高硬度・高脆性材料を研削のみで磨く

エリッド

ELID研削総集編
はじめに
１． ELID 研削とは？
２． ELID 導入方法
３． ELID 研削前の基本工程
４． ELID 活用上の注意点
５． ELID 研削加工事例
６． ELID 見学場所：アクセスマップ
想像し創造する

柳下技研株式会社

はじめに
柳下技研株式会社は、理化学研究所で開発された我が国独自の超精密加工技術“ELID（エリッド）研削法”の実用化と普及を推進する唯一の理研ベンチャー「新世代加工システム株式会社」か
ら ELID 事業の譲渡を受けました。
発展的な事業継続により、皆様のご期待に沿えますよう、誠心誠意努力致す所存でございます
ので、これまでと変わらぬご愛顧を賜りますよう宜しくお願い申し上げます。

（日刊工業新聞記事

平成 26 年 8 月 26 日）

目次

1. ELID 研削とは？
1.1. 通常の研削 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 4
1.2. ELID 研削 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 4
1.3. ELID サイクルについて ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 6
1.4. 不導体皮膜について ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 7
1.5. ELID 研削可能な被削材について ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 7
2. ELID 導入方法
2.1. ELID ユニットについて
2.1.1. ELID 専用砥石 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 8
2.1.2. 電極・給電体 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 92.1.3. 電源装置 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 9
2.1.4. 研削液 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ・・ 10
2.1.5. ツルーイング装置 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 10
2.2. ELID 搭載アップグレードサービス ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 10
2.3. 充実したアフターフォロー ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 10
2.4. ELID 研削テスト加工 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 11
3. ELID 研削前の基本工程 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 12
4. ELID 活用上の注意点
4.1. 砥石のメンテナンス ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 13
4.2. 研削液のメンテナンス ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 13
4.3. 電極のメンテナンス ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 14
5. ELID 研削加工事例
5.1. 平面研削サンプル品
5.1.1. SUS440C ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 15
5.1.2. SKD11 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 15
5.1.3. HAP72 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 16
5.1.4. 超硬 F-10 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 16
5.1.5. サーメット ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 16
5.1.6. 窒化珪素 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 17
5.1.7. ジルコニア ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 17
5.1.8. 合成石英 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 17
5.2. 型技術記事（2018 年 3 月臨時増刊号） ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 18
6. ELID 見学場所：アクセスマップ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 20

1.ELID 研削とは？
1.1. 通常の研削ダイヤモンド砥粒の入った砥石では、ダイヤ砥粒が微細になるとすぐ目詰まりや目潰れを起こす問題があり、切れ味の確保が困難なため、ドレスが頻繁に必要になります。

正常

目こぼれ

目詰まり

目潰れ

1.2. ELID 研削
そこで目詰まりの解決手段として、加工中にも連続して目立てを行うことで解決を図るアイデアとして開発されたのが ELID(Electrolytic In-process Dressing 電解インプロセスドレッシング)です。

１）通常の研削方法では、砥石を回転軸に付けて使用するのですが、

２）ELID 研削法では、このほかに電極が取り付けられています。

研削中は電極と砥石の間に電流が流れ、結合剤の鉄が電解によって溶かし出されて行き、砥粒が顔を出します。電解された鉄の表面には、不導体皮膜ができ、いったん電解が止まります。研削作業によって、不導体皮膜が摩耗すると、電気が通りやすくなるため、再び電解によって結合剤が溶かされ、砥粒が顔を出します。

この自律的な目立て制御機能は ELID サイクルと呼んでいます。結合材や研削液の成分や印加パルス電圧の波形や条件を選ぶことによって、ELID サイクルのコントロールが可能で、常に必要な量の切れ味を確保することができます。このように砥石は常に理想的な状態で研削を行うた
め、加工精度が飛躍的に高まり、削りながら磨きも出来ると言う、画期的な手法が生まれたのです。この結果、高能率、高精度／鏡面仕上げを実現しました。
また、硬い砥石で磨くため、表面の大きなうねりも平にでき、砥石の中の砥粒も飛び散らないというメリットが生まれました。従来の研磨作業が持つ問題点を一挙に解決したのです。

【電解研磨とは違います】
電解研磨とは、製品をプラス側にして電解液を介して直流電流を流し、金属表面を溶解させることで研磨効果を得る方法です。
※引用：㈱中野科学 HP

1.3. ELID サイクルについて（作成者：YG テクニカルセンター

過程解説（メタルボンドダイヤ砥石＃ELID 研削技師一瀬哲也）

画像

図解分～ 分経過

結合材が電解溶出しはじめるの場合）

電源をスタートさせると、数分のうちに砥粒を結合しているボンド材（結合材）が電解され、適度に砥粒が突出し、ドレッシング（目立て）が開始されます。
（電気条件、、）

分～ 分経過し、不導体皮膜が約％生成され、この間に、電解溶出したボンド材が一部不導体化され、砥石面にこげ茶色の酸化物として堆積するため、電解電流が自動的に低下します。この時初期ドレッシングが完了となります。
分～分～ 分経過

分経過し、不導体皮膜が％生成されました。正常な皮膜は均一なこげ茶色になります。この皮膜自体はボンド材が電解され砥石表面に溶出しているだけなので、砥石の表面性状が悪化している訳ではありません。

分～分経過

不導体皮膜

この状態で、実際に鏡面研削作業を開始すると、砥石面の不導体被膜が被削材表面と接触し、摩擦により剥離・除去されて行き、またこれと同時に砥粒が被削材を研削し始め砥粒摩耗も進行します。

剥離された酸化物

すると、砥石表面の絶縁性が低下し、電解電流が回復します。これにより、摩耗した砥粒間の不導体皮膜が、薄くなった部分から電解溶出が再開され、また砥粒が突出し、研削を継続することが出来ます（に戻る）。これがサイクルです。
☆ELID 研削では、一般研削での目立て用ドレッサーを行う必要はありません。

1.4. 不導体皮膜について電解により、砥石ボンド材（主に鉄：Fe 成分）の表面は溶出し、その大半は Fe2+にイオン化します。イオン化した Fe は、水の電気分解によって生じた水酸基 OH-と統合し、水酸化物である Fe(OH)2 や Fe(OH)3 に変化します。次に、これらの物質は Fe2O3 のような酸化物に変化し、砥石表面に不導体被膜を形成します。
これらの電気化学反応を化学式で記述すると次のようになります。
Fe → Fe2+ ＋ 2eFe2+ → Fe3+ ＋ eH2O → H+ ＋ OHFe2+ ＋ 2OH- → Fe(OH)2
Fe3+ ＋ 3OH- → Fe(OH)3
これら一連の反応により、砥石面の電気伝導度は不導体被膜の成長に伴い小さくなり、電解電流は減少し、実電位は電源上で開放電圧として設定された値に近づいて行きます。
※引用：大森整著「ELID 研削加工技術」（工業調査会）2000、初版

1.5. ELID 研削可能な被削材について

2.ELID 導入方法
2.1. ELID ユニットについて
お客様保有の各種研削盤などに、「ELID ユニット」（ELID 研削専用の①砥石、②電極・給電体、③電源装置、④研削液、⑤ツルーイング装置、など）を後付けで搭載することによって使用でき、通常の機械でも鏡面加工ができるようになります。
ELID ユニットは、平面研削盤、円筒研削盤、ロータリー研削盤、センタレス研削盤、冶具研削盤、マシングセンタ（MC）など、大半の機械に搭載可能です。

2.1.1. ELID 専用砥石・砥粒：CBN、ダイヤモンド・ボンド材：鋳鉄ボンド、レジンメタルボンド
・砥石番手：#60～#64000
・集中度：75 、100・砥石形状：平砥石、カップ砥石、軸付砥石など、各種ご相談を承ります。

2.1.2. 電極・給電体
下記は平面研削盤に電極・給電体を搭載した例です。砥石の上面に電極、砥石カバーの中心に給電体を設置します。カバーを閉めると砥石に電流が流れます。

給電体（＋）

2.1.3. 電源装置
YAGISHITA-XXXX
ELID 電源装置の型式は 4 種類です。

電極（－）

砥石上下・前後調整ネジ

2.1.4. 研削液
ELID 専用研削液

大同化学工業㈱製シミロン CG7(K)18L 缶

50 倍希釈2.1.5. ツルーイング装置
ELID 研削専用ツルーイング装置は、理化学研究所で開発された ELID 技術を応用し、放電ツルーイングと ELID メカニカルツルーイングを適宜行うことで、高精度かつ高能率に砥石の形状を創成することを目的に開発されたマイクロプラズマツルーイング装置です。弊社は理化学研究所から特許実施権を許諾されています。

ツルーイング装置

電源装置

研削液

本体コントローラ2.2. ELID 搭載アップグレードサービス
弊社は、ELID ユニットの販売と ELID ユニットをお客様の機械に搭載する ELID 搭載アップグ
レートサービスを受託しています。ご相談を頂いてから、お客様の機械を拝見させて頂き、お見積り、受注、ELID 搭載アップグレード施工、取り扱い説明・指導等の手順で進めさせて頂きます。

2.3. 充実したアフターフォロー
弊社の活動はお客様に ELID ユニットを購入して頂くだけではありません。
弊社は導入までに有益な意見交換をさせて頂き、導入後は十分に活用頂けているか、もしそうでないならば課題は何かといったことを明らかにして、適切なサポートを行います。弊社のモットーは充実したアフターフォローです。
誠心誠意お客様と一緒に取り組ませて頂き、お客様で成果が出るまでしっかりとフォローさせて頂きます。

2.4. ELID 研削テスト加工
ご導入検討前に、お客様からワークを提供頂き、ELID 研削テスト加工を受託しています。テス
ト加工時にはご見学頂けます。加工結果で、ELID 研削の違いをご実感ください。
・場所：柳下技研株式会社

本社

YG テクニカルセンター

・設備：㈱岡本工作機械製作所製「高精度成形研削盤

埼玉県和光市中央２－１－８

HPG500L」

・研削テスト可能な最大サイズ：幅 10cm、長さ 20cm、高さ 10cm・保有砥石平砥石 1A1

180Dx15Tx6Xx31.75H

砥粒 CBN#170、#325、#1000、#2000、#4000

砥粒ダイヤ#170、#325、#1000、#2000、#4000、#6000、#8000、#12000、#20000【最近 1 年間に実施したテスト加工の被削材】
超硬合金、サーメット、炭化珪素、アルミナ、ジルコニア、窒化珪素、窒化アルミ、合成サフ
ァイア、合成石英、イリジウム、ルテニウム、
SKD11、STAVAX、HAP72、HPM38、SUS440C、多結晶ダイヤモンド(PCD)、など※プレゼン動画「ELID 研削法の平面研削盤への適用について」も御覧ください。
（金属プレス加工技術展 2018）

URL：http://yagishitagiken.sub.jp/

3.ELID 研削前の基本工程
この工程は砥石を交換する時に必ず実施します。

（作成者：YG テクニカルセンター、メカニカルツルーイング、放電ツルーイング

用砥石の隙間（約）に研削液を流し、通電させ、無接触回転プラズマ放電により砥石の真円度を創生します。

砥石を左回転し、約ｍ切り込みます。

、不導体皮膜の生成

砥石の表面に初期不導体皮膜を生成し、研削の準備をします。通常は・～ ％です。

・、一瀬哲也）、真円度の確認

放電ツルーイングにより、砥石表面に付着したわずかな「放電痕」をメカニカルに除去する為に、マイナス電極を入れ替えツルーイング装置のツルーイング装置の砥石とELID 研削技師

ダイヤルゲージを手動で、回転し、真円度ゼロを確認します。砥石を取り外さない限り、真円度は維持されます。

ｍ

電源の初期設定

初期 （平均電流値）・ （無負荷電圧値）・（比率）を選択します。砥石粒度・材質・切り込み量等により異なります。

、研削を開始する

不導体皮膜を被削材に接触させ研削を開始します。この時、砥粒はすでに突出しているので、切り込み過ぎないように注意します。

☆No.1～No.4 の工程所要時間は、合計約 25～30 分です。

4.ELID 活用上の注意点
4.1. 砥石のメンテナンス①砥石が濡れていると、一晩で砥粒面が錆びることがあるため、通常は電源を落とす前に、砥石に付着している研削液を除去する為に、砥石を 2000 回転で約 1 分間、空運転し水分を吹き飛ばします。
②長期保管する場合には、水分を除去し、防錆剤（ＣＲＣ等）を砥石表面に塗布します。しかし、砥粒層表面に水分が付着した状態でＣＲＣを塗布すると、水分を閉じ込めた状態になる為、錆を進行させてしまうケースが有るので注意が必要です。
・水分が付着している場合は、水分を除去（乾いた布で拭取り＋乾燥）し、その後にＣＲＣ塗布し、乾燥剤を入れ蜜封します。

4.2. 研削液のメンテナンス
ELID 研削の場合、研削液には砥石から電解溶融した炭化物・砥粒が流れ出ます。これをフィルター無しで循環させると、被削材の表面性状に悪影響を与えます。そこで、次ページの写真のように、ポンプから汲み上げた研削液を、フィルターハウジングに通すと、内部のフィルターが研削液の浮遊物を濾過し、きれいな研削液を被削材に供給することが可能となります。

・クーラントポンプ：テラル（株）製 VKP075J 型
吐出量 75L/min
・濾過装置：アイオン（株）製フィルターハウジング
F model 1FAS 型

・濾過装置の中に入れるフィルターエレメント
FD－001（メッシュ 1μm）

4.3. 電極のメンテナンス
砥石の電解により、酸化した結合材のカスが、電極（－極）に付着します。このまま放置すると、電流が流れにくくなりますので、定期的に清掃する必要があります。

5.ELID 研削加工事例
5.1. 平面研削サンプル品
2018 年 4 月 5 日

柳下技研㈱YG テクニカルセンター

ELID 研削技師

一瀬哲也

5.1.1. SUS440C(HRC53)

5.1.2. SKD11(HRC62)※表面粗さは、二次元粗さ解析装置にて、3 方向から測定した数値の平均値です。
※1Pass とは、砥石が Y 方向のスタート地点から、終点までの片道で設定する切り込み量です。

5.1.3. HAP72(HRC68)

5.1.4. 超硬 F-10

5.1.5. サーメット

5.1.6. 窒化珪素

5.1.7. ジルコニア

5.1.8. 合成石英

5.2. 型技術記事（2018 年 3 月臨時増刊号）

6.ELID 見学場所：アクセスマップ

YG テクニカルセンター※電車をご利用の方*池袋駅から和光市駅・東武東上線急行で約 12 分 又は、・東京メトロ有楽町線で約 19 分

※車をご利用の方
東京外環自動車道の和光 IC より約 3 分*徒歩のルート（駅より徒歩約 13 分）
和光市駅下車して南口のロータリーを進行方向左に約 500m、信号 4 つ目右側セブンイレブンを右に 200m、直進して突当り左 30m です。

開発・製作

柳下技研株式会社【お問合せ先】
新倉工場 精密部品事業部 久保貴義
〒351-0111 埼玉県和光市下新倉 3-22-60
TEL:048-466-8372 FAX:048-466-8374
URL http://yagishitagiken.sub.jp/
E-mail kiyoshi-kubo@yagishitagiken.jp
携帯電話 080-7758-7069【技術者紹介】YG テクニカルセンター
ELID 研削技師
一瀬 哲也