平行砥石精密研削におけるよくある問題と解決策

平行研削砥石は、ワークの外周研削や平面研削によく使用されます。市場で主流の平行砥石はレジンボンド系、セラミックボンド系、メタルボンド系砥石が主流ですが、超精密研削ではセラミックボンドやレジンボンドが主に使用されています。

 

精密研削中は、表面粗さに対する非常に高い要求があるため、作業面上の研削痕が肉眼で観察されることがよくあります。今回は、この種の異常の原因と一般的な解決策をまとめて共有します。

 

1. 表面に交差した螺旋状の跡が現れる

この痕跡の主な原因は、砥石の母線の真直度が悪く、凹凸ができていることです。研削中、砥石とワークピースは部分的にのみ接触します。ワークや砥石が数回往復運動すると、再びワーク上に十字螺旋線が現れ、肉眼で観察できるようになります。

 

これらの螺旋線のピッチはワークテーブルの速度とワークの回転速度に関係し、また砥石軸とワークテーブルのガイドレール間の非平行度にも関係します。

 

(I) スパイラルラインが形成される主な原因は次のとおりです。

1. 砥石のドレッシングが不十分で、角が面取りされておらず、ドレッシングにクーラントが使用されていません。

2. ワークテーブルのガイドレールに潤滑油が多すぎて、ワークテーブルが浮いてしまいます。

3. 工作機械の精度が低い。

4. 研削圧力が高すぎます。

 

(II) スパイラルラインが形成される具体的な理由は次のとおりです。

1. V 形ガイドレールの剛性が低く、研削中に砥石がオフセットし、研削砥石のエッジのみが作業面に接触します。

2. 研削砥石をドレッシングするとき、ワークテーブルの逆転速度が不安定で精度が高くないため、研削砥石の一方のエッジのドレッシングがわずかに少なくなります。

3. ワーク自体の剛性が低い。

4. 砥石の表面には、ワーク研削時に発生した砕けた砂粒や剥がれた砂粒や鉄粉が付着しています。このため、ドレスした砥石車は冷却水で洗い流すかブラシできれいにする必要があります。

5. 砥石のドレッシングが不十分で、局部的に膨らみがあります。

 

2. 魚の鱗が表面に現れる

表面に魚鱗が再発する主な原因は、砥石の刃先が鋭くないため、研削中に「噛み込み」が発生し、その際の振動が大きいことが挙げられます。ワークピースの表面に魚の鱗が現れる具体的な理由は次のとおりです。

1. 砥石の表面にゴミや油が付着しています。
2. 砥石は丸みを帯びていません。
3. 砥石が鈍くなり、ドレッシングの切れ味が悪くなります。
4. ダイヤモンドの固定枠がしっかりしていない、ダイヤモンドが揺れている、またはダイヤモンドの品質が悪くて鋭くない。
5. 砥石の硬さが均一でない等

 

3. 作業面の粗面化

表面の荒れ跡が再発する主な原因は、粗粒砥粒が脱落した後にワークと砥石の間に挟まれることです。

研削中にワークピースの表面が粗くなる具体的な理由は次のとおりです。

1. 粗研削で残った痕跡は、精研削では除去されません。
2. クーラント中の粗い研磨粒子と細かい研磨粒子はきれいに濾過されません。
3. 粗粒砥石をトリミングしただけでは砥粒が脱落しやすくなります。
4. 材料の靭性が切れているか、砥石車が柔らかすぎる。
5. 砥粒の靭性と被削材の靭性が合っていない等

 

4. ワーク表面に直線状の波跡がある

研削されたワークの縦軸の断面を切り取って拡大すると、その周囲が正弦波状になっていることがわかります。

 

回転や平行移動を行わずに中心を軸に沿って作成すると、正弦波の周りの軌道は波柱 (多角形とも呼ばれます) になります。

 

直線波が発生する主な原因は、ワークに対する砥石の移動やワークに対する砥石の圧力の周期的変化によって振動が発生することです。この振動は強制振動または自励振動の場合があるため、ワークピース上には複数の直進波周波数が存在することがよくあります。

 

直線的な波のトレースの具体的な理由は次のとおりです。

1. 砥石と主軸との隙間が大きすぎる。

2. 砥石の硬度が高すぎる。

3. 砥石の静的バランスが良くない、または砥石が鈍くなっています。

4. ワークピースの速度が高すぎます。

5. 砥石軸ベアリングが摩耗し、合わせすきまが大きすぎてラジアル振れが発生します。

6. 砥石クランプ機構や作業台の「這い」等

 

上記の一般的な問題を考慮し、長年にわたる砥石研削研究の経験と組み合わせて、すべての人に共通の予防計画をいくつかまとめました。

1. 砥石車のバランスを保つように注意してください。

① 新しい砥石車の静的バランスを 2 回調整する必要があります。

② 砥石を一定期間使用した後、再びアンバランスになった場合は、再度静的バランスをとる必要があります。

③砥石が停止する前に、切削液を止めて砥石を空転させて脱水し、クーラントが下部に溜まってバランスが崩れるのを防ぎます。

2. ワーク材質の特性に応じて、適切な砥石硬度を選択します。

3. 適切なタイミングで砥石車をドレッシングします。

4. ドレッシング量を合理的に選択するか、ダイヤモンドを裏返して再溶接するか、ダイヤモンドを研ぎます。

5. 作業速度を適切に下げて中心穴を修復します。

6. より大きなグラインダーでの研削に変更します。設備の制限によりこれができない場合は、研削深さと長手方向の送り速度を下げて砥石を研ぐことができます。

7. 工作機械のマニュアルに従ってベアリングのクリアランスを調整します。 8. 主軸台スピンドルベアリングのクリアランスを調整します。