研削仕上げ面粗さに関する研究 (仕上げ研削におけ
る，同一点研削回数について)
著者
中島 繁, 田中 秀穂
雑誌名
鹿児島大学工学部研究報告
巻
2
ページ
75-81
別言語のタイトル
Studies on the roughness of grind finish
surfaces
研削仕上げ面粗さに関する研究 (仕上げ研削におけ
る，同一点研削回数について)
著者
中島 繁, 田中 秀穂
雑誌名
鹿児島大学工学部研究報告
巻
2
ページ
75-81
別言語のタイトル
Studies on the roughness of grind finish
surfaces
研 削 仕 上 げ 面 粗 さ に 関 す る 研 究
(仕上げ研削における，同一点研削回数について）
中 島 繁 ＊ 。 田 中 秀 穂 ＊
ＳｒＵＤｍＳＯＮＴＨＥＲＯＵＧＨＮＥＳＳＯＦＧＲⅢVＤＦＩＮＩＳＨＳＵＲＦＡＣＥＳ ＳｈｉｇｅｒｕＮＡＫＡＳＨＩＭＡ，ＨｉｄｅｈｏＴＡＮＡＫＡ ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｏｂｔａｉｎｗｅｌliinishedsurfacesbygrindingOperation，itisofcoursedesirableto repeatgrindingseveraltimeswithoutgivingcuttilngdepthsonthesamepointoftheworks、The problemhereistheextenttowhichthegrindingoperationshouldbe､ｄｏｎｅｆｏｒｔheimprovement oftheworkingefTiciency、 Generallyspeaking，theiinishsurfnceswouldnotbeimprovedabovesomegradeaccording tothevibrationofgrindingmachineandothervariousreasons・ Theauthorsstudiedontheroughnesswithseveralsortsofmaterials（ST180,ＳＦ54,ＳＳ３４， ＦＣ１５ａｎｄＦＣ２０）tobegroundexaminingtheinHuencesofthosereasonsuponthefinish Surface・ Asobviouslyshowninthegraph，theroughnessisingeneralindicatｅｄｔｏｂｅｓｉｍｉｌａｒｌｙｓｔａ‐ tionalthoughaccompanyingmoreorlessdifferrenceinquantitativemeasurement・ Ｕｐｔｏ２０ｔｉｍｅｓｏfgrinding，theinfluenceofthemwasrevealedconsiderable，ｗｈｉｌｅａｔｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒａｂｏｖｅ２０ｔｉｍｅｓｔｈｅｒｏｕｇｈｎｅｓｓｔｕｍｅｄｏｕｔｓｈｏｗｉｎｇｎｏｉｍｐrovement・ Theideathattheincreasednumberwouldresultgoodsrufaceswasfoundｔｏｂｅｗｒｏｎｇ，ａｎｄ ａｌｓｏｉｔｗａｓｒｅｖｅａ１ｅｄｔｏｂｅａｇａｉｎsttheworkingeHiciency・ Accordinglytheauthorsconcludetheirresearchresultsasfollows：一 （１）Ｗｈｅｎｔｈｅｓａｍｅｐｏｉｎｔｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌａppliedisgiventhecuttingdepth，ｔｈｅdepths shouldbegreatlyaifected，accordinglyinthatoccasiontheinitialcuttingshouldbemadeina smallsize． （２）Ｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｇｒｉｎｄｉｎｇｏｎｔｈｅｓａｍｅｐｏintistobequiteenoughapplyingwithinsome 40times、 RecievedMay31，1962. 1 ． 緒 研削仕げにおいて，良好な仕上げ面を得るには，加 工物表面の同一点を，切り込みを与えず何回も繰り返 し研削すればよいことはいうまでもないが，作業能率 向上のために，どの程度にすべきかということを知る 必要がある． 一般に，仕上げ而粗さは，研削盤の振動，砥粒の籾 性の不均等，砥粒切刃への溶着金属の付着等の原因に よ っ て ， あ る 程 度 以 上 に は ， よ く な ら な い も の で あ る．更に研削仕上げの最高の鏡面仕上げの場合には， なお大きな影響をおよぼす． そ こ で 筆 者 ら は ， 各 種 の 被 削 材 を ， 種 々 の 条 件 を か え て 研 削 し ， 上 記 の 原 因 に よ る 影 響 を 検 討 し ＊磯械工学科． た． ２．実験装置ならびに方法 研 削 盤 豊 田 工 機 製 円 筒 研 削 盤臓石：亘鰐￨･本陶器製
砥石周速1650ｍ/minl750r.p､ｍ 研削液湿式３０ﾉ/ｍｉｎ 被 削 材 Ｓ Ｔ １ ８ ０ ４ ７ ゆ × 3 4 7 ＳＦ５４４７の×347 ＳＳ４１46.5仏×350 ＳＳ３４４７の×３５０ ＦＣ１５４３．×360 ＦＣ２０４４‘×360 ミーハナイ鋳鉄４５ゅ×290 被削材回転数６４，１１２，２００r､p､、ー ∼ 粗さ測定大越式表面粗さ検査機 縦3000倍，横５０倍 ＴＯ式顕微干渉計 各被削材について,最初切り込み，１０座,５〃の切り 込みを与え，その後，切り込みを与えず，２，４，８， ２０，４０，６０の各回数だけ，被削材の同一点を円筒研 削し，かつまた，被削材の回転数を６４，１１２，２００の 各ｒ・ｐｍにかえることにより，その表面速度を変化さ せ，その各々の回転数ならびに研削回数（C）毎に， 面粗さ（H1nax）を仕上面測定機により測定した． ３．結果および考察 測定した数値を図表にすれば，第１∼１４図の通りで ある． /’‐卜 Ａ−６０−Ｌ−Ｖ Ｓ Ｓ ３ 竿 ‘‘H十 切り込み／〃
Ｉ
一一一x一一一ぴ＝２５珊舟,Z孔 ＦＪ１一非
一一一﹄
ｌ州い︵陥堆
︽“韮”妙
︵乱︶わ作卜 1 ， 、 、 ､ 、 り . ｉ ｉ ｉ ２ ４ ８ ２ ０ ‘ 6〃 一 一 同 一 点 研 削 回 数 第 ３ 図 a， ２４伽”“訓印”
ひ ７ A−６１−Ｌ−Ｖ ５０ Ａ−６ひ一Ｌ−ｖ Ｓ丁／８０ ５ ５ ４ 」 河ｿ込み/“ β'一トト捨 切り込み／β戸 一一琴一一睦“‘]％,恥！
---クーー〃＝妬領錨､ ︵＆争いトーＩ 一 一 Ｕ ＝ ” , ５ よ'. 一 一 〃 ＝ 〃 ､ ５ −−−０−−ｕ＝29.5 ｓやいト 一一=←〃=2９．６、
4０》
、ＪＩｉ︲
へ ∼
3.ひ Ｉ へ 、 、ヘー、 1 − − − 』、ｻｰｰ
2.0＋i
Ｋ
− − − １ー ---9＝＝二三二二 J0L倍 △ ､ ヅ ー 芯 占 − 、 、 きわ作ト ｐ 一 一 一 一 一 一 一 〃 4０ Ｉ 一 一 一 Ｖ = 2 “ 芋〃 ' − − 同 一 点 研 削 回 数 第 １ 図 2 ４ ８ ２ ０ 一 一 同 一 点 研 削 回 数 第 ４ 図布
Ａ−６０−４−Ｖ"
'
１
ＳＦＩ_ざ手 A−６０−Ｌ−ｖ −−−０−−〃=245 ． 、 Ⅱ 切り込み／’/ａ S 丁 ／ ８ ''
麿
肺
一÷一一〃＝９．ざ'ﾜ緬P 切'ﾉ込み坪イ丁
一 一 同 一 点 研 削 回 教 第 ５ 図−−−１
一 一 同 一 点 研 削 回 数 第 ２ 図 --蕪--2ノー９．５勺Ｉ紬， ム ヅ ー ノ 6 . ざ 1 １ Ｓおいい 〃Ｒ蝋
26Lト 2 ４ ． ８ ２ ０ r ｊＩ
鑓
周 到 −１１１ ６０ 、 ｆ"‐iに
7７ ハ Ａ−６０−Ｌ−ｖ ∼'−−− C−８β−Ｌ一▽I
Ｉ
ＳＦ５弓牟 Ｆ Ｃ ／ Ｓ"
1
-r
照
切り込み恥 承り． 切り込み／牛Ｔ
---ぅ一一〃=８．７”金 −華一一〃＝妬,粥助,． ミ︶わいぃ Ｓわいト;
２ ０ − ，に
△ ひ ＝ / Ｓ ､ ２二匡腹嫌
− ← ひ = 2 タ ノ Ｆ ｏ 色峠
-も−−‐
-＋
八１
、Ｅ=Ｆ三Ｆ
８ ２ ０ ４ り 一 同 一 点 研 削 回 数 第 ９ 図 617 ” ２４ ２ ４ ８ ２ 〃 jiの 一 言 同 一 点 研 削 回 教 第 ６ 図 Ａ一''一匹−Ｖ ｒ−８０−Ｌ−ｖ ‘' 2 ４ ８ ２ り 1’１
Ｓ Ｓ ３ 卒 涙 ぐ ２ １卜
切ｿ込J”Ｊ７ａ ＃"￨Ⅱ ｇｏ． 切り込み／０戸 ---2←一ひ＝婚ﾜ淵』ｈ − と 一 ひ ＝ / Z l さ ︵きわ小ト 一一-零一一か＝”略血 一 一 ひ ＝ ぶ ぢ (６．；
Ｓわ卜怪Ｗ
−−０−〃=226 ヨ気 一 再 ← 〃 ＝ 2 亥 ク /２ Ⅱ Ⅷ購
ヨ０ １１‐ ０４蜜
￨
；
中 島 ・ 田 中 ： 研 削 仕 上 げ 面 粗 さ に 関 す る 研 究 一 一 同 一 点 研 削 回 教 第 ８ 図 切り込み／β〃 。 一 一 ミ ト ー ー ０．８． 一＝弓#富ミニＩ
１
‐
'
-
-
-
-
-
-
-へ∼？‘
柿
２〃． みわ昨ト ) − − 2 ４ ８ ２ ０ ＃０ 〃 β'‘
5り 一 同 一 点 研 . 削 回 数 節 ７ 図 − − 同 一 点 研 削 回 教 第 １ ０ 図 ‘ Ａ−８'一と一Ｖ 5． Ｓ Ｓ ４ ノ 一 一 ← 〃 ＝ ２ ３ . ョ Ｃ−８１−Ｌ−▽穂
ミ ー ヘ ナ イ ト 鋳 鮫 切ｿ込み５７〃 ’ ． ｰ 一 一 ○ 一 一 一 o 一ｒ−貢
半､』､‐！
'。 −−※一一〃＝”１Wﾙﾘ和も 19途 １１稲一ｋ．｜り︲ ﹂グ一Ｊ﹄一く 一、、幸二、互一 一ｇＪ−ログＬ’一一卜
、、一三、へ一一 刷州州洲い・∼、Ｉ、〃、一塞迦
トー爪 一 色 一 ひ ＝ / 恢 汐 −−←沙=2W【５ 一 一 一 X - − 〃 ＝ ９ ． ０ へ ＝ − Ａ − シ ー ノ 雪 E ８ ﹃②コ ミ︶わ巾−=一#＝
一 一 一 ＝ ー ハＩ
２ 必 ８ ２ ' ｂ一 節 ′フ 革’ 同一点ＥＨ尚'1回教 １ １ 図 Ａ 〃 ６０ 一 " １ F 2 ４ ８ ２ ０２ 芋 s 2 p ダ ' ６ １ ＞ ‐ 同 一 点 研 削 回 数 第 １ ２ 図 Ｃ−Ｚ０−Ｌ−▽ しても，面粗さはさほど向上していない．このことは よい仕上げ面をうるために，唯むやみに研削回数を増 せばよいという考え方は，誤った考えであり，又，作 業能率向上からみても，不利なことを示している． これらのことについて更に詳細に検討してみる． （１）切り込みの影響 研削面粗さに関する理論式は，円筒研削においては 佐藤氏')によれば，
Ｈ
=
;
1
幕
(
;
)
2
"
曾
十
器
釜
但しｒ･：加工物半径α：連続切れ刃間隔 恥 砥 石 半 径 的 ： 切 れ 刃 直 径 〃：加工物周速度ｋ：比例常数 γ ： 砥 石 用 速 度 / ： 送 り Ｅ：砥石幅 なる式で表わされるが，これからもわかるように，面 粗さは式自体としては，直接，切り込みには影響され ない． 又，小野氏2)によれば-,,/子,/吾V需掴
但 し ｃ ： 比 例 常 数 Ｅ ： 砥 石 幅 ｗ：平均切れ刃間隔〃：加工物直径 γ ： 砥 石 周 速 度 Ｄ ： 砥 石 直 径 〃 ： 加 工 物 周 速 度 ４ ： 切 り 込 み ／：送り 又，荻野氏3)によれば亙
=
(
c
"
)
誉
′
"
-
ｕ
"
，
(
；
)
雪
'
‘
(
'
-
"
獣
‘
）
４
‘
催
臓
(
鵠
)
ﾘ
3
《
'
−
１
腿
耀
）
但 し 〃 ： 研 削 回 数 ｃ ： 比 例 常 数 ｗ：平均切れ刃間隔』：切り込み ひ ： 加 工 物 周 速 度 Ｄ ： 砥 石 直 径 γ ： 砥 石 周 速 度 α ： 加 工 物 直 径 となり，切り込みによる影響は，極く小いさいものと されているが，実際には切り込みを大きくすると，面粗さは悪くなってくる．これは切り込みの増加ととも
に抵抗が増大し，従って研削面にビビリや，研削盤の 振動を誘起するための二次的な原因によるものであ る．又，小いさな切り込みにおいてはその心配もな く，切り込み２０浬程度以下では全く無視してもよい とされている4)．しかしながら，本実験の結果で明ら かなように（第１∼８図)，Ａ６０砥石にて研削した場 合は，Ｃ８０砥石にて研削した場合に比らべて，相当 ２ ４ ８ ２ " ｲ " β " 一 一 同 一 点 研 削 回 数 第 １ ４ 図 全般的にみて定量的には多少の違いがみられるが， 定性的には大体近似した傾向を示している． すなわち，同一点研削回数２０回程度までは，研削 回数による影響が大きいが，それ以後は研削回数を増 Ｃ−ＺＯ−Ｚ戸▽ Ｆ Ｃ ノ ヴ 切り込み５沙 切り込み５/（（ ---誇一一〃＝３．７究勉 ︵きわい怪 − ← 〃 ＝ 必 2 ２！
一 一 ← 〃 ＝ ２ ダ ノ １%鞭
卜
Ａ卜
Ｚ’ × 一 一 八岸
､
ト
Ｆ Ｃ ２ ‘ 一 一 同 一 点 研 削 回 数 第 １ ３ 図 Ｃ−３０−Ｌ−▽＃
０５０ｓＯ単３３２２
--->一一〃=８.泌農宛 一 一 公 一 ヅ ー メ ら : ５一ｓ争いト八Ｉ
一 一 ○ 一 γ ＝ 2 ダ クｌＬｌＬＬ絵
−−−，<F--z'＝知鰯秘 一 一 ひ = 趣 ８ 一 一 Ｇ . 一 一 〃 ＝ Ｚ 串 ミーハナイト鈴鉄 切り込方５座４ヨ３２２
︵１︶おいＦ＄八 ０中 島 ・ 田 中 ： 研 削 仕 上 げ 面 粗 さ に 関 す る 研 究 7９ に切り込みによる影響があるようである. すなわち，最初切り込み’0浬と５'仏の場合を比較 してみると，最初切り込み’0座の場合は，”の場 合に比らべて，同一点研削回数８回程度以下において はカーブが急な勾配を示し，研削回数を増すに従い， 大体一定値に落ちついてきてはいるが，研削回数の少 ない間は，５座の場合に対して大約２倍程度の粗さを 示している．本実験においては,最初切り込みを'0浬, ５座の２つしかとらなかったが，更に切り込みを大き くすれば，このカーブは急な勾配をもつことが予想で きる．このことは，ｃ砥石に比して仕上げ用といって も，比較的粗い粒度のために，切り込みの影響があら われたのである．従ってこのような場合，最初切り込 みが大きいときは，当然，同一点研削回数も増さねば ならないことが考えられる。 これに対して,Ｃ80砥石にて研削した場合，さほど 切り込みの影響が出ていないのは，砥粒自体の性質に よることも考えられるとともに，比較的粒度が小なる こと，被削材が鋳鉄のため，材質的にもろく，ねばり のないためと考えられる． 一般に仕上げ用としては，よく＃60,＃８０程度の 砥石が用いられるが，＃60程度の砥石で，軟鋼などね ばりのある材料の仕上げには，特に注意し，切り込み 増加のための溶着金属の付着などさけねばならぬこと で，唯’回で大きな切り込みを与え，あとを何回も研 削するより，最初から小いさな切り込みを与えなが ら，所定の寸法に仕上げるか，あるいは能率向上のた めには，最初大きな切り込みを与え，あと’回ごとに 切り込み量を減じていくかの方法によることが賢明の ようである． 第'５図に，同一点研削回数による仕上面のプロフ ィールの一例を示す． （２）加工物表面速度の影響 加工物表面速度をはやくするということは，作業能 率向上のための必須条件であり，出来得ればはやくす るに越したことはないが，面粗さの点からいえば，加 工物表面速度の選定は，他の研削条件ととも重要な因 子であるにもかかわらず，研削盤の振動とか，砥粒切 り込み深さの増大とかのために制限され，理論的には 大体砥石周速の１/100程度が推奨されているが，本実 験においても，大半は１６ｍ/ｍｉｎ程度付近の表面速度 がよい面粗さを示しているが，中にそれ以外の表面速 度でよい結果を示しているのが２．３あるが，これは 額后Ａ６０ Ｃ＝２
ﾍ
ﾄ
ﾊ
ﾊ
w
,
人
､
v
八
,
ｗ
Ｊ
Ｗ
Ｉ
ﾊ
ﾍ
w
V
w
ﾍ
､
ﾉ
１
W
､
斜
/
ｃ
＝
ィ
､.ＷＷ･wwww,へJwh･'字'+"1〆…ＭハルW,'w‘'沖ｗ,1ﾊﾊﾍＣ＝８ 八､ｖＷ執苗へ′VへYv-ﾙＹＭ/t,ﾊ烏〆ＬｗｗＷ旬,4鏑Ｖﾘﾍﾊﾍﾍ､ﾊﾊﾊぃC=" 人L司岬v,串"い〃−１岸〆、-v､〆L‐一安､ﾊｰｬ,∼諺､グー,ｖＣ＝” 、〆ﾍｯﾍｰヅw〆w-,縄_wい､鐸-洲ハハ鐸司へ,w∼……､奇病-ﾍ〆ﾍ､〆ｃ＝６０ 第 １ ５ 図 作業条件（後述の外的振動）によるものである， すなわち，振動の問題は研削盤自体による振動もさ ることながら，このような仕上げ研削になると，外的 条件による振動の影響が大で，日中けん騒の中では外 部の交通機関の走行による振動，他の機械の運転時の 振動などの仕上げ面に与える影響，あるいは測定機の 作動状態に敏感に感受するなど，夜中に行う実験は極 端によく，この方面の検討も仕上げ課程にあっては， 作業者も充分考慮あって然るべきである． （３）研削回数による面粗さ向上率 研削回数の増加により，どの程度面粗さが向上する かを知るために，同一点研削回数２回のときの而粗さ を基準にとり，４，８，４０，６０の各研削回数における 而粗さと比較し，次式により計算し各研削回数ごとの 百分率であらわし，これを而粗さ向上率と名付けた (第１６，１７図)．す
な
わ
ち
｡
=
竺
言
勢
×
'
0
0
(
%
)
ｅ＝面粗さ向上率砥＝２回研削後の面粗さ 葛 z ＝ 〃 回 〃 基準面として，２回研削後の而粗さをとったのは， 唯１回研削後の面粗さを基準面粗さとしてとること は，加工面を超仕上げでもしておかぬ限り，前加工の 面粗さが残っていることの不安を除くためである． 図からも明らかなごとく，どの被削材についても， 同一点研削回数の少ない間は（20回程度まで）比較的 高い向上率を示しているが，同一点研削回数の増加に つれて，それ以後は余り高い向上率を示していない． Ａ６０砥石の場合（第１６図）一般に最初切り込みが− − シ 同 一 点 研 削 回 数 第 １ ６ 図 Ｃ−８０−Ｌ戸Ｖ 僅かに１％前後の向上しか示していない． Ｃ80砥石においては，一般にＡ60砥石の場合より 低い向上率を示しているが，この場合でもＡ60砥石 の場合と同じように，同一点研削回数の比較的少ない 間は割合高い向上率を示しているが,６０回研削後の面 粗さは，４０回研削後の面粗さに対して，大約２％前 後の向上率しか示していない． したがって,一般に仕上げ用として用いられる＃60, #80程度の砥石では，同一研削回数は４０回程度以下 で充分と思われる． なお，Ａ60砥石によって比較的にＣ80砥石による よりも，良好な仕上げ面が得られているのは，あらゆ る研削条件が適当したためと思われるが，このことは 一般にいわれているように，粒度の粗い砥石でも相当 に注意し，また研削条件が適当であれば，良好な仕上 げ面を得ることが可能であることを如実に示してい る． （４）砥石のバランスについて 次に砥石のバランスについての面粗さの影響を示す が，バランスの影響も大で，砥石の取り付け時には， 充分注意して，バランスピースにより，静的バランス をとって実験を行なったにもかかわらず，時たま作業 始めとかに非常に大きなうねりをきたすことがある． これは本実験においては，湿式研削であったために砥 石に浸透した研削液が，研削盤の運転休止中に砥石の 下部にたまり，したがってその重さのためにバランス をくづしたものと思われる．これは作業者の注意すべ きことで，作業開始前に充分の予備ナラシ運転を行な い，砥石の回転による遠心力でもって，砥石内部の研 削液を充分放散せしめた後，研削作業にうつるのが妥 当であろう．第18図は同じ研削条件にて，研削した ものの比較である．すなわち,砥石周速1650ｍ/ｍin， Ａ-60-.とＶ 最 初 切 り 込 み / 0 座 最 初 知 り 】 込 み ５ 座 AF60-Z-デＶ
