JP5491984B2 - 砥石及び中ぐり工具 - Google Patents

Description

本発明は、母材の面に、複数の砥粒が一列に並んだ形態で接着されている砥石の改良に関する。

砥石には、母材の面に、複数の砥粒を接着したものが知られている（例えば、特許文献１（図５）参照。）。

特許文献１に示される砥石（４）（括弧付き数字は特許文献１に記載されている符号を示す。以下同じ。）は、母材（１）の面に複数の砥粒（３）が、ばらばらに配置された形態で接着されている。母材（１）の面から砥粒（４）の頂点までの高さを合わせるため、砥粒（４）の上部がツルーイングにより除去されている。

次に、砥石の一般的な製造方法及び使用形態について説明する。
図１４（ａ）は砥粒の一例を示す図であり、砥粒１０１は、多面体形状を呈している。この砥粒１０１を（ｂ）に示すように、母材１０２の面に配置し、メッキ１０３で接着することで、砥石１０４が作られる。
（ｃ）に示すように、砥石１０４を矢印（１）のように移動させることで、被加工物１０５の表面を削ることができる。

ところで、（ｂ）での砥粒１０１の向きは、制御されていない。すなわち、上面１０６が、母材１０２の面に平行になる形態や、傾斜する形態が存在する。
仮に、上面１０６が母材１０２の面と平行であれば、上面１０６が被加工物１０５の表面１０７に接触するため、研削抵抗が増大する。
結果、加工精度や砥石寿命が低下する。

近年、仕上がり精度の更なる向上が求められている。そこで、研削抵抗をより低減させることにより、仕上げ面の精度をより向上させることができる砥石が求められている。

特開２００１−３４７４５３公報

本発明は、研削抵抗をより低減させることにより、仕上げ面の精度をより向上させることができる砥石を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、母材の面に、複数の砥粒が一列に並んだ形態で接着されている砥石であって、前記複数の砥粒の全てに同一な所定の角度の逃げ角を有する逃げ面が形成されており、前記逃げ面は、平面状の研削面であり、一列に並んだ全ての前記砥粒の前記逃げ面は同一面上に形成されていることを特徴とする。

請求項２に係る発明では、砥石は、中ぐり用の砥石であることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、シャンクの先端部に設けられた母材の面に、複数の砥粒が、シャンクの軸方向に一列に並び且つ、軸方向に形成された砥粒の並びをシャンクの周方向に複数列形成した形態で接着されている砥石であって、軸方向の各列の砥粒の全てに同一な所定の角度の逃げ角を有する逃げ面が形成されており、逃げ面は、平面状の研削面であり、一列に並んだ全ての砥粒の逃げ面は同一面上に形成されていることを特徴とする。
請求項４に係る発明は、円柱状のベースと、この円柱状のベースに軸方向に複数列並べられるとともに、各列の砥粒の並びが軸方向に一列に形成されている請求項１記載の砥石と、からなることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、筒状のツールホルダと、ツールホルダに揺動可能に設けられ拡径機構により径方向に広げられるアームと、アームの先端に設けられる請求項１記載の砥石と、からなることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、母材の面に、複数の砥粒が一列に並んだ形態で接着されている砥石であって、複数の砥粒の全てに所定の角度の逃げ角を有する逃げ面が形成されている。全ての砥粒に所定の角度の逃げ角を有する逃げ面が形成されているので、研削抵抗をより低減させることができ、且つ、仕上げ面の精度をより向上させることができる。

請求項２に係る発明では、砥石は、中ぐり用の砥石である。一般的に外径加工より内径加工の方が、ツール形状や周速に制限が発生するため、仕上げ面の精度を出すのが困難なことが多い。このような穴径の仕上げに本発明の中ぐり用砥石を用いることで、穴の仕上げ精度をより向上させることができる。

請求項３に係る発明では、軸方向の各列の砥粒の全てに同一な所定の角度の逃げ角を有する逃げ面が形成されており、逃げ面は、平面状の研削面であり、一列に並んだ全ての砥粒の逃げ面は同一面上に形成されている。複数の砥粒を一列に並べることで、一回のツルーイングで逃げ面を形成できる。
請求項４に係る発明では、円柱状のベースと、この円柱状のベースに軸方向に並べられる請求項１記載の砥石と、からなる。シリンダブロックのジャーナル穴の加工は、例えば４気筒のシリンダブロックであれば５つの軸受けの加工を必要とし、ツールが長軸となることや、種類によっては、アルミニウムと鉄を共削りするものもあるため、仕上げ面の精度を出すのが困難なことが多い。この点、本発明の中ぐり工具を用いることで、ジャーナル穴の仕上げ精度をより向上させることができる。

請求項５に係る発明では、拡径機構により径方向に広げられるアームと、アームの先端に設けられる請求項１記載の砥石と、からなる。拡径機構により径を調整するので、１つの中ぐり工具で大きさの異なる内径の仕上げ加工に対応することができる。そのため、複数の中ぐり工具を必要とせず、中ぐり工具のコストダウンを図ることができる。
また、例えばシリンダブロックのジャーナル穴加工においては、拡径機構をツールの軸方向に複数持たせることで、周方向に複数の砥石を有しながらも、径を縮小させてツールを進入させることで、複数の軸受け部を同時に加工することができる。そのため、サイクルタイムの短縮ができる。
さらに、砥石摩耗による加工径の減少にも対応できる。

本発明に係る砥石の製造方法を説明する図である。 実施例１に係る中ぐり工具の断面図である。 図２の３−３線断面図である。 砥粒の断面図である。 実施例２に係る中ぐり工具の側面図である。 図５の６−６線断面図である。 実施例３に係るラインボーリングバーの断面図である。 図７の８−８線断面図である。 実施例３に係るラインボーリングバーの斜視図である。 実施例４に係る内ぐり工具を適用した研削装置の断面図である。 実施例４に係る中ぐり工具の斜視図である。 実施例４に係る中ぐり工具の断面図である。 図１２の１３−１３線断面図である。 従来の技術に係る砥石の説明図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

先ず、本発明の実施例１を図面に基づいて説明する。
図１（ａ）に示されるように、逃げ面形成前の砥粒１０は、多面体形状を呈している。
なお、実施例に係る砥粒１０は切頂八面体を例に説明するが、切頂八面体以外の多面体形状であっても差し支えない。
（ｂ）に示すように、砥粒１０を母材１１の面１２に載せ、電着または接着剤１３で接着することで逃げ面形成前の砥石１４が作られる。

（ｃ）に示すように、円形のツルーイング砥石１５で砥粒１０のツルーイングを行う。砥粒１０の図上側にツルーイング砥石１５を接触させ、矢印（２）のようにツルーイング砥石１５を回転させて砥粒１０を研削する。砥粒１０の大きさに比較し、ツルーイング砥石１５の径は大きいので、砥粒１０の研削面は略平面となる。
すると、（ｄ）に示すように、砥粒１０の図上側に逃げ面１６が形成される。

次に砥石１０の使用例を説明する。
図２に示されるように、中ぐり工具２０は、円柱状のベース２１と、ベース２１の外周２２に設けられた３列の砥石１４とからなる。
作用を説明すると、中ぐり工具２０を、矢印（３）のように回転させることで、被加工物２３の内周面（加工面）２４を研削する。
なお、実施例では砥石１４の列を３列にしたが、これに限定されず、４列、５列など被加工物２３の材質や大きさに合わせて適宜変更しても差し支えない。また、砥粒１０の高さは揃っている。

次に砥石１０を断面図に基づいて説明する。
図３に示されるように、砥石１４は、母材１１の面１２に、複数の砥粒１０が一列に並んだ形態で接着されている。複数の砥粒１０を一列に並べることで、一回のツルーイングで逃げ面１６を形成できる。
なお、実施例では、砥粒１０の数を１１個としたが、これに限定されず、２０個、３０個など、被加工物２３の材質や大きさに合わせて適宜変更しても差し支えない。

次に砥粒１０の形態について詳しく説明する。
図４に示されるように、砥石１４は、母材１１の面１２に、砥粒１０が接着されている。砥粒１０は、制御されていない角度αのすくい角を有するすくい面２５と、形成した所定の角度βの逃げ角を有する逃げ面１６で構成されている。図３に示した砥粒１０の全て同様の構成である。図４の矢印（４）のように、砥石１４を移動させることで、逃げ面１６のこすり接触を最小限に抑えることで、研削抵抗が減少して効率良く被切削物２３を研削することができる。

また、研削抵抗が低減されるので、びびりの抑制、中ぐり工具（図２、符号２０）や被加工物２３の剛性不足によるたわみ影響の抑制、バリ発生の抑制などの効果もある。
さらに、中ぐり工具２０にかかる負荷も小さくなるので、設備の剛性や規模も小さくすることができる。

次に、本発明の実施例２を図面に基づいて説明する。なお、図３に示した構成と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
図５に示されるように、シャンク２６の先端部に中ぐり工具２０が設けられている。中ぐり工具２０の外周である母材１１の面１２に、複数の砥粒１０が一列に並んだ形態で接着されている砥石１４が複数列配置されている。

次に中ぐり工具２０と被加工物２３の位置関係について説明する。
図６に示されるように、中ぐり工具２０に設けられた砥粒１０は、被加工物２３の内周面２４に接している。
作用を説明すると、中ぐり工具２０を、矢印（５）のように回転させることで、被加工物２３の内周面２４を研削する。
なお、砥粒１０の列の個数は被加工物２３や加工条件に応じて、適宜変更しても差し支えない。

次に、本発明の実施例３を図面に基づいて説明する。なお、図２に示した構成と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
図７に示されるように、中ぐり工具２０（ラインボーリングバー２０）は、円柱状のベース２１と、ベース２１の外周２２に設けられた１列の砥石１４とからなる。中ぐり工具２０を、回転させることで、シリンダブロック２７のジャーナル穴２８を研削する。

次にラインボーリングバー２０を断面図に基づいて説明する。
図８に示されるように、ラインボーリングバー２０は、円柱状のベース２１に砥石１４が軸方向に複数並べられている。砥石１４は、母材１１の面１２に、複数の砥粒１０が一列に並んだ形態で接着されている。複数の砥粒１０を一列に並べて使用することで、砥石１４でシリンダブロック２７のジャーナル穴２８を効率良く研削することができる。

図９に示されるように、エンジンのシリンダブロック２７は、シリンダ２７と、ジャーナル穴２８とを有する。例えば、４気筒のエンジンであれば、ジャーナル穴２８の軸受けは５個ある。ラインボーリングバー２０を砥石１４が付いている側の反対側に数ｍｍラインボーリングバー２０の軸をずらして、ジャーナル穴２８に進入させ、ラインボーリングバー２０の軸を元に戻し、加工することで、複数のジャーナル穴２８を同時に加工することができる。

次に、本発明の実施例４を図面に基づいて説明する。なお、図３に示した構成と同一構成については同一符号を付け、詳細説明は省略する。
図１０に示されるように、研削装置３０は、基台３１にモータ３２が取付けられ、このモータ３２に回転可能にボールネジ３３が取付けられ、このボールネジ３３によって基台３１に移動可能に設けられたテーブル３４が移動され、このテーブル３４に被加工物２３が固定される。

また、基台３１に中ぐり工具２０の主軸受け３５が固定され、この主軸受け３５に主軸３６が回転可能に設けられ、主軸受け３５に主軸３６を回転させるスピンドルモータ３７が設けられている。主軸３６の一端に筒状のツールホルダ３８が取付けられており、このツールホルダ３８は複数の分割ツールホルダ４１を軸方向に連結して構成される。

ツールホルダ３８内及び主軸３６内にドローバー４２が挿通されており、主軸３６の他端にスラストモータ４３によって軸方向に移動する引張部材４４が設けられ、この引張部材４４にドローバー４２が連結されている。

また、ツールホルダ３８の主軸３６の反対側は、支軸受け４５に回転可能に保持されている。ツールホルダ３８の先端部に切削油を供給する切削油供給部４６が取付けられ、この切削油供給部４６からツールホルダ３８に形成された切削油通路４７に切削油が供給される。

基台３１に主軸３６の軸方向に沿ってレール４８が設けられ、このレール４８に移動テーブル５１が移動可能に設けられ、この移動テーブル５１に支軸受け４５が支持されている。
また、被加工物２３に対応する位置ように、中ぐり工具２０が設けられている。

図１１に示されるように、中ぐり工具２０は、ツールホルダ３８と、このツールホルダ３８に揺動可能に設けられ先端部に砥石１４を有する複数のアーム５２と、これらアーム５２に設けられツールホルダ３８の軸と平行に形成された溝５３と、アーム５２をツールホルダ３８に固定するボルト５４と、を備えている。

次に中ぐり工具２０を軸方向に沿って切った断面図に基づいて説明する。
図１２に示されるように、中ぐり工具２０において、ツールホルダ３８の内部にドローバー４２が通されている。ドローバー４２に、アーム５２をツールホルダ３８の径方向に拡径または縮径するテーパ部５５が設けられている。
また、ツールホルダ３８には、径方向に貫通穴５６が設けられている。この貫通穴５６にピン５７が摺動自在に収納されおり、ピン５７はテーパ部５５に当接している。ドローバー４２

アーム５２にはねじ穴６１が設けられており、このねじ穴６１に調整ビス６２が設けられている。調整ビス６２の一端は、ピン５７の端部に当接している。
また、ツールホルダ３８には切削油通路４７に繋がる噴出孔６３が設けられており、切削油通路４７からの切削油は噴出孔６３から被研削面へ供給される。
なお、符号６４は砥石（図１１、符号１４）を取付けるためのねじ穴である。

図１３に示されるように、アーム５２は、ツールホルダ３８の外周に沿うような形状を呈している。アーム５２は、基端側に設けられた取付穴６５に挿通されたボルト６６を介してツールホルダ３８に取付けられている。アーム５２の先端側に砥石１４を取り付けるボルト用のねじ穴（図１２、符号６４）が設けられており、砥石１４はボルトを介してアーム５２に取付けられている。

アーム５２は、ドローバー４２の周方向に等間隔に３個設けられているので、回転のバランスが保たれている。さらに、複数の砥石１４をドローバー４２の周方向に離間して設けても、砥石１４を拡径した際、ツールホルダ３８の回転軸と複数の砥石１４の研削面とは平行を保つので、研削精度を維持することができる。アーム５２を拡径する拡径機構６７は、ツールホルダ３８、ドローバー４２、ピン５７及び調整ビス６２により構成される。
なお、実施例ではアーム５２を３個としたが、４個、５個でもよく、アーム５２を拡径することで研削することができれば、アーム５２が複数個あっても差し支えない。

以上の述べた研削装置３０の作用を次に述べる。
図１２において、ドローバー４２を図右に移動させ、ピン５７を押し上げる。すると、ピン５７に当接しているアーム５２が溝５３を中心にして開き、砥石１４が拡径される。このように、ドローバー４２の移動量に応じて、複数の砥石１４全ての径方向の突出量が調整される。
また、調整ビス６２を回すことで、ピン５７とアーム５２との距離を調整することで、個々の砥石１４の径方向の突出量を調整することもできる。

砥石１４の突出量の調整後は、図１０に示したテーブル３４に載置した被加工物２３の穴の中心と中ぐり工具２０の軸を一致させる。径を縮小させて、ツールを進入させた後に、所定の径に拡張して、回転しているツールホルダ３８の軸に沿ってテーブル３４を移動させ、被加工物２３の穴の内径を同時に研削する。

以上に述べた内容をまとめて以下に記載する。
上記の図４に示されるように、母材１１の面１２に、複数の砥粒１０が一列に並んだ形態で接着されている砥石１４であって、複数の砥粒１０の全てに所定の角度βの逃げ角を有する逃げ面１６が形成されている。

この構成により、全ての砥粒１０に所定の角度βの逃げ角を有する逃げ面１６が形成されているので、研削抵抗をより低減させることができ、仕上げ面の精度をより向上させることができる。

上記の図２に示されるように、砥石１４は、中ぐり用の砥石１４である。
一般的に外径加工より内径加工の方が、ツール形状や周速に制限が発生するため、仕上げ面の精度を出すのが困難なことが多い。このような穴径の仕上げに本発明の中ぐり用砥石１４を用いることで、穴の仕上げ精度をより向上させることができる。

上記の図９に示されるように、円柱状のベース２１と、この円柱状のベース２１に軸方向に複数に並べられる請求項１記載の砥石１４と、からなる。
この構成により、シリンダブロック２７のジャーナル穴２８の加工は、例えば４気筒のシリンダブロック２７であれば５つの軸受けの加工を必要とし、ツールが長軸となることや、種類によっては、アルミニウムと鉄を共削りするものもあるため、仕上げ面の精度を出すのが困難なことが多い。この点、本発明の中ぐり工具２０を用いることで、ジャーナル穴２８の仕上げ精度をより向上させることができる。

上記の図１３に示されるように、拡径機構６７により径方向に広げられるアーム５２と、アーム５２の先端に設けられる請求項１記載の砥石１４と、からなる。
この構成により、拡径機構６７により径を調整するので、１つの中ぐり工具２０で大きさの異なる内径の仕上げ加工に対応することができる。そのため、複数の中ぐり工具を必要とせず、中ぐり工具２０のコストダウンを図ることができる。また、例えばシリンダブロック２７のジャーナル穴２８加工においては、拡径機構６７をツール（中ぐり工具２０）の軸方向に複数持たせることで、周方向に複数の砥石１４を有しながらも、径を縮小させてツールを進入させることで、複数の軸受け部を同時に加工することができる。そのため、サイクルタイムの短縮ができる。さらに、砥石摩耗による加工径の減少にも対応できる。

尚、本発明の中ぐり工具２０は、実施の形態では外径の大きさが一定であるベース２１に適用したが、ベース２１に対して砥石１４を拡径させて内周面２４に砥粒１０を接触させるような拡径手段を備えた中ぐり工具であっても差し支えない。

本発明の砥石は、被加工物の中ぐり加工にに好適である。

１０…砥粒、１１…母材、１２…母材の面、１６…逃げ面、２０…中ぐり工具（ラインボーリングバー）、２１…ベース、２５…すくい面、２８…ジャーナル穴、５２…アーム、６７…拡径機構、α…すくい角、β…逃げ角。

Claims (5)

1. 母材の面に、複数の砥粒が一列に並んだ形態で接着されている砥石であって、
   前記複数の砥粒の全てに同一な所定の角度の逃げ角を有する逃げ面が形成されており、
   前記逃げ面は、平面状の研削面であり、一列に並んだ全ての前記砥粒の前記逃げ面は同一面上に形成されていることを特徴とする砥石。
2. 前記砥石は、中ぐり用の砥石であることを特徴とする請求項１記載の砥石。
3. シャンクの先端部に設けられた母材の面に、複数の砥粒が、前記シャンクの軸方向に一列に並び且つ、前記軸方向に形成された前記砥粒の並びを前記シャンクの周方向に複数列形成した形態で接着されている砥石であって、
   前記軸方向の各列の前記砥粒の全てに同一な所定の角度の逃げ角を有する逃げ面が形成されており、
   前記逃げ面は、平面状の研削面であり、一列に並んだ全ての前記砥粒の前記逃げ面は同一面上に形成されていることを特徴とする砥石。
4. 円柱状のベースと、この円柱状のベースに軸方向に複数列並べられるとともに、各列の前記砥粒の並びが前記軸方向に一列に形成されている請求項１記載の砥石と、からなることを特徴とする中ぐり工具。
5. 筒状のツールホルダと、前記ツールホルダに揺動可能に設けられ拡径機構により径方向に広げられるアームと、前記アームの先端に設けられる請求項１記載の砥石と、からなることを特徴とする中ぐり工具。

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