CN104066549B

CN104066549B - 陶瓷结合剂超磨粒磨石

Info

Publication number: CN104066549B
Application number: CN201380006046.8A
Authority: CN
Inventors: 水野聪浩; 今井宪生; 吉村晃; 吉村晃一; 三岛武史
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 2012-01-18
Filing date: 2013-01-18
Publication date: 2017-04-05
Anticipated expiration: 2033-01-18
Also published as: US20140349557A1; CN104066549A; JP2013146817A; US9168637B2; WO2013108898A1; JP5636144B2

Abstract

一种陶瓷结合剂超磨粒磨石(26)，含有CBN磨粒(34)和金刚石磨粒(36)，金刚石磨粒(36)具有CBN磨粒(34)的1/2～1/10的平均粒径，且在将CBN磨粒(34)设为1时具有0.4～1的范围的韧度值。通过该金刚石磨粒(36)的平均粒径使CBN磨粒(34)的磨粒分散性提高，并且通过具有高热传导率的金刚石磨粒(36)的存在使磨石效率良好地吸收磨削热，抑制磨削热的产生并抑制被削材(104)的变质。另外，金刚石磨粒(36)在将CBN磨粒(34)设为1时具有0.4～1的范围的韧度值，努氏硬度高且具有适度的破碎性，因此超磨粒磨轮(10)的加工阻力的增大和修整性能的下降被抑制，超磨粒磨轮(10)的耐久寿命提高。

Description

陶瓷结合剂超磨粒磨石

技术领域

本发明涉及使用陶瓷结合剂使超磨粒结合而成的陶瓷磨石，尤其涉及抑制由磨削热造成的被削材的变质、硬度下降、残余应力的产生的技术。

背景技术

陶瓷结合剂超磨粒磨石通过例如在500～1000℃左右的烧成温度下使无机质的陶瓷结合剂熔融来使超磨粒结合，因此与使用有机质的树脂粘结剂的情况相比，可得到磨粒保持力即在超磨粒与陶瓷结合剂之间得到高的粘结力。例如，认为在CBN磨粒中，由于B元素、在其合成工序中被添加的催化剂中的K或Na元素等存在于其表面，所以这些元素与陶瓷结合剂反应，其化学结合力提高了磨粒保持力。

一直以来在钢材制被削材之中作为汽车引擎的主要部件的凸轮轴和曲轴等的轴部件为了提高引擎的性能而适用高精度的磨削加工，但由于在磨削时产生的磨削热会存在产生被削材即轴部件的加工变质、硬度下降、残余应力这样的问题。作为用于解决该问题的产生的一般对策，曾提出了(a)使用锋利度好的磨石、(b)使用多孔质磨石减少磨削时的切入量、(c)使用结合度低的软质磨石降低加工条件、(d)向磨削点充分供给冷却剂进行冷却、(e)使用在各种比率下混合了CBN磨粒和金刚石磨粒的磨石等。例如专利文献1、专利文献2、专利文献3中所记载的磨石就是这样。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-072835号公报

专利文献2：日本特开2003-300165号公报

专利文献3：日本特开2000-158347号公报

专利文献4：日本特开2008-200780号公报

发明内容

这样的专利文献1、专利文献2、专利文献3中提出的磨石，全都在磨削时难以产生磨削热，因此对磨削烧伤具有效果。但是，这些提案全都是定性的，每当制品样式、生产能效即磨削能效发生变化，要取得可得到高品质且高效率的最适条件需要较多的工时。因此，如果被削材的制品样式、生产能效即磨削能效发生变化，则产生结构上的限制，以加工精度和磨石寿命为首存在对被削材的品质带来大的影响这一问题。另外，在专利文献4中提出的磨石，对于加工物的残余应力毫无见解。

对此，本申请人首先通过使用CBN磨粒作为主磨粒同时使用热传导性高的金刚石磨粒作为辅助磨粒，提出了抑制磨削热的产生、加工物的变质以及砂轮(轮，wheel)的磨损，并提高砂轮寿命的方案。作为未公知的在先申请的专利申请2011-070354就是这样。由此，尚留有加工阻力的增大和修整性能的下降等问题。

本发明是以上述情况为背景而完成的，其目的在于提供一种不仅磨削热的产生、加工物的变质和砂轮的磨损被抑制，还可得到加工阻力的下降和修整性能的提高的陶瓷结合剂超磨粒磨石。

本发明人等以上述情况为背景，对于提高陶瓷结合剂超磨粒磨石的热传导率并抑制上述磨削热进行了各种研讨，结果发现下述事实：将以往不适合于钢材制被削材的磨削的金刚石粒子着眼于其高热传导率，以规定比例向使用CBN磨粒作为主磨粒的陶瓷结合剂超磨粒磨石混入，则维持高精度且高能效的磨削性能，并且与以往相比磨削热的产生被抑制，残余应力变小。同时，发现了下述事实：作为辅助磨粒使用的金刚石磨粒的韧度值，在将作为主磨粒的CBN磨粒设为1时为0.4～1，则成为努氏硬度高且具有适度的破碎性的辅助磨粒，能够很好地抑制加工阻力的增大和修整性能的下降。本发明是基于该见解完成的。

即，本发明的主旨在于，(a)一种使用陶瓷结合剂将含有CBN磨粒作为主磨粒并含有金刚石磨粒作为辅助磨粒的超磨粒结合而成的陶瓷结合剂超磨粒磨石，(b)所述辅助磨粒具有该主磨粒的1/2～1/10的平均粒径，(c)该辅助磨粒在将所述主磨粒设为1时的韧度值为0.4～1。

根据本发明的陶瓷结合剂超磨粒磨石，该超磨粒作为主磨粒含有CBN磨粒并作为辅助磨粒含有金刚石磨粒，该辅助磨粒具有该主磨粒的1/2～1/10的平均粒径，因此通过该辅助磨粒的平均粒径使CBN的磨粒分散性提高，并且通过具有CBN磨粒的2倍左右例如填料所使用的氧化铝磨粒的20倍左右的热传导率的金刚石磨粒的存在来效率良好地吸收磨削热，被削材的残余应力减小。另外，辅助磨粒在以主磨粒为1时具有0.4～1的韧度值，努氏硬度高且具有适度的破碎性，因此加工阻力的增大和修整性能的下降被抑制，磨石轮的耐久寿命提高。

在此，优选：所述辅助磨粒与所述陶瓷结合剂的接触角为90～150°。这样的话，辅助磨粒在没有埋没到陶瓷结合剂中的状态下被该陶瓷结合剂保持，所以由辅助磨粒带来的吸热效果被维持，并且可很好地防止辅助磨粒的脱落。陶瓷结合剂相对于辅助磨粒的接触角如果低于90°，则辅助磨粒埋没到陶瓷结合剂中从而由辅助磨粒带来的吸热效果下降，如果接触角高于150°，则辅助磨粒的保持力下降，脱落变多。

另外，优选：以3～13体积％的体积比率含有所述辅助磨粒。这样的话，可很好地得到作为辅助磨粒使用的金刚石的高热导电性带来的吸热效果、和努氏硬度高并且具有适度的破碎性带来的加工阻力的增大和修整性能的下降的抑制效果。如果辅助磨粒的体积比率低于3体积％，则难以得到来源于上述金刚石的吸热效果、加工阻力和修整性能下降的抑制效果，如果辅助磨粒的体积比率高于13体积％，则锋利度、磨削加工精度、修整性能下降。

另外，优选：以15～30体积％的体积比率含有所述陶瓷结合剂，所以可得到所述金刚石磨粒的存在所引起的效果。如果陶瓷结合剂的体积比率低于15体积％，则金刚石磨粒在陶瓷结合剂的表面露出的比例变高，金刚石磨粒(DIA)对于磨削的支配率相对变高，锋利度、磨削精度下降。相反地，如果陶瓷结合剂的体积比率高于30体积％，则金刚石磨粒埋没于陶瓷结合剂上述金刚石磨粒的功能下降，难以充分得到由其存在带来的效果。

另外，优选：一种陶瓷结合剂超磨粒磨石，其具有：有圆筒状的外周面的核、和贴附在该核的外周面的多个扇形磨石，该扇形磨石是至少在外周侧层中所述超磨粒使用所述陶瓷结合剂结合而成的磨石。由此，高价的超磨粒能够专门配设在陶瓷结合剂超磨粒磨石之中的与磨削相关的区域，其他部分可以使用一般磨粒等的无机填料，所以陶瓷结合剂超磨粒磨石变便宜。

附图说明

图1是表示采用本实施例的制造方法制造出的超磨粒磨轮的主视图。

图2是表示了图1的陶瓷磨石片的立体图。

图3是将图2的陶瓷磨石片的表面层的结构放大说明的图。

图4是说明陶瓷结合剂超磨粒磨石的制造方法的要部的工序图。

图5是表示用于图1的超磨粒磨轮的金刚石磨粒的韧度值的测定所使用的、根据粒度而变更的粉碎时间的图。

图6是表示图1的超磨粒磨轮的使用状态的一例的图，是通过安装有陶瓷结合剂超磨粒磨石的圆筒磨削盘磨削作为被削材的凸轮轴的状态的将要部切掉来表示的侧视图。

图7是在磨削性能评价试验1中，将使用了本发明品的陶瓷磨石片的磨削所得到的工件残余应力、与使用了对照品的陶瓷磨石片的磨削所得到的工作残余应力进行对比，并表示对于加工根数的变化的图。

图8是在磨削性能评价试验1中，将使用了本发明品的陶瓷磨石片的磨削所得到的砂轮半径磨损量、与使用了对照品的陶瓷磨石片的磨削所得到的砂轮半径磨损量进行对比，并表示对于加工根数的变化的图。

图9是在磨削性能评价试验1中，将使用了本发明品的陶瓷磨石片的磨削中的消耗电力值、与使用了对照品的陶瓷磨石片的磨削中的消耗电力值进行对比，并表示对于加工根数的变化的图。

图10是在磨削性能评价试验1中，将本发明品的陶瓷磨石片的修整率、与使用了对照品的陶瓷磨石片的磨削的修整率进行对比表示的图。

图11是在磨削性能评价试验2中，表示使用了使本发明品的陶瓷磨石片的金刚石磨粒的平均粒径变化了的9种试料时的磨削结果的图表。

图12是在磨削性能评价试验3中，表示使用了使本发明品的陶瓷磨石片的金刚石磨粒的体积比率变化了的9种试料时的磨削结果的图表。

图13是在磨削性能评价试验4中，表示使用了使本发明品的陶瓷磨石片的陶瓷结合剂的体积比率变化了的10种试料时的磨削结果的图表。

图14是在磨削性能评价试验5中，表示使用了使本发明品的陶瓷磨石片的金刚石磨粒的韧度值变化了的8种试料时的磨削结果的图表。

图15是在磨削性能评价试验6中，表示使用了使本发明品的陶瓷磨石片的陶瓷结合剂的接触角变化了的8种试料时的磨削结果的图表。

图16是表示将图2的陶瓷磨石片所包含的氧化铝磨粒、CBN磨粒、金刚石磨粒的对于陶瓷结合剂的润湿性进行评价的试验片的加热前的状态的立体图。

图17是表示图16的试验片的加热后的状态的立体图。

图18是说明氧化铝磨粒的对于陶瓷结合剂的润湿性的模式图。

图19是说明CBN磨粒的对于陶瓷结合剂的润湿性的模式图。

图20是说明金刚石磨粒的对于陶瓷结合剂的润湿性的模式图。

具体实施方式

以下，参照附图详细地说明本发明的一实施例。再者，在以下的实施例中附图被适当简化或变形，各部分的尺寸比和形状等未必准确地描绘。

实施例

图1是表示采用本发明的一实施例的制造方法制造出的超磨粒磨轮10的主视图。超磨粒磨轮10，具备：核即基底金属18，其为例如碳钢、铝合金等的金属制的圆盘状，并在其中央部设置有安装部16，所述安装部16具有用于安装到磨削装置(例如后述的圆筒磨削盘12)上的安装孔14；和多个(在本实施例中为12个)陶瓷磨石片(扇形磨石)26，其为沿着以该基底金属18的旋转轴心W为曲率中心的圆弧弯曲了的圆弧板状，并具有在其外周面的磨削面20、和与其相对在相反侧的内周面的贴附面22，该贴附面22与基底金属18的外周面24没有间隙地贴附。其大小根据用途适当设定，本实施例的超磨粒磨轮10，构成为例如外径尺寸D为380mmφ、除了安装部16以外的厚度为10mm左右的尺寸。

图2是表示陶瓷磨石片26的立体图。图3是将由陶瓷结合剂超磨粒磨石组织构成的上述表面层30的截面放大表示的模式图一例，是说明在其内部的陶瓷结合剂32和CBN磨粒34以及金刚石磨粒36的结合状态的模式图。在图1～图3中，陶瓷磨石片26由内周侧层即基底层28和外周侧层即表面层30一体地构成，所述基底层28是熔融氧化铝质、碳化硅质、或莫来石质等的陶瓷质的一般磨粒或无机填料由玻璃质的陶瓷结合剂32结合而成的，所述表面层30是CBN磨粒34和粒径比其小的金刚石磨粒36由玻璃质的无机粘结剂结合而成的。上述基底层28作为专门用于机械性地支持表面层30的基台发挥功能。

表面层30作为专门磨削后述的被削材104的磨石发挥功能，包含作为主磨粒发挥功能的CBN磨粒34、作为辅助磨粒或填料发挥功能的金刚石磨粒36、和气孔38。CBN磨粒34可很好地使用立方晶氮化硼粒子，例如具有4700Kg/mm²左右的努氏硬度和55左右的韧度值，例如60筛孔(平均粒径250μm)～3200筛孔(平均粒径5μm)的范围内的大小的粒子。

金刚石36与CBN磨粒34相比粒径小，相对于CBN磨粒34具有高的努氏硬度例如6000Kg/mm²左右的努氏硬度、和相对于CBN磨粒34同等以下的例如33左右的韧度值，一定程度作为磨粒发挥功能，也作为磨削热的热传导体发挥功能并且具有在磨削面20露出从而抑制磨石磨损的功能。为了效率良好地产生该功能，金刚石磨粒36例如具有CBN磨粒34的平均粒径的1/2～1/10的平均粒径，例如被混入以成为3～13体积％的体积比率。即，在表面层30中，例如CBN磨粒34的体积比率为30～40体积％、金刚石磨粒36的体积比率为3～13体积％、陶瓷结合剂32的体积比率为20～30体积％、其余量的气孔38的体积比率为17～47体积％。

陶瓷结合剂32优选由例如硼硅酸玻璃或晶化玻璃构成。作为晶化玻璃，有例如析出硅锌矿的晶化玻璃等。为了使磨粒的保持力充分，优选：相对于CBN磨粒34设为±2×10^-6(1/K)(室温～500℃)。作为上述陶瓷结合剂32优选的玻璃组成为，例如SiO₂：40～70重量份、Al₂O₃：10～20重量份、B₂O₃：10～20重量份、RO(碱土金属)：20～10重量份、R₂O：2～10重量份。

在图3中，在陶瓷结合剂32内和表面，分散有与CBN磨粒34相比粒径小的金刚石磨粒36。金刚石磨粒36与氧化铝磨粒(刚玉WA)等的一般磨粒、CBN磨粒34相比，对于陶瓷结合剂32的润湿性相对低，难以被陶瓷结合剂32被覆，有在陶瓷结合剂32的表面、表面层30的表面即磨石的表面露出的倾向。因此，能够介由热传导率高的金刚石磨粒36，使在被削材104和表面层30的磨削面20之间的磨削点产生的磨削热效率良好地向金属制的基底金属18侧吸收。

图4是说明上述超磨粒磨轮10的制造方法的一例的要部的工序图。在图4中，首先，在原料混合工序P1中，分别准备构成陶瓷磨石片26的基底层28用的表2所示的原料、和构成陶瓷磨石片26的表面层30用的表1所示的原料。即，将作为氧化铝磨粒已知的Al₂O₃系等的一般磨粒、ZrO₂-B₂O₃系、B₂O₃-Al₂O₃-SiO₂系、LiO-Al₂O₃-SiO₂系等的玻璃质的陶瓷结合剂(无机粘结剂)、在成形时用于产生一定程度的相互粘结力的糊精等的成形用粘合剂(粘结剂或糊量)，以作为基底层28预先设定的比例称量并分别混合，准备基底层28用的表2的原料。另外，将CBN磨粒34、金刚石磨粒36、陶瓷结合剂32、根据需要适当混入的有机物或无机球状物(balloons)等的气孔形成剂、在成形时用于产生一定程度的相互粘结力的糊精等的成形用粘合剂(粘结剂或糊量)，以作为表面层30预先设定的比例称量并分别混合，准备表面层30用的表1的原料。

[表1]

[表2]

在此，金刚石磨粒36，其韧度值在将CBN磨粒34设为1时使用0.4～1的磨粒。该韧度值，是利用根据粒度指定的筛网(ISO6106：2005中残留率最多的筛)筛选出的试料0.4g和2.040g的钢球1个，放入直径12.5mm、长度19mm的圆筒状金属筒内，以2400rpm、振幅8mm并用根据图5所示的粒度规定的粉碎时间粉碎后，利用指定的筛网(ISO6106：2005中1粒度细的粒度分布规定的残留率最多，再者，对于#400是与#325相同的筛)筛选，用筛网上的残存重量百分率表示的值。该筛分涉及的使用设备和方法依据JIS B4130。再者，在比#400细的情况下，测定试料10％粒径，采用上述的粉碎方法粉碎后，用比预先测定出的10％粒径大的粒子的体积的残存百分率表示。另外，所谓10％粒径是指由采用激光衍射·散射法求出的粒度分布利用累计值在10％时的粒径。由这样测定出的CBN磨粒34的韧度值和金刚石磨粒36的韧度值，算出金刚石磨粒36的相对于CBN磨粒34的韧度值的比例(金刚石磨粒36的韧度值/CBN磨粒34的韧度值)。

接着，在成形工序P2中，向规定的成形模具的成形腔室内依次填充上述混合了的表面层30用的原料和基底层28用的原料并进行加压，由此成形出图2所示的形状的成形体。接着，在烧成工序P3中，在例如1000℃以下的温度下对上述成形体烧成5小时，由此制作例如长度为40mm、宽度为10.4mm、厚度为7.4mm的陶瓷磨石片26。通过上述烧成，原料所包含的粘结剂等的有机物消失，并且无机粘结剂熔融，其后磨粒被凝固了的无机粘结剂相互粘结。由此，制作出的陶瓷磨石片26中，形成超磨粒被无机粘结剂粘结的具有多个连续气孔的多孔质的陶瓷磨石组织。

接着，在贴附工序P4中，在预先制作出的基底金属18的圆筒状的外周面24使用例如环氧树脂粘结剂等无间隙地贴附陶瓷磨石片26。接着，精加工工序P5中，使用修整工具和/或切削工具对贴附有上述陶瓷磨石片26的基底金属18即超磨粒磨轮10的表面调整该超磨粒磨轮10的外径尺寸D和其外径尺寸D的正圆度、和厚度尺寸等。再者，陶瓷磨石片26制作为在结束烧成工序P3的时刻成为比上述的磨削余量大的规定尺寸。通过经历以上的各工序，制作如图1所示的那样的超磨粒被无机粘结剂粘结了的陶瓷磨石片26贴附在基底金属18的外周面24的超磨粒磨轮10。

图6是表示上述制造出的超磨粒磨轮10的使用状态的一例的图，示出了通过安装有上述超磨粒磨轮10的圆筒磨削盘12，磨削了钢材制的被削材(凸轮轴)104的外周面即凸轮面的状态的侧面图。在图6中，圆筒磨削盘12具备：作为基台的基床106；主轴台108，其设置在该基床106上并具有主轴，所述主轴在其与未图示的尾座台的尾座轴之间夹持椭圆型凸轮形状的被削材104并绕垂直于纸面的轴心W2旋转驱动；工作台120，其通过伺服电动机110沿着一对轨道112能够沿与轴心W2平行的方向移动并且通过伺服电动机114沿着一对轨道116能够沿直达轴心W2的方向Y移动；磨石台132，其设置在该工作台120上并具备旋转主轴130，所述旋转主轴130通过电动机122介由滑轮124、轮带126和滑轮128绕垂直于纸面的轴心W3旋转驱动；和一对喷嘴134、136，其将通过未图示的泵供给的冷却剂(兼磨削液)以规定的压力喷射。超磨粒磨轮10在使自身的旋转轴心W与上述轴心W3一致的状态下安装于旋转主轴130。由该圆筒磨削盘12进行的磨削加工，一边由一方的喷嘴134向旋转着的超磨粒磨轮10与被削材104之间的磨削点P供给冷却剂并且由另一方的喷嘴136向超磨粒磨轮10的磨削面20喷射冷却剂，一边使磨石台132朝向被削材104沿方向Y移动，由此被削材104被旋转的超磨粒磨轮10的磨削面20磨削。此时，超磨粒磨轮10中，通过由喷嘴136在从磨削点P与超磨粒磨轮10的旋转方向R相反的方向远离的位置喷吹冷却剂来洗涤磨削面20。

如上所述地构成的超磨粒磨轮10的陶瓷磨石片(陶瓷结合剂超磨粒磨石)26，包含作为主磨粒的CBN磨粒34和作为辅助磨粒的金刚石磨粒36，该金刚石磨粒36，其韧度值在以CBN磨粒34为1时为0.4～1，并具有CBN磨粒34的1/2～1/10的平均粒径，以3～13体积％的体积比率含有。由此，作为辅助磨粒的金刚石磨粒36具有作为主磨粒的CBN磨粒34的1/2～1/10的平均粒径，所以通过该金刚石磨粒36的平均粒径使得CBN磨粒34的磨粒分散性提高，并且通过具有CBN磨粒34的2倍左右例如填料所使用的氧化铝磨粒的20倍左右的热传导率的金刚石磨粒36的存在使得磨削热效率良好地被陶瓷磨石片26吸收。另外，金刚石磨粒36，其韧度值在以CBN磨粒34为1时具有0.4～1的值，努氏硬度高并且具有适度的破碎性，所以超磨粒磨轮10的加工阻力的增大和修整性能的下降被抑制，超磨粒磨轮10的耐久寿命提高。

另外，根据本实施例的陶瓷磨石片26，作为辅助磨粒的金刚石磨粒36与陶瓷结合剂32的接触角为90～150°，所以在金刚石磨粒36没有埋没于陶瓷结合剂32的状态下被该陶瓷结合剂32保持，因此由金刚石磨粒36产生的吸热效果被维持并且金刚石磨粒36的脱落被很好地防止。陶瓷结合剂32相对于金刚石磨粒36的熔融时的接触角如果低于90°，则金刚石磨粒36埋没于陶瓷结合剂32从而由金刚石磨粒36产生的吸热效果下降。相反地，陶瓷结合剂32相对于金刚石磨粒36的熔融时的接触角如果高于150°，则金刚石磨粒36的保持力下降从而脱落变多，由金刚石磨粒36产生的磨削热的吸收变得不充分。在任一种情况中，由金刚石磨粒36产生的磨削热的吸热效果都下降，所以难以得到加工阻力和修整性能下降的抑制效果，锋利度、磨削加工精度、修整性能下降。

另外，根据本实施例的陶瓷磨石片26，作为辅助磨粒的金刚石磨粒36以3～13体积％的体积比率含有。因此，可很好地得到金刚石磨粒36的高热导电性所带来的吸热效果、和努氏硬度高且具有适度的破碎性所带来的加工阻力的增大和修整性能的下降的抑制效果。如果金刚石磨粒36的体积比率低于3体积％，则难以得到来源于金刚石的吸热效果、加工阻力和修整性能下降的抑制效果，如果金刚石磨粒36的体积比率高于13体积％，则锋利度、磨削加工精度、修整性能下降。

另外，根据本实施例的陶瓷磨石片26，陶瓷结合剂32以15～30体积％的体积比率含有，所以可得到来源于金刚石磨粒36的存在的效果。如果陶瓷结合剂32的体积比率低于15体积％，则在金刚石磨粒36的表面露出的比例变高从而金刚石磨粒36的保持变得不稳定，锋利度、磨削能效下降。相反地，如果陶瓷结合剂32的体积比率高于30体积％，则金刚石磨粒36埋没于陶瓷结合剂32从而上述金刚石磨粒36所带来的吸热功能下降，难以充分得到其存在所带来的效果。

另外，根据本实施例的超磨粒磨轮10，具有核即基底金属18、和多个陶瓷磨石片26，所述基底金属18具有圆筒状的外周面24，所述多个陶瓷磨石片26贴附在该基底金属18的外周面，在该陶瓷磨石片26之中的至少表面层30，CBN磨粒34和金刚石磨粒36使用陶瓷结合剂32粘结，所以高价的超磨粒专门配设于陶瓷磨石片26之中的有关于磨削的区域，其他部分可以使用一般磨粒等的无机填料，所以超磨粒磨轮10变便宜。

以下，将本发明人为了评价超磨粒磨轮10的磨削性能而进行的评价试验1～6分别说明如下。

[磨削性能评价试验1]

该评价试验1中，以下说明的由对照品构成的陶瓷磨石和由本发明品构成的陶瓷磨石，基本上由以下所示的材料和比率使用图4所示的工序制作，使用两者在以下说明的条件下进行了磨削试验和测定。图7～图10分别示出了该评价试验1的结果。

<对照品>

·主磨粒：CBN磨粒#120(努氏硬度4700kg/mm²、热传导率1200w/m·k、韧度值55)

·辅助磨粒：金刚石磨粒#500(努氏硬度6000kg/mm²、热传导率2000w/m·k、韧度值62)

·主磨粒的体积比率：40％

·辅助磨粒的体积比率：9％

·结合剂比率26％

<本发明品>

·辅助磨粒：金刚石磨粒#500(努氏硬度6000kg/mm²、热传导率2000w/m·k、韧度值33)

·主磨粒的体积比率：40％

·辅助磨粒的体积比率：9％

·结合剂比率26％

<磨削试验条件>

·加工中心：NTC凸轮轮廓磨削盘NTG-CMQII2060

·磨石尺寸：350mmφ×35mmT×20mmH

·加工工件：FCD700(凸轮轴)

·切入：1μm/1道次

·送给速度：150～10mm/min(4步磨削)

·磨削液：(株)ノリタケカンパニーリミテド制NK-Z(30倍稀释)

·修整：120mmφ磨具、5μm切入、导程0.28mm/rev

<测定项目>

·残余应力的测定

测定装置：X射线应力测定器(株式会社リガク制)

测定部位：凸轮升程部

使用株式会社リガク制的X射线应力测定装置Auto MATE，伴随加工根数的增加以规定的间隔测定了被削材的凸轮面之中凸轮升程部的残余应力(MPa)。

·轮半径磨损量的测定

测定装置：面粗糙度计(テーラーホブソン制)

测定部位：碳制模、截面段差测定

使用テーラーホブソン公司制的表面形状粗糙度测定器PGI1250A，伴随加工根数的增加以规定的间隔测定了在用于磨削试验的磨石的磨削面中与凸轮轴滑动接触由此形成的凹陷的深度所相当的旋转轴心方向的段差(μm)。

·消耗电能的测定

测定装置：电力计(日置電機制)

测定部位：磨石轴电动机

使用日置電機制的电力计，伴随加工根数的增加以规定的间隔测定了磨削中的磨削盘的磨石轴驱动电动机的消耗电力(kW)。

·修整率的测定

测定装置：轮廓形状测定器(株式会社ミツトヨ制)

测定部位：滚子式砂轮修整器的修整面

使用株式会社ミツトヨ制的轮廓形状测定器CV-2000，测定陶瓷磨石外周面的修整前后的滚子式砂轮修整器的外径而测定修整所带来的磨损量，并且对每次磨削算出与其相对的上述轮半径磨损量(段差μm)的比例即修整率(％)。

图7测定在上述磨削条件下进行了磨削的被削材的工件残余应力(MPa)，对每个磨削加工根数表示了该测定值。从图7来看，没有看到本发明品的陶瓷磨石的值(黑圆标记)与对照品的陶瓷磨石的值(四方标记)之差。两者都是表面的压缩应力提高，耐磨损性提高。

图8示出每个加工根数的轮半径方向的磨损量(μm)的测定值。没有看到本发明品的陶瓷磨石的值(黑圆标记)与对照品的陶瓷磨石的值(四方标记)之差。两者全都是轮半径方向的磨损量少，耐磨损性提高。

图9示出每个加工根数的磨削中的消耗电力值(kW)的测定值。本发明品的陶瓷磨石的值(黑圆标记)比对照品的陶瓷磨石的值(四方标记)低10％左右。本发明品的陶瓷磨石与对照品的陶瓷磨石相比磨削中的旋转阻力低，陶瓷磨石的锋利度大幅提高。

图10与对照品的陶瓷磨石的修整时的修整率对比地示出利用一定(5μm)的切入进行了修整时的、本发明品的陶瓷磨石的修整时的修整率。本发明品的陶瓷磨石的修整率为80％(相对于修整的磨损为20％，陶瓷磨石的切入可得到80％)，对此，对照品的陶瓷磨石的修整时的修整率50％。根据本发明品的陶瓷磨石，修整时的修整磨损少，修整性大幅提高。

[磨削性能评价试验2]

磨削性能评价试验2中，在与上述磨削性能评价试验1中使用的本发明品的陶瓷磨石相同的组成和体积％的条件下，使金刚石磨粒的平均粒径相对于CBN磨粒的平均粒径不同地制作9种试料1～9，使用这些试料1～9进行了与上述同样的磨削试验。图11示出其结果。如图11所示，相对于CBN磨粒的平均粒径，金刚石磨粒的平均粒径为0.5倍、0.38倍、0.25倍、0.2倍、0.1倍的试料4、试料5、试料6、试料7、试料8所得到的磨削结果是作为磨石制品能够满足的性能。但是，相对于CBN磨粒的平均粒径，金刚石磨粒的平均粒径为1.5倍、1倍、0.75倍的试料1、试料2、试料3的磨削中，有助于磨削的金刚石磨粒的支配率变得过高，出现锋利度下降倾向，不能充分得到形状精度。相反地，相对于CBN磨粒的平均粒径，金刚石磨粒的平均粒径为0.05倍的试料9的磨削中，金刚石磨粒过小，无法充分有助于热传导和磨损抑制，因此不能充分得到磨削热的热传导和磨损抑制，对于残余应力和磨损变得不充分。因此，对于金刚石磨粒的平均粒径，金刚石磨粒的平均粒径相对于CBN磨粒的平均粒径在0.5倍～0.1倍的范围可得到很好的结果。

[磨削性能评价试验3]

磨削性能评价试验3中，组成与上述磨削性能评价试验1中使用的本发明品的陶瓷磨石相同，仅使金刚石磨粒的体积％不同地制作试料10～18，进行了与上述同样的磨削试验。图12示出其结果。如图12所示，金刚石磨粒的体积％为3体积％、5体积％、7体积％、9体积％、12体积％、13体积％的试料12、试料13、试料14、试料15、试料16、试料17的磨削结果为作为磨石制品能够满足的性能。但是，金刚石磨粒的体积％为1.5体积％、2.75体积％的试料10、试料11的磨削中，金刚石磨粒过少，没有从陶瓷结合剂充分出现，所以没有充分得到金刚石磨粒的热传导和磨损抑制。相反地，金刚石磨粒的体积％为14体积％的试料18的磨削中，金刚石磨粒的数量过多，出现锋利度下降倾向，没有充分得到形状精度。因此，对于金刚石磨粒的比例，在3体积％～13体积％的范围可得到很好的结果。

[磨削性能评价试验4]

磨削性能评价试验4中，组成与上述磨削性能评价试验1中使用的本发明品的陶瓷磨石相同，仅使陶瓷结合剂的体积％不同地制作试料19～28，进行了与上述同样的磨削试验。图13示出其结果。如图13所示，陶瓷结合剂的体积％为15体积％、18体积％、21体积％、24体积％、27体积％、30体积％的试料21、试料22、试料23、试料24、试料25、试料26的磨削结果是作为磨石制品能够满足的性能。但是，陶瓷结合剂的体积％为14体积％、16体积％的试料19、试料20的磨削中，陶瓷结合剂的比例过少，来自陶瓷结合剂的金刚石磨粒的突出量为70％以上、60％以上，金刚石磨粒的保持变得不稳定，发生脱落，因此没有充分得到金刚石磨粒的热传导和磨损抑制。相反地，陶瓷结合剂的体积％为31体积％、33体积％的试料27、试料28的磨削中，来自陶瓷结合剂的金刚石磨粒的突出量为20％、10％以下，出现金刚石磨粒的热传导效果下降的倾向，残余应力没有充分变低。因此，对于陶瓷结合剂的比例，在15体积％～30体积％的范围可得到很好的结果。

[磨削性能评价试验5]

磨削性能评价试验5中，组成与上述磨削性能评价试验1中使用的本发明品的陶瓷磨石相同，仅使金刚石磨粒的韧度值不同地制作试料29～36，进行了与上述同样的磨削试验。图14示出其结果。如图14所示，将CBN磨粒的韧度值设为1时的金刚石磨粒的韧度值为0.4、0.6、0.8、0.9、1.0的试料31、试料32、试料33、试料34、试料35的磨削结果是作为磨石制品能够满足的性能。但是，将CBN磨粒的韧度值设为1时的金刚石磨粒的韧度值为0.2、0.3的试料29、试料30的磨削中，金刚石磨粒的破碎性过度地好因此磨石磨损多、得不到合适的磨石寿命。相反地，将CBN磨粒的韧度值设为1时的金刚石磨粒的韧度值为1.1的试料36的磨削中，金刚石磨粒的破碎变得不充分，因此修整率下降。因此，对于金刚石磨粒的韧度值，在将CBN磨粒的韧度值设为1时的值为0.4～1.0的范围可得到很好的结果。

[磨削性能评价试验6]

磨削性能评价试验6中，组成与上述磨削性能评价试验1中使用的本发明品的陶瓷磨石相同，但通过陶瓷结合剂的组成或烧成温度仅使陶瓷结合剂相对于金刚石磨粒的接触角不同地制作试料37～44，进行了与上述同样的磨削试验。图15示出其结果。

在此，陶瓷结合剂的接触角，是将熔融的陶瓷结合剂作为液体时，该液体的液面和与其接触的固体的壁面所成的角度。陶瓷结合剂的接触角，不仅是金刚石磨粒，对于作为CBN磨粒和填料使用的一般磨粒也同样地形成。可以从陶瓷结合剂与金刚石的固着面(试料)的截面使用扫描型电子显微镜(SEM)测定。图16和图17是用于说明确认了陶瓷结合剂的润湿性的实验的图。该实验中，首先，在对陶瓷结合剂32的粉体通过压制成形而成形为颗粒状的钮扣50之上，载置CBN磨粒34、金刚石磨粒36、氧化铝磨粒40。接着，在将该钮扣50载置于耐火物板52上的状态下在烧成炉内利用例如750℃加热，如图17所示将钮扣50熔融。然后，对被熔融了的钮扣50上的CBN磨粒34、金刚石磨粒36、氧化铝磨粒40，使用扫描型电子显微镜(SEM)观察磨粒与陶瓷结合剂32的边界。氧化铝磨粒40与陶瓷结合剂32的边界模糊地观察到液体沿界面上升(爬上界面)。由此，推定氧化铝磨粒40相对于陶瓷结合剂32的接触角小、相互的亲和性高。CBN磨粒34与陶瓷结合剂32的边界模糊地观察到液体沿界面上升(爬上界面)，但相比于氧化铝磨粒40的情况程度较低。由此，推定CBN磨粒34相对于陶瓷结合剂32的接触角小且相互的亲和性高，但不如氧化铝磨粒40大。金刚石磨粒36与陶瓷结合剂32的边界被观察到没有液体沿界面上升(爬上界面)的部分、液体不沾(不浸润)。由此，推定金刚石磨粒36相对于陶瓷结合剂32的接触角相对大，相互的亲和性相对低。

图18、图19、图20是将陶瓷结合剂32的粉体中的位于相互部位的磨粒的陶瓷结合剂32的熔融后的状态，基于上述的结果，说明CBN磨粒34、金刚石磨粒36、和氧化铝磨粒40相对于陶瓷结合剂32的润湿性的模式图。接触角小且润湿性最好的氧化铝磨粒40，如图18所示，在陶瓷结合剂32的熔融后被陶瓷结合剂32覆盖。虽然不如氧化铝磨粒40但润湿性比较好的CBN磨粒34，如图19所示，在陶瓷结合剂32的熔融后从陶瓷结合剂32露出一部分，在突出的状态下被覆盖。与CBN磨粒34相比接触角大且润湿性低的金刚石磨粒36，如图20所示，与CBN磨粒34相比露出更多的一部分，在突出的状态下被陶瓷结合剂32覆盖。

如图15所示，陶瓷结合剂相对于金刚石磨粒的接触角为90°、110°、130°、140°、150°的试料39、试料40、试料41、试料42、试料43的磨削结果是作为磨石制品能够满足的性能。但是，陶瓷结合剂相对于金刚石磨粒的接触角为70°、80°的试料37、试料38的磨削中，润湿性高且金刚石磨粒埋没于(隐入)陶瓷结合剂中，金刚石磨粒作为磨削热的吸热粒子不发挥功能、吸热效果下降。相反地，陶瓷结合剂相对于金刚石磨粒的接触角为160°的试料44的磨削中，陶瓷结合剂相对于金刚石磨粒的润湿性差、金刚石磨粒的保持力下降、脱落多，因此金刚石磨粒36所带来的磨削热的吸收变得不充分。任一个之中，都难以得到加工阻力和修整性能下降的抑制效果。

以上，参照附图详细地说明了本发明的一实施例，但本发明不限定于该实施例，在别的方式下也可以实施。

例如，在上述的实施例中，本发明的陶瓷结合剂超磨粒磨石被适用于陶瓷磨石片26的表面层30，但对于不具备基底层28的陶瓷磨石片26的整体也可适用，另外，对于圆板形磨石、杯状磨石、珩磨磨石、块状磨石的全体或表层也可适用。

另外，在上述的实施例的陶瓷磨石片26的表面层30，作为辅助磨粒仅使用了金刚石磨粒36，但也可以添加其他的磨粒或填料。

再者，上述的内容终究只是一个实施方式，虽然没有另外一一例示，但本发明在不脱离其主旨的范围能够基于本领域技术人员的知识在加以各种变更、改良的方式下实施。

附图标记说明

10：超磨粒磨轮

18：基底金属(核)

24：外周面

26：陶瓷磨石片(扇形磨石、陶瓷结合剂超磨粒磨石)

30：表面层

32：陶瓷结合剂

34：CBN磨粒(超磨粒)

36：金刚石磨粒(超磨粒)

38：气孔

Claims

1.一种陶瓷结合剂超磨粒磨石，是使用陶瓷结合剂(32)将含有CBN磨粒(34)作为主磨粒并含有金刚石磨粒(36)作为辅助磨粒的超磨粒结合而成的陶瓷结合剂超磨粒磨石(26)，其特征在于，

所述辅助磨粒具有该主磨粒的1/2～1/10的平均粒径，

该辅助磨粒在将所述主磨粒设为1时的韧度值为0.4～1。

2.根据权利要求1所述的陶瓷结合剂超磨粒磨石，其特征在于，所述辅助磨粒与所述陶瓷结合剂的接触角为90～150°。

3.根据权利要求1或2所述的陶瓷结合剂超磨粒磨石，其特征在于，相对于所述陶瓷结合剂超磨粒磨石整体以3～13体积％的体积比率含有所述辅助磨粒。

4.根据权利要求1或2所述的陶瓷结合剂超磨粒磨石，其特征在于，相对于所述陶瓷结合剂超磨粒磨石整体以15～30体积％的体积比率含有所述陶瓷结合剂。

5.根据权利要求1或2所述的陶瓷结合剂超磨粒磨石，其特征在于，具有：有圆筒状的外周面(24)的核(18)、和贴附在该核的外周面的多个扇形磨石(26)，

该扇形磨石是至少在外周侧层中所述超磨粒使用所述陶瓷结合剂结合而成的磨石。