JP4450993B2 - 機械加工に使用される切刃の少なくとも一の面を研削する方法、その方法の使用、およびその方法を実施するために使用される研削用ホイール - Google Patents
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Description
【０００１】
本発明は、軸を中心として回転し、かつ環状面で構成されるワークエリアを有する研削用ホイールを用いた機械加工に使用される切刃の少なくとも一の面を研削する方法と、前記方法の有益な用途と、その方法を実施するために使用される研削用ホイールに関する。
【０００２】
現在、機械加工に使用される切刃を切削するための２つの技術がある。すなわち、総形研削と形成研削である。これら２つの研削技術における主な相違は、総形研削では予め輪郭となる母線が装置上に形成されている点である（ドレス：工具の形を整えること）。この方法により研削装置がプロファイル（外形の輪郭に形成すること）を実行するという単一の工程が作り出される。このため表面を形成するために必要なのは一の送り動作だけである。これに対し、形成研削では母線が少なくとも２つの機械動作によって形成され、このことが工程を複雑にしている。ただ、形成研削は動作の組み合わせによって様々なプロファイルを構成することができるので、総形研削よりも柔軟性に優れている。この優れた柔軟性は、小型あるいは中型サイズの特殊なプロファイル群を形成しなければならない場合には極めて望ましい。この場合、形成プロファイルを研削用ホイールにドレスする必要はない。しかしながら、形成研削では総形研削よりも精巧な制御が要求される。
【０００３】
上記のタイプの方法は、米国特許第５，１６８，６６１号公報より既知である。この従来の方法においては、切刃上で所望の表面仕上げを複数面で形成するために、特殊な研削用ホイールの構成と特定のシーケンス動作により切刃を研削用ホイールに関して移動させて実現している。さらに、研削用ホイールから高く突出したグレインによってワーク対象の表面に生じる渦巻き状の溝を回避しなければならない。このため、従来の方法においてはプロファイル研削用ホイールが利用されている。プロファイル研削用ホイールは上述の米国特許第５，１６８，６６１Ａ号公報で説明および図示されているが、特許請求は米国特許第５，２４１，７９４号にてなされている。このプロファイル研削用ホイールは、仕上げ研削用にホイール表面の外側部分において狭い略平面を有する研削プロファイルを備える。この平面は、仕上げ研削の間はワーク対象物の表面にほぼ接触するよう保持される。研削用ホイールは、ＣＢＮ結晶のような高価で耐久性の極めて高い研磨材により構成される。ただ、プロファイル研削用ホイールはドレスされる必要がないため、酸化アルミニウムのような他の材質のものも使用できる。仕上げ研削に使用される狭い平面の他に、従来のプロファイル研削用ホイールのワークエリアは内側円錐状面と内側弧状面と外側弧状面を有する。内側円錐状面、内側弧状面、および／または外側弧状面は、粗研削に使用される。粗く研削された切刃の表面は、続いて狭い平面で仕上げ研削される。
【０００４】
この従来の方法においては、まず切刃上の研削される面すべてが少なくとも内側円錐状面により粗研削された後、狭い平面で仕上げ研削されるため、複雑なシーケンス動作を必要とする。従来の方法で利用されるプロファイル研削用ホイールは、粗研削エリアと仕上げ研削エリアで大きさの異なる粒状物を有する材質で構成される。このため従来のプロファイル研削用ホイールによって行われる粗研削および仕上げ研削作業は、研削用ホイールの２つの異なるエリアに分けられる。すなわち、一方のエリアは粗研削のみに使用される領域であり、他方は仕上げ研削のみに使用される領域である。この従来の方法で研削できる切刃は、通常の高速度鋼刃である。またこの方法の他の欠点として、仕上げ研削が常に狭い平面を使って行われるため、凹面の研削仕上げができないことがある。さらに上記従来の形成研削方法の別の問題点として、この方法ではＣＢＮホイールを使用しているため、超硬合金刃を研削できないことも挙げられる。ＣＢＮホイールは、超硬合金刃を機械加工するための十分な安定性を有していない。ただ超硬合金刃は、総形研削することも容易でない。超硬合金刃を総形研削するには、幅の広いダイヤモンドホイールが必要となる。しかしながら、そのようなダイヤモンドホイールは、調整が大変難しい。
【０００５】
例えば、ギアの歯を形成するには、６つの異なるプロファイルを構成するために６つの異なるタイプの刃を使う必要がある。これら６つのプロファイルは、再プロファイルによってボラゾン（商標：ダイヤモンドとほぼ同硬度で耐熱度も優れた窒化ホウ素の研磨剤）研削用ホイールに形成することは可能である。ただしこれをダイヤモンド研削用ホイールに行うことはコスト的に見合わない。この代わりに複数の異なるダイヤモンドホイールを総形研削のために用意する必要があろう。
【０００６】
本発明の目的は、より簡素な機械加工サイクルを有し、かつより単純な構成の研削用ホイールの使用を可能にし、特に湾曲した表面上でも同様に研削を行うことを可能にする上記タイプの方法を提供することにある。さらにまた、この方法の有益な用途とこの方法を実施するための研削用ホイールを提供することにある。
【０００７】
上記目的は、本発明の請求項１に記された方法によって、また請求項１４で定義された用途、および／または請求項１５の研削用ホイールによって果たされる。
【０００８】
複雑な構造の研削用ホイールを使用する従来の方法と異なり、本発明の方法においては、軸方向断面において円弧状のプロファイルを有する環状面で構成されるワークエリアを備える万能研削用ホイールが使用できる。本発明の方法によれば、まず研削用ホイールと切刃との相対位置が第一の向きにあるときに、研削用ホイールと切刃との間で少なくとも一の第一相対並進運動によって環状面で研削されて形成研削面が切刃に形成される。続いて、その形成された形成研削面の少なくとも一部が、研削用ホイールと切刃との相対位置が第二の向きにあるときに研削用ホイールと切刃との間で第二相対並進運動によって、環状面によって再研削される。本発明では上記手段によって、環状面の内あるエリアで形成研削面を研削し、次に環状面の別のエリアで再研削することができる。本発明の方法で利用する研削用ホイールは、これらの２つのエリアにそれぞれ異なる仕様を持つ必要がない。それは、例えば２つの異なる向きと共に適切なパラメータを選択するだけで、切刃の同一の形成研削面を研削してその後再研削する、すなわち、粗研削と仕上げ研削をすることができるからである。これは、完成した形成研削面が平面であるか凸面、凹面であるかとは無関係である。本発明の方法に使用する研削用ホイールは、ワークエリアに一の半径を要するだけであり、このため従来の方法で使用される研削用ホイールよりも実質的に簡単な構造となる。また同様に、本発明の方法についても、例えば研削用ホイールに対して切刃の異なる角度を選ぶことで、２つの異なる向きが選択されるのみであるから、工程が実質的に従来の方法よりもっと簡単である。このように、本発明の方法は従来の方法よりも使用面において遙かに柔軟性に優れている。従来の方法では複雑な手段によって回避していた渦巻き状の溝も、本発明の方法では仕上げ研削用の狭い平面を有する研削用ホイールを使用することなく回避することができる。
【０００９】
本発明の請求項１４の方法を使用して、超硬合金刃を形成することが可能である。このことは、本発明の方法の極めて重要な応用である。それは超硬合金の切刃を使用しなければならない乾式粉砕がギアの製造においてますます一般化してきているからである。超硬合金はダイヤモンドでのみ機械加工できるが、ダイヤモンドプロファイルの研削用ホイールは、ドレスによってプロファイルすることがほとんどできない。このため超硬合金刃のプロファイル研削は事実上不可能である。本発明の方法はダイヤモンド研削用ホイールを利用することにより、高速度鋼鉄の切刃の形成研削だけでなく、超硬合金刃の形成研削をも実現している。
【００１０】
本発明の方法を実行するために、請求項１５の前提部分で述べる研削用ホイールが使用される。これは米国特許第５，２５９，１４８Ａ号の研削用ホイールに設けられるワークエリアと類似しているが、ガラスレンズの形成研削用に設けられたワークエリアを有する。ワークエリアの一部分がカップ型研削用ホイールの面エリアに位置し、別の一部分が円筒エリアに位置するワークエリアを備える上記のようなダイヤモンドカップ型研削用ホイールを使用することで、研削用ホイールと切刃との間での空間的な向きに依存して、機械加工に使用される切刃上の平面または湾曲面は（面エリアで）研削でき、あるいは選択的に凹面は（円筒エリアまたは面エリアで）研削できるというメリットが得られる。ダイヤモンド研削用ホイールを用いることで耐久性は向上され、ホイールの形状は従来のＣＢＮプロファイル研削用ホイールよりも安定する。正確に定めることのできるいわゆるプロファイル点の直径は、ＣＢＮプロファイル研削用ホイールと比較すると技術的段階の期間中はもはや変化することはない。したがって、ダイヤモンド研削用ホイールの位置を補正する必要はない。さらに、大きな余剰を付した刃の肩部は別個の技術的段階において製造することができるので、価格面でもプロセスの採算性改善に貢献する。
【００１１】
本発明の研削用ホイールでは、ワークエリアは総接触角にわたって延長した軸方向断面において弧状プロファイルを有する環状面で構成される。また研削用ホイールの粗研削および仕上げ研削ワークエリアはお互いに対して置き換えでき、または異なるプロファイル傾斜角を選択することでこのワークエリア内で分離することもできる。総接触角が略１４５°あるため、使用するワークエリアの部分は研削用ホイールの面エリアおよび／または円筒エリア内で選択することができる。また本発明の研削用ホイールに設けられた円弧プロファイルは曲率半径が０．５〜５ｍｍ、好ましくは０．５〜１ｍｍ、最も好ましくは、０．５ｍｍ以下の範囲にあるため、適用範囲の広い切刃の機械加工が実現される。
【００１２】
本発明の方法を使用して研削される切刃は、異なるタイプの超硬合金で構成することができる。
【００１３】
本発明の研削用ホイールで形成された刃のフランク（逃げ面）は、一またはそれ以上の幾何学面で構成することができる。幾何学的表面とフランクの形状は、研削用ホイールと切刃の相対的な位置関係によって造られる。この意味で、研削用ホイールの円筒エリアが凹面を形成し、一方面エリアが湾曲面や平面を形成する。したがって、刃のフランクは２または３以上の異なる表面（例えば大きな逃げ角を持った凹面と、小さな逃げ角を持った平面）で構成することもできる。
【００１４】
本発明の有益な実施の形態は、従属形式の請求項の技術的範囲を構成する。
【００１５】
本発明の方法の好適な実施の形態において、研削用ホイールと切刃との相対位置における第一の向きは、切刃の第一位置を研削用ホイールに関して設定することにより決まる。また、研削用ホイールと切刃との相対位置における第二の向きは、切刃の第二位置を研削用ホイールに関して設定することで得られる。この場合において、従来の研削機械であれば研削用ホイールが自身の軸を中心に回転可能でかつＹ軸を移動可能であるとき使用することができる。
【００１６】
本発明の方法の他の好適な実施例において、研削用ホイールが研削用ホイールの円筒エリアに位置する環状面の第一面要素を用いて切刃の形成研削面を形成するように、切刃の第一位置は選択される。また切刃の第二位置は、研削用ホイールが研削用ホイールの面エリアに位置する環状面の第二面要素を用いて切刃の形成研削面の少なくとも一部を研削するように選択される。この場合、円筒エリアによって形成された凹面は択一的に、形成された形成研削面が凹面を維持するように、あるいは平面または少なくとも一部が平面になるように、面エリアで再研削される。
【００１７】
さらに本発明の他の好適な実施例において、切刃の第二位置は、研削用ホイールが切刃に形成された形成研削面の少なくとも一部を凹面または平面の小平面として形成するように選択される。この場合、それに従って研削用ホイールと切刃との相対位置における向きのみを選択すればよい。
【００１８】
さらにまた本発明の方法の他の好適な実施例においては、切刃に面を形成する間の基台除去は装置のＹ軸においてインフィードを通じてのみ生じる。この状態では形成研削工程を容易に制御することができる。
【００１９】
さらにまた本発明の方法の他の好適な実施例において、切刃の面はわずか３つの互いに直交する線軸で形成される。またその他の軸は単に切刃の配置の調整軸に利用され、切刃の形成研削面の形成研削が実際に行われる前に、切刃の形成研削面が切削位置に配置される。この場合は本出願人のＢ２２型（会社パンフレット「CNC-Werkzeugschleifzelle OerlikonB22」、OGT-B22/D/hJ参照）、あるいは、本出願人のＢ５タイプ（会社パンフレット２冊、共にタイトルは「Profil B 5」、セクション１．11-d/e-cHおよびOGT-profil B5/E/dHをそれぞれ参照）などの従来の研削機において、３つの制御された線形運動によって切刃上にあらゆる所望の形成研削面を形成することができる。
【００２０】
さらにまた本発明のプロセスの好適な実施例において、切刃上の形成研削面は研削用ホイールと切刃との間の第一相対並進運動および／または第二相対並進運動を２回繰り返すことによって、２つの動作の内の一ステップ、および／または他方のステップで形成される。この場合、形成研削面は２つのステップにおいてそれぞれ粗研削され仕上げ研削される。
【００２１】
さらにまた本発明の方法の他の好適な実施例においては、本方法はＣＮＣ装置において実施される。この場合、研削工程は配列および技術に関しては従来の方法で制御することができる。
【００２２】
さらにまた本発明の方法の他の好適な実施例において、ＣＤＳコンピューターシステム（ＣＤＳはコントロールディスクシステム（Controlled Disk System）の略）が形成研削用の形状パラメータと技術パラメータとの相互関係を決定するために使用される。この例で前述のＢ２２型のような従来の研削機を本発明の形成研削に変換するには、特別なソフトウエアパッケージのみが必要となる。
【００２３】
さらにまた本発明の方法の他の好適な実施例において、切刃の形成研削面は一のステップで少なくとも一の粗カットにより形成され、前記形成された形成研削面のうち少なくとも一部は他のステップで仕上げカットにより再研削される。この例では各形成研削面を個別に形成することができ、またマクロおよびミクロ的な表面配列も個別に左右される。
【００２４】
さらにまた本発明の方法の他の好適な実施例において、研削用ホイールと切刃との間の第一相対並進運動または第二相対並進運動は、推す力を加えるか、または研削用ホイールに関する切刃への引っ張り運動によって生成される。この例では、対応する運動を選択することによって所望の単純な機械加工サイクルが達成される。
【００２５】
さらにまた本発明の方法の他の好適な実施例において、研削用ホイールに関して引っ張り運動が仕上げカットで再研削する期間中切刃に加えられる。これは好ましい工程であるが、研削される形成研削面によっては引っ張り運動に代わって押す運動が仕上げカットに好適なことがある。本発明の好適な実施例では、各技術段階（粗工程または仕上げ工程）はそれぞれ別個に配列面および技術面を決定することができる。
【００２６】
さらにまた本発明の方法の他の好適な実施例においては、研削用ホイールは研削に使用される環状面全体にわたって同一の仕様を有するものが使用される。この例では研削送り方向や研削速度といった研削送りパラメータの選択のみで粗カットおよび仕上げカットを選択できるメリットがある。
【００２７】
さらにまた本発明の方法の他の好適な実施例においては、粗研削と仕上げ研削は本発明の方法の２つのステップにおいて置換可能である。したがって、環状面の表面要素を研削に使用することができる。確かに、粗研削および仕上げ研削の２つの技術的段階が必要となるだろう。しかしながら、技術工程は複数の粗カットと一の仕上げカットを含むことができ、逆もまた可能である。
【００２８】
さらにまた本発明の研削用ホイールの他の好適な実施例においては、研削用ホイールが固定された配列を有しており、ドレスすることはできない。このことは製造を特に簡単にする。半径が一定に保持されておれば、ただ一つの所定の半径で研削することは極めて簡単である。これは長い耐用年数を有するダイヤモンド研削用ホイールの場合である。この方法は一定の半径で実施できるので、プロセスの制御を簡略化し容易にすると思われる。鋭利さを修復できるドレス可能な研削用ホイールを使用するか、あるいは非ドレス可能な材質で構成される研削用ホイールを使用するかという問題は、その研削用ホイールの研削能力に依存する。
【００２９】
ドレスできない研削用ホイールは、好ましくはダイヤモンドグリットの研磨コーティングおよびダイヤモンドグリットが突出するガルヴァーニボンディングが施された金属キャリア体で構成される。好ましくは、ガルヴァーニボンディングはニッケルで構成される。
【００３０】
ドレスできない研削用ホイールの代わりにドレス可能な研削用ホイールを使用することもできる。これはＢ２２型装置の設計からすると極めて可能なことである。なぜなら、この装置は適切なドレス手段を有しており、また、その半径を再プロファイルするために研削用ホイールの一時的なドレス可能な適切なドレスソフトウエアが提供されているからである。
【００３１】
本発明の実施例は、下記の図面を参照して以下詳細に説明されている。
【００３２】
図１は、本出願人のＢ２０型切刃研削装置を示す（全体をＢ２２と呼ぶ）。この研削装置は、総形研削工程においてプロファイルされたホイールを用いて、棒状刃を研削するために実際に提供されている。しかしながら、この装置は形成研削工程においても切刃、特に超硬合金刃を研削するために拡張利用されている。主な拡張分野は、刃研削装置２０の制御用ソフトウェアへの適用（特に適応制御（ＰＭＣ）の分野）、ＣＮＣの機械加工サイクルおよびマクロ、ユーザーインターフェイスおよびパソコンを用いたデータ管理が含まれる。ＣＮＣは、「マスター」として機能し、軸制御、部分プログラム（プロセスシーケンス制御）の実行、部分プログラム管理のサービスを行い、またＣＮＣスクリーン表示を行う。プログラマブルコントローラーとも呼ばれる適応制御は、ＣＮＣと刃研削装置とのインターフェイス機能、装置のオペレーションシーケンス、モニタリング機能、装置のオペレーターのパネル、ロボット／ホッパーへのデジタル入出力およびインターフェイスの制御を引き継ぐ。利用できるリソース（パソコンのＲＡＭ）によって、ユーザーインターフェイスのプログラムは、２つの研削工程（総形研削および形成研削）の各々につき設定される。総形研削または形成研削用のユーザーインターフェイスの切り替えは、パソコンのソフトウエアの起動中に行うことができる。刃の形状は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸のみで形成される。Ａ軸およびＣ軸は調整軸としてのみ機能し、刃の形成研削面を実際に形成研削する前に位置に着く。進路計算およびカット分布はパソコンで行われ、研削用ホイールの加工対象物交換およびコンディショニングのためのマクロおよびサイクルのみをＣＮＣレベルで準備する。切刃を研削する主な補間面は、Ｙ軸およびＺ軸によって形成される。
【００３３】
加工対象物の範囲は、図５ａ〜５ｃで示す３つの異なる型の切刃２２を含む。カッターヘッド２４における構造的な形状および配置は、３つの型の刃で異なる。したがって、３つの型の刃は、３つの異なる取付具２６において研削される。図５ａの左側は、カッターヘッドにおける８°の逃げ角と２０°の刃傾斜角を示している。したがって、図５ａの右側の切刃２２は、刃のヘッド部が逃げ角なしで研削されるよう配置するには取付具２６において傾斜角が２８°でなければならない。これは、図５ｂおよび図５ｃでも同様である。図５ａと図５ｃにおける左端と左上に示す角度については本明細書とは関係ないので、更なる説明を要しない。切刃２２の形成研削面形成においては、図１および図５ａで提示するように、ストック除去は装置のＹ軸でのインフィードによってのみ起こる。
【００３４】
図１で示す刃研削装置２０のＡ軸の特性は、本明細書で記載する方法の重要な必要条件であり、特に超硬合金を研削するために開発されたものである。従来の総形研削方法では、Ａ軸は装置の位置決めのみで使用されるので、固定されている。ヘッド半径は、少なくとも２つの並進運動（Ｙ、Ｚ）によって形成される。これらの並進運動は、以下図７〜１５を参照してさらに詳しく説明する。
【００３５】
本明細書で記載する形成研削工程は、回転軸３８を有する研削用ホイール２８、好ましくはダイヤモンドカップ型研削用ホイールを用いて行われる。研削用ホイール２８の軸方向断面の概略図を図２に示す。また拡大部分は図３のワーク位置に示す。図３に示したここで説明する実施例において、研削用ホイール２８はグリットとガルヴァーニボンディングを有する研磨コーティング３２を施されたスチールキャリア体３０を備える。ガルヴァーニボンディングは、カルヴァーニ槽でスチールキャリア体３０に電気分解によって堆積されたニッケルで構成される。ダイヤモンドグレイン（個別に図示していない）は、カルヴァーニ処理の結果として生じるボンディングから突出している。ドレス可能な研削用ホイールは、合成樹脂でボンディング可能と思われる。
【００３６】
さらに、もっと拡大したワークエリア３４を示す図４について説明する。研削用ホイール２８は、研削半径あるいは曲率半径Ｒを有する。ワークエリア３４の一部分３４’は研削用ホイール２８の面エリアに位置し、ワークエリア３４の別の一部分３４”は研削用ホイール２８の円筒エリアに位置する。研削用ホイール２８は、形状を固定されており、ドレスすることはできない。耐用年数が尽きた場合には、ワークエリア３４、すなわち研削用ホイールの作用面に再コーティングを施すことができる。
【００３７】
図３の図面に示すように研削用ホイール２８は、研削エッジに研削半径あるいは曲率半径Ｒ、研削エッジに接するまでのホイール半径ＳＲ、スピンドル接触面３６から研削エッジに接するまでのホイール高さＳＨ、研削用ホイール２８の軸３８に対する内面（円錐形）４０の内角ＩＷ、軸３８に対する外面（円錐形）４２の外角ＡＷを有する。研削用ホイール２８のワークエリア３４は、図４で示すように研削用ホイール２８の面エリアの点４４から円筒エリアの点４６まで延長され、図４で示された軸方向断面において総接触角ＧＫＷにかけて延長された弧状プロファイルを有する。このことは図１３〜１５に示されており、これらの図面を参照してさらに詳しく説明される。総接触角ＧＫＷはおよそ１４５°である。弧状プロファイルは円弧の形状であり、その曲率半径は０．５〜５ｍｍ、好ましくは０．５〜１ｍｍの範囲にある。
【００３８】
研削用ホイールは、ワークエリア３４全体に一種類の同一の研磨コーティングを有する。すなわち、ワークエリアの異なる部分で粗研削または仕上げ研削用の異なるコーティングを用意する必要はない。ワークエリア３４のコーティングの各境界線は、図４において４８および５０として表されている。実際のワークエリアを越えて延長されたコーティング境界の超過分の長さは、それぞれ５２および５４として表されている。研削用ホイール２８が研削中に切刃２２のヘッドに接触できる角度は、ヘッド接触角ＫＫＷとして表される。粗研削において研削用ホイール２８を使用するためのヘッド接触角は、図４に示すようにワークエリアの一部分３４”に対応し、仕上げ研削用のものはワークエリアの一部分３４’に対応する。粗研削および／または仕上げ研削に使用されるワークエリアのそれぞれの異なる部分の利用法については、以下に詳しく記述する。
【００３９】
研削される切刃は、３つの作用面を有する。すなわち、２つの逃げフランク（two relief flanks or surfaces：逃げ面）５６、５７（例えば図５ａでは一方だけが視認できる）とレーキフランク（rake flank or surface：すくい面）５８である。これら３つの作用面は、刃研削装置２０で個別に形成され、個別に順次研削される。各逃げフランク５６、５７は２つの異なる形成研削面（２つの異なる逃げ角と２つの形状）、すなわち逃げ面自身５６もしくは５７と、斜面、凹面又は平面５６’もしくは５７’のそれぞれで構成できる。それぞれの面は、図５ａの左図に示されるように、刃先に隣接して研削される。技術的工程は、複数の粗カットと一の仕上げカットを含む。仕上げカットは、凹面又は平面５６’もしくは５７’を製作するために利用される。各工程の段階（粗工程と仕上げ工程）またはスパークアウトは個別に定めることができる。
【００４０】
逃げフランク５７を形成するための粗工程および仕上げ工程の技術は、図１３、図１４および図１５に概略的に示されている。粗工程（図１３および１４）において、切刃２２はプロファイル傾斜角ＰＫによって傾斜される。そのため、切刃は研削用ホイール２８の円筒エリアにおけるワークエリア３４の３４”部分に接触するように配される。これによって切刃２２に形成された逃げフランク５７は、フランクで凹面となり、切刃２２のヘッド２３で円筒形となる。ここに説明する形成研削方法は、「仕上げ研削逃げフランク」よりもより大きな逃げ角で研削される「粗研削逃げフランク」を提供する。図１３および１４は、総接触角ＧＫＷがプロファイル傾斜角ＰＫに依存していることを明確に示している。プロファイル接触角ＰＫＷは、α〜（９０°−α）の範囲である。研削用ホイール２８のワークエリア３４の異なる部分３４’と３４”は、異なるプロファイル傾斜角ＰＫで切刃２２と接触する。このように、研削用ホイール２８のワークエリア３４の粗部３４”と仕上げ部３４’は、互いに関して置き換えでき、または分離できる。分離限界は（異なる研削方法：押しまたは引き）ＰＫ＝９０°−αにある。
【００４１】
図１４は、プロファイル傾斜角ＰＫがどのように総接触角ＧＫＷに遷移するかを説明している。
【００４２】
仕上げ研削段階に関して図１５を参照して説明すると、刃のプロファイルは垂直に位置する（ＰＫ＝−α）。研削用ホイール２８は、母線が平面上で円弧である切刃２２のフランク（逃げフランク面５７）を機械加工する。平面あるいは円筒状の面５７’がフランク（逃げフランク面５７）上に形成され、幅は計算できる。しかしながら、理論的に正確な円筒は切刃２２のヘッド２３に形成されない。ただ、正しい切削エッジが与えられる。「仕上げ逃げ角」の設定は、粗研削で設定されるものより小さく設定される。このように、２つの異なる形成研削面５７、５７’が形成される。もちろん、「仕上げ逃げ角」の値は機械加工工程のために正確でなくてならない。上記のように、研削用ホイール２８の異なる部分３４’と３４”は粗研削および仕上げ研削の間、切刃２２の位置をそれぞれ変えることによって利用される。このことで耐用年数は延長される結果となる。プロファイル傾斜角ＰＫが（９０゜−α）よりも小さい場合、粗研削および仕上げ研削の間でオーバーラップするエリアが必ず存在するであろう。
【００４３】
図６は、ストック除去が装置のＹ軸上でのインフィードによってのみ生じる場合における刃の機械加工のためのカット分布を示している。この工程において、刃の肩部２１および先端２３でのストック除去は、側面もしくは逃げフランク面５６、５７よりも実質的に大きい。研削技術が、ストック除去がほぼ一定であることを要求するとき、適切なカット分布を計算しなければならない。追加の中間位置は、正確な研削動作のシーケンスによって適切な順序でＣＮＣ部分プログラムに変換されなければならない。追加の研削動作は、図６ｂにおいてハッチングにより示されている。
【００４４】
刃の機械加工については、２つの動作において粗研削されその後仕上げ研削された一の形成研削面を例示して、以下図６、図７、図８を参照しつつさらに詳しく説明される。２つの動作における粗研削に関して、０〜１４と指定された位置が、図７および図８に図示されていない取付具２６（図５ａ参照）に固定される切刃２２に接近する。第一の動作は、図７の左に示され、第二の動作は右に示されている。図７と図８の図示では研削用ホイール２８が移動しているように見えるが、研削用ホイール２８はその各位置を維持し、図示される位置に切刃２２自身が接近してくる。しかしながら、図１で示すように研削用ホイール２８はＹ軸のみを移動する。切刃２２が固着された取付具２６は、Ｘ軸、Ｚ軸、および必要であればＹ軸上の移動を実行することができる。
【００４５】
図７において、点０は標準位置から衝突なしに接近することのできるスタート位置である。この位置は有効ゼロ変位を有するＸ＝０，Ｙ＝０，Ｚ＝Ｏに相当する。短いダッシュで構成される矢印は高速運動を示し、長い矢印は研削速度を示す。１は、高速で接近される多角形位置を示す。２〜６は、研削速度で接近される第一の動作の行路の位置である。７および８は、高速での中間位置である。９〜１４は、研削速度で接近される第二の動作の行路上の位置である。標準位置への復帰は点１４から高速で行われる。
【００４６】
繰り返すが図８において点０は、標準位置から衝突なしに接近できるスタート位置である。点１は、高速で接近される行路上の第一位置である。点２〜点６は、研削速度で接近される行路上の位置である。標準位置への復帰は、点６から先へ高速で行われる。図９〜１２は、図７および図８で概略図示されるワーク動作が実際どのように刃研削装置２０で行われるのかを示している。
【００４７】
図９に示す切刃２２は、研削用ホイール２８が円筒エリアに位置するワークエリアの一部３４”を用いて切刃２２の逃げフランク５７の表面（Ａ）を研削するように設定されている。すなわち、切刃２２の肩部２１から始まってヘッド部２３に至るまでの形成研削面を粗研削する。
【００４８】
図１０は、研削用ホイール２８を用いて切刃２２を研削するための異なる技術的段階に関する様々な研削位置を示している。
【００４９】
図１１に示すように、切刃２２の他の逃げフランク５６の表面（Ｂ）は、円筒エリアに位置するワークエリアの一部３４”を用いて研削される。よってこの面も同様にして粗研削される。
【００５０】
図１２に示すように、既に粗研削された切刃２２の逃げフランク５６の面は、次に研削用ホイール２８の面エリアに接触する垂直位置に置かれる。切刃２２のこの形成研削面５６は、この位置で仕上げされる。
【００５１】
次にＹ軸上を移動可能な研削用ホイールと関連する刃の設定について、図１３〜図１５に基づいて詳しく説明する。図１３〜図１５の各図面は、研削用ホイール２８の研削エッジのみが図４の切削エッジに示す円に対応した円によって提示されている。研削用ホイールは図示していないが、図４と同一の配置方向を有する。すなわち研削用ホイール２８の面領域は垂直に延びており回転軸３８は水平である。
【００５２】
粗工程および仕上げ工程の技術を、図１３〜図１５で概略的に説明する。粗工程技術（図１３および図１４）において、切刃２２はプロファイル傾斜角ＰＫＷによって傾斜される。このためプロファイルは研削用ホイール２８の円筒エリアに接触するように配される。これによって逃げフランクあるいは逃げ面５７は、フランク上で凹面に、切刃２２のヘッド部２３では円筒形に形成される。好ましくは、「粗研削逃げフランク５７」における研削は「仕上げ研削逃げフランク５７’」におけるよりも大きい逃げ角で行われる。図１３および図１４は既に説明したように、総接触角ＧＫＷがプロファイル傾斜角ＰＫＷに依存していることを明確に表している。
【００５３】
刃のプロファイルは、仕上げ段階（図１５）のため垂直に位置される（ＰＫ＝−α）。研削用ホイール２８は、既に説明したように母線が平面において円弧である面を用いて切刃のフランクに働く。
【００５４】
上記のように、研削用ホイール２８のワークエリア３４の異なる部分３４’、３４”は、粗研削および仕上げ研削の間、切刃２２の位置を変えて使用される。もちろん、送り方向（押しまたは引き）はこの点から有意に決定される。
【００５５】
軸３８を中心として回転し、軸方向断面が弧状プロファイル（特に図４参照）の形状を有する環状面で構成されるワークエリア３４を有する研削用ホイール２８を使用し、機械加工に使用される切刃２２の少なくとも一の形成研削面を研削する上記の方法は、以下のように要約される。
【００５６】
（ａ）まず、例えば図１１に示すように、研削用ホイール２８と切刃２２との間の少なくとも一の第一相対並進運動によって、研削用ホイール２８と切刃２２との相対位置が第一の向きにある期間に、環状面を用いて研削することにより、切刃２２上に面５６が形成される。
【００５７】
（ｂ）次いで、図１２に示すように、形成された面５６の少なくとも一部が、研削用ホイール２８と切刃２２との間の少なくとも一の第二相対並進運動によって、研削用ホイール２８と切刃２２との相対位置が第二の向きにある期間に、環状面を用いて再研削される。
【００５８】
この点について、好ましくは、研削用ホイール２８と切刃２２との相対位置における第一および第二の向きは、研削用ホイール２８に関して切刃２２の第一、および第二の各姿勢を設定することによって得られる。図１２の切刃２２の傾斜に応じて、形成された形成研削面５６の少なくとも一部は、凹面または平面５６’として研削用ホイール２８により切刃２２上に形成される。実際には、切刃２２に形成研削面を形成する間のストック除去は、装置のＹ軸上でのインフィードによってのみ生じる。本発明にとって不可欠なのは、切刃２２と研削用ホイール２８との間の相対並進運動が実行されることのみである。研削用ホイール２８も切刃２２も、刃に対する作業中に回転する必要はない（もちろん研削用ホイール２８が軸３８を中心として回転することを除く）。ここで切刃２２の形成研削面５６もしくは５７は、２つの動作におけるステップ（ａ）および／またはステップ（ｂ）において、研削用ホイール２８と切刃２２との間の２つの第一および２つの第二相対並進運動それぞれによって形成することができる。
【００５９】
上述したとおり、本方法は、好ましくはＣＮＣ装置で実施され、形成研削用の形状パラメータと技術的パラメータとの相関関係を決定するためにＣＤＳコンピュータシステムが使用される。さらに実施例に基づいて上述したように、切刃２２の形成研削面５６、５７は、２つの動作におけるステップ（ａ）、すなわち、２つの粗カットによって形成される。ただ、少なくとも一の粗カットで十分であることは明らかである。次に形成された形成研削面５６、５７の少なくとも一部は、凹面又は平面５６’、５７’をそれぞれ生成するためにステップ（ｂ）において仕上げカットで再研削される。
【００６０】
研削用ホイール２８と切刃２２との間の相対並進運動は、研削用ホイール２８に対して切刃２２に（図１３および図１４に示すような）押す運動または（図１５に示すような）引く運動を加えることで作り出される。本明細書で説明する方法に使用する研削用ホイール２８が有する独自のメリットは、研削用ホイールが研削に使用する環状面全体において同一の仕様であることである。すなわち、例えば研削用ホイールのワークエリア全体で一種類の同一の研磨コーティングであること、粗カットおよび仕上げカットが、研削の送り方向や速度、切削スピード、剰余といった研削送りパラメータの選択のみで選択されることである。
【００６１】
それぞれ粗研削および仕上げ研削のステップ（ａ）および（ｂ）で使用される環状面の表面要素は、交換可能である。
【００６２】
本明細書で説明した方法は、好ましくはダイヤモンドカップ型研削用ホイールを用いて超硬合金刃を研削するために使用される。
【００６３】
研削用ホイール２８は、ドレス可能なもの、またはドレス不可能なものが利用できる。
【００６４】
ドレス可能な研削用ホイールを使用する場合には、ドレスは以下の方法を用いて実施することが可能である。
【００６５】
‐負の補正を有する輪郭ローラー６６（図１６ａ）を用いたドレス。この場合、研削用ホイール２８に接近することを除けば、これ以外の軸の移動は不要である。
【００６６】
‐通常使用されるものに類似した輪郭を有する輪郭ローラー６８を用いたドレス。この場合、ホイールプロファイル周辺の輪郭を、輪郭ローラー６８で追尾しなければならない。
【００６７】
傾斜したドレス軸のために、ドレスユニットの既存の配置はこれに使用することができない。ドレス装置（輪郭ローラー６６または６８）がダイヤモンドカップ型研削用ホイール用に設定されたこと、そのためソフトウエアの範囲制限スイッチを作動させることができ、よって研削工程に関する付加的な監視制御および適正制御を行うことができる旨を新しい入力信号により制御系に通知する必要がある。図１６ａは、研削用ホイールの輪郭への接近における線形補間と共に、輪郭ローラー６６を用いたコンディショニングを概略的に示す。図１６ｂは、研削用ホイール輪郭付近の補間による輪郭ローラー６８を用いたコンディショニングを示す。両方の例においてコンディショニング工程は、研削用ホイール２８の所望の表面の品質や除去能力を達成するためにドレスツールに対するカップ型ホイールの接触点の異なった相対速度で行うことができる。実際のドレス工程は、ＣＮＣに記録されており、またドレスツールのデータベースのデータにアクセスする一のサイクルとなる。図１６ｂのコンディショニング工程は、円錐形の半径および勾配のコンディションが具備されたとき、実施することができる。そして、理論上時間通りの接触が研削用ホイール２８とドレスローラー６８との間で起きる。ドレスサイクルは、円筒部と一の半径をそれぞれ有するドレスローラーが、エッジで当接できるように調整される。
【００６８】
確かに、少なくとも２つの並進運動（すなわち、一方は切刃２２のフランク用で、もう一は切刃２２のヘッド２３用）が必要となることは上述の通りである。ただ、さらに第三の並進運動を使用することもできる。
【００６９】
本明細書で説明した形成研削方法において実施される最適化は、例えば、研削面に印加される力を一定にすることで行える。この最適化を達成するために、例えば、研削用ホイール２８の切削出力が常に同一に保たれるように切刃２２の形成研削面を設計することができる。一般に研削用ホイール製造者は、注目すべきである所定の切削出力を勧める。そして、使用者が刃の形成研削面をここまで研削するように採択することは可能である。図６ａおよび図６ｂに基づいて上述したように、カット分布の制御によって研削工程の更なる最適化、すなわち均一の出力あるいは応力、望ましい面幅の形成などが可能となる。
【００７０】
さらに最適化を進めることによって、研削面の最終状態を選択的に平面あるいは凹面にすることができ、また各逃げフランクが順に２つのクリアランスエリアの組み合わせを構成することができる。このため、唯一必要となるのは上述したように切刃２２の押す運動または引く運動を組み合わせた、研削用ホイール２８と切刃２２との相対位置での向きを選択することである。このように、本明細書で説明した方法は極めて柔軟性に優れている。
【００７１】
【産業上の利用可能性】
軸３８を中心として回転し、軸方向断面において円弧プロファイルを有する環状面で構成されるワークエリアを有する研削用ホイール２８は、まず研削用ホイール２８と切刃２２との相対位置が第一の向きにあるときに、前記間における少なくとも一の第一相対並進運動を施すことによって、前記環状面を用いて研削して切刃２２上に一の形成研削面５６もしくは５７を研削し、続いて研削用ホイール２８と切刃２２との相対位置が第二の向きにあるときに、前記間における少なくとも一の第二相対並進運動を施すことによって、前記形成された形成研削面の少なくとも一部が前記環状面を用いて再研削され、凹面又は平面５６’、５７’をそれぞれ生成するために使用される。前記研削用ホイール２８は、ダイヤモンドカップ型研削用ホイールである。ワークエリア３４の一部分３４’は研削用ホイールの面エリアに位置し、他の一部分３４”は研削用ホイール２８の円筒エリアに位置する。前記一部分３４”は切刃２２上に形成される形成研削面５６もしくは５７の粗研削用に使用され、前記他の一部分３４’は仕上げ研削用に用いられる。研削用ホイール２８は、ワークエリア３４全体で同一の研磨コーティングを有する。このように粗研削および仕上げ研削は、異なる研削パラメータであるが同一の仕様を有する研削用ホイールのエリアを用いて行われる。好ましくは、研削用ホイール２８と切刃２２との相対位置における向きは、研削用ホイールに関して切刃を調整することによって選択される。この方法は、切刃上に平面および／または凹面５６、５６’、５７、５７’を形成することを可能にする。また、簡素化されたシーケンス動作を可能にし、さらに先行技術よりも簡単な構成で使用できる研削用ホイールを提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施するため改良されたソフトウエアを搭載した本出願人の従来のＢ２２型研削装置を示す。
【図２】本発明の方法に使用するカップ型研削用ホイールの概略図を示す。
【図３】本発明の研削用ホイールの説明図を示す。
【図４】本発明の研削用ホイールのワークエリアの拡大詳細図を示す。
【図５】図５ａ〜図５ｃは、図１の装置で本発明の方法を使用して研削可能な三種類の異なる切刃を示し、各図の左側は、カッターヘッドにおける切刃の位置関係を示し、右側は研削装置の取付具における切刃の位置関係を示す。
【図６】図６ａは、切刃の肩部と刃先における異なるストック除去を示した切刃の切除分布を示し、図６ｂは、切刃の肩部と刃先におけるほぼ一定のストック除去を示した切刃の切除分布を示す。
【図７】２つの動作において切刃の形成研削面を粗研削する本発明の方法の使用態様を示す。
【図８】図７に示す同一の形成研削面を仕上げ研削するための本発明の方法の使用態様を示す。
【図９】改良されたソフトウエアを搭載したＢ２２型研削装置において、本発明の研削用ホイールを用いて切刃の肩部を研削する状態を示す。
【図１０】本発明の研削用ホイールを用いた切刃の研削工程の異なる段階における様々な研削位置を示す。
【図１１】本発明の研削用ホイールを用いて切刃の逃げフランクを粗研削する状態を示す。
【図１２】本発明の研削用ホイールを用いて図１１の逃げフランクを仕上げ研削する状態を示す。
【図１３】粗研削する間の研削用ホイールのワークエリアの位置決定を示す。
【図１４】総接触角ＧＫＷがプロファイル傾斜角ＰＫＷを変化させることによって、どのように遷移するかを説明する図を示す。
【図１５】仕上げ研削する間の研削用ホイールのワークエリアの位置決定を示す。
【図１６】図１６ａは、研削用ホイール輪郭に当接される輪郭ローラーを用いてドレス可能な研削用ホイールをコンディショニングする状態を示し、図１６ｂは、研削用ホイール輪郭付近の補間によって、ドレスローラーを用いて本発明の研削用ホイールをコンディショニングする状態を示す。
【符号の説明】
２０…刃研削装置
２１…肩部
２２…切刃
２３…ヘッド部
２４…カッターヘッド
２６…取付具
２８…研削用ホイール
３０…スチールキャリア体
３２…研磨コーティング
３４…ワークエリア
３４’…ワークエリアの一部分
３４”…ワークエリアの別の部分
３６…スピンドル接触面
３８…軸
４０…研削用ホイール軸に対する内面（円錐形）
４２…研削用ホイール軸に対する外面（円錐形）
４４…研削用ホイールの面エリアの点
４６…研削用ホイールの円筒エリアの点
４８、５０…ワークエリアのコーティングの境界線
５２、５４…ワークエリアを越えて延長されたコーティング境界の超過分の長さ
５６、５７…生成された面（フランク、表面、形成研削面）
５６’、５７’…凹面又は平面（表面、形成研削面）
５８…レーキフランク
６６、６８…輪郭ローラー
ＧＫＷ…総接触角
ＩＷ…内角
ＡＷ…外角
ＫＫＷ…ヘッド接触角
ＰＫ…プロファイル傾斜角
ＰＫＷ…プロファイル傾斜角
ＰＫＷ…プロファイル接触角
Ｒ…曲率半径
ＳＨ…ホイール高さ
ＳＲ…ホイール半径
Ｘ、Ｙ、Ｚ…刃の形状を行う軸
Ａ、Ｃ…調整軸
本発明は、軸を中心として回転し、かつ環状面で構成されるワークエリアを有する研削用ホイールを用いた機械加工に使用される切刃の少なくとも一の面を研削する方法と、前記方法の有益な用途と、その方法を実施するために使用される研削用ホイールに関する。
【０００２】
現在、機械加工に使用される切刃を切削するための２つの技術がある。すなわち、総形研削と形成研削である。これら２つの研削技術における主な相違は、総形研削では予め輪郭となる母線が装置上に形成されている点である（ドレス：工具の形を整えること）。この方法により研削装置がプロファイル（外形の輪郭に形成すること）を実行するという単一の工程が作り出される。このため表面を形成するために必要なのは一の送り動作だけである。これに対し、形成研削では母線が少なくとも２つの機械動作によって形成され、このことが工程を複雑にしている。ただ、形成研削は動作の組み合わせによって様々なプロファイルを構成することができるので、総形研削よりも柔軟性に優れている。この優れた柔軟性は、小型あるいは中型サイズの特殊なプロファイル群を形成しなければならない場合には極めて望ましい。この場合、形成プロファイルを研削用ホイールにドレスする必要はない。しかしながら、形成研削では総形研削よりも精巧な制御が要求される。
【０００３】
上記のタイプの方法は、米国特許第５，１６８，６６１号公報より既知である。この従来の方法においては、切刃上で所望の表面仕上げを複数面で形成するために、特殊な研削用ホイールの構成と特定のシーケンス動作により切刃を研削用ホイールに関して移動させて実現している。さらに、研削用ホイールから高く突出したグレインによってワーク対象の表面に生じる渦巻き状の溝を回避しなければならない。このため、従来の方法においてはプロファイル研削用ホイールが利用されている。プロファイル研削用ホイールは上述の米国特許第５，１６８，６６１Ａ号公報で説明および図示されているが、特許請求は米国特許第５，２４１，７９４号にてなされている。このプロファイル研削用ホイールは、仕上げ研削用にホイール表面の外側部分において狭い略平面を有する研削プロファイルを備える。この平面は、仕上げ研削の間はワーク対象物の表面にほぼ接触するよう保持される。研削用ホイールは、ＣＢＮ結晶のような高価で耐久性の極めて高い研磨材により構成される。ただ、プロファイル研削用ホイールはドレスされる必要がないため、酸化アルミニウムのような他の材質のものも使用できる。仕上げ研削に使用される狭い平面の他に、従来のプロファイル研削用ホイールのワークエリアは内側円錐状面と内側弧状面と外側弧状面を有する。内側円錐状面、内側弧状面、および／または外側弧状面は、粗研削に使用される。粗く研削された切刃の表面は、続いて狭い平面で仕上げ研削される。
【０００４】
この従来の方法においては、まず切刃上の研削される面すべてが少なくとも内側円錐状面により粗研削された後、狭い平面で仕上げ研削されるため、複雑なシーケンス動作を必要とする。従来の方法で利用されるプロファイル研削用ホイールは、粗研削エリアと仕上げ研削エリアで大きさの異なる粒状物を有する材質で構成される。このため従来のプロファイル研削用ホイールによって行われる粗研削および仕上げ研削作業は、研削用ホイールの２つの異なるエリアに分けられる。すなわち、一方のエリアは粗研削のみに使用される領域であり、他方は仕上げ研削のみに使用される領域である。この従来の方法で研削できる切刃は、通常の高速度鋼刃である。またこの方法の他の欠点として、仕上げ研削が常に狭い平面を使って行われるため、凹面の研削仕上げができないことがある。さらに上記従来の形成研削方法の別の問題点として、この方法ではＣＢＮホイールを使用しているため、超硬合金刃を研削できないことも挙げられる。ＣＢＮホイールは、超硬合金刃を機械加工するための十分な安定性を有していない。ただ超硬合金刃は、総形研削することも容易でない。超硬合金刃を総形研削するには、幅の広いダイヤモンドホイールが必要となる。しかしながら、そのようなダイヤモンドホイールは、調整が大変難しい。
【０００５】
例えば、ギアの歯を形成するには、６つの異なるプロファイルを構成するために６つの異なるタイプの刃を使う必要がある。これら６つのプロファイルは、再プロファイルによってボラゾン（商標：ダイヤモンドとほぼ同硬度で耐熱度も優れた窒化ホウ素の研磨剤）研削用ホイールに形成することは可能である。ただしこれをダイヤモンド研削用ホイールに行うことはコスト的に見合わない。この代わりに複数の異なるダイヤモンドホイールを総形研削のために用意する必要があろう。
【０００６】
本発明の目的は、より簡素な機械加工サイクルを有し、かつより単純な構成の研削用ホイールの使用を可能にし、特に湾曲した表面上でも同様に研削を行うことを可能にする上記タイプの方法を提供することにある。さらにまた、この方法の有益な用途とこの方法を実施するための研削用ホイールを提供することにある。
【０００７】
上記目的は、本発明の請求項１に記された方法によって、また請求項１４で定義された用途、および／または請求項１５の研削用ホイールによって果たされる。
【０００８】
複雑な構造の研削用ホイールを使用する従来の方法と異なり、本発明の方法においては、軸方向断面において円弧状のプロファイルを有する環状面で構成されるワークエリアを備える万能研削用ホイールが使用できる。本発明の方法によれば、まず研削用ホイールと切刃との相対位置が第一の向きにあるときに、研削用ホイールと切刃との間で少なくとも一の第一相対並進運動によって環状面で研削されて形成研削面が切刃に形成される。続いて、その形成された形成研削面の少なくとも一部が、研削用ホイールと切刃との相対位置が第二の向きにあるときに研削用ホイールと切刃との間で第二相対並進運動によって、環状面によって再研削される。本発明では上記手段によって、環状面の内あるエリアで形成研削面を研削し、次に環状面の別のエリアで再研削することができる。本発明の方法で利用する研削用ホイールは、これらの２つのエリアにそれぞれ異なる仕様を持つ必要がない。それは、例えば２つの異なる向きと共に適切なパラメータを選択するだけで、切刃の同一の形成研削面を研削してその後再研削する、すなわち、粗研削と仕上げ研削をすることができるからである。これは、完成した形成研削面が平面であるか凸面、凹面であるかとは無関係である。本発明の方法に使用する研削用ホイールは、ワークエリアに一の半径を要するだけであり、このため従来の方法で使用される研削用ホイールよりも実質的に簡単な構造となる。また同様に、本発明の方法についても、例えば研削用ホイールに対して切刃の異なる角度を選ぶことで、２つの異なる向きが選択されるのみであるから、工程が実質的に従来の方法よりもっと簡単である。このように、本発明の方法は従来の方法よりも使用面において遙かに柔軟性に優れている。従来の方法では複雑な手段によって回避していた渦巻き状の溝も、本発明の方法では仕上げ研削用の狭い平面を有する研削用ホイールを使用することなく回避することができる。
【０００９】
本発明の請求項１４の方法を使用して、超硬合金刃を形成することが可能である。このことは、本発明の方法の極めて重要な応用である。それは超硬合金の切刃を使用しなければならない乾式粉砕がギアの製造においてますます一般化してきているからである。超硬合金はダイヤモンドでのみ機械加工できるが、ダイヤモンドプロファイルの研削用ホイールは、ドレスによってプロファイルすることがほとんどできない。このため超硬合金刃のプロファイル研削は事実上不可能である。本発明の方法はダイヤモンド研削用ホイールを利用することにより、高速度鋼鉄の切刃の形成研削だけでなく、超硬合金刃の形成研削をも実現している。
【００１０】
本発明の方法を実行するために、請求項１５の前提部分で述べる研削用ホイールが使用される。これは米国特許第５，２５９，１４８Ａ号の研削用ホイールに設けられるワークエリアと類似しているが、ガラスレンズの形成研削用に設けられたワークエリアを有する。ワークエリアの一部分がカップ型研削用ホイールの面エリアに位置し、別の一部分が円筒エリアに位置するワークエリアを備える上記のようなダイヤモンドカップ型研削用ホイールを使用することで、研削用ホイールと切刃との間での空間的な向きに依存して、機械加工に使用される切刃上の平面または湾曲面は（面エリアで）研削でき、あるいは選択的に凹面は（円筒エリアまたは面エリアで）研削できるというメリットが得られる。ダイヤモンド研削用ホイールを用いることで耐久性は向上され、ホイールの形状は従来のＣＢＮプロファイル研削用ホイールよりも安定する。正確に定めることのできるいわゆるプロファイル点の直径は、ＣＢＮプロファイル研削用ホイールと比較すると技術的段階の期間中はもはや変化することはない。したがって、ダイヤモンド研削用ホイールの位置を補正する必要はない。さらに、大きな余剰を付した刃の肩部は別個の技術的段階において製造することができるので、価格面でもプロセスの採算性改善に貢献する。
【００１１】
本発明の研削用ホイールでは、ワークエリアは総接触角にわたって延長した軸方向断面において弧状プロファイルを有する環状面で構成される。また研削用ホイールの粗研削および仕上げ研削ワークエリアはお互いに対して置き換えでき、または異なるプロファイル傾斜角を選択することでこのワークエリア内で分離することもできる。総接触角が略１４５°あるため、使用するワークエリアの部分は研削用ホイールの面エリアおよび／または円筒エリア内で選択することができる。また本発明の研削用ホイールに設けられた円弧プロファイルは曲率半径が０．５〜５ｍｍ、好ましくは０．５〜１ｍｍ、最も好ましくは、０．５ｍｍ以下の範囲にあるため、適用範囲の広い切刃の機械加工が実現される。
【００１２】
本発明の方法を使用して研削される切刃は、異なるタイプの超硬合金で構成することができる。
【００１３】
本発明の研削用ホイールで形成された刃のフランク（逃げ面）は、一またはそれ以上の幾何学面で構成することができる。幾何学的表面とフランクの形状は、研削用ホイールと切刃の相対的な位置関係によって造られる。この意味で、研削用ホイールの円筒エリアが凹面を形成し、一方面エリアが湾曲面や平面を形成する。したがって、刃のフランクは２または３以上の異なる表面（例えば大きな逃げ角を持った凹面と、小さな逃げ角を持った平面）で構成することもできる。
【００１４】
本発明の有益な実施の形態は、従属形式の請求項の技術的範囲を構成する。
【００１５】
本発明の方法の好適な実施の形態において、研削用ホイールと切刃との相対位置における第一の向きは、切刃の第一位置を研削用ホイールに関して設定することにより決まる。また、研削用ホイールと切刃との相対位置における第二の向きは、切刃の第二位置を研削用ホイールに関して設定することで得られる。この場合において、従来の研削機械であれば研削用ホイールが自身の軸を中心に回転可能でかつＹ軸を移動可能であるとき使用することができる。
【００１６】
本発明の方法の他の好適な実施例において、研削用ホイールが研削用ホイールの円筒エリアに位置する環状面の第一面要素を用いて切刃の形成研削面を形成するように、切刃の第一位置は選択される。また切刃の第二位置は、研削用ホイールが研削用ホイールの面エリアに位置する環状面の第二面要素を用いて切刃の形成研削面の少なくとも一部を研削するように選択される。この場合、円筒エリアによって形成された凹面は択一的に、形成された形成研削面が凹面を維持するように、あるいは平面または少なくとも一部が平面になるように、面エリアで再研削される。
【００１７】
さらに本発明の他の好適な実施例において、切刃の第二位置は、研削用ホイールが切刃に形成された形成研削面の少なくとも一部を凹面または平面の小平面として形成するように選択される。この場合、それに従って研削用ホイールと切刃との相対位置における向きのみを選択すればよい。
【００１８】
さらにまた本発明の方法の他の好適な実施例においては、切刃に面を形成する間の基台除去は装置のＹ軸においてインフィードを通じてのみ生じる。この状態では形成研削工程を容易に制御することができる。
【００１９】
さらにまた本発明の方法の他の好適な実施例において、切刃の面はわずか３つの互いに直交する線軸で形成される。またその他の軸は単に切刃の配置の調整軸に利用され、切刃の形成研削面の形成研削が実際に行われる前に、切刃の形成研削面が切削位置に配置される。この場合は本出願人のＢ２２型（会社パンフレット「CNC-Werkzeugschleifzelle OerlikonB22」、OGT-B22/D/hJ参照）、あるいは、本出願人のＢ５タイプ（会社パンフレット２冊、共にタイトルは「Profil B 5」、セクション１．11-d/e-cHおよびOGT-profil B5/E/dHをそれぞれ参照）などの従来の研削機において、３つの制御された線形運動によって切刃上にあらゆる所望の形成研削面を形成することができる。
【００２０】
さらにまた本発明のプロセスの好適な実施例において、切刃上の形成研削面は研削用ホイールと切刃との間の第一相対並進運動および／または第二相対並進運動を２回繰り返すことによって、２つの動作の内の一ステップ、および／または他方のステップで形成される。この場合、形成研削面は２つのステップにおいてそれぞれ粗研削され仕上げ研削される。
【００２１】
さらにまた本発明の方法の他の好適な実施例においては、本方法はＣＮＣ装置において実施される。この場合、研削工程は配列および技術に関しては従来の方法で制御することができる。
【００２２】
さらにまた本発明の方法の他の好適な実施例において、ＣＤＳコンピューターシステム（ＣＤＳはコントロールディスクシステム（Controlled Disk System）の略）が形成研削用の形状パラメータと技術パラメータとの相互関係を決定するために使用される。この例で前述のＢ２２型のような従来の研削機を本発明の形成研削に変換するには、特別なソフトウエアパッケージのみが必要となる。
【００２３】
さらにまた本発明の方法の他の好適な実施例において、切刃の形成研削面は一のステップで少なくとも一の粗カットにより形成され、前記形成された形成研削面のうち少なくとも一部は他のステップで仕上げカットにより再研削される。この例では各形成研削面を個別に形成することができ、またマクロおよびミクロ的な表面配列も個別に左右される。
【００２４】
さらにまた本発明の方法の他の好適な実施例において、研削用ホイールと切刃との間の第一相対並進運動または第二相対並進運動は、推す力を加えるか、または研削用ホイールに関する切刃への引っ張り運動によって生成される。この例では、対応する運動を選択することによって所望の単純な機械加工サイクルが達成される。
【００２５】
さらにまた本発明の方法の他の好適な実施例において、研削用ホイールに関して引っ張り運動が仕上げカットで再研削する期間中切刃に加えられる。これは好ましい工程であるが、研削される形成研削面によっては引っ張り運動に代わって押す運動が仕上げカットに好適なことがある。本発明の好適な実施例では、各技術段階（粗工程または仕上げ工程）はそれぞれ別個に配列面および技術面を決定することができる。
【００２６】
さらにまた本発明の方法の他の好適な実施例においては、研削用ホイールは研削に使用される環状面全体にわたって同一の仕様を有するものが使用される。この例では研削送り方向や研削速度といった研削送りパラメータの選択のみで粗カットおよび仕上げカットを選択できるメリットがある。
【００２７】
さらにまた本発明の方法の他の好適な実施例においては、粗研削と仕上げ研削は本発明の方法の２つのステップにおいて置換可能である。したがって、環状面の表面要素を研削に使用することができる。確かに、粗研削および仕上げ研削の２つの技術的段階が必要となるだろう。しかしながら、技術工程は複数の粗カットと一の仕上げカットを含むことができ、逆もまた可能である。
【００２８】
さらにまた本発明の研削用ホイールの他の好適な実施例においては、研削用ホイールが固定された配列を有しており、ドレスすることはできない。このことは製造を特に簡単にする。半径が一定に保持されておれば、ただ一つの所定の半径で研削することは極めて簡単である。これは長い耐用年数を有するダイヤモンド研削用ホイールの場合である。この方法は一定の半径で実施できるので、プロセスの制御を簡略化し容易にすると思われる。鋭利さを修復できるドレス可能な研削用ホイールを使用するか、あるいは非ドレス可能な材質で構成される研削用ホイールを使用するかという問題は、その研削用ホイールの研削能力に依存する。
【００２９】
ドレスできない研削用ホイールは、好ましくはダイヤモンドグリットの研磨コーティングおよびダイヤモンドグリットが突出するガルヴァーニボンディングが施された金属キャリア体で構成される。好ましくは、ガルヴァーニボンディングはニッケルで構成される。
【００３０】
ドレスできない研削用ホイールの代わりにドレス可能な研削用ホイールを使用することもできる。これはＢ２２型装置の設計からすると極めて可能なことである。なぜなら、この装置は適切なドレス手段を有しており、また、その半径を再プロファイルするために研削用ホイールの一時的なドレス可能な適切なドレスソフトウエアが提供されているからである。
【００３１】
本発明の実施例は、下記の図面を参照して以下詳細に説明されている。
【００３２】
図１は、本出願人のＢ２０型切刃研削装置を示す（全体をＢ２２と呼ぶ）。この研削装置は、総形研削工程においてプロファイルされたホイールを用いて、棒状刃を研削するために実際に提供されている。しかしながら、この装置は形成研削工程においても切刃、特に超硬合金刃を研削するために拡張利用されている。主な拡張分野は、刃研削装置２０の制御用ソフトウェアへの適用（特に適応制御（ＰＭＣ）の分野）、ＣＮＣの機械加工サイクルおよびマクロ、ユーザーインターフェイスおよびパソコンを用いたデータ管理が含まれる。ＣＮＣは、「マスター」として機能し、軸制御、部分プログラム（プロセスシーケンス制御）の実行、部分プログラム管理のサービスを行い、またＣＮＣスクリーン表示を行う。プログラマブルコントローラーとも呼ばれる適応制御は、ＣＮＣと刃研削装置とのインターフェイス機能、装置のオペレーションシーケンス、モニタリング機能、装置のオペレーターのパネル、ロボット／ホッパーへのデジタル入出力およびインターフェイスの制御を引き継ぐ。利用できるリソース（パソコンのＲＡＭ）によって、ユーザーインターフェイスのプログラムは、２つの研削工程（総形研削および形成研削）の各々につき設定される。総形研削または形成研削用のユーザーインターフェイスの切り替えは、パソコンのソフトウエアの起動中に行うことができる。刃の形状は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸のみで形成される。Ａ軸およびＣ軸は調整軸としてのみ機能し、刃の形成研削面を実際に形成研削する前に位置に着く。進路計算およびカット分布はパソコンで行われ、研削用ホイールの加工対象物交換およびコンディショニングのためのマクロおよびサイクルのみをＣＮＣレベルで準備する。切刃を研削する主な補間面は、Ｙ軸およびＺ軸によって形成される。
【００３３】
加工対象物の範囲は、図５ａ〜５ｃで示す３つの異なる型の切刃２２を含む。カッターヘッド２４における構造的な形状および配置は、３つの型の刃で異なる。したがって、３つの型の刃は、３つの異なる取付具２６において研削される。図５ａの左側は、カッターヘッドにおける８°の逃げ角と２０°の刃傾斜角を示している。したがって、図５ａの右側の切刃２２は、刃のヘッド部が逃げ角なしで研削されるよう配置するには取付具２６において傾斜角が２８°でなければならない。これは、図５ｂおよび図５ｃでも同様である。図５ａと図５ｃにおける左端と左上に示す角度については本明細書とは関係ないので、更なる説明を要しない。切刃２２の形成研削面形成においては、図１および図５ａで提示するように、ストック除去は装置のＹ軸でのインフィードによってのみ起こる。
【００３４】
図１で示す刃研削装置２０のＡ軸の特性は、本明細書で記載する方法の重要な必要条件であり、特に超硬合金を研削するために開発されたものである。従来の総形研削方法では、Ａ軸は装置の位置決めのみで使用されるので、固定されている。ヘッド半径は、少なくとも２つの並進運動（Ｙ、Ｚ）によって形成される。これらの並進運動は、以下図７〜１５を参照してさらに詳しく説明する。
【００３５】
本明細書で記載する形成研削工程は、回転軸３８を有する研削用ホイール２８、好ましくはダイヤモンドカップ型研削用ホイールを用いて行われる。研削用ホイール２８の軸方向断面の概略図を図２に示す。また拡大部分は図３のワーク位置に示す。図３に示したここで説明する実施例において、研削用ホイール２８はグリットとガルヴァーニボンディングを有する研磨コーティング３２を施されたスチールキャリア体３０を備える。ガルヴァーニボンディングは、カルヴァーニ槽でスチールキャリア体３０に電気分解によって堆積されたニッケルで構成される。ダイヤモンドグレイン（個別に図示していない）は、カルヴァーニ処理の結果として生じるボンディングから突出している。ドレス可能な研削用ホイールは、合成樹脂でボンディング可能と思われる。
【００３６】
さらに、もっと拡大したワークエリア３４を示す図４について説明する。研削用ホイール２８は、研削半径あるいは曲率半径Ｒを有する。ワークエリア３４の一部分３４’は研削用ホイール２８の面エリアに位置し、ワークエリア３４の別の一部分３４”は研削用ホイール２８の円筒エリアに位置する。研削用ホイール２８は、形状を固定されており、ドレスすることはできない。耐用年数が尽きた場合には、ワークエリア３４、すなわち研削用ホイールの作用面に再コーティングを施すことができる。
【００３７】
図３の図面に示すように研削用ホイール２８は、研削エッジに研削半径あるいは曲率半径Ｒ、研削エッジに接するまでのホイール半径ＳＲ、スピンドル接触面３６から研削エッジに接するまでのホイール高さＳＨ、研削用ホイール２８の軸３８に対する内面（円錐形）４０の内角ＩＷ、軸３８に対する外面（円錐形）４２の外角ＡＷを有する。研削用ホイール２８のワークエリア３４は、図４で示すように研削用ホイール２８の面エリアの点４４から円筒エリアの点４６まで延長され、図４で示された軸方向断面において総接触角ＧＫＷにかけて延長された弧状プロファイルを有する。このことは図１３〜１５に示されており、これらの図面を参照してさらに詳しく説明される。総接触角ＧＫＷはおよそ１４５°である。弧状プロファイルは円弧の形状であり、その曲率半径は０．５〜５ｍｍ、好ましくは０．５〜１ｍｍの範囲にある。
【００３８】
研削用ホイールは、ワークエリア３４全体に一種類の同一の研磨コーティングを有する。すなわち、ワークエリアの異なる部分で粗研削または仕上げ研削用の異なるコーティングを用意する必要はない。ワークエリア３４のコーティングの各境界線は、図４において４８および５０として表されている。実際のワークエリアを越えて延長されたコーティング境界の超過分の長さは、それぞれ５２および５４として表されている。研削用ホイール２８が研削中に切刃２２のヘッドに接触できる角度は、ヘッド接触角ＫＫＷとして表される。粗研削において研削用ホイール２８を使用するためのヘッド接触角は、図４に示すようにワークエリアの一部分３４”に対応し、仕上げ研削用のものはワークエリアの一部分３４’に対応する。粗研削および／または仕上げ研削に使用されるワークエリアのそれぞれの異なる部分の利用法については、以下に詳しく記述する。
【００３９】
研削される切刃は、３つの作用面を有する。すなわち、２つの逃げフランク（two relief flanks or surfaces：逃げ面）５６、５７（例えば図５ａでは一方だけが視認できる）とレーキフランク（rake flank or surface：すくい面）５８である。これら３つの作用面は、刃研削装置２０で個別に形成され、個別に順次研削される。各逃げフランク５６、５７は２つの異なる形成研削面（２つの異なる逃げ角と２つの形状）、すなわち逃げ面自身５６もしくは５７と、斜面、凹面又は平面５６’もしくは５７’のそれぞれで構成できる。それぞれの面は、図５ａの左図に示されるように、刃先に隣接して研削される。技術的工程は、複数の粗カットと一の仕上げカットを含む。仕上げカットは、凹面又は平面５６’もしくは５７’を製作するために利用される。各工程の段階（粗工程と仕上げ工程）またはスパークアウトは個別に定めることができる。
【００４０】
逃げフランク５７を形成するための粗工程および仕上げ工程の技術は、図１３、図１４および図１５に概略的に示されている。粗工程（図１３および１４）において、切刃２２はプロファイル傾斜角ＰＫによって傾斜される。そのため、切刃は研削用ホイール２８の円筒エリアにおけるワークエリア３４の３４”部分に接触するように配される。これによって切刃２２に形成された逃げフランク５７は、フランクで凹面となり、切刃２２のヘッド２３で円筒形となる。ここに説明する形成研削方法は、「仕上げ研削逃げフランク」よりもより大きな逃げ角で研削される「粗研削逃げフランク」を提供する。図１３および１４は、総接触角ＧＫＷがプロファイル傾斜角ＰＫに依存していることを明確に示している。プロファイル接触角ＰＫＷは、α〜（９０°−α）の範囲である。研削用ホイール２８のワークエリア３４の異なる部分３４’と３４”は、異なるプロファイル傾斜角ＰＫで切刃２２と接触する。このように、研削用ホイール２８のワークエリア３４の粗部３４”と仕上げ部３４’は、互いに関して置き換えでき、または分離できる。分離限界は（異なる研削方法：押しまたは引き）ＰＫ＝９０°−αにある。
【００４１】
図１４は、プロファイル傾斜角ＰＫがどのように総接触角ＧＫＷに遷移するかを説明している。
【００４２】
仕上げ研削段階に関して図１５を参照して説明すると、刃のプロファイルは垂直に位置する（ＰＫ＝−α）。研削用ホイール２８は、母線が平面上で円弧である切刃２２のフランク（逃げフランク面５７）を機械加工する。平面あるいは円筒状の面５７’がフランク（逃げフランク面５７）上に形成され、幅は計算できる。しかしながら、理論的に正確な円筒は切刃２２のヘッド２３に形成されない。ただ、正しい切削エッジが与えられる。「仕上げ逃げ角」の設定は、粗研削で設定されるものより小さく設定される。このように、２つの異なる形成研削面５７、５７’が形成される。もちろん、「仕上げ逃げ角」の値は機械加工工程のために正確でなくてならない。上記のように、研削用ホイール２８の異なる部分３４’と３４”は粗研削および仕上げ研削の間、切刃２２の位置をそれぞれ変えることによって利用される。このことで耐用年数は延長される結果となる。プロファイル傾斜角ＰＫが（９０゜−α）よりも小さい場合、粗研削および仕上げ研削の間でオーバーラップするエリアが必ず存在するであろう。
【００４３】
図６は、ストック除去が装置のＹ軸上でのインフィードによってのみ生じる場合における刃の機械加工のためのカット分布を示している。この工程において、刃の肩部２１および先端２３でのストック除去は、側面もしくは逃げフランク面５６、５７よりも実質的に大きい。研削技術が、ストック除去がほぼ一定であることを要求するとき、適切なカット分布を計算しなければならない。追加の中間位置は、正確な研削動作のシーケンスによって適切な順序でＣＮＣ部分プログラムに変換されなければならない。追加の研削動作は、図６ｂにおいてハッチングにより示されている。
【００４４】
刃の機械加工については、２つの動作において粗研削されその後仕上げ研削された一の形成研削面を例示して、以下図６、図７、図８を参照しつつさらに詳しく説明される。２つの動作における粗研削に関して、０〜１４と指定された位置が、図７および図８に図示されていない取付具２６（図５ａ参照）に固定される切刃２２に接近する。第一の動作は、図７の左に示され、第二の動作は右に示されている。図７と図８の図示では研削用ホイール２８が移動しているように見えるが、研削用ホイール２８はその各位置を維持し、図示される位置に切刃２２自身が接近してくる。しかしながら、図１で示すように研削用ホイール２８はＹ軸のみを移動する。切刃２２が固着された取付具２６は、Ｘ軸、Ｚ軸、および必要であればＹ軸上の移動を実行することができる。
【００４５】
図７において、点０は標準位置から衝突なしに接近することのできるスタート位置である。この位置は有効ゼロ変位を有するＸ＝０，Ｙ＝０，Ｚ＝Ｏに相当する。短いダッシュで構成される矢印は高速運動を示し、長い矢印は研削速度を示す。１は、高速で接近される多角形位置を示す。２〜６は、研削速度で接近される第一の動作の行路の位置である。７および８は、高速での中間位置である。９〜１４は、研削速度で接近される第二の動作の行路上の位置である。標準位置への復帰は点１４から高速で行われる。
【００４６】
繰り返すが図８において点０は、標準位置から衝突なしに接近できるスタート位置である。点１は、高速で接近される行路上の第一位置である。点２〜点６は、研削速度で接近される行路上の位置である。標準位置への復帰は、点６から先へ高速で行われる。図９〜１２は、図７および図８で概略図示されるワーク動作が実際どのように刃研削装置２０で行われるのかを示している。
【００４７】
図９に示す切刃２２は、研削用ホイール２８が円筒エリアに位置するワークエリアの一部３４”を用いて切刃２２の逃げフランク５７の表面（Ａ）を研削するように設定されている。すなわち、切刃２２の肩部２１から始まってヘッド部２３に至るまでの形成研削面を粗研削する。
【００４８】
図１０は、研削用ホイール２８を用いて切刃２２を研削するための異なる技術的段階に関する様々な研削位置を示している。
【００４９】
図１１に示すように、切刃２２の他の逃げフランク５６の表面（Ｂ）は、円筒エリアに位置するワークエリアの一部３４”を用いて研削される。よってこの面も同様にして粗研削される。
【００５０】
図１２に示すように、既に粗研削された切刃２２の逃げフランク５６の面は、次に研削用ホイール２８の面エリアに接触する垂直位置に置かれる。切刃２２のこの形成研削面５６は、この位置で仕上げされる。
【００５１】
次にＹ軸上を移動可能な研削用ホイールと関連する刃の設定について、図１３〜図１５に基づいて詳しく説明する。図１３〜図１５の各図面は、研削用ホイール２８の研削エッジのみが図４の切削エッジに示す円に対応した円によって提示されている。研削用ホイールは図示していないが、図４と同一の配置方向を有する。すなわち研削用ホイール２８の面領域は垂直に延びており回転軸３８は水平である。
【００５２】
粗工程および仕上げ工程の技術を、図１３〜図１５で概略的に説明する。粗工程技術（図１３および図１４）において、切刃２２はプロファイル傾斜角ＰＫＷによって傾斜される。このためプロファイルは研削用ホイール２８の円筒エリアに接触するように配される。これによって逃げフランクあるいは逃げ面５７は、フランク上で凹面に、切刃２２のヘッド部２３では円筒形に形成される。好ましくは、「粗研削逃げフランク５７」における研削は「仕上げ研削逃げフランク５７’」におけるよりも大きい逃げ角で行われる。図１３および図１４は既に説明したように、総接触角ＧＫＷがプロファイル傾斜角ＰＫＷに依存していることを明確に表している。
【００５３】
刃のプロファイルは、仕上げ段階（図１５）のため垂直に位置される（ＰＫ＝−α）。研削用ホイール２８は、既に説明したように母線が平面において円弧である面を用いて切刃のフランクに働く。
【００５４】
上記のように、研削用ホイール２８のワークエリア３４の異なる部分３４’、３４”は、粗研削および仕上げ研削の間、切刃２２の位置を変えて使用される。もちろん、送り方向（押しまたは引き）はこの点から有意に決定される。
【００５５】
軸３８を中心として回転し、軸方向断面が弧状プロファイル（特に図４参照）の形状を有する環状面で構成されるワークエリア３４を有する研削用ホイール２８を使用し、機械加工に使用される切刃２２の少なくとも一の形成研削面を研削する上記の方法は、以下のように要約される。
【００５６】
（ａ）まず、例えば図１１に示すように、研削用ホイール２８と切刃２２との間の少なくとも一の第一相対並進運動によって、研削用ホイール２８と切刃２２との相対位置が第一の向きにある期間に、環状面を用いて研削することにより、切刃２２上に面５６が形成される。
【００５７】
（ｂ）次いで、図１２に示すように、形成された面５６の少なくとも一部が、研削用ホイール２８と切刃２２との間の少なくとも一の第二相対並進運動によって、研削用ホイール２８と切刃２２との相対位置が第二の向きにある期間に、環状面を用いて再研削される。
【００５８】
この点について、好ましくは、研削用ホイール２８と切刃２２との相対位置における第一および第二の向きは、研削用ホイール２８に関して切刃２２の第一、および第二の各姿勢を設定することによって得られる。図１２の切刃２２の傾斜に応じて、形成された形成研削面５６の少なくとも一部は、凹面または平面５６’として研削用ホイール２８により切刃２２上に形成される。実際には、切刃２２に形成研削面を形成する間のストック除去は、装置のＹ軸上でのインフィードによってのみ生じる。本発明にとって不可欠なのは、切刃２２と研削用ホイール２８との間の相対並進運動が実行されることのみである。研削用ホイール２８も切刃２２も、刃に対する作業中に回転する必要はない（もちろん研削用ホイール２８が軸３８を中心として回転することを除く）。ここで切刃２２の形成研削面５６もしくは５７は、２つの動作におけるステップ（ａ）および／またはステップ（ｂ）において、研削用ホイール２８と切刃２２との間の２つの第一および２つの第二相対並進運動それぞれによって形成することができる。
【００５９】
上述したとおり、本方法は、好ましくはＣＮＣ装置で実施され、形成研削用の形状パラメータと技術的パラメータとの相関関係を決定するためにＣＤＳコンピュータシステムが使用される。さらに実施例に基づいて上述したように、切刃２２の形成研削面５６、５７は、２つの動作におけるステップ（ａ）、すなわち、２つの粗カットによって形成される。ただ、少なくとも一の粗カットで十分であることは明らかである。次に形成された形成研削面５６、５７の少なくとも一部は、凹面又は平面５６’、５７’をそれぞれ生成するためにステップ（ｂ）において仕上げカットで再研削される。
【００６０】
研削用ホイール２８と切刃２２との間の相対並進運動は、研削用ホイール２８に対して切刃２２に（図１３および図１４に示すような）押す運動または（図１５に示すような）引く運動を加えることで作り出される。本明細書で説明する方法に使用する研削用ホイール２８が有する独自のメリットは、研削用ホイールが研削に使用する環状面全体において同一の仕様であることである。すなわち、例えば研削用ホイールのワークエリア全体で一種類の同一の研磨コーティングであること、粗カットおよび仕上げカットが、研削の送り方向や速度、切削スピード、剰余といった研削送りパラメータの選択のみで選択されることである。
【００６１】
それぞれ粗研削および仕上げ研削のステップ（ａ）および（ｂ）で使用される環状面の表面要素は、交換可能である。
【００６２】
本明細書で説明した方法は、好ましくはダイヤモンドカップ型研削用ホイールを用いて超硬合金刃を研削するために使用される。
【００６３】
研削用ホイール２８は、ドレス可能なもの、またはドレス不可能なものが利用できる。
【００６４】
ドレス可能な研削用ホイールを使用する場合には、ドレスは以下の方法を用いて実施することが可能である。
【００６５】
‐負の補正を有する輪郭ローラー６６（図１６ａ）を用いたドレス。この場合、研削用ホイール２８に接近することを除けば、これ以外の軸の移動は不要である。
【００６６】
‐通常使用されるものに類似した輪郭を有する輪郭ローラー６８を用いたドレス。この場合、ホイールプロファイル周辺の輪郭を、輪郭ローラー６８で追尾しなければならない。
【００６７】
傾斜したドレス軸のために、ドレスユニットの既存の配置はこれに使用することができない。ドレス装置（輪郭ローラー６６または６８）がダイヤモンドカップ型研削用ホイール用に設定されたこと、そのためソフトウエアの範囲制限スイッチを作動させることができ、よって研削工程に関する付加的な監視制御および適正制御を行うことができる旨を新しい入力信号により制御系に通知する必要がある。図１６ａは、研削用ホイールの輪郭への接近における線形補間と共に、輪郭ローラー６６を用いたコンディショニングを概略的に示す。図１６ｂは、研削用ホイール輪郭付近の補間による輪郭ローラー６８を用いたコンディショニングを示す。両方の例においてコンディショニング工程は、研削用ホイール２８の所望の表面の品質や除去能力を達成するためにドレスツールに対するカップ型ホイールの接触点の異なった相対速度で行うことができる。実際のドレス工程は、ＣＮＣに記録されており、またドレスツールのデータベースのデータにアクセスする一のサイクルとなる。図１６ｂのコンディショニング工程は、円錐形の半径および勾配のコンディションが具備されたとき、実施することができる。そして、理論上時間通りの接触が研削用ホイール２８とドレスローラー６８との間で起きる。ドレスサイクルは、円筒部と一の半径をそれぞれ有するドレスローラーが、エッジで当接できるように調整される。
【００６８】
確かに、少なくとも２つの並進運動（すなわち、一方は切刃２２のフランク用で、もう一は切刃２２のヘッド２３用）が必要となることは上述の通りである。ただ、さらに第三の並進運動を使用することもできる。
【００６９】
本明細書で説明した形成研削方法において実施される最適化は、例えば、研削面に印加される力を一定にすることで行える。この最適化を達成するために、例えば、研削用ホイール２８の切削出力が常に同一に保たれるように切刃２２の形成研削面を設計することができる。一般に研削用ホイール製造者は、注目すべきである所定の切削出力を勧める。そして、使用者が刃の形成研削面をここまで研削するように採択することは可能である。図６ａおよび図６ｂに基づいて上述したように、カット分布の制御によって研削工程の更なる最適化、すなわち均一の出力あるいは応力、望ましい面幅の形成などが可能となる。
【００７０】
さらに最適化を進めることによって、研削面の最終状態を選択的に平面あるいは凹面にすることができ、また各逃げフランクが順に２つのクリアランスエリアの組み合わせを構成することができる。このため、唯一必要となるのは上述したように切刃２２の押す運動または引く運動を組み合わせた、研削用ホイール２８と切刃２２との相対位置での向きを選択することである。このように、本明細書で説明した方法は極めて柔軟性に優れている。
【００７１】
【産業上の利用可能性】
軸３８を中心として回転し、軸方向断面において円弧プロファイルを有する環状面で構成されるワークエリアを有する研削用ホイール２８は、まず研削用ホイール２８と切刃２２との相対位置が第一の向きにあるときに、前記間における少なくとも一の第一相対並進運動を施すことによって、前記環状面を用いて研削して切刃２２上に一の形成研削面５６もしくは５７を研削し、続いて研削用ホイール２８と切刃２２との相対位置が第二の向きにあるときに、前記間における少なくとも一の第二相対並進運動を施すことによって、前記形成された形成研削面の少なくとも一部が前記環状面を用いて再研削され、凹面又は平面５６’、５７’をそれぞれ生成するために使用される。前記研削用ホイール２８は、ダイヤモンドカップ型研削用ホイールである。ワークエリア３４の一部分３４’は研削用ホイールの面エリアに位置し、他の一部分３４”は研削用ホイール２８の円筒エリアに位置する。前記一部分３４”は切刃２２上に形成される形成研削面５６もしくは５７の粗研削用に使用され、前記他の一部分３４’は仕上げ研削用に用いられる。研削用ホイール２８は、ワークエリア３４全体で同一の研磨コーティングを有する。このように粗研削および仕上げ研削は、異なる研削パラメータであるが同一の仕様を有する研削用ホイールのエリアを用いて行われる。好ましくは、研削用ホイール２８と切刃２２との相対位置における向きは、研削用ホイールに関して切刃を調整することによって選択される。この方法は、切刃上に平面および／または凹面５６、５６’、５７、５７’を形成することを可能にする。また、簡素化されたシーケンス動作を可能にし、さらに先行技術よりも簡単な構成で使用できる研削用ホイールを提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施するため改良されたソフトウエアを搭載した本出願人の従来のＢ２２型研削装置を示す。
【図２】本発明の方法に使用するカップ型研削用ホイールの概略図を示す。
【図３】本発明の研削用ホイールの説明図を示す。
【図４】本発明の研削用ホイールのワークエリアの拡大詳細図を示す。
【図５】図５ａ〜図５ｃは、図１の装置で本発明の方法を使用して研削可能な三種類の異なる切刃を示し、各図の左側は、カッターヘッドにおける切刃の位置関係を示し、右側は研削装置の取付具における切刃の位置関係を示す。
【図６】図６ａは、切刃の肩部と刃先における異なるストック除去を示した切刃の切除分布を示し、図６ｂは、切刃の肩部と刃先におけるほぼ一定のストック除去を示した切刃の切除分布を示す。
【図７】２つの動作において切刃の形成研削面を粗研削する本発明の方法の使用態様を示す。
【図８】図７に示す同一の形成研削面を仕上げ研削するための本発明の方法の使用態様を示す。
【図９】改良されたソフトウエアを搭載したＢ２２型研削装置において、本発明の研削用ホイールを用いて切刃の肩部を研削する状態を示す。
【図１０】本発明の研削用ホイールを用いた切刃の研削工程の異なる段階における様々な研削位置を示す。
【図１１】本発明の研削用ホイールを用いて切刃の逃げフランクを粗研削する状態を示す。
【図１２】本発明の研削用ホイールを用いて図１１の逃げフランクを仕上げ研削する状態を示す。
【図１３】粗研削する間の研削用ホイールのワークエリアの位置決定を示す。
【図１４】総接触角ＧＫＷがプロファイル傾斜角ＰＫＷを変化させることによって、どのように遷移するかを説明する図を示す。
【図１５】仕上げ研削する間の研削用ホイールのワークエリアの位置決定を示す。
【図１６】図１６ａは、研削用ホイール輪郭に当接される輪郭ローラーを用いてドレス可能な研削用ホイールをコンディショニングする状態を示し、図１６ｂは、研削用ホイール輪郭付近の補間によって、ドレスローラーを用いて本発明の研削用ホイールをコンディショニングする状態を示す。
【符号の説明】
２０…刃研削装置
２１…肩部
２２…切刃
２３…ヘッド部
２４…カッターヘッド
２６…取付具
２８…研削用ホイール
３０…スチールキャリア体
３２…研磨コーティング
３４…ワークエリア
３４’…ワークエリアの一部分
３４”…ワークエリアの別の部分
３６…スピンドル接触面
３８…軸
４０…研削用ホイール軸に対する内面（円錐形）
４２…研削用ホイール軸に対する外面（円錐形）
４４…研削用ホイールの面エリアの点
４６…研削用ホイールの円筒エリアの点
４８、５０…ワークエリアのコーティングの境界線
５２、５４…ワークエリアを越えて延長されたコーティング境界の超過分の長さ
５６、５７…生成された面（フランク、表面、形成研削面）
５６’、５７’…凹面又は平面（表面、形成研削面）
５８…レーキフランク
６６、６８…輪郭ローラー
ＧＫＷ…総接触角
ＩＷ…内角
ＡＷ…外角
ＫＫＷ…ヘッド接触角
ＰＫ…プロファイル傾斜角
ＰＫＷ…プロファイル傾斜角
ＰＫＷ…プロファイル接触角
Ｒ…曲率半径
ＳＨ…ホイール高さ
ＳＲ…ホイール半径
Ｘ、Ｙ、Ｚ…刃の形状を行う軸
Ａ、Ｃ…調整軸
Claims (18)
- 軸(38)を中心として回転し、軸方向断面において円弧プロファイルを有する環状面で構成されるワークエリア(34)を有する研削用ホイール(28)を用いて、機械加工に使用される切刃(22)の少なくとも一の表面を研削する方法であって、
（ａ）研削用ホイール(28)と切刃(22)との相対位置が第一の向きにあるときに、研削用ホイール(28)と切刃(22)との間の少なくとも一の第一相対並進運動によって、前記環状面で研削することによって切刃(22)に一の形成研削面を形成する工程、および
（ｂ）研削用ホイール(28)と切刃(22)との相対位置が第二の向きにあるときに、研削用ホイール(28)と切刃(22)との間の少なくとも一の第二相対並進運動によって、前記環状面で前記形成された形成研削面の少なくとも一部を再研削する工程と、
を含むことを特徴とする切刃の少なくとも一の面を研削する方法。 - 前記（ａ）工程において、研削用ホイール(28)と切刃(22)との相対位置の第一の向きが、研削用ホイール(28)に関して切刃(22)の第一の位置を設定することによって得られ、
前記（ｂ）工程において、研削用ホイール(28)と切刃(22)との相対位置の第二の向きが、研削用ホイール(28)に関して切刃(22)の第二の位置を設定することによって得られることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 前記切刃(22)の第一の位置は、研削用ホイール(28)の円筒エリアに位置する環状面の第一の表面要素で、研削用ホイール(28)が切刃(22)上に前記形成研削面を形成するように選択され、
前記切刃(22)の第二の位置は、研削用ホイール(28)の面エリアに位置する環状面の第二の表面要素で、研削用ホイール(28)が切刃(22)上に形成された前記形成研削面の少なくとも一部を研削するように選択されていることを特徴とする請求項２記載の方法。 - 研削用ホイール(28)により、切刃(22)に形成された前記形成研削面の少なくとも一部が凹面または平面に形成されるように、前記切刃(22)の第二の位置が選択されてなることを特徴とする請求項３記載の方法。
- 前記切刃(22)に前記形成研削面を形成する際、切刃(22)の研削領域に相当するストックの除去が、刃研削装置(20)の研削用ホイール(28)をＹ軸上でのみ移動させて行われることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の方法。
- 前記切刃(22)の前記形成研削面が、互いに直交する３つの線軸(X,Y,Z)から選ばれる方向に移動することで形成され、
かつ前記３つの線軸(X,Y,Z)と異なる軸(C,A)を切刃(22)の配置の調整軸とし、前記切刃(22)の前記形成研削面を実際に形成研削する前に、前記切刃(22)の形成研削面が切削位置に配置されることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の方法。 - 前記切刃(22)の前記形成研削面が前記（ａ）工程および／または（ｂ）工程で形成されるに際して、研削用ホイール(28)と切刃(22)の間の第一相対並進運動および／または第二相対並進運動を２回繰り返すことによって形成されることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の方法。
- 前記方法がＣＮＣ刃研削装置(20)において実施されることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の方法。
- 前記切刃(22)の前記形成研削面は、前記（ａ）工程において少なくとも一の粗カットで形成され、前記形成された形成研削面の一部は前記（ｂ）工程において、仕上げカットで再研削されることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の方法。
- 前記研削用ホイール(28)と前記切刃(22)との間の前記第一相対並進運動または前記第二相対並進運動が、研削用ホイール(28)に関して押す運動または引く運動を切刃(22)に加えることによって生じることを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の方法。
- 仕上げカットによる再研削において、研削用ホイール(28)に関して引く運動が切刃(22)に加えられることを特徴とする請求項９記載の方法。
- 前記研削に使用される環状面にわたって同一の仕様を有する前記研削用ホイール(28)が使用され、かつ
研削の送り方向、速度、余剰、研削速度などの研削送りパラメータの選択によってのみ、前記粗カットおよび仕上げカットが選択されることを特徴とする請求項９記載の方法。 - 前記（ａ）工程および前記（ｂ）工程における粗研削および仕上げ研削のそれぞれと、研削に使用される前記環状面の前記表面要素が、交換可能であることを特徴とする請求項９または１２記載の方法。
- 超硬合金刃(22)を研削するために、ダイヤモンドカップ型研削用ホイール(28)を使用する請求項１乃至１３の何れかに記載の方法の使用。
- 前記研削用ホイール(28)が、ワークエリア(34)を有するダイヤモンドカップ型研削用ホイールを備え、前記ワークエリア(34)の一部分(34')が前記カップ型研削用ホイールの面エリアに位置し、別の部分(34'')が円筒エリアに位置しており、前記ワークエリア(34)は総接触角(GKW)にわたって延長した軸方向断面で弧状プロファイルを有する環状面からなり、前記研削用ホイールが前記ワークエリア(34)全体に一種類で同一の研磨コーティング(32)を有する研削用ホイールにおいて、
前記総接触角(GKW)が略１４５°であり、前記円弧状プロファイルの曲率半径(R)が０．５〜５ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１乃至１４の何れかに記載の方法を実施するための研削用ホイール。 - 前記研削用ホイール(28)が、固定された形状を有し、かつ非ドレス可能な材質で構成されることを特徴とする請求項１５記載の研削用ホイール。
- 前記研削用ホイール(28)が、ダイヤモンドグリットの研磨コーティング(32)、およびニッケルからなるガルヴァーニボンディングが施された金属キャリア体(30)を有し、前記ダイヤモンドグリットが前記ガルヴァーニボンディングから突出していることを特徴とする請求項１６記載の研削用ホイール。
- 前記研削用ホイール(28)が鋭利さを修復可能であることを特徴とする請求項１５記載の研削用ホイール。
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