平成9年度 研究報告 大分県産業科学技術センタ血

ファインセラミックスおよび難削材の精密加工におけるÅE信号解儲と信頼性の向上に関する研究船田 昌。木下和久＊・姫野敏彦＊
機械電子部・＊大分大学 1二学部

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MasashiFしNADA色 Kazし且hisa KINOSH工1、A幕。′roshまhiko HIM【三＼0芦Mechanics＆Electronics Division鐘＊Faculty of Engineering，Oita University

要旨
本研究は，ファインセラミックスおよび難削材の高精度，高能率研削加工とその自動化を実現する事をトな＝的としている．この目的を達成するためには，インプロセスでの加1二状態の把握と，ファインセラミックス両市‡削に使用されるダイヤモンドホイールのツルーイング法の確立が必要となる。
著者らは先に，インプロセスで加工状態を把握する手法であるアコーースティック 色ニミッション（以下AEと略す）信号の計測法について，基礎実験である単粒圧子押し込み実験と単粒引っかき実験を教程の被削材に対して行い，破壊状態（き裂モードの相違）等によってAE信号に有意差が生じることを明らかにした一
本年度は，ダイヤモンドホイー・−ルと数稀の被削材を用いて，実際に行われている軟鋼研削ツルーーイング法を膜したプランジ研削実験を行った．その結果，被削材，ホイールの結合剤，研削条件の違いによるホイーールぺり減耗量等の特徴が確認された．

いるがラ これについての研究はあまりされていない

1．緒雷

かし，被削ブロックiこ軟鋼及び銅を用いたツルーーイング

ファインセラミックスは優れた耐熱性，耐摩耗性，耐腐食性を有する。しかし，高硬さ，高脆性ゆえに加工が研削実験において，結合剤のレジンより軟質の銅の研削国難である∴乳私 その機械加工においては研削加二Lがにおいても十分ホイーールの形画しが行われること，また中心で，使用するダイヤモンドホイ←一ルも多くの種類が銅の被㈲ブロックのツルいイングで作業面の端＝こ突起がある．中でも結合剤にレジンを使用したホイールは切れ現れる傾向があり．ある韓のホイーー／ンにおいて9 そノ）突

味がよく，被削材へのダメージが少ないことから多用さ起は顕著に現れることが報告されているく）．本研究で甘れている．研削加工においてはホイーールの作業面が被削軟鋼と銅の他に強い難削性を示すステンレス銅山3種ソJ面に転写されるので，製品の仕上げ面の品位は，ホイーー被削ブロックを用いて，実際に行われている軟鋼研削法

ルの作業面の状態に大きく影響を受ける．したがって，ツルーーイングを模したプランジ研削実験を行い，ホイーーホイーール作業面の形直しのために行うツルーイングは重ルの減耗量，作業面の突起等を調べた．

要な作業である。レジンボンドダイヤモンドホイーールのツルーイング方法において，軟鋼研削法は軟鋼ブロック

2良 薬敵方法を湿式で研削しホイール作業面の形直しをするもので，実験装置は，岡本中型横軸平価働≠慨（ホイーーノン鮒・り発ノ圭二する流れ埋切り屑が措粒を保持している結合剤のレ転数∵は0（恒扉 を仙川しノ／′∴ 川いたダイヤキント1、イージンを削り，ツルーーイングとドレッシングを「卵引こ行う

ル2種の結合剤はぅ Hl∴iうGゾ）レジンポン

ドでニむ）ろ．といわれているⅠ）2〉．またナ ダイヤモンドホイーールで鋼ホイーールの什様および結合剤の穣劇的竹節をT再1lしゝl及を研削する場合，発生する熱により酸化摩耗を生じるが，び7、とtble2 に示す。以後9 この2種のダイヤモンドホイ

軟鋼研削法はこの現象を利用した方法とも言われているーールを汚夏ミ，BGと記述する．被削ブロックの材官互 妄1，

う1− このツル←イング法は簡便であり，よく使用トされて翻（Sこ呈5C），銅（は廷材）ラ ステンレス（SしSごう（川 ソノニうm仙 95 −・′平成9年度 研究報告 大分県産業科学桟橋センタ】

種で，ブロックの形状，寸法は40mm角，長さ 400mmであ平面研削法ツルーーイングにおいてホイーールの作業面は円周に沿い筋状に減耗変化していく場合が多い。その作

う．

Tablelダイヤモンドホイールの仕様

業面形状の観察をま，テーブル送り方向に1／3（）0の勾砥粒 粒度 結合度 集中度 結合剤 外径m 幅m

配を付けて固定した試験片をプランジ研削し，生じた観SDC 170 N 75 BE
察用研削傷により行った，この観察用研削傷は，研削方向に対し，横方向にはホイーールの幅等が等倍に，縦方向にはホイールの作業面の筋状の凸凹や砥粒の高低が30

Table2 ダイヤモンドホイールの結合剤の機械的性質0倍に拡大されて現れる．
実験はまずy ツルーインダラ ドレッシングを終わった

硬度抽感 弾性係数貯a 抗折強度MPa

実験前の観察用研削傷をとり，ホイール作業面の初期の璽 ∃状態を確認しておく．実験後のホイールの作業面は半分BE 90 12000 9000 BG 110 34000 11000が研削により減耗し，残りの半分は初期状態となる．し実験は，研削によるホイールの作業面の減耗量を調べたがって，実験後とった観察用研削傷において，研削をるため，平面研削盤のテーブルに取り付けた被削ブロッしない側の傷から初期位置がわかり，この位置から実験クを，ホイール作業面の約半分をプランジ研削する事ににより変化した作業面の変化量を調べることができ，減より行った（Fig．1）．実際のツルーイングでは，ホイ耗畳等の測定が可能となる。

ールの作業面は切込み量を直接受け持つ部分とスパークアウトの部分が混在するが，本実験では，この状態に近3．実験結果及び考察付けるため，往路のダウンカット時に切込みを入れ，復3．1残留突起路のアップカット時はスパークアウトとした．ダウンカ

Fig．2はヲ BG，BEにおいて切込み量10川，研削回ット時に切込みを入れるのは9 平面研削盤の機構がアッ数20回の研削実験を行った後の観察用研削傷である。

プカット終了後テーブル送りが停止するためであり，便この傷の左半分の低くなったところが研削実験によりホ宜上，アップカット側を復路に設定した．また，研削量イール作業面が減耗した部分に当たる．

は長さ 400mmの被削ブロックを研削する往復の回数で表した。切込み量は実際現場で行われている軟鋼研削法に用いられる 2川，5甚m，10〃mの3通りで行い，テーブルスピードも実際用いられている26m／′minに設定した。研削実験は湿式で行い，研削液はエマルジョン系JIS一椚のB E50倍の水溶液を使用した．なお，実験に入る前にホイーールの作業面は，軟鋼研削法ツルーイングを行いほぼ平にしたあと，GC砥石のブロックの研削によるドレッシングを行い9 不安定砥粒やツルーイングによる目詰まりを除去した。
BG

鋼

銅ステンレス

Fig．2ホイーール作業面形状観察用研削傷（切込み量10叩，研削回数20回）
BGの研削傷においてぅ 3種の被削材すべての左端にホイールの減耗が遅れて残留したものと思われる高い突起がみられ，銅においては約こう0川に達している．BEでは銅のみに低い突起が現れ他の被削材には見られなかった．この残留突起部はFig∴iに示すように被削材の段付Fig。1研削実験概略図

き部の隅を研削する位置に当たる．研削実験は，トラバ¶ 96 −

平成9年度 研究報告 大分県産業科学技術センタ伽ーース研削で行う実際の軟鋼研削法ツルーーイングと異なり，藍が小さいこと，切り屑が微塵で圧力が上がらないこと

より過酷な研削となるはずで9 ホイールの減耗が進み，等により突起が現れか′′＼と考えられる。

Fig．5は，BGでの実験後の研削傷を投影機で測定L乍角が丸くなると考えられる。しかし，ホイーールの角部に残留突起の付け根から先端までの高さを比較したもので残留突起部が存在するような逆の結果となった。
軟鋼研削法において9 砥粒により削られ発生する切りある．残留突起は研削初期から大きく現れ，その高さは

屑は，ホイールの作業面と被削材との間で高圧になり，鋼，ステンレスー 銅の順に高くなっている．被削材によ塑性流動状になり押し出され，砥粒を保持している結合り残留突起の高さが異なるのは，被削材が塑性変形しや剤のレジンを削る。しかし，ホイール作業面の端においすく流動性に富む材料ほど切り屑は側方に逃げやすくなて切り屑は側方に逃げ，圧力が十分上がらないため結合るため，ホイーール作業面と側方での圧力差が大きくなり，剤が削られ難く，その結果砥粒が残留し突起が形成されホイーールの減耗量の差が大きくなるためと考えられる．

ると考えられる．

30 【慮・・−＿・−・▲25︵∈ヱ仙櫨堀秋緋鯉

「㌔」′′＿．−・▲一慮−●￣15 】】￣几一￣参ニ￣ニ＝こ／■二、−′ミ ・一 ・

残留突起
敏削プロ、ソク

25

鰐蘇−」三整 ステンレス

10O

ペース

T52：

研削回教′回ぎごig．5 ホイーール端残留突起諭さ変化／／／／／／妄帥〜ん這／／／／／／／（BG，切込み量10≠上まn）

Fig．3研削実験によるホイールの減耗概略図
3．2平均減耗量

Flg．6は切込み量10叩で研削実験を行った観察用研削FTlg。2 において結合剤の種類により残留突起高さが異なるのは，BEでは結合剤の弾性係数がBGの約1／3

傷から，投影機を月∃いて残留突起部を除いた酢分の高さしかなく，切り屑の圧力で結合剤が弾性変形により窪み，平均を出し，ホイーールの平均減耗量を求め研削回数の違作業面の端で窪みにより切り屑が側方へ逃げ難くなるたいで比較したものである，［∈−］数を増すと盲うlミ，！うGとも

め，BGと比較し作業面の端において圧力が上昇し，結平均減耗量は∴軌 銅，ステンレスの順に大きくなり420回の研削において，王∃Eでは鋼に対してステンレス合剤が削られやすくなるためと考えられる．

は約2倍になっており，BGでは鍬こ対し銅が約2倍をTig．4は，BGを用い，切込み畳2〃m9 研削回数20ステンレスにおいては約3倍に達している．また，「＝㍉回の研削実験を行った後の観察用研削傷である。この傷の左半分が研削実験後の作業面に当たる．BGにおいてBGの両採】を被削材別iこ比較すると，各材門とも互う（J〃）

切込み最iO川で現れる残留突起は9 切込み硫 2川ではほ平均減耗硫が大きい【軌ミわかる。私1f合剤に上る、卜均減耗

とんど観察されなかったふ 切込み量10umでは切り屑圧力

畳の違いは，弾性変形による結合剤と切り購と問〃接触も大きく，側方の逃げによる圧力差が大きくなり突起が圧力の違いや，結合剤白体の被削性の違いによるもしりと新著になるが，切込み量2〃mの場合は，全体の減耗畳が考られるリ
Fig．7 に切込み量の違いによるホイーールの平均減耗ぶの変化を示す。BE含 BGとも切込み量10川において，ステンレスは減耗量が大きく9 他の材質との差も大きいが雪 切込み最5川でけ減耗最が著しく小さく／亡り，銅および鋪との差は僅少である．これらは，宗一仔溌侶‡体山神性変形および各被削柑の切り屑の弾性変形による結合舟
銅と切り屑との間の接触圧力が，切込み量5冊から急激にステンレス上昇する挙が原因の一つと考えられる．

Fig。6字 Fjg．7に見られる被削材の違いに上る、卜明減Fjg。4形状観察用研削傷

耗量の差は．被削材の物性や切り屑の形状による切り屑

（BG，切込み量2四，研削回数20回）】 97 m仙平成9年度 研究報告 大分県産業科学技術センタ…の結合剤に対する被削性の違い等が原因と考えられる，

4，緒言

研削加工において砥粒はそのほとんどが負のすくい角と軟鋼研削法ツルーーイングは ・般に時間がか／うユるといわなるが，負のすくい角を設定した形削り盤による切削実れているが3），その一つの原因として研削の際にホイーー

験では，ステンレスは鋸歯状，銅はむしれ型，銅は流れル作業面の高い部分と同時に低い部分も減耗していく−きi型の切り屑が観察された。

があげられる．したがって，ホイーールの高い部分は大きく減耗しサ 低い部分の減耗量が極端に小さくなるような
邑E︵2ち︶顧慮犠釘計⇒幸†意「云鋼被削材の開発により，軟鋼研削法ツルーイングにかかる【 「4こ ▲▲￣l￣▼l￣ −▲− ■−◎・−ステンレス

時間ほ短縮される。

m【−【椚肝 −−▼−−ア乳−」本実験において，〆 タ〆〆＿＿・一／−−・一一−−−r

BEt BGとも切込み暴圧恒における平均減耗量が鋼，銅，ステンレスの順に大きく9 そノ〕差が大きく現れたことチ またステンレスにおいて，切込み量川川の場合と比較し 5川における平均減耗量の値ぶ大きく下がっていること等から，ステンレス（SしS：う（）り用

5152ひは争 軟鋼研削法ツルーーイングにとって注ぎ】すべき材料と研削回数：国）いえる．しかし，ホイーー′レの結合剤の材啓等出違いに上∵こミ∵喝悪感二罰計⊇∴⊥∴㈹ ■￣′￣m！．＿丁＿二ごノカ
一と−り，研削鹿の表面租さを増大させる残留突起が現れるこ1とを考慮しなければならない

岬紗岬ステンレス30ト

参考文献＝ 小川浩二：研削砥イ手のツルーーイング∴ドレッシン
グのキーーポイント，機械と工具， 主（199：う）85
2）愛恭輔，大石健司：セラミックスの切削・研潮加
1520l二，海文堂出版，（1990）L6

研肖年回蟄（画）

Flg．6研削回数の違いによるホイ｝ルの平均減耗量変化

3）海野邦昭：ファインセラミックスの高能率機械加（切込み量10膵）工，日刊工業新聞社，（1986）100

4）木下和久，姫野敏彦，他4名：大分大学研究報∬
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日払7切込み畳の違いによるホイールの平均減耗畳変化（研削回数20回）

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