JP2511330B2

JP2511330B2 - ダイヤモンド砥石のツル―イング・ドレッシング方法

Info

Publication number: JP2511330B2
Application number: JP3090760A
Authority: JP
Inventors: 秀男大下; 佳宏富永; 資親中岡
Original assignee: OOSAKA DIAMOND KOGYO KK
Current assignee: OOSAKA DIAMOND KOGYO KK
Priority date: 1991-04-22
Filing date: 1991-04-22
Publication date: 1996-06-26
Anticipated expiration: 2011-06-26
Also published as: JPH04322969A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ダイヤモンド砥石を
高い能率でツルーイングおよび又はドレッシングするた
めの方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】アルミナや炭化ケイ素砥粒
を用いた在来砥石は、ダイヤモンドドレッサーにより研
削盤上で、容易にかつ高い精度にツルーイングおよび又
はドレッシングすることが可能であり、特に、ダイヤモ
ンドロータリドレッサーを用いた場合、ＣＢＮ砥石のツ
ルーイングおよびドレッシングも可能である。これら砥
石を用いた加工では、安定した砥石性能と長いドレッサ
ー寿命が実現でき、研削による量産加工や総形加工を可
能にしている。

【０００３】これに対して、ダイヤモンド砥粒を結合し
たダイヤモンド砥石をダイヤモンドドレッサーでツルー
イング又はドレッシングした場合、切刃が同一の硬度を
もった材料であるためにドレッサーの摩耗が大きく、ま
た両者の接触部で激しいこすりが発生して、実質的に得
られる切込み量が極めて小さいという問題がある。

【０００４】図３の（イ）は、レジンボンドを用いたダ
イヤモンド砥石を、ダイヤモンドロータリドレッサーで
ドレッシングした場合の切込み割合に対する加工量を示
したものであり、ドレッサーの摩耗量は、砥石のドレッ
シング量と同じ量だけ発生している。また、全体の切込
み量に対して、弾性変形による未切込み部分が９０％程
度も生じ、実際に得られるドレッシング量は極めて小さ
い。

【０００５】このため、従来のダイヤモンド砥石のツル
ーイングやドレッシング作業は、ダイヤモンドドレッサ
ーを用いずに、非ダイヤモンド系砥石を接触させて結合
層だけを削り取る方法や、放電加工や電解作用を利用し
た方法がとられている。しかし、このような方法では、
作業に著しく時間がかかると共に、研削盤上でのドレッ
シングが困難であり、また、ダイヤモンド砥石の表面形
状や振れを精度よく形成できない等の問題がある。

【０００６】このように従来のダイヤモンド砥石では、
ツルーイングによって高精度の砥石面を形成することが
難しい状態にあり、表面粗さ等の加工物の表面品位を得
るためには、ダイヤモンド砥石の砥粒の粒度を細かく調
整する必要がある。すなわち、良好な表面品位を得よう
とすれば、細かい粒径のダイヤモンド砥粒を用いる必要
がある。

【０００７】しかし、このような砥粒の細径化は、必然
的に加工能率の低下と砥石寿命の短縮化につながり、研
削による量産加工へのダイヤモンド砥石の適用を難しく
する要因になる。

【０００８】また、ツルーイングやドレッシングによる
砥石面精度の悪さは、高い形状精度や振れ精度が要求さ
れる総形研削へのダイヤモンド砥石の使用を難しくし、
ダイヤモンド砥石による高能率な総形研削を困難にする
問題もある。

【０００９】この発明は、上述した問題点に鑑みてなさ
れたもので、ダイヤモンド砥石を高い能率で高精度にツ
ルーイング及びドレッシングすることができ、量産加工
や総形研削へのダイヤモンド砥石の適用を可能にする方
法を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明は、砥粒結合層の圧縮力に対する破壊強度
を異ならせた２つのダイヤモンド砥石を、相対回転させ
た状態で接触させ、その破壊強度の小さい砥粒結合層の
一方のダイヤモンド砥石を、破壊強度の大きい他方のダ
イヤモンド砥石でツルーイング・ドレッシングする方法
を採用したのである。

【００１１】ダイヤモンドドレッサーは、メタルボンド
や電気メッキ等でダイヤモンド砥粒が強固に結合されて
いるため、砥石に対する加工状態を考えると、通常の砥
石の研削加工のように砥粒が結合層から脱落しつつ加工
を行なう現象はほとんど生じず、砥石に対してドレッサ
ーから圧縮力を加えることにより、その圧縮力によって
砥石の結合層を破壊し、又は結合層と砥粒を分離させて
加工を行なうものと考えられる。

【００１２】すなわち、従来のレジンボンドやメタルボ
ンドを用いたダイヤモンド砥石が、ダイヤモンドドレッ
サーによってほとんどツルーイングできなかった理由
は、レジンボンドやメタルボンドによる砥粒結合層が、
圧縮力が加わると弾性変形するだけで破壊や分離され
ず、ドレッサーからの圧縮力では加工できない構造にな
っているからと考えられる。

【００１３】これに対して、２つのダイヤモンド砥石の
間で、圧縮力に対する結合層の破壊強度に差をもたせ、
その両砥石を接触させて圧縮力を加えることにより、破
壊強度の差によって一方の砥石の結合層の破壊と、砥粒
との分離を生じさせることができる。この場合、破壊強
度の大きなダイヤモンド砥石をダイヤモンドドレッサー
に、破壊強度の小さな砥石を加工対象のダイヤモンド砥
石に置き換えることにより、ドレッサーによる機械的な
接触法によってダイヤモンド砥石を高い能率でツルーイ
ングすることができる。

【００１４】なお、上記の方法において、圧縮力に対す
る結合層の破壊強度は、結合層相互間の硬度と抗折力に
よって決定づけられる。すなわち、破壊強度の低いダイ
ヤモンド砥石（以下単に、ダイヤモンド砥石という）の
結合層を、刃物として作用する破壊強度の高いダイヤモ
ンド砥石（以下、ダイヤモンドドレッサーという）の結
合層に比べて、硬度を高く抗折力を低く設定すると、圧
縮力に対してダイヤモンド砥石の結合層が塑性破壊する
強度を、ドレッサーの結合層に比べて著しく小さくする
ことができ、高い加工能率を得ることができる。

【００１５】また、上記の特性に加えて、ダイヤモンド
砥石とダイヤモンドドレッサーの結合層を、共に高いヤ
ング率をもつ材料で形成すれば、圧縮力が加わった場合
の両結合層の弾性変形を小さくすることができる。この
ため、図３の（イ）に示すような弾性変形による未切込
み部分を大きく減少させることができ、高い能率で高精
度の加工を行なうことができる。

【００１６】上記のような結合層の特性を最も効果的に
得るためには、ダイヤモンド砥石の結合層の主成分をガ
ラス質のものとし、ダイヤモンドドレッサーの結合層の
主成分をメタルボンドや電気メッキ等のような金属質の
ものとするのがよい。すなわち、ガラス質や金属質の結
合層は、共に高いヤング率をもつと共に、両者の間で上
述したような破壊強度の差を簡単に付与することができ
るからである。これに対して、従来のレジンボンドのよ
うな樹脂質の結合層は、ヤング率が低いために弾性変形
が大きく、加えて圧縮力に対する破壊強度の調整も難し
い面があり、利用するには硬化処理などの破壊強度やヤ
ング率を大きく変化できる処理が必要になる。

【００１７】また、従来のレジンボンドやメタルボンド
による結合層は、図１ｂに示すように、砥粒１の間が全
てボンド２で埋った状態にあり、線ｙで示すように表面
をツルーイングしたとしても、砥粒１とボンド２が面一
になり、ダイヤモンド砥粒１が切れ刃として作用できな
い構造になっている。このため、ツルーイング後、改め
てドレッシングを行ない、砥粒１をボンド２から突出さ
せる必要があった。これに対して、図１ａに示すよう
に、結合層の内部に多数の気孔３を均一に含有させるよ
うにすると、砥石表面を線ｘのようにツルーイングする
だけで、ダイヤモンド砥粒１がボンド２から突出してす
くい面ができ、切れ刃を形成することができる。すなわ
ち、ドレッシングが可能な構造になる。

【００１８】このように結合層内に気孔を均一に形成す
るには、ボンドの主成分をガラス質とするのがよい。す
なわち、ガラス粉末などを主成分としたボンドにダイヤ
モンド砥粒を混合し、ボンドを溶融させて砥粒を結合さ
せると、図１ａに示すようにガラス質のボンド２は、表
面張力により砥粒１同士の接触部分や砥粒表面に集中し
てガラス化し、内部に多数の気孔３が形成されることに
なる。

【００１９】その具体例としては、ボンドを、ガラス粉
末又はケイ酸塩鉱物粉末と、充填材としてのＳｉＣ又は
Ａｌ₂Ｏ₃の粉末と、ワックス又は熱昇華材料から成る
造孔材との混合物とし、そのボンドにダイヤモンド砥粒
を混入した後、ボンドが溶融してガラス化する温度以上
まで焼成して結合層を形成する。この場合、ボンド全体
の重量に対して、充填材を７〜８５重量％、造孔材を０
〜４０重量％の範囲で配合するのがよい。これにより、
結合層の内部に、体積割合で５〜４５％の範囲の気孔を
含有させることができ、高いドレッシング加工性を得る
ことができる。

【００２０】一方、上記のような構造の結合層をもつダ
イヤモンド砥石とダイヤモンドドレッサーを用いてツル
ーイングやドレッシングを行なうための加工条件は、ド
レッサーの摩耗や加工熱の影響などを考慮して限定する
必要があり、一定の条件で行なう必要がある。下記は、
ダイヤモンドロータリドレッサーを使用して砥石を加工
する場合の推奨条件を示す。

【００２１】ドレッシング方向は、ダイヤモンド砥
石とロータリドレッサーが接触点で同一方向となるよう
にする。

【００２２】砥石とドレッサーの周速度は、砥石の
周速度を分母に、ドレッサーの周速度を分子として両者
の周速度比（ａ）をとった場合、０＜ａ＜１０の範囲に
あるように設定する。

【００２３】ロータリドレッサーを、図２ａに示すよ
うにトラバース（砥石表面に対して横移動）させてツル
ーイング・ドレッシングする場合、ドレッサーの１パス
当りの切込み深さを１〜１０μｍとし、砥石１回転当り
のドレッサーのトラバース量（Ｆ）は、ドレッサーの砥
石への接触幅を（ｂ）とすると、Ｆ＝（０．０１〜０．
２）×ｂｍｍ／ｒｅｖの範囲とする。

【００２４】ロータリドレッサーを、図２ｂに示す
ようにプランジ切込みでツルーイング・ドレッシングす
る場合、切込み速度を、砥石１回転当り０.005〜０.5μ
ｍ／ｒｅｖの範囲で設定する。

【００２５】

【実施例】

＜実験１＞４種類のダイヤモンド砥石の試験品（Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄ）を製作し、従来用いられてきたレジンボン
ドのダイヤモンド砥石との間で、ダイヤモンドロータリ
ドレッサーによるドレッシング性を比較した。

【００２６】試験品（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、結合剤原料
としてのガラス粉末及びケイ素酸鉱物粉末に、造孔材と
して熱昇華材料を結合剤原料重量の０〜４０％配合し、
その配合物に、充填剤としてのＳｉＣ（粒径＃５００）
の粉末を、結合剤原料重量に対して表１に示すような重
量割合で混合し、その混合物にダイヤモンド砥粒を混合
した状態で、結合剤原料が溶融する温度以上に焼成して
作成した。

【００２７】

【表１】

【００２８】作成された各試験品（Ａ〜Ｄ）は、ダイヤ
モンド粒度＃４００、ダイヤモンド集中度１００であ
り、各試験品の機械的特性は、表１に示す通りである。
これに対して、比較対象としたレジンボンドのダイヤモ
ンド砥石は、ダイヤモンド粒度＃３２５、ダイヤモンド
集中度１００のものを使用した。

【００２９】一方、ダイヤモンドロータリドレッサー
は、メタルボンドタイプを使用し、ダイヤモンド粒度＃
４０、ダイヤモンド集中度１００のものを用いた。この
ドレッサーの結合層の機械的特性は、表１に示す通りで
ある。

【００３０】比較結果を図３に示す。この図に示すよう
に、従来のレジンボンドダイヤモンド砥石がダイヤモン
ドロータリドレッサーで全くツルーイング・ドレッシン
グが出来ないのに対して、各試験品（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）
は、組成により若干の差があるものの、極めて大きなド
レッシング率を示した。

【００３１】＜実験２＞図４は、ダイヤモンドロータリ
ドレッサーでツルーイングした上記試験品Ａと、従来法
でツルーイング・ドレッシングしたレジンボンドダイヤ
モンド砥石とにより、超硬合金を平面研削した場合の加
工結果を示す。なお、図４において、Ｆｎは法線方向研
削抵抗、Ｆｔは接線方向研削抵抗である。

【００３２】図に示すように、試験品Ａは、レジンボン
ドのダイヤモンド砥石に比べて、若干研削抵抗が大きい
ものの、研削比が大きく優れた研削性能を示しており、
ドレッシングが良好に行なわれていることが解る。

【００３３】＜実験３＞図５及び図６はメタルボンドタ
イプと電気メッキタイプの２種類のダイヤモンドロータ
リドレッサーを用いて、試験品Ｂのダイヤモンド砥石を
ドレッシングした結果を示す。ここで、図５は切込み割
合に対するドレッシング率を示し、図６はドレッシング
直後のダイヤモンド砥石でセラミックス（Ｓｉ₃Ｎ₄）
を研削した場合の研削抵抗を示している。

【００３４】図に示すように、両タイプのドレッサーと
も、大きなツルーイング・ドレッシング性を示した。こ
れから、ドレッサーの仕様は、砥粒の結合層をメタルボ
ンド又は電気メッキ法による金属質のものとするのがよ
く、また、ダイヤモンド粒度が＃１８〜８０、ダイヤモ
ンド集中度が７５〜２２０の範囲にあるのが望ましい。

【００３５】＜実験４＞図７乃至図１４は、試験品Ｂの
ダイヤモンド砥石と、メタルボンドタイプのダイヤモン
ドロータリドレッサーを用いて、適正なツルーイング・
ドレッシングの加工条件を検討した試験結果を示してい
る。

【００３６】図７及び図８は、ドレッシング方向の影響
を検討したものである。図に示すように、砥石とドレッ
サーの接触位置でドレッサー方向を同方向にした場合
に、良好な結果が得られた。

【００３７】図９及び図１０は、ダイヤモンド砥石とダ
イヤモンドロータリドレッサーの周速度比の影響を検討
したものである。周速度比ａ（ドレッサー周速度／砥石
周速度）が０＜ａ＜１０の範囲にあるときに、良好な結
果が得られた。

【００３８】図１１及び図１２は、ドレッサーの切込み
深さの影響を検討した結果を示す。１〜１０μｍの切込
み深さの範囲で、良好な結果が得られた。

【００３９】図１３及び図１４は、ドレッサーの送り速
度の影響を検討したものである。図の結果から、ドレッ
サーをトラバースさせる場合は、トラバース量Ｆ＝
（０．０１〜０．２）×ｂｍｍ／ｒｅｖのときが、一
方、ドレッサーをプランジ送りする場合は、送り速度が
砥石１回転当り０．００５〜０．５μｍ／ｒｅｖの範囲
のときが良好な結果が得られる。

【００４０】

【効果】以上のように、この発明の方法によれば、２つ
のダイヤモンド砥石を回転させた状態で接触させるだけ
でツルーイングやドレッシングを行なうことができるの
で、研削盤上で簡単にかつ高能率でダイヤモンド砥石の
研き出し作業を行なうことができる。

【００４１】したがって、この発明を利用すれば、研削
による量産加工へのダイヤモンド砥石の適用を可能と
し、ダイヤモンド砥石の仕様分野の大幅な拡大が図れる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】ａは結合層の内部構造を模式的に示す図、ｂは
他の構造例を示す図

【図２】ａは砥石とドレッサーの加工例を示す図、ｂは
他の加工例を示す図

【図３】結合層の違いによるダイヤモンド砥石のドレッ
シング率の比較図

【図４】結合層の違いによる研削性能の比較図

【図５】ロータリドレッサーの違いによるドレッシング
率の比較図

【図６】ロータリドレッサーの違いによるドレッシング
直後の研削抵抗の比較図

【図７】ドレッシング方向の違いによるドレッシング率
の比較図

【図８】ドレッシング方向の違いによるドレッシング直
後の研削抵抗の比較図

【図９】同速度比の違いによるドレッシング率の比較図

【図１０】同速度比の違いによるドレッシング直後の研
削抵抗の比較図

【図１１】切込み深さの違いによるドレッシング率の比
較図

【図１２】切込み深さの違いによるドレッシング直後の
研削抵抗の比較図

【図１３】送り速度の違いによるドレッシング率の比較
図

【図１４】送り速度の違いによるドレッシング直後の研
削抵抗の比較図

【符号の説明】

１砥粒２ボンド３気孔

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】砥粒結合層の圧縮力に対する破壊強度を
異ならせた２つのダイヤモンド砥石を、相対回転させた
状態で接触させ、その破壊強度の小さい砥粒結合層の一
方のダイヤモンド砥石を、破壊強度の大きい他方のダイ
ヤモンド砥石でツルーイング・ドレッシングすることを
特徴とするダイヤモンド砥石のツルーイング・ドレッシ
ング方法。
【請求項２】上記一方のダイヤモンド砥石の砥粒結合
層を他方のダイヤモンド砥石の砥粒結合層に対して高硬
度で圧壊しやすい特性に設定して、上記砥粒結合層の圧
縮力に対する破壊強度を異ならせた２つのダイヤモンド
砥石を成し、かつ、その両ダイヤモンド砥石の砥粒結合
層を、共に高いヤング率の材料で形成したことを特徴と
する請求項１に記載のダイヤモンド砥石のツルーイング
・ドレッシング方法。
【請求項３】上記一方のダイヤモンド砥石の砥粒結合
層の主成分をガラス質とし、他方のダイヤモンド砥石の
砥粒結合層の主成分を金属として、上記一方のダイヤモ
ンド砥石の砥粒結合層を他方のダイヤモンド砥石の砥粒
結合層に対して高硬度で圧壊しやすい特性に設定したこ
とを特徴とする請求項２に記載のダイヤモンド砥石のツ
ルーイング・ドレッシング方法。
【請求項４】上記一方のダイヤモンド砥石の砥粒結合
層に、多数の気孔を均一に存在させたことを特徴とする
請求項２又は３に記載のダイヤモンド砥石のツルーイン
グ・ドレッシング方法。