JP5468110B2 - 凹部入り砥石の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、コアに貼付されたセグメントタイプの砥石チップに傾斜溝又は穴状凹部を形成した凹部入り砥石の製造方法に関するものである。

軸線回りに回転駆動される円盤状のコアの外周面に、ダイヤモンド又は立方晶窒化硼素等の超砥粒を含む砥粒層が形成され、該砥粒層外周の研削面に所定の幅、深さを有する傾斜溝がコアの軸線に対して２５度乃至４５度程度傾斜して刻設された溝付砥石が特許文献１に記載されている。このような溝付砥石によれば、研削液を傾斜溝に沿って研削点に効果的に導入することができ、傾斜溝のない砥石に比して研削による除去量を約１．５倍に増大させて研削効率を高めることができる。

また、研削点に供給される研削液によって工作物と砥石車との間に動圧が発生し、かかる動圧により工作物が砥石車に対して変位することによる加工精度や能率の低下を防止するために、砥石の研削面に溝を設けて動圧を開放させることが考えられている。また、このような溝の代わりに研削面に複数の穴を設けて動圧を開放することも考えられている。

特開２０００−３５４９６９（段落〔０００７〕、〔００２６〕、図１）

砥石の研削面に溝を設けるために、超砥粒と結合剤とをプレス成形後に焼成してコアに貼付した砥石チップの研削面に傾斜溝を機械加工によって刻設すると、超砥粒が強固な結合剤で保持された砥粒層に傾斜溝や穴状凹部を機械加工するので、溝加工用砥石の摩耗が激しいなど加工が困難である。また、傾斜溝や穴状凹部が焼成後の砥石チップの砥粒層に機械加工によって刻設される場合は、傾斜溝の側壁部や穴状凹部の内壁部では研削面に露出する超砥粒の保持力が機械加工によって低下し、超砥粒が脱落しやすくなる。

本発明の目的は、砥石周方向に対して傾斜する傾斜溝又は穴状凹部を焼成前の砥石チップの砥粒層に機械加工又はプレス加工によって低コストで容易に凹設することである。

上述した課題を解決するために、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、研削盤の砥石台に回転軸線回りに回転駆動可能に軸承された砥石軸に装着されるコアに、超砥粒を含む砥粒層と、下地層からなる複数の砥石チップが貼付され、前記砥粒層に形成された研削面が前記研削盤の工作物支持装置に回転駆動可能に支承された工作物を研削点で当接して研削加工する砥石の製造方法において、前記砥石チップを成形するプレス成形型の研削面成形部表面に凹設され、複数の傾斜溝成形板が前記研削面成形部表面から突出するように夫々嵌着される複数の取付溝に、カーボン製又は樹脂製の複数の傾斜溝成形板を、成型される前記砥石チップが前記コアに貼付されたときに砥石周方向となる方向に対して夫々傾斜するよう着脱可能に立設する傾斜溝形成板立設工程と、前記プレス成形型に、複数の超砥粒と結合剤とを混合した砥粒層用粉体を充填し、下地粒子と結合剤とを混合した下地層用粉体を前記砥粒層用粉体に重ねて充填する粉体充填工程と、前記砥粒層用粉体と前記下地層用粉体とを、形成される下地層が傾斜溝成形板によって分離されないように一体的にプレス成型するプレス成型工程と、該プレス成型により砥粒層と下地層とが一体に形成され、前記複数の傾斜溝成形板が少なくとも前記砥粒層を貫通している状態の焼成前砥石チップを、前記複数の傾斜溝成形板とともに前記プレス成形型から離型する離型工程と、前記焼成前砥石チップを焼成する間に前記傾斜溝成形板を焼失させて砥石周方向に対して傾斜する複数の傾斜溝状の凹部が前記砥粒層に設けられた焼成後砥石チップを形成する焼成工程と、を備えることである。

請求項１に係る発明によれば、焼成前の砥石チップに複数の傾斜溝状の凹部を形成し、その後焼成する。そのため、傾斜溝状の凹部が焼成後の砥石チップの砥粒層に機械加工によって刻設される場合のように、傾斜溝状の凹部の内側壁部では研削面に露出する超砥粒の保持力が機械加工によって低下することなく、超砥粒を強固に保持した耐久性の高い砥石を容易に低コストで製造することができる。
また、研削面形成部に充填された砥粒層に下地層を重ねて一体的にプレス成型し、砥石周方向に対して傾斜する傾斜溝が設けられた焼成前砥石チップを形成する。そのため、傾斜溝を設けるためだけの工程を省略することができるとともに、傾斜溝が焼成後の砥石チップの砥粒層に機械加工によって刻設される場合のように、傾斜溝の側壁部では研削面に露出する超砥粒の保持力が機械加工によって低下することなく、超砥粒を強固に保持した耐久性の高い砥石を容易に低コストで製造することができる。
さらに、砥石チップを成形するプレス成形型の研削面成形部表面に凹設され、複数の傾斜溝成形板が研削面成形部表面から突出するように夫々嵌着される複数の取付溝に、カーボン製又は樹脂製の複数の傾斜溝成形板を、成型される砥石チップがコアに貼付されたときに砥石周方向となる方向に対して夫々傾斜するよう着脱可能に立設するので、焼成前砥石チップの離型の際に、複数の傾斜溝成形板を焼成前砥石チップとともに研削面成形部より容易に取り外すことができる。そして、砥石チップを焼成する際の高温によって、カーボン製又は樹脂製の複数の傾斜溝成形板を焼失させることができるので、焼成前の砥石チップから傾斜溝成形板を除去する工程を省略して複数の傾斜溝状の凹部を一度に形成することが可能で、生産効率を向上させることができる。また、傾斜溝成形板を焼失させる際には、砥石チップの傾斜溝状の凹部の端部を欠いたり変形させたりすることがないので、品質の向上を図ることができる。

本発明の第１の実施形態を示すセグメントタイプの砥石チップからなる砥石の全体図。 傾斜溝入り砥石を装着した研削盤で工作物を研削する状態を示す図。 砥石チップを示す図。 砥石の研削面に複数の傾斜溝を、少なくとも１本の傾斜溝が研削点を常に通過するように刻設した状態を示す図。 傾斜溝の溝円周幅と傾斜角度との関係を示す図。 ２本の傾斜溝が常に工作物の幅と同じ軸線方向の長さを有する研削点を通過するように刻設する状態を示す図。 傾斜溝の傾斜角度と本数との関係を示すグラフ。 傾斜溝の傾斜角度と砥石円周方向のピッチとの関係を示す図。 傾斜溝の傾斜角度と研削面の面積の削減率との間係を示す図。 傾斜溝入り砥石チップをプレス成型する状態を示す図。 傾斜溝入り砥石を製造する工程を示す図。 溝加工装置を示す図。 傾斜溝入り砥石により法線方向の研削抵抗、プロフィル精度が向上する割合を示す図。 第２の実施形態における傾斜溝入り砥石チップをプレス成形する型の平面概念図。 同破断させて示す側面概念図。 同傾斜溝入り砥石を製造する工程を示す図。 第３の実施形態における穴状凹部入り砥石チップを示す図。 同複数の穴状凹部が設けられた研削面を示す図。 同穴状凹部入り砥石を製造する工程を示す図。 第４の実施形態における穴状凹部入り砥石チップを示す図。 同穴状凹部入り砥石を製造する工程を示す図。

以下、本発明の第１の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、第１の実施形態の製造方法で製造された、セグメントタイプの砥石チップ１１を含む砥石１０を示し、この砥石１０の砥石チップ１１は、超砥粒をビトリファイドボンドで結合した砥粒層１２が外周側に形成され、超砥粒を含まない下地層１３が砥粒層１２の内側に重ねて一体的に形成されている。砥石１０は、砥粒層１２と下地層１３からなる複数の円弧状の砥石チップ１１が、鉄またはアルミニウム等の金属、或いは樹脂等で成形された円盤状のコア１４の外周面に並べられ、下地層１３の底面で接着剤によりコア１４に貼付されて構成されている。砥石１０は、図２に示す研削盤３０の砥石台３１に軸線Ｏ回りに回転駆動可能に軸承された砥石軸３２にコア１４で装着される。研削盤３０の工作物支持装置３３には工作物Ｗが回転駆動可能に支承され、砥石台３１の前進により砥石１０の砥粒層１２に形成された研削面１５が工作物Ｗに研削点Ｐで当接して工作物Ｗの外周面を研削加工するようになっている。

図３は、円弧状の砥石チップ１１を示すもので、砥粒層１２は、ＣＢＮ、ダイヤモンド等の超砥粒１６をビトリファイドボンド１７で３〜７ｍｍの厚さに結合したものであり、集中度調整用に超砥粒の代わりに酸化アルミニウム（Al₂O₃）等の粒子が骨材として混入されている場合もある。また、前記下地層１３は、下地粒子１９をビトリファイドボンド１７で２〜４ｍｍの厚さに結合したものである。ビトリファイドボンド１７を採用すると、有気孔の特性から、切り屑の排出性に優れ、切れ味が良好となるため、砥石摩耗量を少なくして良好な表面あらさに研削加工することができる。しかしながら、結合剤としては、ビトリファイドボンド１７の他に、レジンボンドまたはメタルボンド等を使用することもできる。

図４に示すように、砥石１０の研削面１５には、砥石軸線Ｏに対して傾斜する幅ｂの傾斜溝２０が複数本、砥石１０の回転位相に拘らず少なくとも１本の傾斜溝２０が研削点Ｐを上下に通過するように刻設されている。このように少なくとも１本の傾斜溝２０が常に研削点Ｐを通過することにより、研削点Ｐに供給された研削液により研削面１５と工作物Ｗとの間に発生する動圧が研削点の上方および下方の両方から開放され、工作物Ｗが砥石１０から離間する方向に変位されて工作物寸法が大きくなることがなくなり、研削精度、特に真円度が向上する。少なくとも１本の傾斜溝２０が常に研削点Ｐを通過していないと、研削点Ｐに対して傾斜溝２０が上方にしか開口していないと研削点Ｐの下方では動圧が開放されず、同様に傾斜溝２０が下方にしか開口していないと研削点Ｐの上方では研削液の動圧は開放されない。傾斜溝２０は、砥石軸線Ｏと直角な砥粒層１２の両側面２１，２２をつき抜けて研削面１５に刻設されている。

研削点Ｐに供給された研削液の動圧発生を効果的に防止するとともに、高い研削精度、長い砥石寿命を確保することができる傾斜溝２０を容易に作成するための条件は、以下に述べる通りである。傾斜溝２０は、砥石１０の回転位相に拘わらず工作物Ｗの幅、即ち研削点Ｐの軸線方向の長さ内で少なくとも１本、好ましくは２本以上研削点Ｐを通過させるのが良い。傾斜溝２０の砥石円周方向の幅である溝円周幅ｃは、研削面１５に露出する超砥粒１６の間隔が溝円周幅ｃだけ広くなるので短い方が良い。加工工数を低減するためには、溝本数は少ない方が良い。傾斜溝２０の砥石円周方向のピッチは、傾斜溝２０の間隔が狭いと加工しにくく、且つ砥石チップ１１の強度が低下するので長い方が良い。傾斜溝２０の総面積は、これを大きくすると研削に関与する超砥粒１６の数が減少して砥石磨耗量が増加するのであまり大きくしない方が良い。

これらの条件を勘案して、例えば外径３５０ｍｍの砥石１０によって幅１５ｍｍの工作物Ｗをプランジカット研削する場合に適切な傾斜溝２０の本数ｎ、傾斜角度αを決定する方法を以下に説明する。傾斜角度αは、傾斜溝２０と砥粒層１２の側面２１、換言すれば砥石周方向とのなす角度であり、研削点Ｐの軸線方向の長さは工作物Ｗの幅と同じ１５ｍｍとなる。

傾斜溝２０の溝法線方向の幅ｂは、溝加工用砥石の強度を考慮し、且つ傾斜溝２０の砥石円周方向の長さである溝円周幅ｃを短くするためにも１ｍｍ程度とするのが良い。溝円周幅ｃと傾斜溝２０の傾斜角度αとの関係は図５に示すようになり、傾斜角度αを１５度程度より大きくすると溝円周幅ｃは小さくなり、傾斜溝２０による超砥粒１６の間隔の広がりを小さく抑えることができる。

図６に示すように、例えば砥石１０の外周研削面１５（外径３５０ｍｍ）が工作物Ｗ（幅１５ｍｍ）と接する範囲ｄにおいて、例えば２本の傾斜溝２０が、砥石１０の回転位相に拘わらず、工作物Ｗの幅と同じ軸線方向の長さを有する研削点Ｐを通過するようにした場合、傾斜溝２０の傾斜角度αと本数ｎとの関係は図７、傾斜角度αと傾斜溝２０の砥石円周方向のピッチｐとの関係は図８、傾斜角度αと傾斜溝２０による研削面１５の面積の削減率との間係は図９のようになる。図８から明らかなように、傾斜角度αを１５度程度より小さくすると、傾斜溝２０の砥石円周方向のピッチｐが十分大きくなり、傾斜溝２０の加工に支障をきたさない。また、図９のように、傾斜角度αを１５度程度より小さくすると、傾斜溝２０による研削面１５の面積の削減率を小さく抑えることができる。また、図７に示されるように、傾斜角度αを１５度程度にすると、傾斜溝２０の本数ｎを少なくすることができる。これらのことを勘案すると、傾斜角度αは１５度近傍の値にすることが好ましい。

このようにして外径３５０ｍｍの砥石１０で幅１５ｍｍの工作物Ｗをプランジカット研削する場合に、砥石１０の回転位相に拘わらず工作物Ｗの幅、即ち研削点Ｐの軸線方向の長さ内で少なくとも２本の傾斜溝２０が研削点Ｐを通過するように決定した傾斜溝２０の緒元は、一例として溝幅ｂが１ｍｍ、溝深さｈが６ｍｍ、傾斜角度αが１５度、本数ｎが３９本で円周方向ピッチｐが約２８．１ｍｍとするとよい。

幅１５ｍｍの工作物Ｗの例えば２倍の幅を有する砥石１０の研削面１５に上記緒元の傾斜溝２０を刻設するために、例えば図６に示すように、幅を３０ｍｍとした砥石チップ１１に５本の傾斜溝２０が円周方向ピッチｐ（約２８．１ｍｍ）で刻設される。砥石チップ１１に５本の傾斜溝２０が刻設される一例として、傾斜溝２０の砥石回転方向の前半部２０ｆ及び後半部２０ｒが、砥石チップ１１の円周方向後端面１１ｒ、前端面１１ｆの各中央部から両側面２１，２２に向かって傾斜角度１５度で夫々刻設されるとともに、それらの間に傾斜溝２０の中央部２０ｍが刻設され、さらに砥石チップ１１がコア１４に貼付されたとき前後の砥石チップ１１の中央部２０ｍと連続する傾斜溝２０の両端部２０ｅが刻設される。砥石チップ１１の幅方向の中心線上には、傾斜溝２０の前半部２０ｆ及び後半部２０ｒの各端および中央部２０ｍが位置するので、砥石チップ１１の円周方向長さは２ピッチ分より僅かに短い約５６ｍｍとなる。

次に、このような砥石チップ１１を製造する方法(第１の実施形態)は、図１０（ａ）に示すように、長方形状の外型４１の内側底部に下型４２が嵌合され、砥石１０の外径になる砥石チップ１１の円弧面に相当する円弧状の凹型面４２ａが下型４２の上面に形成されている。この下型４２上に、砥粒層１２を構成する超砥粒１６、ビトリファイドボンド１７及び骨材１８等を混合した砥粒層用粉体４４が充填され、砥粒層用粉体４４の厚さが均一になるようにレべリングされる（図１１の工程５１）。この状態で、図１０（ｂ）に示すように、第１上型４５である押型が外型４１の内面に沿って下降され、砥粒層用粉体４４を仮プレスして砥粒層１２を円弧状に仮成型する（工程５２）。

続いて、図１０（ｃ）に示すように、下地粒子１９を含む下地層用粉体４６が、仮プレス成型された砥粒層１２の上側に充填され、下地層用粉体４６の厚さが均一になるようにレベリングされる（工程５３）。その状態で、図１０（ｄ）に示すように、第２上型４７が外型４１の内面に沿って下降され、下地層用粉体４６と砥粒層用粉体４４とを同時にプレスする。これにより、下地層１３が砥粒層１２の内側に重ねて一体的にプレス成型され、円弧状の砥石チップ１１が形成される（工程５４）。その後、第２上型４７が上昇され、砥石チップ１１が外型４１、下型４２から離型される（工程５５）。

この焼成前の砥石チップ１１は下地層１３の底面の半径と同半径の円弧状冶具に載置してクランプされ、砥石チップ１１の砥粒層１２に、前述の５本の傾斜溝２０が円周方向ピッチｐで研削面１５から下地層１３に至るまで機械加工によって直線状に刻設される（工程５６）。該機械加工は、図１２に示す公知の溝加工装置６０を用いて行うことができる。溝加工装置６０は、例えば、溝加工用砥石６１が装着された砥石軸６２を水平面内でＺ軸と平行な軸線回りに回転駆動可能に軸承する砥石台６３がコラム６４に上下のＹ軸方向に移動可能に装架され、該コラム６４がベッド６５上にＺ軸方向に移動可能に載置され、ワークテーブル６６がベッド上にコラム６４と対向して水平面内でＺ軸と直角なＸ軸方向に移動可能に載置されている。該ワークテーブル６６上に回転テーブル６７が垂直軸線回りに割出し回転可能に支承され、冶具６８が設けられた主軸６９を水平面内で回転位置決め可能に軸承する主軸台７０が回転テーブル６７上に固定されている。

傾斜溝２０の加工は、砥石チップ１１が下地層１３の円弧面で冶具６８に当接し砥粒層１２を外側にしてクランプされ、砥石チップ１１の円周方向後端面１１ｒが主軸６９の回転軸線の垂直上方に位置するように主軸６９が回転位置決めされる。溝加工用砥石６１の側面の方向が傾斜溝２０の方向と一致するように、主軸６９の軸線がＺ軸に対して傾斜溝２０の傾斜角度α傾斜するように回転テーブル６７が割出し回転される。溝加工用砥石６１が傾斜溝２０の前半部２０ｆと整列するようにコラム６４がＺ軸方向に位置決めされ、溝加工用砥石６１の下端面が傾斜溝２０の前半部２０ｆの底面と一致するように、砥石台６３がＹ軸方向に下降されて位置決めされる。ワークテーブル６６がＸ軸方向に研削送りされることにより、溝加工用砥石６１が焼成前砥石チップ１１に対して傾斜溝２０の傾斜角度α方向に直線送りされ、焼成前砥石チップ１１の砥粒層１２に、砥石周方向に対して傾斜する傾斜溝２０が研削面１５から下地層１３に至るまで機械加工によって直線状に刻設される（図３参照）。続いて、コラム６４が傾斜溝の法線方向ピッチ分だけＺ軸方向に割出し移動され、上述の作動が繰り返されて傾斜溝２０の中央部２０ｍ、後半部２０ｒ及び両端部２０ｅが刻設される。

傾斜溝２０が刻設された砥石チップ１１は、溝加工装置６０の冶具６８から取り外されて炉内で焼成され（工程５７）、砥石チップ１１の製造は完了する。砥石チップ１１は傾斜溝２０の加工後に焼成されるので、機械加工により結合剤から露出した超砥粒１６が、焼成時に溶融したビトリファイドボンド１７に被覆されて結合され、超砥粒１６の保持力が機械加工によって低下することがない。焼成された１９個の砥石チップ１１は傾斜溝２０が砥石１０の回転位相に拘らず常に少なくとも２本研削点Ｐを通過するように、コア１４の外周面に貼付される（工程５８）。

次に、本実施形態の傾斜溝入り砥石の製造方法によって製造した砥石１０の作動について説明する。砥石１０は図２に示す研削盤３０の砥石台３１に軸承された砥石軸３２にコア１４で装着されて回転駆動され、工作物Ｗは主軸台及び心押台からなる工作物支持装置３３に支承されて回転駆動される。砥石カバー３４に取り付けられたクーラントノズル３５から砥石１０と工作物Ｗとの間の研削点Ｐにクーラントが供給され、砥石台３１が工作物Ｗに向かって研削送りされ、砥石１０により工作物Ｗが研削加工される。この場合、砥石周方向に対して傾斜する複数の傾斜溝２０が、砥石１０の回転位相に拘らず常に少なくとも２本研削点Ｐを通過するので、研削点Ｐに供給された研削液が研削面１５と工作物Ｗとの間で発生する動圧を研削点Ｐの上方および下方から開放することができる。これにより、工作物Ｗが砥石１０から離間する方向に変位されて工作物Ｗの寸法が大きくなることがなくなり、研削精度、特に真円度を高めることができる。

研削加工の一例として、粒径が♯１２０のＣＢＮ砥粒が集中度１５０でビトリファイドボンド１７によって結合されて砥粒層１２が形成され、該砥粒層１２の内側に超砥粒を含まない下地層１３が重ねて一体的に形成された砥石チップ１１がスチール製コア１４に貼付された外径３５０ｍｍの砥石により、幅１５ｍｍの焼入れ鋼製カム（工作物Ｗ）を研削加工した場合の法線方向の研削抵抗、プロフィル精度を夫々１００とすると、同砥石の外周研削面１５に溝幅ｂが１ｍｍ、溝深さｈが６ｍｍ、傾斜角度αが１５度の傾斜溝２０を３９本刻設した傾斜溝入り砥石１０により、同一カムを研削加工した場合、法線方向の研削抵抗が７７に減少し、プロフィル精度が２０に向上した（図１３参照）。

上記実施の形態では、溝加工装置６０によって傾斜溝２０を機械加工するとき、溝加工用砥石６１を直線送りして傾斜溝２０を刻設しているが、焼成前の砥石チップ１１を溝加工装置６０の主軸６９に冶具６８を介して装着し、溝加工用砥石６１の側面の方向が傾斜溝２０傾斜角度と一致するように、主軸６９の軸線がＺ軸に対して傾斜溝２０の傾斜角度α傾斜するように回転テーブル６７を割出し回転させ、主軸６９の回転に連動してコラム６４及びワークテーブル６６をＺ軸及びＸ軸方向に移動させることにより砥粒層１１に螺旋状の傾斜溝２０を研削面１５から下地層１２に至るまで刻設するようにしてもよい。
上記実施の形態では、工作物Ｗの幅が砥石１０の幅より小さい場合であり、研削点Ｐの軸線方向の長さが工作物Ｗの幅と等しいとして傾斜溝２０の諸元を求めているが、工作物Ｗの幅が砥石１０の幅より大きい場合は、研削点Ｐの軸線方向の長さが砥石の幅と等しいとして傾斜溝２０の諸元を求める。

上記実施の形態では、焼成された複数の砥石チップを傾斜溝２０が砥石１０の回転位相に拘らず少なくとも２本研削点Ｐを通過するようにしているが、少なくとも１本研削点Ｐを通過するようにしてもよい。

上記実施の形態では、傾斜溝２０を砥粒層１２に研削面１５から下地層１３に至るまで機械加工によって刻設しているが、下地層１３に至らないで深さで砥粒層１２のみに刻設してもよい。

また、研削液を傾斜溝に沿って研削点に効果的に導入するための傾斜溝入り砥石を製造するために、本実施の形態のように、焼成前砥石チップの砥粒層に、砥石周方向に対して傾斜する傾斜溝を機械加工によって刻設し、該傾斜溝が刻設された焼成前砥石チップを焼成し、該焼成された砥石チップを複数個、コアに貼付するようにしてもよい。

次に、本発明の第２の実施形態を図面に基づいて説明する。第２の実施形態の製造方法で製造されたセグメントタイプの砥石チップ１１を含む砥石１０の構成については、第１の実施形態と同様なので説明を省略する。
この砥石チップ１１の製造方法は、砥石チップ１１の研削面に傾斜溝２０をプレスによって成形するものである。図１４及び図１５に示すように、長方形状の外型８１の内側底部に下型８２が嵌合され、砥石１０の外径になる砥石チップ１１の円弧面をプレス成形するための円弧状の凹型面８２ａが下型８２の上面に形成されている。下型８２には複数の取付溝が傾斜溝２０に対応して凹設され、複数の傾斜溝２０を形成するための傾斜溝成形板８３が、凹型面８２ａから上方へ突出するように前記取付溝に着脱可能に嵌着されている。これらの傾斜溝成形板８３は、例えばカーボン製であり、成型される砥石チップ１１がコア１４に貼付されたときに砥石周方向となる方向に対して夫々傾斜するように、凹型面８２ａに立設される。

図１６（ａ）に示すように、砥粒層１２を構成する超砥粒、結合剤及び骨材等を混合した砥粒層用粉体４４が下型８２上に複数の傾斜溝成形板８３より上方まで充填され、砥粒層用粉体４４の厚さが均一になるようにレべリングされる。

次に、図１６（ｂ）に示すように、上型８５が外型８１内に下降され、砥粒層用粉体４４を仮プレスして砥粒層を円弧状に仮成形する。このとき仮に形成された砥粒層の下型８２側の面には、仮の傾斜溝が形成される。

次に、図１６（ｃ）に示すように、下地粒子１９を含む下地層用粉体４６が、仮プレス成形された砥粒層用粉体４４の上側に充填され、下地層用粉体４６の厚さが均一になるようにレべリングされる。

次に、図１６（ｄ）に示すように、上型８５が外型８１内に下降され、下地層用粉体４６と砥粒層用粉体４４とを同時にプレスし、下地層１３が砥粒層１２の内側に重ねて一体に成形され、円弧状の砥石チップ１１がプレス成形される。このとき、傾斜溝成形板８３は砥粒層１２を貫通して下地層１３に達するようにプレスされる。

次に、上型８５が上昇され、砥石チップ１１が外型８１及び下型８２から離型される。砥石チップ１１を下型８２から外すとき、複数の傾斜溝成形板８３は砥石チップ１１の砥粒層１２を貫通している状態で、砥石チップ１１と共に下型８２から離型される。

次に、複数の傾斜溝成形板８３が砥粒層１２に貫通している状態の砥石チップ１１は、台に載せて焼成される。焼成は、本実施形態のように、結合剤としてビトリファイドボンドを使用した場合、例えば大気中において７００〜１０００℃でおこなわれる。カーボンは、一般に７００℃位で焼失するので、この焼成の間に、カーボン製の傾斜溝成形板８３は焼失して除去される。このようにして、砥石チップ１１の製造が完了する。
焼成された、砥石チップ１１は、傾斜溝２０が砥石１０の回転位相に拘らず少なくとも２本研削点Ｐを通過するように、コア１４の外周面に貼付される。

このような、砥石の製造方法によれば、研削面形成部（下型８２）に接するように充填された砥粒層１２に下地層１３を重ねて一体的にプレス成型し、砥石周方向に対して傾斜する傾斜溝２０が設けられた焼成前砥石チップを形成するので、傾斜溝２０を設けるだけの工程を省略することができるとともに、傾斜溝２０が焼成後の砥石チップ１１の砥粒層に機械加工によって刻設される場合のように、傾斜溝２０の側壁部では研削面に露出する超砥粒の保持力が機械加工によって低下することなく、超砥粒を強固に保持した耐久性の高い砥石１０を容易に低コストで製造することができる。

また、傾斜溝２０が砥粒層１２を貫通して、研削面から下地層１３に至るまでプレス成型によって凹設されるので、砥粒層１２の厚み全体を研削に有効に使用することができ、砥石寿命が長くなる。

また、砥石チップ１１を焼成する際の高温によって、傾斜溝成形板８３を焼失させることができるので、焼成前の砥石チップ１１から傾斜溝成形板８３を除去する工程を省略することが可能で、生産効率を向上させることができる。
上記のような製造方法で製造された砥石１０の作動は、第１の実施形態と同様なので、説明を省略する。

次に、本発明の第３の実施形態を図面に基づいて説明する。第３の実施形態の製造方法で製造されたセグメントタイプの砥石チップ１１を含む砥石１０の構成については、図１７及び図１８に示すように、砥石の研削面１５に、傾斜溝２０の替わりに複数の穴状凹部９０が、砥粒層１２を貫通して下地層１３に至るように形成されている点において、第１の実施形態と相違する。他の構成については、同様なので説明を省略する。

この砥石チップ１１を製造する方法は、砥石チップ１１の研削面に複数の穴状凹部９０をプレスによって成形するものである。図１９に示すように、長方形状の外型９１の内側底部に下型９２が嵌合され、砥石１０の外径になる砥石チップ１１の円弧面をプレス成形するための円弧状の凹型面９２ａが下型９２の上面に形成されている。下型９２には複数の取付穴が穴状凹部９０に対応して凹設され、複数の穴状凹部９０を形成するためのピン部材９３が、凹型面９２ａから上方へ突出するように前記取付穴に着脱可能に嵌着されている。これらのピン部材９３は、例えばカーボン製である。

まず、図１９（ａ）に示すように、砥粒層１２を構成する超砥粒、結合剤及び骨材等を混合した砥粒層用粉体４４が下型９２上に複数のピン部材９３より上方まで充填され、砥粒層用粉体４４の厚さが均一になるようにレべリングされる。

次に、図１９（ｂ）に示すように、複数のピン部材９３に対応する複数の逃し穴９４が垂直に穿設された第１上型９５が外型９１内に下降され、砥粒層用粉体４４を仮プレスして砥粒層１２を円弧状に仮成形する。このときピン部材９３は、砥粒層１２を貫通して上方に僅かに突出し逃し穴９４に嵌入する。

次に、図１９（ｃ）に示すように、下地粒子１９と結合剤とを混合した下地層用粉体４６が、仮プレス成形された砥粒層１２の上側に複数のピン部材９３より上方まで充填され、下地層用粉体４６の厚さが均一になるようにレべリングされる。

次に、図１９（ｄ）に示すように、逃し穴が穿設されていない第２上型９７が外型９１内に下降され、下地層用粉体４６と砥粒層用粉体４４（砥粒層１２）とを同時にプレスし、下地層１３が砥粒層１２の内側に重ねて一体的に成形され、円弧状の砥石チップ１１がプレス成形される。このとき、ピン部材９３は砥粒層１２を貫通して下地層１３に達するようにプレスされる。

次に、第２上型９７が上昇され、砥石チップ１１が外型９１及び下型９２から離型される。砥石チップ１１を下型９２から外すとき、複数のピン部材９４は砥石チップ１１の砥粒層１２を貫通している状態で、砥石チップ１１と共に下型９２から離される。

次に、複数のピン部材９４が砥粒層１２を貫通している状態の砥石チップ１１は、台に載せられて焼成される。焼成は、本実施形態のように、結合剤としてビトリファイドボンドを使用した場合、例えば大気中にて７００〜１０００℃でおこなわれる。一般にカーボンは７００℃位で焼失するので、この焼成の間にカーボン製のピン部材９４は焼失して除去される。このようにして、砥石チップ１１の製造が完了する。
焼成された砥石チップ１１は、砥石１０の回転位相に拘らず、少なくとも幾つかの穴状凹部９０が砥石１０の研削点Ｐに重なるように、コア１４の外周面に貼付される。

上記のような製造方法で製造された砥石１０の作動について、以下に説明する。
本実施形態に係る砥石を使用して工作物Ｗを研削すると、研削点Ｐに重なる複数の穴状凹部９０によって、研削点Ｐに供給される研削液の動圧が開放される。また、複数の穴状凹部９０内に研削液が入り込むので、研削液が研削点Ｐに充分供給されて研削熱の除去が十分に行われるとともに、切削屑が複数の穴状凹部９０に脱落して切削屑の捌けがよくなり、高速研削が可能となって研削効率を向上させることができる。その他の作動については、第１の実施形態と同様なので、説明を省略する。

次に、本発明の第４の実施形態を図面に基づいて説明する。第４の実施形態の製造法で製造されたセグメントタイプの砥石チップ１１を含む砥石１０の構成については、図２０に示すように、砥石の研削面１５に、複数の穴状凹部１００が、砥粒層１２だけでなく下地層１３をも貫通して形成されている点において、第３の実施形態と相違する。他の構成については、同様なので説明を省略する。

この砥石チップ１１の製造方法を、図２１に基づいて説明する。先ず、図２１ａに示すように、長方形状の外型１０１の内側底部に嵌合された下型１０２の上面には、円弧状の凸型面１０２ａが砥石１０のコア１４の外径と同径に形成されている。下型１０２に複数の嵌挿穴１０２ｂが複数の穴状凹部１００に対応して垂直に穿設され、複数の穴状凹部１００を形成するためのカーボン製の複数のピン部材１０３が凸型面１０２ａから上方へ突出するように嵌挿穴１０２ｂに挿入されている。そして、下地層用粉体４６が下型１０２上に複数のピン部材１０３より上方まで充填されてレベリングされる。

次に、図２１ｂに示すように、複数のピン部材１０３に対応する複数の逃し穴１０４が垂直に穿設された上型１０５によって下地層用粉体４６を仮プレスして下地層１３を円弧状に仮成形する。このときピン部材１０３は下地層用粉体４６を貫通して上方にわずかに突出して逃し穴１０４に嵌入する。

次に、図２１ｃに示すように、嵌挿穴１０２ｂに対応して突出する突出しピン１０６が上面に突設されたピン突出し治具１０９を外型１０１及び下型１０２の下方から当接させてピン部材１０３を突出しピン１０６の長さだけ上方に移動させる。

次に、図２１ｄに示すように、砥粒層用粉体４４が仮プレス成形された下地層用粉体４６の上側に複数のピン部材１０３より上方まで充填され、砥粒層用粉体４４の厚さが均一になるようにレベリングされる。

次に、図２１ｅに示すように、上型１０５によって砥粒層用粉体４４と下地層用粉体４６とを同時にプレスし、砥粒層１２が下地層１３の外側に重ねて一体的に成形され円弧状の砥石チップ１１がプレス成形される。このとき、ピン部材１０３は下地層１３及び砥粒層１２を貫通して上方にわずかに突出して逃し穴１０４に嵌入し、砥石チップ１１を貫通した複数の穴状凹部１００が形成される。

次に、上型１０５が上昇され、砥石チップ１１が外型１０１及び下型１０２から離型される。砥石チップ１１を下型１０２から外すとき、複数のピン部材１０３は砥石チップ１１に貫通している状態で、砥石チップ１１と共に下型１０２から離される。

次に、複数のピン部材１０３が差し込まれた状態の砥石チップ１１は、台に載せられて焼成される。焼成は、本実施形態のように、結合剤としてビトリファイドボンドを使用した場合、例えば大気中にて７００〜１０００℃でおこなわれる。このときに、一般にカーボンは７００℃位で焼失するので、焼成間にてカーボン製のピン部材１０３は焼失して除去される。このようにして、砥石チップ１１の製造が完了する。焼成された、砥石チップ１１は、コア１４の外周面に貼付される。
上記のような製造方法で製造された砥石１０の作動については、第３の実施形態と同様なので、説明を省略する。

なお、上記実施形態において、傾斜溝成形板、ピン部材をカーボン製としたが、これに限定されず、砥石チップの焼成時に焼失するなら何でもよく、好ましくは焼成温度よりも低い温度で焼失する材料として、例えば、硬質の樹脂製でもよく、この場合はカーボン製と同様に、砥石チップの焼成時に焼失させることができる。また、例えばスチール等の金属製でもよい。この場合は、砥石チップの焼成前に、抜取り等による除去が必要であるが、傾斜溝や穴状凹部が焼成後の砥石チップの砥粒層に機械加工によって穿設される場合のように、傾斜溝の側壁部や穴状凹部の内壁部では研削面に露出する超砥粒の保持力が機械加工によって低下することなく、超砥粒を強固に保持した耐久性の高い砥石を容易に低コストで製造することができる。

また、砥石チップがプレス成形されるのを、円弧状としたが、これに限定されず、例えば平板状でもよい。この場合は、焼成前の平板状の砥石チップを、砥石のコアの外径と同じ形状寸法の台に載せ、台の外径に倣らして焼成する。

１０・・・砥石、１１・・・砥石チップ、１２・・・砥粒層、１３・・・下地層、１４・・・コア、１５・・・研削面、１６・・・超砥粒、１７・・・ビトリファイドボンド、２０・・・傾斜溝、２１，２２・・・側面、３０・・・研削盤、３１・・・砥石台、３２・・・砥石軸、３３・・・工作物支持装置、３５・・・クーラントノズル、４１,８１,９１,１０１・・・外型、４２,８２,９２,１０２・・・下型、４５,８５,９５・・・第１上型、４７,８７,９７・・・、第２上型、６０・・・溝加工装置、６１・・・溝加工用砥石（工具）、６８・・・冶具、６９・・・主軸、８３・・・傾斜溝成形板、９３,１０３・・・ピン部材、１０５・・・上型、Ｐ・・・研削点、Ｗ・・・工作物、α・・・傾斜角度。

Claims (1)

1. 研削盤の砥石台に回転軸線回りに回転駆動可能に軸承された砥石軸に装着されるコアに、超砥粒を含む砥粒層と、下地層からなる複数の砥石チップが貼付され、前記砥粒層に形成された研削面が前記研削盤の工作物支持装置に回転駆動可能に支承された工作物を研削点で当接して研削加工する砥石の製造方法において、
   前記砥石チップを成形するプレス成形型の研削面成形部表面に凹設され、複数の傾斜溝成形板が前記研削面成形部表面から突出するように夫々嵌着される複数の取付溝に、カーボン製又は樹脂製の複数の傾斜溝成形板を、成型される前記砥石チップが前記コアに貼付されたときに砥石周方向となる方向に対して夫々傾斜するよう着脱可能に立設する傾斜溝形成板立設工程と、
   前記プレス成形型に、複数の超砥粒と結合剤とを混合した砥粒層用粉体を充填し、下地粒子と結合剤とを混合した下地層用粉体を前記砥粒層用粉体に重ねて充填する粉体充填工程と、
   前記砥粒層用粉体と前記下地層用粉体とを、形成される下地層が傾斜溝成形板によって分離されないように一体的にプレス成型するプレス成型工程と、
   該プレス成型により砥粒層と下地層とが一体に形成され、前記複数の傾斜溝成形板が少なくとも前記砥粒層を貫通している状態の焼成前砥石チップを、前記複数の傾斜溝成形板とともに前記プレス成形型から離型する離型工程と、
   前記焼成前砥石チップを焼成する間に前記傾斜溝成形板を焼失させて砥石周方向に対して傾斜する複数の傾斜溝状の凹部が前記砥粒層に設けられた焼成後砥石チップを形成する焼成工程と、
   を備える凹部入り砥石の製造方法。

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