(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動される軸部材の先端部外周に一対のフランジを装着して、該一対のフランジ間に研削砥石を挟持し、上記一対のフランジに研削液供給用の通路を設けた研削装置において、上記一対のフランジの、上記研削砥石を支持する両支持面にそれぞれ上記通路として内周縁から外周縁に至る複数の溝部を放射状に設けるとともに、上記軸部材の先端部外周に複数の軸方向に延びる研削液供給溝を形成して、上記両支持面の上記複数の溝部に連通させ、かつ、上記軸部材の先端部外周に、上記複数の研削液供給溝の流れ方向の先端部を互いに連通する周方向の溝を形成して、該周方向の溝により上記一対のフランジの両支持面への通液バランスを保つ構成としたことを特徴とする研削装置。
【請求項２】
上記複数の研削液供給溝を、上記軸部材の回転力を受ける研削液の流れ方向と一致するように、軸方向に対し斜めに形成し、上記複数の溝部は、外周端部を細く絞り込んだ形状とした請求項１記載の研削装置。
【請求項３】
上記一対のフランジの上記両支持面に、上記複数の溝部を互いに連通する環状溝を形成した請求項１または２記載の研削装置。
【請求項４】
上記フランジから突出する上記軸部材の先端に、内部を上記研削液供給溝に連通する研削液供給路とする筒状部材を装着した請求項１または２記載の研削装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、押出成形用金型等の細溝を研削加工する際に使用される研削装置に関し、詳しくは、砥石に研削液を供給する研削液供給機構を有する研削装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
研削砥石によって押出成形用金型等の溝加工を行う場合には、通常、砥石の冷却や加工屑を排除する目的で、砥石と加工物が接する加工部位に研削液を供給しながら研削を行っている。図６は研削液を供給する一般的な方法を示すもので、砥石９１を支持するフランジ９３、９４の外側に研削液供給ノズル９２を開口し、該ノズル９２より砥石９１の両側面に向けて研削液を噴出させて、加工部位に吹き付けるようにしている。
【０００３】
上記従来の方法は、砥石９１が厚く十分強度がある場合には有効であったが、０．５ｍｍ程度以下の細溝を加工する場合には、砥石９１も０．５ｍｍ程度以下に薄くなるために強度が低下し、高圧で研削液を吹き付けると砥石９１が撓んで加工が困難になる。これを回避するには、研削液の供給圧力を下げる必要があるが、加工中の砥石軸は約６０００ｒｐｍで回転しているため、砥石９１の側面に図６に示すような空気流が発生し、これに阻まれて、研削液が砥石９１表面に達しにくくなる問題があった。
【０００４】
一方、実開平３−１０９７６５号公報には、図７に示すように、砥石９１を挟持するフランジ９３、９４と砥石９１とで液溜９５が形成されるよう、砥石保持面９３ａ、９４ａに、リング状の凹部９３ｂ、９４ｂを形成し、さらに凹部９３ｂ、９４ｂの内周側に液溜９５に研削液を供給するための連通穴９６を、外周側に液溜９５より外方に研削液を吐出するための複数の溝部９７を設けた砥石フランジが提案されている。この砥石フランジでは、砥石軸９８内部の供給路９８ａから連通穴９６、液溜９５、溝部９７を経て、砥石１側面に直接研削液が供給されるために、外部に研削液供給ノズルを有する上記従来の方法のような空気流の問題は生じない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記砥石フランジは、液溜９５を形成するために砥石保持面９３ａ、９４ａの両面にリング状の凹部９３ｂ、９４ｂを形成しており、この部分において砥石９１が無拘束となっている（図中に×印で示す部分９１ａ）。このように広い範囲で砥石９１の無拘束部分９１ａが存在する砥石フランジを、０．５ｍｍ以下、例えば、数１０μｍ程度の細溝加工に適用した場合、砥石９１を十分支持することができず、研削液の圧力で砥石９１がバラバラに割れてしまうおそれがある。また、割れた砥石９１が研削液吐出用の溝部９７を塞ぎ、洗浄力の低下を招くばかりか、砥石９１の破片が加工部位へ運ばれ、砥石割れの原因になる。
【０００６】
また、図７の構成では、先端がテーパ状の砥石軸９８を使用し、該テーパ部内に液溜９５へ研削液を供給するための供給路９８ａを形成しているが、砥石軸９８に直接穴加工が施されているため、機械本体への穴加工による軸精度不良や剛性力低下等の問題が生じるおそれがある。
【０００７】
そこで、本発明は、細溝研削用の薄い研削砥石を使用した場合でも砥石割れを生じることがなく、加工部位へ確実に研削液を供給して、研削砥石の目詰まりや研削焼けを防止し、０．５ミリ程度以下の細溝研削を可能にすること、また、砥石軸の軸精度不良や剛性力低下を防止することの可能な研削装置の実現を目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の構成における研削装置は、回転駆動される軸部材の先端部外周に一対のフランジを装着して、該一対のフランジ間に研削砥石を挟持し、上記一対のフランジに研削液供給用の通路を設けてなる。上記一対のフランジの、上記研削砥石を支持する両支持面には、それぞれ上記通路として内周縁から外周縁に至る複数の溝部が放射状に設けてあり、上記軸部材の先端部外周に複数の軸方向に延びる研削液供給溝を形成して、上記両支持面の上記複数の溝部に連通させ、かつ、上記軸部材の先端部外周に、上記複数の研削液供給溝の流れ方向の先端部を互いに連通する周方向の溝を形成して、該周方向の溝により上記一対のフランジの両支持面への通液バランスを保つ構成としている。
【０００９】
上記構成によれば、研削液供給用の複数の溝部を放射状に設けた上記一対のフランジの両支持面間に上記研削砥石を支持しており、従来のように広い範囲で砥石の未拘束部分を形成せずに、上記フランジ内に研削液供給用の通路を設けることができる。よって、砥石の割れを防止しつつ加工部位に確実に研削液を供給して、０．５ミリ程度以下の細溝研削を効率よく行い、加工品質、加工精度および加工速度を向上させることができる。また、上記複数の溝部には、上記軸部材の外周に軸方向に設けた複数の研削液供給溝から研削液を供給するようにしたので、砥石軸内部に穴加工等を施す必要がなく、軸精度や剛性力の低下を防止することができる。
また、上記軸部材の先端部外周に、上記複数の研削液供給溝の流れ方向の先端部を互いに連通する周方向の溝を形成したので、この周方向の溝の幅を適切に調整することで、上記研削液供給溝から上記一対のフランジの両支持面に供給される研削液の通液バランスを良好に保って、両支持面間に保持される上記研削砥石の両側面に均等に研削液を供給することができる。
【００１０】
請求項２の構成では、上記複数の研削液供給溝を、上記軸部材の回転力を受ける研削液の流れ方向と一致するように、軸方向に対し斜めに形成し、上記複数の溝部は、外周端部を細く絞り込んだ形状とする。
【００１１】
請求項３の構成では、上記一対のフランジの上記両支持面に、上記複数の溝部を互いに連通する環状溝を形成する。これにより、上記複数の溝部を流れる研削液の圧力を一定として、上記複数の溝部の端部から研削液が均等に噴出されるようにすることができる。
【００１２】
請求項４の構成では、上記フランジから突出する上記軸部材の先端に、内部を上記研削液供給溝に連通する研削液供給路とする筒状部材を装着する。このようにして、上記研削液供給路から上記軸部材外周の上記研削液供給溝に研削液を容易に供給することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１（ａ）は本発明の研削装置の全体構成図、図１（ｂ）はその分解図である。図１（ａ）において、図略の駆動源に連結される砥石軸１には軸部材たるシャフト２が同軸状に設けられて、一体に回転駆動されるようになしてある。該シャフト２の先端部（図の左端部）外周には、一対のフランジたるフロントフランジ３、リヤフランジ４が装着してあり、これらフランジ３、４間に研削砥石５が挟持してある。
【００１４】
シャフト２の基端（図の右端）に設けたフランジ２１と、リヤフランジ４の間には、筒状のスペーサ部材２２が介設され、フロントフランジ３の左方に突出するシャフト２の先端（図の左端）２３には、内部を研削液の供給路６３とする筒状部材６が装着してある。筒状部材６は、図１（ｂ）のように、内周にねじ部６１ａを有する筒状の締結部材６１と、その左端側に配設され右端部にねじ部６２ａを有する筒状のベアリングホルダ６２とからなる。一方、シャフト２の先端２３外周には、これらに対応するねじ部２３ａ、２３ｂが形成してあり、シャフト２にスペーサ部材２２を介してリヤフランジ４、フロントフランジ３を順に嵌着し、フロントフランジ３より突出する上記先端２３に、上記締結部材６１とベアリングホルダ６２を順に螺挿することで締付け固定されるようになしてある。
【００１５】
研削砥石５を保持するフロントフランジ３、リヤフランジ４の両支持面３１、４１には、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、内周縁から外周縁に至る多数の溝部３２、４２が、ほぼ等間隔で放射状に設けられて、研削砥石５の側面に研削液を供給する通路を形成している。これら溝部３２、４２の外周端部３２ａ、４２ａは溝幅をやや小さく形成してあって、絞り効果により研削液が高圧で噴出するようにしてある。また、各支持面３１、４１には、複数の環状溝３３、４３が設けられており、多数の溝部３２、４２間をそれぞれ連通している。この環状溝３３、４３は、溝部３２、４２を流れる研削液の圧力を一定にするためのもので、溝部３２、４２と同幅に形成される。ここでは、各支持面３１、４１に２つの溝部３２、４２を形成しているが、必ずしもこれに限るものではなく、研削液の圧力を一定にすることが可能であれば、単数としてもよい。研削液としては、通常、水溶性の液が使用される。
【００１６】
なお、一般に知られるように、研削砥石５を、フランジ３、４の支持面３１、４１の全体で保持固定しようとすると、フランジ３、４の先端が開いてしまい、砥石保持力が低下してしまう。このため、通常、砥石支持面３１、４１の中央部を外周部に対し僅かに凹陥させる逃がし加工を行うが、本発明のような細溝研削では研削砥石５が薄く（０．５ｍｍ程度以下）、強度が低いため、逃がし量が多いとフランジ３、４間を通る研削液の圧力で、逃がし部の砥石が割れてしまう。これを避けるための適当な逃がし量として、本実施の形態では、各支持面３１、４１において、外周側の環状溝３３、４３より内側の表面を０．０２ｍｍ程度、逃がし加工することによってこれを防止している。
【００１７】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、シャフト２の先端部（左端部）外周には、軸方向に延びる多数の研削液供給溝２４が形成してあり、その外周に装着されるフランジ３、４の多数の溝部３２、４２に連通して、これら溝部３２、４２に研削液を供給するようになしてある。各研削液供給溝２４は、シャフト２の回転力を受ける研削液の流れ方向と一致するように、軸方向に対しやや斜めに形成されている。これにより、シャフト２の回転に伴い、多数の研削液供給溝２４のそれぞれにスムーズに研削液が吸入され、研削液の供給が良好になされる。
【００１８】
また、研削液供給溝２４の流れ方向の端部において、シャフト２の外周に周方向の溝２５を形成して、該溝２５により各研削液供給溝２４を互いに連通するようにしている。この溝２５は、フロントフランジ３とリヤフランジ４の通液バランスを保つためのものであり、この溝２５がないと約２：１の割合でフロントフランジ３側の通液量が多くなるが、溝２５を設けることによってリヤフランジ４側の通液量を増すことができ、研削液供給溝２４と溝２５の幅を調整することによって通液バランスを良好に保つことができる。
【００１９】
図１（ｂ）において、筒状部材６の締結部材６１は、右端面に環状溝６１ｂを有するとともに、左右端面間を連通する貫通穴６１ｃを有している。また、ベアリングホルダ６２は内部の液溜まり６２ｄと右端面の環状溝６２ｂを連通する貫通穴６２ｃを有しており、液溜まり６２ｄと、ベアリング６４が嵌着される凹部６２ｅとは貫通穴６２ｆで連通している。かくして、これら締結部材６１およびベアリングホルダ６２を、シャフト２の先端２３にねじ固定すると、貫通穴６２ｆ、液溜まり６２ｄ、貫通穴６２ｃ、環状溝６２ｂ、貫通穴６１ｃ、環状溝６１ｂにて、図１（ａ）に示す研削液供給路６３が形成される。ベアリング６４に嵌着されるホースジョイント６５には、研削液供給ポンプ７に連通するホース７１が接続してある。
【００２０】
この時、好ましくは、図５（ａ）に示すように、研削液供給ポンプ７に接続されるホース７１の途中に、研削液濾過用のフィルター８を配設するとよい。研削液濾過用のフィルター８としては、図５（ｂ）に示すように、カートリッジ式の容器８１内にフィルター８２を内蔵する公知のワインドカートリッジフィルターを用いることができ、研削液を循環使用する場合に、タンク内の研削液に混入する研削加工時の切り粉、砥粒をフィルター８で濾過した後に、研削装置に供給することができる。
【００２１】
上記構成の研削装置において、ポンプ７から供給される研削液は、研削液供給路６３を経て、シャフト２外周の研削液供給溝２４に供給される。ここで、図１（ｂ）のように、フロントフランジ３の左端面には、締結部材６１の環状溝６１ｂに対向する環状溝３ａが形成されており、研削液供給路６３を通過した研削液は、この環状溝３ａから研削液供給溝２４へ流入し、さらに、フランジ３、４の溝部３１、４１へ供給される。研削液は、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、砥石軸１の回転による遠心力によって外方に移動し、フランジ３、４の外周縁より研削砥石５の側面に沿って噴出する。
【００２２】
上記構成によれば、フランジ３、４の両支持面３１、４１に研削液供給用の多数の溝部３２、４２を均等に設けて、広い面積で砥石の未拘束部分が存在しないようにしたので、研削砥石５が０．５ｍｍ程度以下と薄い場合でも、研削砥石５に割れや撓みが生じることがない。また、両支持面３１、４１の溝部３２、４２に、シャフト２外周の研削液供給溝２４を連通させるとともに、周方向の溝２５を設けたことで、両支持面３１、４１にバランスよく研削液を供給することができる。さらに、フランジ３、４の溝部３２、４２をそれぞれ連通する環状溝３３、４３を設けて、複数の溝部３２、４２が同圧になるようにしたので、フランジ３の溝部３１およびフランジ４の溝部４１へ均等に研削液が流入する。
【００２３】
これにより、図４（ｃ）のように、フランジ３、４の内部から研削砥石５の両側面に沿って研削液を均等にかつ高圧で噴出させることができる。研削砥石５の一方の側面の通液量が他方より少ないと、砥石側面の目詰まりが増殖されて、切削抵抗バランスが崩れ、砥石は抵抗の少ない方へ進もうとするために溝の曲がりや、砥石の割れが発生するおそれがあるが、本発明の構成とすることでこれを防止し、加工精度を高めることができる。また、研削部位へ確実に研削液を供給することができるので、研削砥石５の目詰まりや研削焼けを防止することができ、０．５ｍｍ程度以下の細溝加工を良好に行うことができる。また、多数の溝部３２、４２の外周端部３２ａ、４２ａを細く絞り込んだ形状としたのでより強い液圧が得られ、洗浄、冷却効果が向上し、研削砥石５の側面に沿って研削液が高圧で供給されるので、研削液の動圧効果で砥石強度が向上する。さらに、研削液供給溝２４をシャフト２の外周に設けており、穴加工を施す必要がないので、軸精度の不良や剛性力の低下を防止することができる。
【００２４】
次に、上記構成の研削装置を使用して、実際に細溝加工を行った。研削装置の研削砥石５の幅０．０６ｍｍ、フランジ３、４からの研削砥石５の突き出し量３ｍｍとし、加工時の砥石回転数６０００ｒｐｍ、砥石周速１８８５ｍｍ／ｍｉｎ、水溶性の研削液を使用して、溝幅０．０６ｍｍ、溝深さ２．３ｍｍの細溝加工を実施した。加工する金型の材質はＳＫＤ−６１とした。
【００２５】
まず、細溝加工に先立って、研削液供給溝２４と溝２５の溝幅の調整を行った。調整は、両フランジ３、４に研削砥石５を挟持させた状態で、通水テストを行い、フロントフランジ３側の通水量が多い場合には研削液供給溝２４の幅を広げ、逆の場合には溝２５の幅を広げて、フロントフランジ３とリヤフランジ４の通水量のバランスが取りながら溝幅の調整を行った。なお、通液バランスの確認方法は、両フランジ３、４に研削砥石５を挟持させた状態で、円周方向にフランジの片側を５度程度ずらし、両フランジ３、４の溝が交互に並ぶ形として、その際の水柱の高さを目視で確認した。
【００２６】
その後、上記条件で細溝加工を実施したところ、研削部位へ良好に研削液が供給され、目詰まりや焼き付き、砥石の割れ等の不具合を生じることなく、細溝加工を行うことができた。以上のように、本発明の研削装置によれば、砥石軸への穴加工を行うことなく両フランジ３、４へバランスよく通水することが可能であり、砥石軸強度を確保し、砥石割れを防止しつつ、従来不可能であった数１０μｍ程度の細溝の研削が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の研削装置の全体構成図、（ｂ）はその分解図である。
【図２】（ａ）はフランジの支持面側の正面図、（ｂ）はフランジの側面断面図で（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｃ）はフランジの側面断面図で（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】（ａ）はシャフトの正面図、（ｂ）はシャフトの側面図である。
【図４】（ａ）は本発明の研削装置に研削液濾過用フィルタを取り付けた構成を示す図、（ｂ）は研削液濾過用フィルタの概略構成図である。
【図５】本発明の研削装置の作動を説明するための図で、（ａ）はフランジへの通液状態を示す部分断面図、（ｂ）はフランジからの研削液の噴出状態を示す図、（ｃ）は研削砥石側面への研削液の供給状態を示す図である。
【図６】従来の研削装置の研削液の供給状態を示す図である。
【図７】従来の研削装置の全体構成図である。
【符号の説明】
１  砥石軸
２  シャフト（軸部材）
２３  先端
２４  研削液供給溝
２５  周方向の溝
３、４  一対のフランジ
３１、４１  支持面
３２、４２  複数の溝部
５  研削砥石
６  筒状部材
６１  締結部材
６２  ベアリングホルダ
６３  研削液供給路
７  研削液供給ポンプ
８  研削液濾過用フィルタ
【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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