ノリタケ
からの提案

04

注目の製品・技術［著者］行徳 聡人
工業機材事業本部 技術本部 商品開発部
電着グループ

高い加工能率と加工表面粗さを両立させる新型研削工具
加工能率と加工精度の両立は生産現場における難しい課題の１つです。
工具に対して一般的には切れ味と寿命や加工精度が求められますが、両立させることは容易ではありません。
ノリタケでは固定観念にとらわれない新しい発想による独自の技術を取り入れ、切れ味と寿命や加工精度の両立を可能とする砥粒単層固着ホイール“グリットエース”を開発しました。

砥粒単層固着ホイール

グリットエース［適用範囲と期待効果］
非金属材料

その他

無機材料
有機材料
（ガラス・セラミックス） （ゴム・プラスチック）

先端材料

金属材料
鉄系材料

非鉄系材料
（Alなど）●●

サイクルタイム短縮

工具寿命向上

加工品質向上

●

●

●

22

作業性改善

環境配慮

ノリタケ
高い加工能率と加工表面粗さを両立させる新型研削工具

グリットエース

からの提案

04
注目の製品・技術

砥粒の「規則配列」
・「突出し量」
・「配列間隔」
・「先端高さ」の４つを制御

機械加工における矛 盾とグリットエース

切削加工領 域 へ 近 づ いた研 削 工 具の実力

市場では少量多品種生産、リードタイムの短縮、低コスト化

アルミ合金ワークに対などの目標に対して柔軟に対応出来る加工機械や工具が求して、切削工具のPCDフめられており、機械メーカーや工具メーカーからはこれまで

ライス を対 照 に グリットにも日々新しい技術や製品が市場へ投入されています。機械

エース の 性 能 を比 較しまし

加工における一般論として、加工能率において優位性の高いた。試験条件を表１に、グリット切削加工は粗工程で、加工精度という点で優位性の高い研削エースの外観を図2に示します。なお、加工は仕上げ工程で多く用いられてきました。

PCDフライスは有効径100mm、刃数6枚のものを用いま研削・研磨総合メーカーのノリタケに対しては、粗工程

図2 グリットエースした。の切削加工を研削加工へ置き換えるための工具の問い合表1 試験条件

わせを多くのお客様から過去よりいただいていました。
このようなご要求に対しノリタケはこれまで製品の仕様改良でアプローチしてきました。
しかしながら、その壁は想像以上に高く、これまでにはない新しい発想による開発が必要でグリットエース スペック

SD40

ホイール寸 法

φ10 0×3 0 T×31.75 H

ホイール 周 速 度

21m /s

送り速 度

8 0 0 m m /m i n

切 込 み量3 m m /p a s s

あるとの結論に至り、ノリタケの技術力を結集した新しいタイプの研削工具「グリットエース」を開発しました。

ホイール主軸負荷率を図3に、加工後の表面粗さを図4に示

グリットエースは、図1に示すような切削加工の加工能率します。グリットエースはＰＣＤフライスとホイール主軸負荷と研削加工の表面粗さを両立させる位置付けの研削工具では同等でありながら表面粗さは数値として１７分の１程度であり、特許技術16件を適用したまさにノリタケのオリジナルあり、グリットエースはＰＣＤフライスに対して良好な表面粗工具です。

さが得られています。

図1 グリットエースの位置付け

図3 ホイール主軸負荷率

図4 表面粗さ切削

グリットエース

➡

加工能率

10050

研削
168

表面粗さRz（μm）

42116.21151010105

表面粗さRz（μm）

ホイール主軸負荷率（％）

200.920

PCDフライスグリットエース

PCDフライスグリットエース｜ 23ノリタケ
高い加工能率と加工表面粗さを両立させる新型研削工具

その他にも使用事例としてエンジンシリンダーブロック上面加工があります。従来この加工においてPCDフライスを用秘 密

グリットエース

からの提案

高い加工能率での加工を可能とする

01 ［砥粒の規則配列］

いた場合、刃先の損傷によって加工表面粗さが粗く、不良品が発生することがありました。グリットエースはPCDフライス

高い加工能率を実現させた秘密の1つは砥粒が規則配列とほぼ同等の加工能率で使用できるため、良好な表面粗さがしていることです。グリットエースの基本的な構造としては、得られれば、不良品の低減に対して大きな効果が期待できま

研削加工において切れ刃の役割をする砥粒を台金 ※ 上に規す。
そこで表面粗さと工具寿命の検証試験を行いました。その則配列させています。図6はグリットエースの表面を拡大し時の試験条件を表２に、結果を図5に示します。

た状態を示しており、砥粒が規則配列していることが良くわかります。

表2 試験条件
図6 砥粒規則配列

従来工具

ＰＣＤフライスグリットエース スペック

SD40

ホイール寸 法

φ200×50T×47.625H mm

使用機械

縦軸マシニングセンタ

ワーク

シリンダーブロック（アルミ合金）

ワーク 加 工部位

シリンダーブロック上面

ホイール 周 速 度

58 m/s取り代

0.5 mm/pass

7

表面粗さRz（μm）

6146μm

10 万個

543μm

3210108642 万個
PCDフライス122

グリットエース

寿命に達するまでの加工数（万個）

図5 表面粗さと工具寿命0ノリタケでは砥粒を均質に分散させた構造の研削砥石の開発を進めていますが、一般的に研削砥石では砥粒を規則的に配列させることは製造技術的に非常に難しいとされています。しかしながら、加工能率および加工後の表面品位を向上試験結果において、グリットエースは表面粗さがPCDフラさせるには、砥粒の均質分散および規則配列は重要な要素のイスよりも細かい結果が得られ、当初課題であった不良率を一つであり、研削加工の壁を打ち破り切削領域へ近づけるた下げることはできました。また、工具が寿命に達するまでのめには、砥粒をいかに規則的に配列させるかがポイントとな加工数もグリットエースの方が多い結果が得られ、工具の交ります。

換頻度を減らすこともできています。従来PCDフライスによる切削工程とその後に研削工程がありましたが、切削工程をではなぜ、従来の研削砥石では加工能率を切削加工に近省略でき、工具寿命も延長できることから大幅な生産性向上づけることが難しかったのでしょうか。その要因として加工と作業工数の低減が可能になりました。では、グリットエース

時に排出される切り屑と砥石の構造が挙げられます。一般的とは一体どのような研削工具なのか、その秘密についてご紹に高い加工能率で加工すると、加工点から排出される切り屑介します。

は大きくなります。切削加工を経験されている方は良くご存

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注目の製品・技術ノリタケ
高い加工能率と加工表面粗さを両立させる新型研削工具

グリットエースからの提案

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注目の製品・技術

図8 砥粒の突出し量と保持状態

じだと思いますが、工具の切込み量を上げたり工具もしくはグリットエースワークの送り速度を早くしたりすると切り屑は大きくなります。
この現象は研削砥石においてもほぼ同様の傾向です。研削砥石は無数の砥粒によって構成されていますが、砥粒同士の間隔が不均一で狭い箇所があると、その部分に対して溶着※砥粒突出し量砥粒と台金の固着剤
台金70 ％や目詰まり※といった現象が生じやすくなり、結果として研削砥石の切れ味が低下し、加工能率に限界が生じます。
グリットエースはこの点に着目して開発を進め、砥粒の規則配列を実現させたのです。さらに、加工点において発生する研削熱は、砥粒の規則配列により大気中へ放熱されやす

電着ホイール

くなり、研削焼けや残留応力といったワーク品質への悪影
突出し量

響も軽減できます。

秘 密45％

高い加工能率での加工を可能とする

02 ［ 砥 粒の 突 出し量 ］

高い加工能率を実現させたもう一つの秘密は砥粒の突出し量が高いことにあります。従来、加工能率を重視する場合
では主に電着ホイールが使用されてきました。電着ホイール

スは70％程度あり電着ホイールよりも砥粒の突出し量が大は図７に示す構造をしており、砥粒が台金と呼ばれる金属にきくなっています。

めっきで固着されます。

しかしながら突出し量を大きくしすぎてしまうとデメリットも発生します。それは砥粒を保持する力も弱くなるため砥粒が脱落し、結果として工具寿命の低下を招いてしまうこと

図7 電着ホイールの構造砥粒めっきです。グリットエースは、従来とは異なる強固な固着方法によって高い保持力を有し、高能率加工でも砥粒の脱落を抑え突出し量埋込み量ることができます。

台金
秘 密

良好な表面粗さを可能とする

03 ［砥粒の配列間隔］
電着ホイールの切れ味は砥粒がめっきから高く突出しているほど良い傾向にあります。砥粒の突出し量が大きいと砥粒

通常、切れ味の良い研削工具は加工面の表面粗さが粗い傾がワークに食い込みやすく、切り屑の排出性もよくなるため、向にあります。サイクルタイムが許容される範囲内という前高い加工能率が得られます。図8はグリットエースと電着ホ

提では、ワークの送り速度や切込み速度を下げるなど加工条イールの砥粒の突出し量を比較したものですが、グリットエー件を変更することで、また、研削工具においては砥粒の粒度｜ 25ノリタケ
高い加工能率と加工表面粗さを両立させる新型研削工具

グリットエースからの提案を細かくすることで表面粗さは細かくなります。さらにグリッ一になるためです。グリットエースは、図10（a）に示すような

トエースにおいては、砥粒の配列間隔を任意に変更できる技砥粒先端を揃えるツルーイング※という作業を施しており、ツ術を取り入れたことで、目標とする表面粗さへより柔軟に対ルーイング前後の砥粒写真を図10（b）に示します。

応することができます（図9）。ただし、極端に表面粗さを追ツルーイング前には、矢印で示すひときわ高さの高い砥粒求してしまうと切れ味の低下つまり加工能率を犠牲にしてしが存在しています。これにツルーイングを行うことで、砥粒先まうため、そのバランスをとることも重要です。

端に欠けを発生させることなく、砥粒先端を揃えることができています。ただし、ツルーイングも過剰に行うと切れ味の低

図9 砥粒配列間隔と表面粗さの変化下、つまり加工能率を犠牲にしてしまうためそのバランスをと➡
➡

➡

表面粗さRz（μm）

➡

15

砥粒

砥粒ることも重要です。

広がりを 見 せる市 場で の 採 用

105

グリットエースは高能率な切削加工によって加工されてい00.91.21.5

砥粒配列間隔（mm）る非鉄系材料分野に対して、高精度、高品位で加工する用途で広がりをみせています。例えば次のようなものがあります。

良好な表面粗さを可能とする

秘 密・アルミ材のエンジンブロック

04 ［ 砥 粒 の先 端 高さ］

・複合材のブレーキパッド

高精度な仕上げ面を研削初期から安定して得るためにもう・プラスチックのレンズ・鋳鉄のコンプレッサー部品一つ重要な要素として、砥粒先端の高さがあります。先端の高さが不揃いであると、ワークへの切込み深さや負荷が不均
図10 ツルーイングの作業方法と砥粒状態の比較率を落とすことなく、ワークの表面粗さや表面品位を向上させたい用途に有効であると考えられます。これからも、グリッ（a）
ツルーイング作業方法の例
砥粒固着部

前述の用途以外でも、グリットエースは、切削加工の加工能ツルーイング工具

トエースが、お客様の生産性向上のご要望に寄与できることを願っています。

グリットエース（b）
ツルーイング前後の砥粒写真
ツルーイング前

ツルーイング後➡

200μm

26200μm04注目の製品・技術

ノリタケ
高い加工能率と加工表面粗さを両立させる新型研削工具

グリットエース

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注目の製品・技術［注釈］※台金 ： 砥粒および砥粒層を固着させる金属※溶着 ： ワークが研削熱などの温度上昇によって溶けて、砥粒や研削砥石の表面に付着した状態※目詰まり ： 切り屑が砥石の気孔に詰まっている状態※ツルーイング ： 研削砥石の形状修正作業［文献］
1 峠直樹・野々下哲也・井上靖章 ： フライス工具、公開特許公報、
特開2002-263937、特許公報、特許3485544
2 井上靖章・峠直樹 ： ダイヤモンド単層固着ホイールによる精密研削加工、日本機械学会九州支部地方講演会講演論文集.（2001）7

Q
A
Q
A

台 金 の再利用は可能でしょうか？
申し訳ございません、できません。

QA

複雑な形状（総型）は製造できますか ？
対応できない場合がありますので、詳細は担当営業員にお問合せ下さい。

研 削 が難しい軟らかい材料の加 工 に適しますか？
砥粒の突出しが大きく切り屑の排出性が良いた
め研削が困難なアルミ、樹脂、ゴム等の軟らかい材料の加工に適しています。

Q A＆｜ 27