JP2000198075A - 複合ボンド砥石及び樹脂結合相を有する砥石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レジボンド砥石よりも耐摩耗性に優れ、メタ
ルボンド砥石よりも自生発刃作用の優れた複合ボンド砥
石を提供する。 【解決手段】 超砥粒１２を複合ボンド砥石２１の全体
にわたって分散配置した。金属結合相１３は、コバルト
を含む金属中に外部に開口した気孔１５を分散配置して
形成した。気孔１５には熱硬化性樹脂を充填すると共
に、熱硬化性樹脂により金属結合相１３の外表面を被覆
して架橋構造をなす樹脂結合相１４を形成した。樹脂結
合相１４にはシランカップリング剤１６を混入して分散
配置した。金属結合相１３と樹脂結合相１４のそれぞれ
を架橋構造として物理的に一体化するとともに、シラン
カップリング剤１６を介して化学的に結合した。超砥粒
１２は金属結合相１３によって物理的に保持するととも
に、樹脂結合相１４と化学的に結合して固着した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種被削材の切
断、溝入れ、研磨等に使用される砥石に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えば電子機器などの精密部品と
してアルミナや窒化ケイ素などのセラミックス材料が多
く使用されており、この種の難削材料に対しても高精度
の加工を行うことが要求されている。このような難削材
料の加工には、例えばＣＢＮやダイヤモンド等の超砥粒
を備えたメタルボンド砥石やレジンボンド砥石が使用さ
れている。メタルボンド砥石では、例えば単体の金属も
しくは合金からなる金属結合相に超砥粒が分散配置され
て保持されている。金属結合相は硬いため、被削材や切
粉等との摩擦によって摩耗され難く、耐摩耗性に優れて
いる。その一方で超砥粒の保持力が強すぎるために自生
発刃作用、すなわちメタルボンド砥石の表面上に突出し
た超砥粒が順次脱落して新しい超砥粒に生え替わる作用
に乏しく、超砥粒の先端が減耗により鈍くなった時点で
切れ味が劣化するという問題が生じる。レジンボンド砥
石では、例えば熱硬化性樹脂からなる樹脂結合相に超砥
粒が分散配置されて保持されている。樹脂結合相は自生
発刃作用に優れて良好な切れ味が持続するものの、摩耗
が早く、強度不足のため高速研削および高速切断ができ
ないという問題がある。そこで、金属結合相に見られる
優れた耐摩耗性と、樹脂結合相に見られる優れた自生発
刃作用との双方をバランス良く兼ね備えた複合ボンド砥
石が必要とされている。

【０００３】このような要求に対して、メタルボンド砥
石に改良を加えたものや、レジンボンド砥石を改良した
ものが知られている。以下、上記従来技術について図４
及び図５を参照しながら説明する。図４は上記メタルボ
ンド砥石の一例について示した拡大断面図である。この
メタルボンド砥石１は、砥粒層２において例えばダイヤ
モンド砥粒からなる超砥粒３が、例えばＮｉからなる金
属相４に分散配置された状態で保持されており、金属相
４の表面上には例えばフェノール樹脂が焼き付けられて
樹脂相５が被覆されており、超砥粒３が樹脂相５の表面
上から露出している。

【０００４】図５は上記レジンボンド砥石の一例につい
て示した拡大断面図である。レジンボンド砥石６は、砥
粒層７において例えばダイヤモンド砥粒からなる超砥粒
８が、樹脂例えばポリイミド樹脂からなる樹脂ボンド相
９に分散配置された状態で保持されており、樹脂ボンド
相９には例えば銅と錫からなる金属の混合粉末がメタル
フィラー１０として添加されて分散配置されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記構成のメタルボン
ド砥石１では、金属相４の表面上に焼き付けられて形成
された樹脂相５が柔らかいため、被削材や切粉との摩擦
によって樹脂相５が摩耗されていき、超砥粒３が減耗に
よりその切れ味を低下させる頃には樹脂相５から脱落し
て、新しい超砥粒３が樹脂相５の表面上に突き出すとい
う自生発刃が作用する。しかし、樹脂相５は金属相４の
表面上に設けられているだけであり、樹脂相５の摩耗が
進行して完全に消失してしまうと、金属のみで超砥粒３
を保持する金属相４が残るだけであるから自生発刃作用
は低下する。従って、例えば硬脆材料の加工時には樹脂
相５が早期に消失して仕上げ面品位が悪化するという問
題がある。

【０００６】また、上記構成のレジンボンド砥石６で
は、樹脂ボンド相９にメタルフィラー１０として添加さ
れた金属粉末は個々に孤立しており、金属粒子の間に結
合状態が形成されていないために、被削材や切粉との摩
擦に対する樹脂ボンド相９の耐摩耗性を向上させる効果
に乏しく、レジンボンド砥石の欠点である摩耗の早さを
改善することはできなかった。

【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、各種被削材の切断、溝入れ、研磨等において、自生
発刃作用により良好な切れ味を維持するとともに、耐摩
耗性に優れた砥石の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決して係る
目的を達成するために、請求項１に記載の本発明の複合
ボンド砥石は、砥粒層が砥粒と結合相からなり、前記結
合相が金属と樹脂から形成された複合ボンド砥石であっ
て、前記砥粒は前記金属中に分散配置されており、前記
金属中には外部に開口した気孔が分散配置されており、
前記気孔には前記樹脂が充填されていることを特徴とし
ている。上記構成の複合ボンド砥石では、金属中に外部
に開口した気孔が分散配置されているため、メタルボン
ド砥石のように金属のみで形成された結合相に比べて結
合相が摩耗し易いため砥粒の脱落が生じて自生発刃が起
こりやすい。また、上記気孔は金属中の全体にわたって
分散配置されているため、研削加工時に自生発刃が繰り
返し作用して良好な切れ味を持続することができる。さ
らに、上記気孔には樹脂が充填されているため、特に複
合ボンド砥石の表面上に突出した砥粒に対して、金属の
みで砥粒を保持する場合に比べて弾性が付加されてお
り、研削加工時に被削材と砥粒との間で生じる機械的な
衝撃を緩和して、被削材の研削面に発生するスクラッチ
や切断面に発生するチッピング等を低減することができ
る。そして、上記金属は架橋構造をなしており、金属間
には相互に結合状態が形成されて孤立した部分がないた
め、レジンボンド砥石のように樹脂のみで砥粒を保持す
る場合に比べて砥粒の保持力が強く、被削材や切粉との
摩擦に対して耐摩耗性が高くなり砥石寿命の延命化に資
することができる。さらに、熱伝導性が良く、強度が高
いので例えば薄刃砥石や薄刃ブレード等として使用可能
である。

【０００９】さらに、請求項２記載の本発明の複合ボン
ド砥石は、前記金属にはコバルトが含まれていることを
特徴としている。上記構成の複合ボンド砥石では、金属
にはコバルト（Ｃｏ）が含まれており、例えばコバルト
を含む金属粉末を焼結することによって外部に開口した
気孔を有する金属を形成する場合、コバルト粉末の外表
面には焼結が生じずに未反応部分として残存する領域が
比較的多く存在することとなり、焼結後の金属に含まれ
る気孔の量を増大させることができると共に、このコバ
ルト粉末の量を調整することによって気孔の量を調整す
ることができる。なお、金属には多孔質成分としてのコ
バルトに代えて、例えばニッケル、鉄、亜鉛、銅等を含
んでいても良く、結合成分として錫、銀等を含んでいて
も良い。

【００１０】さらに、請求項３記載の本発明の複合ボン
ド砥石は、前記気孔は、前記砥粒層の全体積に対して５
〜６０ｖｏｌ％とされていることを特徴としている。上
記構成の複合ボンド砥石では、金属中に分散配置された
気孔の量によって、砥石の耐摩耗性と自生発刃作用の起
こりやすさを調整することが可能であるが、気孔の量が
砥粒層の全体積に対して５ｖｏｌ％未満になると、砥粒
の保持力が強すぎるために自生発刃作用が起こり難くな
り、研削精度が低下する。逆に６０ｖｏｌ％を越える
と、砥粒の保持力が弱すぎるために複合ボンド砥石の寿
命が短くなる。

【００１１】さらに、請求項４記載の本発明の複合ボン
ド砥石は、前記金属の外表面に前記樹脂が被覆されてお
り、前記金属と前記樹脂はそれぞれ架橋構造をなして物
理的に一体化するとともに、前記砥粒は前記金属と前記
樹脂のそれぞれによって保持されていることを特徴とし
ている。上記構成の複合ボンド砥石では、金属と樹脂が
それぞれ架橋構造をなしているため、砥粒は金属と樹脂
のそれぞれによって保持されることになり、自生発刃作
用と耐摩耗性のバランスを保って研削精度と砥石寿命を
同時に向上できる。しかも、複合ボンド砥石の表面から
突出した砥粒の保持において弾性が増すため、例えば硬
脆材料の加工時において、研削面に発生するスクラッチ
や、切断面および被削材の端面に発生するチッピング等
を低減して、被削材の仕上がり面品位を向上することが
できる。

【００１２】さらに、請求項５記載の本発明の複合ボン
ド砥石は、前記砥粒及び前記金属と、前記樹脂とはシラ
ンカップリング剤を介したシランカップリング反応によ
って化学的に結合されていることを特徴としている。上
記構成の複合ボンド砥石では、金属と樹脂とはそれぞれ
が架橋構造をなして物理的に一体化しており、砥粒は金
属と樹脂のそれぞれによって保持されているが、これに
加えて、砥粒と樹脂及び金属と樹脂のそれぞれは、シラ
ンカップリング剤を介したシランカップリング反応によ
って化学的に結合している。従って、砥粒は金属によっ
て物理的に保持されるとともに、樹脂と化学的に結合し
て固着されており、樹脂は金属とも化学的に結合してい
るため、砥粒の保持力が一層強化されており、砥石寿命
の延命化に資することができる。

【００１３】また、請求項６記載の本発明の砥石は、樹
脂結合相を有する砥石であって、砥粒は前記樹脂結合相
に分散配置されており、前記砥粒と前記樹脂結合相は、
シランカップリング剤を介したシランカップリング反応
によって化学的に結合されていることを特徴としてい
る。上記構成の砥石では、砥石全体にわたって分散配置
された砥粒は樹脂によって保持されているとともに、砥
粒と樹脂はシランカップリング剤を介したシランカップ
リング反応によって化学的に結合している。従って、砥
粒は樹脂によって物理的に保持されているばかりでな
く、化学的に結合されて固着されている。これによっ
て、砥粒の保持力が強化されており、砥石寿命の延命化
が計られている。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の複合ボンド砥石の
第１の実施形態について図１を参照しながら説明する。
図１は本発明の複合ボンド砥石１１を示す拡大断面図で
ある。本実施の形態による複合ボンド砥石１１は、例え
ば切断用の薄刃ブレードをなすものであり、例えば円環
板状に形成されており、ダイヤモンド砥粒からなる超砥
粒１２と、金属結合相１３と、樹脂結合相１４とによっ
て構成されている。

【００１５】超砥粒１２は、複合ボンド砥石１１の全体
にわたって分散配置されている。金属結合相１３は、コ
バルト及びその他の金属例えば銅、錫、鉄の混合物から
形成されている。金属結合相１３は超砥粒１２を保持す
るとともに、金属中に外部に開口した任意形状の気孔１
５が分散配置された構造とされており、いわば金属によ
る架橋構造をなしている。金属結合相１３中に設けられ
た気孔１５は、複合ボンド砥石１１の全体積に対して５
〜６０ｖｏｌ％とされている。ここで、気孔１５の量が
５ｖｏｌ％未満になると、超砥粒１２の保持力が強すぎ
るために自生発刃作用が起こり難くなり、逆に６０ｖｏ
ｌ％を越えると、超砥粒１２の保持力が弱すぎるために
複合ボンド砥石１１の寿命が短くなる。樹脂結合相１４
は、熱硬化性樹脂例えばフェノール樹脂によって形成さ
れている。樹脂は金属結合相１３中の気孔１５に充填さ
れているとともに、金属結合相１３の外表面上を覆って
いる。従って、気孔１５が金属結合相１３の外部に開口
した部分において、金属結合相１３中の個々の気孔１５
に充填された樹脂は外表面上の樹脂と結合しており、樹
脂による架橋構造が形成されている。このように、金属
結合相１３と樹脂結合相１４とはそれぞれが架橋構造を
形成しているとともに一体化しており、個々の超砥粒１
２は金属結合相１３と樹脂結合相１４のそれぞれによっ
てその外表面が覆われて保持されている。ただし、複合
ボンド砥石１１の表面上においては超砥粒１２が突出し
ている。

【００１６】次に、本実施の形態の複合ボンド砥石１１
の製造方法について説明する。まず、超砥粒１２と、コ
バルト粉末及びその他の金属粉末例えば銅、錫、鉄の混
合物と、有機バインダー例えばメチルセルロースとを混
ぜ合わせるとともに、内部に気孔１５が入り込むように
混練してスラリー状の原料を生成する（ステップＳ
１）。ここで、スラリー状の原料には適宜の粘度を持た
せて超砥粒１２及び金属粉末が沈降したり、内部の気孔
１５が潰れてしまうことが無いようにする。スラリー状
の原料は所定の厚さを持つ板状体に成形して乾燥した後
に、適宜の形状を有する粗原型に打ち抜く（ステップＳ
２）。粗原型にはコールドプレスをおこなって、粗原型
中の気孔１５の量を調整する（ステップＳ３）。粗原型
を構成する原料の質量が既知であるため、コールドプレ
スをした後の粗原型の重量と体積から粗原型中の気孔率
が把握できる。

【００１７】次に、粗原型に含まれる有機バインダーを
分解あるいは揮発させて除去する（ステップＳ４）。こ
こでは、例えば内部を不活性雰囲気にした加熱炉等に粗
原型を入れて加熱処理をおこなう。有機バインダーの除
去が完了したら焼結処理をおこなって粗原型を焼結する
（ステップＳ５）。この焼結によって金属粉末中の金属
粒子は相互に結合して架橋構造をなし、金属結合相１３
が形成される。金属結合相１３には超砥粒１２が分散さ
れて保持されているとともに、外部に開口した気孔１５
が分散配置されている。焼結の完了した粗原型には真空
雰囲気において熱硬化性樹脂を含浸させてホットプレス
をおこなう（ステップＳ６）。これにより金属結合相１
３の気孔１５が熱硬化性樹脂で満たされるとともに、金
属結合相１３の外表面が熱硬化性樹脂で覆われて樹脂結
合相１４が形成される。従って、個々の気孔１５の内部
に充填された熱硬化性樹脂と、金属結合相１３の外表面
を覆う熱硬化性樹脂とが相互に結合し、熱硬化性樹脂に
よる架橋構造が形成される。これによって、金属結合相
１３と樹脂結合相１４とはそれぞれが架橋構造をなして
相互に一体化しており、超砥粒１２が金属結合相１３と
樹脂結合相１４のそれぞれによって保持されている。そ
の後、粗原型から砥石の形状に打ち抜き、ラップ加工に
より所定の厚さとする（ステップＳ７）。

【００１８】本実施の形態による複合ボンド砥石１１は
上述の構成を備えており、次に、複合ボンド砥石１１を
用いて研削加工をおこなう際の作用について説明する。

【００１９】複合ボンド砥石１１の表面上には超砥粒１
２が突出しており、被削材の研削面に押圧されて研削が
おこなわれる。この際、超砥粒１２は金属結合相１３に
加えて樹脂結合相１４によっても保持されているため、
超砥粒１２の保持に弾性が付加されて被削材と接触する
際の衝撃が和らげられる。被削材の研削に伴って超砥粒
１２には次第に減耗が生じてその先端が鈍くなってい
く。一方、複合ボンド砥石１１の表面上には超砥粒１２
を保持する金属結合相１３と樹脂結合相１４の双方若し
くはどちらか一方が露出しており、研削加工時に発生す
る切粉等との摩擦によって摩耗されていく。ただし、樹
脂結合相１４は金属結合相１３よりも柔らかいので、金
属結合相１３より早く摩耗が進行する。金属結合相１３
と樹脂結合相１４の摩耗が進むと、複合ボンド砥石１１
の表面上に突出した超砥粒１２の保持力は低下し、研削
抵抗に耐えきれなくなった時点で超砥粒１２の脱落が生
じる。この後、さらに金属結合相１３と樹脂結合相１４
の摩耗が進むと、より下層に配置されていた新しい超砥
粒１２が表面上に突出してくる。

【００２０】このような本実施形態の複合ボンド砥石１
１では、金属結合相１３中に外部に開口した気孔１５が
分散配置されていることから、金属のみで超砥粒１２を
保持する場合に比べて超砥粒１２の保持力が低下してお
り、研削加工時に自生発刃が起こりやすいとともに、自
生発刃が繰り返し作用して良好な切れ味を持続すること
ができる。また、金属結合相１３は金属による架橋構造
をなしており、金属間には相互に結合状態が形成されて
孤立した部分がないため、樹脂のみで超砥粒１２を保持
する場合に比べて超砥粒１２の保持力が強く、被削材や
切粉との摩擦に対して耐摩耗性が高くなり砥石寿命の延
命化に資することができる。さらに、気孔１５には樹脂
が充填されているとともに、この樹脂は金属結合相１３
の外表面を覆う樹脂と結合しており、架橋構造をなす樹
脂結合相１４が形成されているため、特に複合ボンド砥
石１１の表面上から突出した超砥粒１２に対して、金属
のみで超砥粒１２を保持する場合に比べて弾性が付加さ
れており、研削加工時に被削材と超砥粒１２との間で生
じる機械的な衝撃を緩和して、被削材の研削面に発生す
るスクラッチや切断面に発生するチッピング等を低減す
ることができる。

【００２１】また、金属結合相１３にはコバルト（Ｃ
ｏ）が含まれており、コバルト粉末を含む金属粉末を焼
結する際に、コバルト粉末の外表面には、焼結が生じず
に未反応部分として残存する領域が比較的多く存在する
こととなり、焼結後の金属結合相１３に分散配置されて
いる気孔１５の量を増大させることができると共に、こ
のコバルト粉末の量を調整することによって気孔１５の
量を調整することができる。さらに、金属結合相１３と
樹脂結合相１４とはそれぞれが架橋構造をなして相互に
一体化しており、超砥粒１２が金属結合相１３と樹脂結
合相１４のそれぞれによって保持されているため、自生
発刃作用と耐摩耗性のバランスをとりながら研削精度と
砥石寿命を同時に向上できる。ここで、樹脂の充填され
る気孔１５が複合ボンド砥石１１の全体積に対して５ｖ
ｏｌ％未満になると、超砥粒１２の保持力が強すぎるた
めに自生発刃作用が起こり難くなって研削精度が低下
し、逆に６０ｖｏｌ％を越えると、超砥粒１２の保持力
が弱すぎるために砥石の寿命が短くなるが、５〜６０ｖ
ｏｌ％の範囲内に設定することによってこれらの問題を
回避することができる。

【００２２】次に、本発明の複合ボンド砥石の第２の実
施形態について図２を参照しながら説明する。なお、上
述した第１の実施形態と同一部分には同じ符号を配して
説明を簡略または省略する。図２は本実施の形態による
複合ボンド砥石２１を示す拡大断面図である。本実施の
形態による複合ボンド砥石２１は、例えば切断用の薄刃
ブレードをなすものであり、例えば円環板状に形成され
ており、超砥粒１２と、金属結合相１３と、樹脂結合相
１４とによって構成されている。

【００２３】超砥粒１２は例えばダイヤモンド砥粒の表
面に銅（Ｃｕ）やニッケル（Ｎｉ）等が被覆されてな
り、複合ボンド砥石２１の全体にわたって分散配置され
ると共に、複合ボンド砥石２１の表面上から突出してい
る。樹脂結合相１４は、熱硬化性樹脂例えばフェノール
樹脂によって形成されており、例えば有機ケイ素化合物
からなるシランカップリング剤１６が混ぜ込まれてい
る。金属結合相１３と樹脂結合相１４とはそれぞれが架
橋構造を形成しているとともに物理的に一体化してお
り、超砥粒１２は金属結合相１３と樹脂結合相１４のそ
れぞれによって保持されている。これに加えて、樹脂結
合相１４にシランカップリング剤１６が混ぜ込まれてい
ることによって、超砥粒１２及び金属結合相１３と、樹
脂結合相１４とは、シランカップリング剤を介したシラ
ンカップリング反応によって化学的に結合されている。
従って、超砥粒１２は金属結合相１３によって物理的に
保持されるとともに、樹脂結合相１４と化学的に結合し
て固着されており、樹脂結合相１４は金属結合相１３と
も化学的に結合している。

【００２４】次に、本実施の形態の複合ボンド砥石２１
の製造方法について説明する。ただし、上述した第１の
実施形態と異なるのはステップＳ５の後の処理だけであ
るので、ステップＳ１〜ステップＳ５までの説明は省略
し、焼結処理後の処理について説明する。焼結の完了し
た粗原型には真空雰囲気において熱硬化性樹脂を含浸さ
せてホットプレスをおこなう。ただし、あらかじめ熱硬
化性樹脂にはシランカップリング剤１６を混入して分散
配置させておく（ステップＳ１１）。これにより金属結
合相１３の気孔１５が熱硬化性樹脂で満たされるととも
に、金属結合相１３の外表面が熱硬化性樹脂で覆われて
樹脂結合相１４が形成される。従って、個々の気孔１５
の内部に充填された熱硬化性樹脂と、金属結合相１３の
外表面を覆う熱硬化性樹脂とが相互に結合し、熱硬化性
樹脂による架橋構造が形成される。

【００２５】これによって、金属結合相１３と樹脂結合
相１４とはそれぞれが架橋構造をなして相互に物理的に
一体化しており、超砥粒１２が金属結合相１３と樹脂結
合相１４のそれぞれによって保持されている。さらに、
樹脂結合相１４に分散配置されたシランカップリング剤
１６によって、超砥粒１２及び金属結合相１３と、樹脂
結合相１４との間にはシランカップリング反応が生じて
おり、超砥粒１２は金属結合相１３によって物理的に保
持されるとともに、樹脂結合相１４と化学的に結合して
固着されており、樹脂結合相１４は金属結合相１３とも
化学的に結合している。その後、粗原型から砥石の形状
に打ち抜き、ラップ加工により所定の厚さとする（ステ
ップＳ１２）。

【００２６】本実施の形態による複合ボンド砥石２１は
上述の構成を備えており、次に、複合ボンド砥石２１を
用いて研削加工をおこなう際の作用について説明する。
この場合、上述した第１の実施形態と同様の作用が生じ
ることに加えて、樹脂結合相１４が弾性変形した場合に
も、樹脂結合相１４はシランカップリング剤１６によっ
て超砥粒１２及び金属結合相１３と化学的に結合されて
いるので、樹脂結合相１４と超砥粒１２及び金属結合相
１３との間に隙間が生じることはない。

【００２７】このような本実施形態の複合ボンド砥石２
１では、上述した第１の実施形態と同様の効果を奏する
ことができることに加えて、樹脂結合相１４に分散配置
されたシランカップリング剤１６によって、超砥粒１２
及び金属結合相１３と、樹脂結合相１４との間にはシラ
ンカップリング反応が生じて化学的に結合している。従
って、超砥粒１２は金属結合相１３によって物理的に保
持されるとともに、樹脂結合相１４と化学的に結合して
固着されており、樹脂結合相１４は金属結合相１３とも
化学的に結合しているため、超砥粒１２の保持力が一層
強化されており、砥石寿命の延命化に資することができ
る。

【００２８】なお、上述した第１及び第２の実施形態で
は、複合ボンド砥石１１，２１を超砥粒１２と金属結合
相１３と樹脂結合相１４とによって構成された円環板状
としたが、これに限定されず、超砥粒１２と金属結合相
１３と樹脂結合相１４とによって構成された砥粒層が、
各種形状の砥石台金上に形成されていてもよい。砥粒と
しては、ダイヤモンドやＣＢＮ等の超砥粒１２のみなら
ず、ＳｉＣやＡｌ₂Ｏ₃等の一般砥粒も使用可能である。
金属結合相１３を形成する金属粉末は、コバルト粉末及
びその他の金属粉末例えば銅、錫、鉄の混合物とした
が、これに限定されず、これらの合金であっても良く、
さらに、多孔質成分としてのコバルト粉末に代えて、例
えばニッケル、鉄、亜鉛、銅等の金属粉末を含んでいて
も良く、結合成分として、錫、銀等の金属粉末を含んで
いても良い。樹脂結合相１４は、フェノール樹脂から構
成されているとしたが、これに限定されず、他の熱硬化
性樹脂であってもよい。なお、上述した第１及び第２の
実施形態では、金属結合相１３の気孔１５が熱硬化性樹
脂で満たされるとしたが、これに限定されず、気孔１５
が完全に熱硬化性樹脂で満たされていなくても良い。

【００２９】以下、複合ボンド砥石１１の製造方法の一
実施例について説明する。Ｃｕ−３０ｗｔ％，Ｓｎ−５
ｗｔ％，Ｆｅ−１５ｗｔ％，Ｃｏ−５０ｗｔ％の金属混
合粉と、有機バインダーと、例えば「＃６００」のダイ
ヤモンド砥粒とを混合し、内部に気孔が入り込むように
混練してスラリー状の原料を生成した。スラリー状の原
料は板状に成形して乾燥させて砥石材料を生成した。こ
の砥石材料をプレス型粗打ち抜きして砥石の粗原型を得
た。粗原型には一枚あたり２００ｔｏｎの圧力でコール
ドプレスをおこなって、粗原型中の気孔率が５〜６０ｖ
ｏｌ％となるように仮成形した。

【００３０】仮成形した粗原型は４２０℃で６０分間加
熱して脱バインダー処理をおこなった後に、７００℃で
３０分間焼結をおこなって金属結合相を形成した。これ
によって、ダイヤモンド砥粒は金属結合相に分散配置さ
れて保持されるとともに、外部に開口した気孔が金属結
合相に分散配置されている。次に、真空中において、例
えば「液体レジン」のレジノイドを粗原型に含浸させて
から、１８０℃に加熱して粗原型一枚あたり０．５ｔｏ
ｎの圧力で１０分間のホットプレスをおこなった。これ
によって、気孔にレジノイドが充填されるとともに、金
属結合相の外表面がレジノイドで覆われて樹脂結合相が
形成される。ここで、金属結合相と樹脂結合相とはそれ
ぞれが架橋構造をなして相互に一体化しており、ダイヤ
モンド砥粒が金属結合相と樹脂結合相のそれぞれによっ
て保持されている。その後、粗原型からプレス型精打ち
抜きしてラップ加工を施し、レジンとメタルの複合ボン
ド砥石を得た。

【００３１】次に、本実施の形態による複合ボンド砥石
１１を使用して行った切断試験について説明する。な
お、上述した本実施の形態による複合ボンド砥石１１を
実施例とし、樹脂例えばポリイミド樹脂からなる樹脂ボ
ンド相にダイヤモンド砥粒からなる超砥粒が分散配置さ
れてなるレジンボンド砥石を比較例１とし、例えばＣｕ
―Ｓｎからなる金属相にダイヤモンド砥粒からなる超砥
粒が分散配置されてなるメタルボンド砥石を比較例２と
する。

【００３２】ここで、実施例及び比較例１，２に対する
剛性の測定値を図３に示した。実施例の複合ボンド砥石
１１では、レジンボンド砥石とメタルボンド砥石のほぼ
中間の剛性を有していることが確認できる。切断試験で
は、実施例及び比較例１，２において、複合ボンド砥石
１１及びレジンボンド砥石及びメタルボンド砥石をそれ
ぞれ円環板状の薄刃ブレードとし、その外径を９８ｍ
ｍ、内径を４０ｍｍ、厚みを０．１５ｍｍに形成した。
これらの薄刃ブレードの回転数を１００００ｒｐｍとし
て、厚さ０．５ｍｍのアルミナ（含有率９９．６％）の
ワーク（被削材）に対して、テーブル送り速度ｆを変化
させて、切断長１０ｍｍの切断をおこなった。そして、
実施例及び比較例１，２について、主軸モータの主軸電
流値（Ａ）と、薄刃ブレードの半径方向の摩耗量（μ
ｍ）とを測定した。なお、主軸モーターの主軸電流値
（Ａ）とは、薄刃ブレードを一定速度１００００ｒｐｍ
で回転させつつ被削材のアルミナを切断した時に、主軸
モータを所定速度で回転させるために必要な電流値
（Ａ）であり、この主軸モータに供給する電流値を測定
してこれを切削抵抗とした。以下に、主軸電流値（Ａ）
の測定結果を表１に、摩耗量（μｍ）の測定値を表２に
それぞれ示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】表１に示す結果から、テーブル送り速度ｆ
が速くなると、比較例２のメタルボンド砥石では切断抵
抗が大きくなってワークを破損してしまうが、実施例の
複合ボンド砥石１１は、比較例１のレジンボンド砥石と
ほぼ同じ程度の切断抵抗を示すだけで、テーブル送り速
度ｆが速くなっても切断抵抗の増加は僅かである。さら
に、表２に示す結果から、実施例の複合ボンド砥石１１
は、比較例１のレジンボンド砥石に比べて摩耗量がほぼ
半分程度であり、砥石寿命が延命化されていることが確
認できる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の本
発明の複合ボンド砥石によれば、金属中に外部に開口し
た気孔が分散配置されているため、メタルボンド砥石の
ように金属のみで砥粒を保持する場合に比べて砥粒の保
持力が低下しており、研削加工時の複合ボンド砥石の表
面上において砥粒の脱落が生じて自生発刃が起こりやす
い。また、気孔は金属中の全体にわたって分散配置され
ているため、研削加工時に自生発刃が繰り返し作用して
良好な切れ味を持続することができる。さらに、気孔に
は樹脂が充填されているため、特に複合ボンド砥石の表
面上に突出した砥粒に対して、金属のみで砥粒を保持す
る場合に比べて弾性が付加されており、研削加工時に被
削材と砥粒との間で生じる機械的な衝撃を緩和して、被
削材の研削面に発生するスクラッチや切断面に発生する
チッピング等を低減することができる。そして、金属は
架橋構造をなしており、金属間には相互に結合状態が形
成されて孤立した部分がないため、レジンボンド砥石の
ように樹脂のみで砥粒を保持する場合に比べて砥粒の保
持力が強く、被削材や切粉との摩擦に対して耐摩耗性が
高くなり砥石寿命の延命化に資することができる。さら
に、熱伝導性が良く、強度が高いので例えば薄刃砥石や
薄刃ブレード等として使用可能である。

【００３７】さらに、請求項２記載の本発明の複合ボン
ド砥石では、金属にはコバルト（Ｃｏ）が含まれている
ことから、焼結後の金属に含まれる気孔の量を増大させ
ることができると共に、このコバルト粉末の量を調整す
ることによって気孔の量を調整することができる。さら
に、請求項３記載の本発明の複合ボンド砥石では、気孔
の量が砥粒層の全体積に対して５ｖｏｌ％未満になる
と、砥粒の保持力が強すぎるために自生発刃作用が起こ
り難くなり、研削精度が低下する。逆に６０ｖｏｌ％を
越えると、砥粒の保持力が弱すぎるために複合ボンド砥
石の寿命が短くなる。さらに、請求項４記載の本発明の
複合ボンド砥石では、金属と樹脂がそれぞれ架橋構造を
なしているため、砥粒は金属と樹脂のそれぞれによって
保持されることになり、自生発刃作用と耐摩耗性のバラ
ンスを保って研削精度と砥石寿命を同時に向上できる。
しかも、複合ボンド砥石の表面から突出した砥粒の保持
において弾性が増すため、例えば硬脆材料の加工時にお
いて、研削面に発生するスクラッチや、切断面および被
削材の端面に発生するチッピング等を低減して、被削材
の仕上がり面品位を向上することができる。

【００３８】さらに、請求項５記載の本発明の複合ボン
ド砥石では、砥粒と樹脂そして金属と樹脂のそれぞれ
は、シランカップリング剤を介したシランカップリング
反応によって化学的に結合しているため、砥粒は金属に
よって物理的に保持されるとともに、樹脂と化学的に結
合して固着されており、樹脂は金属とも化学的に結合し
ているため、砥粒の保持力が一層強化されており、砥石
寿命の延命化に資することができる。また、請求項６記
載の本発明の砥石では、砥粒は樹脂によって物理的に保
持されているばかりでなく、化学的に結合されて固着さ
れている。これによって、砥粒の保持力が強化されてお
り、砥石寿命の延命化が計られている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係わる複合ボンド砥石の第１の実施
形態について示した拡大断面図である。

【図２】 本発明に係わる複合ボンド砥石の第２の実施
形態について示した拡大断面図である。

【図３】 本発明に係わる複合ボンド砥石の剛性につい
て示す図である。

【図４】 従来のメタルボンド砥石について示した拡大
断面図である。

【図５】 従来のレジンボンド砥石について示した拡大
断面図である。

【符号の説明】 １１，２１ 複合ボンド砥石 １２ 砥粒 １３ 金属結合相 １４ 樹脂結合相 １５ 気孔 １６ シランカップリング剤

フロントページの続き (72)発明者 鈴木 賢一 福島県いわき市泉町黒須野字江越246−１ 三菱マテリアル株式会社いわき製作所内 (72)発明者 澤田 吉裕 埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社総合研究所内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 砥粒層が砥粒と結合相からなり、前記結
   合相が金属と樹脂から形成された複合ボンド砥石であっ
   て、前記砥粒は前記金属中に分散配置されており、前記
   金属中には外部に開口した気孔が分散配置されており、
   前記気孔には前記樹脂が充填されていることを特徴とす
   る複合ボンド砥石。
2. 【請求項２】 前記金属にはコバルトが含まれているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の複合ボンド砥石。
3. 【請求項３】 前記気孔は、前記砥粒層の全体積に対し
   て５〜６０ｖｏｌ％とされていることを特徴とする請求
   項１又は請求項２の何れかに記載の複合ボンド砥石。
4. 【請求項４】 前記金属の外表面に前記樹脂が被覆され
   ており、前記金属と前記樹脂はそれぞれ架橋構造をなし
   て物理的に一体化するとともに、前記砥粒は前記金属と
   前記樹脂のそれぞれによって保持されていることを特徴
   とする請求項１から請求項３の何れかに記載の複合ボン
   ド砥石。
5. 【請求項５】 前記砥粒及び前記金属と、前記樹脂とは
   シランカップリング剤を介したシランカップリング反応
   によって化学的に結合されていることを特徴とする請求
   項４に記載の複合ボンド砥石。
6. 【請求項６】 樹脂結合相を有する砥石であって、砥粒
   は前記樹脂結合相に分散配置されており、 前記砥粒と前記樹脂結合相は、シランカップリング剤を
   介したシランカップリング反応によって化学的に結合さ
   れていることを特徴とする砥石。