JP4785822B2 - 球体加工用ビトリファイド砥石の溝成形方法 - Google Patents

Description

本発明は球体、特に玉軸受等に使用される球体、例えば鋼球、Ｓｉ₃Ｎ₄球、超硬球、被覆された球体などの球体全てを研磨する球体研磨装置に使用する、切り欠きを有する固定盤用ビトリファイド砥石の溝成形方法に関するものである。

対面する回転盤と固定盤との対合面に夫々、同心円状に溝を設け、該溝の間に被加工素球を挟み込み、盤を回転させることによって素球を研磨する装置は公知であり、例えば特許文献１に記載されている。

この装置は図４に示すように、切り欠き４を有する固定盤１にボールが転がる溝３が同心円状に配置され、これと対向した位置に転がる溝が固定盤１と同じく同心円状に配置された回転盤２があり、両者の盤の間の溝に加工されるボールが入れられるようになっていると共に、回転盤２の回転中心軸が水平方向にあり、両者の盤の横にはボールを多量に保持できる回転コンベア５が取り付けられ、このコンベア５内部は仕切り板６で仕切られ、供給側にはコンベア５から固定盤１の切り欠き４下方の盤の溝にボールを供給するシュート７が設けられ、また、前記切り欠き４の上方には盤からコンベア５の排出側にボールを排出する排出シュート８が設けられている。そして、上記装置において固定盤には通常、メタルボンドのダイヤモンド砥石が用いられ、固定盤，回転盤の同心円状の環状溝を成形するにあたっては特許文献２〜４に記載されるように固定盤に予め、別途旋盤等により溝成形を施して成形するか、あるいは平板形状の固定盤を研磨装置本体に装着すると共に、回転盤支持体に切削工具を装着し、該切削工具を使用して固定盤に切削加工を施し、これにより先ず固定盤に環状溝を形成し、その後、盤ならし加工を施すことにより、即ち、固定盤に環状溝を成形した後、所定の圧力でもって平面状態で環状溝の付いていない砥石を有する回転盤と前記環状溝の成形された固定盤との間に球体を挟持し、遊離砥粒を採用しながら回転盤を回転させて球体を転送させることにより成形が行なわれている。ところが、近時、上記装置において固定盤に一部ビトリファイド砥石を用いることが試みられている。しかし、ビトリファイド砥石は非常硬く、環状溝を旋盤等の機械加工や切削加工で成形することは頗る困難である。

そのため、図５に示すように円周上の一部に所定の切り欠き９を有する溝成形の施されていないビトリファイド砥石１０の反固定盤ホルダー１１側の表面に図６に示すように一様にボンド層１２を貼り付け、貼り付けられたボンド層１２にのみ図７及び図８に示すように所定寸法の溝１３を旋盤によって加工する。そこでこのビトリファイド砥石１０を図４に記載した球体加工装置の固定側１に取り付け、円盤状の溝成形の施されていないビトリファイド砥石を回転側２に取り付け、互いに対向する研磨面間に所定寸法の球体を加圧挟持し、回転側を回転させ、固定側に取り付けられたビトリファイド砥石１０の表面に所定寸法の球体径に対して５％以上の溝深さが成形されるまで、球体加工装置の運転を行う。この時、回転側２に取り付けられたビトリファイド砥石には被加工球体径に対して１０％以上の溝深さが形成されている。その後、固定側に取り付けているボンド層１２を貼り付けたビトリファイド砥石を球体加工装置から取り外し、旋盤によってボンド層１２のみを削り落とす。このボンド層１２を削り落としたビトリファイド砥石１０を再度、球体加工装置の固定側に取り付け、回転側に溝成形の施されたビトリファイド砥石と組み合わせて、球体の研磨を開始することが行なわれている。また、別の方法としてビトリファイド砥石を固定盤として使用するには溝成形が難しいため、通常は固定盤として溝加工された鋳物盤、回転盤として溝成形の施されていないビトリファイド砥石を使用し、球体研磨を実施していた。
特開２００６−３５３３６号公報 特開平１０−４４００８号公報 ２００１−２５９９８１号公報 特開２００６−４３８８１号公報

しかしながら、前者のボンド層を貼り付けて加工する場合は、固定盤に正規の溝深さを有するビトリファイド砥石を使用して球体研磨を開始するまでにボンドの接着，乾燥，ボンド層への溝入れ，ボンド層への流れ込み加工，盤の取り付けなど、多くの工程・手間・時間を費やし、また、固定盤として研磨表面に溝成形の施されたボンド層を有するビトリファイド砥石を使用している間は、溝成形に時間を要し、また加工中にボンド層が剥がれ落ち、これが球体とビトリファイド砥石の間にかみ込まれると、ビトリファイド砥石が損傷するなどという難点を有していた。

一方、後者の鋳物盤利用の場合は、固定盤が鋳物盤のため、固定盤にビトリファイド砥石を使用した場合と比較すると研磨能率が低く、球体研磨に時間を要するといった問題がある。

本発明は上述の如き実状に鑑み、特に溝成形の効率化に着目して正規の溝深さを有するビトリファイド砥石を固定盤として使用し、球体研磨を開始するまでの工程数，手間，時間を減少させると共に、球体開始時から最良の研磨能率で加工できることを目的とするものである。

即ち、上記目的に適合する本発明は、先ず請求項１は、対合面に夫々同心円状に溝を有する固定盤と回転盤からなる研磨機構で構成され、且つ、固定盤の円周上の一部に切り欠きを有する球体加工装置の上記固定盤をビトリファイド砥石を用いて形成し、該ビトリファイド砥石に同心円状に溝を成形するにあたり、固定盤として使用される切り欠きを有した溝成形の施されていないビトリファイド砥石の該切り欠き部にはめ込み部材をはめ込むことで一様な円盤状にし、これを回転側に回転盤として取り付け、一方。所定の切り欠き・溝成形が施された鋳物盤を固定側に取り付け、互いに対向する研磨面間に所定寸法の球体を加圧挟持し、回転側を固定側に対して相対的に軸回転させることにより、球体を研磨すると共に、溝成形の施されていない回転側に取り付けられたビトリファイド砥石に所定寸法の溝成形を施し、その後、はめ込み部材を外すことを特徴とする球体加工用ビトリファイド砥石の溝成形方法である。

請求項２は上記のはめ込み部材に関し、好ましくはビトリファイド砥石と同材料又は同程度の摩耗度を有する、ベークライト等の樹脂，プラスチック系の材料もしくは、その表面にボンド層を設けた材料が用いられることを特徴とする。

上記請求項１の切り欠きを有した溝成形の施されていないビトリファイド砥石を回転側に取り付け、所定の切り欠き、溝成形が施された鋳物盤を固定側に取り付け、ビトリファイド砥石の切り込み部にはめ込み部材をはめ込むことで一枚の円盤を形成して回転盤の役割を成す構成で、所定寸法の球体を加圧挟持し、回転側を固定側にに対して相対的に軸回転させることにより、所定の寸法の球体が固定盤の溝に沿って１周する間に、回転盤が２回転するため、回転盤の摩耗が固定盤の摩耗より大きく、回転側に取り付けられた固定盤として使用される切り欠きを有した溝成形の施されていないビトリファイド砥石への溝成形が可能となる。

請求項３は上記請求項１に係る方法と作用は同様であるが、該方法が円周上の一部に切り欠きを有するビトリファイド砥石に溝成形を施すのに対し、円盤状のビトリファイド砥石に溝成形を施した後、切り欠き加工を施し固定盤とする方法であり、固定盤と回転盤からなる研磨機構で構成され、且つ、固定盤の円周上の一部に切り欠きを有する球体加工装置の上記固定盤をビトリファイド砥石を用いて形成するにあたり、円盤状の溝成形の施されていないビトリファイド砥石を回転側に取り付け、所定の切り欠き・溝成形が施された鋳物盤を固定側に取り付け、互いに対向する研磨面間に所定寸法の球体を加圧挟持し、回転側を固定側に対して相対的に軸回転させることにより、球体を研磨すると共に、溝成形の施されていない回転側に取り付けたビトリファイド砥石に所定寸法の溝成形を施し、その後、固定盤として使用する為に円周上の一部に所定の切り欠き加工を施すことを特徴とする。

請求項４は上記各請求項にかかる方法により所定寸法の球体を加圧挟持し、回転側を固定側に対して相対的に軸回転させ、回転盤に溝加工するにあたり、線材からプレス成形されたバリ付の球体を使用することで、バリ無し球体を使用した場合に比べ、バリ付球体の方がビトリファイド砥石との接触面積が小さくなり、バリ部とビトリファイド砥石表面の間で応力集中が発生し、ビトリファイド砥石の摩耗が促進され、溝成形時間を更に短縮させることができる。

本発明は上述のように、ビトリファイド砥石よりなる固定盤に同心円状の溝を成形するにあたり、切り欠きを有する固定盤に用いられる溝成形の施されていないビトリファイド砥石の切り欠き部にはめ込み部材をはめ込み、一様な円盤部材として球体研磨装置の回転側に取り付け、固定側の鋳物盤と組み合わせ、ビトリファイド砥石の溝成形を行い、その後、はめ込み部材を外すことにより、ビトリファイド砥石の固定盤の溝成形を短時間で容易に完了することができる。また、溝成形の施されていない円盤状のビトリファイド砥石を球体研磨装置の回転側に取り付け、鋳物盤（固定側）と組み合わせることでビトリファイド砥石の溝成形を行い、その後、固定盤用に切り欠き部の加工を行うことによって、ビトリファイド砥石の固定盤の溝成形を短時間に完了することができる。その結果、作業者の負担が減少すると共に、加工機の停止時間が無くなり、生産性が向上する。また、固定盤を正規の溝深さで加工開始できる、鋳物盤より研磨性に優れるビトリファイド砥石を固定盤に使用できる点から、研磨能率を高めることができ、加工時間の短縮を図ることができる。

以下、更にビトリファイド砥石に対する溝成形について従来技術による方法と本発明による方法の工程の相違を表記し、その効果を明らかにする。
従来方法

本発明請求項１の方法

本発明請求項３の方法

上記表より本発明方法が従来の方法に比し著しく時間が短縮されていることが分かる。

以下、更に添付図面に基づいて本発明方法の具体的態様を説明する。本発明球体加工用ビトリファイド砥石の成形方法は、図４に示すように従来の玉軸受用鋼球の加工装置に見られるような回転軸が同軸横方向である円周上の一部に切り欠き４を有する固定盤１と回転盤２からなる研磨機構で構成され、互いに所定間隔を存して対向し、相対回転可能に配設されていて、前記一対の回転盤２と固定盤１間に所定寸法の球体を加圧挟持し、回転盤を固定盤に対して相対回転させることにより被加工球体を研磨する装置の固定側に用いる固定盤の同心円状を成形するものであり、その成形には基本的に同じく図4に開示した装置が用いられる。

即ち、上記装置を用い本発明方法に係る新品のビトリファイド砥石の固定盤に同心円状溝を成形するには、図４において固定盤１，回転盤２は互いに対面し、固定盤１側は同心円状に溝３が成形されている円盤であるが、回転盤２側には固定盤として使用される溝成形が施されていない平面の円盤を配置し、両者の間に被加工球体が挟まれた状態で回転盤２を回転させることにより、被加工球体が固定盤１の溝に沿って円運動し、研磨が行なわれ、同時に溝成形の行なわれていない固定盤として使用される回転盤２側に溝が成形される。そして図４に示すように、両円盤間で研磨された被加工球体は排出シュート８を通じて再び盤間に送り込まれ、次の研磨が進められる。

しかして、本発明方法は上記成形において球体加工時に固定盤として使用される図５に示す如き円周上の一部に切り欠き９を有した溝成形の施されていないビトリファイド砥石１０の切り欠き部９に図１の如くはめ込み部材１４をはめ込むことで一様な円盤状にして上記回転盤側に取り付け、回転盤の役割をなすようにする。

そして、所定の切り欠き・溝成形が施された鋳物盤を固定盤１側に取り付け、球体の研磨を開始すると、所定寸法の球体の鋳物盤の同心円状溝に沿って１周する間に、回転盤２が２回転するため、回転盤２の摩耗が鋳物盤の摩耗より大きく、回転盤２側に取り付けられた固定盤として使用されるビトリファイド砥石１０への溝成型が容易となる。なお、はめ込み部材１４は加工終了後、適宜、取り外し除去する。

ここで、前記はめ込み部材としては、好ましくはビトリファイド砥石と同材料又は同程度の摩耗度を有する材料、又はベークライト等の樹脂、プラスチック系の材料もしくはその表面にボンド層を設けた材料であり、これらを適宜選択して用いる。また、被加工球体を図２に示すような短く切断された線材を一対のダイスにより球体にプレス成形したバリ１７付の球体１６を使用することでビトリファイド砥石への溝成形の時間を短縮することが可能となる。

なお、前記方法は、ビトリファイド砥石１０の円周上の一部に切り欠き９を形成して、この切り欠き９にはめ込み部材１４を嵌めこむことで一枚の円盤として回転盤の役割りをもたせ、固定盤に対して相対的に回転させることにより溝成形の施されていないビトリファイド砥石１０に溝成形を施すが、予め、切り欠き９を形成することなく円盤状のビトリファイド砥石１０に溝成形を施した後、切り欠き加工を施し、固定盤を形成することも可能である。

図３はその１例であり、先に溝１３成形が施されたビトリファイド砥石１０の円周の一部に切り欠き１５を施し、切欠きを有する固定盤として形成している。

以上のように本発明方法により溝成形の施されたビトリファイド砥石１０は、これを図４に示す研磨装置の固定盤として使用することで、加工開始時より正規の溝深さによる加工が可能となり、溝深さの浅い固定盤で加工する場合よりも被加工球体に対する接触面積が増大し、研磨能率が向上する。また、固定盤に鋳物盤を使用する場合と比較しても、ビトリファイド砥石には砥粒が含まれている上、自生作用があるため、研磨能率を向上させることができる。

本発明方法におけるビトリファイド砥石の切り欠きにはめ込み部材を嵌め込んだ状態を示す図である 本発明方法に用いる球体例のバリ付き球体を示す正面図である。 本発明に係るビトリファイド砥石の円盤に溝成形後、固定盤用に切り欠きを形成する状態を示す図である。 球体加工に従来より用いられている加工装置例を示す斜視図である。 従来用いられている円周上の一部に切り欠きを有するビトリファイド砥石固定盤を示す図で、（イ）は平面図、（ロ）は側面図である。 ビトリファイド砥石表面へのボンド層貼り付けを示す側面図である。 上記ボンド層に旋盤で溝加工を施した状態の側面図である。 上記図７の斜視図である。

符号の説明

１：固定盤
２：回転盤
３：溝
４：切り欠き
５：コンベア
６：仕切り板
７：供給シュート
８：排出シュート
９：ビトリファイド砥石の切り欠き
１０：ビトリファイド砥石
１１：固定盤ホルダー
１２：ボンド層
１３：溝
１４：はめ込み部材
１５：切り欠き部分

Claims (4)

1. 対合面に夫々同心円状に溝を有する固定盤と回転盤からなる研磨機構で構成され、且つ、固定盤の円周上の一部に切り欠きを有する球体加工装置の上記固定盤をビトリファイド砥石を用いて形成し、該ビトリファイド砥石に溝を成形するにあたり、固定盤として使用される切り欠きを有した溝成形の施されていないビトリファイド砥石の該切り欠き部にはめ込み部材をはめ込むことで一様な円盤状にし、これを回転側に回転盤として取り付け、一方、所定の切り欠き・溝成形が施された鋳物盤を固定側に取り付け、互いに対向する研磨面間に所定寸法の球体を加圧挟持し、回転側を固定側に対して相対的に軸回転させることにより、球体を研磨すると共に、溝成形の施されていない前記回転側に取り付けられたビトリファイド砥石に所定寸法の溝成形を施し、その後、はめ込み部材を外すことを特徴とする球体加工用ビトリファイド砥石の溝成形方法。
2. はめ込み部材として、ビトリファイド砥石と同材料又は同程度の摩耗度を有する材料、ベークライト等の樹脂、プラスチック系の材料もしくは、その表面にボンド層を設けた材料からなる群より選ばれた材料を用いた請求項１記載の球体加工用ビトリファイド砥石の溝成形方法。
3. 対合面に夫々同心円状に溝を有する固定盤と回転盤からなる研磨機構で構成され、且つ、固定盤の円周上の一部に切り欠きを有する球体加工装置の上記固定盤をビトリファイド砥石を用いて形成し、該ビトリファイド砥石に溝を成形するにあたり、円盤状の溝成形の施されていないビトリファイド砥石を回転側に取り付け、所定の切り欠き・溝成形が施された鋳物盤を固定側に取り付け、互いに対向する研磨面間に所定寸法の球体を加圧挟持し、回転側を固定側に対して相対的に軸回転させることにより、球体を研磨すると共に、溝成形の施されていない回転側に取り付けたビトリファイド砥石に所定寸法の溝成形を施し、その後、固定盤として使用する為に円周上の一部に所定の切り欠き加工を施すことを特徴とする球体加工用ビトリファイド砥石の溝成形方法。
4. 溝成形に用いる球体において、短く切断された線材を一対のダイスにより球体にプレス成形したバリ付の球体を使用する請求項１，２又は３記載の球体加工用ビトリファイド砥石の溝成形方法

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