(57)【要約】【課題】微細な形状も高い精度で加工できる導電性砥石の加工装置及び加工方法を提供する。【解決手段】加工液１１中に加工対象物である導電性を備えた砥石１３を配置し、砥石１３に電極を通じて放電加工を施す導電性砥石の加工装置１０において、電極に、砥石１３の加工部分２１に対して相対移動する帯状電極１４を用いた。導電性砥石の加工方法は、帯状電極１４の幅方向端部を加工部分２１に近接させ、しかも帯状電極１４の幅方向端部を砥石１３の加工部分２１に対して相対移動させて、砥石１３の加工を行う。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工液中に加工対象物である導電性を備えた砥石を配置し、該砥石に電極を通じて放電加工を施す導電性砥石の加工装置において、
前記電極に、前記砥石の加工部分に対して相対移動する帯状電極を用いたことを特徴とする導電性砥石の加工装置。
【請求項２】
請求項１記載の導電性砥石の加工装置において、前記帯状電極の厚みが０．０５〜０．５ｍｍであることを特徴とする導電性砥石の加工装置。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載の導電性砥石の加工装置において、前記加工液はイオン交換水であり、前記砥石を前記放電加工によって成形した後、引き続き電解加工によって目立てを行うことを特徴とする導電性砥石の加工装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の導電性砥石の加工装置において、前記帯状電極を連続的に送り出す送り出しローラと、該送り出しローラから送り出された帯状電極を巻き取る巻き取りローラとが設けられたことを特徴とする導電性砥石の加工装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の導電性砥石の加工装置において、前記砥石はＮＣ工作機械に取付けられていることを特徴とする導電性砥石の加工装置。
【請求項６】
加工液中に加工対象物である導電性を備えた砥石を配置し、該砥石に電極を通じて放電加工を施す導電性砥石の加工方法において、
前記電極に帯状電極を用い、該帯状電極の幅方向端部を前記砥石の加工部分に近接させ、しかも前記帯状電極の幅方向端部を前記砥石の加工部分に対して相対移動させて、前記砥石の加工を行うことを特徴とする導電性砥石の加工方法。
【請求項７】
請求項６記載の導電性砥石の加工方法において、前記加工液はイオン交換水であり、前記砥石を前記放電加工によって成形した後、引き続き電解加工によって目立てを行うことを特徴とする導電性砥石の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工対象物である導電性を備えた砥石（例えば、導電性ホイール、メタルボンドホイール）に、電極を通じて放電加工を施す導電性砥石の加工装置及び加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、例えば金型の加工は、工作機械の性能向上やＣＡＤ／ＣＡＭシステムの普及により、殆どの工程が自動化されているが、最終仕上げ工程の磨き加工は、熟練工による手作業で行われている。しかし最近では、熟練工の高齢化及び若者の製造業離れにより、熟練工不足が懸念されている。
これに対し、近年の電化製品等の小型化、軽量化、高精度化に伴い、それらを構成する部品の要求精度も厳しいものとなっている。このため、それらを生産するための金型にも高い精度が要求されるのだが、最終仕上げ工程を人手で行う以上、その精度維持には限界がある。
そこで、導電性を備えた砥石が取付けられた工作機械により、金型の磨き加工を行う方法等が提案されている。なお、金型の磨き加工の精度を高めるため、砥石の加工を以下に示すような装置及び方法を使用して、その加工精度を高めている。
【０００３】
まず、図２に示すように、ツルーイング用ホイール８０を用いた砥石８１の成形方法がある。これは、工作機械の回転軸８２に砥石８１を取付け、この回転軸８２に直交する軸を有して回転するロータリードレッサー８３に、砥石８１に加工を施すツルーイング用ホイール８０を取付け、砥石８１及びツルーイング用ホイール８０を共に回転させて、ツルーイング用ホイール８０に砥石８１を接触させ、砥石８１の成形を行う方法である。
また、通常砥石は導電性を備えているので、砥石を放電加工により成形（ツルーイング）し、更に電解加工により目立て（ドレッシング）する装置及び方法も提案されている。
放電加工に用いる電極としては、図３に示すように、工作機械の回転軸８２に取付けられた砥石８４の製品形状に対し、形状を反転させた総型（総形）の電極８５を使用したり、また特許文献１のように、導電性磁石で構成された電極を使用している。なお、放電加工が施される砥石は、平面研削盤、プランジ研削盤等の工作機械に使用されるものである。
また、特許文献２〜特許文献４に示すように、ワイヤー電極を利用した放電加工も提案されている。
なお、成形した砥石は、更に目立てが行われるが、この方法としては総型の電極を用いるＥＬＩＤ（電解インプロセスドレッシング）が使用されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平３−１９６９６８号公報（図１）
【特許文献２】
特開平１１−２２１７６５号公報（図１、図２）
【特許文献３】
特開平６−２１０５６６号公報（図１〜図３）
【特許文献４】
特開昭６２−１７６７６４号公報（第１図〜第３図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した導電性砥石の加工装置及び加工方法には、以下の問題がある。
ロータリードレッサー８３に取付けられたツルーイング用ホイール８０により砥石８１の成形を行う場合、まず始めにツルーイング用ホイール８０の成形が必要となるため、作業性が良好でなくしかも経済的でない。また、砥石８１の成形の進行に伴いツルーイング用ホイール８０の接触部が摩耗するため、砥石８１の高精度な成形ができず、しかも例えばアンダーカット形状等の微細な成形もできない。
そして、総型の電極８５により砥石８４の成形を行う場合でも、まず始めに電極８５の成形が必要となるため、作業性が良好でなくしかも経済的でない。また、加工の進行に伴い電極８５が消耗するため、やはり高い形状精度を得ることは困難である。
更に、電極にワイヤーを使用する場合、総型の電極８５と異なり電極消耗を考慮する必要はないが、ＷＥＤＧ（放電研削）を利用しているため、放電加工時の加工反力によるワイヤーのたわみを抑制するワイヤーガードが必要である。このため、成形できる形状に限界があり、例えばアンダーカット形状等の微細な形状を成形できない。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、微細な形状も高い精度で加工できる導電性砥石の加工装置及び加工方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う第１の発明に係る導電性砥石の加工装置は、加工液中に加工対象物である導電性を備えた砥石を配置し、該砥石に電極を通じて放電加工を施す導電性砥石の加工装置において、
前記電極に、前記砥石の加工部分に対して相対移動する帯状電極を用いる。
このように、電極形状を従来のようにワイヤー状でなく帯状とすることで、この帯状電極の幅方向端部を加工部分に近接させて放電加工を行うことができるので、放電加工時の加工反力による電極のたわみを防止できる。また、帯状電極を砥石の加工部分に対して相対移動させて砥石の加工を行うことで、総型の電極を使用した場合と異なり、砥石の加工部分では常に同一形状となった電極による加工が行われ、電極損耗を無視した放電加工を行うことができる。
【０００７】
前記目的に沿う第２の発明に係る導電性砥石の加工装置は、第１の発明に係る導電性砥石の加工装置において、前記帯状電極の厚みが０．０５〜０．５ｍｍである。
このように、帯状電極の厚みを０．０５〜０．５ｍｍにすることで、放電加工時の加工反力による電極のたわみを防止しながら、例えば微細形状の成形を行うことができる。
前記目的に沿う第３の発明に係る導電性砥石の加工装置は、第１及び第２の発明に係る導電性砥石の加工装置において、前記加工液はイオン交換水であり、前記砥石を前記放電加工によって成形した後、引き続き電解加工によって目立てを行う。
従来、放電加工では絶縁性の加工液が使用され、電解加工では導電性の加工液が使用されているが、加工液にイオン交換水を使用することで、放電加工と電解加工に使用する加工液を使い分けることなく、放電加工から電解加工まで同一の加工液を用いて連続的に行うことができる。
【０００８】
前記目的に沿う第４の発明に係る導電性砥石の加工装置は、第１〜第３の発明に係る導電性砥石の加工装置において、前記帯状電極を連続的に送り出す送り出しローラと、該送り出しローラから送り出された帯状電極を巻き取る巻き取りローラとが設けられている。
このように、帯状電極の送り出しローラと巻き取りローラが設けられているので、砥石の加工部分に対する帯状電極の相対移動を、簡単な構成で行うことができる。
前記目的に沿う第５の発明に係る導電性砥石の加工装置は、第１〜第４の発明に係る導電性砥石の加工装置において、前記砥石はＮＣ工作機械に取付けられている。
このように、砥石はＮＣ工作機械に取付けられているので、ＮＣ工作機械の動きで任意形状の加工を行うことが可能である。
【０００９】
前記目的に沿う第６の発明に係る導電性砥石の加工方法は、加工液中に加工対象物である導電性を備えた砥石を配置し、該砥石に電極を通じて放電加工を施す導電性砥石の加工方法において、
前記電極に帯状電極を用い、該帯状電極の幅方向端部を前記砥石の加工部分に近接させ、しかも前記帯状電極の幅方向端部を前記砥石の加工部分に対して相対移動させて、前記砥石の加工を行う。
このように、従来のようなワイヤー状電極でなく帯状電極を使用し、この帯状電極の幅方向端部を加工部分に近接させることで、放電加工時の加工反力による電極のたわみを防止できる。また、帯状電極を砥石の加工部分に対して相対移動させて砥石の加工を行うことで、総型の電極を使用した場合と異なり、砥石の加工部分では常に同一形状となった電極による加工が行われ、電極損耗を無視した放電加工を行うことができる。
前記目的に沿う第７の発明に係る導電性砥石の加工方法は、第６の発明に係る導電性砥石の加工方法において、前記加工液はイオン交換水であり、前記砥石を前記放電加工によって成形した後、引き続き電解加工によって目立てを行う。
このように、加工液にイオン交換水を使用することで、例えば、電圧、電流、砥石と帯状電極との距離を調整することにより、放電加工と電解加工に使用する加工液を使い分けることなく、放電加工から電解加工まで同一の加工液を用いて連続的に行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係る導電性砥石の加工装置の説明図である。
【００１１】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る導電性砥石の加工装置（以下、単に加工装置とも言う）１０は、イオン交換水（加工液の一例）１１を貯留する容器１２を有し、イオン交換水１１中に加工対象物である導電性を備えたメタルボンドホイール（砥石の一例）１３を配置して、メタルボンドホイール１３に帯状電極１４を通じて放電加工を施し、更に電解加工を施す装置である。なお、放電加工によりメタルボンドホイール１３を所定形状に成形（ツルーイング）した後、更に電解加工により目立て（ドレッシング）を行う。以下、詳しく説明する。
【００１２】
イオン交換水１１は、抵抗率が例えば０．１〜１０ｋΩｍのものであり、放電加工に必要な絶縁性を備えると共に、電解加工に必要な導電性も備えるものである。これにより、メタルボンドホイール１３を放電加工によって成形した後、容器１２内のイオン交換水１１を導電性を備える液体に入れ換えることなく、引き続き電解加工によって目立てを行うことができる。
メタルボンドホイール１３は、ＮＣ工作機械の回転可能な取付け軸１５に取付けられており、その形状は略円柱状で、上部及び下部の角部が曲面で構成されている。このメタルボンドホイール１３は、平均粒径が例えば１〜１０μｍの砥粒１６を有しており、この砥粒１６をボンド材１７で固定し、ボンド材１７内に砥粒１６を多数分散させた構成となっている。ここで、砥粒１６としては、例えば、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）、ダイヤモンド等の硬質材料を使用でき、ボンド材１７としては、例えば、鉄、鋳鉄、ニッケル、銅等の導電性を備える金属を使用できる。
【００１３】
帯状電極１４は銅で構成され、厚みが０．０５〜０．５ｍｍで、幅が例えば１〜５ｍｍのものである。なお、帯状電極の材質は、導電性を備えた他の材質、例えば黄銅等の銅合金で構成することも可能である。
このように、帯状電極１４の厚みを０．０５〜０．５ｍｍの範囲に設定することで、従来行うことが困難であった高精度な放電加工や微細形状の放電加工を行うことができる。なお、求められる加工形状を考慮すれば、帯状電極の厚みを０．０８〜０．４ｍｍ、更には０．１〜０．３ｍｍに設定することが好ましい。
【００１４】
この帯状電極１４は、容器１２の一方側内壁に回転自在に設けられた送り出しローラ１８、ガイドローラ１９、及び巻き取りローラ２０に掛け渡されており、初期状態では、送り出しローラ１８に必要な量の未使用の帯状電極１４が巻かれており、この帯状電極１４の長手方向先端部が巻き取りローラ２０に取付けられている。なお、ガイドローラ１９及び巻き取りローラ２０は略同一高さに配置され、その下方に送り出しローラ１８が配置されている。また、巻き取りローラ２０には図示しない駆動手段が設けられている。
【００１５】
この送り出しローラ１８、ガイドローラ１９、及び巻き取りローラ２０は、帯状電極１４の上流側から下流側へかけて順次配置され、駆動手段によって巻き取りローラ２０を回転駆動させることで、帯状電極１４を送り出しローラ１８から連続的に送り出し、送り出された帯状電極１４をガイドローラ１９で所定の高さまで上昇させた後、巻き取りローラ２０で巻き取ることが可能になる。
なお、このガイドローラ１９と巻き取りローラ２０との間を走行する帯状電極１４により、メタルボンドホイール１３の加工部分２１の放電加工を行うので、メタルボンドホイール１３の側部の加工部分２１に対して帯状電極１４が相対移動するようになっている。
【００１６】
また、取付け軸１５及びガイドローラ１９には、それぞれリード線（図示しない）が接続され、この各リード線が加工電源装置に接続されている。この加工電源装置としては、例えば蓄勢式（コンデンサー方式）のマイクロ放電加工電源を使用できる。なお、取付け軸１５は陽極（アノード）側のリード線、ガイドローラ１９は陰極（カソード）側のリード線にそれぞれ接続されている。
これにより、取付け軸１５及びガイドローラ１９を介して、メタルボンドホイール１３及び帯状電極１４に放電電力を供給することが可能になる。なお、メタルボンドホイール１３及び帯状電極１４間に放電が行われた場合の電流は、Ａ／Ｄコンバータ（図示しない）でデジタル信号に変換し、コンピュータに入力してその電流値を確認することもできる。
このように、ＮＣ工作機械に取付けたメタルボンドホイール１３の加工に帯状電極１４を使うことで、仕上げ工程の磨き加工の自動化が可能になる。また、磨き加工を、ＮＣ工作機械を使った数値制御によって行うことにより、高い形状精度を備え、しかも鏡面の状態となったメタルボンドホイール１３を得ることが可能である。
【００１７】
続いて、本発明の一実施の形態に係る導電性砥石の加工方法について、前記した導電性砥石の加工装置１０を用いて説明する。
まず、容器１２にイオン交換水１１を投入し、メタルボンドホイール１３が取付けられたＮＣ工作機械を作動させ、このイオン交換水１１中にメタルボンドホイール１３を配置する。
次に、駆動手段により巻き取りローラ２０を回転駆動させ、帯状電極１４を例えば数ｍｍ／分から数十ｍｍ／分の低速の走行速度に調節し、加工電源装置により、例えば８０〜１２０Ｖの電圧をかける。
【００１８】
ＮＣ工作機械により取付け軸１５を回転させ、メタルボンドホイール１３を例えば数十から数百ｒｐｍの速度に回転させて、更にメタルボンドホイール１３をＮＣ工作機械の数値制御により動かし、帯状電極１４の幅方向端部とメタルボンドホイール１３の加工部分２１との距離が、例えば１〜５μｍになるように近接させる。
これにより、メタルボンドホイール１３の加工部分２１に対して帯状電極１４を相対移動させることができるので、帯状電極１４の幅方向端部を常時かえながら、メタルボンドホイール１３に帯状電極１４を通じて放電加工を施し、メタルボンドホイール１３の加工を行うことができる。
従って、メタルボンドホイール１３の加工部分２１では、常に同一形状の帯状電極１４による放電加工が行われ、電極損耗を無視できるため、メタルボンドホイール１３を任意形状（例えば、半球状、タイヤ状、コマ状、微細形状等）に、しかも高い精度で成形することが可能である。
【００１９】
メタルボンドホイール１３を放電加工によって成形した後、引き続き電解加工によって目立てを行う。
この電解加工では、帯状電極１４の幅方向端部とメタルボンドホイール１３の加工部分２１との距離を、放電加工時における距離よりも離れた距離（例えば１０μｍの範囲まで）に設定して行う。これにより、ボンド材１７の表層部が溶け出し、ボンド材１７の内部に埋まっていた砥粒１６を表面に突出させることができる。
なお、放電加工及び電解加工は、メタルボンドホイール１３の配置をＮＣ工作機械の数値制御により行うため、高精度な成形及び目立てを実施できる。
このように、電極として帯状電極１４を使用するため、従来のように総型の電極を作製する必要がなく、ＮＣ工作機械の制御命令のみであらゆる工具形状に対応できる。
【００２０】
以上、本発明を、一実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の導電性砥石の加工装置及び加工方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
また、前記実施の形態においては、加工液にイオン交換水を使用した場合について説明したが、放電加工のみを行う場合は、従来のように、油や純水等の絶縁液を使用することが可能である。
そして、前記実施の形態においては、帯状電極を連続的に送り出しローラから送り出し、この送り出された帯状電極を巻き取りローラで巻き取り、砥石の加工部分に対して帯状電極を相対移動させた場合について説明した。しかし、砥石の加工部分に対して帯状電極を相対移動できるのならば、予め固定配置された帯状電極に対して、砥石を所定速度で移動させ、砥石に放電加工を施すことも可能である。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１〜５記載の導電性砥石の加工装置、及び請求項６及び７記載の導電性砥石の加工方法においては、電極形状を従来のようにワイヤー状でなく帯状とすることで、この帯状電極の幅方向端部を加工部分に近接させて放電加工を行うことができるので、放電加工時の加工反力による電極のたわみを防止でき、砥石の高精度の成形が可能になる。
また、帯状電極を砥石の加工部分に対して相対移動させて砥石の加工を行うことで、総型の電極を使用した場合と異なり、砥石の加工部分では常に同一形状となった電極による加工が行われ、電極損耗を無視した放電加工を行うことができ、砥石の高精度の成形が可能になる。
【００２２】
特に、請求項２記載の導電性砥石の加工装置においては、帯状電極の厚みを０．０５〜０．５ｍｍにすることで、放電加工時の加工反力による電極のたわみを防止しながら、例えば微細形状の成形を行うことができ、砥石の成形を更に高精度に行うことができる。
請求項３記載の導電性砥石の加工装置、及び請求項７記載の導電性砥石の加工方法においては、加工液にイオン交換水を使用することで、放電加工と電解加工に使用する加工液を使い分けることなく、放電加工から電解加工まで同一の加工液を用いて連続的に行うことができ、作業性が良好で、しかも作業時間の短縮を図ることができる。
【００２３】
請求項４記載の導電性砥石の加工装置においては、帯状電極の送り出しローラと巻き取りローラが設けられているので、砥石の加工部分に対する帯状電極の相対移動を、簡単な構成で行うことができ経済的である。
請求項５記載の導電性砥石の加工装置においては、砥石がＮＣ工作機械に取付けられているので、ＮＣ工作機械の動きで任意形状の加工を行うことが可能である。これにより、例えば、半球状、タイヤ状、コマ状、微細形状等のあらゆる形状の砥石を、高精度に加工できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る導電性砥石の加工装置の説明図である。
【図２】従来例に係る砥石の加工方法の説明図である。
【図３】従来例に係る砥石の加工方法の説明図である。
【符号の説明】
１０：導電性砥石の加工装置、１１：イオン交換水（加工液）、１２：容器、１３：メタルボンドホイール（砥石）、１４：帯状電極、１５：取付け軸、１６：砥粒、１７：ボンド材、１８：送り出しローラ、１９：ガイドローラ、２０：巻き取りローラ、２１：加工部分
【図１】
2004322234.tif 000003
【図２】
2004322234.tif 000004
【図３】
2004322234.tif 000005