超砥粒工具およびその製造方法
【課題】工具寿命を長くすることが可能な超砥粒工具を提供することを目的とする。
【解決手段】ダイヤモンドロータリードレッサー1は、台金10と、台金10に配置された柱状ダイヤモンド20とを備える。柱状ダイヤモンド20の表面が露出している先端部25にはR0.05mm〜R1mmの丸みが設けられている。
【解決手段】ダイヤモンドロータリードレッサー1は、台金10と、台金10に配置された柱状ダイヤモンド20とを備える。柱状ダイヤモンド20の表面が露出している先端部25にはR0.05mm〜R1mmの丸みが設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、工作物を総型に研削加工するのに用いる超砥粒研削ホイールおよび、砥石を総型にドレッシングするのに用いるダイヤモンドロータリードレッサ等の超砥粒工具およびそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来のこの種の工具としては、柱状ダイヤモンドを用いたダイヤモンドロータリードレッサが知られている。
【0003】
柱状ダイヤモンドとしての柱状気相合成ダイヤモンド、柱状単結晶ダイヤモンド、または柱状多結晶ダイヤモンドが安定して鋼等からなる台金に仮固定できるようにガイドとなる突起部または溝部を設け、そこに導電性接着剤により柱状ダイヤモンドを固定する。さらに、固定した柱状ダイヤモンドと導電性接着剤および台金の近傍をニッケルめっきで埋め込んで柱状ダイヤモンドを完全に固定するダイヤモンドロータリードレッサが知られている。
(特開2001−105314号公報:特許文献1)
さらに従来のこの種の工具としては、自動車用エンジンの燃料噴射バルブの円錐形シート面と内径面を研削する砥石のドレッシング装置に使われるがダイヤモンドロータリードレッサが知られている。
【0004】
このドレッシング装置には、柱状ダイヤモンドが用いられたカップ型のダイヤモンドロータリードレッサが備えられている。円錐形シート面と内径面を研削する砥石の円錐状砥石部と円筒状砥石部を別々にドレッシングが出来るように、複数の周方向に柱状ダイヤモンドが埋設されているダイヤモンドロータリードレッサが知られている。
(特開平11−277427号公報:特許文献2)
さらに従来のこの種の工具としては、畝状凸部に断面が三角形のダイヤモンドが埋設されたダイヤモンドロータリードレッサが知られている。
【0005】
このドレッサは、畝状凸部に断面が三角形のダイヤモンドが複数埋設されているので砥石を尖鋭角度に精度良くドレッシングすることができる。しかも畝状凸部に断面が三角形のダイヤモンドが複数埋設されているのでドレッシング精度を長期間に渡って高精度に維持することができるダイヤモンドロータリードレッサが知られている。
(特開昭61−4668号公報:特許文献3)
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2001−105314号公報
【特許文献2】特開平11−277427号公報
【特許文献3】特開昭61−4668号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、従来の超砥粒工具では微細な総型形状の工作物を加工できない問題が発生することがあった。また、微細な総型形状の砥石をドレッシング出来ない問題が発生することがあった。また可能であっても、超砥粒工具の寿命が極めて短くなる問題があった。
【0008】
そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、工具寿命を長くすることが可能な超砥粒工具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
この発明に従った超砥粒工具は、台金と、台金に配置された柱状ダイヤモンドとを備えた超砥粒工具であって、柱状ダイヤモンドの表面が露出している先端部にはR0.05mm〜R1mmの丸みが設けられている。
【0010】
好ましくは、超砥粒工具は、倣い加工に用いられる。
好ましくは、柱状ダイヤモンドの表面が露出している先端部には、開き角度θが10度〜30度のテーパ部が設けられている。
【0011】
好ましくは、柱状ダイヤモンドの材質は、単結晶ダイヤモンドおよび多結晶ダイヤモンドの少なくとも一方を含む。
【0012】
好ましくは、複数の柱状ダイヤモンドは、台金の円柱方向に沿って台金にロウ材で固定され、さらにニッケルめっきにより複数の柱状ダイヤモンド間の隙間が埋められて完全固定されている。
【0013】
好ましくは、超砥粒工具は、超砥粒ホイールである。
好ましくは、超砥粒工具は、ロータリードレッサである。
【0014】
この発明に従った超砥粒工具を製造する方法は、上記のいずれかの超砥粒工具を製造する方法であって、台金の円柱方向に沿って複数の柱状ダイヤモンドを台金にロウ材で固定する工程と、複数の柱状ダイヤモンド間の隙間をニッケルめっきにより埋める工程とを備える。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】この発明の実施の形態1に従った超砥粒工具としてのダイヤモンドロータリードレッサーの平面図である。
【図2】図1中の矢印IIで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサーの正面図である。
【図3】図1中の矢印IIIで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサーの背面図である。
【図4】図2中の矢印IVで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサーの底面図である。
【図5】図1中の矢印Vで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサーの右側面図である。
【図6】図2中のVIで囲んだ部分を拡大して示すダイヤモンドロータリードレッサーの一部正面図である。
【図7】図6中のVII−VII線に沿ったダイヤモンドロータリードレッサーの断面図である。
【図8】この発明の実施の形態1に従ったダイヤモンドロータリードレッサーの一部断面図含む斜視図である。
【図9】実施の形態1に従ったダイヤモンドロータリードレッサーの製造方法を示す断面図である。
【図10】実施の形態1に従ったダイヤモンドロータリードレッサーの製造方法を示す断面図である。
【図11】実施の形態1に従ったダイヤモンドロータリードレッサーの製造方法を示す断面図である。
【図12】実施の形態1に従ったダイヤモンドロータリードレッサーの製造方法を示す断面図である。
【図13】実施の形態1に従ったダイヤモンドロータリードレッサーの製造方法を示す断面図である。
【図14】図13中の矢印XIVで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサー平面図である。
【図15】実施の形態1に従ったダイヤモンドロータリードレッサーを用いて倣いドレッシングをする方法を示す図である。
【図16】この発明の実施の形態2に従った超砥粒工具としてのダイヤモンドロータリードレッサーの平面図である。
【図17】図16中の矢印XVIIで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサーの正面図である。
【図18】図16中の矢印XVIIIで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサーの背面図である。
【図19】図17中の矢印XIXで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサーの底面図である。
【図20】図16中の矢印XXで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサーの右側面図である。
【図21】図17中のXXIで囲んだ部分を拡大して示すダイヤモンドロータリードレッサーの一部正面図である。
【図22】図21中のXXII−XXII線に沿ったダイヤモンドロータリードレッサーの断面図である。
【図23】この発明の実施の形態2に従ったダイヤモンドロータリードレッサーの一部断面図含む斜視図である。
【図24】実施の形態2に従ったダイヤモンドロータリードレッサーを用いて倣いドレッシングをする方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
(実施の形態1)
図1は、この発明の実施の形態1に従った超砥粒工具としてのダイヤモンドロータリードレッサーの平面図である。図2は、図1中の矢印IIで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサーの正面図である。図3は、図1中の矢印IIIで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサーの背面図である。図4は、図2中の矢印IVで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサーの底面図である。図5は、図1中の矢印Vで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサーの右側面図である。
【0017】
図1から5を参照して、実施の形態1に従ったダイヤモンドロータリードレッサー1は、円板形状の台金10と、台金10の外周面に取付けられた柱状ダイヤモンド20とを有する。台金10の中央部には、貫通孔11が設けられている。
【0018】
等間隔に配置された複数の柱状ダイヤモンド20の各々は、工作物と接触することで、工作物をドレッシングすることができる。
【0019】
図6は、図2中のVIで囲んだ部分を拡大して示すダイヤモンドロータリードレッサーの一部正面図である。図7は、図6中のVII−VII線に沿ったダイヤモンドロータリードレッサーの断面図である。図8は、この発明の実施の形態1に従ったダイヤモンドロータリードレッサーの一部断面図含む斜視図である。図6から図8を参照して、超砥粒工具としてのダイヤモンドロータリードレッサー1では、台金10に柱状ダイヤモンド20が配置されている。柱状ダイヤモンド20の表面が露出している先端部25にはR0.05mm〜R1mmの丸みが設けられている。ダイヤモンドロータリードレッサー1は、倣い加工に用いられる。柱状ダイヤモンド20が切れ刃として作用するので、長期間に渡って高精度な倣い加工を行うことができる。倣い加工の対象となる工作物は、金属材料、セラミックス材料、ガラス材料、磁性材料、半導体材料、各種の複合材料、および砥石であるがこれらの材料に限定されることはない。
【0020】
柱状ダイヤモンド20の表面が露出している先端部25にはR0.05mm〜R1mmの丸みが設けられているので倣い加工に好適に用いることができる。特に先端部の丸みをR0.05mm程度まで小さく出来るので微細な総型形状の工作物にも適用することが可能である。ここで先端部25の丸みとは、柱状ダイヤモンド20の長手方向の断面におけるRの大きさをいう。Rの大きさは工作物の形状により決定するが、出来る限り大きく設定するほうが超砥粒工具の寿命を長くすることができる。
【0021】
柱状ダイヤモンド20の表面が露出している先端部25には、さらに開き角度θが10度〜30度のテーパ部が設けられている。
【0022】
柱状ダイヤモンド20の表面が露出している先端部25には、開き角度θが10度〜30度のテーパ部を備えており、さらにその先端部にはR0.05mm〜R1mmの丸みが設けられているので倣い加工に好適に用いることができる。テーパ部が設けられていることにより、工作物に干渉することなく倣い加工に好適に用いることができる。テーパ部は工作物の形状により決定するが、干渉しない程度に大きめの角度に設定するほうが超砥粒工具の剛性を高く維持できるのでより好ましい。
【0023】
柱状ダイヤモンド20の材質は、単結晶ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンドのいずれかひとつ、またはこれらの組み合わせからなる超砥粒工具である。
【0024】
柱状ダイヤモンド20の材質は、人工単結晶ダイヤモンド、多結晶焼結ダイヤモンド、気相合成単結晶ダイヤモンドなどを用いることができ、工作物の種類、加工条件、要求精度などにより最適な材質を適宜選択することができる。
【0025】
柱状ダイヤモンド20は、台金10にロウ材により固定され、さらにニッケルめっき21により埋め込まれて完全固定されている。
【0026】
柱状ダイヤモンド20は活性化ロウ材などにより台金10に強固に固着され、さらにニッケルめっき21により埋め込まれて完全に固定されるので、長期間使用しても柱状ダイヤモンド20が脱落することがない。従って、長期間に渡って超砥粒工具を使用することができる。超砥粒工具は、超砥粒ホイールとして用いることができる。
【0027】
柱状ダイヤモンド20はロウ材により台金に強固に固着され、さらにニッケルめっき21により埋め込まれて完全に固定されるので、長期間に渡って柱状ダイヤモンドが脱落することがない。例えば、光学倣い方式の研削盤に取り付けられるダイヤモンドホイール、CBNホイールとして用いれば本発明の効果を最大限に発揮することができる。もちろん本発明の用途が光学倣い方式の研削盤に限定されることはない。
【0028】
柱状ダイヤモンド20はロウ材により台金に強固に固着され、さらにニッケルめっき21により埋め込まれて完全に固定されるので、加工に際して柱状ダイヤモンド20が脱落することがなく、特にダイヤモンドロータリードレッサー1に好適に用いることができる。
【0029】
つまり、柱状ダイヤモンド20が台金10に完全固定されているので、長期間に渡って高精度な加工を行うことができる。
【0030】
図9から13は、実施の形態1に従ったダイヤモンドロータリードレッサーの製造方法を示す断面図である。図14は、図13中の矢印XIVで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサー平面図である。
【0031】
図9を参照して、ダイヤモンドロータリードレッサを製造する工程においては、まず、凹部12を有する台金10を準備する。
【0032】
図10を参照して、台金10の凹部12全面に、ロウ材13を塗布する。
図11を参照して、ロウ材13上に柱状ダイヤモンド20を載置する。
【0033】
図12を参照して、柱状ダイヤモンド20上に、ニッケルめっき21を形成する。
図13を参照して、台金10表面およびニッケルめっき21を加工することにより、ダイヤモンドロータリードレッサー1が完成する。
【0034】
図14を参照して、複数の隣接する柱状ダイヤモンド20間には、ニッケルめっき21が埋まりこんでいる。これにより、柱状ダイヤモンド20が完全に固定される。
【0035】
図15は、実施の形態1に従ったダイヤモンドロータリードレッサーを用いて倣いドレッシングをする方法を示す図である。図15を参照して、2つの台金10を合せて一つのダイヤモンドロータリードレッサー1を形成する。このダイヤモンドロータリードレッサー1を用いて、矢印で示す方向に、WA(白色アルミナ系)砥石40の表面41を倣いドレッシングすることが可能である。
【0036】
(実施の形態2)
図16は、この発明の実施の形態2に従った超砥粒工具としてのダイヤモンドロータリードレッサーの平面図である。図17は、図16中の矢印XVIIで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサーの正面図である。図18は、図16中の矢印XVIIIで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサーの背面図である。図19は、図17中の矢印XIXで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサーの底面図である。図20は、図16中の矢印XXで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサーの右側面図である。図21は、図17中のXXIで囲んだ部分を拡大して示すダイヤモンドロータリードレッサーの一部正面図である。図22は、図21中のXXII−XXII線に沿ったダイヤモンドロータリードレッサーの断面図である。図23は、この発明の実施の形態2に従ったダイヤモンドロータリードレッサーの一部断面図含む斜視図である。図24は、実施の形態2に従ったダイヤモンドロータリードレッサーを用いて倣いドレッシングをする方法を示す図である。
【0037】
図16から図24を参照して、実施の形態2に従ったダイヤモンドロータリードレッサー1では、先端部25が左右対称形状である点で、実施の形態1に従ったロータリードレッサと異なる。柱状ダイヤモンド20の両側に傾斜面が設けられている。
【0038】
発明を実施するための最良の形態については、実施例で詳しく説明する。
(実施例1)
以下のような本発明の実施例1のダイヤモンドロータリードレッサを製作して、本発明の効果を実験により確認した。
【0039】
まず、鋼製の円盤状台金を準備し、その外周に柱状ダイヤモンドが仮に配置できるように突起部を機械加工により形成した。
【0040】
次に、断面が一辺0.45mmの正方形で、全長が4mmの柱状の人工単結晶ダイヤモンドを準備し、その柱状ダイヤモンド一方の先端部にレーザービームを照射して先端部の角度が25°、先端部の丸みがR0.15mmとなるようにレーザー加工を施した。
【0041】
次に、台金の突起部にペースト状のロウ材を塗布し、レーザービームを照射して先端部の開き角度θが25°、先端部の丸みがR0.15mmとなるように加工を施した柱状ダイヤモンドをR部が台金外方を向くように240個を放射状に等間隔に配置した。
【0042】
次に柱状ダイヤモンドを等間隔に配置した台金を真空雰囲気の炉に入れて、柱状ダイヤモンドを台金にロウ付けを行い、台金に仮固定を行った。
【0043】
次に、柱状ダイヤモンドがロウ付けされた台金を前処理して、マスキングを行い、ニッケルめっきにより柱状ダイヤ、ロウ材および台金先端部を埋め込みを行い、柱状ダイヤモンドを完全に台金に固定した。
【0044】
次に、余分なニッケルめっきを機械加工等で除去し、さらにダイヤモンドホイールを装着した工具研削盤を用いて、柱状ダイヤモンド部分を開き角度θ25°、先端部の丸みR0.15mmとなるように精度よく研削加工を行って、図16から23で示す形状のダイヤモンドロータリードレッサー1を作成した。以上のようにして、実施例1のダイヤモンドロータリードレッサー1を製作し、以下の条件で実験を行い、本発明の効果を確認した。
(ダイヤモンドロータリードレッサ仕様)
サイズ:外径150mm、先端部の開き角度θ:25°、先端部:R0.15mm
(砥石仕様)
砥石サイズ:外径305mm、WA砥石(#120)
砥石形状:凸R部(R2)はR0.5mm、凹R部(R1)がR0.3mmの波形の形状
(ドレッシング条件)
ダイヤモンドロータリードレッサ周速度:15m/秒
砥石周速度:25.5m/秒
周速度比:0.58(逆方向)
ドレッサ切り込み量:粗ドレス 0.03mm/パス
仕上げドレス 0.005mm/パス
ドレッサ送り速度:粗ドレス 150mm/分
仕上げドレス 80mm/分
総ドレッシング量:0.7mm
(結果)
微細な総型形状の砥石であるにもかかわらず、高精度な形状にドレッシングすることが出来た。しかも長期間に渡って高精度なドレッシングが可能であった。ダイヤモンドロータリードレッサの柱状ダイヤモンドが脱落することはなかった。
【0045】
(比較例1)
実施例1と同じサイズのダイヤモンドロータリードレッサを焼結法により製作した。超砥粒層にはコバルト系メタルボンド、砥粒は平均粒径が0.3mmのメタルボンド用ダイヤモンドを用いた。そして実施例1と同様の条件で実験を行ったが、ダイヤモンドの脱落が顕著であり、高精度なドレッシングが出来なかった。
【0046】
(実施例2)
以下のような本発明の実施例2の組み合わせ型の倣いドレッシング用のダイヤモンドロータリードレッサを製作した。
【0047】
まず、鋼製の円盤状台金を準備し、その外周に柱状ダイヤモンドが仮に配置できるように突起部を機械加工により形成した。
【0048】
次に、断面が一辺0.7mmの正方形で、全長が2.5mmの柱状の人工単結晶ダイヤモンドを準備し、その柱状ダイヤモンド一方の先端部にレーザービームを照射して先端部の開き角度θが25°、先端部の丸みがR0.2mmとなるようにレーザー加工を施した。
【0049】
次に、台金の突起部にペースト状のロウ材を塗布し、レーザービームを照射して先端部の開き角度θが25°、先端部の丸みがR0.2mmとなるように加工を施した柱状ダイヤモンドをR部が台金外方を向くように180個を放射状に等間隔に配置した。
【0050】
次に柱状ダイヤモンドを等間隔に配置した台金を真空雰囲気の炉に入れて、柱状ダイヤモンドを台金にロウ付けを行い、台金に仮固定を行った。
【0051】
次に、柱状ダイヤモンドがロウ付けされた台金を前処理して、マスキングを行い、ニッケルめっきにより柱状ダイヤ、ロウ材および台金先端部を埋め込みを行い、柱状ダイヤモンドを完全に台金に固定した。
【0052】
次に、余分なニッケルめっきを機械加工等で除去し、さらにダイヤモンドホイールを装着した工具研削盤を用いて、柱状ダイヤモンド部分を先端部の開き角度θ25°、先端部の丸みR0.2mmとなるように精度よく研削加工を行って図1から10で示すダイヤモンドロータリードレッサー1を作製した。
【0053】
以上のようにして、実施例2のダイヤモンドロータリードレッサ(外径110mm)を2個製作し、2個を組み合わせて倣いドレッシング用のダイヤモンドロータリドレッサを完成させた。この組み合わせ型ダイヤモンドロータリードレッサを用いてWA砥石を倣いドレッシングしたところ、長期間に渡って高精度なドレッシングが可能であった。
【0054】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【0055】
本発明は、ダイヤモンドロータリードレッサ、または超砥粒ホイールに用いられる。
【符号の説明】
【0056】
1 ダイヤモンドロータリードレッサー、10 台金、11 貫通孔、20 柱状ダイヤモンド、21 ニッケルめっき、25 先端部。
【技術分野】
【0001】
本発明は、工作物を総型に研削加工するのに用いる超砥粒研削ホイールおよび、砥石を総型にドレッシングするのに用いるダイヤモンドロータリードレッサ等の超砥粒工具およびそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来のこの種の工具としては、柱状ダイヤモンドを用いたダイヤモンドロータリードレッサが知られている。
【0003】
柱状ダイヤモンドとしての柱状気相合成ダイヤモンド、柱状単結晶ダイヤモンド、または柱状多結晶ダイヤモンドが安定して鋼等からなる台金に仮固定できるようにガイドとなる突起部または溝部を設け、そこに導電性接着剤により柱状ダイヤモンドを固定する。さらに、固定した柱状ダイヤモンドと導電性接着剤および台金の近傍をニッケルめっきで埋め込んで柱状ダイヤモンドを完全に固定するダイヤモンドロータリードレッサが知られている。
(特開2001−105314号公報:特許文献1)
さらに従来のこの種の工具としては、自動車用エンジンの燃料噴射バルブの円錐形シート面と内径面を研削する砥石のドレッシング装置に使われるがダイヤモンドロータリードレッサが知られている。
【0004】
このドレッシング装置には、柱状ダイヤモンドが用いられたカップ型のダイヤモンドロータリードレッサが備えられている。円錐形シート面と内径面を研削する砥石の円錐状砥石部と円筒状砥石部を別々にドレッシングが出来るように、複数の周方向に柱状ダイヤモンドが埋設されているダイヤモンドロータリードレッサが知られている。
(特開平11−277427号公報:特許文献2)
さらに従来のこの種の工具としては、畝状凸部に断面が三角形のダイヤモンドが埋設されたダイヤモンドロータリードレッサが知られている。
【0005】
このドレッサは、畝状凸部に断面が三角形のダイヤモンドが複数埋設されているので砥石を尖鋭角度に精度良くドレッシングすることができる。しかも畝状凸部に断面が三角形のダイヤモンドが複数埋設されているのでドレッシング精度を長期間に渡って高精度に維持することができるダイヤモンドロータリードレッサが知られている。
(特開昭61−4668号公報:特許文献3)
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2001−105314号公報
【特許文献2】特開平11−277427号公報
【特許文献3】特開昭61−4668号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、従来の超砥粒工具では微細な総型形状の工作物を加工できない問題が発生することがあった。また、微細な総型形状の砥石をドレッシング出来ない問題が発生することがあった。また可能であっても、超砥粒工具の寿命が極めて短くなる問題があった。
【0008】
そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、工具寿命を長くすることが可能な超砥粒工具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
この発明に従った超砥粒工具は、台金と、台金に配置された柱状ダイヤモンドとを備えた超砥粒工具であって、柱状ダイヤモンドの表面が露出している先端部にはR0.05mm〜R1mmの丸みが設けられている。
【0010】
好ましくは、超砥粒工具は、倣い加工に用いられる。
好ましくは、柱状ダイヤモンドの表面が露出している先端部には、開き角度θが10度〜30度のテーパ部が設けられている。
【0011】
好ましくは、柱状ダイヤモンドの材質は、単結晶ダイヤモンドおよび多結晶ダイヤモンドの少なくとも一方を含む。
【0012】
好ましくは、複数の柱状ダイヤモンドは、台金の円柱方向に沿って台金にロウ材で固定され、さらにニッケルめっきにより複数の柱状ダイヤモンド間の隙間が埋められて完全固定されている。
【0013】
好ましくは、超砥粒工具は、超砥粒ホイールである。
好ましくは、超砥粒工具は、ロータリードレッサである。
【0014】
この発明に従った超砥粒工具を製造する方法は、上記のいずれかの超砥粒工具を製造する方法であって、台金の円柱方向に沿って複数の柱状ダイヤモンドを台金にロウ材で固定する工程と、複数の柱状ダイヤモンド間の隙間をニッケルめっきにより埋める工程とを備える。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】この発明の実施の形態1に従った超砥粒工具としてのダイヤモンドロータリードレッサーの平面図である。
【図2】図1中の矢印IIで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサーの正面図である。
【図3】図1中の矢印IIIで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサーの背面図である。
【図4】図2中の矢印IVで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサーの底面図である。
【図5】図1中の矢印Vで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサーの右側面図である。
【図6】図2中のVIで囲んだ部分を拡大して示すダイヤモンドロータリードレッサーの一部正面図である。
【図7】図6中のVII−VII線に沿ったダイヤモンドロータリードレッサーの断面図である。
【図8】この発明の実施の形態1に従ったダイヤモンドロータリードレッサーの一部断面図含む斜視図である。
【図9】実施の形態1に従ったダイヤモンドロータリードレッサーの製造方法を示す断面図である。
【図10】実施の形態1に従ったダイヤモンドロータリードレッサーの製造方法を示す断面図である。
【図11】実施の形態1に従ったダイヤモンドロータリードレッサーの製造方法を示す断面図である。
【図12】実施の形態1に従ったダイヤモンドロータリードレッサーの製造方法を示す断面図である。
【図13】実施の形態1に従ったダイヤモンドロータリードレッサーの製造方法を示す断面図である。
【図14】図13中の矢印XIVで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサー平面図である。
【図15】実施の形態1に従ったダイヤモンドロータリードレッサーを用いて倣いドレッシングをする方法を示す図である。
【図16】この発明の実施の形態2に従った超砥粒工具としてのダイヤモンドロータリードレッサーの平面図である。
【図17】図16中の矢印XVIIで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサーの正面図である。
【図18】図16中の矢印XVIIIで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサーの背面図である。
【図19】図17中の矢印XIXで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサーの底面図である。
【図20】図16中の矢印XXで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサーの右側面図である。
【図21】図17中のXXIで囲んだ部分を拡大して示すダイヤモンドロータリードレッサーの一部正面図である。
【図22】図21中のXXII−XXII線に沿ったダイヤモンドロータリードレッサーの断面図である。
【図23】この発明の実施の形態2に従ったダイヤモンドロータリードレッサーの一部断面図含む斜視図である。
【図24】実施の形態2に従ったダイヤモンドロータリードレッサーを用いて倣いドレッシングをする方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
(実施の形態1)
図1は、この発明の実施の形態1に従った超砥粒工具としてのダイヤモンドロータリードレッサーの平面図である。図2は、図1中の矢印IIで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサーの正面図である。図3は、図1中の矢印IIIで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサーの背面図である。図4は、図2中の矢印IVで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサーの底面図である。図5は、図1中の矢印Vで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサーの右側面図である。
【0017】
図1から5を参照して、実施の形態1に従ったダイヤモンドロータリードレッサー1は、円板形状の台金10と、台金10の外周面に取付けられた柱状ダイヤモンド20とを有する。台金10の中央部には、貫通孔11が設けられている。
【0018】
等間隔に配置された複数の柱状ダイヤモンド20の各々は、工作物と接触することで、工作物をドレッシングすることができる。
【0019】
図6は、図2中のVIで囲んだ部分を拡大して示すダイヤモンドロータリードレッサーの一部正面図である。図7は、図6中のVII−VII線に沿ったダイヤモンドロータリードレッサーの断面図である。図8は、この発明の実施の形態1に従ったダイヤモンドロータリードレッサーの一部断面図含む斜視図である。図6から図8を参照して、超砥粒工具としてのダイヤモンドロータリードレッサー1では、台金10に柱状ダイヤモンド20が配置されている。柱状ダイヤモンド20の表面が露出している先端部25にはR0.05mm〜R1mmの丸みが設けられている。ダイヤモンドロータリードレッサー1は、倣い加工に用いられる。柱状ダイヤモンド20が切れ刃として作用するので、長期間に渡って高精度な倣い加工を行うことができる。倣い加工の対象となる工作物は、金属材料、セラミックス材料、ガラス材料、磁性材料、半導体材料、各種の複合材料、および砥石であるがこれらの材料に限定されることはない。
【0020】
柱状ダイヤモンド20の表面が露出している先端部25にはR0.05mm〜R1mmの丸みが設けられているので倣い加工に好適に用いることができる。特に先端部の丸みをR0.05mm程度まで小さく出来るので微細な総型形状の工作物にも適用することが可能である。ここで先端部25の丸みとは、柱状ダイヤモンド20の長手方向の断面におけるRの大きさをいう。Rの大きさは工作物の形状により決定するが、出来る限り大きく設定するほうが超砥粒工具の寿命を長くすることができる。
【0021】
柱状ダイヤモンド20の表面が露出している先端部25には、さらに開き角度θが10度〜30度のテーパ部が設けられている。
【0022】
柱状ダイヤモンド20の表面が露出している先端部25には、開き角度θが10度〜30度のテーパ部を備えており、さらにその先端部にはR0.05mm〜R1mmの丸みが設けられているので倣い加工に好適に用いることができる。テーパ部が設けられていることにより、工作物に干渉することなく倣い加工に好適に用いることができる。テーパ部は工作物の形状により決定するが、干渉しない程度に大きめの角度に設定するほうが超砥粒工具の剛性を高く維持できるのでより好ましい。
【0023】
柱状ダイヤモンド20の材質は、単結晶ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンドのいずれかひとつ、またはこれらの組み合わせからなる超砥粒工具である。
【0024】
柱状ダイヤモンド20の材質は、人工単結晶ダイヤモンド、多結晶焼結ダイヤモンド、気相合成単結晶ダイヤモンドなどを用いることができ、工作物の種類、加工条件、要求精度などにより最適な材質を適宜選択することができる。
【0025】
柱状ダイヤモンド20は、台金10にロウ材により固定され、さらにニッケルめっき21により埋め込まれて完全固定されている。
【0026】
柱状ダイヤモンド20は活性化ロウ材などにより台金10に強固に固着され、さらにニッケルめっき21により埋め込まれて完全に固定されるので、長期間使用しても柱状ダイヤモンド20が脱落することがない。従って、長期間に渡って超砥粒工具を使用することができる。超砥粒工具は、超砥粒ホイールとして用いることができる。
【0027】
柱状ダイヤモンド20はロウ材により台金に強固に固着され、さらにニッケルめっき21により埋め込まれて完全に固定されるので、長期間に渡って柱状ダイヤモンドが脱落することがない。例えば、光学倣い方式の研削盤に取り付けられるダイヤモンドホイール、CBNホイールとして用いれば本発明の効果を最大限に発揮することができる。もちろん本発明の用途が光学倣い方式の研削盤に限定されることはない。
【0028】
柱状ダイヤモンド20はロウ材により台金に強固に固着され、さらにニッケルめっき21により埋め込まれて完全に固定されるので、加工に際して柱状ダイヤモンド20が脱落することがなく、特にダイヤモンドロータリードレッサー1に好適に用いることができる。
【0029】
つまり、柱状ダイヤモンド20が台金10に完全固定されているので、長期間に渡って高精度な加工を行うことができる。
【0030】
図9から13は、実施の形態1に従ったダイヤモンドロータリードレッサーの製造方法を示す断面図である。図14は、図13中の矢印XIVで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサー平面図である。
【0031】
図9を参照して、ダイヤモンドロータリードレッサを製造する工程においては、まず、凹部12を有する台金10を準備する。
【0032】
図10を参照して、台金10の凹部12全面に、ロウ材13を塗布する。
図11を参照して、ロウ材13上に柱状ダイヤモンド20を載置する。
【0033】
図12を参照して、柱状ダイヤモンド20上に、ニッケルめっき21を形成する。
図13を参照して、台金10表面およびニッケルめっき21を加工することにより、ダイヤモンドロータリードレッサー1が完成する。
【0034】
図14を参照して、複数の隣接する柱状ダイヤモンド20間には、ニッケルめっき21が埋まりこんでいる。これにより、柱状ダイヤモンド20が完全に固定される。
【0035】
図15は、実施の形態1に従ったダイヤモンドロータリードレッサーを用いて倣いドレッシングをする方法を示す図である。図15を参照して、2つの台金10を合せて一つのダイヤモンドロータリードレッサー1を形成する。このダイヤモンドロータリードレッサー1を用いて、矢印で示す方向に、WA(白色アルミナ系)砥石40の表面41を倣いドレッシングすることが可能である。
【0036】
(実施の形態2)
図16は、この発明の実施の形態2に従った超砥粒工具としてのダイヤモンドロータリードレッサーの平面図である。図17は、図16中の矢印XVIIで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサーの正面図である。図18は、図16中の矢印XVIIIで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサーの背面図である。図19は、図17中の矢印XIXで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサーの底面図である。図20は、図16中の矢印XXで示す方向から見たダイヤモンドロータリードレッサーの右側面図である。図21は、図17中のXXIで囲んだ部分を拡大して示すダイヤモンドロータリードレッサーの一部正面図である。図22は、図21中のXXII−XXII線に沿ったダイヤモンドロータリードレッサーの断面図である。図23は、この発明の実施の形態2に従ったダイヤモンドロータリードレッサーの一部断面図含む斜視図である。図24は、実施の形態2に従ったダイヤモンドロータリードレッサーを用いて倣いドレッシングをする方法を示す図である。
【0037】
図16から図24を参照して、実施の形態2に従ったダイヤモンドロータリードレッサー1では、先端部25が左右対称形状である点で、実施の形態1に従ったロータリードレッサと異なる。柱状ダイヤモンド20の両側に傾斜面が設けられている。
【0038】
発明を実施するための最良の形態については、実施例で詳しく説明する。
(実施例1)
以下のような本発明の実施例1のダイヤモンドロータリードレッサを製作して、本発明の効果を実験により確認した。
【0039】
まず、鋼製の円盤状台金を準備し、その外周に柱状ダイヤモンドが仮に配置できるように突起部を機械加工により形成した。
【0040】
次に、断面が一辺0.45mmの正方形で、全長が4mmの柱状の人工単結晶ダイヤモンドを準備し、その柱状ダイヤモンド一方の先端部にレーザービームを照射して先端部の角度が25°、先端部の丸みがR0.15mmとなるようにレーザー加工を施した。
【0041】
次に、台金の突起部にペースト状のロウ材を塗布し、レーザービームを照射して先端部の開き角度θが25°、先端部の丸みがR0.15mmとなるように加工を施した柱状ダイヤモンドをR部が台金外方を向くように240個を放射状に等間隔に配置した。
【0042】
次に柱状ダイヤモンドを等間隔に配置した台金を真空雰囲気の炉に入れて、柱状ダイヤモンドを台金にロウ付けを行い、台金に仮固定を行った。
【0043】
次に、柱状ダイヤモンドがロウ付けされた台金を前処理して、マスキングを行い、ニッケルめっきにより柱状ダイヤ、ロウ材および台金先端部を埋め込みを行い、柱状ダイヤモンドを完全に台金に固定した。
【0044】
次に、余分なニッケルめっきを機械加工等で除去し、さらにダイヤモンドホイールを装着した工具研削盤を用いて、柱状ダイヤモンド部分を開き角度θ25°、先端部の丸みR0.15mmとなるように精度よく研削加工を行って、図16から23で示す形状のダイヤモンドロータリードレッサー1を作成した。以上のようにして、実施例1のダイヤモンドロータリードレッサー1を製作し、以下の条件で実験を行い、本発明の効果を確認した。
(ダイヤモンドロータリードレッサ仕様)
サイズ:外径150mm、先端部の開き角度θ:25°、先端部:R0.15mm
(砥石仕様)
砥石サイズ:外径305mm、WA砥石(#120)
砥石形状:凸R部(R2)はR0.5mm、凹R部(R1)がR0.3mmの波形の形状
(ドレッシング条件)
ダイヤモンドロータリードレッサ周速度:15m/秒
砥石周速度:25.5m/秒
周速度比:0.58(逆方向)
ドレッサ切り込み量:粗ドレス 0.03mm/パス
仕上げドレス 0.005mm/パス
ドレッサ送り速度:粗ドレス 150mm/分
仕上げドレス 80mm/分
総ドレッシング量:0.7mm
(結果)
微細な総型形状の砥石であるにもかかわらず、高精度な形状にドレッシングすることが出来た。しかも長期間に渡って高精度なドレッシングが可能であった。ダイヤモンドロータリードレッサの柱状ダイヤモンドが脱落することはなかった。
【0045】
(比較例1)
実施例1と同じサイズのダイヤモンドロータリードレッサを焼結法により製作した。超砥粒層にはコバルト系メタルボンド、砥粒は平均粒径が0.3mmのメタルボンド用ダイヤモンドを用いた。そして実施例1と同様の条件で実験を行ったが、ダイヤモンドの脱落が顕著であり、高精度なドレッシングが出来なかった。
【0046】
(実施例2)
以下のような本発明の実施例2の組み合わせ型の倣いドレッシング用のダイヤモンドロータリードレッサを製作した。
【0047】
まず、鋼製の円盤状台金を準備し、その外周に柱状ダイヤモンドが仮に配置できるように突起部を機械加工により形成した。
【0048】
次に、断面が一辺0.7mmの正方形で、全長が2.5mmの柱状の人工単結晶ダイヤモンドを準備し、その柱状ダイヤモンド一方の先端部にレーザービームを照射して先端部の開き角度θが25°、先端部の丸みがR0.2mmとなるようにレーザー加工を施した。
【0049】
次に、台金の突起部にペースト状のロウ材を塗布し、レーザービームを照射して先端部の開き角度θが25°、先端部の丸みがR0.2mmとなるように加工を施した柱状ダイヤモンドをR部が台金外方を向くように180個を放射状に等間隔に配置した。
【0050】
次に柱状ダイヤモンドを等間隔に配置した台金を真空雰囲気の炉に入れて、柱状ダイヤモンドを台金にロウ付けを行い、台金に仮固定を行った。
【0051】
次に、柱状ダイヤモンドがロウ付けされた台金を前処理して、マスキングを行い、ニッケルめっきにより柱状ダイヤ、ロウ材および台金先端部を埋め込みを行い、柱状ダイヤモンドを完全に台金に固定した。
【0052】
次に、余分なニッケルめっきを機械加工等で除去し、さらにダイヤモンドホイールを装着した工具研削盤を用いて、柱状ダイヤモンド部分を先端部の開き角度θ25°、先端部の丸みR0.2mmとなるように精度よく研削加工を行って図1から10で示すダイヤモンドロータリードレッサー1を作製した。
【0053】
以上のようにして、実施例2のダイヤモンドロータリードレッサ(外径110mm)を2個製作し、2個を組み合わせて倣いドレッシング用のダイヤモンドロータリドレッサを完成させた。この組み合わせ型ダイヤモンドロータリードレッサを用いてWA砥石を倣いドレッシングしたところ、長期間に渡って高精度なドレッシングが可能であった。
【0054】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【0055】
本発明は、ダイヤモンドロータリードレッサ、または超砥粒ホイールに用いられる。
【符号の説明】
【0056】
1 ダイヤモンドロータリードレッサー、10 台金、11 貫通孔、20 柱状ダイヤモンド、21 ニッケルめっき、25 先端部。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
台金と、前記台金に配置された柱状ダイヤモンドとを備えた超砥粒工具であって、
前記柱状ダイヤモンドの表面が露出している先端部にはR0.05mm〜R1mmの丸みが設けられている、超砥粒工具。
【請求項2】
倣い加工に用いられる、請求項1に記載の超砥粒工具
【請求項3】
前記柱状ダイヤモンドの表面が露出している先端部には、開き角度が10度〜30度のテーパ部が設けられている、請求項1または2に記載の超砥粒工具。
【請求項4】
前記柱状ダイヤモンドの材質は、単結晶ダイヤモンドおよび多結晶ダイヤモンドの少なくとも一方を含む、請求項1から3のいずれか1項に記載の超砥粒工具。
【請求項5】
複数の前記柱状ダイヤモンドは、前記台金の円柱方向に沿って前記台金にロウ材で固定され、さらにニッケルめっきにより複数の前記柱状ダイヤモンド間の隙間が埋められて完全固定されている、請求項1から4のいずれか1項に記載の超砥粒工具。
【請求項6】
前記超砥粒工具は、超砥粒ホイールである、請求項1から5のいずれか1項に記載の超砥粒工具。
【請求項7】
前記超砥粒工具は、ロータリードレッサである、請求項1から5のいずれか1項に記載の超砥粒工具。
【請求項8】
請求項1から7のいずれかに記載の超砥粒工具を製造する方法であって、
前記台金の円柱方向に沿って複数の前記柱状ダイヤモンドを前記台金にロウ材で固定する工程と、
複数の前記柱状ダイヤモンド間の隙間をニッケルめっきにより埋める工程とを備える、超砥粒工具の製造方法。
【請求項1】
台金と、前記台金に配置された柱状ダイヤモンドとを備えた超砥粒工具であって、
前記柱状ダイヤモンドの表面が露出している先端部にはR0.05mm〜R1mmの丸みが設けられている、超砥粒工具。
【請求項2】
倣い加工に用いられる、請求項1に記載の超砥粒工具
【請求項3】
前記柱状ダイヤモンドの表面が露出している先端部には、開き角度が10度〜30度のテーパ部が設けられている、請求項1または2に記載の超砥粒工具。
【請求項4】
前記柱状ダイヤモンドの材質は、単結晶ダイヤモンドおよび多結晶ダイヤモンドの少なくとも一方を含む、請求項1から3のいずれか1項に記載の超砥粒工具。
【請求項5】
複数の前記柱状ダイヤモンドは、前記台金の円柱方向に沿って前記台金にロウ材で固定され、さらにニッケルめっきにより複数の前記柱状ダイヤモンド間の隙間が埋められて完全固定されている、請求項1から4のいずれか1項に記載の超砥粒工具。
【請求項6】
前記超砥粒工具は、超砥粒ホイールである、請求項1から5のいずれか1項に記載の超砥粒工具。
【請求項7】
前記超砥粒工具は、ロータリードレッサである、請求項1から5のいずれか1項に記載の超砥粒工具。
【請求項8】
請求項1から7のいずれかに記載の超砥粒工具を製造する方法であって、
前記台金の円柱方向に沿って複数の前記柱状ダイヤモンドを前記台金にロウ材で固定する工程と、
複数の前記柱状ダイヤモンド間の隙間をニッケルめっきにより埋める工程とを備える、超砥粒工具の製造方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【公開番号】特開2013−78814(P2013−78814A)
【公開日】平成25年5月2日(2013.5.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−219151(P2011−219151)
【出願日】平成23年10月3日(2011.10.3)
【出願人】(000220103)株式会社アライドマテリアル (192)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成25年5月2日(2013.5.2)
【国際特許分類】
【出願日】平成23年10月3日(2011.10.3)
【出願人】(000220103)株式会社アライドマテリアル (192)
【Fターム(参考)】
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