29 5月 2025

固定ドレッシングツール第2部：アプリケーション

このMOTIONブログの第1部では、ドレッシングの重要性、固定ドレッシングツールの種類と用途についてお伝えしました。

このブログの第2部では、ドレッシング工程においてどのパラメーターがどのような役割を果たし、最良の結果を得るためにどのように最適化されるべきかを説明します。

ドレッシング・パラメーターの基本

まず最初に、ドレッシング工程に影響を与え、このブログの他の部分にも関連する最も重要なパラメーターの概要についてお伝えします。

a_d1パスあたりのダイヤモンドの切り込み深さ (mm)
b_d ドレッシングツールの有効幅 (mm)
n_s砥石の毎分回転数(rpm)
R_ts砥石の表面粗さ（μm）
s_d 砥石1回転あたりのドレッシング送り速度（mm/rev.）
U_d オーバーラップ率（数）
v_c砥石周速度　(m/s)
v_d ドレッシング送り速度（mm/min.）

自生（自刃）作用

このMOTIONブログの最初の部分で説明したように、ドレッシング工程は一般的に次の2つの目的を追求します。

砥石形状の成形
表面粗さ（R_ts）の調整

表面粗さに関しては、研削サイクルの開始時に砥石が要求された研削能率に適応するように、ドレッシングパラメータを設定する必要があります。一定量の材料(v'_w)が除去された後、各砥石は、初期ドレッシングされた粗さに関係なく、「固有の」表面粗さに収束されます。図1は、Q'_w1mm³/mm/secの一定の研削能率で、砥石が約4 umから13 umの異なる表面粗さから、初期のドレス粗さに関係なく、6 umの粗さに収束する様子を示しています。この現象は通常、砥石の幅1mmにつき約500 mm³の材料が除去されるV'_wで発生するのが興味部深い。
(出典：K. Weinertによる学位論文、1976年、Braunschweig工科大学）。

図2は、異なる研削能率Q'_wで、砥石回転数s_dに対しドレス送り速度v_dを変化させた場合の、元の表面粗さR_ts6umに対する除去量V'_wの影響を示している。砥石の粗さは、異なる加工取り代（Q'_w0.2～3）により異なる粗さ値R_ts（4～13 μm）となった。3つのプロセスすべてにおいて、ドレッシング送り速度v_dを0.1-0.4 mm/砥石回転に変化させてドレッシングを行いました。以下の結論が導き出されます。

今回の結果から、ドレッシング粗さは、初期に選択した加工取り代（今回の場合では初期6um）に対応することがわかった。
また、加工物の表面粗さはは、加工取り代が多いほど粗くなることがわかる。
この2つの図は、加工取り代が少ない場合は逆のことが起こることも示している。表面粗さは、ドレッシングによって砥石に元々ドレッシングされていた粗さよりも細かくなる。

このように砥石が加工取り代に適応することを「自生（自刃）作用」と呼びます。完璧な加工条件下では、砥石は形状やプロフィールが損なわれた場合にのみドレッシングされるべきであり、砥石が目詰まりしたり、切れ味が鈍くなったりした場合には必要ありません。

ドレッシング切込み量とドレッシング送り速度の影響

優れた仕上げ面と高い加工能率を達成するためには、切込み量a_d(切込み深さ)を小さくすることが極めて重要です。例えば、1回のドレスパスあたり0.002～最大0.03mmです。

砥石の表面粗さを上げるには、ドレッシング送り速度v_dを増加させ、ドレッシング切込み量a_dは大きくしないこと。

ドレス送り速度v_d大きいほど、砥石の表面粗さが粗くなり、その結果、砥石の切れ味が良くなり、より自由に加工できるようになります。

ドレッシング送り速度v_dが低いと、砥石の目が細かくなり、加工物の表面粗さは良くなるが、研削中の取り代は少なくする必要がある。また、ドレッシングが細かすぎる砥石は、研削焼けが発生する可能性があることにも注意する必要があります。

重要：ダイヤモンドへの熱損傷を避けるため、ドレッシング中は常にクーラント液を使用してください（図3を参照）。また、砥石は決して切込みなし（a_d=0 mm）でドレッシングしないでください。

ドレッシング・パラメーターの設定

ドレッシングツールの有効幅b_d

このドレッシングパラメータは、特定の切込み深さa_dにおけるダイヤモンドツールの有効幅b_dを指定します。図4はそれぞれのドレッシングツールにおける理想的な有効幅b_dを示します。

単石ダイヤモンド：0.5～1 mm
インプリダイヤモンド：1.5～12 mm*。
標準ブレードドレッサ：0.7～1.0（1.2）mm
MKDまたはCVDブレードドレッサ：0.4～1.2 mm

注意*：有効幅b_dが3 mmを超えるインプリダイヤモンドドレッサ(2)では、実測幅の35%のみを使用する必要があります。これは、突き出ているダイアモンドの合計幅が、ツールの実測幅の約1/3となるためです。実際の有効幅を使用しドレッシングパラメータを決定すると、砥石が細かくなりすぎる恐れがあります。

天然ダイヤモンドを使用した単石ドレッサーの有効幅b_dは、図5に示すように、使用頻度による摩耗によって異なってきます。有効幅b_dは決して1mm以上であってはいけません。有効幅b_dが1mmに達したら、ドレッシングに使用可能な角が複数ある場合は、ダイヤモンドをホルダーにセットし直してください。そうでない場合は、ダイヤモンドを交換してください。

単石ダイヤモンドの有効幅b_dを決定するには、図6を参照してください。スケールと拡大鏡を使用することができます。この方法は、正しい送り速度v_dを計算するための良い判断基準となります。

オーバーラップ率 u_d

図7は、オーバーラップ率u_dが4の場合を示しています。オーバーラップ率は、ある砥石回転数において、砥石円周上のある一点がドレッシングツールの有効幅b_dに何回接触するかの頻度を示しています。この回数が多ければ多いほど、オーバーラップ率は高くなり、砥石表面はきめ細かくなります。図7に示すように、オーバーラップ率u_dが4ということは、砥石4回転でドレッシングツールが、砥石円周上を軸方向に有効幅b_dだけ移動したことを意味します。

オーバーラップ率u_dの基準：

粗研削:                       2 - 3
標準的な研削: 3 - 4
仕上げ研削:                4 - 6
超仕上げ研削:            6 - 8

オーバーラップ率u_dとドレッシング送り速度v_dの計算

b_d= 有効幅 mm
n_s= 砥石回転数/分
u_d= オーバーラップ率（数）
v_d = ドレッシング送り速度 mm/min

オーバーラップ率u_dの計算式

u_d =ダイヤモンドの有効幅b_d / 砥石回転あたりのドレッシング送りsd= b_d / s_d= (b_d x n_s) / v_d

オーバーラップ率u_dが計算または他の選択基準によって決定されている場合、ダイヤモンドツールのドレッシング送り速度v_dは簡単に計算できます。定義された先端Rを持つドレッシングツールの場合、ドレッシング切込み深さa_dを使用して、最初に有効幅b_dを判断する必要があります。図8を参照してください。

vd = (n_s × b_d) / u_d

定義された先端Rを持つツールのドレッシング送りv_dの計算

図8に示す式は、先端Rが定義されたすべてのドレッシングツールにも適用されます。

ドレッシング切込み深さ a_d

前述したように、すべての固定ドレッサにおいて、ドレッシング1パスあたりの切込み深さa_dは、0.002～0.03mmの範囲を超えないことが望ましいです。

ドレッシング送り速度v_dと切込み深さa_dの関係

より切れ味の良い砥石を得るためには、ドレッシング送り速度v_dと切込み深さa_dのどちらを大きくした方が良いのでしょうか？図9は、送り速度v_dまたは切込み深さa_dを2倍にした場合の砥石の表面粗さR_tsへの影響を示しています。グラフは、ドレス送りv_dの増加(指数関数的増加)が、切込み(直線的増加)a_dの増加よりも、表面粗さR_tsに大きな影響を与えることを示しています。