悩み解決のヒント
あり03［著者］樋代 康広

KEYWORD・・・

切れ味の持続性

研削焼け

ドレッシング間隔の延長

高硬度材料

工業機材事業本部 技術本部 商品開発部
メタルレジグループ

Q 高硬度金属材料の両頭平面研削において生産性を向上したいA

こんな悩みにはこの 製 品

切れ味の持続性に優れた
両頭平面研削用レジンホイール

ＢＲＺホイール

鉄系焼結部品などの高硬度金属材料の両頭平面研削では、切れ味の低下によりワーク精度が悪化するため、頻繁にドレッシングが必要で生産性を低下させます。
この課題を解決するため、切れ味の持続性に優れたレジンホイール“ＢＲＺホイール”を開発しました。

両頭平面 研 削とは自動車や機械部品の加工では、高精度な平面および平行を得るために2枚の円盤状の砥石およびホイール ※（本稿では以降ホイールと記す）でワークを挟んで研削する両頭平面研削が用いられます。ワークの搬送方式には、大別するとインフィードとキャリアの２種類があり、ワークの種類、取り代等に応じて搬送方式を使い分けます。いずれの研削方式においても、ワークの両面を高能率、高精度で研削する必要があり、さらなる生産性向上のためには、レジンホイールの切れ味を持続させることが重要となります。

両頭平面 研 削 の 課 題
両頭平面研削は円筒研削等の一般的な研削方式とは異なり、ホイールとワークの接触面積が大きくなります（図146悩み解決のＢＲＺホイール

切れ味の持続性に優れた両頭平面研削用レジンホイール

ヒントあり

03

（a））。接触面積が大きいため砥粒1粒あたりの負荷が小さく、砥粒の先端は摩滅する傾向があり、砥粒の摩滅が増えることで切れ味が

図１ 研削方式の比較（a）両頭平面研削
ホイール（b）円筒研削
線接触

研削箇所
面接触

ホイール

低下してワーク精度を悪化させます。ワーク
ワーク精度が悪化した場合、切れ味を回復させるた研削箇所
面接触めにドレッシングを実施します。このドレッシング間隔が短くなると生産性も低下します。
近年、自動車の燃費向上や機械部品の長寿命化を狙い、各部品に使用される金属材料

ワークホイールワーク・ホイールとワークの接触面積が広い

・ホイールとワークの接触面積が小さい

・研削熱が多く発生し、放熱性も悪い

・研削熱は少なく、放熱性が良い

・研削焼け防止のため切れ味の良い砥石が必要

図2 研削時のホイールとワークの関係の高硬度化が進んでいます。従来品で高硬度

ワーク

切込み深さ a＜b

ワーク

粒を結合剤（ボンド）側へ沈み込む力へと変化するため作用砥粒数が増加し、切れ味が低砥粒（a）従来品

ボンド

切込み深さb

食い込みにくく、切込み時に加わった力は砥

切込み深さa

金属材料を研削した場合、ワーク側へ砥粒が砥粒

ボンド（b）開発の方向性下します（図2（a））。
この課題を解決するためには、砥粒の沈み込みを抑制し、従来品よりも優れた切れ味とその持続性を併せ持つホイールが求められています（図2（b））。

ＢＲＺホイール の 特 長
前述の課題を解決するには、接触面積全体のボンド側への砥粒の沈み込みを抑制する必要があります。そのため、砥粒層の構成要素である砥粒、ボンド、フィラー※の中から砥粒層の弾性へ大きく影響を与えるボンドに着目してBRZホイールを開発しました。BRZホイールは、新ボンドの採用により砥粒がボンド側へ沈み込むことを抑制して、優れた切れ味が持続できます。その結果、従来品と比べてドレッシング間隔を延長でき、ドレッシング頻度の低減による生産性向上を可能にしました。

鉄系焼結金 属 の 加 工 事 例
自動車の油圧部品等には高い気密性が必要とされています。
これに使用される高硬度金属材料である鉄系焼結金属に対して従来品とBRZホイールの比較試験を実施しました。
BRZホイールの消費電力値は従来品に対し、30％低減することができました（図3（a））。
BRZホイールは切れ味の向上が確認できましたが、安定した研削を継続するには、切れ味を回復させるために定期的なドレッシングが必要となります。そこで摩滅した砥粒を目替わりさせて切れ味の回復状態を確認する評価として、ワークを500個研削した後に、表1の条件で従来品とBRZホイールのドレッシングを行いました。一般的にドレッシング性が 悪い場合、ドレッシング 直後の消費電力値は1回目より2回目の方が 高くなります。そのような場合、ド｜ 47

図３ 試験結果【BRZホイール】【従来品】

ドレッシング直後（1回目） ドレッシング直後（2回目）

ドレッシング

3
2100100200

300

4000.80.60.40.200500

ホイール摩耗量（µm）

4401.0ドレッシング5

表面粗さRa（µm）

消費電力値（kW）

6100

200

300

400

500

3020

1000100200

300

400

加工数（個）

加工数（個）

加工数（個）（a）消費電力値（b）表面粗さ（c）ホイール摩耗量

従来品

BRZホイール500

表1 試験条件［ドレッシング条件］

低倍率

ドレッサ

ホワイトストン ※（ＷＡ150Ｈ）

ドレッシング方式

乾式ドレッシング

ホイール回転数

100min -1

キャリア回転数10min -1

ドレッシング量37.5cc［加工条件］

高倍率（d）研削後のホイール面状態※〇：先端が摩滅している砥粒研削盤

両頭平面研削盤

研削方式

立軸インフィード方式

ホイールスペック

CB C120P65BR Z

ホイール寸法φ305×T50×H80×W50mm

ホイール周速度24m /s

ワーク材質

鉄 系焼結金属

ワーク寸法

φ75×4 4H mm

レッシングのたびに研削性能が変わるため安定した研削が行えません。一方、BRZホイールはドレッシング直後の消費電力値が1回目と2回目で同等となり、ドレッシングにより切れ味が回復していることから、優れたドレッシング性が確認できました（図3（a））。
表面粗さは従来品が初期Ra0.6μｍ程度から加工数の増加にともない、表面粗さがRa0.4μｍ程度まで変化したのに対して、BRZホイールは初期からRa0.5μｍ程度で安定して推移しました（図3（b））。研削後のホイール面状態を観察すると従来品は砥粒の先端が摩滅しているのに対し、BRZホイールは鋭い切れ刃を有していました（図3（d））。
従来品は加工数の増加にともない摩滅した砥粒が増加するため表面粗さが細かくなるのに対して、BRZホイールは加工数が増加しても鋭い切れ刃を有し、切れ味を持続することで安定した研削性能を得られます。
一般的に切れ味の良いホイールはホイール摩耗量が多くなる傾向にあります。しかし、BRZホイールの摩耗量は従来品と同等であり、摩耗量を増加させずに切れ味を向上させることができました（図3（c））。

焼入れ鋼 の 加 工 事 例
耐摩耗性が必要な自動車や機械部品のベアリング等に使用される高硬度金属材料のSUJ2等の焼入れ鋼に対して、従来品とBRZホイールの比較試験を実施しました（表２、図4）。

48

悩み解決のＢＲＺホイール

切れ味の持続性に優れた両頭平面研削用レジンホイール

表2 試験条件

ヒントあり

03

図４ 試験結果
2.0

両頭平面研削盤

研削方式

立軸インフィード方式

ホイールスペック

CB C140P75BR Z

ホイール寸法φ305×T50×H80×W50mm

ホイール周速9.6m /s

1.61.20.80.40.0ＳＵＪ2（ＨＲＣ62程 度）

ワーク寸法

φ80×57H mm

従来品0.60.40.20.0

BRZホイール

従来品（a）消費電力値

BRZホイール（b）表面粗さ

5平行度（µm）

ワーク材質

0.8

表面粗さRa（µm）

研削盤

消費電力値（kW）［加工条件］

43210

従来品

BRZホイール（c）平行度

消費電力値は従来品が1.7kW程度に対してBRZホイー
ルは1.5kW程度となり約10％低減しました（図4（a））。
表
面粗さは従来品、BRZホイールともにRa0.2μｍと同等でした（図4（b））。ワークの平行度は、従来品が2μｍに対Q BRZホイールのドレッシングを行う際の基準を教えてください。
A

し、BRZホイールが1μｍとなり向上しました（図4（c））。

一般的にドレッシングは、ワーク精度が規格から外れる前に行う必要があります。
ワーク精度が悪化する理由は、
１）
ホイール形状崩れ、２）切れ味低下が考えられます。
ＢＲＺ
は、切れ味に優れたホイールであることから、主なドレッシ
ング理由は、１）ホイール形状崩れ起因になります。

生産性向上のご要望に対する貢献
BRZホイールは、鉄系焼結金属やSUJ2等の焼入れ鋼で優れた切れ味を有し、ドレッシング間隔を延長できる

Q BRZホイールのドレッシング方法について教えてください。
A

ＢＲＺホイールはドレッシング性が良いため、従来レジンホイールを使用されている場合は、同条件でのドレッシングことから、お客様のご要望である生産性向上に貢献できで対応可能と考えます。使用するドレッサはホワイトストンると考えます。

を推奨し、ホイール形状崩れが発生し、ドレッシングでの回復が困難な場合はノリタケに返却いただき修理を行います。修理はご相談ください。

［注釈］※ホイール：一般的に超砥粒（CBN砥粒、ダイヤモンド砥粒）を使用した砥石は、砥石ではなくホイールと呼ばれる。
※フィラー：砥粒層の特性を調整するために添加されるものをフィラーと大きさ、いう。
砥粒のように直接研削に作用しないが、種類、量などによって砥粒層の特性を調整することが可能。
※ホワイトストン：WA砥粒を使ったダイヤモンド・CBNホイールの目立て

Q 加工可能なワーク材質はどのようなものがありますか？
A

焼結金属部品および高硬度ベアリング鋼などで特に高い切れ味の持続性を発揮します。一方、生材のように加工中に大きな切り屑が発生するワーク材質では、ボンドの摩耗用砥石。

が早く進行するためＢＲＺホイールは適さないと考えます。

Q A

ワークが生材の場合は、ＢＲＺホイールより更に耐摩耗性を重視したホイールをご提案させていただきます。

［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・Cuなど）●
サイクルタイム短縮

工具寿命向上●●

加工品質向上作業性改善●

環境配慮＆｜ 49