JP2002127020A

JP2002127020A - 研削砥石の再生方法

Info

Publication number: JP2002127020A
Application number: JP2000327685A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Mizuno; 聡浩水野
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 2000-10-26
Filing date: 2000-10-26
Publication date: 2002-05-08
Also published as: WO2002034468A1

Abstract

(57)【要約】【課題】砥粒その他の資源を有効に利用し得る研削砥石
の再生方法を提供する。【解決手段】ビトリファイド砥石は金属製のコアに外周
砥石部が接合されて構成され、その使用限度に至ると、
砥石剥がし工程３２において、その砥石部の残留部分が
そのコアから除去され、その後、接着工程５０におい
て、別途製造された新たな外周砥石部がそのコアに接着
剤層を介して接合されることによりビトリファイド砥石
が再生される。そのため、廃棄されるのは、砥石部のう
ち、使用限度に至ったときにコア上（すなわちその外周
面）に残留し、そこから除去される僅かな残留部分だけ
になることから、砥粒その他の資源を有効に利用するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、研削砥石の再生方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】研削砥石の研削性能は、その砥粒が破砕
され或いは脱落してその研削面に切れ刃が再生される自
生作用によって維持される。そのため、研削砥石の研削
面は使用するにつれて後退するが、使用可能な研削砥石
の寸法は研削盤毎にその構造に応じて一定の範囲に定め
られている。したがって、その使用限度まで研削面が後
退した研削砥石は、研削盤から取り外されて新たな研削
砥石に交換される。従来、このような使用済の研削砥石
は、そのまま廃棄されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、使用限
度に至った研削砥石であっても、その状態に至るまで研
削盤に取り付けられた状態を保つため、その取付部分す
なわち研削砥石の支持部が相当な大きさの残存部分とな
る。そのため、例えば、研削砥石の全体が砥粒を結合剤
で結合した砥石組織で構成される場合には、多量の砥粒
が使用されること無く廃棄されることから、高価な砥粒
が無駄になって研削コストが増大する。また、支持部が
金属や樹脂等で構成される場合にも、砥粒ほどでは無い
にしてもこれらが廃棄されることによる研削コストの増
大は無視できない。しかも、１個の研削砥石が使用限度
に達する毎にこれら多量の廃棄物が発生することから、
資源の有効利用や廃棄物処理に伴う環境負荷の増大の面
で大きな問題となってきているのである。

【０００４】上記の問題は、研削砥石が大型になるほ
ど、その支持部の大きさも大きくする必要が生じること
から著しくなる。例えば、車両のクランク軸の研削等に
用いられる円板状の研削砥石は、初期における直径が1
(m)もの大きなものが用いられ、使用限度に至ったとき
の直径が例えば 700(mm)程度と比較的大きく、廃棄され
る材料が極めて多量となる。

【０００５】本発明は、以上の事情を背景として為され
たものであって、その目的は、砥粒その他の資源を有効
に利用し得る研削砥石の再生方法を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成するた
め、本発明の要旨とするところは、砥粒が結合剤により
結合された砥石組織から成る砥石部と、その砥石部を支
持するために樹脂接着剤で接合された金属製の支持部と
を備えた研削砥石の再生方法であって、(a) 使用済の研
削砥石の前記砥石部の残留部分を前記支持部から除去す
る残留部分除去工程と、(b) 前記砥石部が除去された支
持部に樹脂接着剤を用いて新たな砥石部を接合する砥石
部接合工程とを、含むことにある。

【０００７】

【発明の効果】このようにすれば、研削砥石は金属製の
支持部に砥石部が接合されて構成され、その使用限度に
至ると、残留部分除去工程において、その砥石部の残留
部分がその支持部から除去され、その後、砥石部接合工
程において、別途製造された新たな砥石部がその支持部
に樹脂接着剤を用いて接合されることにより研削砥石が
再生される。そのため、廃棄されるのは、砥石部のう
ち、使用限度に至ったときに支持部上に残留し、そこか
ら除去される僅かな残留部分だけになることから、砥粒
その他の資源を有効に利用することができる。

【０００８】

【発明の他の態様】ここで、好適には、前記砥石部除去
工程は、(a-2) 前記樹脂接着剤のガラス転移温度よりも
高い所定温度で前記研削砥石を加熱する加熱工程を含む
ものである。このようにすれば、樹脂接着剤は一般にガ
ラス転移温度よりも高い温度で加熱されると軟化するた
め、支持部と砥石部の残留部分との接合強度が著しく低
下する。そのため、その残留部分の支持部表面からの除
去が一層容易且つ確実になることから、研削砥石の再生
が一層容易になる。また、残留部分を容易に除去し得る
ことから、その際に支持部表面（特に砥石部の接合面）
が傷つけられ、或いは表面が削り取られて寸法変化する
こともない。したがって、支持部の使用可能回数（再生
回数）が多くなって一層資源を有効利用し得る。

【０００９】また、好適には、前記砥石部および前記支
持部は、それらの接合面がそれぞれ軸心方向に対して同
じ角度で傾斜するテーパ面を成すものであり、(b-2) 前
記砥石部接合工程は、前記砥石部および前記支持部の各
々の前記接合面に前記樹脂結合剤を塗布して嵌め合わせ
るものである。このようにすれば、接着むらおよび芯ず
れが好適に抑制される利点がある。

【００１０】また、好適には、前記砥石部は、砥粒が無
機結合剤により結合されたビトリファイド砥石組織から
成るものである。このようにすれば、砥石組織が脆性材
料から成るビトリファイド研削砥石において、その支持
部が金属材料で構成されることによりその強度が高めら
れているため、再生可能で且つ高強度の研削砥石を得る
ことができる。一層好適には、砥石部は、所定の径方向
厚みを有する円環状を成すものであり、支持部はその内
周面に接合される。このようにすれば、応力の高くなる
内周部が高強度の支持部で構成されることから、一層高
強度の研削砥石を得ることができる。

【００１１】また、好適には、前記砥石部は、前記砥粒
が無機結合剤で結合されたビトリファイド砥石組織を有
するものであり、前記樹脂結合剤は、平均粒径が4.5 〜
7.0(μm)の範囲内の無機粉末を含むものである。このよ
うにすれば、多孔質のビトリファイド砥石を再生する場
合にも、前記砥石部接合工程において、樹脂結合剤の砥
石部接合面へのしみ込みがその無機粉末によって適切に
制御されることから、支持部と砥石部との高い接合強度
を得ることができる。上記無機粉末としては、例えば、
SiO₂（石英）を95(%) 程度の質量割合で含む珪粉と称さ
れるもの等が好適に用いられる。なお、平均粒径が4.5
(μm)未満では、適度なしみ込みが得られないため接着
強度が不十分になり、7.0(μm)を越えると、しみ込みが
過多になって樹脂接着剤層に欠陥が生じる虞がある。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
参照して詳細に説明する。

【００１３】図１は、本発明の一実施例の再生方法が適
用されるビトリファイド砥石１０を示す図である。この
ビトリファイド砥石１０は、全体として外径1065(mm)×
厚み20〜50(mm)×内径（穴径）304.8(mm) 程度の大きさ
を備えた円盤状を成し、専らワークを研削するために砥
粒が無機結合剤により結合されたビトリファイド砥石組
織から成る円環状の外周砥石部１２と、それと同様のビ
トリファイド砥石組織から成り、その外周砥石部１２の
内周側に専ら外周砥石部１２を支持するために固着され
た砥石支持部すなわちコア１４を有している。また、こ
のビトリファイド砥石１０は、後述するように使用済み
の砥石を再生したもの、或いは、そのような再生が可能
な未再生のものである。

【００１４】上記外周砥石部１２のビトリファイド砥石
組織は、よく知られたものであり、炭化珪素(SiC) 質或
いは溶融アルミナ(Al₂O₃) 質などの砥粒或いは砥材が、
酸化珪素(SiO₂)などを主成分とするガラス質の無機結合
剤（ビトリファイドボンド）により結合されるとともに
連続或いは不連続の無数の気孔が形成された多孔質のビ
トリファイド砥石組織である。このようなビトリファイ
ド砥石組織は、研削に際して、ワークに摺接する研削面
の砥粒が適度に破砕或いは脱落して砥粒の切れ刃の再生
が好適に行われるようになっている。

【００１５】上記コア１４は、外径が 700(mm)程度のア
ルミニウム合金、スチール（鋼）や鋳鉄等の金属材料か
ら成るものである。すなわち、本実施例ではビトリファ
イド砥石１０の砥石部１２が外周面から 700(mm)程度の
直径までの範囲に設けられている。なお、コア１４がア
ルミニウム合金で構成される場合には、その熱膨張係数
が24×10^-6(/℃) 程度であって、8 ×10^-6(/℃) 程度に
なる砥石部１２のそれとやや相違するが、この程度の差
は砥石１０の強度に特に影響しない。一方、スチールや
鋳鉄で構成される場合には熱膨張係数の差がアルミニウ
ム合金の場合よりも小さくなる一方でコア１４の質量が
増す。そのため、スチールや鋳鉄を用いる場合には、例
えばコア１４の内周部にその厚さ寸法を薄くした部分を
環状或いは周方向において一様な分布等で設ける。

【００１６】図２の断面図に詳しく示すように、上記外
周砥石部１２の内周面１８は、中心線（砥石１０の軸
心）Ｃに対して１〜３度の範囲内、好適には２度程度の
角度θで傾斜したテーパ面状に形成されているととも
に、上記コア１４の外周面２０も、同様に、中心線Ｃに
対して１〜３度の範囲内、好適には２°程度の角度θで
傾斜したテーパ面状に形成されており、それら外周砥石
部１２の内周面１８とコア１４の外周面２０とが接着剤
層２２を介して相互に接着されることにより外周砥石部
１２とコア１４とが一体的に結合されている。図２では
理解を容易とするために実際よりは大幅に厚く描かれて
いるが、上記接着剤層２２はたとえば0.05(mm)乃至0.6
(mm) 程度の厚みである。

【００１７】上記の接着剤層２２には、たとえばビスフ
ェノールＡ型エポキシ樹脂に硬化剤として脂肪族アミン
を混合した２液性のエポキシ樹脂系接着剤のような常温
硬化型の樹脂系接着剤に、微細な無機充填材を例えば 2
5(%)程度の割合で混合したものが用いられる。この無機
充填材としては、接着剤層２２の熱膨張係数を可及的に
低くすべく、例えば、下記表１に示すような組成で平均
粒径が4.5 〜7.0(μm)程度の珪粉等が好適に用いられ
る。なお、接着剤層２２が0.05(mm)よりも小さい厚みで
ある場合にはコア１４の熱膨張の吸収が困難になり、0.
6(mm) よりも大きい場合には外周砥石部１２とコア１４
との間の心ずれが発生して動バランスに影響が出易くな
ると共に、接着剤層２２の熱膨張によってビトリファイ
ド砥石１０が破損し得る虞がある。

【００１８】

【００１９】また、上記内周面１８および外周面２０の
角度θは、たとえば 1度から 3度の範囲、好ましくは
1.5度から 2.5度の範囲が好適に用いられる。 1.5度よ
りも小さい角度の場合には接着剤を介在させる作業が困
難となって接着ムラが発生し易くなり、 1度よりも小さ
い角度の場合にはその接着剤を介在させる作業が極端に
困難となって接着ムラが発生する。また、 2.5度よりも
大きい角度である場合には外周砥石部１２とコア１４と
の間の心ずれが発生し易くなり、 3度よりも大きい角度
である場合には外周砥石部１２とコア１４との間の心ず
れが極めて大きくなって砥石の仕上げ工程における作業
負荷が大きくなる。

【００２０】図３は、上記ビトリファイド砥石１０の再
生製造工程の要部を示している。図において、コア受入
工程３０では、ビトリファイド砥石１０と同様に構成さ
れているが、研削加工に供されることにより外周研削面
が磨耗して外径寸法が例えば700(mm) 程度に縮小して使
用限度まで後退した使用済の砥石（コア１４）が受け入
れられる。この砥石は、コア１４の外周面に例えば径方
向において10(mm)程度の厚さ寸法で砥石部１２が残留し
たものである。

【００２１】次いで、砥石剥がし工程（残留部分除去工
程）３２では、上記コア１４の外周面に残留している砥
石部１２をそのコア１４から剥がして除去する。この工
程は、例えば、ビトリファイド砥石１０を乾燥機、高周
波加熱装置その他の加熱装置で前記接着剤層２２のガラ
ス転移点まで加熱し（加熱工程）、砥石部１２の残留部
分が割れ落ちて露出させられたコア１４の外周面に残存
する接着剤層２２や砥石組織を刃物で剥ぎ取るものであ
る。接着剤層２２の主成分である樹脂接着剤は、ガラス
転移点を越える温度に曝されると著しく軟化する性質が
ある。例えば前記のような２液性エポキシ樹脂では、ガ
ラス転移点が 70(℃) 程度であるため、上記の加熱温度
を170(℃) 程度に設定すと、その弾性率を著しく低下さ
せて流動性を高めることができる。そのため、使用済の
ビトリファイド砥石１０を上記のような温度で加熱すれ
ば、薄い厚みで残留する砥石部１２がコア１４との熱膨
張係数の差に起因して割れると共に、接着剤層２２の接
着力の低下により剥がれ落ちることになるのである。

【００２２】このようにして砥石部１２が除去されたコ
ア１４は、続くコア検査工程３４において外観、寸法、
前記テーパ面の形状や角度等が検査され、更に、コア保
管工程３６において、防錆剤等を塗布し室内で後述する
接着工程５０で用いられるまで保管される。軟化した接
着剤層２２は極めて容易に除去できるため、前記の砥石
剥がし工程３２においてこれを除去する際にコア１４の
外周面が傷つき或いはその寸法が変化することは生じ難
い。しかしながら、前述したようにコア１４の外周面と
砥石部１２の内周面とのギャップは0.05〜0.6(mm) 程度
の狭い範囲内のものとすることが望まれるため、コア１
４には高い外径寸法形状精度やその外周面の高い平滑性
等が望まれる。そのため、コア１４の外周面は、必要に
応じてサンドペーパ等により仕上げ加工が施される。

【００２３】一方、砥石原料調整工程４０では、外周砥
石部１２の原料、たとえば炭化珪素質砥粒（SiC 系砥
粒）、溶融アルミナ質砥粒（Ａ系砥粒）などの一般砥粒
と、二酸化珪素（SiO₂）を主成分とするガラス質を形成
するための珪石粉、長石粉、粘土、ガラスフリットなど
の混合体から成る無機結合剤（ビトリファイドボンド）
と、成形時の保型性を高めるためにある程度の相互粘結
力を発生させるデキストリンなどの粘結剤と、必要に応
じて混合される有機物或いは無機バルーンのような気孔
形成剤とが所定の重量比で混合される。たとえば、上記
砥粒として粒度が６０番のＷＡ（ホワイトアランダム）
９４重量部に対して、６重量部の無機結合剤、６重量部
のクルミ粉、２重量部のデキ水が、よく知られた混合機
により混合される。

【００２４】続く砥石成形工程４２では、上記混合原料
が成形金型内に充填された状態でプレス機械によって比
較的高圧で加圧されることにより、図１の外周砥石部１
２に示すような円環状の成形体が一体的に得られるとと
もに、このような未焼成段階において寸法仕上げが切削
工具などを用いて行われる。次いで、砥石部焼成工程４
４では、その円環状の成形体が焼成窯内において無機結
合剤の溶融温度に対応させた焼成温度たとえば900(℃)
程度或いは 1300(℃) 程度の焼成温度で焼結されること
により結合され、ビトリファイド砥石組織を有する外周
砥石部１２が作成される。なお、上記無機結合剤の化学
成分は、たとえばSiO₂が60(%) 、Al₂O₃が20(%) 、Na₂O
₃が5(%)、K₂O が5(%)、CaO が3(%)、MgO が2(%)、B₂O₃
が5(%)であって、二酸化珪素SiO₂を主成分とするもので
ある。

【００２５】上記のように焼成された外周砥石部１２
は、中間検査工程４６において、その寸法、形状（変
形）や割れの有無等が検査される。次いで、穴仕上工程
４８では、その検査で合格した外周砥石部１２を、その
テーパ面状の内周面１８の径や傾斜角度θが予め設定さ
れた公差内となるように、その内周面１８がドレッシン
グ工具や切削工具を用いて所定深さだけ削除されること
により、テーパ面状の内周面１８が予め設定された径寸
法およびテーパ角度に仕上げられる。

【００２６】接着工程（砥石部接合工程）５０では、穴
仕上工程４８により仕上げられた上記の外周砥石部１２
と、前記コア保管工程３６において保管されたコア部１
４とが、水平な基台５６において、図２に示すように、
内周面１８と外周面２０との間のエポキシ樹脂からなる
接着剤層２２を介して相互に接着される。この接着は、
例えば、外周砥石部１２およびコア１４の各々の接着面
すなわちそれらの内周面および外周面にそれぞれ接着剤
を適量塗布した後、軸心方向において嵌め合わせ、所定
時間放置し、或いは乾燥機内で低温加熱することにより
為される。そして、接着剤層２２の硬化後に、仕上工程
５２において、ビトリファイド砥石１０の表面が、ドレ
ッシング工具や切削工具を用いて 1乃至2(mm) 程度の深
さだけ削除されることにより、そのビトリファイド砥石
１０の外径寸法、真円度、厚み寸法などを整える表面仕
上げが施されることにより、図１に示すビトリファイド
砥石１０が得られる。なお、最終検査工程５４では、こ
のビトリファイド砥石１０が所期の規格を満足するか否
かの最終的な検査が実施される。

【００２７】以上、説明したように、本実施例において
は、ビトリファイド砥石１０は金属製のコア１４に外周
砥石部１２が接合されて構成され、その使用限度に至る
と、砥石剥がし工程３２において、その砥石部１２の残
留部分がそのコア１４から除去され、その後、接着工程
５０において、別途製造された新たな外周砥石部１２が
そのコア１４に接着剤層２２を介して接合されることに
よりビトリファイド砥石１０が再生される。そのため、
廃棄されるのは、砥石部１２のうち、使用限度に至った
ときにコア１４上（すなわちその外周面）に残留し、そ
こから除去される僅かな残留部分だけになることから、
砥粒その他の資源を有効に利用することができる。

【００２８】また、本実施例においては、砥石剥がし工
程３２において、接着剤層２２のガラス転移温度よりも
高い170(℃) 程度の温度でビトリファイド砥石１０を加
熱することにより、樹脂接着剤が軟化させられてコア１
４と外周砥石部１２の残留部分との接合強度が低下させ
られるため、その残留部分のコア１４表面からの除去が
一層容易且つ確実になる。そのため、ビトリファイド砥
石１０の再生が一層容易になると共に、残留部分を容易
に除去し得ることから、その際にコア１４表面が傷つけ
られ、或いはその表面が削り取られて寸法変化すること
もない。したがって、コア１４の使用可能回数（再生回
数）が多くなって一層資源を有効利用し得る。

【００２９】また、本実施例においては、外周砥石部１
２とコア１４とを接着するための接着剤が、平均粒径が
4.5 〜7.0(μm)の範囲内の珪粉を含むものであるため、
多孔質のビトリファイド砥石１０を再生するに際して、
接着工程５０において、接着剤の外周砥石部１２へのし
み込みがその珪粉によって好適に制御される。そのた
め、再生されたビトリファイド砥石１０の外周砥石部１
２とコア１４との高い接合強度を得ることができる。

【００３０】以上、本発明の一実施例を図面を用いて説
明したが、本発明はその他の態様においても適用され
る。

【００３１】たとえば、前述の実施例において、円環状
の外周砥石部１２の内周側に固着されたコア部１４は円
盤状であったが、多角形状であってもよい。

【００３２】また、実施例においては、図３の工程によ
り再生されるビトリファイド砥石１０は、円環状の外周
砥石部１２がコア１４の外周面に接着された図１に示さ
れるような円盤状を成すものであったが、円環状のコア
の内周面に内周砥石部が接着されるような砥石や、円筒
状の支持部の端面に砥石部が接着されたカップ状砥石等
であっても、同様にして再生することができる。

【００３３】また、実施例においては、コア１４（支持
部）に接着される外周砥石部１２は、図１に示されるよ
うな円環状を成す一体物であったが、周方向において分
割された複数個のセグメントをコア１４に接着するセグ
メント砥石にも本発明は適用され得る。

【００３４】また、実施例においては、外周砥石部１２
が炭化珪素(SiC) 質或いは溶融アルミナ(Al₂O₃) 質砥粒
が無機結合剤で結合されたものであったが、ダイヤモン
ドやＣＢＮ等の超砥粒や多結晶砥粒等が無機結合剤で結
合されたビトリファイド砥石や、樹脂結合剤でそれら一
般砥粒や超砥粒等が結合されたレジノイド砥石の再生等
にも本発明は適用され得る。

【００３５】また、砥石各部の寸法やコア１４の材質等
は、砥石の用途に応じて適宜変更される。

【００３６】また、前記の砥石剥がし工程３２における
加熱温度は、接着剤層２２が十分に軟化させられる範囲
で適宜設定されるものであり、実施例に示した170(℃)
よりも高温或いは低温でも処理し得る。また、この温度
は、接着剤層２２のガラス転移点に応じて定められるも
のであり、その種類に応じて適宜変更される。

【００３７】また、実施例においては、砥石剥がし工程
３２（残留部分除去工程）が砥石１０を加熱することに
より接着剤層２２を軟化させる加熱工程を含むものであ
ったが、砥石部１２の残留部分を除去する残留部分除去
工程は、切削や衝撃力等の物理的方法等、適宜の方法が
用いられ得る。

【００３８】なお、上述したのはあくまでも本発明の一
実施例であり、本発明はその主旨を逸脱しない範囲にお
いて種々の変更が加えられ得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の再生方法によって再生され
た或いは再生され得るビトリファイド砥石を示す斜視図
である。

【図２】図１のビトリファイド砥石の接着構成を説明す
る断面図である。

【図３】図１の実施例のビトリファイド砥石を再生する
方法の要部を説明する工程図である。

【符号の説明】

１０：ビトリファイド砥石（研削砥石）１２：外周砥石部（砥石部）１４：コア部（支持部）３２：砥石剥がし工程（残留部分除去工程）５０：接着工程（砥石部接合工程）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】砥粒が結合剤により結合された砥石組織
から成る砥石部と、その砥石部を支持するために樹脂接
着剤で接合された金属製の支持部とを備えた研削砥石の
再生方法であって、使用済の研削砥石の前記砥石部の残留部分を前記支持部
から除去する残留部分除去工程と、前記砥石部が除去された支持部に樹脂接着剤を用いて新
たな砥石部を接合する砥石部接合工程とを、含むことを
特徴とする研削砥石の再生方法。
【請求項２】前記残留部分除去工程は、前記樹脂接着
剤のガラス転移温度よりも高い所定温度で前記研削砥石
を加熱する加熱工程を含むものである請求項１の研削砥
石の再生方法。
【請求項３】前記砥石部および前記支持部は、それら
の接合面がそれぞれ軸心方向に対して同じ角度で傾斜す
るテーパ面を成すものであり、前記砥石部接合工程は、前記砥石部および前記支持部の
各々の前記接合面に前記樹脂結合剤を塗布して嵌め合わ
せるものである請求項１または２の研削砥石の再生方
法。
【請求項４】前記砥石部は、前記砥粒が無機結合剤で
結合されたビトリファイド砥石組織を有するものであ
り、前記樹脂結合剤は、平均粒径が4.5 〜7.0(μm)の範囲内
の無機粉末を含むものである請求項１乃至３の何れかの
研削砥石の再生方法。