JP4787615B2 - 軸付超砥粒砥石及びその製造方法 - Google Patents
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Description
また、1つの軸付超砥粒砥石で多くの加工を行えるよう、砥石部により多くの加工用溝を形成すること、そのために砥石部の高さを高くすることが求められている。
まず、本発明の軸付超砥粒砥石の好適な実施形態について説明する。
本発明の軸付超砥粒砥石は、シャンク部の一端に超砥粒を砥材とする砥石部が形成された軸付超砥粒砥石であって、該シャンク部が焼入れ又は焼入れ・焼き戻しを施した金属材料から構成されたものであることを特徴とする。
図4において、軸付超砥粒砥石(101)はシャンク部(102)の一端に砥石部(103)が形成された構成を有する。
本発明において、シャンク部は焼入れ又は焼入れ・焼き戻しを施した金属材料から構成されるものとする。
図5において、軸付超砥粒砥石(111)は、シャンク部(112)及び砥石部(113)が小径棒(116)を介して接合され、該小径棒(116)の一端が該シャンク部(112)に設けられた軸方向の挿入穴に挿入されて固定され、該小径棒(116)の他端が該砥石部(113)に軸止された構成を有する。かかる構成は、特開2003−25234号公報(特許文献1)に記載されたものと同様である。
図6に、本発明の軸付超砥粒砥石の製造の更に別の態様を概略的に示す。
次に、本発明の軸付超砥粒砥石の製造方法の好適な実施形態について説明する。以下、軸付超砥粒砥石の製造方法については、上述の軸付超砥粒砥石と重複する内容についてはその説明を省略する。
上部押圧金型に使用する金属材料は、ニッケルストライク処理や銅めっきを行う必要はない。そもそも超砥粒砥石部と接合する必要はなく、むしろホットプレス後にすんなりと離型できるものであることが望ましいからである。
図4において、軸付超砥粒砥石(101)はシャンク部(102)の一端に砥石部(103)が形成された構成を有する。軸付超砥粒砥石(101)は以下の手順で製造される。すなわち、焼入れ又は焼入れ・焼き戻しを施した金属材料からシャンク部(102)を形成し、モールドバンド(104)に配置する。次いで、シャンク部(102)の軸方向上部にニッケルストライク処理後銅めっきを施し、超砥粒を含む砥石部材料混合物(103)を配置する。次いで、この混合物(103)を、熱処理を施した金属材料から構成された上部押圧金型(105)により軸方向下向きにホットプレス(熱間圧縮)する。このホットプレスの間に、押圧(成型圧力)の増加と共に上部押圧金型(105)の軸方向に応力がかかり、特に、シャンク部(102)及び上部押圧金型(105)とモールドバンド(104)との境界部に応力が集中するが、本発明においてはシャンク部(102)及び上部押圧金型(105)はどちらも、従来技術と比較して硬さが高いため太鼓型の変形が生じることはない。したがって、更なる加圧が可能であり、シャンク部(102)及び上部押圧金型(105)は企図されるようにモールドバンド(104)に挿入され、砥石部(103)に押圧力が伝達される。ホットプレス後には、所望の密度を有する超砥粒砥石部が形成され、研削時砥石寿命が低下するという従来技術の不具合が解消される。
図5において、軸付超砥粒砥石(111)は、シャンク部(112)及び砥石部(113)が小径棒(116)を介して接合され、該小径棒(116)の一端が該シャンク部(112)に設けられた軸方向の挿入穴に挿入されて固定され、該小径棒(116)の他端が該砥石部(113)に軸止された構成を有する。軸付超砥粒砥石(111)は以下の手順で製造される。すなわち、焼入れ又は焼入れ・焼き戻しを施した金属材料からシャンク部(112)を形成し、モールドバンド(114)に配置する。シャンク部(112)の軸中心には小径棒(116)用の小径穴を設け、この小径穴にシャンク部(112)及び小径棒(116)の固着を助けるため少量の金属紛を入れたあと、小径棒(116)を挿入する。金属粉はシャンク部金属材料よりも融点の低いものであればよい。次いで、シャンク部(112)の軸方向上部にニッケルストライク処理後銅めっきを施し、超砥粒を含む砥石部材料混合物(113)をその上に配置する。次いで、この混合物(113)を、焼入れ又は焼入れ・焼き戻しを施した金属材料から構成され、その中心に小径棒(116)用の貫通穴が設けられた上部押圧金型(115)により軸方向下向きにホットプレス(熱間圧縮)する。図4に示した態様と同様に、ホットプレスの間に、シャンク部(112)及び上部押圧金型(115)とモールドバンド(114)との境界部に応力が集中するが、本発明においてはシャンク部(112)及び上部押圧金型(115)はどちらも、従来技術と比較して硬さが高いため太鼓型の変形が生じることはない。したがって、更なる加圧が可能であり、シャンク部(112)及び上部押圧金型(115)は企図されるようにモールドバンド(114)に挿入され、砥石部(113)に押圧力が伝達される。小径棒(116)は加圧によりシャンク部(112)に固定される。ホットプレス後には、所望の密度を有する超砥粒砥石部が形成され、研削時砥石寿命が低下するという従来技術の不具合が解消される。
図6において、軸付超砥粒砥石(121)はシャンク部(122)の一端に砥石部(123)が形成され、シャンク部(122)が、砥石部(123)と接する一端においてテーパー状に形成された構成を有する。軸付超砥粒砥石(121)は、シャンク部(122)をテーパー状に形成した以外は、図4に関して説明した手順と同様に製造される。
(実施例)
(a)砥石部材料混合比
砥粒:ダイヤモンド#800 0.175g
結合材:メタルボンド 1.126g
(Co=60wt%、Cu=28wt%、Sn=12wt%)
集中度=125
(b)軸付超砥粒砥石の寸法
砥石外径: 3.8mm
加工用溝外径: 1.6mm
砥石厚さ: 7.0mm
シャンク部(研削盤保持部)外径: 3.0mm
シャンク部長さ: 25mm
(c)砥石製造手順
ニッケルストライク処理後に銅めっきを施したSKD61焼入れ材を使用してシャンク部を形成した。次いで、砥石部材料をそれぞれ所定量計量し、均一に混合した。次いで、図4に示すように、シャンク部をモールドバンドに配置し、その上部に砥石部材料混合物を充填してから、SKD61焼入れ材から構成された上部押圧金型をセットし、ホットプレスを行った。0.2Tの圧力をかけて最高保留温度700℃で60分保留した。
(比較例)
シャンク部及び上部押圧金型の材料としてSKD61生材を使用した以外は、上記実施例と同様にして軸付超砥粒砥石を製造した。
2.砥石物性の評価
(a)外観
実施例において、シャンク部及び上部押圧金型に特段の異常はみられなかった。一方、比較例においては、シャンク材及び上部押圧金型とモールドバンドとの境界部に太鼓型の変形が観察された。
(b)硬さ
(c)ホットプレス時の金型温度とシャンク部硬さの関係
上記実施例において、ホットプレス時金型温度とシャンク硬さの関係について検討した。結果を次表に示す。
上表から、シャンク部の硬さは低下していくが、最高保留温度700℃で最終硬さは32.4となった。実施例においては、ホットプレスの間に変形が起こらず、且つホットプレス後にシャンク部の外径を削り落とすなどの加工も支障なく行うことができた。
Claims (3)
- シャンク部の一端に超砥粒を砥材とする砥石部が形成された軸付超砥粒砥石であって、該シャンク部が焼入れ又は焼入れ・焼き戻しを施した金属材料から構成され、シャンク部の金属材料が、高速度鋼、熱間ダイス鋼、ステンレス鋼及び耐熱鋼からなる群から選択され、シャンク部にニッケルストライク処理後に更に銅めっきが施され、砥石部が超砥粒砥材をメタルボンド結合材により結合して構成され、砥石部焼結後シャンク部の硬さはHRCスケールで35〜20であることを特徴とする前記軸付超砥粒砥石。
- 請求項1に記載の軸付超砥粒砥石の製造方法であって、焼入れ又は焼入れ・焼き戻しを施した金属材料からシャンク部を形成し、シャンク部の金属材料を、高速度鋼、熱間ダイス鋼、ステンレス鋼及び耐熱鋼からなる群から選択し、該シャンク部にニッケルストライク処理後に更に銅めっきを施し、砥石部を、超砥粒砥材をメタルボンド結合材により結合して構成し、該シャンク部の軸方向上部に超砥粒砥材及び結合材を含む砥石部原料を配置し、該砥石部原料を上部押圧金型により該シャンク部の軸方向下向きに押圧するホットプレス法により、該砥石部及び該シャンク部を接合させることを含み、砥石層焼結前シャンク部の硬さをHRCスケールで45以上とし、砥石部焼結後シャンク部の硬さをHRCスケールで35〜20とし、その際、該上部押圧金型が焼入れ又は焼入れ・焼き戻しを施した金属材料から構成されたものであることを特徴とする、前記製造方法。
- 上部押圧金型の金属材料を、高速度鋼、熱間ダイス鋼、ステンレス鋼及び耐熱鋼からなる群から選択する、請求項2に記載の軸付超砥粒砥石の製造方法。
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