磨削方法
【專利摘要】本發明提供一種磨削方法，其通過使在外周面形成不具有交叉部分的螺旋狀的修整槽的砂輪向從相對于軸心垂直的去路基準方向傾斜的第1磨削方向相對移動，由此磨削被加工表面。之后，通過使砂輪向從去路基準方向的相反方向即回路基準方向傾斜的第2磨削方向相對移動，由此磨削被加工表面。假設使砂輪向去路基準方向移動而進行磨削時，修整槽轉印到被磨削件上而形成的假想磨削痕所延伸的方向和第1磨削方向以去路基準方向為基準彼此向相反方向傾斜，第1磨削方向的傾斜角的絕對值小于假想磨削痕所延伸的方向的傾斜角的絕對值。從去路基準方向向第1磨削方向傾斜的旋轉方向與從回路基準方向向第2磨削方向傾斜的旋轉方向彼此相反。
【專利說明】磨削方法
【技術領域】
[0001]本申請主張基于2012年12月25日申請的日本專利申請第2012-280838號的優先權。該申請的全部內容通過參考援用于本說明書中。
[0002]本發明涉及一種使被修整處理的砂輪旋轉地同時進行磨削的磨削方法。
【背景技術】
[0003]為了在砂輪的外周面形成切削刃而進行砂輪的修整(修銳)。在使砂輪旋轉的同時將金剛石制的修整機切入至距砂輪的外周面(作用面)數十μ m的深度的狀態下，通過以恒定速度向旋轉軸的方向傳送修整機而進行修整。通過該修整，在砂輪的外周面形成螺旋狀(helical 狀)的槽。
[0004]通過使被修整的砂輪旋轉的同時使被磨削件在砂輪的圓周速度方向上進行往復移動而進行磨削。在將砂輪的外周面切入至距被磨削件的表面數ym?十數μm的狀態下進行磨削時，形成于砂輪的外周面的螺旋狀的槽轉印到被磨削件的表面，從而形成直線狀的磨削痕。磨削痕包含交替排列的脊部和谷部。
[0005]被磨削件前進時(去路磨削時)形成的磨削痕和后退時(回路磨削時)形成的磨削痕相對于被磨削件的移動方向彼此向相反方向傾斜并交叉。前進時形成的脊部在與后退時形成的谷部的交叉部位被切斷。并且，后退時形成的脊部也在與前進時形成的谷部的交叉部位被切斷。脊部被截斷的區域和脊部殘留的區域在磨削方向上周期性出現。在涂上四氧化三鉛的平板上研磨磨削后的表面時，殘留有較高的脊部的區域被著色，脊部被截斷的區域未被著色，因此可觀測到濃淡花紋。該濃淡花紋在磨削方向上周期性出現，稱之為振紋。
[0006]專利文獻I中公開有能夠防止振紋的產生的磨削方法。該磨削方法中，使用沿一個方向被修整處理的砂輪。在被磨削件前進時和后退時，通過將砂輪的旋轉方向設為逆向，能夠抑制振紋的廣生。
[0007]專利文獻1:日本特開2010-69564號公報
【發明內容】
[0008]若不使砂輪的旋轉方向反轉就能夠進行磨削，則能夠提高生產率。本發明的目的在于提供一種不使砂輪的旋轉方向反轉就能夠抑制振紋的產生的磨削方法。
[0009]根據本發明的一個觀點，提供如下磨削方法，其具有:
[0010]工序(a)，通過使在外周面形成不具有交叉部分的螺旋狀的修整槽的砂輪以該砂輪的軸心為旋轉中心進行旋轉，同時在使所述外周面與被磨削件的被加工表面接觸的狀態下，使所述砂輪相對于所述被磨削件向第I磨削方向相對移動來磨削所述被加工表面，其中所述第I磨削方向相對于垂直于所述軸心的去路基準方向傾斜；以及
[0011]工序(b)，在所述工序(a)之后，通過使所述砂輪相對于所述被磨削件向第2磨削方向相對移動，由此對所述被加工表面進行磨削，其中所述第2磨削方向相對于與所述去路基準方向相反的方向即回路基準方向傾斜，[0012]假設使所述砂輪向所述去路基準方向移動而進行磨削時，所述修整槽轉印到所述被磨削件上而形成的假想磨削痕所延伸的方向和所述第I磨削方向以所述去路基準方向為基準而彼此向相反方向傾斜，所述第I磨削方向的傾斜角的絕對值小于所述假想磨削痕所延伸的方向的傾斜角的絕對值，
[0013]從所述去路基準方向向所述第I磨削方向傾斜的旋轉方向與從所述回路基準方向向所述第2磨削方向傾斜的旋轉方向彼此相反。
[0014]能夠使轉印修整槽而形成的磨削痕與去路基準方向接近于平行。由此，能夠抑制振紋的產生。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是在基于實施例的磨削方法中使用的磨削裝置的概要立體圖。
[0016]圖2是磨削裝置的俯視圖。
[0017]圖3A是砂輪的外周面的展開圖，圖3B是通過砂輪的軸心的剖視圖。
[0018]圖4A是基于比較例的磨削方法的，通過去路磨削形成的磨削痕的示意圖，圖4B是通過回路磨削而形成的磨削痕的示意圖，圖4C是將通過去路及回路磨削而形成的磨削痕重疊而表示的示意圖。
[0019]圖5A是基于實施例的磨削方法的，去路磨削結束的時刻的被磨削件的俯視圖，圖5B是回路磨削結束的時刻的被磨削件的俯視圖，圖5C為下一去路磨削結束的時刻的被磨削件的俯視圖。
[0020]圖6A是基于實施例的磨削方法的，去路磨削結束的時刻的被磨削件的表面的示意圖，圖6B是回路磨削結束的時刻的被磨削件的表面的示意圖。
[0021]圖7A是表示砂輪的移動速度及轉速的圖，圖7B是表示基準方向(y方向)、磨削痕以及第I磨削方向的關系的圖。
[0022]圖中:10-工作臺，11-工作臺移動機構，15-被磨削件，16、17、18、19-磨削痕，20-砂輪，21-修整槽，25-旋轉機構，26-砂輪進給機構，30-第I磨削方向，31-被磨削的帶狀區域，32-第2磨削方向，33-被磨削的帶狀區域，34-第3磨削方向，35-被磨削的帶狀區域。
【具體實施方式】
[0023]圖1中示出在基于實施例的磨削方法中使用的磨削裝置的概要立體圖。在工作臺10上保持被磨削件15。在工作臺10的上方支承有砂輪20。砂輪20以其軸心為旋轉中心旋轉。通過在砂輪20的外周面(作用面)實施修整處理而形成螺旋狀的修整槽21。定義將平行于砂輪20的軸心的方向設為X方向、將工作臺10的上表面的法線方向設為z方向的xyz直角坐標系。將砂輪20的外周面的圓周速度方向定義為c方向。
[0024]圖2中示出磨削裝置的俯視圖。在工作臺10上保持被磨削件15。工作臺移動機構11使工作臺10在y方向上往復移動。旋轉機構25使砂輪20以平行于x方向的軸心為旋轉中心進行旋轉。砂輪進給機構26使砂輪20及旋轉機構25在X方向上平移移動。
[0025]圖3A中示出砂輪20的外周面的展開圖，圖3B中示出通過砂輪20的軸心的剖視圖。圖3A中，縱向與外周面的圓周速度方向c對應。通過修整砂輪20的外周面而形成螺旋狀的修整槽21。通過使砂輪20以恒定的轉速旋轉的同時以恒定速度向平行于軸心的方向傳送修整機，由此形成具有恒定節距Pd的修整槽21。將修整機的進給方向設為單向而進行砂輪20的修整。因此，修整槽21不會交叉，而在展開圖中，相對于c方向傾斜，并呈等間隔排列的紋路。修成槽21的螺旋形狀可以是一條螺紋的螺紋槽的形狀，也可以是多條螺紋的螺紋槽的形狀。
[0026]在對實施例進行說明之前，對基于使用圖3A及圖3B中示出的砂輪20的比較例的磨削方法進行說明。比較例中，通過使砂輪20旋轉的同時使工作臺10 (圖2)在y方向上進行往復移動而進行磨削。
[0027]圖4A中示出通過去路磨削產生的磨削痕的示意圖。在去路磨削中，使被磨削件15向y軸的負方向移動的同時進行磨削。此時，砂輪20相對于被磨削件15向y軸的正方向(以下稱為“去路基準方向”)相對移動。作為一例，砂輪20的圓周速度為30m/秒，被磨削件15的移動速度為30m/分鐘。通過對被磨削件15的表面轉印砂輪20的外周面的修整槽21而形成磨削痕16。磨削痕16由彼此平行的多個直線圖案構成，各直線圖案相對于去路基準方向向逆時針方向傾斜。本說明書中，將從成為基準的方向向逆時針方向傾斜的角度定義為“正”。以Gd表示磨削痕16從去路基準方向傾斜的角度。圖4A中示出的例子中，角度Θ(1為正。該角度0d通過在砂輪的外周面(作用面)出現的修整槽的導程角轉印到被加工表面而產生。以下，將該角度Gd稱為“修整導程轉印角”。在圖4A中，以實線表示磨削痕16的脊部。
[0028]圖4B中示出通過回路磨削產生的磨削痕的示意圖。在去路和回路中，砂輪20的旋轉方向相同。在回路磨削中，砂輪20相對于被磨削件15向y軸的負方向(以下稱為“回路基準方向”)相對移動。在回路磨削時，砂輪20的外周面的修整槽21 (圖3A)也轉印到被磨削件15的表面，從而形成磨削痕17。磨削痕17也與磨削痕16同樣由彼此平行的多個直線圖案構成。
[0029]砂輪20的旋轉方向與去路磨削時的旋轉方向相同，砂輪20的移動方向為與去路磨削時的移動方向相反的方向，因此磨削痕17從回路基準方向向順時針方向傾斜。該傾斜角度的絕對值與圖4A中示出的修整導程轉印角0d的絕對值相等，符號與角度0d相反。因此，去路磨削時形成的磨削痕16與回路磨削時形成的磨削痕17彼此交叉。在圖4B中，以實線表示磨削痕17的脊部。
[0030]圖4C中示出將通過去路及回路磨削產生的磨削痕重疊的示意圖。在砂輪20前進時形成的磨削痕16的脊部的一部分在砂輪20后退時被削去，由此磨削痕16的脊部被截斷。并且，回路磨削時形成的磨削痕17的脊部被去路磨削時形成的磨削痕16的槽部截斷。殘留有磨削痕16、17的脊部的區域以及脊部被截斷的區域在y方向上周期性交替出現。該周期花紋被觀測為振紋。
[0031]接著，參考圖5A?圖7B對基于實施例的磨削方法進行說明。
[0032]如圖5A所示，通過使砂輪20旋轉的同時使砂輪20相對于被磨削件15向第I磨削方向30相對移動(前進)，由此進行去路磨削。第I磨削方向30從去路基準方向(y軸的正方向)向順時針方向傾斜。因此，砂輪20前進時相對于I方向傾斜的帶狀區域31被磨削。
[0033]第I磨削方向30相對于去路基準方向向與圖4A中示出的磨削痕16傾斜的方向相反的方向傾斜。即，朝向去路基準方向磨削時，在被磨削件15上轉印修整槽21而形成的假想磨削痕16 (圖4A)所延伸的方向和第I磨削方向30從去路基準方向彼此向相反的方向傾斜。以下，將第I磨削方向30的自去路基準方向的傾斜角0t稱為“第I磨削方向30的砂輪進給角”。實施例中，圖4A中示出的修整導程轉印角Θ d (圖4A)的絕對值與第I磨削方向30的砂輪進給角Θ t的絕對值相等，兩者的符號相反。
[0034]為使砂輪20向第I磨削方向30移動，使工作臺10 (圖2)向去路基準方向的相反方向(y軸的負方向)移動，并且使砂輪20 (圖2)向X方向移動即可。能夠通過調整工作臺10的移動速度和砂輪20的移動速度之比來調整第I磨削方向30的砂輪進給角Θ t。
[0035]圖6A中示出砂輪20前進時形成的磨削痕18的示意圖。圖4A中示出的修整導程轉印角Θ d的絕對值與第I磨削方向30的砂輪進給角Θ t的絕對值相等，兩者的符號相反，因此砂輪20前進時形成的磨削痕18與y方向平行。
[0036]如圖5B所示，去路磨削結束后，通過使砂輪20旋轉的同時使砂輪20相對于被磨削件15向第2磨削方向32相對移動(后退)，由此進行回路磨削。砂輪20的旋轉方向與去路磨削時的旋轉方向相同。第2磨削方向32從去路基準方向的相反方向即回路基準方向(y軸的負方向)向逆時針方向傾斜。將第2磨削方向32的自回路基準方向的傾斜角稱為“第2磨削方向32的砂輪進給角”。第2磨削方向32的砂輪進給角的符號與第I磨削方向30的砂輪進給角Θ t的符號相反。換言之，在去路和回路中，砂輪20相對于被磨削件15的有關X方向的移動方向相同。砂輪20后退時，相對于I方向傾斜的帶狀區域33被磨削。
[0037]砂輪20前進時被磨削的區域31和砂輪20后退時被磨削的區域33局部重疊。作為一例，在y軸正側的端部，帶狀區域31和帶狀區域33在X方向上一致。在y軸負側的端部，后退時被磨削的帶狀區域33相對于前進時被磨削的帶狀區域31在X方向上偏移。第I磨削方向30的砂石進給角Θ t例如為Imrad (I毫弧度)左右，十分小，因此帶狀區域31和帶狀區域33在y軸負側的端部局部重疊。
[0038]第2磨削方向32的砂輪進給角的絕對值與第I磨削方向30的砂輪進給角Θ t(圖5A)的絕對值相等。
[0039]圖6B中示出砂輪20后退時形成的磨削痕19及前進時形成的磨削痕18的示意圖。第2磨削方向32的砂輪進給角Θ t的絕對值與第I磨削方向30的砂輪進給角Θ t(圖5A)的絕對值相等，符號相反，因此砂輪20后退時形成的磨削痕19也與y方向平行。因此，砂輪20前進時形成的磨削痕18和砂輪20后退時形成的磨削痕19不會交叉。因此，能夠防止振紋的產生。
[0040]如圖5C所示，若回路磨削結束，則使砂輪20相對于被磨削件15向x方向移動。之后，通過使砂輪20相對于被磨削件15向第3磨削方向34相對移動，由此進行下一個去路磨削。通過該磨削，帶狀區域35被磨削。第3磨削方向34與第I磨削方向30平行。在回路磨削與下一去路磨削之間進行的砂輪20向X方向移動的距離設定為在帶狀區域35與帶狀區域31之間不形成間隙。例如，帶狀區域35與帶狀區域31局部重疊。在進行圖5C所示的去路磨削之后進行回路磨削。
[0041]如此，通過交替執行去路磨削和回路磨削，能夠對被磨削件15的表面中待磨削的區域的整個區域進行磨削。
[0042]參考圖7A和圖7B，對修整導程轉印角Θ d (圖4A)及第I磨削方向30的砂輪進給角Qt (圖6A)的大小進行說明。[0043]如圖7A所示，分別以Vy和Vx表示去路磨削時(圖5A)的砂輪20的速度的y成分及X成分。以Ng表示砂輪20的轉速。
[0044]圖7B中示出去路基準方向(y軸的正方向)、磨削痕16及第I磨削方向30的關系。第I磨削方向30的砂輪進給角Θ t的絕對值表示為I Qt| =tan-l ( I Vx / Vy I )。
[0045]在砂輪20旋轉I次的期間，被磨削件15向y方向前進的距離Ly表示為Ly=Vy/Ngo在砂輪20移動距離Ly期間，砂輪20的I周量的螺旋狀的修整槽21 (圖1)作為磨削痕16轉印到被磨削件的表面。磨削痕16的X方向的節距與修整槽21的節距Pd (圖3B)相等。因此，修整導程轉印角Θ d的絕對值表示為I Qd I ZtarT1 ( I Pd / Ly I )。
[0046]在第I磨削方向30的砂輪進給角Θ t的絕對值與修整導程轉印角Θ d的絕對值相等，并且符號相反這樣的條件下進行磨削，由此能夠防止振紋的產生。
[0047]第I磨削方向30的砂輪進給角θ t的絕對值與修整導程轉印角ed的絕對值未必一定要相等。若砂輪進給角et與修整導程轉印角0d的符號相反，砂輪進給角0t的絕對值小于修整導程轉印角Θ d的絕對值，則磨削痕18 (圖6A)相對于去路基準方向的傾斜角度變得小于修整導程轉印角9d。同樣，磨削痕19 (圖6B)相對于回路基準方向的傾斜角度的絕對值變得小于圖4B所示的修整導程轉印角Gd的絕對值。因此，磨削痕18與磨削痕19交叉的區域的I方向的節距變長，緩解振紋對外觀帶來的不良影響。
[0048]磨削加工中，削去被加工表面直至被磨削件精加工成目標尺寸。將被加工表面中待磨削的區域的整個區域以相同的切入深度進行磨削的處理稱為“單位磨削處理”。當執行多次單位磨削處理時，在某一單位磨削處理中形成的磨削痕在下一次單位磨削處理中消失。因此，在進行最終的至少I次，優選在多次的單位磨削處理(精磨削處理)時適用基于上述實施例的磨削方法即可。在其他單位磨削處理中，與以往方法相同地使砂輪20向與y方向平行的方向移動即可。
[0049]以上根據實施例對本發明進行了說明，但本發明并不限定于這些。本領域技術人員顯然例如能夠進行各種變更、改良、組合等。
【權利要求】
1.一種磨削方法，其中，具有: 工序(a)，通過使在外周面形成不具有交叉部分的螺旋狀的修整槽的砂輪以該砂輪的軸心為旋轉中心進行旋轉，同時在使所述外周面與被磨削件的被加工表面接觸的狀態下，使所述砂輪相對于所述被磨削件向第I磨削方向相對移動來對所述被加工表面進行磨削，其中所述第I磨削方向相對于垂直于所述軸心的去路基準方向傾斜；以及 工序(b)，在所述工序(a)之后，通過使所述砂輪相對于所述被磨削件向第2磨削方向相對移動，由此對所述被加工表面進行磨削，其中所述第2磨削方向相對于與所述去路基準方向相反的方向即回路基準方向傾斜， 假設使所述砂輪向所述去路基準方向移動而進行磨削時，所述修整槽轉印到所述被磨削件上而形成的假想磨削痕所延伸的方向與所述第I磨削方向以所述去路基準方向為基準而彼此向相反方向傾斜，所述第I磨削方向的傾斜角的絕對值小于所述假想磨削痕所延伸的方向的傾斜角的絕對值， 從所述去路基準方向向所述第I磨削方向傾斜的旋轉方向與從所述回路基準方向向所述第2磨削方向傾斜的旋轉方向彼此相反。
2.根據權利要求1所述的磨削方法，其中， 所述第I磨削方向 及所述第2磨削方向被設定為轉印所述砂輪的修整槽而形成的磨削痕與所述去路基準方向平行。
3.根據權利要求1或2所述的磨削方法，其中， 在所述工序(a)中，通過使所述被磨削件向與所述去路基準方向相反的方向移動，并且使所述砂輪向相對于所述去路基準方向正交的方向移動，由此使所述砂輪相對于所述被磨削件向所述第I磨削方向相對移動， 在所述工序(b)中，通過使所述被磨削件向與所述回路基準方向相反的方向移動，并且使所述砂輪向與所述工序(a)中的所述砂輪的移動方向相同的方向移動，由此使所述砂輪相對于所述被磨削件向所述第2磨削方向相對移動。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的磨削方法，其中， 在所述工序(a)之如，還具有: 工序(C)，通過使所述砂輪以該砂輪的軸心為旋轉中心進行旋轉，同時在使所述外周面與所述被磨削件的被加工表面接觸的狀態下，使所述砂輪相對于所述被磨削件向所述去路基準方向或所述回路基準方向相對移動，由此對所述被加工表面中應磨削區域的整個區域進行磨削，所述工序(C)之后，通過交替重復所述工序(a)和工序(b)，由此對所述被加工表面中應磨削的區域的整個區域進行磨削。
【文檔編號】B24B1/00GK103894888SQ201310459662
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2013年9月30日 優先權日:2012年12月25日
【發明者】市原浩一, 石田浩修 申請人:住友重機械工業株式會社