CBN砥石のアンバランスについて

質問

オービット研削盤で120M仕様のCBN砥石を装着してクランクシャフトのピン軸を加工しています。もともとは1機種のみを加工していましたが、この度2機種を追加することになり、これに伴って2機種分の砥石を新たに手配することになりました。
相見積もりの結果、現行メーカー以外の新規メーカーで調達することになりました。
さてこの砥石で加工を始めましたが、過去に経験したことのない事象に直面しています。加工面にビビリマークが発生します。
砥石スペックは外径φ550mm、CBNの幅24mm、砥石軸スピンドルに取り付けるボスまでを含んだ砥石の幅は59mmで　砥石単体での残留アンバランス量は25ｇmmで指示しており、これはJIS　B0905で規定された釣り合い良さの等級でG0.4に合格しています。
理解しがたいのは、ビビリマークの発生状況で　朝一でドレスすればその日の加工分は問題ないのですが、翌日になるとビビリマークが発生します。したがってドレスインターバルは、何カ所の軸を加工したかではなく　１回／日ということになります。
砥石軸にアンバランスが出来ている想定で調査のひとつとしてクーラントノズルからの漏れ量を調べてみました。結果として約10ｍｌ弱が漏れているのがわかりました。つまりこれだけの量のクーラントが停止中の砥石のCBN面に滴下しているのは事実だと思います。ただ、120m/s（＝4167回転）で砥石を空転させれば　浸水した分はすぐに抜けてしまうと考えられ、これが砥石アンバランスの原因とは理解しがたいです。
前日には問題なかったのに翌日になるとビビリが発生する原因について何か思い当たることがありましたら是非ご指導ください。

回答No.5

himitunohito · ベストアンサー

一気に高額になった今回のCBN砥石を継続して使うという判断だと思いますが、
使用しているCBN砥石の状態を知る限りにおいて危険だからと思いがあり複数回変更をとは思いますが、
使用し続けるとの事なので、そのCBN砥石において砥石部がはがれる危険があるからです。
そうなるとできるだけ砥石を乾燥させて使用量はCBN砥石部の厚みで半分ぐらいでやめた方がいいのかもしれません。

水によるバランスがおかしくなる可能性
研削水の濃度によりあくまで仮定ですが、砥石に水があたり段々と砥石の一番下にたまり乾燥し研削の油分等がかたまるという事。そうなると翌日には砥石をかるく回した場合に表面上にあとが残る。こうなるとバランスはおかしくなるし水をかけたぐらいでは取れない可能性がある。結果的にドレスをするしかないという事だと思いますが。
なんですが、すでに対策を実施しているように機械電源を止める前に砥石につく水を吹き飛ばす以外は方法としてはない。
水の供給パイプにはメーカー側が対応してみたいですが、できれば砥石カバーの内側をエアーブロー用にホースや配管をも考えなければいけないかもしれません。今一番が供給パイプのエアーブローで大きく変わるとは思いますが、まずは実際数日やってみてまだ残るのなら砥石についている水を吹き飛ばしたり拭いたりだと思います。
研削液による乾燥で固着しバランスを変化とかもある。少し前にも書いたが研削液でも色々あるも多く目にする乳白色（白いの）だと一度乾燥してしまうと結構水をかけたぐらいで取れない場合もありバランスを狂わせる場合もある。
仮に研削水がこの乳白色での白いであれば研削液を変更しないかぎりは砥石に最後水が当たらい工夫をしていくしかないかもしれません。
おまけ研削液でもネオスはやめましょう塗装がはがれる。
以上可能性でした。

お礼

私たちが抱える問題に最後まで真摯に向き合って頂いて感謝申し上げます。
頂いたアドバイスは、深く心に留め　改善活動を継続してまいります。
又、違う問題に直面し　この場を借りて指導を仰ぐこともあろうかと思いますが、その時は豊富な経験と知恵でアドバイスが頂けたらと思っております。
ありがとうございました。

回答No.4

himitunohito

再度書き込み
＞私が疑問に思っている停止中の砥石にクーラントが浸水するとバランスが悪くなる事実について
一般的な砥石や機械で水や油が砥石にかかりそれでバランスを狂わせているのはほどんどありません。
そいう機械の多くが最低1500や2000回転とかで回しており通常なら砥石を固定しているフランジがずれているとかゆるんでいるケースが多いからです。
クーラント水でも濃度が非常に高いとか油の粘度も高い（ようは研削油ではない）のを使っているとかであれば、砥石にまとわりついてとかもありえるでしょうが、通常使用では水ならそのような事はまずないと思われます。
今回のCBNでは砥石に付着する幅や厚み（CBN）もクーラント水のたれによるブレがバランスをこわしているとは考えにくいです。なぜか通常の水であれば電源を止めて次の日になったら砥石回した時点で吹き飛んでしまうから、水が乾燥して固まると気になるなら逆に砥石を止めてそのまま水をたっぷり砥石全体にかけて砥石を回してやる。

仮に乾燥で付着というそいう風に思うのであれば就業時間や機械の電源を落とす前に３分間砥石回しているとありますが、
３分で水がたれるのが続くのなら１０分とかで回してみてはどうでしょうか。
個人的に変わらないとは思いますが、たぶんもうやったかもですがそれでも水がと思うのであれば、
就業終わる前で機械を止める時間をみはからって砥石まわり水をふき取りましょう。
また、ノズル部分に砥石や水が来ないようにノズルの位置をずらしたりウエスを使ってとか、
あくまでこんなめんどくさい事をするのは質問者が思う水によってバランスが悪くなるとの事ですから、ならまず機械を止める時に砥石の付着を解消させる為ですが、個人的に変化ないと思います。
翌日普通にして確認をしてみましょう。
それでもと思いがあるなら再度掃除をして確認をするのなら翌日の今度は逆に砥石を回す前にたっぷり水を砥石全体にかけてあげて砥石部分にブラシとかで軽くゴソゴシしてあげてから砥石を回す、本来ならこんな使い方をしませんが確認をする為ですので注意しましょうね。
最終的に砥石を回しっぱなしで水をかけ続けるというのが最終的だと思います。
こんな最終するぐらいなら砥石変えた方がいいとは思うよ。
これによって質問者が思う水の固着が砥石でのバランスを悪くしているのは砥石に水がという思いは消せるとは思います。

これは別の考えですが本機械の近くで旋盤やフライスの加工でガリガリゴリゴリなど比較的重切削をしている場合、
その振動が機械に伝わりブレになったりもしますよ。この場合どれほど砥石バランスが出ていてもブレる事もある。

お礼

他人事なのに継続して真摯に回答頂きまして本当にありがとうございます。
回答者様の経験の中では、クーラントが砥石に含水してバランスを崩して加工に悪影響を及ぼしたことはなかったと受け止めさせて頂きました。私にとっても初めてのことでどう解析してよいかわからない状況でした。
空転時間を長くするとか、ノズル周辺の清掃などご提案のことはすでにトライしてみましたが、変化はありませんでした。
ところで、3分間水切りして砥石を停止させた場合に、配管内にどれだけの残留がどれだけノズルから漏れるかをノズルにビニール袋を括り付け回収量を計量すると言うやり方で調査してみました。その結果。１０ｍｌ弱であることが判明しました。
その後、機械メーカーにも協力を仰ぎ、改善アイデアとしてクーラント配管を圧縮エアーで吹きだすと言う仕組みを造り、これを試し始まました。やり始めたばかりでその効果は、断言できるほどのデーターはありませんが、それなりの効果はありそうです。
これを肯定するとバランスが悪くなるのは、滴下したクーラントのせいということになってしまいますが、そのメカニズムが私には説明がつかないのは相変わらずです。
いずれにしてもこれまで使用していた砥石では発生していないことも事実であり、新しい砥石の素性が怪しいと考えるしかないので製造メーカーに改善を要望していくしかないと考えております。
いろいろとご意見頂きましてありがとうございました。

回答No.3

himitunohito

もうしわけない　書き忘れ

金額が安い分　バランスの精度を25ぐらいでしている事もあります、
以前のメーカーでのバランス数値と比べてみればわかるとは思うますが、
バランス用にドリル穴は通常あってもバランス制度に違いが大きいから金額的にも追加や細かいバランス精度をしてないと思う。
高精度でバランスをメーカーに頼むと結構金額は取られます、その分をしないからかもしれません。

今の砥石でどうにかするのなら自身でバランスを取る為の道具をそろえるかとかにもなりそうですね。

お礼

ご意見ありがとうございます。
質問の仕方が複雑になるので伏せていましたが、この砥石の採用にあたっては新規メーカーからの申し出でテスト砥石によるテストを既存の機種で実施しています。この時の評価としては、加工精度、ドレスインターバルなど既存のメーカーと大差ないものでした。最後はコストで決定したという経緯があります。追加した2機種との砥石スペックとしての大きな違いは砥石幅です。もちろん機種違いと言うことでワークスぺックも異なりますが・・・
今現在は、このメーカーに現状を話して改善の可能性について論議しています。
くどいようですが、私が疑問に思っている停止中の砥石にクーラントが浸水するとバランスが悪くなる事実について、もし経験されていることがありましたら教えて頂けたらありがたいです。

回答No.2

himitunohito

続けて書き込み
そうなると、元から砥石をそのまま機械にセットして使っていたというのであれば、以前の砥石にはすでにバランスを取っていたドリル刃先の穴がある可能性が高いですね砥石表面も、そして内径も以前の砥石と新規の砥石で内径制度も違うのではないですか？
ここから想定ですが、以前の砥石では元から使う機械やどいう使い方をするのが分かっていてその為の手間と時間（内径寸法や砥石のバランス用に加工）をしていた可能性があります。
今の砥石での使い方は金額が安いというのは簡単に言えば汎用とかNCでも質問者が使っている機械を想定した作り方ではないと思います。
一定の図面等で砥石メーカーは制作できる所も多いが、その使用目的や機械での使い方を細かくわかってはいません。

何も枚数を以前のメーカーで一気に買う必要はない。1枚あればそれでわかる話です。
こちらが思うに同じ型番や粗さとかでもメーカーによって多少加工者には違いが出てくるのが分かる。
たぶん新規メーカー側はそんな4.000回転以上で回しているとは思っていないかもしれませんし、元々その金額は違う用途向けを想定していたとか、使用目的が同じでもバランスをしない代わりに自身たちでバランスを取ってくれという製品の可能性もあります。これは発注者とメーカー側の話を聞かないとあれこれ解決だとは言えませんが、少なくても現状のCBN砥石はこの機械での使用は向いていないという事だと思います。

機械メーカーがその砥石を使うのはいつくかありおそらく条件かされた砥石メーカーが専用砥石でのCBN砥石である可能性があります。自身たちで仮にあれこれ条件を言うのなら砥石メーカーに追加の加工を求めないといけないと思います。その分当然購入金額も今よりは高くなる、結果的に以前のメーカー側と変わらないぐらいかもしれませんよ。

回答No.1

himitunohito

新品砥石をつけて砥石3点バランスを調整しましたか？
仮に自動バランス調整機器だろうが出来ないレベルでバランスが悪いのはバランス調整できません。
また、こんなので調整してもビビりはいつでてもおかしくはない。
ちゃんと自分で3点バランス調整をした上で自動バランス調整機器使うのならいいと思いますし、その上で自動バランスでの数値をある程度の数値以上は再度砥石バランスを再調整を考えましょう。
自動バランスでの数値で25は多すぎです。
朝一でドレスをして翌日そのまま加工するのはビビりが出てもある意味当然です。
仮に今日ドレスを1回加工が出来て、翌日すぐ加工をというのなら機械や砥石は回しっぱなしが基本です。
機械を止めた時点で電源を再度入れたらドレスするのは当然です。
勘違いしやすいのはCBNだからといって1度ドレスすれば長期間加工できるわけではありません。

クーラントの水や油がもれるからビビりがというのは少し違います。仮に砥石が1.000回転以下で回して加工しているのなら水や油が機械をすぐ止めても流れる事はあるでしょうし砥石に多少なりたまる可能性がありますが、1.000回転以上で回っている砥石でそいう風に思うのは加工が終わったからとすぐに機械を止めているからでしょうか？普通なら水や油を切る為に最低5分回ほどしてその間に水や油のホース内の物が落ちて周りに富んでいる物もと考えるのですが、回転数を上げればという考えはよくありません。それは砥石にはMAX速度は砥石や品質の紙など書いてますが、そこまで回せるが機械的に主軸の回転が回せるとかできても、回して水や油をその時は切れても機械を止めたらとんだのが再度砥石にたれても無意味ですよ。

別の砥石であれこれ問題なら以前のメーカーにしてもように言わないとわからにと思います。
ただ、前のメーカーだろうがちゃんと砥石バランスをするバランス台が無いのであればまた話も変わるでしょう。

これは個人的ですが、以前に1度ですが自動バランス装置を使う機会がありあれこれ使うと、その時の記憶では18ぐらいはバランスがおかしくビビりがでるだから上に多すぎと書いた。正直3点砥石バランスを自分で砥石バランス台でしっかりした方がましという事。どうしてそいうのは無いのなら自動バランスの数値を18ぐらい目標として15ぐらいをフランジを回して調整するかですね。
砥石を回してその周りに手を置きガタガタ振動するのはブレている。バランス台が無いのなら購入してもらうようにいいましょう。

お礼

はじめに、お意見いただき感謝申しあげます。
いくつか状況を補足させて頂ければと思います。研削盤についてですが120m/s仕様のNC円筒研削盤で、オービット動作でワークセンターを基準にクランクシャフトのピン軸を研削しています。自動バランス調整などの機能はありません。
又、通常研削盤のように砥石フランジに砥石を嵌め込んで使用するタイプではないので自部門でバランス調整をすることは行っていません。
機械の回転数ですが、4,167回転/分で回転し、新品時のφ550の時に周速120m/sで加工していることになります。
ビビリマークと言っても良くある主軸と砥石軸の回転比の関係で現れるきれいな花びら形とはちょっと違っています。
事実としては、そういうマークも発生した経過はありますが、主軸回転数を変更することで対処することができました。
終業時には、砥石を3分間水切り停止させるシーケンスとなっています。
3機種を加工していて新しく追加した2機種についてこれまでと違うメーカーのものを採用し、この2機種について同様にビビリマークがつくということで、対応に悩んでいます。ご指摘頂いたように今までのメーカーで砥石を手配し同じことを試せば問題の解消が計れるかもしれません。ただ、ご存知のようにCBN砥石は高価ですでに予備を含めて2セット、計4枚の砥石を保有したので簡単にこれを処分するわけにもいきません。又、砥石の性能のせいで発生することを100％立証することもできないので、今現在は　朝一で必ずドレスをすることで対応しています。
投稿者様の経験では、朝一ドレスすることはごく自然なこととされているようですが、私どもの過去からの経験（製造メーカーの異なる砥石の場合）では、幅20mm、外径φ40くらいのピン軸研削で1ドレス900ピンを加工しています。（面粗度Rz3.2ｓ）これを基準とすると新規採用メーカー砥石の場合の１日１回のドレスは、異常としか言いようがありません。
調査の過程で、機械停止後のクーラントノズルからの停止中砥石へのクーラント滴下を発見しました。しかし、この条件はこれまで使用してきた砥石でも同じことであり、これが原因で砥石のバランスを崩すことはないだろうと思ってはいるのですが、何故か一夜おいて加工を再開すると　加工面にビビリが生じ、
ドレスをすると規格内の精度に復活するということが起こっています。
回転していない砥石の表面にクーラントが滴下して　一時的にバランスが崩れることは理解できるのですが、4,167回転/分で数分間も空転させてもクーラントが抜けないということはあるのだろうか？と疑問を持ち　経験の多い皆さんから情報を頂きたいと思ったのが質問のきっかけになります。
ビビリは砥石のアンバランスであると仮定した時、一夜の間にバランスがくずれるのは　このことくらいしか思い当たらず・・・悩んでいます。　
他に思い当たることがありましたら　ご指導願けたらありがたく思います。