CN103537994A - 陶瓷结合剂磨具 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种陶瓷结合剂磨具，所述陶瓷结合剂磨具通过在多孔陶瓷的孔内填充比多孔陶瓷脆且不因陶瓷结合剂的煅烧温度而消失的物质，从而抑制陶瓷结合剂向多孔陶瓷孔内浸入，并且能够促进磨削时的多孔陶瓷的破碎。在陶瓷结合剂（16）中含有由立方晶氮化硼粒子或金刚石粒子构成的超级磨料（12）和骨材（14），骨材由多孔陶瓷（14a）和堵塞多孔陶瓷的孔的物质（14b）构成，所述物质具有比多孔陶瓷脆且不因陶瓷结合剂的煅烧温度而消失的物性。

Description

陶瓷结合剂磨具

技术领域

本发明涉及通过在磨具中混入强度比磨料低的骨材，从而能够降低磨削抗力的陶瓷结合剂磨具。

背景技术

在磨削磨具中，已知为了降低磨削时的磨削抗力而在结合剂中混入强度比磨料低的骨材来增大磨料间隔（降低磨料的集中度）。作为骨材，例如如专利文献1所记载，使用容易破碎、不与被磨削材互相摩擦的多孔陶瓷。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-83036公报

发明内容

然而，在专利文献1中记载的内容中，根据将磨料与骨材结合的结合剂的种类，在结合剂煅烧时，熔解的结合剂有时浸入多孔陶瓷孔内。这种情况下存在以下问题：浸入多孔陶瓷孔内的结合剂因冷却而固化，因此在磨削时多孔陶瓷变得难以破碎而发生与被磨削材的摩擦，产生磨削烧伤，成为降低磨削抗力方面的阻碍。

本发明是为了消除上述现有的问题而作出的，目的在于提供一种陶瓷结合剂磨具，所述陶瓷结合剂磨具通过用比多孔陶瓷脆且不因陶瓷结合剂的煅烧温度而消失的物质来堵塞多孔陶瓷的孔，从而抑制陶瓷结合剂向多孔陶瓷孔内浸入，并且能够促进磨削时的多孔陶瓷的破碎。

为了解决上述课题，技术方案1涉及的发明的特征是一种陶瓷结合剂磨具，其在陶瓷结合剂中含有由立方晶氮化硼粒子或金刚石粒子构成的超级磨料和骨材，上述骨材由多孔陶瓷和堵塞该多孔陶瓷的孔的物质构成，该物质具有比上述多孔陶瓷脆且不因上述陶瓷结合剂的煅烧温度而消失的物性。

技术方案2涉及的发明的特征是在技术方案1中，通过将上述物质填充到上述多孔陶瓷的孔内，从而堵塞上述多孔陶瓷的孔。

根据技术方案1涉及的发明，由于在陶瓷结合剂磨具中混入骨材，所以超级磨料的磨料间隔变大，能够降低磨削抗力，能够增长磨具寿命。并且，由于用与被磨削材接触而容易破碎的多孔陶瓷和堵塞多孔陶瓷的孔的比多孔陶瓷脆的物质构成骨材，所以能够抑制因骨材与被磨削材摩擦而导致的发热，能够防止磨削烧伤，并且即使在磨具制造时陶瓷结合剂熔解，陶瓷结合剂也不会浸入多孔陶瓷的孔内，因此多孔陶瓷的破碎性不会被浸入到多孔陶瓷的孔内的陶瓷结合剂妨碍。

根据技术方案2涉及的发明，通过将物质填充到多孔陶瓷的孔内，从而堵塞多孔陶瓷的孔，因此能够容易地阻止陶瓷结合剂向多孔陶瓷的孔浸入。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的陶瓷结合剂磨具的整体图。

图2是陶瓷结合剂磨具的磨具层的放大图。

图3是磨削时的磨具层的放大图。

符号说明

10…陶瓷结合剂磨具，12…超级磨料，14…骨材，14a…多孔陶瓷，14b…物质，16…陶瓷结合剂，W…被磨削材。

具体实施方式

以下，基于附图说明本发明的实施方式。图1是陶瓷结合剂磨具的整体图，图2是表示陶瓷结合剂磨具的磨削面附近的组织的放大图。

如图1所示，该陶瓷结合剂磨具10由圆盘状的芯21和在该芯21的外周通过粘接剂或烧结而固定的环状的磨具层22构成。芯21由钢、铝或钛等金属材料、FRP（纤维强化塑料）材、陶瓷（普通磨具）形成。磨具层22是将煅烧成环状的磨具层22固定在芯21的外周而形成的。或者可以以在芯21的外周粘接多个砂瓦（砥石セグメント）而成为环状的方式形成。

在芯21的中心贯穿设有中心孔23，该中心孔嵌合于在图略的磨具台的磨具轴的轴端突出的定心毂，在中心孔23的周围形成有多个供螺栓插通的螺栓孔24，所述螺栓螺合于在磨具轴的轴端开口的螺纹孔。通过在这些螺栓孔24中插通螺栓，将螺栓螺旋旋入螺纹孔，从而将陶瓷结合剂磨具10固定于磨具轴。

安装有陶瓷结合剂磨具10的磨削盘在图略的磨具台与工作台相互正交的方向被可滑动地引导。在磨具台，磨具轴以能够绕着与被陶瓷结合剂磨具10磨削的被磨削材（工件）W的长度方向平行的轴线旋转的方式被支撑，被设置于磨具台的马达旋转驱动。在工作台上载置有图略的主轴箱和尾座，在这些主轴箱与尾座之间，被磨削材W以可绕着与工作台的移动方向平行的轴线旋转的方式被支撑。

如图2所示，磨具层22由例如由CBN（立方晶氮化硼）磨料构成的超级磨料12、强度比超级磨料12弱的骨材14以及将这些超级磨料12和骨材14结合的陶瓷结合剂16构成。骨材14以多孔陶瓷14a为母体，由堵塞该多孔陶瓷14a的孔而防止陶瓷结合剂16浸入的物质14b构成。作为堵塞多孔陶瓷14a的孔的物质14b，使用具有比作为骨架的多孔陶瓷14a脆且不因陶瓷结合剂16的煅烧温度而消失的物性的物质（例如，玻璃状碳）。

这样的骨材14可以通过以下方法容易地得到，即，在制造多孔陶瓷14a后，在真空环境内将上述物质14b填充到多孔陶瓷14a的孔内。或者，利用在制造骨材14时使多孔陶瓷14a与上述物质14b混合并煅烧多孔陶瓷14a的方法也能够堵塞多孔陶瓷14a的孔。

陶瓷结合剂16将邻接的超级磨料12间、邻接的骨材14间以及邻接的超级磨料12与骨材14间交联而结合，在交联部20间形成气孔18。多孔陶瓷14a的气孔率例如为10%～80%。通过优选为30%～60%，从而能够在磨削时有效地产生破碎，且能够保持维持磨具构成的强度。CBN的超级磨料12的平均粒径例如为115μm（#170），多孔陶瓷14a的平均粒径例如为100μm（#200）。此时，多孔陶瓷14a的平均粒径为超级磨料12的平均粒径的约87%。由此，通过使作为骨材的多孔陶瓷14a的粒径相对于超级磨料12的粒径为70%～150%的范围，从而经验地把握作为骨材维持构成磨具的强度，认为能够维持所述强度是由于多孔陶瓷14a不使陶瓷结合剂16产生的交联部（桥部）20脆弱化。应予说明，也可以使用金刚石磨料代替CBN磨料。

接下来，对实施方式涉及的陶瓷结合剂磨具10的制造方法进行说明。首先，利用CBN磨料制造磨具层22。此时，以预先设定的混合比例对CBN的超级磨料12、填充了玻璃状碳之类的物质（具有比多孔陶瓷14a脆且不因陶瓷结合剂16的煅烧温度而消失的物性的物质）14b的多孔陶瓷14a以及陶瓷结合剂16进行混炼。

例如，使用的多孔陶瓷14a的量为磨具层整体的50容积%以下。另外，混合时如果陶瓷结合剂16相对于CBN的超级磨料12和多孔陶瓷14a的容量%过多，则在邻接的多孔陶瓷14a间、与多孔陶瓷14a邻接的超级磨料12之间难以形成结合剂的桥部（交联部20），另外，如果多孔陶瓷14a相对于CBN的超级磨料12的容积%过少，则超级磨料12的集中度增加，磨削抗力变大，因此考虑这些来决定上述混合比例。该混合物填充到形成与环状的磨具层22对应的空间的图略的型箱中进行加压成型。

接下来，从型箱抽出被加压成型的环状的磨具层22，在陶瓷结合剂16的适当的煅烧温度（例如1000℃左右）下加热煅烧，制造环状的磨具层22。此时，陶瓷结合剂16因加热煅烧时的熔解而在邻接的超级磨料间等形成交联部（桥部）20和气孔18，但在多孔陶瓷14a的孔内填充有在陶瓷结合剂16的煅烧温度下不消失的玻璃状碳等物质14b，因此即使陶瓷结合剂16熔解，陶瓷结合剂16也不会浸入多孔陶瓷14a的孔内。其后，使用粘接剂使煅烧的磨具层22固定在芯21的外周，陶瓷结合剂磨具10完成。

就这样制造的陶瓷结合剂磨具10而言，由于作为骨材的多孔陶瓷14a的粒径是与超级磨料12的粒径接近的大小，所以多孔陶瓷14a成为陶瓷结合剂16所形成的网眼的核，在邻接的多孔陶瓷14a间，或邻接的超级磨料12与多孔陶瓷14a间有效地形成交联部20。由此能够实现陶瓷结合剂磨具10的结构上的强化，并且防止超级磨料12的脱落磨损，延长陶瓷结合剂磨具10的寿命。

接下来，对使用本实施方式的陶瓷结合剂磨具10在磨削加工中的动作进行以下说明。首先，在磨具台的磨具轴固定如上所述制造的陶瓷结合剂磨具10，通过马达驱动磨具轴，使陶瓷结合剂磨具10旋转。另外，通过使主轴箱的主轴旋转而使支撑在图略的主轴箱与尾座之间的工件W绕着轴线旋转。然后，使磨具台从与工件W的轴线方向垂直的方向前进，进行磨削。

如图2所示，陶瓷结合剂磨具10的磨具层22在磨削前骨材14与磨具外周表面（超级磨料12的突出位置）处于几乎相同的位置，但由于骨材14由多孔且脆性高的多孔陶瓷14a构成，所以磨削时与工件W的表面接触而破碎，如图3所示，从与工件W相对而成为切削刃的超级磨料12的前端位置后退。应予说明，在多孔陶瓷14a的孔内填充有玻璃状碳等物质14b，但该物质比陶瓷14a脆，因此不会使磨削时的多孔陶瓷14a的破碎性变差。

由此，根据本实施方式，由于在陶瓷结合剂磨具10的磨具层22混入骨材14，所以能够增大超级磨料的磨料间隔，能够降低磨削抗力。并且，由于用与被磨削材W接触且容易破碎的多孔陶瓷14a构成骨材14，所以在磨削时如果多孔陶瓷14a与被磨削材W接触，则多孔陶瓷14a破碎，从成为切削刃的磨料的位置后退，所以能够抑制因骨材14与被磨削材W摩擦而导致的发热，能够防止磨削烧伤。另外，破碎的多孔部分形成保持切屑而废弃的容屑槽，并且促进冷却液的循环，因此能够提高磨削效率。

并且，由于在作为骨材14的多孔陶瓷14a的孔内填充有比陶瓷14a脆的物质14b，所以在磨具制造时熔解的陶瓷结合剂16不会浸入到多孔陶瓷14a的孔内，因此多孔陶瓷14a的破碎性不会被浸入到多孔陶瓷14a的孔内而在煅烧后固化的陶瓷结合剂16妨碍。

在上述实施方式中，作为填充到多孔陶瓷14a的孔内的物质，以玻璃状碳为例进行了说明，但并不限于此，只要是具有比作为骨架的陶瓷14a脆且不因陶瓷结合剂16的煅烧温度而消失的物性的物质就可以适当选择使用。

以上，根据实施方式说明了本发明，但本发明不受上述实施方式中记载的构成限定，在不脱离专利申请要求保护的范围中记载的本发明的主旨的范围内，可以是各种变形。

Claims (2)

1.一种陶瓷结合剂磨具，在陶瓷结合剂中含有由立方晶氮化硼粒子或金刚石粒子构成的超级磨料和骨材，所述陶瓷结合剂磨具的特征在于，

所述骨材由多孔陶瓷和堵塞该多孔陶瓷的孔的物质构成，

该物质具有比所述多孔陶瓷脆且不因所述陶瓷结合剂的煅烧温度而消失的物性。

2.根据权利要求1所述的陶瓷结合剂磨具，其中，通过将所述物质填充到所述多孔陶瓷的孔内，从而堵塞所述多孔陶瓷的孔。

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