(57)【要約】【課題】  切込みやすさと工具寿命のバランスに優れた電着研削工具を提供すること。【解決手段】  外周部１１の両面に外周縁１１ｅから内方へ向けて形成された溝１５を有する円板状の台金１０と、溝１５を含む外周部１１の両面に電着された砥粒層２１とを備える電着研削工具１において、溝１５を、台金１０の外周部１１で周方向に片面ずつ交互に設ける。さらに、台金１０の外周部１１の厚さをｔとしたとき、溝の深さｄを０．１ｍｍ以上０．８ｔ以下とする。【選択図】  図３
2007021679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部の両面に外周縁から内方へ向けて形成された溝を有する円板状台金と、
前記溝を含む前記外周部の両面に電着された砥粒層とを備える電着研削工具であって、
前記溝は、前記外周部で周方向に片面ずつ交互に設けられ、
前記外周部の厚さをｔとしたとき、溝の深さが０．１ｍｍ以上０．８ｔ以下である電着研削工具。
【請求項２】
前記外周部の外周縁における前記溝の開口部長さをｗとしたとき、溝の深さが０．１ｍｍ以上１／３ｗ以下であることを特徴とする請求項１に記載の電着研削工具。
【請求項３】
前記溝の側面と前記溝底との境界が曲面とされていることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の電着研削工具。
【請求項４】
前記台金の中心軸に直交する平面と前記溝の側面とは鈍角をなすことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の電着研削工具。
【請求項５】
前記砥粒層の厚さが７５μｍ以上１００μｍ未満であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の電着研削工具。
【請求項６】
外周部の両面に外周縁から内方へ向けて形成された溝を有する円板状台金と、
前記溝を含む前記外周部の両面に電着された砥粒層とを備える電着研削工具であって、
前記溝は、前記外周部で片面ずつ交互に設けられ、
前記溝の溝底に電着された前記砥粒層の厚さをａ、切り粉の大きさをｘ、前記外周部の厚さをｔとしたとき、溝の深さｄがａ＋ｘ＜ｄ＜０．８ｔの数式で表される範囲である電着研削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、台金に砥粒を電着させた電着研削工具に関するものであり、特に溝加工用の電着研削工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
研削工具によるワークの溝加工では、例えば溝幅を拡大するために、円板状台金の両面に砥粒を電着させた電着研削工具を用いることができる。このような電着研削工具としては、円板状台金の外周部に対して砥粒を一様に電着させた電着ホイールが用いられる。しかしながら、電着ホイールの外周部はワークに対して面あたりとなるため、研削に作用する砥粒の数が多くなり、切込みにくいというだけでなく、切込んだとしても研削抵抗が高くなり、ワークが逃げて精度不良あるいは研削焼けの発生といった問題があった。
【０００３】
そこで、切込みやすさを改善するために、電着条件を変更して電着面全体の砥粒数を減らすローコンセント化や、テープで電着面を部分的に覆った上で砥粒を台金に電着するセグメント形状の砥粒電着といった手法によって研削に作用する砥粒数を減らすことが知られている。
【０００４】
また、切断用の電着研削工具では、円板状台金の外縁部に電解加工によって両面対称に溶解溝を設けた上で、外縁部に砥粒を電着させた薄刃型の切断刃が知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
他に、溝加工用及び切断用以外の電着研削工具では、平面研削用の電着砥石において、円板状台金の片面に格子状の溝や凹部を形成することで、冷却効果や円滑な切り屑の排出を実現できることが知られている（特許文献２，３及び４参照）。
【０００６】
さらに、電着研削工具以外では、鉄粉にダイヤモンド粒を混入した焼結合金で形成される切刃を備えるダイヤモンドカッターにおいて、切断能力や切断速度を高めるために、切刃の両側にＶ形、Ｕ形もしくは台形の切込溝を設けることが知られている（特許文献５参照）。なお、このようなダイヤモンドカッターでは、台金に砥粒を電着させることで切刃を形成するのではなく、切刃そのものをボンド等で台金に固着させることで工具を製作する。
【特許文献１】特公平７−１６８８７号公報
【特許文献２】特開平１１−１９８０５２号公報
【特許文献３】特開平１１−１９８０５０号公報
【特許文献４】実開平１−６４３６５号公報
【特許文献５】特開昭５９−１１８３７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の手法は工具の切込みやすさの改善に効果はあるが、同様の手法を電着ホイールに採用する場合には、次のような問題があった。
【０００８】
・電着面全体のローコンセント化
電着条件の変更によってある程度のローコンセント化は実現できるが、全面にわたる均一な電着状態の実現は難しく、砥粒の部分的な密集や過疎が解消できない。
【０００９】
・セグメント形状の砥粒電着
テープの貼付けは人手によって行うが、非常に手間がかかる作業であるため、量産効果が期待出来ないばかりか、コスト高となる。
【００１０】
・特許文献１
溝の電解加工には手間がかかる。さらに、溝を両面対称に設けることによって、外周部の厚さで厚い部分と薄い部分との差が大きくなる。これにより、薄い部分において曲がりやすくなるため、加工精度や工具寿命が低下する。
【００１１】
・特許文献２，３，４
台金の片面のみに砥粒層を設けた砥石であり、両面が加工に関与し、溝に対して切り込む作用がある溝加工用の電着ホイールとは態様が異なる。そのため、開示されているような格子状の溝や凹部をそのまま適用することができない。
【００１２】
・特許文献５
電着ホイールのような電着研削工具では砥粒層の幅を設定することで、研削の作用を発揮する研削領域を自由に設定できるが、焼結により成型される切刃では、研削領域は成型後の形状に拘束されてしまう。
【００１３】
そこで本発明は、切込みやすさと工具寿命のバランスに優れた電着研削工具の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の電着研削工具は、外周部の両面に外周縁から内方へ向けて形成された溝を有する円板状台金と、上記溝を含む上記外周部の両面に電着された砥粒層とを備える電着研削工具であって、上記溝は、上記外周部で周方向に片面ずつ交互に設けられ、上記外周部の厚さをｔとしたとき、溝の深さを０．１ｍｍ以上０．８ｔ以下とする。
【００１５】
本発明の電着研削工具によれば、台金の外周部に溝が設けられているため、研削は外周部の溝以外の部分で行われる。これにより、研削に実質的に作用する砥粒数を減らし、工具の切り込みやすさを改善することができる。また、溝は片面ずつ交互に設けられているため、工具として十分な剛性を保持させることができる。このように、台金の外周部において溝を片面ずつ交互に設けることで、切込みやすさと工具寿命のバランスに優れた電着研削工具を得ることができる。
【００１６】
なお、溝の深さは、上記外周部の外周縁における上記溝の開口部長さをｗとしたとき、０．１ｍｍ以上１／３ｗ以下としても良い。
【００１７】
また、上記溝の溝底に電着された上記砥粒層の厚さをａ、切り粉の大きさをｘ、上記外周部の厚さをｔとしたとき、溝の深さｄをａ＋ｘ＜ｄ＜０．８ｔの数式で表される範囲としても良い。
【００１８】
さらに、本発明の電着研削工具において、上記溝の側面と上記溝底との境界は曲面としても良い。溝をこのような形状とすることで、溝での砥粒の電着を安定させることができる。
【００１９】
また、本発明の電着研削工具において、上記台金の中心軸に直交する平面と上記溝の側面とは鈍角をなすようにしても良い。このような構成とすることで、溝の断面形状がすり鉢状となり、工具の製作においては砥粒の電着が安定する。また、溝側面の面積が増えるため、溝に入り込んだ切り粉が砥粒に沿って移動する面積も増えることとなり、切り粉が細かく粉砕されやすくなる。これにより、溝の目詰まりをより効果的に防止することができる。
【００２０】
さらに、本発明の電着研削工具において、上記砥粒層の厚さは７５μｍ以上１００μｍ未満とすることが好ましい。このような厚さの範囲とすることで、溝の効果を減ずることなく、工具の長寿命化を実現できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、研削に作用する砥粒数を減らしつつ、工具としての剛性を維持できるため、切込みやすさと工具寿命のバランスに優れた電着研削工具を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。なお、同一要素又は同一機能を有する要素は同一の符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。
【００２３】
図１から図３は、本発明に係る電着研削工具の一実施形態として、エアコン、冷蔵庫などにおけるコンプレッサーの調整弁を通す溝を研削するために用いられる電着ホイールを示す。
【００２４】
電着ホイール１は、鋼材等（例えば、プリハードン鋼）からなる円板状の台金１０と、台金１０の外周部１１の両面に電着された砥粒層２１とを備えている。図１に示されるように台金１０の外周部１１の両面には、研削等の機械加工によって形成された複数の溝１５が外周縁から内方へ向けて設けられている。溝１５は砥粒層２１を電着する前に機械加工によって形成するため、種々の溝形状への対応が可能であり、必要に応じて任意の形状にすることができる。また、電解加工などの化学的な処理を施す加工と比べて、研削等の機械加工は加工が容易であり、量産性にも優れる。
【００２５】
台金１０の中心部１２は、外周部１１よりも厚さを持たせており、台金の中心には取付け孔１３が設けられている。また、外周部１１の端面１１ｆは平面とされている。なお、図１及び図２において、外周部１１は一様な厚さとされているが、外縁部１１ｅを薄くし、中心部１２に近づくにつれて厚くするというように、厚さに分布を持たせても良い。
【００２６】
砥粒層２１は、溝１５を含む外周部１１のほぼ全体にわたって形成されている。砥粒層２１の直径方向の幅は特に限定されないが、研削に必要な幅であれば良い。砥粒層２１の形成は、公知の電着法によって砥粒を台金１０に固着させることで行う。このように、本発明では、溝１５を設けた台金１０に通常の電着を施すため、砥粒の電着安定性が高く、作業も容易である。なお、砥粒層２１を形成する砥粒やその粒度は、特に限定されず、用途に応じたものを用いることができる。具体的には、砥粒にはダイヤモンドやｃＢＮ（polycrystalline cubic boron nitride）といった超砥粒を用いることができる。
【００２７】
図１に示されるように、溝１５は、台金１０の全周にわたって形成されている。溝１５を設けることで、外周部１１において研削に実質的に作用する砥粒数が減らされ、工具の切込みやすさを向上させることができる。また、溝を設ける所定の間隔（図１の角度α）は溝の数に応じて設定される。具体的には、溝を片面に３２個設ける場合の角度αは１１．２５度となり、溝を片面に４０個設ける場合の角度αは９度となる。
【００２８】
図２及び図３に示されるように、溝１５は、端面形状を平面とした台金１０の外周部１１で周方向に片面ずつ交互に所定の間隔で設けられており、研削に作用する箇所は、最も厚さが薄い箇所でも、台金１０の外周部１１の厚さｔより溝１５の深さｄだけ薄くなった厚さを持つようにされている。そのため、外周部１１の厚さを、外縁部１１ｅで最も薄くし、中心部１２に近づくにつれて厚くした場合には、外縁部１１ｅにおいて溝１５を形成した部分が外周部１１で最も薄い部分となる。
【００２９】
このように台金の外周部に溝を設けることで、研削は外周部の溝以外の部分で行われるため、研削に実質的に作用する砥粒数を減らすことができる。また、溝は片面ずつ交互に設けられているため、工具として十分な剛性を保持させることができる。したがって、切込みやすさと工具寿命との両立を図ることができる。さらに、ワークの研削には研削液が用いられるが、溝１５を設けることで、ワークの研削点となる溝１５の角部にも研削液が円滑に供給され、研削効率を向上させることができる。
【００３０】
溝１５の深さｄは、次のように、台金１０の外周部１１の厚さｔを用いた式１もしくは溝１５の開口部長さｗを用いた式２で表される範囲とすることができる。
０．１（ｍｍ）＜ｄ＜０．８ｔ  ・・・（式１）
０．１（ｍｍ）＜ｄ＜ｗ／３    ・・・（式２）
これらの式で、外周部１１の厚さｔは溝を形成する前の外周部１１で最も薄い部分の厚さを示し、示す。ｄが０．１ｍｍ以下では、溝１５から切り粉が円滑に排出されなくなり、溝の目詰まりが発生しやすくなる。一方、ｄが０．８ｔ以上もしくはｗ／３では、台金１０の外周部１１の剛性が低下してしまい、加工精度の低下や工具寿命短期化の原因となる。なお、溝１５の深さｄは、式１もしくは式２の少なくとも一方を満たす値とすれば良いが、両方の式を満たす値とした場合には台金１０の外周部１１により高い剛性を与えることができる。
【００３１】
なお、上記の式１〜２を満たす値として、例えば、外周部１１の厚さｔを３〜５ｍｍ、溝１５の開口部長さｗを２〜４ｍｍとすることができる。
【００３２】
また、溝１５の深さｄは、溝底１５ｂに電着された砥粒層２１の厚さをａ、切り粉３０の大きさをｘとしたとき、次の式３で表される範囲としても良い。
ａ＋ｘ＜ｄ＜０．８ｔ  ・・・（式３）
この式で、砥粒層２１の厚さａは溝底１５ｂに電着された砥粒層の厚さの平均値であり、上記の式３の範囲外では、式１及び式２の場合と同様に、溝の目詰まり、加工精度の低下、工具寿命の短期化といった問題が起こりやすくなる。なお、切り粉３０の大きさｘは切削条件等の影響を受けて変化するため、例えば、電着ホイールの１秒あたりの切り込み量よりも小さな値を、切り粉３０の大きさｘと想定して設定することができる。
【００３３】
溝の形状に関して、図３に示されるように、溝１５の側面１５ａと溝底１５ｂとの境界Ｃは曲面とすることができる。溝の形状をこのようにすることで、溝の底面部での砥粒の電着を安定させることができる。
【００３４】
さらに、台金１０の中心軸１０ｃに直交する平面と溝１５の側面１５ａとのなす角θは鈍角とすることができる。このような構成とすることで、溝１５の断面形状がすり鉢状となり、工具の製作においては砥粒の電着を安定させることができる。また、溝側面１５ａの面積が増えるため、溝に入り込んだ切り粉３０が砥粒層２１に沿って移動する面積も増えることとなり、切り粉３０が細かく粉砕されやすくなる。そのため、工具による研削においては目詰まり防止の効果が向上する。なお、図２及び図３においては、台金１０の中心軸１０ｃに直交する平面が外周部１１の表面１１ｓと平行な場合として、角θを示している。
【００３５】
台金の外周部１１の表面１１ｓと溝１５の側面１５ａとの境界は、角付けとしても曲面としても良い。研削は溝の角でも行われるため、工具の切れ味向上を重視する場合は角付けとした方が良いが、工具寿命を重視する場合は曲面とした方が良い。
【００３６】
溝１５の溝底１５ｂに電着させる砥粒層２１は、ダイヤモンド等の超砥粒を単層で形成し、厚さａは７５μｍ以上１００μｍ以下とすることが好ましく、９０μｍ以上１００μｍ以下とすることがより好ましい。このような厚さの範囲とすることで、溝の効果を減ずることなく、工具の長寿命化を実現できる。
【００３７】
次に、本発明の実施形態に係る電着研削工具の一実施例である溝付き電着ホイールと、比較例である従来の溝なし電着ホイールとの工具寿命の比較を示す。
【００３８】
比較に用いた電着ホイールの条件は次の通りである。
［実施例］
台金の外径        ：  ２５０〜３００ｍｍ
外周部の厚さ      ：  ３〜５ｍｍ
溝の開口部長さ    ：  ２〜４ｍｍ
砥粒の種類        ：  ダイヤモンド砥粒
砥粒の粗密        ：  並
外周部端面の形状  ：  平面
外周部の溝        ：  交互溝（片面ずつ交互に形成された溝）有り
溝における砥粒    ：  有
［比較例］
台金の外径        ：  ２５０〜３００ｍｍ
外周部の厚さ      ：  ３〜５ｍｍ
溝の開口部長さ    ：  ２〜４ｍｍ
砥粒の種類        ：  ダイヤモンド砥粒
砥粒の粗密        ：  並もしくは低
外周部端面の形状  ：  平面もしくは曲面
外周部の溝        ：  スリット（両面同一箇所の溝）もしくは溝無し
溝における砥粒    ：  無
電着ホイールの形状は取付ける装置に合わせるため、台金の外径、外周部の厚さ、溝の開口部長さは上記の範囲内のものを用いた。
【００３９】
ここで、砥粒の粗密とは、相対的な指標であり、時間等の電着条件を変えることで、外周部における砥粒の密度（砥粒数）を変化させた度合を示す。なお、砥粒の粗密が低とは、従来技術のローコンセント化に相当する。また、外周部端面の形状とは、外周部の外縁部における端面の形状であり、図２の端面１１ｆ及び図４（ａ）の電着ホイール１００の側面図に示される端面１１１ｆを「平面」、図４（ｂ）の電着ホイール２００の側面図に示される端面２１１ｆを「曲面」と呼ぶ。さらに、外周部の溝については、図２に示されるように溝を片面ずつ交互に設けた実施例に係る形態を「交互溝」、図４（ｃ）の電着ホイール３００の側面図に示されるように両面同一箇所に溝３１５を設けた比較例に係る形態を「スリット」、図４（ａ）の電着ホイール４００の側面図に示されるように溝を設けない比較例に係る形態を「溝無し」と呼ぶ。
【００４０】
上記の実施例及び比較例に係る電着ホイールを用いて、１つのホイールで研削できるワークの限界数を確認した。限界数の判断は、被研削ワークにおける平行度不安定、傷発生、加工面粗度不良、寸法不安定もしくは跳ね発生のいずれかの現象の有無をもって評価した。実施例１〜１６の評価結果を表１に、比較例１〜１８の評価結果を表２に示す。
【００４１】
【表１】
2007021679.tif 000003
【００４２】
【表２】
2007021679.tif 000004
【００４３】
限界数のデータにはばらつきがあったが、実施例の電着ホイールの方が、１つのホイールで研削できるワークの数が全般に多いというだけでなく、ほとんどの電着ホイールで限界数が２０００を超えるという安定した工具寿命が得られることがわかった。
【００４４】
このように、本発明の電着研削工具によれば、台金の外周部において周方向に溝が片面ずつ交互に設けられているため、研削に実質的に作用する砥粒数を減らしつつ、工具として十分な剛性を保持させることができる。これにより、切込みやすさと工具寿命のバランスに優れた電着研削工具を得ることができる。
【００４５】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態に係る電着ホイールの正面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電着ホイールの側面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電着ホイールの溝部の断面図である。
【図４】本発明の比較例に係る電着ホイールの側面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１…電着ホイール（電着研削工具）、１０…台金、１１…外周部、１１ｅ…外縁部、１１ｆ…端面、１１ｓ…外周部１１の表面、１２…中心部、１３…取付け孔、１５…溝、１５ａ…溝側面、１５ｂ…溝底、２１…砥粒層、３０…切り粉。
【図１】
2007021679.tif 000005
【図２】
2007021679.tif 000006
【図３】
2007021679.tif 000007
【図４】
2007021679.tif 000008