JPH0757473B2 - 超砥粒砥石 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、能率的な研削が困難なファインセラミックス
や特殊鋼材のような難削材に対しても、すぐれた研削能
力と砥石寿命をバランス良く合わせ持つ超砥粒砥石に関
するものである。

＜従来の技術＞ 砥石の切り刃が長時間持続できる研削条件の下では、砥
石寿命がすぐれるメタルボンドの超砥粒砥石が工具コス
トの点で有利であることから、広く使用されている。し
かしながら、難削材に対しては、切り刃の持続が困難
で、再生のためのドレッシング作業の頻度が多く、又１
回当たりのドレッシングの所要時間が長く、工具コスト
が上昇するだけでなく、研削能率の低下が著しい。

この問題を解決するために、ビトリフアイド系超砥粒砥
石が開発され、使用されている。セラミック系ボンドを
使用する、この砥石は、切り刃の持続性、ドレッシング
問題、及び研削能率の点で大幅に改善されている。しか
しながら、砥石寿命がメタルボンド砥石に比べて劣るこ
とは避けられず、工具コストが高くなり、能率を含めた
トータルコストでも必ずしも有利とは言えず、需要家を
満足させるに至っていない。

＜発明が解決しようとする問題点＞ 本発明は、上述した問題点、即ち従来のメタルボンド超
砥粒砥石、或いは従来のビトリファイド超砥粒砥石が抱
える研削能力を砥石寿命のバランスの悪さを解決しよう
とするものである。

＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は、500〜1000℃の融点を持つガラス質粉末のよ
うなセラミック系結合剤100容量部に対し、金属粉末５
〜30容量部を混ぜた結合剤（ボンド）によりダイヤモン
ド、又は立方晶窒化ほう素（CBN）のような超砥粒が結
合されている超砥粒砥石において、該砥石の見掛け密度
比が70％以上であることを特徴とするビトリファイド超
砥粒砥石であり、本発明により、前記問題点の解決が可
能になった。

本発明において、500〜1000℃の比較的低い融点のガラ
ス粉末のようなセラミック系の結合剤がベースとして用
いられる。結合剤の融点が500℃未満では、砥粒を結合
保持する力が弱く、1000℃を超えると、砥粒の酸化、又
はボンドとの反応が著しくなり、砥粒本来の研削作用が
失われる。

本発明において、セラミック系結合剤100容量部に対
し、金属粉末５容量部未満では砥石寿命の改善の効果が
少なく、30容量部を超えると研削能率の低下が顕著にな
る。

砥石の真密度に対する見掛け密度の割合を見掛け密度比
に呼ぶことにすると、本発明において、見掛け密度比が
70％以上になるように、砥石が成形されることが必要で
ある。見掛け密度比70％未満では、難削材の研削に対し
て、砥石の強度、及び寿命が不十分である。尚、「真密
度」とは、砥石を構成する個々の材料の質量の合計値を
個々の材料の体積で除した値をいう。ここで、個々の材
料の体積は、個々の材料の重量を個々の材料の比重量で
除した値である。また、見掛け密度とは、砥石の質量を
砥石の見掛けの体積で除した値という。

砥石の状態を詳細に説明すれば、セラミック結合剤をベ
ースに、その中に金属粉末、及び超砥粒が均一に分散し
ている。セラミック結合剤は、一旦溶融、又は焼結した
状態にあって、超砥粒や金属粉末を強固に結合してい
る。かかる状態にある砥石において、切り粉によるボン
ドの摩耗が適度に進行する一方で、過度の摩耗が抑制さ
れているため、切り刃の持続性が良好であり、研削能力
と砥石寿命のバランスが大幅に改善される。

＜実 施 例＞ 下記の製造条件で、研削テスト用サンプルを作製した。

（１） 原料 セラミック系結合剤：ほうけい酸ガラス粉末 金属粉末：−325メッシュCu−10％Su合金粉末 超砥粒：＃140ダイヤモンド砥粒 （２） 配合 セラミック結合剤100容量部に対して、金属粉末0,5,10,
20,30,40容量部を混ぜたボンド、及びセラミック結合剤
を含まず金属粉末のみからなるボンドとし、ダイヤモン
ド砥粒の集中度を100とした。

（３） 成形 上記配合からなる混合を黒鉛型に充填し、加圧と同時に
黒鉛型に電流を流して加熱し、650℃にて５分間保持し
て外径25mm、内径6mm、厚さ5mmの所定寸法に成形した。

（４） 見掛け密度比 上記所定寸法に成形された状態で見掛け密度比が60％,7
0％,95％になるように計算した重量を、成形時の充填量
とした。

（５） サンプル作製 （１）〜（４）によって得られたリング状の成形物の中
心部に5.8mmの軸を接着し、軸付砥石のテストサンプル
を作製した。

上記の要領で作製したテストサンプル、並びに従来品に
つき、下記の条件で研削テストを行った。

（１） 砥石形状：直径25mm×厚さ5mmの軸付砥石 （２） 砥石回転数:26,000rpm（周速2,000m/mim） （３） 試験機：ポータブルグラインダー （４） モータ負荷電流:1.5アンペア （５） 加工物：炭化けい素 （６） 加工時間:4分間 （７） 研削液：水溶性クーラント 研削テストから、加工物及び砥石の重量減を求め研削能
率及び研削比を得た。また、研削能率と砥石寿命のバラ
ンスを比較するため、研削能力に研削比を乗じた積を表
示した。

研削テストの結果を第１表に示す。

第１表の結果は、本発明により、従来のメタルボンド砥
石に比べ研削能率（能力）が改善され、また従来のビト
リファイド砥石に比べ研削比（寿命）が改善されたこと
を示し、さらに研削能率（Ａ）と研削比（Ｂ）の積は、
従来のいずれの砥石と比べても抜群に高い数値を示し、
従来の砥石が抱える研削能力と砥石寿命バランスの悪さ
が、本発明により大幅に改善されたことを示している。

また、第１表に示した砥石サンプルについて、単石ドレ
ッサー、またな多石ドレッサーによりトルーイングを行
い、砥石及びドレッサーの摩耗状態を調べて、前記ドレ
ッサーによるトルーイングの可能性を検討した。

本発明において、見掛密度比70％成形品では、単石ドレ
ッサーが、95％成形品では、多石ドレッサーが使用可能
である。一方、従来のメタルボンドダイヤモンド砥石で
は、単石、多石のいずれのドレッサーも摩耗が多く使用
不可能であった。

本発明において使用するセラミック結合剤としては、ほ
うけい酸ガラス粉末のほかアルミノけい酸ガラス粉末
も、線膨張率が低く、適している。

また、金属粉末としては、Cu−10％Sn合金粉末のほかC
u,Ni,Fe,CoやNi−Sn,Co−Sn,Ni−Cuなどの比較的軟らか
い金属、又は、合金の−325メッシュの細かい粉末が適
している。本実施例では、超砥粒としてダイヤモンド砥
粒を例示したが、立方晶窒化ほう素砥粒でも、同様な傾
向を示す。

＜発明の効果＞ 本発明に係る超砥粒砥石によれば、難削材に対しても、
研削能力と砥石寿命においてすぐれた性能、及び良いバ
ランスを示すだけでなく、トルーイング時に、メタルボ
ンド砥石では不可能な単石ドレッサー、又は多石ドレッ
サーが使用できる。さらに、セラミック結合剤、及び超
砥粒混合系へ添加された金属粉末は、成形時に潤滑剤と
して働き、成形温度を低める作用を持つ一方、熱伝導
度、及び電気伝導度を付与する結果、砥石の製造が容易
となる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】500〜1000℃の融点を持つセラミック系結
   合剤100容量部に対し、金属粉末５〜30容量部を混ぜた
   結合剤により超砥粒が結合されている砥石において、該
   砥石の見掛け密度比が70％以上であることを特徴とする
   超砥粒砥石。