JP4334514B2 - Grinding wheel - Google Patents

Description

本発明は、鋼球やセラミック球などの、球状の被削材の球面を研磨するために主に用いられる研磨砥石に関する。   The present invention relates to a polishing grindstone mainly used for polishing a spherical surface of a spherical work material such as a steel ball or a ceramic ball.

鋼球やセラミック球などの、球状の被削材の球面を研磨するために用いられている研磨砥石の外観を図５に示す。
図５において、研磨砥石５１は、鉄等によって形成された円板状の台金５２の片側の面に砥粒層５３が形成されてなるものであり、その反対側の面には、回転軸取り付け用のインロー５４が設けられている。 FIG. 5 shows an external appearance of a polishing grindstone used to polish a spherical surface of a spherical work material such as a steel ball or a ceramic ball.
In FIG. 5, a polishing grindstone 51 is formed by forming an abrasive grain layer 53 on one surface of a disc-shaped base metal 52 formed of iron or the like, and on the opposite surface thereof is a rotating shaft. An inlay 54 for attachment is provided.

この研磨砥石５１の研磨面の詳細を図６に示す。図６は、砥粒層表面に球状の被削材の形状に応じた溝を形成したものであり、台金５２の外周側に、溝６を設けた研磨面を有する砥粒層５３が形成されている。砥粒層５３は、加工中の被削材への傷の発生を避けるために一体物として形成されている。また、被削材の真球精度を得るために、砥材層５３に溝６を設けるならし加工が必要であるが、溝６を形成したことによって、溝６が形成された位置での砥粒層５３の厚みが薄くなり、研磨砥石の寿命が低減する。さらに溝６の間の、加工に使用されない砥粒層部分があり、コスト高となる。
被削材への傷の発生を避けるために、セグメントタイプではない一体成形された砥粒層で、かつ無駄な砥粒層部分を削除して使用する砥粒層部分を形成した研磨砥石が、特許文献１に記載されている。 Details of the polishing surface of the polishing wheel 51 are shown in FIG. In FIG. 6, grooves corresponding to the shape of the spherical work material are formed on the surface of the abrasive layer, and an abrasive layer 53 having a polished surface provided with the grooves 6 is formed on the outer peripheral side of the base metal 52. Has been. The abrasive grain layer 53 is formed as an integral body in order to avoid generation of scratches on the work material being processed. Further, in order to obtain the true spherical accuracy of the work material, it is necessary to perform the leveling process in which the groove 6 is provided in the abrasive layer 53. However, since the groove 6 is formed, the grinding at the position where the groove 6 is formed is performed. The thickness of the grain layer 53 is reduced, and the life of the grinding wheel is reduced. Furthermore, there is an abrasive layer portion between the grooves 6 that is not used for processing, which increases the cost.
In order to avoid the occurrence of scratches on the work material, an abrasive wheel that is an integrally formed abrasive layer that is not a segment type, and that uses an unnecessary abrasive layer portion to form an abrasive layer portion that is used, It is described in Patent Document 1.

特開平３−１３６７６４号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-136664

しかし、台金に一体成形された砥粒層を用いたものでは、球状の被削材を研磨する場合、被削材の径が大きくなると、砥粒層の厚みを厚くしなければならないが、砥粒層の厚みを厚くして成形するためには、成形時に大きな圧力を必要とするため、大型設備が必要となり、コスト高となってしまう。また、砥粒層の厚みを厚くしすぎると、砥粒層における緻密度が低下し、加工時における精度不良、耐用性が低下する。   However, in the case of using the abrasive layer integrally formed on the base metal, when polishing the spherical work material, the diameter of the work material must be increased, the thickness of the abrasive layer must be increased, In order to form the abrasive grain layer with a large thickness, a large pressure is required at the time of molding, so a large-scale facility is required and the cost is increased. Moreover, when the thickness of an abrasive grain layer is made too thick, the density in an abrasive grain layer will fall and the precision defect at the time of a process and durability will fall.

本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、径の大きい球状被削材を研磨する場合であっても、大型設備を必要とすることなく、加工精度と耐用性に優れた研磨砥石を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and even when a spherical work material having a large diameter is polished, it does not require a large facility and is excellent in processing accuracy and durability. An object is to provide a grinding wheel.

以上の課題を解決するために、本発明の研磨砥石は、球状被削材研磨用の研磨砥石であって、砥粒を含むセグメント状チップを成形し、このセグメント状チップを円板状の台金に設けられた溝上に周方向に連続して複数個配置して砥粒層が形成され、前記セグメント状チップは、台金の径方向に対して２０°以上４０°以下の角度をなして接合されていることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the polishing grindstone of the present invention is a grinding grindstone for polishing a spherical work material, and forms a segmented chip including abrasive grains, and the segmented chip is formed into a disk-shaped base. A plurality of abrasive layers are formed continuously in the circumferential direction on a groove provided in the gold, and the segmented chip forms an angle of 20 ° to 40 ° with respect to the radial direction of the base metal. It is characterized by being joined .

セグメント状チップを独立した部品として成形した後、円板状の台金に設けられた溝上に配置するため、成形時にセグメント状チップに対して上面側と下面側の両方から圧力をかけることができる。そのため、成形時の加圧を効率良く行うことができ、大型設備を用いることなく、砥粒層の厚みを大きくすることができる。
セグメント状チップを用いる場合には、台金に設けられた溝上に周方向に連続して配置したときに接合面を生じるが、台金の径方向に対して２０°以上４０°以下の角度をなして接合されていることによって、接合部において摩耗差を生じて断続研削となることを防止でき、被削材に傷が発生することを防止できる。従って、複数のセグメント状チップを配置することによる弊害を生じることなく、砥粒層の厚みを大きくすることができる。 After forming the segmented chips as a separate component, for placement on a groove provided in the disc-shaped base metal, applying a pressure from both the upper and lower surface side against the segmented chips during molding Can do. Therefore, pressurization at the time of molding can be performed efficiently, and the thickness of the abrasive layer can be increased without using a large facility.
When a segmented chip is used, a joining surface is produced when continuously arranged in a circumferential direction on a groove provided in the base metal, but an angle of 20 ° to 40 ° with respect to the radial direction of the base metal. By being joined, it is possible to prevent a difference in wear at the joint and cause intermittent grinding, and it is possible to prevent the work material from being damaged. Therefore, the thickness of the abrasive grain layer can be increased without causing any adverse effects due to the arrangement of the plurality of segmented chips.

前記研磨砥石においては、前記セグメント状チップには、上面の中央部が最底部となる凹部を設けることもできる。
このような凹部を有するセグメント状チップを用いることにより、径の大きい球状被削材を研磨する場合であっても、精度良く研磨することが可能である。 Wherein in the polishing grindstone, the segmented chips can Ru can also provide a recess center portion of the upper surface becomes the lowest portion.
The use of segmented chips having such recess, even when polishing a large spherical workpiece diameter, it can be polished accurately.

前記研磨砥石においては、前記セグメント状チップの最底部にスリットを形成することもできる。
このスリットを設けることにより、加工時に研削液を通過させることが容易となる。また、セグメント状チップまたはリング状チップを独立した部品として成形した後、円板状の台金に設けられた溝上に配置する構成であるため、セグメント状チップまたはリング状チップの成形時にスリット幅を自由に調整することができる。 Wherein in the polishing grindstone, Ru can also form a slit in the bottom-most portion of the segmented chips.
By providing this slit, it becomes easy to pass the grinding liquid during processing. In addition, since the segment-shaped chip or ring-shaped chip is molded as an independent part and then placed on the groove provided in the disk-shaped base metal, the slit width is reduced when the segment-shaped chip or ring-shaped chip is molded. It can be adjusted freely.

本発明によると、径の大きい球状被削材を研磨する場合であっても、大型設備を必要とせずに砥粒層を形成することができ、加工精度と耐用性に優れた研磨砥石を実現することができる。   According to the present invention, even when a spherical work material having a large diameter is polished, an abrasive layer can be formed without the need for large-scale equipment, and a polishing grindstone excellent in processing accuracy and durability can be realized. can do.

以下に、本発明の研磨砥石をその実施の形態に基づいて説明する。
本発明の実施の形態に係る研磨砥石の基本構造は、図１（ａ）に示すように、鉄等によって形成された円板状の台金２の片側の面に砥粒層３が形成されてなるものであり、その反対側の面には、回転軸取付用のインロー４が設けられている。この実施形態では、同心円状に２つの砥粒層３が形成されている。
図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、台金２の外周側に同心円状に溝５が設けられ、この溝５上に砥粒層３が形成されている。
この研磨砥石の砥粒層３の形成の詳細を、図２に基づいて説明する。 Below, the grinding stone of the present invention is explained based on the embodiment.
As shown in FIG. 1A, the basic structure of the polishing grindstone according to the embodiment of the present invention is such that an abrasive grain layer 3 is formed on one surface of a disk-shaped base metal 2 formed of iron or the like. An inlay 4 for attaching a rotating shaft is provided on the opposite surface. In this embodiment, two abrasive grain layers 3 are formed concentrically.
FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1A, in which grooves 5 are provided concentrically on the outer peripheral side of the base metal 2, and the abrasive grain layer 3 is formed on the grooves 5. Yes.
Details of the formation of the abrasive grain layer 3 of the polishing grindstone will be described with reference to FIG.

図２（ａ）は、セグメント状チップを用いて砥粒層を形成したときの、研磨砥石１の外周側を拡大して示す斜視図であり、図２（ｂ）は、その平面図である。台金２の外周側に設けられた溝５上に砥粒層３が形成されており、この砥粒層３は、砥粒を含むセグメント状チップを別途成形して、溝５上に周方向に連続して複数個配置してなるものである。   FIG. 2A is an enlarged perspective view showing the outer peripheral side of the polishing grindstone 1 when an abrasive grain layer is formed using segmented chips, and FIG. 2B is a plan view thereof. . An abrasive grain layer 3 is formed on a groove 5 provided on the outer peripheral side of the base metal 2, and this abrasive grain layer 3 is formed by separately forming a segmented chip containing abrasive grains and circumferentially on the groove 5. A plurality of them are continuously arranged.

図２（ｃ）、（ｄ）に、セグメント状チップの構造を示す。（ｃ）はセグメント状チップの平面図であり、（ｄ）は、（ｃ）のＡ−Ａ断面図である。セグメント状チップ１１には、端面に角度θを持たせており、セグメント状チップ１１は、溝５上に周方向に連続して複数個配置されたときに、研磨砥石の径方向に対して所定の角度θをなして接合されるようにしている。角度θは、２０°以上４０°以下とするのが好ましい。２０°未満であると、角度が小さすぎて傷の発生を防止する効果が得にくい。また、４０°を超えると、図２（ｂ）に示す接合面付近の領域で欠けを生じやすくなって好ましくない。
セグメント状チップ１１には、上面の中央部が最底部となる凹部１２が設けられ、この最底部にスリット１３が形成されている。スリット１３は、研削液を通過させるためのものである。このセグメント状チップ１１を、台金２に設けられた溝５上に周方向に連続して複数個貼り合わせて配置することによって、図１に示す砥粒層３を形成することができる。 2 (c) and 2 (d) show the structure of the segmented chip. (C) is a top view of a segment-shaped chip | tip, (d) is AA sectional drawing of (c). The segment-shaped chip 11 has an angle θ on the end face. When a plurality of segment-shaped chips 11 are continuously arranged on the groove 5 in the circumferential direction, the segment-shaped chip 11 has a predetermined value with respect to the radial direction of the polishing grindstone. Are joined at an angle θ. The angle θ is preferably 20 ° or more and 40 ° or less. If it is less than 20 °, the angle is too small and it is difficult to obtain the effect of preventing the occurrence of scratches. On the other hand, if it exceeds 40 °, chipping tends to occur in the vicinity of the joint surface shown in FIG.
The segmented chip 11 is provided with a recess 12 having a central portion on the top surface as a bottom portion, and a slit 13 is formed at the bottom portion. The slit 13 is for allowing the grinding liquid to pass therethrough. By arranging a plurality of the segmented chips 11 on the groove 5 provided in the base metal 2 in the circumferential direction so as to be bonded together, the abrasive layer 3 shown in FIG. 1 can be formed.

次に、砥粒層３を、砥粒を含むリング状チップを別途成形して溝５上に配置する場合について説明する。
図２（ｅ）、（ｆ）に、リング状チップの構造を示す。（ｅ）はリング状チップの平面図であり、（ｆ）は、（ｅ）のＡ−Ａ断面図である。リング状チップ２１にも、上面の中央部が最底部となる凹部１２が設けられ、この最底部にスリット１３が形成されている。このリング状チップ２１を、台金２に設けられた溝５上に配置することによって、図１に示す砥粒層３を形成することができる。従って、リング状チップ２１の径は、台金２に同心円状に設けられた溝５の径と一致するようにして、リング状チップ２１を成形する。 Next, the case where the abrasive grain layer 3 is separately formed on the groove 5 by separately forming a ring-shaped chip containing abrasive grains will be described.
2 (e) and 2 (f) show the structure of the ring-shaped tip. (E) is a top view of a ring-shaped chip | tip, (f) is AA sectional drawing of (e). The ring-shaped chip 21 is also provided with a recess 12 having a central portion on the top surface as a bottom portion, and a slit 13 is formed at the bottom portion. By disposing the ring-shaped chip 21 on the groove 5 provided in the base metal 2, the abrasive grain layer 3 shown in FIG. 1 can be formed. Accordingly, the ring-shaped tip 21 is formed so that the diameter of the ring-shaped tip 21 matches the diameter of the groove 5 provided concentrically on the base metal 2.

図３に、セグメント状チップまたはリング状チップの具体的な形状の一例を示す。
図３（ａ）に示すものは、台金２に曲面状の溝を設け、セグメント状チップ１１またはリング状チップ２１の凹部１２が曲面状となるようにしたものである。図３（ｂ）に示すものは、台金２にコの字状の溝を設け、セグメント状チップ１１またはリング状チップ２１の凹部１２が曲面状となるようにしたものである。図３（ｃ）、（ｄ）に示すものは、セグメント状チップ１１またはリング状チップ２１の凹部１２が直線状の斜面によって形成されるようにしたものである。いずれの場合においても、最底部にスリット１３が形成されている。図３（ａ）、（ｂ）に示すもののように、球状の被削材との接触面積が大きいものは、加工精度を重視する場合に好適であり、図３（ｃ）、（ｄ）に示すもののように、球状の被削材との接触面積が小さいものは、加工能率を重視する場合に好適である。 FIG. 3 shows an example of a specific shape of the segmented chip or the ring-shaped chip.
In FIG. 3A, the base metal 2 is provided with a curved groove so that the concave portion 12 of the segmented chip 11 or the ring-shaped chip 21 has a curved surface. In FIG. 3B, a U-shaped groove is provided in the base metal 2 so that the concave portion 12 of the segment-shaped chip 11 or the ring-shaped chip 21 has a curved surface shape. 3 (c) and 3 (d) are such that the concave portion 12 of the segmented tip 11 or the ring-shaped tip 21 is formed by a linear slope. In any case, the slit 13 is formed at the bottom. Those having a large contact area with the spherical work material, such as those shown in FIGS. 3A and 3B, are suitable when importance is attached to machining accuracy, and are shown in FIGS. As shown, a material having a small contact area with a spherical work material is suitable when importance is placed on machining efficiency.

以下に、具体的な作製例と試験例を示す。
セグメント状またはリング状のチップを成形し、このチップを円板状の台金に設けられた溝上に配置して研磨砥石を作製した。この研磨砥石（発明品）の詳細を表１に示す。 Specific production examples and test examples are shown below.
A segment-shaped or ring-shaped chip was formed, and this chip was placed on a groove provided in a disk-shaped base metal to produce a polishing grindstone. The details of this grinding wheel (invention) are shown in Table 1.

これと同様の組成の砥粒層を有する従来の構造の研磨砥石（従来品）を作製し、従来品と発明品についてそれぞれ、成形加圧したときの砥粒層の緻密度を測定した。
図４（ａ）に示す従来品のＡ−Ａ断面図を、図４（ｂ）に示し、図４（ｃ）に示す発明品のＡ−Ａ断面図について、その砥粒層を図４（ｄ）に示す。ここでは、発明品における砥粒層の接合面の角度θを２０°としている。
また、発明品と従来品とについて、球状の被削材を用いて研削試験を行って寿命と傷の有無について調査した。その試験条件を表２に示す。 A conventional grinding wheel (conventional product) having an abrasive layer having the same composition as this was prepared, and the density of the abrasive layer when the conventional product and the inventive product were pressed was measured.
4A is a cross-sectional view of the conventional product shown in FIG. 4A, and FIG. 4B is a cross-sectional view of the inventive product shown in FIG. d). Here, the angle θ of the bonding surface of the abrasive layer in the invention is set to 20 °.
In addition, the inventive product and the conventional product were subjected to a grinding test using a spherical work material to investigate the life and the presence or absence of scratches. The test conditions are shown in Table 2.

試験結果を図４（ｅ）に示す。図４（ｅ）において、線グラフで示すものが緻密度であり、棒グラフで示すものが寿命である。緻密度の測定は、図４（ｂ）、（ｄ）に示すように、厚みが２０ｍｍである砥粒層について、上方から５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍの位置で行った。   The test results are shown in FIG. In FIG.4 (e), what is shown with a line graph is a density, and what is shown with a bar graph is a lifetime. As shown in FIGS. 4B and 4D, the measurement of the density was performed at a position of 5 mm, 10 mm, and 15 mm from the top with respect to the abrasive grain layer having a thickness of 20 mm.

従来品では、砥粒層の上方から５ｍｍ、１０ｍｍの測定点においては、緻密度が確保されているものの、１５ｍｍより下方では緻密度が低下している。これは、成形圧力を加える方向が砥粒層の上方からに限られるため、その圧力が砥粒層の下方側に及びにくいためである。   In the conventional product, although the density is secured at the measurement points of 5 mm and 10 mm from the upper side of the abrasive layer, the density is reduced below 15 mm. This is because the direction in which the molding pressure is applied is limited to the upper side of the abrasive layer, and the pressure hardly reaches the lower side of the abrasive layer.

これに対し、発明品では、砥粒層のいずれの測定点においても緻密度が良好である。これは、チップを独立の部品として成形するため、砥粒層の上方からばかりでなく、砥粒層の下方からも加圧することができるからである。
寿命は、発明品では、測定位置のいずれにおいても良好であるが、従来品では、砥粒層の下方側で低下している。これは、砥粒層の下方側で十分に成形圧力を加えられないためである。 On the other hand, in the invention product, the density is good at any measurement point of the abrasive layer. This is because, since the chip is formed as an independent part, pressure can be applied not only from above the abrasive layer but also from below the abrasive layer.
The service life of the invention is good at any of the measurement positions, but in the conventional product, the life is lowered on the lower side of the abrasive layer. This is because the molding pressure cannot be sufficiently applied on the lower side of the abrasive layer.

また、試験後の被削材表面状態を確認したが、発明品、従来品ともに傷は確認されなかった。
セグメント状チップで製作したにも関わらず、傷が発生しなかったのは、チップ間の合わせ面に角度をつけているために、被削材に対して線接触にならず、断続研削を防止できたためである。 Further, the surface condition of the work material after the test was confirmed, but no scratches were confirmed in the invention product and the conventional product.
Despite being manufactured with segmented inserts, the scratches did not occur because the mating surfaces between the tips were angled, so they were not in line contact with the work material and prevented intermittent grinding. It was because it was made.

本発明は、径の大きい球状被削材を研磨する場合であっても、大型設備を必要とせずに砥粒層を形成して、加工精度と耐用性に優れた研磨砥石として利用することができる。   Even when a spherical work material having a large diameter is polished, the present invention can be used as a polishing grindstone excellent in processing accuracy and durability by forming an abrasive layer without requiring a large facility. it can.

本発明の研磨砥石の外観を示す図である。It is a figure which shows the external appearance of the grinding stone of this invention. 本発明の研磨砥石の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of the grinding stone of this invention. セグメント状チップまたはリング状チップの具体的な形状の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the specific shape of a segment-shaped chip | tip or a ring-shaped chip | tip. 砥粒層への加圧方向と、試験結果を示す図である。It is a figure which shows the pressurization direction to an abrasive grain layer, and a test result. 従来の研磨砥石の基本構造を示す図である。It is a figure which shows the basic structure of the conventional grinding wheel. 従来の研磨砥石の研磨面の詳細を示す図である。It is a figure which shows the detail of the grinding | polishing surface of the conventional grinding stone.

符号の説明Explanation of symbols

１ 研磨砥石
２ 台金
３ 砥粒層
４ インロー
５ 溝
６ 溝
１１ セグメント状チップ
１２ 凹部
１３ スリット
２１ リング状チップ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Grinding wheel 2 Base metal 3 Abrasive grain layer 4 Inlay 5 Groove 6 Groove 11 Segment-shaped tip 12 Recessed portion 13 Slit 21 Ring-shaped tip

Claims (3)

球状被削材研磨用の研磨砥石であって、砥粒を含むセグメント状チップを成形し、このセグメント状チップを円板状の台金に設けられた溝上に周方向に連続して複数個配置して砥粒層が形成され、前記セグメント状チップは、台金の径方向に対して２０°以上４０°以下の角度をなして接合されていることを特徴とする研磨砥石。 A polishing grindstone for polishing spherical workpieces, forming segmented chips containing abrasive grains, and arranging a plurality of segmented chips in the circumferential direction on grooves provided in a disk-shaped base metal An abrasive layer is formed, and the segmented chips are bonded at an angle of 20 ° to 40 ° with respect to the radial direction of the base metal. 前記セグメント状チップには、上面の中央部が最底部となる凹部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の研磨砥石。 The segmented chips, the polishing grindstone according to claim 1 Symbol mounting, characterized in that the recess center portion of the upper surface becomes the lowermost portion is provided. 前記セグメント状チップの最底部にスリットが形成されていることを特徴とする請求項２記載の研磨砥石。 Grindstone according to claim 2, wherein a slit is formed on the outermost bottom of the segmented chips.

Images