JP2023007788A - 砥石 - Google Patents

Abstract

【課題】加工効率を向上すること。【解決手段】砥粒３が固定される加工部４が回転の周方向に沿って配置される砥石１であって、加工部４は、周方向に沿って複数の区分４Ａ～４Ｈを構成し、複数の区分４Ａ～４Ｈは、砥粒３の大きさやパターンが異なる。【選択図】図２

Description

本開示は、砥石に関する。

従来、例えば、特許文献１に、ビビリ発生を抑えて高い加工精度を得ることを目的とした研磨砥石について開示されている。この研磨砥石は、砥粒層を有する多数のセグメントチップを有している。多数のセグメントチップは、一円周上における周方向の寸法が異なる複数種類が用いられ、周方向に隙間無く配置される。

特開２００２－２５４３２１号公報

砥石は、加工に伴って砥粒の摩耗が進行すると加工効率が低下し、やがて交換が必要になる。しかし、砥石を交換することが難しい環境下では、砥石の加工効率を向上することが望まれる。

本開示は上述した課題を解決するものであり、加工効率を向上することのできる砥石を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本開示の一態様に係る砥石は、砥粒が固定される加工部が回転の周方向に沿って配置される砥石であって、前記加工部は、周方向に沿って複数の区分を構成し、複数の前記区分は、前記砥粒の大きさやパターンが異なる。

上述の目的を達成するために、本開示の一態様に係る砥石は、砥粒が固定される加工部が回転の周方向に沿って配置される砥石であって、前記加工部は、凸部および凹部を有する。

本開示は、加工効率を向上できる。

図１は、実施形態に係る砥石の概略図である。 図２は、実施形態に係る砥石の周端面の展開図である。 図３は、実施形態に係る砥石の側面図である。 図４は、実施形態に係る砥石の周端面を視た平面図である。 図５は、実施形態に係る砥石の側面図である。 図６は、実施形態に係る砥石の側面図である。

以下に、本開示に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、実施形態に係る砥石の概略図である。

実施形態の砥石１は、加工装置１００に用いられる。加工装置１００は、適宜移動させた砥石１によって加工対象Ｇを研削加工する。加工装置１００は、本体１０１に設けられた回転軸１０１Ａに砥石１が取り付けられる。加工装置１００は、回転軸１０１Ａを正逆回転することで矢印Ａにて示すように軸心Ｓの廻りに砥石１を回転移動させる。加工装置１００は、回転軸１０１Ａの回転数を変更可能であり、砥石１を回転移動の速度を適宜変えられる。加工装置１００は、回転軸１０１Ａ（軸心Ｓ）の延在方向に沿って本体１０１を移動することで矢印Ｂにて示すように砥石１をスライド移動させる。加工装置１００は、回転軸１０１Ａ（軸心Ｓ）に直交する軸１０１Ｂを中心にして傾けるように本体１０１を傾斜させることで矢印Ｃにて示すように砥石１を加工対象Ｇに対して傾斜移動させる。砥石１は、回転軸１０１Ａ（軸心Ｓ）を中心とする円盤形状に形成された台金１Ａにより構成されている。砥石１は、加工装置１００によって回転移動され、台金１Ａにおいて回転軸１０１Ａ（軸心Ｓ）を中心とした周端面１Ａａが加工対象Ｇに接触することで加工対象Ｇを研削する。砥石１は、台金１Ａが回転軸１０１Ａ（軸心Ｓ）の延在方向に所定の厚さを有しており、当該厚さの範囲で周端面１Ａａが加工対象Ｇに接触することができる。また、砥石１は、加工装置１００によって回転移動されつつスライド移動され、周端面１Ａａおよび周端面１Ａａに連続する台金１Ａの側面１Ａｂが加工対象Ｇに接触することで加工対象Ｇを研削する。また、砥石１は、加工装置１００によって回転移動されつつ傾斜移動（およびスライド移動）され、周端面１Ａａおよび側面１Ａｂが加工対象Ｇに接触することで加工対象Ｇを研削する。

図２は、実施形態に係る砥石の周端面の展開図である。

砥石１は、図２に示すように、台金１Ａの周端面１Ａａに加工部４が配置される。加工部４は、周端面１Ａａに砥粒３が固定されて設けられる。砥粒３は、例えば、ダイヤモンドが用いられ、周端面１Ａａに溶着により固定される。加工部４は、周方向に沿って複数（実施形態では８個）の区分４Ａ～４Ｈが構成される。区分４Ａ～４Ｈは、セグメントとも言い、砥粒３の大きさやパターンが異なる。砥粒３の大きさとは、砥粒３の粒子の大きさをあらわす粒度や、平均粒径を含む。また、パターンとは、砥粒３の間隔Ｔ（粗密：密度）や、砥粒３の配置や、砥粒３の有無や、砥粒３の混在や、周方向長さＬを示す。例えば、区分４Ａと区分４Ｂとは、砥粒３の間隔Ｔや配置であるパターンが同じであるが、砥粒３の大きさ（粒度や平均粒径）が異なる。区分４Ａと区分４Ｃとは、砥粒３の大きさが同じであるが、パターンのうちの間隔Ｔが異なる。区分４Ａと区分４Ｄとは、砥粒３の大きさおよび間隔Ｔが同じであるが、パターンのうちの配置が異なる。区分４Ａと区分４Ｅとは、砥粒３の間隔Ｔが同じであるが、区分４Ｅはパターンのうちの大きさの異なる砥粒３が混在している。大きさの異なる砥粒３が混在している場合は、大きさの異なる砥粒３がランダムに混在していること、および大きさの異なる砥粒３が整列して混在していることを含む。区分４Ａと区分４Ｆとは、パターンのうちの砥粒３の有無で異なる。区分４Ａ～４Ｈの少なくとも２つの関係は、パターンのうちの周方向長さＬが異なっていてもよい。区分４Ｇと区分４Ｈのように、砥粒３の大きさやパターンが同じものが存在してもよく、周方向で隣接していてもよい。各区分４Ａ～４Ｈの境目は、砥粒３の大きさやパターンの異なりにより生じるものであってもよく、溝が形成されていてもよい。各区分４Ａ～４Ｈの周方向の順番は特に限定されるものではない。

このように、実施形態の砥石１は、砥粒３が固定される加工部４が回転の周方向に沿って配置される砥石１であって、加工部４は、周方向に沿って複数の区分４Ａ～４Ｈを構成し、複数の区分４Ａ～４Ｈは、砥粒３の大きさやパターンが異なる。

ここで、例えば、一般の砥石は、２種類のふるい目を使って砥粒のサイズを選別し、台金の周方向に沿って砥粒を溶着したものがある。そのため、一般の砥石は、砥粒サイズが一定の寸法範囲のなかで大小サイズがランダムに分布する。この一般の砥石は、研削の初期は大きなサイズの砥粒の刃により効率良く加工できるが、時間経過とともに砥粒の摩耗が進行して加工効率が低下する。一般の砥石は、理想的には、摩耗した大きな砥粒が台金に溶着された溶金との境界で破断または脱落し、これにより表れた小さなサイズの砥粒の刃先により加工効率が向上する砥粒循環によって、全ての砥粒を有効利用して寿命に至ることを期待している。しかし、一般の砥石は、装置側の砥石への押付力の制限などにより摩耗した大きな砥粒が残存し砥粒循環が効果的に行われないおそれがある。

この一般の砥石に対し、実施形態の砥石１によれば、加工部４の複数の区分４Ａ～４Ｈが砥粒３の大きさやパターンが異なるため、疑似的な砥粒循環を生じさせることができ、加工効率を向上できる。例えば、放射能環境下のような加工環境において、研削加工を行う場合、頻繁に砥石１を交換することが難しいため、１つの砥石１で加工量をできるだけ確保する必要がある。実施形態の砥石１によれば、加工効率の向上によって、１つの砥石１で加工量をきるだけ確保できる。さらに、実施形態の砥石１によれば、加工部４の複数の区分４Ａ～４Ｈが砥粒３の大きさやパターンが異なるため、加工時に振動が発生することで、例えば、燃料デブリのような硬度が一定でない加工対象Ｇの場合に振動によって加工効率を向上できる。例えば、砥石１の固有振動数と等しい振動を与えるように共振に近い回転数とすることで、加工効率を向上できる。また、実施形態の砥石１によれば、回転を正逆反転させることによって、砥粒を有効利用することができ、１つの砥石１で加工量をきるだけ確保できる。

また、実施形態の砥石１では、加工部４は、回転の軸（軸心Ｓ）を中心とした周端面１Ａａに形成される。

この実施形態の砥石１によれば、周端面１Ａａは、加工対象Ｇに回転移動しながら接触する部分であり、当該周端面１Ａａに加工部４を形成することで、加工効率の向上に寄与できる。

図３は、実施形態に係る砥石の側面図である。

実施形態の砥石１では、図３に示すように、台金１Ａにおいて周端面１Ａａに連続して回転の軸（軸心Ｓ）の延在方向に向く側面１Ａｂにも加工部５が設けられている。加工部５は、周端面１Ａａの加工部４と同様に、周方向に沿って複数（実施形態では８個）の区分５Ａ～５Ｈを構成し、複数の区分５Ａ～５Ｈは、砥粒３の大きさやパターンが異なる。各区分５Ａ～５Ｈの境目は、砥粒３の大きさやパターンの異なりにより生じるものであってもよく、溝が形成されていてもよい。

この実施形態の砥石１によれば、周端面１Ａａの加工部４によって加工が進むと、加工により形成された加工対象Ｇの凹部の側壁に側面１Ａｂが接触する。従って、実施形態の砥石１によれば、この側面１Ａｂに加工部５が形成されることで、加工部５によって加工を行うことができ、加工効率の向上に寄与できる。また、実施形態の砥石１によれば、回転移動しながらスライド移動したり、回転移動しながら傾斜移動したりすることで周端面１Ａａおよび側面１Ａｂが加工対象Ｇに接触するため、側面１Ａｂに加工部５が形成されることで、加工部５によって加工を行うことができ、加工効率の向上に寄与できる。加工部５は、砥粒３の大きさやパターンが異なる複数の区分５Ａ～５Ｈを構成するため、加工部４と同様に加工効率を向上できる。

図４は、実施形態に係る砥石の周端面を視た平面図である。

実施形態の砥石１では、図４に示すように、砥粒３が固定される加工部６が回転の周方向に沿って配置される。加工部６は、台金１Ａの周端面１Ａａに設けられ、複数の凸部６Ａおよび凹部６Ｂを有する。凸部６Ａと凹部６Ｂは、台金１Ａの周端面１Ａａにおいて径方向に向けた凹凸として設けられ、回転の軸（軸心Ｓ）の延在方向に沿って交互に配置される。凸部６Ａと凹部６Ｂは、終端の無い環状に形成されていてもよく、螺旋状に形成されていてもよい。凸部６Ａと凹部６Ｂは、その凹凸形状の表面に砥粒３が固定される。この砥粒３は、例えば、砥粒サイズが一定の寸法範囲とされてもよく、砥粒サイズが一定の寸法範囲のなかで大小サイズがランダムに分布されてもよい。

この実施形態の砥石１によれば、回転移動しながらスライド移動することで、スライド移動の方向に応じて各凸部６Ａの表面やエッジが加工対象Ｇに対して異なる状態で接触するため、砥粒３による研削状態に変化をもたらすことができ、疑似的な砥粒循環を生じさせ、加工効率を向上できる。

なお、加工部６の凸部６Ａと凹部６Ｂは、台金１Ａの形状によらず砥粒３の砥粒サイズによって構成してもよい。また、加工部６の凸部６Ａの凹部６Ｂに加えて、加工部４や加工部５を適用してもよい。

図５および図６は、実施形態に係る砥石の側面図である。

実施形態の砥石１では、図５および図６に示すように、砥粒３が固定される加工部７が回転の周方向に沿って配置される。加工部７は、台金１Ａの周端面１Ａａに設けられ、複数の凸部７Ａおよび凹部７Ｂを有する。凸部７Ａと凹部７Ｂは、台金１Ａの周端面１Ａａにおいて径方向に向けた凹凸として設けられ、周方向に沿って交互に配置される。図５に示す凸部７Ａおよび凹部７Ｂは、凸部７Ａが頂部７Ａａに向けて径方向に突出する傾斜面で形成され、凹部７Ｂが頂部７Ａａの間で前記傾斜面が径方向に凹む形状で形成される。また、図６に示す凸部７Ａおよび凹部７Ｂは、凸部７Ａが径方向に突出する突起として形成され、凹部７Ｂが突起の間で凹む形状で形成される。凸部７Ａおよび凹部７Ｂは、図５および図６で示す側面視の形状が回転の軸（軸心Ｓ）の延在方向に連続して形成される。凸部７Ａと凹部７Ｂは、その凹凸形状の表面に砥粒３が固定される。この砥粒３は、例えば、砥粒サイズが一定の寸法範囲とされてもよく、砥粒サイズが一定の寸法範囲のなかで大小サイズがランダムに分布されてもよい。

この実施形態の砥石１によれば、回転移動することで、回転移動の方向に応じて凸部７Ａおよび凹部７Ｂの表面やエッジが加工対象Ｇに対して異なる状態で接触するため、砥粒３による研削状態に変化をもたらすことができ、疑似的な砥粒循環を生じさせ、加工効率を向上できる。

なお、加工部７の凸部７Ａと凹部７Ｂは、台金１Ａの形状によらず砥粒３の砥粒サイズによって構成してもよい。また、加工部７の凸部７Ａの凹部７Ｂに加えて、加工部４や加工部５を適用してもよい。また、加工部７の凸部７Ａの凹部７Ｂに加えて、加工部６の凸部６Ａの凹部６Ｂを適用してもよい。

１ 砥石
１Ａ 台金
１Ａａ 周端面
１Ａｂ 側面
３ 砥粒
４ 加工部
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ，４Ｆ，４Ｇ，４Ｈ 区分
５ 加工部
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ，５Ｆ，５Ｇ，５Ｈ 区分
６ 加工部
６Ａ 凸部
６Ｂ 凹部
７ 加工部
７Ａ 凸部
７Ｂ 凹部
Ｓ 軸心（回転の軸）

Claims (7)

1. 砥粒が固定される加工部が回転の周方向に沿って配置される砥石であって、
   前記加工部は、周方向に沿って複数の区分を構成し、複数の前記区分は、前記砥粒の大きさやパターンが異なる、砥石。
2. 前記加工部は、回転の軸を中心とした円周の周端面に形成される、請求項１に記載の砥石。
3. 前記加工部は、前記周端面に連続して前記回転の軸の延在方向に向く側面にも形成される、請求項２に記載の砥石。
4. 前記加工部は、凸部および凹部を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の砥石。
5. 砥粒が固定される加工部が回転の周方向に沿って配置される砥石であって、
   前記加工部は、凸部および凹部を有する、砥石。
6. 前記凸部と前記凹部は、回転の軸を中心とした円周の周端面に形成され、前記回転の軸の延在方向に沿って交互に配置される、請求項４または５に記載の砥石。
7. 前記凸部と前記凹部は、回転の軸を中心とした円周の周端面に形成され、前記周方向に沿って交互に配置される、請求項４から６のいずれか１項に記載の砥石。

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