磨削方法
【专利摘要】本发明提供一种磨削方法，其通过使在外周面形成不具有交叉部分的螺旋状的修整槽的砂轮向从相对于轴心垂直的去路基准方向倾斜的第1磨削方向相对移动，由此磨削被加工表面。之后，通过使砂轮向从去路基准方向的相反方向即回路基准方向倾斜的第2磨削方向相对移动，由此磨削被加工表面。假设使砂轮向去路基准方向移动而进行磨削时，修整槽转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磨削方向以去路基准方向为基准彼此向相反方向倾斜，第1磨削方向的倾斜角的绝对值小于假想磨削痕所延伸的方向的倾斜角的绝对值。从去路基准方向向第1磨削方向倾斜的旋转方向与从回路基准方向向第2磨削方向倾斜的旋转方向彼此相反。
【专利说明】磨削方法
【技术领域】
[0001]本申请主张基于2012年12月25日申请的日本专利申请第2012-280838号的优先权。该申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
[0002]本发明涉及一种使被修整处理的砂轮旋转地同时进行磨削的磨削方法。
【背景技术】
[0003]为了在砂轮的外周面形成切削刃而进行砂轮的修整(修锐)。在使砂轮旋转的同时将金刚石制的修整机切入至距砂轮的外周面(作用面)数十μ m的深度的状态下，通过以恒定速度向旋转轴的方向传送修整机而进行修整。通过该修整，在砂轮的外周面形成螺旋状(helical 状)的槽。
[0004]通过使被修整的砂轮旋转的同时使被磨削件在砂轮的圆周速度方向上进行往复移动而进行磨削。在将砂轮的外周面切入至距被磨削件的表面数ym?十数μm的状态下进行磨削时，形成于砂轮的外周面的螺旋状的槽转印到被磨削件的表面，从而形成直线状的磨削痕。磨削痕包含交替排列的脊部和谷部。
[0005]被磨削件前进时(去路磨削时)形成的磨削痕和后退时(回路磨削时)形成的磨削痕相对于被磨削件的移动方向彼此向相反方向倾斜并交叉。前进时形成的脊部在与后退时形成的谷部的交叉部位被切断。并且，后退时形成的脊部也在与前进时形成的谷部的交叉部位被切断。脊部被截断的区域和脊部残留的区域在磨削方向上周期性出现。在涂上四氧化三铅的平板上研磨磨削后的表面时，残留有较高的脊部的区域被着色，脊部被截断的区域未被着色，因此可观测到浓淡花纹。该浓淡花纹在磨削方向上周期性出现，称之为振纹。
[0006]专利文献I中公开有能够防止振纹的产生的磨削方法。该磨削方法中，使用沿一个方向被修整处理的砂轮。在被磨削件前进时和后退时，通过将砂轮的旋转方向设为逆向，能够抑制振纹的广生。
[0007]专利文献1:日本特开2010-69564号公报
【发明内容】
[0008]若不使砂轮的旋转方向反转就能够进行磨削，则能够提高生产率。本发明的目的在于提供一种不使砂轮的旋转方向反转就能够抑制振纹的产生的磨削方法。
[0009]根据本发明的一个观点，提供如下磨削方法，其具有:
[0010]工序(a)，通过使在外周面形成不具有交叉部分的螺旋状的修整槽的砂轮以该砂轮的轴心为旋转中心进行旋转，同时在使所述外周面与被磨削件的被加工表面接触的状态下，使所述砂轮相对于所述被磨削件向第I磨削方向相对移动来磨削所述被加工表面，其中所述第I磨削方向相对于垂直于所述轴心的去路基准方向倾斜；以及
[0011]工序(b)，在所述工序(a)之后，通过使所述砂轮相对于所述被磨削件向第2磨削方向相对移动，由此对所述被加工表面进行磨削，其中所述第2磨削方向相对于与所述去路基准方向相反的方向即回路基准方向倾斜，[0012]假设使所述砂轮向所述去路基准方向移动而进行磨削时，所述修整槽转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准方向为基准而彼此向相反方向倾斜，所述第I磨削方向的倾斜角的绝对值小于所述假想磨削痕所延伸的方向的倾斜角的绝对值，
[0013]从所述去路基准方向向所述第I磨削方向倾斜的旋转方向与从所述回路基准方向向所述第2磨削方向倾斜的旋转方向彼此相反。
[0014]能够使转印修整槽而形成的磨削痕与去路基准方向接近于平行。由此，能够抑制振纹的产生。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是在基于实施例的磨削方法中使用的磨削装置的概要立体图。
[0016]图2是磨削装置的俯视图。
[0017]图3A是砂轮的外周面的展开图，图3B是通过砂轮的轴心的剖视图。
[0018]图4A是基于比较例的磨削方法的，通过去路磨削形成的磨削痕的示意图，图4B是通过回路磨削而形成的磨削痕的示意图，图4C是将通过去路及回路磨削而形成的磨削痕重叠而表示的示意图。
[0019]图5A是基于实施例的磨削方法的，去路磨削结束的时刻的被磨削件的俯视图，图5B是回路磨削结束的时刻的被磨削件的俯视图，图5C为下一去路磨削结束的时刻的被磨削件的俯视图。
[0020]图6A是基于实施例的磨削方法的，去路磨削结束的时刻的被磨削件的表面的示意图，图6B是回路磨削结束的时刻的被磨削件的表面的示意图。
[0021]图7A是表示砂轮的移动速度及转速的图，图7B是表示基准方向(y方向)、磨削痕以及第I磨削方向的关系的图。
[0022]图中:10-工作台，11-工作台移动机构，15-被磨削件，16、17、18、19-磨削痕，20-砂轮，21-修整槽，25-旋转机构，26-砂轮进给机构，30-第I磨削方向，31-被磨削的带状区域，32-第2磨削方向，33-被磨削的带状区域，34-第3磨削方向，35-被磨削的带状区域。
【具体实施方式】
[0023]图1中示出在基于实施例的磨削方法中使用的磨削装置的概要立体图。在工作台10上保持被磨削件15。在工作台10的上方支承有砂轮20。砂轮20以其轴心为旋转中心旋转。通过在砂轮20的外周面(作用面)实施修整处理而形成螺旋状的修整槽21。定义将平行于砂轮20的轴心的方向设为X方向、将工作台10的上表面的法线方向设为z方向的xyz直角坐标系。将砂轮20的外周面的圆周速度方向定义为c方向。
[0024]图2中示出磨削装置的俯视图。在工作台10上保持被磨削件15。工作台移动机构11使工作台10在y方向上往复移动。旋转机构25使砂轮20以平行于x方向的轴心为旋转中心进行旋转。砂轮进给机构26使砂轮20及旋转机构25在X方向上平移移动。
[0025]图3A中示出砂轮20的外周面的展开图，图3B中示出通过砂轮20的轴心的剖视图。图3A中，纵向与外周面的圆周速度方向c对应。通过修整砂轮20的外周面而形成螺旋状的修整槽21。通过使砂轮20以恒定的转速旋转的同时以恒定速度向平行于轴心的方向传送修整机，由此形成具有恒定节距Pd的修整槽21。将修整机的进给方向设为单向而进行砂轮20的修整。因此，修整槽21不会交叉，而在展开图中，相对于c方向倾斜，并呈等间隔排列的纹路。修成槽21的螺旋形状可以是一条螺纹的螺纹槽的形状，也可以是多条螺纹的螺纹槽的形状。
[0026]在对实施例进行说明之前，对基于使用图3A及图3B中示出的砂轮20的比较例的磨削方法进行说明。比较例中，通过使砂轮20旋转的同时使工作台10 (图2)在y方向上进行往复移动而进行磨削。
[0027]图4A中示出通过去路磨削产生的磨削痕的示意图。在去路磨削中，使被磨削件15向y轴的负方向移动的同时进行磨削。此时，砂轮20相对于被磨削件15向y轴的正方向(以下称为“去路基准方向”)相对移动。作为一例，砂轮20的圆周速度为30m/秒，被磨削件15的移动速度为30m/分钟。通过对被磨削件15的表面转印砂轮20的外周面的修整槽21而形成磨削痕16。磨削痕16由彼此平行的多个直线图案构成，各直线图案相对于去路基准方向向逆时针方向倾斜。本说明书中，将从成为基准的方向向逆时针方向倾斜的角度定义为“正”。以Gd表示磨削痕16从去路基准方向倾斜的角度。图4A中示出的例子中，角度Θ(1为正。该角度0d通过在砂轮的外周面(作用面)出现的修整槽的导程角转印到被加工表面而产生。以下，将该角度Gd称为“修整导程转印角”。在图4A中，以实线表示磨削痕16的脊部。
[0028]图4B中示出通过回路磨削产生的磨削痕的示意图。在去路和回路中，砂轮20的旋转方向相同。在回路磨削中，砂轮20相对于被磨削件15向y轴的负方向(以下称为“回路基准方向”)相对移动。在回路磨削时，砂轮20的外周面的修整槽21 (图3A)也转印到被磨削件15的表面，从而形成磨削痕17。磨削痕17也与磨削痕16同样由彼此平行的多个直线图案构成。
[0029]砂轮20的旋转方向与去路磨削时的旋转方向相同，砂轮20的移动方向为与去路磨削时的移动方向相反的方向，因此磨削痕17从回路基准方向向顺时针方向倾斜。该倾斜角度的绝对值与图4A中示出的修整导程转印角0d的绝对值相等，符号与角度0d相反。因此，去路磨削时形成的磨削痕16与回路磨削时形成的磨削痕17彼此交叉。在图4B中，以实线表示磨削痕17的脊部。
[0030]图4C中示出将通过去路及回路磨削产生的磨削痕重叠的示意图。在砂轮20前进时形成的磨削痕16的脊部的一部分在砂轮20后退时被削去，由此磨削痕16的脊部被截断。并且，回路磨削时形成的磨削痕17的脊部被去路磨削时形成的磨削痕16的槽部截断。残留有磨削痕16、17的脊部的区域以及脊部被截断的区域在y方向上周期性交替出现。该周期花纹被观测为振纹。
[0031]接着，参考图5A?图7B对基于实施例的磨削方法进行说明。
[0032]如图5A所示，通过使砂轮20旋转的同时使砂轮20相对于被磨削件15向第I磨削方向30相对移动(前进)，由此进行去路磨削。第I磨削方向30从去路基准方向(y轴的正方向)向顺时针方向倾斜。因此，砂轮20前进时相对于I方向倾斜的带状区域31被磨削。
[0033]第I磨削方向30相对于去路基准方向向与图4A中示出的磨削痕16倾斜的方向相反的方向倾斜。即，朝向去路基准方向磨削时，在被磨削件15上转印修整槽21而形成的假想磨削痕16 (图4A)所延伸的方向和第I磨削方向30从去路基准方向彼此向相反的方向倾斜。以下，将第I磨削方向30的自去路基准方向的倾斜角0t称为“第I磨削方向30的砂轮进给角”。实施例中，图4A中示出的修整导程转印角Θ d (图4A)的绝对值与第I磨削方向30的砂轮进给角Θ t的绝对值相等，两者的符号相反。
[0034]为使砂轮20向第I磨削方向30移动，使工作台10 (图2)向去路基准方向的相反方向(y轴的负方向)移动，并且使砂轮20 (图2)向X方向移动即可。能够通过调整工作台10的移动速度和砂轮20的移动速度之比来调整第I磨削方向30的砂轮进给角Θ t。
[0035]图6A中示出砂轮20前进时形成的磨削痕18的示意图。图4A中示出的修整导程转印角Θ d的绝对值与第I磨削方向30的砂轮进给角Θ t的绝对值相等，两者的符号相反，因此砂轮20前进时形成的磨削痕18与y方向平行。
[0036]如图5B所示，去路磨削结束后，通过使砂轮20旋转的同时使砂轮20相对于被磨削件15向第2磨削方向32相对移动(后退)，由此进行回路磨削。砂轮20的旋转方向与去路磨削时的旋转方向相同。第2磨削方向32从去路基准方向的相反方向即回路基准方向(y轴的负方向)向逆时针方向倾斜。将第2磨削方向32的自回路基准方向的倾斜角称为“第2磨削方向32的砂轮进给角”。第2磨削方向32的砂轮进给角的符号与第I磨削方向30的砂轮进给角Θ t的符号相反。换言之，在去路和回路中，砂轮20相对于被磨削件15的有关X方向的移动方向相同。砂轮20后退时，相对于I方向倾斜的带状区域33被磨削。
[0037]砂轮20前进时被磨削的区域31和砂轮20后退时被磨削的区域33局部重叠。作为一例，在y轴正侧的端部，带状区域31和带状区域33在X方向上一致。在y轴负侧的端部，后退时被磨削的带状区域33相对于前进时被磨削的带状区域31在X方向上偏移。第I磨削方向30的砂石进给角Θ t例如为Imrad (I毫弧度)左右，十分小，因此带状区域31和带状区域33在y轴负侧的端部局部重叠。
[0038]第2磨削方向32的砂轮进给角的绝对值与第I磨削方向30的砂轮进给角Θ t(图5A)的绝对值相等。
[0039]图6B中示出砂轮20后退时形成的磨削痕19及前进时形成的磨削痕18的示意图。第2磨削方向32的砂轮进给角Θ t的绝对值与第I磨削方向30的砂轮进给角Θ t(图5A)的绝对值相等，符号相反，因此砂轮20后退时形成的磨削痕19也与y方向平行。因此，砂轮20前进时形成的磨削痕18和砂轮20后退时形成的磨削痕19不会交叉。因此，能够防止振纹的产生。
[0040]如图5C所示，若回路磨削结束，则使砂轮20相对于被磨削件15向x方向移动。之后，通过使砂轮20相对于被磨削件15向第3磨削方向34相对移动，由此进行下一个去路磨削。通过该磨削，带状区域35被磨削。第3磨削方向34与第I磨削方向30平行。在回路磨削与下一去路磨削之间进行的砂轮20向X方向移动的距离设定为在带状区域35与带状区域31之间不形成间隙。例如，带状区域35与带状区域31局部重叠。在进行图5C所示的去路磨削之后进行回路磨削。
[0041]如此，通过交替执行去路磨削和回路磨削，能够对被磨削件15的表面中待磨削的区域的整个区域进行磨削。
[0042]参考图7A和图7B，对修整导程转印角Θ d (图4A)及第I磨削方向30的砂轮进给角Qt (图6A)的大小进行说明。[0043]如图7A所示，分别以Vy和Vx表示去路磨削时(图5A)的砂轮20的速度的y成分及X成分。以Ng表示砂轮20的转速。
[0044]图7B中示出去路基准方向(y轴的正方向)、磨削痕16及第I磨削方向30的关系。第I磨削方向30的砂轮进给角Θ t的绝对值表示为I Qt| =tan-l ( I Vx / Vy I )。
[0045]在砂轮20旋转I次的期间，被磨削件15向y方向前进的距离Ly表示为Ly=Vy/Ngo在砂轮20移动距离Ly期间，砂轮20的I周量的螺旋状的修整槽21 (图1)作为磨削痕16转印到被磨削件的表面。磨削痕16的X方向的节距与修整槽21的节距Pd (图3B)相等。因此，修整导程转印角Θ d的绝对值表示为I Qd I ZtarT1 ( I Pd / Ly I )。
[0046]在第I磨削方向30的砂轮进给角Θ t的绝对值与修整导程转印角Θ d的绝对值相等，并且符号相反这样的条件下进行磨削，由此能够防止振纹的产生。
[0047]第I磨削方向30的砂轮进给角θ t的绝对值与修整导程转印角ed的绝对值未必一定要相等。若砂轮进给角et与修整导程转印角0d的符号相反，砂轮进给角0t的绝对值小于修整导程转印角Θ d的绝对值，则磨削痕18 (图6A)相对于去路基准方向的倾斜角度变得小于修整导程转印角9d。同样，磨削痕19 (图6B)相对于回路基准方向的倾斜角度的绝对值变得小于图4B所示的修整导程转印角Gd的绝对值。因此，磨削痕18与磨削痕19交叉的区域的I方向的节距变长，缓解振纹对外观带来的不良影响。
[0048]磨削加工中，削去被加工表面直至被磨削件精加工成目标尺寸。将被加工表面中待磨削的区域的整个区域以相同的切入深度进行磨削的处理称为“单位磨削处理”。当执行多次单位磨削处理时，在某一单位磨削处理中形成的磨削痕在下一次单位磨削处理中消失。因此，在进行最终的至少I次，优选在多次的单位磨削处理(精磨削处理)时适用基于上述实施例的磨削方法即可。在其他单位磨削处理中，与以往方法相同地使砂轮20向与y方向平行的方向移动即可。
[0049]以上根据实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限定于这些。本领域技术人员显然例如能够进行各种变更、改良、组合等。
【权利要求】
1.一种磨削方法，其中，具有: 工序(a)，通过使在外周面形成不具有交叉部分的螺旋状的修整槽的砂轮以该砂轮的轴心为旋转中心进行旋转，同时在使所述外周面与被磨削件的被加工表面接触的状态下，使所述砂轮相对于所述被磨削件向第I磨削方向相对移动来对所述被加工表面进行磨削，其中所述第I磨削方向相对于垂直于所述轴心的去路基准方向倾斜；以及 工序(b)，在所述工序(a)之后，通过使所述砂轮相对于所述被磨削件向第2磨削方向相对移动，由此对所述被加工表面进行磨削，其中所述第2磨削方向相对于与所述去路基准方向相反的方向即回路基准方向倾斜， 假设使所述砂轮向所述去路基准方向移动而进行磨削时，所述修整槽转印到所述被磨削件上而形成的假想磨削痕所延伸的方向与所述第I磨削方向以所述去路基准方向为基准而彼此向相反方向倾斜，所述第I磨削方向的倾斜角的绝对值小于所述假想磨削痕所延伸的方向的倾斜角的绝对值， 从所述去路基准方向向所述第I磨削方向倾斜的旋转方向与从所述回路基准方向向所述第2磨削方向倾斜的旋转方向彼此相反。
2.根据权利要求1所述的磨削方法，其中， 所述第I磨削方向 及所述第2磨削方向被设定为转印所述砂轮的修整槽而形成的磨削痕与所述去路基准方向平行。
3.根据权利要求1或2所述的磨削方法，其中， 在所述工序(a)中，通过使所述被磨削件向与所述去路基准方向相反的方向移动，并且使所述砂轮向相对于所述去路基准方向正交的方向移动，由此使所述砂轮相对于所述被磨削件向所述第I磨削方向相对移动， 在所述工序(b)中，通过使所述被磨削件向与所述回路基准方向相反的方向移动，并且使所述砂轮向与所述工序(a)中的所述砂轮的移动方向相同的方向移动，由此使所述砂轮相对于所述被磨削件向所述第2磨削方向相对移动。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的磨削方法，其中， 在所述工序(a)之如，还具有: 工序(C)，通过使所述砂轮以该砂轮的轴心为旋转中心进行旋转，同时在使所述外周面与所述被磨削件的被加工表面接触的状态下，使所述砂轮相对于所述被磨削件向所述去路基准方向或所述回路基准方向相对移动，由此对所述被加工表面中应磨削区域的整个区域进行磨削，所述工序(C)之后，通过交替重复所述工序(a)和工序(b)，由此对所述被加工表面中应磨削的区域的整个区域进行磨削。
【文档编号】B24B1/00GK103894888SQ201310459662
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2012年12月25日
【发明者】市原浩一, 石田浩修 申请人:住友重机械工业株式会社