JP2001246566A

JP2001246566A - 研削用砥石およびその製造方法並びにそれを用いた研削方法

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Publication number: JP2001246566A
Application number: JP2000352068A
Authority: JP
Inventors: Shiro Miura; 司朗三浦; Takeshi Itsukaichi; 剛五日市
Original assignee: Fujimi Inc
Current assignee: Fujimi Inc
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 2000-11-20
Publication date: 2001-09-11
Also published as: US20010005664A1; KR20010062718A; CN1301615A; US6478832B2; EP1112815A2; TW506880B; EP1112815A3

Abstract

(57)【要約】【課題】高い研削力を持ち、高精度で、長時間の研削
でも目詰まりによる研削能力の低下を起こさない優れた
自生作用を有する研削用砥石を提供する。【解決手段】結合材２が金属材料の研削用砥石で、ダ
イヤモンド、ＣＢＮ、炭化ケイ素及び酸化アルミニウム
から選ばれる少なくとも１種類の砥粒１と、コバルト、
ニッケル及び銅の金属から選ばれる少なくとも１種類の
結合材、又は、コバルト、ニッケル及び銅の少なくとも
１種類と鉄、銀、錫、亜鉛及びタングステンの少なくと
も１種類との合金からなる結合材２と、補助材である非
晶質炭素３とを含み、砥粒１及び非晶質炭素３が結合材
２中に海島状に分布しているもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばガラスおよ
びセラミック等の酸化物材料（硬脆材料）である被研削
物の研削に特に有効な研削用砥石に関するものであり、
さらに詳しくは、高い研削力を有し、高精度で、長時間
の研削においても目詰まりによる研削能力の低下を起こ
さない結合材が金属材料を主原料としたメタルボンド砥
石である研削用砥石およびその製造方法、並びにそれを
用いた研削方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、研削用砥石と呼ばれるものは、
ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素（ｃｕｂｉｃｂｏｒ
ｏｎｎｉｔｒｉｄｅ、以下「ＣＢＮ」という）、炭化
ケイ素、酸化アルミニウム等の砥粒を結合材中に分散固
定したものである。そして、その結合材の種類によっ
て、合成樹脂材料を主原料としたレジンボンド砥石、金
属材料を主原料としたメタルボンド砥石、陶磁器材料を
主原料としたビドリファイドボンド砥石等に区分されて
いる。

【０００３】これらのうち、レジンボンド砥石は研削時
の当たりが柔らかいため、面粗さがよく欠陥の少ない面
が得られるが、結合材である合成樹脂材料の摩耗が激し
く、砥石寿命が短い。メタルボンド砥石およびビドリフ
ァイドボンド砥石は結合材が高硬度であるため、研削性
および耐久性に優れており、特にメタルボンド砥石が最
も高い研削性を持つ。しかしながら、ガラスおよびセラ
ミック等の硬脆材料に対しては特に研削力が劣ってお
り、また、砥石の目詰まりによる研削力の低下が起こる
ため、連続した研削を行うためには、頻繁に砥石の目立
て、つまり砥石の表面を少し削ることによって新しい表
面を出し、研削力を回復させるという作業を行う必要が
ある。

【０００４】そこで、上記のような従来のメタルボンド
砥石に対する問題を解決するため、例えば特開昭６３−
２９５１８０号公報には、砥粒とともに鉄粉末と非晶質
炭素粉末を混合して加圧成型し焼結することによって、
機械的な強度が高く、強い焼結組織を形成するダイヤモ
ンド砥石およびその製造方法が開示されている（従来技
術１）。また、特開平７−２５１３７８号公報には、砥
石を多孔質として結合材の結合強度を制御し、研削過程
で結合材が抵抗無く適度に摩滅して目詰まりを抑制する
とともに、結合材を鉄系金属とし、さらに結合材として
炭素を使用して結合材部分の機械的特性および砥粒の保
持力を制御する多孔質鉄系メタルダイヤモンド砥石およ
びその製造方法が開示されている（従来技術２）。

【０００５】そして、上記従来技術１，２は、結合材を
鉄または鉄系金属とすることにより、砥石全体の結合強
度および硬度を高くしている。また、砥石中に気孔を設
けたり、炭素成分を添加することによって、自生作用、
つまり適度の研削により砥石の表面が削られることによ
って目詰まりによる研削力の低下を防ぐことの促進が可
能となり、目詰まりを起こしにくい砥石が得られるとし
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らの検証によれば、上記従来技術１および従来技術２
において使用できる結合材は、いずれも鉄およびその合
金に制約されるため、被研削物に適した結合材を選ぶこ
とができず、場合によっては高精度な加工面を得られな
いことがあった。また、従来技術１における炭素粉末成
分の添加可能な量は、比較的少量に限定されるため、砥
石の自生作用は十分といえるものではなく、従来技術２
における気孔もその自生作用の効果に限りがあり、被研
削物や研削方法によっては目詰まりを防ぎ高い研削性を
持続させることは依然として困難なままであった。

【０００７】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、硬脆材料である被研削物において
も、高い研削力を持ち、高精度で、長時間の研削でも目
詰まりによる研削能力の低下を起こさない優れた自生作
用を有する研削用砥石およびその製造方法、並びにそれ
を用いた研削方法を提供することを目的としたものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る研削用砥石
は、結合材に金属材料を主原料とした研削用砥石であっ
て、（Ａ）ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、炭化ケイ
素および酸化アルミニウムから選ばれる少なくとも１種
類の砥粒と、（Ｂ）（Ｂ１）コバルト、ニッケルおよび
銅の金属から選ばれる少なくとも１種類の結合材、また
は、（Ｂ２）コバルト、ニッケルおよび銅の少なくとも
１種類と鉄、銀、錫、亜鉛およびタングステンの少なく
とも１種類との合金からなる結合材と、（Ｃ）補助材で
ある非晶質炭素とを含んでなり、（Ａ）の砥粒および
（Ｃ）の非晶質炭素が、（Ｂ）の結合材中に海島状に分
布していることを特徴とするものである。

【０００９】本発明に係る研削用砥石の製造方法は、
（ａ）ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、炭化ケイ素お
よび酸化アルミニウムから選ばれる少なくとも１種類の
砥粒と、（ｂ）（ｂ１）コバルト、ニッケルおよび銅の
金属から選ばれる少なくとも１種類の結合材、または、
（ｂ２）コバルト、ニッケルおよび銅の少なくとも１種
類と鉄、銀、錫、亜鉛およびタングステンの少なくとも
１種類との合金からなる結合材と、（ｃ）炭化による残
炭分が５０％以上の合成樹脂材料が主原料である補助材
とを主成分として混合し、混合物を所定の砥石形状に圧
縮成型し、成型物を焼結することを特徴とする製造方法
である。

【００１０】本発明に係る研削用砥石を用いた研削方法
は、前記（Ａ）〜（Ｃ）の砥粒、結合材および非晶質炭
素を含んでなり、（Ａ）の砥粒および（Ｃ）の非晶質炭
素が、（Ｂ）の結合材中に海島状に分布している研削用
砥石を用いて、金属材料または酸化物材料からなる被研
削物を研削することを特徴とする研削方法である。

【００１１】本発明に係る研削用砥石を用いた研削方法
は、前記（ａ）〜（ｃ）の砥粒、結合材および補助材と
を主成分として混合し、混合物を所定の砥石形状に圧縮
成型し、成型物を焼結する製造方法を用いて製造された
研削用砥石を用い、金属材料または酸化物材料からなる
被研削物を研削することを特徴とする研削方法である。

【００１２】以下、本発明をさらに詳細に説明する。な
お、以下の説明は本発明の理解を容易にするためのもの
であり、本発明を限定するものではない。

【００１３】＜砥粒＞本発明に係る研削用砥石の成分の
１つである砥粒としては、基本的に硬度の高い物質、ダ
イヤモンド、ＣＢＮ、炭化ケイ素および酸化アルミニウ
ムから選ばれる少なくとも１種類である。また、研削用
砥石に含有されている砥粒の割合は、全体量に対して１
〜３０ｖｏｌ％である。砥粒の割合が多すぎると研削用
砥石の寿命が長くなるが研削力が低下し、少なくすぎる
と研削用砥石の寿命が短くなる。

【００１４】＜結合材＞本発明に係る研削用砥石の成分
の１つである結合材としては、コバルト、ニッケルおよ
び銅の金属から選ばれる少なくとも１種類、または、コ
バルト、ニッケルおよび銅の少なくとも１種類と鉄、
銀、錫、亜鉛およびタングステンの少なくとも１種類と
の合金からなる。また、研削用砥石に含有されている結
合材の割合は、特に限定されないが、金属および合金で
ある結合材が連続相を呈するのに十分な量を必要とし、
研削用砥石の全体量に対して３０ｖｏｌ％以上が好まし
い。

【００１５】＜補助材＞本発明に係る研削用砥石の成分
の１つである補助材としては、非晶質炭素である。これ
は、金属等の結合材の結合を補助し、高い研削力を実現
させるとともに、高精度な研削面を得ることを可能とす
るものである。この非晶質炭素は、合成樹脂材料の炭化
によって得られるものであり、使用する合成樹脂材料と
しては、炭化の段階において体積変化の少ないもの、す
なわち焼成後の砥石強度が高くなる傾向にある炭化焼成
時の残炭分の多いものがよく、炭化時の残炭分が５０％
以上のフェノール樹脂とする。

【００１６】研削用砥石に含有されている補助材である
非晶質炭素の割合は、全体量に対して１〜４０ｖｏｌ％
であり、好ましくは１０〜４０ｖｏｌ％、より好ましく
は２０〜３０ｖｏｌ％である。この割合は、研削用砥石
中における非晶質炭素の割合であるため、原料である合
成樹脂材料（フェノール樹脂）の配合割合とは異なる。
よって、例えば炭化により原料である合成樹脂材料の体
積が５０％減少することが分かっていれば、原料混合時
には２倍の量の合成樹脂材料を添加する必要がある。な
お、非晶質炭素の割合が多ければ、結合相の硬度が向上
するが砥石寿命が短くなり、少なすぎれば研削用砥石の
自生作用が起こりにくくなるとともに、研削中に目詰ま
りを起こしやすくなる。

【００１７】＜研削用砥石およびその製造方法＞本発明
に係る研削用砥石は、上記各成分、すなわちダイヤモン
ド、ＣＢＮ、炭化ケイ素および酸化アルミニウムから選
ばれる少なくとも１種の砥粒と、コバルト、ニッケルお
よび銅の金属から選ばれる少なくとも１種類の結合材、
または、コバルト、ニッケルおよび銅の１種類と鉄、
銀、錫、亜鉛およびタングステンの少なくとも１種類と
の合金からなる結合材と、非晶質炭素の補助材とが所定
の割合で含有されているものであり、その製造方法は、
上記各成分である砥粒、結合材および補助材の原料を、
製造後において所定の割合になるように混合し、圧縮成
型によって所定の砥石形状に成型し、焼結により補助材
の原料である合成樹脂材料を炭化させ、非晶質炭素化さ
せることを含んでなる。

【００１８】このようにして得られた非晶質炭素は、研
削用砥石の硬度を向上させる性質を有し、従来のように
結合材であるカーボン粉末や非晶質炭素の粉末を単に加
えた研削用砥石に比べて高い研削力を有する。また、従
来のカーボン粉末や非晶質炭素の粉末を添加したもの
は、結合材として鉄およびその合金に限定されてそれ以
外の金属に対しては知られておらず、その割合も数％以
下にする必要があった。したがって、本発明に係る研削
用砥石の製造方法を用いることは、非晶質炭素の割合を
４０％までと飛躍的に多くすることが可能な上、非晶質
炭素の結合材である金属および合金に対する制約も、成
型時には合成樹脂材料（フェノール樹脂）として存在し
て焼結の工程で炭化されるため、結合材の焼結を妨げる
ことがなく、結合材の幅広い選択が可能となる。また、
非晶質炭素の割合を多くすることは、製造時における合
成樹脂材料（フェノール樹脂）の割合も多くなることで
あり、これにより圧縮成型時の成型性を助けるととも
に、研削時の砥石の硬度を向上させ、砥石の自生作用を
促進するという利点があり、さらに研削された被研削物
に対しても高精度な研削面を得ることが可能となる。

【００１９】本発明に係る研削用砥石の製造方法におい
ては、上記各成分（原料）を均一に混合する。これは、
図１の顕微鏡写真（倍率：２００）およびその説明図に
示すように、製造後において砥粒１（図１ではダイヤモ
ンド）および非晶質炭素３が砥石中（結合材２（図１で
は鉄粉末と錫粉末の混合物）中）に均一で、かつ非晶質
炭素３が連続または不連続に分散された海島状に分布さ
れるようにするためであり、このような海島構造にする
ことより、砥石の硬度および脆性が調節され、高い研削
力を有し、高精度で、高い自生作用が得られる。なお、
図２の顕微鏡写真（倍率：２００）およびその説明図
は、従来の研削用砥石であり、砥石中（結合材２（鉄粉
末と錫粉末の混合物）中）に砥粒１（ダイヤモンド）が
分散されている。

【００２０】次に、本発明に係る研削用砥石の製造方法
においては、上記各成分（原料）を均一に混合した混合
物を圧縮成型により所定の砥石形状に成型する。成型方
法は押込成型法および平押成型法など特に限定されない
が、押込成型法が好ましい。また、砥石形状はペレット
状、セグメント状またはカップ状など様々な形状に成型
される。そして、成型時の圧力および温度は特に限定さ
れないが、成型温度は通常１００〜２００℃とする。

【００２１】ついで、本発明に係る研削用砥石の製造方
法においては、圧縮成型により成型された成型物を焼結
する。この焼結の時間および処理温度は、研削用砥石の
成分の１つである非晶質炭化の原料、合成樹脂材料であ
るフェノール樹脂を炭化するのに十分であることが必要
であり、その処理温度は６００〜１１００℃とする。ま
た、この範囲を超えた温度で焼結を行うと、砥粒および
結合材である金属等が酸化されるなどの悪影響が与えら
れる場合があるので、その酸化を防ぐために、非酸化性
雰囲気中、つまり不活性雰囲気中あるいは還元雰囲気中
で焼結は行われる。

【００２２】＜研削方法＞本発明に係る研削方法は、上
記各成分、すなわちダイヤモンド、ＣＢＮ、炭化ケイ素
および酸化アルミニウムから選ばれる少なくとも１種の
砥粒と、コバルト、ニッケルおよび銅の金属から選ばれ
る少なくとも１種類の結合材、または、コバルト、ニッ
ケルおよび銅の少なくとも１種類と鉄、銀、錫、亜鉛お
よびタングステンの少なくとも１種類との合金からなる
結合材と、非晶質炭素の補助材とが含有され、砥粒およ
び補助材（非晶質炭素）が砥石（結合材）中に海島状に
分布されている研削用砥石を用いて被研削物を研削する
ことを含んでなる。

【００２３】この研削方法は、従来の研削用砥石（メタ
ルボンド砥石）を用いた研削方法に比べて、非晶質炭素
の割合に応じて砥石の自生作用を任意に設定できるた
め、安定した研削性を得ることが可能であり、また、従
来のビドリファイドボンド砥石を用いた研削方法に比べ
ても、結合相の結合材（金属等）および補助材（非晶質
炭素）の調整によって優れた研削面を得ることが可能で
ある。

【００２４】本発明に係る研削方法においては、研削対
象となる被研削物としてガラスおよびセラミックなどの
硬脆材料（酸化物材料）、あるいは、金属材料などであ
る。また、用いられる研削機としては、平面研削機、円
筒研削機、クリープフィード研削機等で、平面研削機が
好ましい。そして、平面研削機の中でも特に両頭研削
機、すなわち被研削物の両面を砥石で挟み、その表裏を
同時に研削する場合で、被研削物が脆性材料である場合
は、研削時の圧力を高くすることができないため、非晶
質炭素の含有量の高い、すなわち自生作用の高い研削用
砥石を用いることで、低い研削圧力でも安定した研削を
持続的に行うことが可能となる。もちろん、通常の平面
研削においても、その他の場合においてもすぐれた効果
を持つことはいうまでもない。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、実施例を用いて具体的に説明する。なお、本発明は
その要旨を越えない限り、以下に説明する実施の形態に
限定されるものではない。

【００２６】

【実施例】実施例１〜３および比較例１＜研削用砥石の作成＞補助部材である非晶質炭素の原料
としてフェノール樹脂粉末（鐘紡株式会社製、商品名：
ベルパール）と、砥粒としてダイヤモンド（平均粒子径
６．５μｍ）とを、表１に示す割合で配合されるよう
に、結合材として銅粉末および錫粉末に混合した。つい
で、混合物を、圧力が９８ＭＰａ、成型温度が約１８０
℃で圧縮成型し、直径が１０ｍｍで厚さが５ｍｍの円筒
形のペレット状とした。その成型物を窒素雰囲気中にお
いて、処理温度が７００℃（昇温スピード１００℃／Ｈ
ｒ、昇温後の保持時間１Ｈｒ）で計約８時間熱処理（焼
結）し、実施例１〜３および比較例１の各研削用砥石を
作成した。なお、比較例１は補助材であるフェノール樹
脂粉末を含まないものである。また、図１に示す研削用
砥石は実施例１のものであり、図２に示す研削用砥石は
比較例１のものである。

【００２７】

【表１】

【００２８】＜硬度試験＞そして、実施例１〜３および
比較例１の各研削用砥石をロックウェル硬度計を用いて
Ｆスケールにて硬度を測定し、硬度比較を行った。得ら
れた結果は表１に示す。

【００２９】＜研削用工具の作成＞作成した実施例１，
３および比較例１の各研削用砥石７０個を、直径１６ｃ
ｍの鋳鉄製で平面研磨皿の一方の表面に、それぞれ接着
剤（コニシ製、エポキシ系接着剤、商品名：クイックセ
ット）で均一に接着し、各研削用砥石の表面を被研削物
の被研削面に沿うように平らに削り揃えて、実施例１，
３および比較例１に対応する各研削用工具を作成した。

【００３０】＜研削試験＞次に、実施例１，３および比
較例１に対応する各研削用工具を用いて、被研削物とし
て青板ガラスの表面を下記条件で研削加工した。試験機オスカータイプレンズ研磨機被研削物青板ガラス（直径６５ｍｍ、厚さ５ｍｍの円盤状ガラス）研削加工圧力青板ガラスに対して４ｋｇ研削用工具の回転数４００ｒｐｍ研削加工冷却液市水に水溶性の研削液を約５％添加研削加工時間１０分間

【００３１】研削加工後、それぞれの青板ガラスの研削
後の重量を測定し、研削加工前の重量との重量減により
研削力を求めた。また、研削加工後の各青板ガラスにお
いて、小坂研究所製触針式粗さ計を用い、下記条件で表
面粗さを測定した。縦倍率１００００倍横倍率２０倍測定長さ１０ｍｍ測定スピード０．１ｍｍ／ｓｅｃカットオフ λｃ＝０．０８ｍｍ

【００３２】さらに、研削加工後の各青板ガラスを、純
水にて洗浄して乾燥し、各青板ガラスの表面をスポット
ライト下で目視により観察し、スクラッチの有無から評
価を行った。その評価基準は以下の通りである。 ○：スクラッチは全く観察されない。 △：スクラッチが僅かに認められるが、問題となるレベ
ルではない。 ×：スクラッチが認められる。

【００３３】また、実施例１，３および比較例１の各研
削用砥石を用いた上記条件の研削加工を青板ガラスに対
して５回連続で行い、各青板ガラスの１回目の重量減
（研削力）と５回目の重量減（研削力）より加工持続性
（５回目の研削力÷１回目の研削力×１００［％］）を
求めた。以上、前記研削力、表面粗さ、スクラッチの有
無による評価および加工持続性の結果を表２に示す。

【００３４】

【表２】

【００３５】表１から明らかなように、実施例１〜３は
いずれも比較例１より硬度が高く、実施例１〜３におい
て、それぞれの研削用砥石に含まれるフェノール樹脂
（非晶質炭素）の割合が多くなると、結合相の硬度が高
くなっていることがわかる。また、表２から明らかなよ
うに、実施例１および実施例３は、いずれも比較例１よ
り研削力が高かった。これは、研削用砥石に非晶質炭素
が含まれていると結合相の硬度が高くなり、高い研削力
が得られることがわかる。また、実施例１および実施例
３は、いずれも比較例１より表面粗さが小さく、スクラ
ッチのない加工面が得られた。よって、研削用砥石に非
晶質炭素が含まれていると、高い研削力を有し、高精度
な研削加工が得られることがわかる。さらに、実施例
１，３はいずれも比較例１より加工持続性が高かった。
これは、ある程度の硬度も有するが脆性が上がっている
とも言える。よって、研削用砥石に非晶質炭素が含まれ
ていると、長時間の研削加工においても目詰まりによる
研削能力の低下を起こさないことがわかり、自生作用の
高い安定した研削加工が行える研削用砥石が得られるこ
とがわかる。また、実施例１および実施例３において、
研削用砥石に含まれる非晶質炭素の割合に応じて加工持
続性、つまり自生作用が変わることがわかる。よって、
被研削物に対応して自生作用を調整することができ、高
精度の研削を行うことができることがわかる。

【００３６】実施例４〜６および比較例２＜研削用砥石の作成＞補助部材である非晶質炭素の原料
としてフェノール樹脂粉末（鐘紡株式会社製、商品名：
ベルパール）と、砥粒としてダイヤモンド（平均粒子径
６．５μｍ）とを、表３に示す割合で配合されるよう
に、結合材として銅粉末および錫粉末に混合した。つい
で、混合物を、圧力が２９４ＭＰａ、室温下において圧
縮成型し、直径が１０ｍｍで厚さが５ｍｍの円筒状のペ
レット状とした。その成型物を窒素雰囲気中において、
処理温度が７００℃（昇温スピード３００℃／Ｈｒ、昇
温後の保持時間１Ｈｒ）で計約３時間半熱処理（焼結）
し、実施例４〜６および比較例２の各研削用砥石を作成
した。なお、比較例２は補助材であるフェノール樹脂粉
末を含まないものである。

【００３７】

【表３】

【００３８】＜硬度試験＞そして、実施例４〜６および
比較例２の各研削用砥石をロックウェル硬度計を用いて
Ｆスケールにて硬度を測定し、硬度比較を行った。得ら
れた結果は表３に示す。

【００３９】＜研削試験＞作成した実施例４、６および
比較例２の各研削用砥石７０個を用い、上述した実施例
１等と同様の方法で実施例４，６および比較例２に対応
する各研削用工具を作成し、これらの研削用工具を用い
て上述した実施例１等と同様に研削加工を行って、実施
例４，６および比較例２に対する研削力、表面粗さ、ス
クラッチの有無による評価および加工持続性の評価を行
った。評価結果を表４に示す。

【００４０】

【表４】

【００４１】表３から明らかなように、実施例４〜６は
いずれも比較例２より硬度が高く、実施例４〜６におい
て、それぞれの研削用砥石に含まれるフェノール樹脂
（非晶質炭素）の割合が多くなると、結合相の硬度が高
くなっていることがわかる。また、表４から明らかなよ
うに、実施例４および実施例６は、いずれも比較例２よ
り研削力が高かった。これは、研削用砥石に非晶質炭素
が含まれていると結合相の硬度が高くなり、高い研削力
が得られることがわかる。また、実施例４および実施例
６は、いずれも比較例２より表面粗さが小さく、スクラ
ッチのほとんどない加工面が得られた。よって、研削用
砥石に非晶質炭素が含まれていると、高い研削力を有
し、高精度な研削加工が得られることがわかる。さら
に、実施例４，６はいずれも比較例２より加工持続性が
高かった。これは、ある程度の硬度も有するが脆性が上
がっているとも言える。よって、研削用砥石に非晶質炭
素が含まれていると、長時間の研削加工においても目詰
まりによる研削能力の低下を起こさないことがわかり、
自生作用の高い安定した研削加工が行える研削用砥石が
得られることがわかる。また、実施例４および実施例６
において、研削用砥石に含まれる非晶質炭素の割合に応
じて加工持続性、つまり自生作用が変わることがわか
る。よって、被研削物に対応して自生作用を調整するこ
とができ、高精度の研削を行うことができることがわか
る。

【００４２】実施例７〜９および比較例３＜研削用砥石の作成＞補助部材である非晶質炭素の原料
としてフェノール樹脂粉末（鐘紡株式会社製、商品名：
ベルパール）と、砥粒としてダイヤモンド（平均粒子径
５μｍ）とを、表５に示す割合で配合されるように、結
合材としてニッケル粉末、銅粉末および錫粉末に混合し
た。ついで、混合物を、圧力が１９６ＭＰａ、成型温度
が約１８０℃で圧縮成型し、直径が１０ｍｍで厚さが５
ｍｍの円筒状のペレット状とした。その成型物を窒素雰
囲気中において、処理温度が１１００℃（昇温スピード
５００℃／Ｈｒ、昇温後の保持時間１Ｈｒ）で計約３時
間熱処理（焼結）し、実施例７〜８および比較例３の各
研削用砥石を作成した。なお、比較例３は補助材である
フェノール樹脂粉末を含まないものである。

【００４３】

【表５】

【００４４】＜硬度試験＞そして、実施例７〜９および
比較例３の各研削用砥石をロックウェル硬度計を用いて
Ｆスケールにて硬度を測定し、硬度比較を行った。得ら
れた結果は表５に示す。

【００４５】＜研削試験＞作成した実施例７、９および
比較例３の各研削用砥石７０個を用い、上述した実施例
１等と同様の方法で実施例７，９および比較例３に対応
する各研削用工具を作成し、これらの研削用工具を用い
て上述した実施例１等と同様に研削加工を行って、実施
例７，９および比較例３に対する研削力、表面粗さ、ス
クラッチの有無による評価および加工持続性の評価を行
った。評価結果を表６に示す。

【００４６】

【表６】

【００４７】表５から明らかなように、実施例７〜９は
いずれも比較例３よりも硬度が高いことがわかる。ただ
し、比較例３の金属相は硬度の高いものであるから、実
施例７〜９のようにフェノール樹脂を添加した場合にお
いても硬度は比較例３よりそれほど高くならず、またフ
ェノール樹脂（非晶質炭素）の割合が多くなっても、結
合相の硬度が高くなるような傾向が得られないことがわ
かる。しかしながら、表６から明らかなように、実施例
７および実施例９は、いずれも比較例３より研削力が高
いうえに、加工持続性が非常に高く、さらに非晶質炭素
の割合が多くなると、研削力および加工持続性がともに
高くなることがわかる。これは、硬度もさることながら
その脆性が上がっているためであると言える。よって、
研削用砥石に非晶質炭素が含まれていると、長時間の研
削加工においても目詰まりによる研削能力の低下を起こ
さないことがわかり、自生作用の高い安定した研削加工
が行える研削用砥石が得られることがわかる。また、実
施例７および実施例９は、いずれも比較例３より表面粗
さが小さく、スクラッチのない加工面が得られた。よっ
て、研削用砥石に非晶質炭素が含まれていると、被研削
物に対応して自生作用を調整することができ、高精度の
研削を行うことができることがわかる。

【００４８】

【発明の効果】以上のように本発明に係る研削用砥石
は、結合材に金属材料を主原料とした研削用砥石であっ
て、（Ａ）ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、炭化ケイ
素および酸化アルミニウムから選ばれる少なくとも１種
類の砥粒と、（Ｂ）（Ｂ１）コバルト、ニッケルおよび
銅の金属から選ばれる少なくとも１種類の結合材、また
は、（Ｂ２）コバルト、ニッケルおよび銅の少なくとも
１種類と鉄、銀、錫、亜鉛およびタングステンの少なく
とも１種類との合金からなる結合材と、（Ｃ）補助材で
ある非晶質炭素とを含んでなり、（Ａ）の砥粒および
（Ｃ）の非晶質炭素が、（Ｂ）の結合材中に海島状に分
布しているので、海島構造の（Ｃ）の非晶質炭素によ
り、結合相の硬度が高くなり、高い研削力を有する研削
用砥石を得ることができる。また、高精度な研削が得ら
れるとともに、脆性も有するため、長時間の研削におい
ても目詰まりによる研削能力の低下を起こさず、自生作
用の高い安定した研削が行える研削用砥石を得ることが
できる。

【００４９】本発明に係る研削用砥石は、（Ｃ）の非晶
質炭素の主原料である合成樹脂材料が、フェノール樹脂
であるので、焼結により炭化しても体積変化が少なく、
焼結後の砥石強度を高くすることができ、研削力の高い
研削用砥石を得ることができる。

【００５０】本発明に係る研削用砥石は、（Ａ）の砥粒
が含有される割合が、砥石の全体量に対して１〜３０ｖ
ｏｌ％の範囲内であり、前記（Ｃ）の非晶質炭素が含有
される割合が、砥石の全体量に対して１〜４０ｖｏｌ％
の範囲内であるので、研削力および自生作用の高い研削
用砥石を得ることができる。

【００５１】本発明に係る研削用砥石の製造方法は、
（ａ）ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、炭化ケイ素お
よび酸化アルミニウムから選ばれる少なくとも１種類の
砥粒と、（ｂ）（ｂ１）コバルト、ニッケルおよび銅の
金属から選ばれる少なくとも１種類の結合材、または、
（ｂ２）コバルト、ニッケルおよび銅の少なくとも１種
類と鉄、銀、錫、亜鉛およびタングステンの少なくとも
１種類との合金からなる結合材と、（ｃ）炭化による残
炭分が５０％以上の合成樹脂材料が主原料である補助材
とを主成分として混合し、混合物を所定の砥石形状に圧
縮成型し、成型物を焼結する方法である。これにより、
非晶質炭素の割合を多くすることが可能で高い研削力を
得ることができるとともに、補助材は成型時に合成樹脂
材料として存在して焼結の工程で炭化されるため、結合
材の焼結を妨げることがなく、結合材の幅広い選択が可
能となる。また、非晶質炭素の割合を多くすることは、
製造時における合成樹脂材料の割合も多くなることであ
り、これにより圧縮成型時の成型性を助けるとともに、
研削時の砥石の硬度を向上させ、砥石の自生作用を促進
し、さらに研削された被研削物に対しても高精度な研削
面を得ることが可能となる。

【００５２】本発明に係る研削用砥石の製造方法は、焼
結後の（ａ）の砥粒が含有される割合が、砥石の全体量
に対して１〜３０ｖｏｌ％の範囲内であり、焼結後の
（ｃ）の補助材が含有される割合が、砥石の全体量に対
して１〜４０ｖｏｌ％の範囲内になるように（ａ）の砥
粒、（ｂ）の結合材および（ｃ）の補助材を混合する方
法であるので、研削力および自生作用の高い研削用砥石
を得ることができる。

【００５３】本発明に係る研削用砥石の製造方法は、処
理温度が６００〜１１００℃の範囲内で、かつ非酸化雰
囲気下において焼結する方法であるので、合成樹脂材料
を十分に炭化できるとともに、砥粒および結合材の酸化
も防ぐことができ、硬度の高い研削用砥石を得ることが
できる。

【００５４】本発明に係る研削用砥石を用いた研削方法
は、前記（Ａ）〜（Ｃ）の砥粒、結合材および非晶質炭
素を含んでなり、（Ａ）の砥粒および（Ｃ）の非晶質炭
素が、（Ｂ）の結合材中に海島状に分布している研削用
砥石を用いて、金属材料または酸化物材料からなる被研
削物を研削する方法であるので、高い研削力および高精
度な研削加工を得ることができる。また、非晶質炭素の
割合に応じて砥石の自生作用を任意に設定できるため、
安定した研削性を得ることができる。

【００５５】本発明に係る研削用砥石を用いた研削方法
は、前記（ａ）〜（ｃ）の砥粒、結合材および補助材と
を主成分として混合し、混合物を所定の砥石形状に圧縮
成型し、成型物を焼結する製造方法を用いて製造された
研削用砥石を用い、金属材料または酸化物材料からなる
被研削物を研削する方法であるので、高精度な研削加工
を得ることができる。

【００５６】本発明に係る研削用砥石を用いた研削方法
は、被研削物がガラスである方法であるので、硬脆材料
に対しても高精度な研削性を得ることができる。

【００５７】本発明に係る研削用砥石を用いた研削方法
は、被研削物に対して平面研削を行う方法であるので、
低い研削圧力でも安定した研削を持続的に行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る研削用砥石の顕微鏡写真およびそ
の説明図である。

【図２】従来の研削用砥石の顕微鏡写真およびその説明
図である。

【符号の説明】

１砥粒２結合材３非晶質炭素

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２４Ｄ 3/02 ３１０Ｂ２４Ｄ 3/02 ３１０Ａ３１０Ｂ (72)発明者五日市剛愛知県西春日井郡西枇杷島町地領２丁目１番地の１株式会社フジミインコーポレーテッド内Ｆターム(参考） 3C063 AA02 AB02 BA03 BB02 BB03 BB04 BC02 BD01 BG07 BH07 CC04 CC06 CC19 EE15 EE16 FF08 FF20 FF23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】結合材に金属材料を主原料とした研削用
砥石であって、（Ａ）ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ
素、炭化ケイ素および酸化アルミニウムから選ばれる少
なくとも１種類の砥粒と、（Ｂ）コバルト、ニッケルお
よび銅の金属から選ばれる少なくとも１種類の結合材、
または、コバルト、ニッケルおよび銅の少なくとも１種
類と鉄、銀、錫、亜鉛およびタングステンの少なくとも
１種類との合金からなる結合材と、（Ｃ）補助材である
非晶質炭素とを含んでなり、前記（Ａ）の砥粒および前
記（Ｃ）の非晶質炭素が、前記（Ｂ）の結合材中に海島
状に分布していることを特徴とする研削用砥石。
【請求項２】前記（Ｃ）の非晶質炭素は、主原料であ
る合成樹脂材料を焼結しその炭化により得られるもので
あることを特徴とする請求項１記載の研削用砥石。
【請求項３】合成樹脂材料が、フェノール樹脂である
ことを特徴とする請求項２記載の研削用砥石。
【請求項４】前記（Ａ）の砥粒が含有される割合が、
砥石の全体量に対して１〜３０ｖｏｌ％の範囲内であ
り、前記（Ｃ）の非晶質炭素が含有される割合が、砥石
の全体量に対して１〜４０ｖｏｌ％の範囲内であること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の研削用砥
石。
【請求項５】砥石形状がペレット状で、研削面が平面
状に形成されたことを特徴とする請求項１乃至４のいず
れか記載の研削用砥石。
【請求項６】（ａ）ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ
素、炭化ケイ素および酸化アルミニウムから選ばれる少
なくとも１種類の砥粒と、（ｂ）コバルト、ニッケルお
よび銅の金属から選ばれる少なくとも１種類の結合材、
または、コバルト、ニッケルおよび銅の少なくとも１種
類と鉄、銀、錫、亜鉛およびタングステンの少なくとも
１種類との合金からなる結合材と、（ｃ）炭化による残
炭分が５０％以上の合成樹脂材料が主原料である補助材
とを主成分として混合し、該混合物を所定の砥石形状に
圧縮成型し、該成型物を焼結することを特徴とする研削
用砥石の製造方法。
【請求項７】前記（ｃ）の補助材の主成分である合成
樹脂材料が、フェノール樹脂であることを特徴とする請
求項６記載の研削用砥石の製造方法。
【請求項８】焼結後の前記（ａ）の砥粒が含有される
割合が、砥石の全体量に対して１〜３０ｖｏｌ％の範囲
内であり、焼結後の前記（ｃ）の補助材が含有される割
合が、砥石の全体量に対して１〜４０ｖｏｌ％の範囲内
になるように前記（ａ）の砥粒、（ｂ）の結合材および
（ｃ）の補助材を混合することを特徴とする請求項６ま
たは７記載の研削用砥石の製造方法。
【請求項９】処理温度が６００〜１１００℃の範囲内
で、かつ非酸化雰囲気下において焼結することを特徴と
する請求項６乃至８のいずれか記載の研削用砥石の製造
方法。
【請求項１０】焼結後の砥石形状がペレット状で、研
削面が平面状になるように圧縮成型することを特徴とす
る請求項６乃至９のいずれか記載の研削用砥石の製造方
法。
【請求項１１】請求項１乃至５のいずれかに記載され
た研削用砥石を用いて、金属材料または酸化物材料から
なる被研削物を研削することを特徴とする研削方法。
【請求項１２】請求項６乃至１０のいずれか記載の製
造方法を用いて製造された研削用砥石を用い、金属材料
または酸化物材料からなる被研削物を研削することを特
徴とする研削方法。
【請求項１３】被研削物がガラスであることを特徴と
する請求項１１または１２記載の研削方法。
【請求項１４】被研削物に対して平面研削を行うこと
を特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか記載の研削
方法。