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超 高 速 研 削 砥 石 の 開 発 とガ ラ ス の 加 工* 高

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Academic year: 2022

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(1)論. 文. 超 高 速 研 削 砥 石 の 開 発 とガ ラ ス の 加 工* 高. Ultra. 橋. high. 正. Speed. 行**. Grinding. Masayuki. Ultra. high. speed. grinding. and for quality. on the surface. speed. Grinding. region.. m/min.. It is found. high. speed. traverse. Ductile. grinding. Key words. of work.. is made. : ultra. high. attracting. Present. carried. mode. mode using. 治**. Glass. study. using. 黒. Beryllium. a metal. focuses. on grinding. 利. 次***. Core. Diamond. method. for improving. characteristics. machine. Wheel. KUROBE. as a processing. NC grinding. 部. with. of an optical. a magnetic. bearing. the productivity glass under. high. and also new type. metal beryllium is used as the core of wheel. Three kinds of wheel have under the conditions ranging from conventional grinding speed to 12000. varies. grinding,. attention. out using. with increasing. appearance. speed. 修. of Optical. made in which are conducted. that grinding. one.. 田. TAKAHASHI, Shyuji UEDA and Toshiji. has been. has been. grinding wheels have been been produced. Experiments. 上. on the surface bond. the revolution ground. under. speed. of wheel. the ultra. high. from conventional. speed. can. be seen. to ultra in which. wheel.. beryllium. core wheel,. shear. mode. grinding,. magnetic. bearing,. glass. と な る か らで あ る、 本 研 究 に お い て も小 型 の 加 工 機 に 搭 載 す る 1.. 緒. こ とを 意 図 し,小. 言. 径砥石 を用 いて超 高 速研 削 を実 現 す る こと と. した. 光 学 ガ ラ ス は,耐. 熱性 や形状 安 定性 等 の耐久 性 に優 れ て い る. た め,高 精 度 な レ ン ズ等 に 多 く用 い られ て い る.硬 性 質 を 持 っ ガ ラ ス レ ン ズ は,研 げ られ る.し. か し,そ. 削,ポ. くて も ろ い. リ シン グ工 程 を 経 て 仕 上. の 工程 は 多 くの 時 間 を 要 し,加 工 コ ス ト. 上 昇 の 要 因 と な って い る.そ る試 み が な さ れ て い る.例. こ で,こ. れ らの工程 を高能 率化 す. え ば,Wrightら. 限 り良 好 な 加 工 面 に仕 上 げ,そ. は研 削工 程 で可能 な. の後 わず か な ポ リシングを施 す. の み で レ ン ズを 作 成 して い る1).ま. た,上. 田 らは 研 削 加 工 の み. か った こ と が 可 能 に な りつ つ あ る.例 周 速 度 を150m/s以. 来実現 で きな. え ば,Tawakoliら. は砥石. 上 に ま で 高 め て 焼 入 鋼 の 研 削 を 行 い,高. 能率. 著 者 ら は,光. 学 ガ ラ ス に対 し超 高 速 領 域 下 で の 研 削 を 試 み て. 研 究 で は,初. 砥 石 の 開 発 を 行 い,そ 研 削 した.そ. 上)5). を 行 う とす る と,ス ピ ン ドル の 回 転 数 は 毎 分5万 回 転 以 上 必 要 と な る.遠 心 力 は 回 転 数 の 二 乗 に 比 例 して 大 き くな る た め,超. 高. 速 研 削 砥 石 の 設 計 に 当 た って は,以 下 の3点 に 特 に 配 慮 す る必 要 が あ る.安. 全 面 か ら,(1)遠 心 破 壊 に耐 え る強 度 を 有 し て い る必. 要 が あ る.超. 高 速 領 域 の 周 速 度 を 持 つ 砥 石 が 破 壊 した と き の エ. ネ ル ギ ー は す さ ま じい も の が あ り,充 分 な配 慮 が 必 要 で あ る. ま た,精. 度 の 点 よ り,(2)遠 心 力 に よ る ホ イ ー ル の 変 形 が 少 な い 心 力 に よ る ホ イ ー ル の 伸 び は,い. 材 質 を 用 い て も無 に す る こ と は 不 可 能 で あ るが,小 とで,相. かな る. さ くす る こ. 対 的 に 変 形 に 基 づ く誤 差 要 因 も減 少 す る.最. 後 に,(3). 軽 量 で あ る必 要 が あ る.軽 量 化 を 図 る こ と に よ っ て ス ピ ン ドル の 危 険 速 度 も向 上 し,安 全 に 超 高 速 の 周 速 度 を 得 る こ と が 可 能. に 加 工 で き る こ と を 報 告 して い る3).. い る4).本. 砥 石 を 用 い て 超 高 速 研 削(V=10000m/min以. こ と が 必 要 で あ る.遠. で 光 学 的 鏡 面 を 得 る 試 み を 行 っ て い る2). 一 方 ,最 近 の 工 作 機 械 の 精 度 向 上 は 著 し く,従. 外 径 φ60の. に な る と 考 え ら れ る.. め に 超 高 速 研 削 を 実 施 す る上 で 必 要 な. の砥 石 を用 いて超 高 速領 域 下 で ガ ラスを. の 結 果,破. 壊 が ぜ い性 か ら延 性 モ ー ドに 遷 移 す る. 切 込 み 深 さが 存 在 す る こ とが 明 らか と な っ た.ま. た,超. 高速領. 域 下 で は通 常 の 研 削 の場 合 と は 異 な る 研 削 特 性 が 観 察 さ れ た.. 2.. 超 高速 研 削用 砥石 の 開発. ム ー ビー 用 レ ン ズ や 磁 気 ヘ ッ ド等 の 光 学 ・電 子 部 品 を 量 産 す る場 合,比 由 は,限 * ** ** *. 較 的 小 型 の 加工 機 が 用 い られ る こ と が 多 い.こ. の理. ら れ た ス ペ ー ス 内 に 多 くの 設 備 を 設 置 す る こ と が 可 能. 原稿 受付 正 会 員 正 会 員. 平 成6年3月16日 松 下 電 器 産 業(株)(門 真 市 松 葉 町2‑7) 金 沢 大 学 工 学 部(金 沢 市 小 立 野2‑40‑20). Fig.1. Beryllium. core. grinding. wheel. 精密工学会誌 Vol. 60, No. 12,. 1994. 1791.

(2) 高橋 ・上 田 ・黒部:超 高速研削砥 石の開発 とが ラスの加工. い ま,図1に 示 す 取 付 用 の 軸 穴 の 空 い た 回 転 円 盤(砥. 石)を. 考. そ こで 比 較 の た め,S45C,ア. え て み る.等. 厚 中 空 回 転 円 盤 の 最 大 円 周 応 力 σm,x,半 径 方 向 の. の3種 の 材 料 で 回 転 円 盤(砥. 変 位Uは,次. 式 で 表 され る.. の 変 形(伸. び)を. 径 φ40,厚. み2tで あ る.ま. (1>. ル ミニ ウ ム(A5052),ベ 石)を. リ リウム. 製 作 し,回 転 時 の 半径 方向 へ. 測 定 し た 。 回 転 円 盤 の 寸 法 は,外. 径 φ60,内. た,円 盤 の 回 転 は 毎 分6万 回 転とした.. 測 定 方 法 及 び 結 果 を 図2に 示 す.測 定 は 同 図2(a)に 示 す よ うに, 非 接 触 測 定 が 可 能 な レー ザ 変 位 計 を 用 い て 行 っ た.測 定 に際 し. (2>. て,円. 盤 の 取 付 誤 差 に よ って 生 じ る偏 心 振 れ の 影 響 が 小 さ くな. る よ うに,サ ン プ リ ン グ レー トを25μsと (E:ヤ. ン グ 率,v:ボ. R,:内. ア ソ ン 比,ρ:比. 半 径,R、:外. 重,ω:角. 半 径,k:R、/R1,g:重. こ こ で,式(1>のR、,ω,kの. タ を 平 均 化 す る こ と で,変 位 測 定 値 と した.ま. 力 加 速 度). で 回 転 さ せ た 時 の 伸 び の 測 定 結 果 を 図2(b>に 示 す.図2(b>から,. 各 値 が 一 定 で あ る と 仮 定 す れ ば,. 最 大 円 周 応 力 σm。。の 値 を 小 さ くす る に は,比 重 ρ の 小 さ な値 の 材 料 を 選 定 す る 必 要 が あ る こ と が 式(1>よ よ って,①. りわ か る.こ の こ と に. の 遠 心 破 壊 の 危 険 性 が 減 少 し,③ の ス ピ ン ドル の 危. 険 速 度 も向 上 す る.一 す る に は,比. 方,式(2)か. して 得 た1024個 の デー. 速 度,. ら,② の 砥 石 の 変 形 を 小 さ く. 弾 性 率 の 大 き な 材 料 を 用 い れ ば よ い こ と が わ か る.. S45C,ア. た.毎. ル ミニ ウ ム は 比 弾 性 率 が ほ ぼ 同 じ程 度 で あ る た めか,. 同 程 度 の 伸 び を 示 した.し. か し,ベ. リ リ ヴ ム は そ れ ら に比 べ,. 約1/4以 下 の 値 と な って い る. 砥 石 コ ア に ベ リ リ ウ ム を 用 い る場 合 は,め 従 来 よ り使 用 さ れ て い るSK材 そ の た め,メ に,炉. っ き等 の 処 理 も,. と 同 様 に 行 う こ と が 可 能である.. タ ル ボ ン ド砥 石 製 作 時 に お い て も こ れ まで と同様. 中 で砥 石 を 焼 成 し,同 時 に 砥 石 と コ ア の 接 合 を行 うこと. が で き る.所 要 の 強 度 も比 較 的 容 易 に 得 られ る.ま Table. 1. Physical. properties. of. metal. beryllium'). 分6万 回転. フ ァ イ ド,レ. た,ビトリ. ジ ン等 の 各 種 ボ ン ド砥 石 の 作 成 も,従 来 の 製法 を. 変 え る こ とな く 司 能 で あ る.当 然,各. 種 の 形 状 の 砥 石 の 製作 も. 容 易 で あ る. 実 験 に供 した メ タ ル ボ ン ド砥 石(図1)は,申. 心 に 穴 の あ いた. 形 状 と な って お り,高 速 回 転 に 不 向 きで あ る と 考 え られ る.し. 本 報 で は上 記 の こ と を 考 慮 し,砥 石 の ホ イ ー ル コ ア(台 に ベ リ リ ウ ム を 用 い て,新. し く研 削 砥 石 を 開 発 し た.ベ. 金) リ リウ. ム は 原 子 番 号 が 周 期 律 表 で4で あ り,比 重 が 小 さ い 金 属 材 料 で あ る.砥 石 の 作 成 に 供 した ベ リ リ ウ ム の 特 性 値 を 表1に 示 す.ベ リ リ ウ ム は 軽 量 ・高 剛 性 で あ る た め,回 っ,発. か し,取 付 け に 便 利 で あ る こ と か ら実 験 に 使 用 した.ま. た,砥. 石 の 形 状 は,応. 石部 も. 力 解 析 が 容 易 に 行 え る よ う配 慮 して,砥. 含 め 一 様 厚 さ と な っ て い る.高 速 回 転 時 の メ タ ル ボ ン ド砥石 の 応 力,ひ. ず み の 状 態 は,有. 限 要 素 法 を 用 い て 解 析 した.解 析 の. 際 に必 要 と な る砥 石 の 機 械 的 諸 性 質 は あ ら か じめ 実 測 した. メ タ ル ボ ン ド砥 石 に つ い て,そ. の 機 械 的 性 質 を 測 定 した結果,. 転 時 の 変 形 が 少 な く,か. 生 す る応 力 も低 く 破 壊 す る可 能 性 も小 さ い と 考 え ら れ る.. Fig.3. (a) Mesurement. Stress. distribution. in. cross. section. of. wheel. by laser. (b) Elongation Fig.4 Fig.2. 1792精. Elongation revolution. of. wheel. 密工 学 会誌 Vol. 60,. core. No.. during. 12,. ultra. 1994. high. speed. Relation between circumferential. elongation stress. of. wheel. and. maximum.

(3) 高橋 ・上 田 ・黒部:超 高速研削砥 石の開発 とが ラスの加 工. ヤ ン グ 率E=10DGPa,比. 重 δ=753Pa,ボ. コ ア と の 接 合 強 度 は1DOMPaで. ア ソ ン比ν=0,3の. あ る,応. は 中 空 で 回 転 し て い る と 仮 定 し,ま 慮 し て い な い.解. 析 結 果 を 図3に. 示 す.砥. 10万 回 転 時 の 値 を 示 し て い る.メ チ で あ る.図3か. た,取. こ と が わ か る.し. た が っ て,破. 石 の 応 力 状 態 は,毎. 内 周 で240MPaに. ッ. 達 してい る 度. 壊 の 可 能 性 は 少 な い と い え る.. の 伸 び と 最 大 円 周 応 力 の 解 析 結 果 を,そ ず れ の コ ア を 用 い て も,毎 分8万. る と 考 え ら れ る.し. か し,回. が 鉄 系 コ ア に 比 べ1/4程 い る と い え る.本. condition. 分. ベ リ リ ウ ム コ ア と 鉄 系 コ ア の 応 力 状 態 を 比 較 す る た め,砥. す.い. Grinding. 付 ジグの拘 束力 は考. か し,砥 石 接 合 面 で の 最 大 主 応 力 は20MPa程. と 比 較 的 小 さ い.し. 2. 石. ッ シ ュ の サ イ ズ は0.2mmピ. ら,円 周 応 力 は,最. Table. 値 を 得 た.. 力 解 析 に 際 し て は,砥. れ ぞ れ 図4に. 石. 併 載 して示. 回転 まで安 全 に使 用 で き. 転 時の伸 びは ベ リリウム コ アの方. 度 と な り,変 形 伸 び の 観 点 か ら は 優 れ て. 解 析 結 果 は,図3に. 研 削 面 の 粗 さ の 測 定 は,触 式 式 粗 さ計 を 用 い て 加 工 方 向 に ト レー ス し て 行 っ た.ま. た,シ. ェ ア モ ー ド研 削 さ れ た 表 面 の評 価. に は,光 学 式 表 面 粗 さ 計(WYKO社TOPO3D)も. 併 用 した.. 示 した レー ザ 変 位 計 に よ る. 表2に 実 験 条 件 を ま と め て 示 す. 測 定 結 果 と よ く 対 応 し て い る.. 4.. 3. 4.1. 砥 石 を 高 速 回 転 させ る た め,磁. 気 軸 受 ス ピ ン ドル を 搭 載 し た. 超 精 密NC加 工 機 を研 削 装 置 と し て 使 用 した.本 な 二 軸 直 交 テ ー ブ ル を 持 ち,レ で き る 機 構 を 有 して い る.図5に. 装 置 は,高. 精度. ー ザ 測 長 に よ り精 密 位 置 決 め が 実 験 装 置 の 模 式 図 を 示 す.. シ ェ ア モ ー ド研 削 の 可 能 性 の 検 討. 図6に,砥. 石 幅 相 当 の 溝 加 工 した 際 の 切 込 み 深 さ と表 面 粗 さ の. 関 係 を 示 す.研. 削 試 験 は,SD2000メ. 送 り 速 度fを1mm/而n,研. を 表 す.図6(a)に. 合(○. Schematic magnetic. 実 験 は,次. view bearing. of. NC grinding. machine. に 示 す2つ の 方 法 で 行 った.第1番. 印),切. ら,砥 石 周 速 度 が12000m/minと. 込 み 深 さ が 約3μmあ. の測定 値 の平 超 高 速 の場. た り まで表面 粗 さは ほぼ一. with. 目 の 実 験 は,ワ. 方 同 に送 り砥 石 幅 相 当 の 溝 加 工 を した.本. の 基 本 的 な 事 象 を 把 握 す る の に 都 合 が よ い.実. 込 み 深 さ と表 面 粗 さ の 関 係. プ ロ ッ ト し て い る 実 験 値 は,6回. (a). ー ク を取 り付 け た ス ピ ン ドル が 回 転 し な い よ うに 固 定 し た状 態 で,一. タ ル ボ ン ド砥 石 を 用 い て,. 削 速 度Vを2000,80GO,12000m/minの3. 通 り に 変 え て 行 っ た.図6(a>は,切. 均 を 表 す.図6(a>か. Fig.5. 実 験 結 果 と考 察. 研 削装 置 と実験 方法. 実 験 は,研. 削. 験 の 際 は,ワ. ー. Surface. roughness. ク を 砥 石 の 運 動 方 向 に対 し極 くわ ず か 傾 け て お き,切 込 み 深 さ が 連 続 的 に変 え られ る よ う に した. 第2番 目 の実 験 と して,平 異 な り,ワ. 面 加 工 を 行 っ た.第1番. ー ク ス ピ ン ドル に 回 転 を 与 え て,ワ. 中 央 に 同 け て 砥 石 を一 定 の 速 度 で 送 り研 削 し た.前 を 避 け る た め,所. 目の実 験 と. ー クの外周 よ り 加 工 の影響. 定 の 切 込 み で 研 削 を5回 繰 り返 し,そ の5回 目. の 値 を 実 験 値 と した.本. 実 験 で は,メ. 別 途 製 作 した レ ジ ン,レ. ジ ン メ タ ル混 合 ボ ン ド砥 石7)を 用 い て. タ ル ボ ン ド砥 石 以 外 に,. 研 削 実 験 を 行 った. 本 実 験 を 開 始 す る に あ た って 予 備 実 験 を 行 った 。 そ の 結 果, 超 高 速 領 域 で は 研 削 焼 け が 生 じや す い こ とが わ か っ た.そ. こで. 研 削 の 際 は,2本 の ノ ズ ル か ら研 削 液 を 高 圧 ポ ン プ(1MPa)で. 圧送. した.そ. の 結 果,研. 削 焼 け を 防 止 す る こ とが で き た.. Fig.6. (b). Ground. surface. Relation depth of. between cut. ground. of. glass. surface. 精密工学会誌 Vol. 60, No. 12,. roughness. 1994. and. 1793.

(4) 高橋 ・上田 ・黒部:超 高速研 削砥石の開 発とがラ スの加工. Fig.7. Ground. surface. topography. of. shear. mode Fig.8. 定(50nm以 下)の 値 とな る こ と が わ か る.そ. して,そ. 込 み 深 さ に な る と ぜ い性 破 壊 した 加 工 面 が 所 々 生 じ始 め,急 に表 面 粗 さ が 増 大 し,深 面 粗 さ:約350nm)と. さ で7〜8μmの. な る.す. 激. 所 で ほ ぼ 一 定 の 値(表. な わ ち,表 面 粗 さ は 切 込 み 深 さ と. と も に3っ の 過 程 を 経 て 変 化 す る. 砥 石 の 周 速 度 が2000,8000m/minの μmの 所 ま で,12000m/minの 以 下)と な るが,そ に増 大 す る.こ. 場 合 は,切 込 み 深 さ が 約1. 場 合 と 同 様 に ほ ぼ 一 定 の 値(50nm. れ らの 低 周 速 度 の場 合 も,表 面 粗 さ は 超 高 速 度. の場 合 と同 様 の 形 態 と な る.図6(a)の. 図 中 に示 す ①,②,③. は,. 3段 階 変 化 を 示 す 各 過 程 に お け る 表 面 粗 さの サ ン プ リ ン グ 位 置. 微 鏡 写 真(研. 削 様 態)を. の各場 所 に お ける研 削面 の光 学顕 示 す.図6(b>か. 切 込 み 深 さ に よ り延 性 領 域(同. ら,研 削 面 の 様 態 は,. 図 ①),ぜ. い 性 領 域(③),延. ・ ぜ い 性 領 域 が 混 在 す る遷 移 領 域(②)の3っ. 性. の 領 域 に分 か れ る. こ と が わ か る. 削 条 痕 が 明 り ょ う に 観 察 さ れ,延. に よ って 加 工 さ れ た こ と が わ か る.図7に,そ. 行 った.図7の. 性 モー ド. の 三 次 元 トポ グ ラ. 定 は 光 学 式 表 面 粗 さ計(WYKO社TOPO3D)を. 用いて. 立 体 観 察 か ら も,加 工 面 は 延 性 モ ー ドに よ って 創. 成 さ れ た こ と が わ か る.ま. た,図7を 仔 細 に 観 察 し て も加 工 面 に. は き 裂 は 見 られ な か った.. force. and. depth. of. cut. る こ と,す. な わ ち,砥 石 を 高 速 回 転 さ せ る こ と に よ って,容. に延 性 モ ー ドの 加 工 面 が 得 られ た もの と 思 わ れ る.逆 こ と に よ って,①. 易. に周速度. 粒 切 込 み 深 さ が そ れ だ け 大 き くな る .こ の. か ら② へ 研 削 モ ー ドが 変 化 した と 考 え られ る. 研 削 モ ー ドが ② か ら③ へ 遷 移 す る と き も,臨. 界 切 込 み 深 さが. 現 れ る.加 工 面 全 体 が ぜ い性 モ ー ドに な った と こ ろ が 臨 界 点 に 相 当 す る.ぜ. い 性 モ ー ドの 表 面 粗 さ に は,加. 工速度 の影 響が認. め られ な か っ た. 次 に,図6に. 示 した よ う な 研 削 モ ー ドが,研 削 抵 抗 との 間 に何. ら か の 相 関 関 係 が あ る の で は な い か と考 え,研 行 った.研. 削抵抗 の 測定を. 削 を 行 う と砥 石 を 介 して 磁 気 軸 受 に 負 荷 が か か る.. こ の た め,磁. 気 回 路 に 流 れ る 電 流 が 変 化 す る .こ. の電 流 変 化 を. A/D変 換 し,パ ソ コ ン に 取 り込 み 高 速 演 算 さ せ る こ と に よ って 研 定 結 果 を 図8に 示 す,加. と法 線 力 の2っ が あ る が,接. 工 抵 抗 に は,接 線 力. 線 力 に関 して は,そ の 値 は 磁 気 軸 受. の 加 工 抵 抗 測 定 シ ス テ ム の 分 解 能 よ り小 さ く,測 定 で き な か っ た.そ. の た め,法 線 力 の み に っ い て 測 定 を 行 っ た.図8は. の 測 定 結 果 を 示 す.同. 法線力. 図 に は,2000,8000,12000m/minで. 研削 し. た 結 果 を 載 せ て い る. 図8か ら,法 線 力 は 平 均 切 込 み 量 が 大 き く な る に っ れ て 直 線 的. 図6に 示 す よ うに,研 削 モ ー ドが ① か ら② へ と遷 移 す る と き の 切 込 み 深 さ は,砥. grinding. 込 み 深 さ に 相 当 す る と考 え られ る.砥 粒 切 込 み 深 さ を 小 さ くす. 削 抵 抗 を 求 め た.測. 同 図 ① の 場 合,研. フ を 示 す.測. between. が 小 さ く な る と,砥. れ よ り 切 込 み 深 さ が 増 す と,表 面 粗 さ は 急 速. を示 す.図6(b)に,①,②,③. Relation. れ以上 の切. 石 周 速 度 に よ っ て 変 わ る.そ. れ は,次. に よ る もの と 思 わ れ る.砥 石 を 高 速 回 転 す る と,砥. の理 由. 粒切 込 み深. さが 一 般 に 小 さ く な る.平 面 研 削 時 の 砥 粒 切 込 み 深 さ は 次 式 で. に 増 加 す る こ と が わ か る.ま. 速 度 が 高 い ほ ど大 き く な る.特. は8Nに も 達 した.し. 線 力 の 絶 対 値 は,砥. に,周. て 研 削 を 行 った 場 合 に は,4.5μmの. 石の周. 速 度 をv=12000m/minに. 平 均 切 込 み 深 さ で,法. か し,こ の 理 由 は 明 確 で な い.砥. ッ シ ン グ が 適 切 で あ れ ば,そ. 与 え ら れ る8).. た,法. し 線力. 石 の ドレ. の 値 は も う少 し小 さ くな っ た の で. は な い か と考 え られ る.今 後 検 討 す べ き 課 題 で あ る.. (3). ま た,図8か これ は,砥. (9m、 。:砥 粒 切 込 み 深 さ,a:連 V:砥. 石 周 速 度,ti:切. こ こ で,D,V,a,t1の さg.#xは. 続 切 れ 刃 間 隔,f:送. 込 み 深 さ,D:砥. り速 度,. 石 直 径). 値 は 一 定 値 と見 な せ る の で,砥. 粒切 込 み深. き くな れ ば,砥 粒 切 込 み 深 さ は 小 さ く な る こ と が 式(3>よ で き る. 一一 方 ,既 報 の 単 粒 モ デ ル実 験5)か ら,超 は,臨. り理 解. 高速 領域 下 に おい て. 石 に よ る研 削 の 砥 粒 切. ワ ー クの 回 転 の 影 響(平. ワ ー ク を 回 転 させ た 状 態 で,超 て 行 った.そ. の 際,切. 面 研 削). 高速 研 削実験 を ガ ラスについ. 込 み 深 さtlを10μm,送. 語 織と し,加 工 速 度vを2000〜12000m/minの っ た.図9に. 界 切 込 み 深 さ は ほ ぼ 一 定 の 値 と な る 傾 向 が 認 め られ た.. 単 粒 研 削 実 験 に お け る切 込 み 深 さ は,砥. じ,そ れ に 伴 っ て 動 圧 力 が 発 生 し た た め で は な い か と 思 われる. 4。2. 砥 石 の 周 速 度Vに 反 比 例 す る こ と に な る.周 速 度 が 大. ら,切 込 み 深 さ が ゼ ロ の 時 も負 荷 を 生 じて い る.. 石 が 高 速 回 転 す る こ と に よ り 研 削 液 の 巻 き 込 み が生. り速 度fを10mm/ 間 で 変 え て 実 験 を行. 表 面 粗 さ の 測 定 結 果 を 示 す.図9か. ら,砥 石 周 速 度. が 速 くな る に っ れ て 表 面 粗 さ は 低 下 す る.通 常 の 加 工 速 度 の値 (R。.x約2μm)に. 比 して 半 減(約1μm)す. 回 転 を 高 速 化 す る こ とに よ っ て,砥. る.こ. れ は,砥 石. 粒 切 込 み深 さ も小 さ くな っ. た た め と 思 わ れ る.し か し な が ら,加 工 面 は い ず れ の 研 削 条 件. 1791精. 密 工 学会 誌 Vol. 60,. No.. 12,. 1994.

(5) 高橋 ・上田 ・黒 部:超 高速研 削砥石 の開発とが ラスの加工. Fig.9. Influence. of. grinding. force. on. surface. roughness. Fig.11. Appearances. 5.. of. ground. 結. surface. 言. 光 学 ガ ラ ス の 高 能 率 ・高 精 度 加 工 を 目 的 と し て,超 実 験 を行 った.は した.そ. 高 速研 削. じ め に,超 高 速 研 削 加 工 に 適 し た 砥 石 を 開 発. して,光 学 ガ ラ ス(BK7)に つ い て 実 験 を 行 った 結 果,次. の こ と が 明 ら か と な った. (1) ベ リ リ ウ ム コ ア 砥 石 を 開 発 した 。 軽 量 で 高 剛 性 で あ るた め,高. 速 回 転 時 の 発 生 応 力 が 小 さ く,変 形 が 非 常 に少 な. い と い う結 果 が 得 ら れ た. (2) 研 削 モ ー ドは,切. 込 み 深 さ に よ っ て 変 化 し,延 性 モ ード,. 延 性 ・ぜ い 性 モ ー ド,ぜ い 性 モ ー ドの3様 態 を 示 す. (3) 加 工 抵 抗 の 法 線 力 は,高 速 に な る に つ れ て 増 大 す る. (4) 表 面 粗 さ は,通. 常 の 研 削 の 場 合 よ り も超 高 速 研 削 の 方 が. 小 さ くな る.. Fig.10. Relation between ground and grinding speed. の場 合 で も,ぜ そ こ で,砥. surface. 参. roughness. い 性 破 壊 が 支 配 的 な 加 工 面 と な っ た.. 1) G.Wright. 石 の 切 込 み 深 さを も う少 し小 さ くす る こ と に よ っ. Large Optical. タ ル ボ ン ド砥 石 の ほ か に,レ. 25, 9, (1986) 1021.. 混 合 ボ ン ド砥 石 を 用 い て 実 験 を 行 った.加 込 み 深 さt1を1μm,送. り速 度fを1,3,5mm/minと. 表 面 粗 さ の 測 定 結 果 を 図10に,加 測 定 は,試. 工 条 件 と して は,切. り速 度 が 大 き. くな る と若 干 表 面 粗 さ が 増 す 傾 向 が 見 ら れ る.粗. さ の 値 はRmax. 場 合 は,表 0.05μm)と. 後 の値 と な って い る.一. 4) M.Takahashi, Grinding. 方,レ ジ ン ボ ン ド砥 石 の. の 砥 石 と は 著 し く異 な った 結 果 が. タ ル ボ ン ドと メ タ ル ・レ ジ ン混 合 ボ ン ド砥. 6). ド砥 石 の 場 合 に は,シ. ェ ア モ ー ド研 削 面 とな った.こ. ジ ン ボ ン ド砥 石 の 場 合 は,砥. Conf. , Soc. Manuf.. S. Ueda and T. Kurobe:Ultra. with a Single. Point. High Speed. Diamond, Int. J. JSPE. , 27,2,. (1993) 140. 5). い 性 モ ー ドの 研 削 面 と な っ た が,レ. in High Efficiency. Grind.. Eng. , (1988) MR88-588.. 高 橋 正 行,上. 田 修 治,黒. ラ ス の 超 高 速 研 削,精. 図11を 見 る と,メ. Tool,Opt.Eng.,. 子 部 品 ・光 学 部 品 の 超 精 密 加 工,機. Deep Grinding(HEDG), 3rd Int.. 得 ら れ た.. 石 の 場 合 に は,ぜ. 田 邦 夫:電. Diamond Crushing. with a Small-area. 械 の 研 究,41,10(1989)1085.. 面 粗 さ は 送 り速 度 に 依 存 せ ず ほ ぼ 一 定 の 値(Rmax な っ た.前2者. Method of Producing. 3) G. Werner and T. Tawakoli :Advances. ら,メ タ ル. ボ ン ドと メ タ ル ・ レ ジ ン混 合 ボ ン ド砥 石 で は,送. by Polishing. 上 田 修 治,中. し た.. 工 面 の 写 真 を 図11に 示 す.. 料 中 心 か ら4mm隔 て た 所 で 行 っ た.図10か. で ほ ぼ1μm前. 2). 献. Mirror:Single-point. Followed. ジ ン ・メタル. 文. and J.B.Bryan:Proposed. て,延 性 モ ー ドの 研 削 面 が 得 ら れ な い か ど う か を 検 討 し た.メ ジ ン ボ ン ド砥 石,レ. 考. ジ ンボ ン. 7)大. れ は,レ. 8). 日 本 ガ イ シ:カ. イ ヤ モ ン ド単 粒 に よ る ガ. 密 工 学 会 誌,60,9(1994)1294.. タ ロ グ.. 阪 ダ イ ヤ モ ン ド工 業:カ 杉 田 忠 彰 ほ か:研. 部 利 次:ダ. タ ロ グ.. 削 加 工 と 砥 粒 加 工,共. 立 出 版,(1984)24.. 石 の 弾 性 変 形 に基 づ く砥 石 の 切 込. み深 さの 低 減 が 影 響 して い る も の と考 え られ る。. 精密工学会誌 Vol. 60, No. 12,. 1994. 1795.

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参照

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