるから、研削したときに発生する熱によって被加工部材が変形することを防ぐことができる。よって、砥石による加工効率を高くすることができ、しかも加工精度を高くすることができる。
請求項６の発明によれば、被加工部材を、その両端面を互いに平行な平坦面に加工してからクランプ手段によって固定するから、被加工部材を円形断面に正確に加工することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は本発明の研削加工方法によって被加工部材Ｂの端面を研削している状態の説明図である。図２は本発明の研削加工方法によって被加工部材Ｂの側面を研削している状態の説明図である。
【０００８】
図１および図２において、符号Ｓは砥石を示しており、符号Ｄはバイスを示している。
また、符号Ｂは本発明の研削加工方法によって研削される被加工部材を示している。この被加工部材Ｂは、例えばセラミックス等の脆性材料を、ホットプレスや熱間等方圧プレスによって成形した部材である。焼結法等によって成形された被加工部材Ｂは、成形されたままでは、その表面に大きな凹凸があり表面が粗く、また、成形時において素材の収縮や反りなどが発生するため、外形の寸法制度が悪いので、砥石Ｓなどの研削手段によって研削加工される。
脆性材料によって形成された被加工部材Ｂを研削加工する場合、被加工部材の固定時や研削時にチッピングや割れが発生しやすいが、本発明の研削加工方法を採用すれば、チッピングなどを発生させることなく、被加工部材Ｂを研削することができる。
そこで、以下に本発明の研削加工方法を説明する。
【０００９】
図１に示すように、研削加工を行う場合には、被加工部材ＢをバイスＤによって挟んで固定する。このとき、バイスＤと被加工部材Ｂの間に、被加工部材Ｂより柔らかい緩衝部材Ｆを配置する。すると、バイスＤにより被加工部材Ｂを締め付けても、被加工部材Ｂが割れたり欠けたりする前に、緩衝部材Ｆが変形する。このため、緩衝部材Ｆと被加工部材Ｂとの接触面積が大きくなり、被加工部材Ｂに加わる応力を小さくすることができる。言い換えれば、被加工部材Ｂに局所的に大きな応力が発生することを防ぐことができるので、脆性材料によって形成された被加工部材Ｂであっても、被加工部材Ｂを損傷することなく、固定することができる。
【００１０】
とくに、緩衝部材Ｆの素材として、樹脂やプラスチック、布などの弾性体を採用すれば、緩衝部材Ｆの変形量をより大きくできるので、両者の接触面積をより大きくすることができる。すると、被加工部材Ｂに加わる応力をさらに小さくすることができるので、被加工部材Ｂを固定したときに損傷が発生することをより確実に防ぐことができる。
しかも、バイスＤによる締付力が必要以上に大きくなっても、緩衝部材Ｆが変形してその締付力を吸収するので、誤って締め付け力が急激に大きくなっても、被加工部材Ｂが破損することを防ぐことができる。
上記のバイスＤが特許請求の範囲にいうクランプ手段である。
【００１１】
被加工部材Ｂを固定すると、砥石Ｓを回転させながら被加工部材Ｂの端面に押し付ける。すると、砥石Ｓによって被加工部材Ｂの表面を研削加工することができる。このとき、砥石Ｓの１回の追込み量を１〜２μｍにする。通常の研削加工における砥石Ｓの追込み量が数十〜数百μｍであるのに対し、本発明の研削加工方法では、砥石Ｓの送り量が通常の追込み量の数十分の１〜数百分の１程度であるから、研削時に砥石Ｓから被加工部材Ｂに加わる応力を小さくすることができるから、加工時に被加工部材Ｂが割れたりすることを防ぐことができる。
【００１２】
図２に示すように、被加工部材Ｂの側面を加工する場合には、被加工部材Ｂの両端面を、クランプ手段であるクランプ軸Ｃによって挟んで固定する。このとき、被加工部材Ｂとクランプ軸Ｃとの間に、固定部材Ｇを配置する。この固定部材Ｇには、被加工部材Ｂより熱膨張係数が同等かもしくは小さい素材によって形成されたものを使用する。
そして、砥石Ｓを回転させながら砥石Ｓを被加工部材Ｂの側面に押し当てれば、被加工部材Ｂの側面を研削することができる。このとき、被加工部材Ｂとともに固定部材Ｇも研削する。すると、被加工部材Ｂの角部近傍を研削するときでも、角部には固定部材Ｇが接触しているので、被加工部材Ｂの角部が欠けたり割れたりすることを防ぐことができる。
【００１３】
とくに、被加工部材Ｂを、その断面が円形となるように加工する場合には、クランプ軸Ｃをその中心軸周りに回転させた状態で、砥石Ｓを被加工部材Ｂの外形押し当てる。すると、被加工部材Ｂの外形を中心軸から一定の距離に加工できる。つまり、センター穴を設けなくても、被加工部材Ｂを、その中心軸がクランプ手段の中心軸と同軸である円形断面に加工することができる。よって、脆性材料によって形成された被加工部材Ｂであっても、円形断面を有し、かつ両端面にセンター穴のない製品に加工することができる。
そして、被加工部材Ｂの両端面が互いに平行となるように研削した後で、被加工部材Ｂをクランプ軸Ｃによって挟んで固定すれば、被加工部材Ｂを円形断面に正確に加工することができる。
【００１４】
また、前記固定部材Ｇの素材をカーボンとすれば、カーボンは硬度が低く、研削しても粉末状となるため、砥石Ｓが目詰まりを起こすことを防ぐことができる。しかも、熱伝導率が高いため、研削したときに発生する熱を外部に容易に逃がすことができるから、研削したときに発生する熱によって被加工部材Ｂが変形することを防ぐことができる。よって、砥石Ｓによる加工効率を高くすることができ、しかも加工精度を高くすることができる。
なお、固定部材Ｇに水分を含ませておけば、研削したときに発生する熱を逃がす効果をさらに高くすることができる。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、クランプ手段によって被加工部材を締め付けても、緩衝部材が変形して、緩衝部材と被加工部材との接触面積を大きくすることができる。よって、クランプ手段によって被加工部材を固定したときに、被加工部材に局所的に大きな応力が発生することを防ぐことができるので、脆性材料によって形成された被加工部材であっても、被加工部材を損傷することなく、確実に研削加工することができる。
請求項２の発明によれば、緩衝部材が弾性体であるから、緩衝部材と被加工部材との接触面積をより大きくすることができる。しかも、クランプ手段による締付力が必要以上に大きくなっても、緩衝部材が変形してその締付力を吸収するので、被加工部材が破損することを防ぐことができる。
請求項３の発明によれば、追込み量が１〜２μｍであるから、研削時に被加工部材に加わる応力を小さくすることができる。よって、加工時に部材が割れたりすることを防ぐことができる。
請求項４の発明によれば、被加工部材を、固定部材に挟んだ状態で固定部材とともに研削するので、被加工部材の角部が欠けたり割れたりすることを防ぐことができる。また、被加工部材を、その断面が円形となるように加工する場合には、センター穴を設けなくても、被加工部材を、その中心軸がクランプ手段の中心軸と同軸である円形断面に加工することができる。よって、脆性材料によって形成された被加工部材であっても、円形断面を有し、かつ両端面にセンター穴のない製品に加工することができる。
請求項５の発明によれば、カーボンは硬度が低く、研削しても粉末状となるため、砥石が目詰まりを起こすことを防ぐことができる。しかも、熱伝導率が高いため、研削したときに発生する熱を外部に容易に逃がすことができるから、研削したときに発生する熱によって被加工部材が変形することを防ぐことができる。よって、砥石による加工効率を高くすることができ、しかも加工精度を高くすることができる。
請求項６の発明によれば、被加工部材を、その両端面を互いに平行な平坦面に加工してからクランプ手段によって固定するから、被加工部材を円形断面に正確に加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の研削加工方法によって被加工部材Ｂの端面を研削している状態の説明図である。
【図２】本発明の研削加工方法によって被加工部材Ｂの側面を研削している状態の説明図である。
【符号の説明】
Ｂ　　被加工部材
Ｃ　　クランプ軸
Ｄ　　バイス
Ｆ　　緩衝部材
Ｇ　　固定部材
Ｓ　　砥石
【図１】
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【図２】
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