(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記ダイヤモンド砥粒は、前記回転方向の上流側と下流側で、前記回転軸方向に互いにずれて配置されている請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の総型ロータリードレッサー。
前記ダイヤモンド砥粒は、前記8面体ダイヤモンド砥粒と、該8面体ダイヤモンド砥粒とは異なる形状のダイヤモンド砥粒とが含まれる請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の総型ロータリードレッサー。
砥石と接触する外周面に、ダイヤモンド砥粒が分散して配置された領域と、前記ダイヤモンド砥粒が配置されないスリット領域とを有し、前記スリット領域は、回転軸に対して傾斜して複数設けられ、前記スリット領域の回転方向下流側のエッジに沿って、複数の8面体ダイヤモンド砥粒が、8面体のいずれか1面を前記外周面と平行にして配置された総型ロータリードレッサーによって、前記砥石をドレッシングするドレッシング方法。
前記ダイヤモンド砥粒は、前記8面体ダイヤモンド砥粒と、該8面体ダイヤモンド砥粒とは異なる形状のダイヤモンド砥粒とが含まれる請求項6に記載のドレッシング方法。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明の総型ロータリードレッサーは、ここでは玉軸受の軌道輪における軌道面を研削加工する砥石をドレッシングする場合を例に説明するが、この用途に限定されるものではない。なお、以下の説明では「ドレッシング」とは「ツルーイング」を含めた意味とする。
【0010】
図1(A)は研削装置100の加工位置を示す概略的な部分構成図、(B)は研削装置100のドレッシング位置を示す概略的な部分構成図である。
研削装置100は、チャック11と、砥石19と、砥石19を移動及び回転駆動するクイル13と、砥石19をドレッシングする総型ロータリードレッサー15と、を備える。本構成の研削装置100においては、砥石19により玉軸受の外輪軌道面を研削加工する場合を示している。
【0011】
チャック11は、被加工物である玉軸受外輪17が取り付けられ、玉軸受外輪17を
図1(A)に示す加工位置で回転駆動する。クイル13は、溝加工用の砥石19を回転駆動可能に軸支し、この砥石19を、上記の加工位置と、
図1(B)に示す総型ロータリードレッサー15によるドレッシング位置とに移動可能に構成される。
【0012】
総型ロータリードレッサー15は、回転軸Axが砥石19の回転軸線と平行にされ、砥石19の研削面19aに接触可能な位置で軸支される。総型ロータリードレッサー15の支持軸20は、図示しない駆動源に接続された駆動ベルト21によりプーリ23を介して回転駆動される。この他にも、総型ロータリードレッサー15は、モータにより直接駆動される方式や、ギアを介して駆動される方式等、種々の駆動方式で回転駆動する構成であってもよい。
【0013】
図1(A)に示す加工位置に配置された砥石19は、クイル13の駆動によって回転しつつ、玉軸受外輪17に向かって径方向の切込みD1が与えられ、玉軸受外輪17の軌道面17aを研削する。これにより、砥石19の外周面形状が軌道面17aに転写される。研削終了後、砥石19を径方向に退避させ、チャック11から加工後の玉軸受外輪17を取り外す。また、チャック11に次の玉軸受外輪を取り付けて、再び軌道面の研削を実施する。
【0014】
所定回数の研削を実施した後は、
図1(B)に示すように、クイル13の駆動によって、砥石19を矢印D2方向に向けて、総型ロータリードレッサー15によるドレッシング位置まで移動させる。そして、総型ロータリードレッサー15に向けて砥石19を径方向に移動させる。すると、総型ロータリードレッサー15の外周面に砥石19の外周面が接触して、互いに回転しながら砥石19がドレッシングされる。なお、総型ロータリードレッサー15と砥石19の回転方向は同方向であってもよく、反対方向であってもよい。また、総型ロータリードレッサー15と砥石19の回転速度等は、条件に応じて適宜選定される。
【0015】
図2は総型ロータリードレッサー15の一部断面図である。
総型ロータリードレッサー15は、支持軸20と、WC(炭化タングステン)からなる焼結金属部25と、を有する。焼結金属部25は、支持軸20の芯金20aの外周に設けられ、大径部27の軸方向中央に曲率半径Rの溝部29が全周にわたって形成される。
【0016】
焼結金属部25の少なくとも溝部29の表面、つまり、総型ロータリードレッサー15における砥石19(
図1参照)と接触する外周面には、ダイヤモンドからなる多数の砥粒が植設される。砥粒は、焼結金属部25の焼結前に焼結金属部25の外表面に埋め込まれ、焼結によって一体化される。なお、砥粒の形状は、必要に応じて、焼結後に焼結金属部25の表面を機械加工することで整えられる。
【0017】
図3は砥粒が配置された焼結金属部25の溝部29の模式的な平面展開図である。なお、
図3に示す砥粒の配列ピッチや配列方向は一例であって、本構成の総型ロータリードレッサー15はこの配置パターンに限らない。
【0018】
上記砥粒としては、多数の一般的なダイヤモンド砥粒31と、8面体構造を有する8面体ダイヤモンド砥粒33(オクタヘドロンダイヤモンド、以下、オクタダイヤモンド砥粒と呼称する)と、が含まれる。以下、ダイヤモンド砥粒31とオクタダイヤモンド砥粒33とを区別して説明する。即ち、ダイヤモンド砥粒31にはオクタダイヤモンド砥粒33が含まれないものとする。
【0019】
ダイヤモンド砥粒31は、ダイヤモンド工具等に使用される合成ダイヤモンドや金属被覆合成ダイヤモンド等の、広く一般的に使用されるダイヤモンド砥粒である。
【0020】
オクタダイヤモンド砥粒33は、
図4に示すように、上記の一般的なダイヤモンド砥粒31とは異なる8面体のダイヤモンドである。このオクタダイヤモンド砥粒33は、(111)面となるダイヤモンド結晶面の中でも最も硬い8個の正三角形の面37を有するダイヤモンドである。8面体の中でもその稜線39に平行な方向は、最も硬い方向とされている。
【0021】
図3に示す砥粒の配置パターンにおいては、焼結金属部25の外周面上にダイヤモンド砥粒31及びオクタダイヤモンド砥粒33が分散して配置される。ダイヤモンド砥粒31の配置された領域では、ダイヤモンド砥粒31が、総型ロータリードレッサー15の回転軸Axに対して角度αで傾斜する傾斜線La(1)上で、回転軸Ax方向にピッチP1で略等間隔に配列される。
【0022】
上記の傾斜線La(1)に沿ったダイヤモンド砥粒31の配列は、回転方向に間隔taを有して複数列が同様にして設けられる。つまり、ダイヤモンド砥粒31は、傾斜線La(1)〜La(n)[nは整数]のそれぞれに沿って、複数個が互いに等間隔で配置される。各傾斜線La(1)〜La(n)は、
図3に示す焼結金属部25の外周面の平面展開図上において、複数条の螺旋が並んで配置されたスパイラル状となっている。各ダイヤモンド砥粒31をスパイラル状に配列することで、ドレッシング時における砥石19に負荷される荷重を低減でき、振動防止効果が得られる。
【0023】
複数の傾斜線La(1)〜La(n)のうち回転方向に隣り合う傾斜線同士のダイヤモンド砥粒31は、回転軸方向のピッチP1が互いにずれて配置される(図示例では一例として、ピッチP1の1/2のずれとして示す)。これにより、ドレッシング時におけるダイヤモンド砥粒31の実質的な配置のピッチを、一列分のピッチP1よりも短くできる。よって、形状転写の精度を向上でき、転写後の砥石は、安定した曲面形状の研削加工が可能になる。
【0024】
更に、総型ロータリードレッサー15の外周面には、ダイヤモンド砥粒31及びオクタダイヤモンド砥粒33が配置されないスリット領域SLが、傾斜線La(1)〜La(n)と平行に、回転方向に沿って複数箇所に設けられる。スリット領域SLは、回転方向に所定のスリット幅を有して設けられる。このスリット領域SLは、単にダイヤモンド砥粒31及びオクタダイヤモンド砥粒33を配置しない外周面で構成されてもよく、所定の幅及び深さを有する溝で構成されていてもよい。
【0025】
複数のオクタダイヤモンド砥粒33は、各スリット領域SLの回転方向下流側のエッジに沿って設けられる。各オクタダイヤモンド砥粒33は、回転軸Ax方向に関して、前述したダイヤモンド砥粒31のピッチP1と同程度のピッチP2で略等間隔に配置される。また、オクタダイヤモンド砥粒33は、8面体の8面のうち、いずれかの1面が、砥石19との接触面となる外周面と平行に配置される。そして、傾斜線La(1)〜La(n)を跨いで回転方向に隣り合うオクタダイヤモンド砥粒33同士は、回転軸Ax方向に互いにずれて配置される(図示例では一例として、ピッチP2の1/2のずれとして示す)。
【0026】
オクタダイヤモンド砥粒33の列Lbは、列Lbの回転方向下流側に配置されるダイヤモンド砥粒31の列である傾斜線La(1)との間に、回転方向の間隔tbを有して設けられる。この間隔tbは、前述の傾斜線La(1)〜La(n)の各間隔taと略等しくてもよく、異なっていてもよい。上記のように、ダイヤモンド砥粒31とオクタダイヤモンド砥粒33とは、総型ロータリードレッサー15外周面の、スリット領域SLを除く砥粒配置領域で、相互に間隔を有して離散配置される。
【0027】
ここで、ダイヤモンド砥粒31及びオクタダイヤモンド砥粒33の傾斜線毎の回転軸方向に関するずれ量は、ドレッシング対象の砥石の材質や形状によって個々に設定される。また、スパイラル方向の角度αは、主に目標とするドレッサーの切削性に応じて決定される。つまり、間隔ta,tb、ピッチP1,P2、角度α等の各種パラメータは、ドレッシング時において、ダイヤモンド砥粒31やオクタダイヤモンド砥粒33が砥石表面に接触する確率(接触回数)を、回転軸方向に関して略同一となるようにそれぞれ設定される。更に、切削性とコスト等も考慮して設定される。
【0028】
図5は
図1に示す砥石19と総型ロータリードレッサー15の模式的なV−V線断面図である。
上記したように、総型ロータリードレッサー15の砥石19と接触する外周面には、スリット領域SL、オクタダイヤモンド砥粒33、ダイヤモンド砥粒31が反回転方向に沿ってこの順序で配置される。したがって、総型ロータリードレッサー15は、スリット領域SL、オクタダイヤモンド砥粒33、ダイヤモンド砥粒31が、この順で砥石19と接触する。上記の関係は、回転軸方向のいずれの位置であっても同じである。
【0029】
図6は上記構成の総型ロータリードレッサーの一例を示す模式的な外観図である。総型ロータリードレッサー15は、多数のダイヤモンド砥粒31及びオクタダイヤモンド砥粒33が分散して配置された砥粒配置領域と、各砥粒31,33が配置されないスリット領域SLとを有する。スリット領域SLの回転方向下流側のエッジには、オクタダイヤモンド砥粒33が配置される。砥粒配置領域のオクタダイヤモンド砥粒33の配置領域以外には、通常のダイヤモンド砥粒31が配置される。
【0030】
オクタダイヤモンド砥粒33は、総型ロータリードレッサー15の回転方向が摩耗し難い方向になるように、最も硬い正三角形の面37(
図4参照)を、総型ロータリードレッサー15の外周面と平行に配置している。また、オクタダイヤモンド砥粒33の一つの稜線39を、スリット領域SLと平行に配置してもよい。この配置によれば、オクタダイヤモンド砥粒33をスリット領域SLに接近させて配置できるので、小径のドレッサーであっても、多くのダイヤモンド砥粒を配置できる。また、オクタダイヤモンド砥粒33の最も硬いダイヤモンド結晶面により砥石をドレッシングするため、総型ロータリードレッサー15の耐摩耗性が向上し、寿命が長くなる。
【0031】
また、スリット領域SLをオクタダイヤモンド砥粒33の回転方向上流側に配置することで、ドレッシング点へのクーラントの供給を促進できる。また、これと共に、ドレッシングにより脱落した砥粒をスリット領域SLから排出させた後に、オクタダイヤモンド砥粒33を砥石に当接させることができる。このため、オクタダイヤモンド砥粒33は、脱落砥粒等の不要物の影響を受けることなく砥石をドレッシングできる。更にその後、ダイヤモンド砥粒31が砥石に当接してドレッシングすることになる。よって、まず、オクタダイヤモンド砥粒33により砥石表面を荒く潰して成形し、次いで、ダイヤモンド砥粒31により砥石表面を精密に仕上げ成形する、という理想的なドレス工程を実現できる。
【0032】
上記の通り、ダイヤモンド砥粒31とオクタダイヤモンド砥粒33とをスパイラル配置することで、ドレッシング抵抗を低減させ、且つドレッシング精度を向上できる。また、ダイヤモンド砥粒31とオクタダイヤモンド砥粒33とを併用することで耐摩耗性を向上できる。その場合の各砥粒の併用による切れ味の低下を、スリット領域SLを設けることで回避している。そして、総型ロータリードレッサー15表面の特定の部位(スリット領域SLの回転方向下流側のエッジ)にのみ、オクタダイヤモンド砥粒33が配置される。これにより、ドレッサー表面における砥粒配置領域の全体にオクタダイヤモンド砥粒33を配置する場合と比較して、所望の加工精度を維持しつつ、ドレッサーの製造工数や材料コストが抑えられる。また、ドレッシングのランニングコストも低減できる。これにより、耐摩耗性と切れ味とのドレッシング性能を両立でき、振動が少なく、長寿命で且つ高精度なドレッシングが実施できる総型ロータリードレッサーが実現できる。
【0033】
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
【実施例】
【0034】
ここで、
図6に示す総型ロータリードレッサーを用い、また、従来品として、オクタダイヤモンド砥粒やスリット領域SLを有さない一般的なCBN砥石用のダイヤモンドロータリードレッサーを用い、表1に示す試験条件でロータリードレッサーの寿命試験を行った。
【0035】
【表1】
【0036】
表1に示すように、直径27.0mmの新しい砥石を用意し、この砥石をドレッシングして過大寸法に調整した。ワークを研削した後、1μmずつ20回のドレッシング(1ドレッシング当たり直径で40μm)を施し、砥石の直径が過小寸法になったときを砥石の寿命とした。なお、切込み動作を完了した状態の保持時間であるドレススパークアウト(ドレスS.O)は0.5secとした。
【0037】
なお、過大寸法と過小寸法との差(7.2mm)を4等分(1.8mm)して、スキップ1(26.7mm〜24.9mm)、スキップ2(24.9mm〜23.1mm)スキップ3(23.1mm〜21.3mm)、及びスキップ4(21.3mm〜19.5mm)を設定した。即ち、1回のドレッシングでドレッサーの直径が40μm小さくなるので、45回のドレッシングで1つのスキップが終了する(40μm×45=1.8mm)。
【0038】
ドレッシング後のワークの生産数は、スキップ1で400個、スキップ2で300個、スキップ3で200個、スキップ4で150個とした。
【0039】
ここで、ドレッシングされた砥石によりワークを研削すると、ドレッサーが摩耗している場合には砥石が正しく成形されず、ワーク形状(溝形状、溝寸法)が許容範囲から外れる。そこで、生産されたワークのワーク形状を測定し、ドレッシング後でもワーク形状が許容範囲に入らなくなったときを総型ロータリードレッサーの寿命とした。
【0040】
上記の試験結果を表2及び表3に示す。
【0041】
【表2】
【0042】
【表3】
【0043】
本実施形態の総型ロータリードレッサーでは、表2に示すように、総型ロータリードレッサーが寿命に至るまでのワーク生産個数は、5回の試験結果における平均値で445千個であった。これに対して、従来品の総型ロータリードレッサーでは、9回の試験における平均値が289千個であり、本発明の総型ロータリードレッサーの寿命が約1.5倍長くなることを確認できた。
【0044】
以上の通り、本明細書には次の事項が開示されている。
(1) 砥石をドレッシングする総型ロータリードレッサーであって、
前記砥石と接触する外周面は、ダイヤモンド砥粒が分散して配置された領域と、前記ダイヤモンド砥粒が配置されないスリット領域とを有し、
前記スリット領域は、回転軸に対して傾斜して複数設けられ、
前記スリット領域の回転方向下流側のエッジに沿って、複数の8面体ダイヤモンド砥粒が、8面体のいずれか1面を前記外周面と平行にして配置された総型ロータリードレッサー。
この総型ロータリードレッサーによれば、ダイヤモンド砥粒が配置されないスリット領域を回転軸に対して傾斜させて複数設けると共に、スリット領域の回転方向下流側のエッジに沿って複数のオクタダイヤモンド砥粒の1面が、砥石と接触する外周面と平行に配置される。これにより、オクタダイヤモンド砥粒の最も硬いダイヤモンド結晶面で砥石がドレッシングされる。そのため、総型ロータリードレッサーの耐摩耗性の向上が図れると共に、スリット領域に供給されるクーラントにより、脱落した砥粒の排出を促進して総型ロータリードレッサーの切れ味を長期間に亘って維持できる。
【0045】
(2) 前記8面体ダイヤモンド砥粒は、前記エッジに沿って略等間隔で配置され、
回転方向に隣り合う一対の前記スリット領域において、一方の前記スリット領域の前記8面体ダイヤモンド砥粒の列と、他方の前記スリット領域の前記8面体ダイヤモンド砥粒の列とは、前記8面体ダイヤモンド砥粒が互いに前記回転軸方向にずれて配置されている(1)に記載の総型ロータリードレッサー。
この総型ロータリードレッサーによれば、少ない数の8面体ダイヤモンド砥粒によって、砥石の全面を高い形状転写精度でドレッシングできる。
【0046】
(3) 前記ダイヤモンド砥粒は、前記外周面にスパイラル状に配列され、互いに略等間隔で配置されている(1)又は(2)の総型ロータリードレッサー。
この総型ロータリードレッサーによれば、ダイヤモンド砥粒が外周面にスパイラル状に配列されているので、ドレッシング時に砥石に負荷される荷重を低減して、振動の発生を防止できる。
【0047】
(4) 前記ダイヤモンド砥粒は、前記回転方向の上流側と下流側で、前記回転軸方向に互いにずれて配置されている(1)〜(3)のいずれか一つの総型ロータリードレッサー。
この総型ロータリードレッサーによれば、砥石の全面を高精度にドレッシングできる。
【0048】
(5) 前記ダイヤモンド砥粒は、前記8面体ダイヤモンド砥粒と、該8面体ダイヤモンド砥粒とは異なる形状のダイヤモンド砥粒とが含まれる(1)〜(4)のいずれか一項に記載の総型ロータリードレッサー。
この総型ロータリードレッサーによれば、特定の部位にのみ8面体ダイヤモンド砥粒を設ける構成であるため、所望の加工精度を維持しつつ、ドレッサーの製造工数や材料コストが抑えられる。
【0049】
(6) 砥石と接触する外周面に、ダイヤモンド砥粒が分散して配置された領域と、前記ダイヤモンド砥粒が配置されないスリット領域とを有し、前記スリット領域は、回転軸に対して傾斜して複数設けられ、前記スリット領域の回転方向下流側のエッジに沿って、複数の8面体ダイヤモンド砥粒が、8面体のいずれか1面を前記外周面と平行にして配置された総型ロータリードレッサーによって、前記砥石をドレッシングするドレッシング方法。
このドレッシング方法によれば、8面体ダイヤモンド砥粒の最も硬いダイヤモンド結晶面で砥石をドレッシングするため、総型ロータリードレッサーの耐摩耗性の向上が図れると共に、スリットに供給されるクーラントにより、脱落した砥粒の排出を促進して総型ロータリードレッサーの切れ味を長期間に亘って維持できる。
【0050】
(7) 前記ダイヤモンド砥粒は、前記8面体ダイヤモンド砥粒と、該8面体ダイヤモンド砥粒とは異なる形状のダイヤモンド砥粒とが含まれる(6)に記載のドレッシング方法。
このドレッシング方法によれば、特定の部位にのみ8面体ダイヤモンド砥粒を設けた総型ロータリードレッサーを用いることで、加工精度を維持しつつ、ドレッサーのランニングコストを低減できる。
【解決手段】砥石をドレッシングする総型ロータリードレッサー15は、砥石と接触する外周面が、ダイヤモンド砥粒31が分散して配置された領域と、ダイヤモンド砥粒31が配置されないスリット領域SLとを有する。スリット領域SLは、回転軸Axに対して傾斜して複数設けられる。スリット領域SLの回転方向下流側のエッジに沿って、複数の8面体ダイヤモンド砥粒33が、8面体のいずれか1面を外周面と平行にして配置されている。