(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状本体の外周面に、砥粒層を備えた円筒状研削面が設けられた円筒研削型砥石車であって、
該円筒状本体の両側の底面に、その両側で相互に異なる弾性率を備えた合成樹脂層が少なくとも該底面の外周部を被覆するようにそれぞれ設けられており、前記円筒研削型砥石車は、調整車との間で被削材を通過させる過程で該被削材を研削するスルーフィード方式のセンタレス加工に用いられるものであり、前記合成樹脂層の一方が該被削材の入口側に設けられると共に、他方が該被削材の出口側に設けられており、前記入口側に設けられた合成樹脂層は、前記出口側に設けられた合成樹脂層よりも弾性率が低いものであることを特徴とする円筒研削型砥石車。
【請求項２】
前記合成樹脂層は、骨材としてセラミックスを含むものである請求項１の円筒研削型砥石車。
【請求項３】
前記合成樹脂層は、フェノール樹脂を主成分とするものである請求項１又は２の円筒研削型砥石車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえばスルーフィード方式のセンタレス研削加工などに好適に用いられる円筒研削型砥石車の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工業研削に用いられる砥石車の一態様として、その軸心まわりに回転させられながら被削材に摺接されることにより、その円筒状外周面に設けられた砥粒層で被削材の被削面を研削加工する円筒研削型砥石車が知られている。そのような円筒研削型砥石車の中でも、ダイヤモンド砥粒あるいはＣＢＮ砥粒といった所謂超砥粒を用いた砥石車は、アルミナ砥粒や炭化ケイ素砥粒などの一般砥粒を用いた砥石車と比較して研削に関与する砥粒層の寿命が長く、また、超砥粒それ自体が比較的高価である為、研削に関与する円筒状外周面の表層のみに超砥粒砥材を使用したものがほとんどである。近年、かかる超砥粒を用いた砥石車の普及は、研削加工現場の省人化および自動化を急速に推し進めてきており、様々な分野において多用されるとともに、さらなる研削性能の向上を目的とした開発が進められている。
【０００３】
そのような円筒研削型砥石車を用いた研削加工の一例として、軸状の被削材を円筒研削型砥石車、調整砥石車およびブレード（受け板）で支えて、主としてかかる被削材の円筒状外周面を研削する研削加工であるセンタレス研削加工が知られている。図１は、上記円筒研削型砥石車としてセグメント型砥石車１０を用いたスルーフィード方式のセンタレス研削加工について説明する図である。スルーフィード方式のセンタレス研削加工は、この図に示すように、上記セグメント型砥石車１０および調整砥石車１２が、被削材１４の進行方向すなわち図において矢印で示す一方向に関して右回りにそれぞれその軸心まわりに回転させられた状態で、円筒状の被削面を備えた上記被削材１４が、上記セグメント型砥石車１０による研削加工に関する入口ｅｎおよび出口ｅｘにそれぞれ配設された案内板１６に案内されて、上記セグメント型砥石車１０と上記調整砥石車１２との間に配設されたブレード１８上に載置され、上記一方向に順次搬送されつつ上記セグメント型砥石車１０と上記調整砥石車１２との間で挟圧され、上記調整砥石車１２によって所定の回転数でその軸心まわりに自転させられつつ、上記セグメント型砥石車１０の外周面に設けられた砥粒層によって研削加工されるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のようなスルーフィード方式のセンタレス研削加工においては、上記被削材１４がたとえば約５〜１０ｍ／ｍｉｎ程度といった速度で上記一方向に順次搬送されるものであり、上記案内板１６は必然的に上記セグメント型砥石車１０および上記調整砥石車１２から若干距離離隔されている為、上記被削材１４が上記研削加工に関する入口ｅｎに送り込まれる際にばたつき、上記セグメント型砥石車１０における入口ｅｎ付近の部分に衝撃を与えてかかる部分に異常摩耗を引き起こす可能性があった。また、上記被削材１４は上記研削加工に関する出口ｅｘから送り出される際にもばたつき、それによって上記被削材１４の加工精度が低下するという不具合が生じる可能性があった。
【０００５】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、局所的な異常摩耗を引き起こすことなく、高い加工精度で被削材を研削加工することができる円筒研削型砥石車を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成する為に、本発明の要旨とするところは、円筒状本体の外周面に、砥粒層を備えた円筒状研削面が設けられた円筒研削型砥石車であって、その円筒状本体の両側の底面に、その両側で相互に異なる弾性率を備えた合成樹脂層が少なくともその底面の外周部を被覆するようにそれぞれ設けられており、前記円筒研削型砥石車は、調整車との間で被削材を通過させる過程でその被削材を研削するスルーフィード方式のセンタレス加工に用いられるものであり、前記合成樹脂層の一方がその被削材の入口側に設けられると共に、他方がその被削材の出口側に設けられており、前記入口側に設けられた合成樹脂層は、前記出口側に設けられた合成樹脂層よりも弾性率が低いものであることを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の効果】
このようにすれば、前記円筒研削型砥石車における円筒状本体の両側の底面に、その両側で相互に異なる弾性率を備えた合成樹脂層が少なくともその底面の外周部を被覆するようにそれぞれ設けられており、前記円筒研削型砥石車は、調整車との間で被削材を通過させる過程でその被削材を研削するスルーフィード方式のセンタレス加工に用いられるものであり、前記合成樹脂層の一方がその被削材の入口側に設けられると共に、他方がその被削材の出口側に設けられており、前記入口側に設けられた合成樹脂層は、前記出口側に設けられた合成樹脂層よりも弾性率が低いものである為、スルーフィード方式のセンタレス研削加工に際して、被削材が研削加工に関する入口に送り込まれる際、および出口から送り出される際のばたつきが前記合成樹脂層により緩和される。スルーフィード方式のセンタレス研削加工においては、前記円筒研削型砥石車と調整砥石車との相互間隔について、研削加工に関する入口側を出口側よりも若干広くすることで、前記円筒研削型砥石車における入口側にて大部分の研削加工をおこない、出口側にて仕上加工をおこなうといった研削方式が一般的にとられる。そのような場合に、前記円筒状本体の両側の底面に、相互に異なる弾性率を備えた前記合成樹脂層がそれぞれ設けられた前記円筒研削型砥石車を、入口側に比較的弾性率の低い前記合成樹脂層が、出口側に比較的弾性率の高い前記合成樹脂層が配設されるように用いることで、入口側の前記合成樹脂層によって前記被削材のばたつきをより好適に抑制し、出口側の前記合成樹脂層によって前記被削材の加工精度をより高めることができる。すなわち、局所的な異常摩耗を引き起こすことなく、高い加工精度で被削材を研削加工することができる円筒研削型砥石車を提供することができる。
【０００９】
【発明の他の態様】
ここで、好適には、前記合成樹脂層は、骨材としてセラミックスを含むものである。このようにすれば、かかるセラミックスの含有割合を変更することで前記合成樹脂層に所望の弾性率を付与することができる。
【００１０】
また、好適には、前記合成樹脂層は、フェノール樹脂を主成分とするものである。フェノール樹脂は耐熱性、弾力性、および機械的強度に優れた合成樹脂材料である為、このようにすれば、前記円筒研削型砥石車における前記砥粒層の局所的な異常摩耗をより好適に抑制し、前記被削材の加工精度をより高めることができる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明に用いる図面に関して、各部の寸法比等は必ずしも正確には描かれていない。
【００１２】
図２は、本発明の一実施例である円筒研削型砥石車２０を説明する図であり、（ａ）は、コア部２２の底面２４ａに垂直な方向から見た平面図、（ｂ）は、（ａ）のII-II視断面図である。この図に示すように、本実施例の円筒研削型砥石車２０は、その中央に研削機械に取り付けられる為の取付穴２２ｈが貫設された穴空き円筒状のコア部２２と、そのコア部２２の外周面に複数固着された砥粒層２６ｐを含むセグメントチップ２６と、上記コア部２２の両側の底面２４ａ、２４ｂに、少なくともその底面２４ａ、２４ｂの外周部を被覆するように固設された円環状の合成樹脂層２８ａ、２８ｂとを備えて、たとえば外径４００ｍｍφ×高さ２００ｍｍ×穴径２００ｍｍφ程度の寸法に構成されたものである。かかる円筒研削型砥石車２０は、上記取付穴２２ｈによって研削機械に取り付けられ、その軸心まわりに回転させられることにより、その外周面に複数固着されたセグメントチップ２６の砥粒層２６ｐから構成された円筒状研削面３０によって被削材の被削面に研削加工が施される。
【００１３】
上記コア部２２は、たとえばアルミナ砥石、炭化ケイ素砥石などと同様の材料から形成されたものすなわちアルミナ砥粒あるいは炭化ケイ素砥粒などがガラス質結合剤により相互に結合されて形成されたもの、あるいは金属材料、合成樹脂材料などから形成されたものである。かかるコア部２２の軸心方向の両側の端面すなわち底面２４ａ、２４ｂの外周部は、上記合成樹脂層２８ａ、２８ｂを固設する為にその合成樹脂層２８ａ、２８ｂの厚み寸法に相当する軸心方向の所定の深さ寸法と、その合成樹脂層２８ａ、２８ｂの径方向寸法に相当する所定の幅寸法とを備えて予め円環状に形成されており、その外周部内に上記円環状の合成樹脂層２８ａ、２８ｂが固設されることにより、かかる合成樹脂層２８ａ、２８ｂのそれぞれの底面が上記コア部２２の両側の底面２４ａ、２４ｂと同一の平面を成し、またそれぞれの外径あるいは外周面が上記円筒状研削面３０と同一の外径あるいは外周面を成すように予め設計されている。なお、上記コア部２２とセグメントチップ２６とが相互に固設されたものが円筒状本体に対応する。
【００１４】
また、前記セグメントチップ２６は、コア部２２の円筒状外周面に固着されるたとえばムライトなどのセラミックスによる下地層２６ｕと、その下地層２６ｕの外周側に設けられて研削加工に関与する砥粒層２６ｐとを備えて構成されている。その砥粒層２６ｐは、たとえばダイヤモンド砥粒あるいはＣＢＮ砥粒などの超砥粒がガラス質結合剤などの結合剤によって相互に結合させられて形成されたものであり、前述のように、かかる砥粒層２６ｐの外周面により、円筒研削型砥石車２０の円筒状研削面３０が構成される。
【００１５】
前記合成樹脂層２８ａ、２８ｂは、たとえばフェノール樹脂などの合成樹脂を主成分として形成されたものであり、たとえば外径４００ｍｍφ×厚み５ｍｍ×内径３８０ｍｍφ程度の寸法に構成されたものである。かかる合成樹脂層２８ａ、２８ｂは、ドレッシング時に前記合成樹脂層２８ａ、２８ｂとセグメントチップ２６との間に段差を生じさせず、且つ被削材のばたつきを抑制する一応の効果を奏する為に前記砥粒層２６ｐよりも低い弾性率を備えたものである必要があり、たとえばその弾性率が３００〜６０００ｋｇ／ｃｍ２の範囲内とされたものであることが好ましい。ここで、前記合成樹脂層２８ａと合成樹脂層２８ｂとは、相互に異なる特性を備えて構成されたものである。かかる合成樹脂層２８ａ、２８ｂの特性は、円筒研削型砥石車２０が用いられる研削加工に応じて適宜設定されるべきであるが、たとえば前記合成樹脂層２８ａは、抗折強度が約１１００ｋｇ／ｃｍ２程度、曲げ弾性率が約６００ｋｇ／ｃｍ２程度、ＪＩＳ規格に規定するロックウェル硬さが約９０ＨＲＦ程度とされたものであり、前記合成樹脂層２８ｂは、抗折強度が約１５００ｋｇ／ｃｍ２程度、曲げ弾性率が約２３００ｋｇ／ｃｍ２程度、ＪＩＳ規格に規定するロックウェル硬さが約１０５ＨＲＦ程度とされたものである。上述のように、そのような特性の中でも弾性率はとりわけ重要であり、前記合成樹脂層２８ａの弾性率を１としたときに、前記合成樹脂層２８ｂの弾性率の比の値は、好適には２〜５、さらに好適には３〜４とされたものである。ここで、前記合成樹脂層２８ａ、２８ｂは、好適には、たとえばアルミナ砥粒、炭化ケイ素砥粒、あるいはムライト、コージライトなどのセラミックスを骨材として含むものであり、かかるセラミックスの含有割合を変更することで前記合成樹脂層２８ａ、２８ｂに所望の弾性率を付与することができる。
【００１６】
図１に示すようなスルーフィード方式のセンタレス研削加工に前記円筒研削型砥石車２０を用いる場合、かかる円筒研削型砥石車２０と高さ寸法が略同じである調整砥石車１２が用いられ、研削加工に関する入口ｅｎにおける被削材１４の噛み込み、および出口ｅｘにおける被削材１４の送り出しを円滑におこなう為にそれぞれの底面における入口ｅｎおよび出口ｅｘに対応する部分が被削材１４の進行方向に関して揃えられている。かかる研削加工においては、前記円筒研削型砥石車２０と調整砥石車１２との相互間隔について、研削加工に関する入口ｅｎ側を出口ｅｘ側よりも若干広くすることで、前記円筒研削型砥石車２０における入口ｅｎ側にて大部分の研削加工をおこない、出口ｅｘ側にて仕上加工をおこなうといった態様がとられることがある。そのような場合に、入口ｅｎ側に比較的弾性率の低い前記合成樹脂層２８ａが、出口ｅｘ側に比較的弾性率の高い前記合成樹脂層２８ｂが配設されるように、前記底面２４ａが入口ｅｎ側、前記底面２４ｂが出口ｅｘ側とされて研削加工がおこなわれる。前記円筒研削型砥石車２０と調整砥石車１２との相互間隔が比較的広い入口ｅｎ側では、前記被削材１４のばたつきが発生し易く、それにより前記円筒研削型砥石車２０における入口ｅｎ近傍にたとえば異常摩耗、欠け、あるいはひび割れなどが生じる可能性があるが、比較的弾性率が低い合成樹脂層２８ａによって被削材１４のばたつきを好適に抑制し、かかる異常摩耗の発生を好適に防止することができる。また、前記円筒研削型砥石車２０と調整砥石車１２との相互間隔が比較的狭い出口ｅｘ側では、比較的弾性率の高い前記合成樹脂層２８ｂによって前記被削材１４の加工精度を好適に維持したまま送り出すことができる。
【００１７】
また、前記合成樹脂層２８ａ、２８ｂが設けられていることのその他の効果として、前記円筒研削型砥石車２０のように比較的大型の砥石車では、その重量が必然的に大きなものとなる為、たとえば取り回しに際してうっかり落下させてしまった場合、あるいは取り扱い中に傾いて当ててしまった場合にその底面２４ａ、２４ｂの外周部に欠けあるいはひび割れが発生する可能性があるが、本実施例の円筒研削型砥石車２０では、前記合成樹脂層２８ａ、２８ｂがかかる底面２４ａ、２４ｂの外周部に設けられていることで、不慮の落下による欠けあるいはひび割れの発生を好適に防止することができるという利点がある。
【００１８】
続いて、本発明者等が本発明の効果を検証する為におこなった試験について説明する。本試験では、フェノール樹脂と骨材であるアルミナ砥粒との混合割合を変更することにより、その弾性率を様々に変化させた合成樹脂層Ｔ1〜Ｔ3を形成し、その合成樹脂層Ｔ1〜Ｔ3を適宜選択して固設した前記円筒研削型砥石車２０である試料ＴＨ1〜ＴＨ4を作製した。そのようにして得られた試料ＴＨ1〜ＴＨ4を用いて、図１に示すスルーフィード方式のセンタレス研削加工をおこなった後、試料ＴＨ1〜ＴＨ4における異常摩耗発生の有無を調べた。上記合成樹脂層Ｔ1〜Ｔ3および試料ＴＨ1〜ＴＨ4の構成と、研削試験の試験条件とを以下に示す。
【００１９】
0003816014.tif 000002
［試験条件］
砥石車寸法：４０５ｍｍφ×ｔ２００ｍｍ×２０３．２ｍｍφ
被削材寸法：丸棒（１０ｍｍφ×ｔ３０ｍｍ）
被削材材質：ＳＵＪ２
被削材取代：５０μｍφ
被削材送り速度：５ｍ／ｍｉｎ
【００２０】
かかる研削試験の結果として、試料ＴＨ1では、被削材を１０００個研削加工した時点で、図３に示すように円筒状研削面３０における高さ方向中央部付近に異常摩耗Ｗ1が発生していることが確認された。この異常摩耗とは、セグメントチップ２６の砥粒層２６ｐが摩耗によって失われ、下地層２６ｕあるいはコア部２２が露出していることを示す。また、試料ＴＨ2では、被削材を５０００個研削加工した時点で、前記セグメントチップ２６における入口ｅｎ近傍の砥粒層２８ａに亀裂が発生していることが確認された。また、試料ＴＨ3では、上述の試験条件においては何ら不具合を生じさせることなく、良好な研削加工がおこなわれたので、被削材送り速度を１０ｍ／ｍｉｎに変更したところ、変更後被削材を３０００個研削加工した時点で、円筒状研削面３０の研削加工における入口ｅｎ付近に配設されていた部分に、図４に示すような異常摩耗Ｗ2が発生していることが確認された。また、試料ＴＨ4では、被削材を１００００個研削加工しても何ら不具合を発生させず、さらに被削材送り速度を１０ｍ／ｍｉｎに変更した際にも良好な研削性能を維持した。
【００２１】
かかる試験結果から、前記円筒研削型砥石車２０に適切な弾性率を備えた合成樹脂層２８ａ、２８ｂが設けられていることで、研削加工に際して砥粒層２６ｐに異常摩耗あるいはひび割れといった不具合が発生するのを好適に防止できることが確認された。また、入口ｅｎ側に比較的弾性率の低い前記合成樹脂層２８ａが、出口ｅｘ側に比較的弾性率の高い前記合成樹脂層２８ｂが配設されるように前記円筒研削型砥石車２０を用いることで、研削加工に際してかかる不具合の発生をさらに好適に防止できることが確認された。
【００２２】
このように、本実施例によれば、前記円筒研削型砥石車２０における円筒状本体すなわち前記コア部２２とセグメントチップ２６とが相互に固設されたものの両側の底面２４ａ、２４ｂに、少なくともその底面２４ａ、２４ｂの外周部を被覆する合成樹脂層２８ａ、２８ｂが設けられている為、たとえばスルーフィード方式のセンタレス研削加工に際して、被削材１４が研削加工に関する入口ｅｎに送り込まれる際、および出口ｅｘから送り出される際のばたつきが前記合成樹脂層２８ａ、２８ｂにより緩和される。すなわち、局所的な異常摩耗を引き起こすことなく、高い加工精度で被削材１４を研削加工することができる円筒研削型砥石車２０を提供することができる。
【００２３】
また、好適には、前記円筒状本体の両側の底面２４ａ、２４ｂにそれぞれ設けられた前記合成樹脂層２８ａ、２８ｂは、相互に異なる弾性率を備えたものである為、たとえば前記円筒研削型砥石車２０と調整砥石車１２との相互間隔について、研削加工に関する入口ｅｎ側が出口ｅｘ側よりも若干広くされたスルーフィード方式のセンタレス研削加工に際して、前記円筒状本体の両側の底面２４ａ、２４ｂに、相互に異なる弾性率を備えた前記合成樹脂層２８ａ、２８ｂがそれぞれ設けられた前記円筒研削型砥石車２０を、入口ｅｎ側に比較的弾性率の低い前記合成樹脂層２８ａが、出口ｅｘ側に比較的弾性率の高い前記合成樹脂層２８ｂが配設されるように用いることで、入口ｅｎ側の前記合成樹脂層２８ａによって前記被削材１４のばたつきをより好適に抑制し、出口ｅｘ側の前記合成樹脂層２８ｂによって前記被削材１４の加工精度をより高めることができる。
【００２４】
また、好適には、前記合成樹脂層２８ａ、２８ｂは、骨材としてセラミックスを含むものである為、かかるセラミックスの含有割合を変更することで前記合成樹脂層２８ａ、２８ｂに所望の弾性率を付与することができる。
【００２５】
また、好適には、前記合成樹脂層２８ａ、２８ｂは、フェノール樹脂を主成分とするものであり、フェノール樹脂は耐熱性、弾力性、および機械的強度に優れた合成樹脂材料である為、前記円筒研削型砥石車２０における前記砥粒層２６ｐの局所的な異常摩耗をより好適に抑制し、前記被削材１４の加工精度をより高めることができる。
【００２６】
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、さらに別の態様においても実施される。
【００２７】
たとえば、前述の円筒研削型砥石車２０では、その底面２４ａ、２４ｂの外周部を円環状に覆うように前記合成樹脂層２８ａ、２８ｂが固設されていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、たとえば前記底面２４ａ、２４ｂの内周から外周に至るまでの全面を覆うように形成されたものであってもよく、少なくとも前記底面２４ａ、２４ｂの外周部を被覆するものであれば、その態様は問わない。
【００２８】
また、前記合成樹脂層２８ａ、２８ｂは、フェノール樹脂を主成分とするものであったが、かかる合成樹脂層２８ａ、２８ｂは、たとえばエポキシ樹脂などの他の合成樹脂を主成分とするものであっても当然に構わない。
【００３０】
また、前記セグメントチップ２６は、砥粒としてダイヤモンド砥粒あるいはＣＢＮ砥粒などの超砥粒が用いられたものであったが、かかるセグメントチップ２６は、砥粒としてたとえばアルミナ砥粒あるいは炭化ケイ素砥粒などの一般砥粒が用いられたものであっても構わない。
【００３１】
また、前記砥粒層２６ｐは、砥粒がガラス質結合剤によって相互に結合させられて形成されたものであったが、かかる砥粒層２６ｐは、砥粒がたとえば合成樹脂結合剤などの他の結合剤によって相互に結合されて形成されたものであっても構わない。
【００３２】
また、前記コア部２２は、アルミナ砥粒あるいは炭化ケイ素砥粒などがガラス質結合剤により相互に結合されて形成されたものであったが、かかるコア部２２は、たとえば合成樹脂材料あるいは金属材料などから形成されたものであっても構わない。
【００３３】
また、前記円筒状本体は、前記コア部２２とセグメントチップ２６とが相互に固設されたものであったが、かかる円筒状本体は、前記コア部２２と砥粒層２６ｐとが同一の組成により一体に構成されたものであっても構わない。
【００３４】
その他一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】円筒研削型砥石車としてセグメント型砥石車を用いたスルーフィード方式のセンタレス研削加工について説明する図である。
【図２】本発明の一実施例である円筒研削型砥石車を説明する図であり、（ａ）は、コア部の底面に垂直な方向から見た平面図、（ｂ）は、（ａ）のII-II視断面図である。
【図３】研削試験の結果、試料ＴＨ1の円筒状研削面に生じた異常摩耗を説明する正面図である。
【図４】研削試験の結果、試料ＴＨ3の円筒状研削面に生じた異常摩耗を説明する正面図である。
【符号の説明】
２０：円筒研削型砥石車
２２：コア部
２４ａ、２４ｂ：底面
２６ｐ：砥粒層
２８ａ、２８ｂ：合成樹脂層
３０：円筒状研削面
【図１】
0003816014.tif 000003
【図２】
0003816014.tif 000004
【図３】
0003816014.tif 000005
【図４】
0003816014.tif 000006