JP2000246647A - ビトリファイド超砥粒砥石及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ビトリファイド砥石の特徴である目立ての容易
さを保ったままで、研削焼や、切粉の目詰まり、溶着等
がおきにくく、さらには砥粒の保持力に優れた（つまり
研削比の高い）ビトリファイド砥石及びその製造方法を
提供する。 【解決手段】粒度６０／８０のＣＢＮ砥粒１５容量部、
粒度８０／１００のＣＢＮ砥粒２５容量部、粒度１００
／１２０のＣＢＮ砥粒１５容量部、ビトリファイド結合
剤１８容量部、糊量１０容量部の混合物の成形体を焼成
して、ＣＢＮ砥粒５０体積％、ビトリファイド結合剤１
８体積％、気孔部３２体積％のビトリファイド超砥粒砥
石を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、砥粒をビトリファ
イド結合剤で結合してなるビトリファイド砥石及びその
製造方法に関し、特に砥粒として超砥粒を用いてなるビ
トリファイド超砥粒砥石及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ビトリファイド砥石は、その特徴
上、砥粒保持力が強く、また、気孔を有する為、目立て
が容易などの利点を有するなど、優れた性能を持つ。近
年、研削時間の短縮化の要求が強くなり、高い能率で使
用されるビトリファイド砥石が必要とされつつある。よ
って、砥石として高能率の使用に耐え得る、強度の強く
結合度の高い硬い砥石（ビトリファイド結合剤の含有量
が多く、気孔の少ない砥石）が使用されつつあり、さら
に硬い砥石すなわちビトリファイド結合剤の含有量の多
い（例えば、２８〜３５容量％）砥石が求められてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ビトリファイ
ド砥石は、砥石の製造上、ビトリファイド結合剤の含有
量をあまり多くすると、砥石を製造する際の焼成工程に
おいてクラックや変形、有機質の一次バインダーがうま
く燃え抜けない等の製造上の制約をうける事が多いの
で、ビトリファイド結合剤の含有量が多いビトリファイ
ド砥石を現実に得ることは困難であった。

【０００４】また、無気孔のビトリファイド砥石は、そ
の製法上ホットプレス等、特殊な製造方法を用いなけれ
ばならないので、非常に高価になると共に、製造できる
砥石の寸法等に制約があり、大型のものを製造すること
は困難であった。

【０００５】一方、ビトリファイド結合剤の含有量の多
いビトリファイド砥石は、目立てがしにくく、研削焼
や、切粉の目詰まり、溶着等がおきやすいという欠点も
あり、また、使用時において、ビトリファイド結合剤の
含有量の多いビトリファイド砥石は欠けやすいという欠
点もあった。

【０００６】本発明の目的は、上記ビトリファイド砥石
の特徴である目立ての容易さを保ったままで、研削焼
や、切粉の目詰まり、溶着等がおきにくく、さらには砥
粒の保持力に優れた（つまり研削比の高い）ビトリファ
イド超砥粒砥石及びその製造方法を提供する事にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】ビトリファイド砥石につ
いて、その構造を変化すべく種々の研究を重ねた結果、
少なくとも３種類の粒度の超砥粒を特定の比率で配合さ
せたビトリファイド超砥粒砥石を試作したところ、目立
ての容易さを保ったまま、研削焼や、切粉の目詰まり、
溶着等を防止し、かつ、研削比の高いビトリファイド超
砥粒砥石を得る事に成功するという、優れた結果を得た
ため、ここに提案する。

【０００８】第１の視点において、本発明によれば、次
のビトリファイド超砥粒砥石により上記目的を達成する
ことができる。即ち、超砥粒又は超砥粒と骨材をビトリ
ファイド結合剤で結合してなる砥石であって、前記超砥
粒として、主粒度、前記主粒度よりも粗い粗粒度、及び
前記主粒度よりも細かい細粒度の少なくとも３種類の粒
度の超砥粒を含有し、前記主粒度の超砥粒４０〜６０容
量部に対し、前記粗粒度の超砥粒２０〜３０容量部、及
び前記細粒度の超砥粒２０〜３０容量部を含有するビト
リファイド超砥粒砥石である。

【０００９】このビトリファイド超砥粒砥石は、含有す
る全ての超砥粒に対して前記主粒度の超砥粒を４０容量
％以上（好ましくは４０〜６０容量％）含有することが
できる。また、前記超砥粒の主粒度の粒径を１００％と
した場合、前記粗粒度の粒径を１２０〜１７０％、前記
細粒度の粒径を４０〜８０％にすることができる。

【００１０】第２の視点において、本発明によれば、次
のビトリファイド超砥粒砥石の製造方法により上記目的
を達成することができる。即ち、超砥粒又は超砥粒と骨
材、及びビトリファイド結合剤を含有する成形体を焼成
する焼成工程を有する砥石の製造方法であって、前記超
砥粒として、主粒度、前記主粒度よりも粗い粗粒度、及
び前記主粒度よりも細かい細粒度の少なくとも３種類の
粒度の超砥粒を含有し、前記主粒度の超砥粒４０〜６０
容量部に対し、前記粗粒度の超砥粒２０〜３０容量部、
及び前記細粒度の超砥粒２０〜３０容量部を含有するビ
トリファイド超砥粒砥石の製造方法である。

【００１１】このビトリファイド超砥粒砥石の製造方法
は、前記成形体が含有する全ての超砥粒に対して前記主
粒度の超砥粒を４０容量％以上含有させることができ
る。また、前記超砥粒の主粒度の粒径を１００％とした
場合、前記粗粒度の粒径を１２０〜１７０％、前記細粒
度の粒径を４０〜８０％にすることができる。なお、本
発明において数値範囲の記載は、両端値のみならず、そ
の中に含まれる全ての任意の中間値（少なくとも各整数
値）を含むものとする。

【００１２】

【発明の実施の形態】［粒度］本発明のビトリファイド
超砥粒砥石又はビトリファイド超砥粒砥石の製造方法に
おける「粒度」とは、例えば日本工業規格（ＪＩＳ Ｂ
４１３０−１９８２）に規定された粒度のことをい
う。具体的には、粒度１６／１８、１８／２０、２０／
３０、３０／４０、４０／５０、５０／６０、６０／８
０、８０／１００、１００／１２０、１２０／１４０、
１４０／１７０、１７０／２００、２００／２３０、２
３０／２７０、２７０／３２５、３２５／４００等があ
る。

【００１３】本発明のビトリファイド超砥粒砥石、及
び、本発明のビトリファイド超砥粒砥石の製造方法にお
ける成形体は、超砥粒として、主粒度、前記主粒度より
も粗い粗粒度、及び前記主粒度よりも細かい細粒度の少
なくとも３種類の粒度の超砥粒を含有し、好ましくは、
主粒度、前記主粒度よりも粗い粗粒度、及び前記主粒度
よりも細かい細粒度の少なくとも３種類の隣接する段階
の粒度の超砥粒を含有する。３種類の隣接する段階の粒
度とは、隣接する３段階の粒度のことであり、具体的に
は、粒度６０／８０と、粒度８０／１００と、粒度１０
０／１２０の３種類や、粒度１７０／２００と、粒度２
００／２３０と、粒度２３０／２７０の３種類のことを
いう。

【００１４】本発明のビトリファイド超砥粒砥石又はビ
トリファイド超砥粒砥石の製造方法で用いることのでき
る超砥粒は、前記ＪＩＳ規格により定められた上記粒度
の砥粒を得るために用いるふるい等の分別手段により分
別して得られた少なくとも３種類の粒度（好ましくは、
少なくとも３種類の隣接する段階の粒度）の超砥粒であ
るが、このようにして得られたものだけではない。

【００１５】即ち、例えば前記ＪＩＳ規格によるふるい
とは網目の寸法が異なるふるいを用いて分別して得られ
た３種類以上の粒度の超砥粒の混合砥粒であっても、あ
るいは、全く分別していない超砥粒であっても、そのよ
うな砥粒を前記ＪＩＳ規格により定められた粒度の砥粒
を得るためのふるいで分別した場合において、前記ＪＩ
Ｓ規格により定められた３段階の粒度の超砥粒（好まし
くは、隣接する３段階の粒度の超砥粒）を本発明で特定
する比率で含有している時には、本発明のビトリファイ
ド超砥粒砥石又はビトリファイド超砥粒砥石の製造方法
で用いることのできる超砥粒に該当する。

【００１６】超砥粒の粒度は使用目的に応じて適宜選択
できるが、粒度６０／８０から３２４／４００の範囲に
あるものが望ましい。

【００１７】また、少なくとも３種類の粒度の超砥粒
（好ましくは、少なくとも３種類の隣接する段階の粒度
の超砥粒）を配合する場合、超砥粒の主粒度の粒径を１
００％とした時、その前後の粒度は、粗粒度の粒径が１
２０〜１７０％（より好ましくは１３０〜１５０％）、
細粒度の粒径が４０〜８０％（より好ましくは６０〜７
０％）であることが好ましい。

【００１８】〔ビトリファイド超砥粒砥石〕本発明にか
かるビトリファイド超砥粒砥石は、好ましくは、集中度
１０から２３０程度のビトリファイド超砥粒砥石を対照
とする。砥粒の集中度は、より好ましくは１０〜２３０
未満、さらに好ましくは２０〜２００とすると良い。集
中度は、砥石中に占める超砥粒の割合であり、超砥粒が
ダイヤモンド砥粒である場合には、４．４ｃｔ／ｃｍ³
を１００としており、集中度１００は２５体積％に相当
する。なお、ダイヤモンド砥粒とは密度が相違する超砥
粒の場合には、ダイヤモンド砥粒との密度の差を考慮し
上記に準じて集中度を定めることができる。

【００１９】本発明のビトリファイド超砥粒砥石におけ
る、超砥粒（又は超砥粒と骨材）と、ビトリファイド結
合剤との体積比は、好ましくは５〜７：２〜４であり、
より好ましくは５．５〜６．５：２．５〜３．５であ
る。

【００２０】本発明のビトリファイド超砥粒砥石が骨材
を含有する場合における超砥粒及び骨材の含有率は、好
ましくは７０容積％以下、より好ましくは２０〜６５容
積％、さらに好ましくは２５〜６０容積％にする。本発
明のビトリファイド超砥粒砥石におけるビトリファイド
結合剤率は適宜選択でき、例えば体積率で１５〜３５％
の範囲とすると良い。本発明のビトリファイド超砥粒砥
石における気孔率は、体積率で、好ましくは２０％〜７
５％、より好ましくは３０％〜６５％とすると良い。

【００２１】［超砥粒］超砥粒とは、一般的に、ヌープ
硬度３０００以上の砥粒であり、好ましくは、ｃＢＮ
（立方晶窒化ホウ素）と同程度以上の硬度を有する砥粒
のことであり、例えば、ｃＢＮ（立方晶窒化ホウ素）砥
粒、ダイヤモンド砥粒等の砥粒があり、場合によっては
これらの混合物でもよい。

【００２２】［ビトリファイド結合剤］また、ビトリフ
ァイド結合剤は、砥粒として超砥粒を用いた場合に適す
るもの、例えば、ホウ珪酸ガラス、結晶化ガラスを用い
ると良い。結晶化ガラスとしては、例えばウィレマイト
を析出するものなどがある。超砥粒の保持力を充分なも
のとするため、ビトリファイド結合剤の熱膨張係数は、
超砥粒の熱膨張係数に対して±２×１０^-6（１／Ｋ）
（室温〜５００℃）の範囲以内であることが望ましい。

【００２３】［骨材］また、ビトリファイド超砥粒砥石
は、超砥粒よりも硬度が小さいアルミナ、ムライト等の
骨材を含有することができ、また、例えば無機物質から
なる中空状の形状等の骨材を含有しても良い。ビトリフ
ァイド超砥粒砥石における骨材の含有量は、好ましく
は、超砥粒１００容量部に対し骨材１０〜１５０容量部
（より好ましくは３０〜６０容量部）にする。

【００２４】本発明のビトリファイド超砥粒砥石におい
て骨材を用いる場合、例えば平均粒径３〜３００μｍの
骨材を含有させることができ、骨材の平均粒径は砥石の
用途等に応じて適宜設定することができる。なお、本発
明のビトリファイド超砥粒砥石において骨材を用いる場
合、本発明で特定する超砥粒の一部を骨材で置き換える
ことができる。即ち、置き換えようとする超砥粒と同様
の粒度の骨材を、本発明のビトリファイド超砥粒砥石に
おいて超砥粒の代わりに用いることができる。

【００２５】〔ビトリファイド超砥粒砥石の製造方法〕
本発明のビトリファイド超砥粒砥石の製造方法は、超砥
粒（又は超砥粒と骨材）、及びビトリファイド結合剤の
混合物を成形して得られた成形体を焼成する焼成工程を
有することができる。前記焼成工程における焼成温度
は、使用する超砥粒、ビトリファイド結合剤等の材料に
応じて適宜設定する。

【００２６】前記焼成工程の前には、前記成形体を成形
する成形工程を設けることができる。前記成形体は、超
砥粒（又は超砥粒と骨材）、ビトリファイド結合剤粉
末、有機質の一次バインダ、必要であればさらに水を混
合して成形して得ることができる。前記各成分の配合比
は、製造しようとするビトリファイド超砥粒砥石の構造
（砥粒率、結合剤率、気孔率）に応じて適宜設定するこ
とができる。前記成形体は、好ましくは乾燥（自然乾燥
又は強制的に乾燥）させることができる。

【００２７】

【実施例】まず、本実施例１及び比較例１の研削砥石
は、以下の様にして製造した。

【００２８】［実施例１］実施例１の研削砥石の製造方
法を図面の図１〜２に基づいて説明する。図１は、本発
明の一実施例のビトリファイドセグメントチップ砥石の
斜視図である。また、図２は、本発明の一実施例の研削
試験用砥石の斜視図である。

【００２９】超砥粒を含有する砥石部１とベース基材２
からなる図１に示すビトリファイドセグメントチップ砥
石を作成し、このセグメントチップ砥石を図２に示すが
ごとく円筒形のベース円板２２の外周面に接着し、実施
例１の研削試験用砥石とした。接着剤としては、エポキ
シ樹脂系接着剤を用いた。該ベース円板２２は、回転軸
に固定する（例えば、接着により固定する）ための回転
軸用穴２０を中央部に有する。なお、該ベース円板の材
質はスチールを用いた。

【００３０】 ・〈ビトリファイドセグメントチップ砥石の砥石部１の調合〉 ＣＢＮ砥粒（ＧＥ社製Ｔｙｐｅ−Ｉ＃６０／＃８０） １５．０容量部 ＣＢＮ砥粒（ＧＥ社製Ｔｙｐｅ−Ｉ＃８０／＃１００） ２５．０容量部 ＣＢＮ砥粒（ＧＥ社製Ｔｙｐｅ−Ｉ＃１００／＃１２０）１０．０容量部 ビトリファイド結合剤 １８．０容量部 糊量 １０．０容量部

【００３１】 ・〈ビトリファイドセグメントチップ砥石のベース基材２の調合〉 炭化ケイ素砥粒（＃８０／＃１００） ５０．０容量部 ビトリファイド結合剤 １８．０容量部 糊量 １０．０容量部

【００３２】上記の配合のベース基材２の上に上記の配
合の砥石部１をプレス成形した生砥石（成形体）を、９
００℃で５時間焼成して、長さ４０ｍｍ、幅１０．４ｍ
ｍ、厚み７．４ｍｍのビトリファイドセグメントチップ
砥石（図１）を多数作製した。尚、砥石部１の厚みは
３．８ｍｍ、ベース基材２の厚みは３．６ｍｍとした。

【００３３】この様に製造したビトリファイドセグメン
トチップ砥石（図１）を、図２の様に外径３６６ｍｍの
ベース円板２２の外周面にエポキシ樹脂系接着剤で貼り
付け、実施例１の研削試験用砥石を製造した。

【００３４】［比較例１］ビトリファイドセグメントチ
ップ砥石の砥石部１の調合を以下のようにする以外は、
上記実施例１と同様にしてビトリファイドセグメントチ
ップ砥石を製造した。

【００３５】 ・〈ビトリファイドセグメントチップ砥石の砥石部１の調合〉 ＣＢＮ砥粒（ＧＥ社製Ｔｙｐｅ−Ｉ＃８０／＃１００） ５０．０容量部 ビトリファイド結合剤 １８．０容量部 糊量 １０．０容量部

【００３６】そして、比較例１のビトリファイドセグメ
ントチップ砥石も実施例１と同様に外径３６６ｍｍのベ
ース円板２２の外周面にエポキシ樹脂系接着剤で貼り付
けて、比較例１の研削試験用砥石として準備した。

【００３７】以上の様に製造された実施例１と比較例１
のビトリファイドセグメントチップ砥石の超砥粒を含有
する砥石部（超砥粒砥石部）の構造（体積％）及び抗折
強度（ＭＰａ）は下記の表１の様である。

【００３８】

【表１】

【００３９】尚、表１における超砥粒砥石部の抗折強度
は、別途、前記実施例１又は前記比較例１と同様にし
て、長さ４０ｍｍ、幅４ｍｍ、厚み６ｍｍの超砥粒砥石
部を製作し、スパン３０ｍｍ、ヘッドスピード１ｍｍ／
ｍｉｎでインストロン万能試験機にて測定した。実施例
１の超砥粒砥石部は比較例１の超砥粒砥石部と比較して
抗折強度が１０％以上強い。

【００４０】前述のようにして製造された実施例１、比
較例１のそれぞれの研削試験用砥石を用いて表２の様な
研削条件で研削性能試験を行った。なお、被削材として
用いた「ＳＣＭ４３５」は、ＪＩＳ Ｇ ４１０５（１
９７９）に規定されているクロムモリブデン鋼鋼材であ
る。

【００４１】

【表２】

【００４２】このような研削方式で研削試験を行った結
果、表３に示す結果（研削性能）を得た。

【００４３】

【表３】

【００４４】研削試験に用いた実施例１の砥石は研削試
験に用いた比較例１の砥石に比較して研削比が１．７倍
以上高く、磨耗が少なく、実施例１の砥石を用いた場合
には加工物面状態も研削焼けがなく比較例１の砥石を用
いた場合に比べ良好である。また、ビトリファイド超砥
粒砥石の超砥粒砥石部の溶着もなく、高価なビトリファ
イド超砥粒砥石を有効に使用できる。

【００４５】以上、本発明の一実施例について説明した
が、本発明は別の態様でも実施することができる。例え
ば、本発明では、使用される超砥粒は特にＣＢＮ砥粒に
限定されない。例えばダイヤモンド砥粒でも実施例１と
同様の効果が得られる。

【００４６】

【発明の効果】本願請求項１〜３のビトリファイド超砥
粒砥石は、超砥粒又は超砥粒と骨材をビトリファイド結
合剤で結合してなる砥石であって、前記超砥粒として、
主粒度、前記主粒度よりも粗い粗粒度、及び前記主粒度
よりも細かい細粒度の少なくとも３種類の粒度の超砥粒
を含有し、前記主粒度の超砥粒４０〜６０容量部に対
し、前記粗粒度の超砥粒２０〜３０容量部、及び前記細
粒度の超砥粒２０〜３０容量部を含有するので、次の基
本的な効果を奏することができる。

【００４７】目立ての容易さを保ったまま、研削焼や、
切粉の目詰まり、溶着等がおきにくく、砥粒の保持力に
優れ研削比が高い。特に、研削抵抗が低く、研削焼や、
切粉の目詰まり、溶着等が発生しにくく、研削加工の問
題がなくなった。また、溶着等が発生しやすい材質等の
ように従来では研削加工できないものを研削加工するこ
とができる。

【００４８】本願請求項２〜３のビトリファイド超砥粒
砥石は、それぞれの請求項に記載の構成をさらに有する
ので、上記基本的な効果がより一層顕著である。

【００４９】前記請求項４〜６のビトリファイド超砥粒
砥石の製造方法は、超砥粒又は超砥粒と骨材、及びビト
リファイド結合剤を含有する成形体を焼成する焼成工程
を有する砥石の製造方法であって、前記超砥粒として、
主粒度、前記主粒度よりも粗い粗粒度、及び前記主粒度
よりも細かい細粒度の少なくとも３種類の粒度の超砥粒
を含有し、前記主粒度の超砥粒４０〜６０容量部に対
し、前記粗粒度の超砥粒２０〜３０容量部、及び前記細
粒度の超砥粒２０〜３０容量部を含有するので、次の基
本的な効果を奏することができる。

【００５０】（１）目立ての容易さを保ったまま、研削
焼や、切粉の目詰まり、溶着等がおきにくく、砥粒の保
持力に優れ研削比が高いビトリファイド超砥粒砥石を製
造することができる。特に、研削抵抗が低く、研削焼
や、切粉の目詰まり、溶着等が発生しにくく、研削加工
の問題がなくなったビトリファイド超砥粒砥石を製造す
ることができる。また、溶着等が発生しやすい材質等の
ように従来では研削加工できないものを研削加工するこ
とができるビトリファイド超砥粒砥石を製造することが
できる。 （２）超砥粒を最密充填構造にすることができる為、製
造する際に成形体（生砥石）を成形する成形圧力が小さ
い場合でも、無理なく緻密な成形体を得て緻密なビトリ
ファイド超砥粒砥石を製造することができる。

【００５１】本願請求項５〜６のビトリファイド超砥粒
砥石の製造方法は、それぞれの請求項に記載の構成をさ
らに有するので、上記基本的な効果がより一層顕著であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例のビトリファイドセ
グメントチップ砥石の斜視図である。

【図２】図２は、本発明の一実施例の研削試験用砥石の
斜視図である。

【符号の説明】

１ 砥石部 ２ ベース基材 ２０ 回転軸用穴 ２２ ベース円板

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超砥粒又は超砥粒と骨材をビトリファイド
   結合剤で結合してなる砥石であって、 前記超砥粒として、主粒度、前記主粒度よりも粗い粗粒
   度、及び前記主粒度よりも細かい細粒度の少なくとも３
   種類の粒度の超砥粒を含有し、 前記主粒度の超砥粒４０〜６０容量部に対し、前記粗粒
   度の超砥粒２０〜３０容量部、及び前記細粒度の超砥粒
   ２０〜３０容量部を含有することを特徴とするビトリフ
   ァイド超砥粒砥石。
2. 【請求項２】前記主粒度の超砥粒を、含有する全ての超
   砥粒に対して４０容量％以上含有することを特徴とする
   請求項１に記載のビトリファイド超砥粒砥石。
3. 【請求項３】前記超砥粒の主粒度の粒径を１００％とし
   た場合、前記粗粒度の粒径が１２０〜１７０％、前記細
   粒度の粒径が４０〜８０％であることを特徴とする請求
   項１又は２に記載のビトリファイド超砥粒砥石。
4. 【請求項４】超砥粒又は超砥粒と骨材、及びビトリファ
   イド結合剤を含有する成形体を焼成する焼成工程を有す
   る砥石の製造方法であって、 前記超砥粒として、主粒度、前記主粒度よりも粗い粗粒
   度、及び前記主粒度よりも細かい細粒度の少なくとも３
   種類の粒度の超砥粒を含有し、 前記主粒度の超砥粒４０〜６０容量部に対し、前記粗粒
   度の超砥粒２０〜３０容量部、及び前記細粒度の超砥粒
   ２０〜３０容量部を含有することを特徴とするビトリフ
   ァイド超砥粒砥石の製造方法。
5. 【請求項５】前記主粒度の超砥粒を、前記成形体が含有
   する全ての超砥粒に対して４０容量％以上含有すること
   を特徴とする請求項４に記載のビトリファイド超砥粒砥
   石の製造方法。
6. 【請求項６】前記超砥粒の主粒度の粒径を１００％とし
   た場合、前記粗粒度の粒径が１２０〜１７０％、前記細
   粒度の粒径が４０〜８０％であることを特徴とする請求
   項４又は５に記載のビトリファイド超砥粒砥石の製造方
   法。