Twitter上を賑わせた?イケメン切粉選手権の総括です。 ı ìğ�Sÿbêw 図1:研削加工とは(引用:海野邦昭、研削加工基礎のきそ、日刊工業新聞社、2006年、P.9), 図2:いろいろな研削加工法(引用:海野邦昭、研削加工の実務、日刊工業新聞社、2007年、P.10), 図3:横軸平面研削盤と立軸平面研削盤(引用:清水伸二、初歩から学ぶ工作機械、2011年、大河出版、P.55), 図4:いろいろな平面研削の方式(引用:海野邦昭、研削加工基礎のきそ、日刊工業新聞社、2006年、P.11), 図5:円筒研削盤(引用:海野邦昭、研削の実務、日刊工業新聞社、2007年、P.70), 図6:いろいろな様式の円筒研削(引用:海野邦昭、研削加工基礎のきそ、日刊工業新聞社、2006年、P.15), 図7:万能研削盤を用いた研削方法(引用:海野邦昭、研削加工基礎のきそ、日刊工業新聞社、2006年、P.16), 図8:内面研削(引用:海野邦昭、研削加工基礎のきそ、日刊工業新聞社、2006年、P.16), 図9:センタレス(心なし)研削盤(引用:清水伸二、初歩から学ぶ工作機械大河出版、2011年、P.51), 図2:研磨加工(引用:安永暢男、はじめての研磨加工、工業調査会、2010年、P.35), 図3:切削工具の切れ味とは(引用:海野邦昭:切削加工基礎のきそ、日刊工業新聞社、2006年、P.25), 図4:切削と研削の特性の違い(引用:海野邦昭、研削加工基礎のきそ、日刊工業新聞社、2006年、P.21), 図1:目こぼれ形研削(引用:海野邦昭、研削加工基礎のきそ、日刊工業新聞社、2006年、P.28), 図2:目つぶれ形研削(引用:海野邦昭、研削加工基礎のきそ、日刊工業新聞社、2006年、P.29), 図3:目詰まり形研削(引用:海野邦昭、研削加工基礎のきそ、日刊工業新聞社、2006年、P.30), 図4:平均切りくず断面積(引用:海野邦昭、研削加工基礎のきそ、日刊工業新聞社、2006年、P.37), 図1:最大砥粒切り込み深さ(引用:海野邦昭、研削加工基礎のきそ、日刊工業新聞社、2006年、P.37), 図2:窒化ケイ素に圧子圧入時の亀裂発生状況(超音波顕微鏡)(引用:海野邦昭、研削加工基礎のきそ、日刊工業新聞社、2006年、P.49), 図3:各種セラミックスの圧子圧入時の亀裂の発生状況(HPSC:ホットプレス炭化ケイ素、Al, 図4:圧子圧入時の亀裂の発生モデル(引用:安永暢男、はじめての研磨加工、工業調査会、2010年、P.57), 図4:ラベルに表示された研削砥石の仕様(引用:海野邦昭、研削加工基礎のきそ、日刊工業新聞社、2006年、P.59), 図5:台金に刻印された超砥粒ホイールの仕様(引用:海野邦昭、研削加工基礎のきそ、日刊工業新聞社、2006年、P.63), 図2:ドレッシング(引用:海野邦昭、研削加工基礎のきそ、日刊工業新聞社、2006年、P.132), 図3:研削砥石を用いたツルーイング・ドレッシング(引用:海野邦昭、研削加工基礎のきそ、日刊工業新聞社、2006年、P.136、P.139), 図1:切削油剤と研削油剤(引用:海野邦昭、切削油剤基礎のきそ、日刊工業新聞社、2009年、P.75), 図2:研削油剤の特性と作用(引用:海野邦昭、切削油剤基礎のきそ、日刊工業新聞社、2009年、P.76), 図4:水溶性切削油剤の選択の目安(引用:海野邦昭、切削油剤基礎のきそ、日刊工業新聞社、2009年、P.82), 図5:水溶性切削油剤とその用途(引用:海野邦昭、切削油剤基礎のきそ、日刊工業新聞社、2009年、P.82). 純鉄は柔らかすぎて実用上役に立たないため、炭素など他の元素を加えて強さを増して使用するのですが、鉄と鋼と鋳鉄の違いは含まれるこの炭素濃度だけです。 工作機械の基本, 旋盤による切削加工では切削条件というものがあり、切削速度(m/min)、切り込み量(mm)、送り量(mm/rev)を最適な値に調整する必要があります。, 旋盤では工具の材質や素材の材質、工具と素材の取り付け方法、機械の能力によって適切な切削条件がほぼ決まっています。今回はその切削条件の求め方を説明していきます。, ・旋盤の仕組みや種類、加工方法について知りたい方は こちら。 2019/4/29 研削時の砥石と加工物の関係は次の図で表されます。, D:研削砥石の直径(mm) d:加工物の直径(mm) V:研削砥石の周速度(m/min) v:加工物の周速度(m/min) f:研削砥石の送り速度(mm/min) t:研削砥石の切り込み(mm) g:砥粒切り込み深さ(mm) l:接触弧長さ(mm) a:砥粒切れ刃間隔(mm), 砥粒切り込み深さgが大きくなると、砥粒に加わる負荷は大きくなり、砥粒は脱落します。一方、gが小さくなると、砥粒への負荷は減少し、砥粒は摩滅摩耗することになります。従って、これらの式により研削条件と砥石作用硬さとの関係が明らかになります。, 接触弧長さlが大きくなると、砥粒切り込み深さgが小さくなるので、砥石は硬く作用し、逆に、小さくなると砥石は軟らかく作用することが判ります。 ある日のこと。開発機の加工評価が終わり、ふとチップバケットを見ると大量の切粉が。何気なくぼーっと見ていたんですが、こんなことに気が付きました。 鏡面研削 表4に 示すごとく,2工 程で実施する。なお手仕上げ 加工の場合の切り込みは1回 が大体sμφ限度である。 この作業はよほど条件がよくない限り最初の1回 で成功 することはまれで,通 常何度もトライアルを経た後でな Ûö½aøÖğ?±’X9åAsÛšá™]"a¯‘QvàY#IÚåIÅEÛgõÂ¥‰¾i²³Ú&tZû€)Ø`䯯�. 旋盤で加工する際に刃物が素材に当たる面積を切り込み量、または単に切り込みといい、mmの単位で表します。旋盤の場合は素材が回転しているため、素材の端に刃物を当てると反対側の端も同時に切削されます。 研磨加工は有史以来の最も古い加工技術です。現在の先端産業においても、基幹技術の一つとして重要性を増しています。本連載では、研磨加工の基本知識から最新技術動向まで、分かりやすく解説します。【無料で技術資料がダウンロードできます! その結果、研削抵抗や研削熱が増大し、ビビリや研削焼けが発生する事となります。 切り屑の状態も大切な情報です 研削中の砥石の状態を区分すると、「正常形」、「目こぼれ形」、「目詰まり形」、「目つぶれ形」の4つの形態に分類できます。 研削加工は、砥粒、結合剤、気孔で構成される研削砥石という研削工具を用いて、工作物表面をわずかに削り取り、所要の形状・寸法精度に仕上げる加工方法です。この研削加工は、高付加価値製品を作るためには、欠くことのできない基盤技術です。一口に研削加工といっても、角物部品を仕上げる平面研削や、丸物部品を加工する円筒研削、内面研削、センタレス(心なし)研削など多くの方法があります。目的に合った適切な研削方法を選択することが大切です。, 通常、機械部品は、鋳造・鍛造、切削加工および熱処理の後、研削加工により仕上げられます。この研削加工には、通常、砥粒、結合剤、気孔でから構成される研削砥石(超砥粒ホイール)が用いられます(図1)。この研削砥石の作業面には多くの切れ刃があり、研削時には個々の切れ刃の切り込みは非常に小さくなります。これらの切れ刃が工作物表面をわずかに削り取るので、寸法精度や形状精度が非常に高くなります。, 一口に研削加工といっても、多くの種類があります(図2)。旋盤などで切削加工し、熱処理を施した後に用いられるのが、円筒研削、内面研削およびセンタレス(心なし)研削などです。またフライス盤などで加工した角物部品を仕上げるのが、平面研削です。工作機械や自動車などの歯車の仕上げには歯車研削が、また親ねじの加工などにはねじ研削が用いられます。その他、ならい研削や研削切断などがあります。そのため作業目的に応じて、適切な研削方法を選択することが大切です。, 平面研削盤とは、工作物をテーブル(電磁チャック)面に取り付け、平形砥石の外周面や側面、カップ形砥石などの端面を用いて工作物の平面を研削する機械です(図3)。, 平面研削盤には、立軸形と横軸形があります。テーブル面に対し主軸が平行なのが横軸形で、垂直なのが立軸形です。またテーブルの形状により、角テーブル形と丸テーブル形とに区分けされます。テーブルが往復運動するのが角テーブル形で、回転運動するのが丸テーブル形です。そのため平面研削盤は、横軸角テーブル形、横軸円テーブル形、立軸角テーブル形、立軸円テーブル形に分類されます(図4)。, 横軸角テーブル形の平面研削盤は最も汎用的で、ベッド、コラム、砥石頭、テーブル、サドル、ドレッシング装置により構成されています。この研削盤はテーブルの往復運動と砥石の回転運動により、砥石の外周面または側面(原則、砥石側面の使用は禁止)を用いて工作物の平面を研削するもので、長い直方体工作物の研削に適しています。また立軸円テーブル形の平面研削盤は、円盤状の工作物の高能率面研削によく用いられています。, 円筒研削盤は、円筒状の工作物を研削する機械で、主軸台、心押台、砥石台、ベッド、テーブルなどで構成されています(図5)。通常、工作物を主軸台と心押台の両センタ間に取り付け、砥石と工作物をともに回転し、研削液を供給して加工を行います。, また、万能研削盤は砥石台や主軸台を旋回でき、またその主軸台にチャックを取り付けることができる円筒研削盤です。また場合によっては、内面研削装置を設置することも可能です。そのため円筒研削盤と比較し、いろいろな作業ができます。, 円筒研削は、通常、丸物部品の仕上げに用いられ、ストレートな円筒研削、テーブルを傾斜するテーパ研削、端面研削、総形研削などがあります(図6)。また砥石の切り込み方式の違いにより、工作物に直角方向に砥石を送って研削を行うプランジ研削方式と、工作物を砥石と平行に送って研削するトラバース研削方式があります。, 万能研削作業における円筒研削、テーパ研削および端面研削などは、円筒研削盤作業と同じです。この他に、万能研削盤では、砥石台を旋回したテーパ研削、チャックを用いた円筒研削、そしてその状態で主軸台を旋回したテーパ研削、および内面研削や正面研削ができます(図7)。, 内面研削は、工作物を主軸台に取り付けたチャックで保持し、主軸の回転運動、テーブルの往復運動と小径砥石の高速回転運動により、丸物部品の内面を仕上げる加工法です(図8)。円筒研削と同様、テーブルを往復移動して加工するトラバース研削方式と、砥石を工作物と直角方向に送って加工するプランジ研削方式があります。また工作物を取り付けた主軸台を旋回し、加工するテーパ研削や工作物の砥石の側面で加工する端面研削があります。, センタレス(心なし)研削は、工作物をセンタで支持することなく、その外周面を基準として、研削砥石、調整砥石、ブレードの3点支持により、研削を行う方法です(図9)。ゴムを結合剤とする調整砥石が回転すると、それにつれて工作物が駆動され、円筒研削と同様に、工作物の外周面が研削されます。この方法は、細くて長いあるいは非常に短いセンタで支持することが困難な工作物や、研削時に変形の恐れのある工作物の研削に多く適用されています。このセンタレス研削盤には、外周用と内周用の2種類があります。, いかがでしたか? 今回は、研削加工の概要を説明しました。次回は、研削加工の理論を解説します。お楽しみに!, 前回は、いろいろな研削様式を解説しました。研削加工は仕上げ加工なので、通常、鋼材の研削においては、形状精度、寸法精度、表面粗さの他、研削焼けや割れなどの表面品質が問題になります。そのため研削加工においては、工作物に作用する研削抵抗や熱の影響などをよく理解した上で作業を行うことが、大切です。今回は、研削の際の抵抗や熱による工作物の変形について解説します。, 切削加工とは、切削工具であるバイトやフライス工具などを使って、工作物の不要な部分を除去し、所要の寸法、形状にする加工方法です。また、研削加工とは、研削工具である研削砥石や超砥粒ホイールなどを用いて、砥石作業面上の多くの切れ刃で工作物表面をわずかに削り取り、所要の寸法、形状および表面粗さなどに仕上げる加工方法です。そのため、切削加工も研削加工もともに、工作物の不要な部分を除去し、所要の形状や寸法にする除去加工法であることには変わりがありません(図1)。, 一方、研磨加工とは、遊離砥粒や固定砥粒を工作物に定圧で押し付けて、その表面を滑らかにする方法です(図2)。この方法には、遊離砥粒方式と固定砥粒方式があります。固定砥粒方式の場合は、研削加工と類似しています。この研磨加工は圧力制御方式(一定の負荷で工作物を加工)であるのに対し、研削加工は運動制御方式(所要の切り込みを与えて工作物を加工)という違いがあります。, 次に、運動制御方式である切削加工と、研削加工の特性の違いを見てみましょう。切れ刃先端で工作物に対し垂線を立て、切削工具(バイト)のすくい面とのなす角を、すくい角と呼びます(図3)。切削工具のすくい角が大きいほど、切れ味が良く、切削時のせん断角が大きくなるので、薄い切りくずが排出されます(図3)。切削工具の切れ刃と研削砥石の砥粒切れ刃のすくい角を比較すると、前者は正で、後者は負となります(図4)。そのため研削の場合は、切削と比較し切れ味が悪く、加工時に切りくずが大きく変形するので、発熱も大となります。また切削の場合は、切削抵抗の主分力(接線分力)が背分力(法線分力)と比較し大きいのに対し、研削の場合の研削抵抗はその反対になります。研削時に背分力が大きいと、工作物や砥石軸が逃げて切り残しを生じ、形状精度や寸法精度に悪い影響を及ぼします。そのため研削加工は切削加工と比較し、切れ味の悪い加工法といえます。研削作業では、このような研削加工の特徴をよく理解しておくことが大切です。, 研削加工の場合は、砥粒切れ刃のすくい角が負なので、加工時に切りくずが大きく変形し、発熱量が大きくなります。また、砥粒切れ刃のすくい面や逃げ面における摩擦による発熱により、研削温度が非常に高くなります。研削温度は砥粒研削点温度、砥石研削点温度、工作物(平均)温度、工作物表層温度に区分けされます。通常、研削温度は熱起電力を利用した熱電対により測定されます。しかし、これらの値を正確に求めることは困難です。, 研削時に発生した熱の一部は工作物に流入します。その熱は工作物表面より内部に熱伝導し、温度分布を形成します。, 前回は、研削抵抗や熱による工作物の変形について解説しました。研削は、切削と比べると発熱が大きく切れ味の悪い加工法です。また、研削焼けや割れによる熱損傷や、研削抵抗や熱膨張による変形も生じやすく、これらの影響をよく理解し作業することが大切です。今回は、研削形態を紹介します。研削形態を観察・評価することは、研削結果の改善につながります。, 研削時の砥石には、目こぼれ形、目つぶれ形、目詰まり形など、さまざまな研削形態が観察されます。, 目こぼれ形の研削形態は、砥粒保持力が小さな砥石で重研削を行った場合に生じます。このタイプの研削は、砥粒の脱落により、砥石内部から常に新しい切れ刃が生じるので、研削抵抗は小さく、研削温度も低くなります(図1)。そのため、研削面に生じる熱的損傷や加工変質層は小さいのが特徴です。しかし、砥石の摩耗量が多く、寸法精度や形状精度の維持は困難です。工具費も増大します。, 目つぶれ形の研削形態は、砥粒保持力が大きな砥石で軽研削を行った場合に生じます。このタイプの研削は、研削時に砥粒先端が摩耗し平滑化するので、砥石の切れ味が悪く、研削温度が高くなります。そのため、工作物表面に研削焼けや割れなどが発生しやすくなります(図2)。しかし、砥石の摩耗量が少ないので、寸法精度や形状精度が維持しやすく、研削比(研削量/砥石摩耗量)も大きくなります。, 目詰まり形の研削形態は、鉛や銅などの軟質金属を研削した場合に生じます。砥粒切れ刃が鋭利にもかかわらず、チップポケットに切りくずが詰まり、研削の継続が困難になります(図3)。このタイプの研削は、一種の目つぶれ形研削と見なすことができます。目詰まりした砥石で研削を続けると、研削焼けや割れなどの熱的損傷や、びびり振動(砥石と工作物の間で継続的に発生する振動。工作物上に痕跡が残り、仕上げ面を悪くする)が発生しやすくなります。, 目こぼれ形や目つぶれ形などの研削形態は、研削砥石の砥粒保持力と、切れ刃に作用する研削抵抗に依存します。また、砥粒研削抵抗(単一砥粒当たりの研削抵抗)は、工作物の材質と切削断面積に依存します。本稿では、平面研削を例に、平均切りくず断面積を求めます(図4)。, 研削量Qは、研削幅B、工作物速度v、設定切り込みtおよび時間τ(単位時間=1)に依存します。すなわち、Q=B・v・tです。また、研削量Qを除去するのに作用した切れ刃数nは、切れ刃密度λ、研削幅B、砥石周速度V、時間τに依存します。すなわち、n=λ・B・Vです。, ここで、作用した切れ刃の数だけ切りくずが生成されると仮定すると、1個の切りくず体積は、研削量を切れ刃数で割った値となります。すなわち、1個の切りくず体積q=Q/nです。したがって、q=(1/λ)・(v/V)・tとなります。, また、切りくず1個の形状を、近似的に断面積a、切削長さℓの三角柱とすれば、a=q/ℓとなります。この場合、長さℓは接触弧の長さと仮定します。Dは砥石径です。したがって、a=(1/λ)・(v/V)・(t/D)0.5となります。この切削断面積を、平均切りくず断面積と呼びます。, 平均切りくず断面積aに、工作物の比研削抵抗k0を掛けると、単一砥粒当たりの研削抵抗fが求められます。すなわち、f=k0・aです。この場合の比研削抵抗とは、切りくずの単位面積当たりの接線研削抵抗で、工作物の材質に依存します。, 前回は、さまざまな研削形態と、その背景となる砥粒保持力と研削抵抗の関係や、作用硬さを説明しました。今回は、延性モード研削とぜい性モード研削を取り上げます。また、最大砥粒切り込み深さ(tmax)と、臨界砥粒押し込み深さ(Dc値)の関連を解説します。, 研削加工はフライス加工と似ています。フライス工具の切れ刃が無数に多くなったものが、研削加工に用いられる研削砥石です。フライス加工では切削条件を設定する際、刃当たりの送りを考慮します。一方、研削加工では、平均切りくず断面積や、最大砥粒切り込み深さが問題となります(図1)。, 平均切りくず断面積は、単一砥粒に作用する研削抵抗に影響し、研削時における砥粒の摩耗や工作物の変形などを考える上で大切です。また、鋼材のような延性材料の研削加工において、研削条件を設定する際によく用いられます。一方、硬ぜい材料の研削加工では、最大砥粒切り込み深さが考慮されます。, 最大砥粒切り込み深さ(tmax)は、平面研削の場合、幾何学的な解析より、tmax=2・μ・(v/V)・(t/D)0.5として計算されます。μは有効切れ刃間隔、vは工作物速度、Vは砥石周速度、tは切り込み、Dは砥石径です。最大砥粒切り込み深さは、有効切れ刃間隔や工作物速度に比例して大きくなり、反対に砥石周速度が高くなると小さくなります。, 最大砥粒切り込み深さは、セラミックスやガラスなどの硬ぜい材料を研削するときの亀裂(クラック)の発生状況を推定するために用いられます。例えば、砥粒切れ刃の形状を四角すいで近似し、それを工作物に押し込んだと仮定します。工作物が鋼材のような延性材料の場合、押し込まれた四角すいの先端形状が圧痕として工作物表面に残ります(圧子圧入)。硬ぜい材料の場合、圧痕の稜線(りょうせん)部に亀裂が発生します。亀裂を目視で観察することは困難です。超音波顕微鏡を用いると鮮明な画像が得られます(図2)。, 圧子圧入の際に、工作物表面に発生する亀裂の進展状況は、セラミックスの種類により異なります(図3)。ジルコニアZrO2の亀裂の進展長さは短く、次いでホットプレス窒化ケイ素HPSN、アルミナAl2O3となり、ホットプレス炭化ケイ素HPSCは最も長くなっています。このことは、炭化ケイ素HPSCやアルミナAl2O3を研削する場合に、亀裂が進展しやすく、すりガラスのような破砕形の研削となりやすいことを示しています。, 前述のように、砥粒切れ刃の形状を四角すいに近似し、一定の負荷荷重で工作物(硬ぜい材料)に押し込んだ場合を仮定してみましょう。四角すい圧子の押し込み深さは、負荷荷重に依存します。荷重が大きくなり、砥粒押し込み深さが一定の値に達すると、圧子の下に亀裂が発生します(図4)。亀裂の発生に対応する砥粒の押し込み深さを、臨界砥粒押し込み深さ(Dc値)と呼びます。研削時に砥粒切れ刃の食い込み深さが工作物材質に依存する臨界押し込み深さを超えると、破砕形の研削になりやすいことを示しています。, 硬ぜい材料の亀裂の発生に対応する臨界砥粒押し込み深さを、Dc値と呼びます。臨界砥粒押し込み深さは、破壊じん性の2乗に比例し、弾性係数(ヤング率)と硬さに反比例します。この場合、破壊じん性は、亀裂の伝播(でんぱ)に対する抵抗力を示します。, 前回は、延性モード研削とぜい性モード研削、最大砥粒切り込み深さ(tmax)と、臨界砥粒押し込み深さ(Dc値)の関連を説明しました。今回は、研削砥石と超砥粒ホイールを取り上げます。また、作業目的に応じた研削砥石の選択方法を解説します。適切な研削砥石を選択することで、多くの研削トラブルを回避できます。, 研削砥石と超砥粒ホイールは、見た目はよく似た研削工具です。しかし、その構造には違いがあります。研削砥石は、砥石の外側から内部まで全体の組成は均一です。一方、超砥粒ホイールは、台金(コア)と外周部の砥粒層で構成されています。研削砥石と超砥粒ホイールでは、JIS規格も異なります。例えば、ビトリファイド研削砥石はJIS R 6210で、超砥粒ホイールはJIS B 4131で規定されています。, 研削砥石は、砥粒、結合剤および気孔の3元系でできています(図1)。砥粒は切れ刃の働きを、結合剤は砥粒を支えるホルダーの働きを、気孔は切りくずを排出する働きをします。砥粒、結合剤、気孔を、研削砥石を構成する3要素と呼びます。, 研削砥石の3要素は、さらに細かく分類できます。まず、砥粒の種類や、大きさを示す粒度によって分けられます。また、研削砥石中に占める砥粒の体積分率を砥粒率Vgといい、組織という指標で表します。同様に、研削砥石中に占める結合剤と気孔の体積分率を、それぞれ結合剤率Vb、気孔率Vpといい、Vg+Vb+Vp=1となります。結合剤率Vbは、結合度という指標で表します。気孔率Vpは、組織と結合度が分かれば、自動的に決まります。このように、砥粒の種類と粒度、結合剤の種類と結合度、気孔の組織を、研削砥石の3要素5因子といいます(図2)。, ここで問題なのは結合度です。例えば、一般的なビトリファイドボンドは、ケイ石、粘土、長石の3元系で構成されています。しかし、組成は砥石メーカーにより異なり、結合剤率Vbとして一律に規定できません。そのため、二又ビット法(により測定された値が、結合度として規定されています。測定には、大越式結合度試験機を使用します(図3)。, 超砥粒ホイールには、気孔を含まず、砥粒と結合剤で構成される2元系マトリックスタイプと、気孔を含む3元系ブリッジタイプがあります。この場合、組織の代わりにコンセントレーション(砥粒層中に砥粒がどれだけ含まれているかを表す指標) が用いられます 。, 研削砥石の表面に貼られたラベルには、砥石の仕様が記載されています。例えば、図4のラベルでは、WAは砥粒の種類、46は粒度、Hは結合度、Vは結合剤の種類を示しています。また、MAX 2000 M/MINは、最高使用周速度を示しています。組織は省略可能なので、図4には表示されていません。, 超砥粒ホイールの仕様は、台金に刻印されています。図5のラベルでは、CBは砥粒の種類、140は粒度、Nは結合度、125はコンセントレーション、BSP2のBはボンドの種類(レジンボンド)、SP2はボンドのメーカー独自記号、3.0は砥粒層の厚さを示しています。, 研削砥石の仕様表示の詳細を紹介します。仕様には、砥石の形状、縁形、寸法、砥粒の種類、粒度、結合度、組織、結合剤の種類、細分記号および最高使用周速度が記されています。砥石の形状には、平形、ストレートカップ形、テーパカップ形などがあります。縁形は、外周端面の形状を意味する記号(A~P)で示されます。砥粒の種類には、アルミナAl2O3系と、炭化ケイ素SiC系があります。結合度はアルファベットで示され、Aに向かうほど軟らかくなります。組織は0~14の数字で示され、0に向かうほど密になります。結合剤の代表的なものには、ビトリファイド、レジノイド、メタルがあり、それぞれV、B、Mの記号で示されます。, 超砥粒ホイールでは、組織に代わってコンセントレーションが用いられます。砥粒率25%をコンセントレーション100とし、その場合、1cm3当たり4.4カラットの超砥粒を含むと規定されています。さらに、砥粒層の厚みも規定され、1.5mm、2.0mm、3.0mmの3種類があります。, 研削加工を上手に行うには、作業目的に合った研削砥石を選択する必要があります。その際、砥石の5因子(砥粒の種類、粒度、結合度、組織またはコンセントレーション、結合剤・ボンドの種類)を適切に決めることが大切です。, アルミナAl2O3砥粒、炭化ケイ素SiC砥粒、ダイヤモンド砥粒、立方晶窒化ケイ素cBN砥粒から選択します。従来型のアルミナAl2O3砥粒や炭化ケイ素SiC砥粒は、ドレッシング条件次第で砥石面がさまざまな性状に変化するので、粗研削や仕上げ研削にも適用できます。これらの砥石には融通性がある一方で、使いこなすには技能が必要です。, 前回は、研削砥石と超砥粒ホイールの違いと、作業目的に応じた研削砥石の選択法を説明しました。今回は、砥石の使用面の振れを取り除くツルーイングと、砥粒の突き出し量を調整するドレッシングを解説します。作業目的に合った砥石を選択しても、ツルーイング・ドレッシングを適切に行わないと、上手な研削加工はできません。, バイトのような切削工具は、研ぎ直しなど形状の修正や調整を行わないと、上手な研削加工ができません。研削砥石も同様です。新しい砥石をフランジに取り付けたとき、砥石とフランジの中心は、必ずしも一致していません。このような状態でフランジを研削盤に装着すると、強制振動が発生し、工作物表面にびびりマーク(加工面に現れる特有の模様)が生じます。このため、砥石の振れを除去し、砥石とフランジの中心を一致させる振れ取り作業が必要です。これにより、砥石外周面は真円状態になります。, しかし、振れ取り作業を行った砥石も、研削を長く続けていると、砥石外周面に偏摩耗が生じ、工作物表面にびびりマークが発生します。このため、砥石外周面を再び真円状態に戻す、形直し作業が必要になります。このような振れ取り作業、形直し作業を、ツルーイングといいます(図1)。, ツルーイングを行っただけの研削砥石の作業面は、砥粒がボンド面からほとんど突き出ておらず、切りくずの排出が困難なので、切れ味がよくありません。そのため、摩耗した切れ刃を再び鋭利化し、チップポケット(砥石の表面にできる隙間やへこみ)を形作る作業が必要になります。これをドレッシング、または目直しと呼びます。, ツルーイングとドレッシングは似た作業なので、ドレッシングは忘れられてしまう場合があります。しかし、ツルーイング後の砥石作業面の状態では良好な作業ができないため、ツルーイング後は必ずドレッシングを行う必要があります。ツルーイング・ドレッシングには多くの方法があります。次に、代表的なツルーイング・ドレッシング法を紹介します。, 砥粒を用いるツルーイング・ドレッシングには、遊離砥粒を用いる方法と、固定砥粒を用いる方法があります。遊離砥粒を用いる方法には、ラップ定盤を用いる方法、遊離砥粒を高速で砥石作業面に噴射する方法、遊離砥粒と水の混合液を砥石と工作物の隙間に流し込むスラリー法などがあります。, また、研削砥石を研削することにより行うツルーイング・ドレッシングには、角形ブロック砥石を研削する方法、ブレーキドレッサを用いる方法、回転砥石を研削するロータリー法などがあります(図3)。, 角形ブロック砥石を研削する場合、バイスや台金に固定した砥石を横軸平面研削盤のマグネットチャックに装着し、所定の切り込みを与えてツルーイング・ドレッシングを行います。, ブレーキドレッサを用いる場合、ドレッサをマグネットチャックに装着し、回転する超砥粒ホイールを手送りします。砥石とホイールが接触すると、連れ回りを生じます。ブレーキドレッサにはブレーキがあり、連れ回り量が一定の値に達すると、引き戻される仕組みになっています。これにより生じる、砥石とホイール間のわずかな相対速度を利用して、超砥粒ホイールのツルーイング・ドレッシングを行います。, ロータリー法は、回転する研削砥石を、超砥粒ホイールで研削するツルーイング・ドレッシング法です。所定の切り込みを与えた超砥粒ホイールを、縦軸ドレッサに装着した幅の広い研削砥石で研削します。この場合、砥石幅の中央部の周速度と超砥粒ホイールの周速度を一致させる、いわゆる等速条件がポイントになります。このような条件下で研削砥石に往復運動を与えると、中央部近辺でわずかな相対速度が生じ、効率よく超砥粒ホイールのツルーイング・ドレッシングが行えます。また、砥石の中央部に、研削液を適量供給することが大切です。研削液を大量に供給すると、脱落砥粒が流され、砥石表面に留めることができません。脱落砥粒を砥石面に留めるには、幅の広い砥石を用い、研削液を適量供給します。効率のよいツルーイング・ドレッシングを行うには、超砥粒ホールのボンドを削り取り、マトリックス摩耗を生じさせます。, 遊離砥粒、研削砥石を用いたツルーイング・ドレッシングで大切なのは、砥石の仕様です。, 前回は、ツルーイング(振れ取り、形直し)と、ドレッシング(目直し)を説明しました。最終回の今回は、研削油剤の選び方と使い方を解説します。鋼材を研削すると、砥石と工作物の接触点近くの温度は非常に高くなるため、研削油剤の供給が必要となります。研削油剤には、工作物を冷却し、砥石の切れ味を良好に保つ作用があり、研削精度を高く維持できます。, 研削油剤は、切削油剤の一種です。そのため、研削油剤と切削油材は働きが似ています。切削油剤には、不水溶性切削油剤と、水溶性切削油剤があります。使用目的によって、切削油、切削液、研削液、クーラントに分類されます(図1)。分類に厳密な定義はないものの、不水溶性切削油剤で、主に潤滑を目的とするのが、切削油です。一方、水溶性切削油剤では、潤滑と冷却を目的とし、切削加工に使用するのが切削液、研削加工に使用するのが研削液です。また、主に冷却を目的とするものを、クーラントと呼びます。, 鋼材を研削すると、砥石と工作物の接触点近くの温度は非常に高くなり、研削面に焼けや割れなどの熱的損傷が生じやすくなります。研削加工は熱との戦いともいわれ、供給する研削油剤には、以下の働きが求められます(図2)。, ・冷却性:発生した熱を除去し、研削温度を下げることで加工面の熱的損傷を防止します。同時に、工作物の熱膨張を抑制し、加工精度を高く維持します。, 研削加工で用いられる研削油剤には、潤滑性と冷却性が同時に要求されます。そのため、水溶性の切削油剤を用います。水溶性切削油剤は、A1種、A2種、A3種に分類されます(図3)。A1種はエマルションと呼ばれ、牛乳のように水の中に大きな油性粒子を含みます。水で希釈すると乳白色になります。A2種はソリューブルと呼ばれ、せっけん液のように水の中に細かい油性粒子を含みます。水で希釈すると半透明または透明になります。A3種はソリューションと呼ばれ、油の粒子を含まず、防錆(せい)剤のように水に溶ける成分からできており、水で希釈すると透明になります。, 水溶性切削油剤を潤滑性能から見ると、エマルションが最も高く、次いでソリューブルで、最も低いのはソリューションです(図4)。一方、冷却性能から見ると、ソリューションが最も高く、次いでソリューブル、そしてエマルションが最も低くなります。, 通常の研削加工では、潤滑性と冷却性が必要なので、研削液にはソリューブルを使用します(図5)。また、鋳鉄の研削や、発熱の大きな鋼材の高能率研削にはソリューションを使用します。, 研削油剤の一般的な給油方法は、普通給油です。給油口(ノズル)から研削液を吐出し、研削砥石と工作物の接触点近くに給油します(図6)。, 一見すると、研削液は研削点近くに届いているように見えます。しかし、実際は届いていません。研削砥石は高速で回転しているため、外周部近くの空気層も巻き込み、研削液が研削点近くへ到達するのを妨げています。工作物の外周面に巻き付いて付着した研削液が、砥石の逃げ面方向から、わずかに供給されているだけです。.