JP2002220583A - 工具用砥粒 - Google Patents

工具用砥粒

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JP2002220583A
JP2002220583A JP2001019207A JP2001019207A JP2002220583A JP 2002220583 A JP2002220583 A JP 2002220583A JP 2001019207 A JP2001019207 A JP 2001019207A JP 2001019207 A JP2001019207 A JP 2001019207A JP 2002220583 A JP2002220583 A JP 2002220583A
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JP
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abrasive grains
abrasive
particles
coating
abrasive grain
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JP2001019207A
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English (en)
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Keiko Sugi
啓子 杉
Tsutomu Takeuchi
努 竹内
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Noritake Co Ltd
Noritake Super Abrasive Co Ltd
Original Assignee
Noritake Co Ltd
Noritake Super Abrasive Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 砥粒粒子に被覆する被覆材の材質と粒径およ
び被覆量を特定することにより、結合材による砥粒の保
持力を高めるとともに、この砥粒を用いた工具の適用範
囲の拡大をはかる。 【解決手段】 アルミニウムなどで形成した台金上に、
ダイヤモンド粒子の粒径の1/30〜1/10の粒径の
アルミナ粒子をダイヤモンド粒子の体積の20〜90%
となる被覆厚さでダイヤモンド粒子の表面に被覆した砥
粒と、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂
と各種フィラーの混合物とを支持し、これをホットプレ
ス成形してレジンボンド砥石とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス、セラミッ
クスなどの研削、研磨、切断などの加工用の工具に使用
した場合に優れた砥粒保持力が得られる砥粒に関する。
【0002】
【従来の技術】ガラス、セラミックスなどの研削、研
磨、切断などの加工用の工具として代表的なものに、台
金にダイヤモンド砥粒やCBN砥粒を固着した砥石があ
る。砥石の一つの分類法として砥粒の結合材の種類によ
る分類があり、この分類には、メタルボンド砥石、レジ
ンボンド砥石、ビトリファイドボンド砥石が含まれる。
【0003】メタルボンド砥石、レジンボンド砥石、ビ
トリファイドボンド砥石にはそれぞれ長所短所があり、
メタルボンド砥石は、ボンドと砥粒が高強度であるとい
う点から主としてガラス、セラミックス、磁性材の粗加
工用に使用され、レジンボンド砥石は、ボンドと砥粒が
低強度であることから主として超硬合金、セラミック
ス、磁性材の仕上げ加工用に使用され、ビトリファイド
ボンド砥石は、ボンドが高ヤング率、低熱膨張率である
という点から主として鋼、セラミックスの高精度仕上げ
加工用に使用されている。
【0004】これらの各砥石について、砥粒の保持力と
いう面からみると、メタルボンド砥石は、砥粒の保持力
が強いので砥石寿命が長いという長所がある反面、切れ
味が悪いので被加工材の面粗度が悪く、チッピングや欠
けが発生しやすいという短所がある。レジンボンド砥石
は、ボンドのヤング率が低いので被加工材の面粗度が良
く、チッピングや欠けが発生しにくいという長所がある
反面、砥石の保持力が弱いので砥石寿命が短いという短
所がある。また、ビトリファイドボンド砥石は、低熱膨
張率でヤング率が高く、砥粒の保持力もレジンボンド砥
石より高いので、ツルーイング、ドレッシングが容易で
高精度の加工ができるという長所がある反面、レジンボ
ンド砥石に比べて被加工材の面粗度が悪く、また、砥石
の製造が難しいので砥石の製造コストが高く、かつ砥石
の形状的自由度が低いという短所がある。
【0005】砥粒保持力の良否は砥石の切れ味、寿命、
加工精度、面粗度、ツルーイング性、ドレッシング性な
どに大きく影響し、この砥粒保持力を高めるために従来
種々の方策が提案されている。これらの方策の一つとし
て、砥粒に金属あるいは非金属をコーティングする技術
がある。
【0006】メタルボンド砥石に関しては、特開200
0−141230号公報に、表面に銀、銅、アルミニウ
ム、錫、亜鉛、コバルト、ニッケルなどの融点調節用金
属成分とチタン、クロム、鉄、モリブデン、バナジウ
ム、タングステン、シリコンなどの炭化物形成用金属成
分とを含有する厚さ0.5〜5μmの金属被覆を形成し
たダイヤモンド砥粒が記載されている。
【0007】レジンボンド砥石に関しては、特開平10
−235563号公報に、表面にSiO2、Al23
TiO2などの金属酸化物を10〜100nmの厚さで
被覆したダイヤモンド砥粒、CBN粒が記載されてい
る。
【0008】ビトリファイド砥石に関しては、特開平7
−148666号公報に、Ni、Cu、Co、これらの
合金などの金属素地に酸化アルミニウム、酸化珪素、炭
化珪素、炭化タングステン、窒化ほう素などのセラミッ
クス粒子が分散した組織を有する厚さ0.5〜150μ
mの被覆層を形成したダイヤモンド砥粒、CBN粒が記
載されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記のように砥粒表面
に金属、金属酸化物、セラミックスなどを被覆すること
により、砥粒の保持力が高められ、砥粒の脱落を防いで
砥石寿命の延長を図ることができる、という効果があ
る。しかしながら、被覆材の材質、被覆の厚さ、被覆方
法などに関して従来の被覆砥粒にはいくつかの問題点が
ある。
【0010】特開2000−141230号公報に記載
のような金属被覆砥粒を用いた砥石は、たとえば電子部
品やセラミックスのような金属汚染を嫌うような被加工
物の加工用には使用できず、また、被覆材の主組成物で
ある金属粉末は微視的にみると表面が丸みを帯びてお
り、ボンドとの付着力(保持力)はそれほど大きくはな
らない。また、金属の展延性のために金属被覆砥粒が研
削点に残存し、切れ味の低下をもたらす。
【0011】特開平10−235563号公報に記載の
砥石は、砥粒への金属酸化物被覆はイオンプレーティン
グ法による被覆であるので製造コストが高く、量産が困
難であり、かつ100nm以下の薄い皮膜では砥粒表面
に凹凸が生じないためボンドによる砥粒保持力向上の効
果はあまり期待できない。
【0012】特開平7−148666号公報に記載のよ
うな金属とセラミックスの複合被覆砥粒を用いた砥石
は、金属被覆砥粒を用いた砥石と同様な問題点を有する
とともに、砥粒、セラミックスと金属との熱膨張差が大
きいので加工熱により被覆層が劣化するという問題点を
有している。
【0013】以上は砥石についての従来の問題点である
が、砥石に限らず研磨布紙の場合にも同様な問題点があ
る。本発明が解決すべき課題は、かかる工具に用いる砥
粒に関して、砥粒粒子に被覆する被覆材の材質と粒径お
よび被覆量を特定することにより、結合材による砥粒の
保持力を高めるとともに、この砥粒を用いた工具の適用
範囲の拡大を図ることにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の工具用砥粒は、
砥粒粒子の粒径の1/30〜1/10の粒径のアルミナ
粒子を砥粒粒子の体積の20〜90%となる被覆厚さで
砥粒粒子の表面に被覆した砥粒である。ここで、前記砥
粒粒子の粒径は20〜200μmの範囲が最適である。
【0015】本発明において、被覆材として用いるアル
ミナは、酸化物系セラミックスのなかでもっともポピュ
ラーなセラミックスで、安価であり、高硬度、耐摩耗
性、耐薬品性に優れている。このアルミナを砥粒粒子に
被覆した場合、レジンボンドおよびビトリファイドボン
ドに対して砥粒保持力を高めることができる。アルミナ
粒子は微視的にみると鋭角な稜線や先鋭な角部を有して
おり、これらの個々の粒子が砥粒粒子の表面に被覆され
たときにランダムな方向を向いているので、ボンドによ
る砥粒の保持力が非常に高くなるのである。
【0016】ここでアルミナ粒子の粒径を砥粒粒子の粒
径の1/30〜1/10とする理由は、アルミナ粒子を
砥粒粒子の表面に被覆したときに、アルミナ粒子が砥粒
粒子の表面から突出する高さが砥粒粒子の粒径の1/3
0〜1/10の範囲にあるときに、ボンドによる砥粒の
保持力がとくに高くなり、かつアルミナ粒子が砥粒から
剥落しにくくなるためである。アルミナ粒子の粒径が砥
粒粒子の粒径の1/30より小さいと被覆層表面が凹凸
不足になり、1/10より大きいと加工時にアルミナ粒
子が加工抵抗を高め、切れ味不足となる。
【0017】この場合、砥粒粒子の粒径は工具の用途
(加工種別)と被加工物の材質により異なるが、アルミ
ナ粒子を被覆する砥粒粒子としては、粒径が20〜20
0μmのものが最適である。砥粒粒子の粒径が20μm
より小さいと切れ味が不十分となり、200μmより大
きいと仕上げ加工用に不向きとなる。また、アルミナ粒
子を造粒法により砥粒粒子の表面に被覆するにあたり、
アルミナ粒子と砥粒粒子の粒径がそれぞれ上記の範囲に
ある場合、均一な被覆が可能とり、また、被覆後の砥粒
を分級するのに最も適した粒子形状となる。
【0018】砥粒粒子の粒径が上記の範囲の場合、砥粒
粒子へのアルミナ粒子の被覆量は、砥粒粒子の体積の2
0〜90%が適当である。被覆量が砥粒粒子の体積の2
0%より少ないとボンドによる保持力向上効果が低くな
り、90%より多く被覆しても被覆が多層になるだけで
ボンドによる保持力はそれ以上は向上せず、また切れ味
も低下する。
【0019】砥粒粒子としては従来加工具として使用さ
れている各種の砥粒粒子を使用することができる。とく
にガラス、セラミックス、超硬合金などの加工用にはダ
イヤモンド粒子が適しており、鋼にはCBN粒子が適し
ている。砥粒結合用のボンドも従来使用されているレジ
ンボンド、ビトリファイドボンドを使用することができ
る。
【0020】砥粒粒子へのアルミナ粒子の被覆は、造粒
法によって行うのが望ましい。造粒法による被覆の具体
例としては、図1に示すように、容器Vに粒度#170
/200のダイヤモンド砥粒Dを投入し(図1の
(a))、このダイヤモンド砥粒Dに対してペースト状
の無機接着剤Pを噴霧し(図1の(b))、ダイヤモン
ド砥粒Dを撹拌しながら平均粒径5μmのアルミナ粒子
Aをダイヤモンド砥粒Dの20〜90体積%吹き付け
(図1の(c))、アルミナ粒子A吹き付け後の砥粒D
aを150℃、15分間で熱処理し、さらに350度、
30分間で再熱処理を行い(図1の(d))、熱処理後
の砥粒Dbを篩Mにより均一な粒径に分級する(図1の
(e))ことによって、被覆砥粒Dcを得ることができ
る。ここで、前記無機接着剤Pとしては、標準処理条件
における処理温度が350℃以下、すなわち熱処理温度
350℃以下の無機接着剤が最適である。
【0021】図2はダイヤモンド砥粒Dにアルミナ粒子
Aを被覆した被覆砥粒DcをレジンボンドBで固着した
状態を拡大して示す模式図である。アルミナ粒子Aは微
視的にみると鋭角な稜線や先鋭な角部を有しており、こ
れらの個々のアルミナ粒子Aがダイヤモンド砥粒Dの表
面に被覆されたときにランダムな方向を向いているの
で、レジンボンドBによる被覆砥粒Dcの保持力が非常
に高くなる。アルミナ粒子Aがダイヤモンド砥粒Dの表
面から突出する高さはダイヤモンド砥粒Dの粒径の1/
30〜1/10の範囲にあり、レジンボンドBによる被
覆砥粒Dcの保持力が高く、かつアルミナ粒子Aがダイ
ヤモンド砥粒Dから剥落しにくくなっている。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態をレジン
ボンド砥石用のダイヤモンド砥粒に適用した実施例に基
づいて説明する。レジンボンド砥石は、アルミニウムな
どで形成した台金上に、ダイヤモンド砥粒とフェノール
樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂と各種フィラーの
混合物を支持し、これをホットプレス成形して製造する
砥石であり、本実施形態においては前記ダイヤモンド砥
粒として、ダイヤモンド粒子にアルミナ粒子を被覆した
砥粒を用いるものである。
【0023】〔試験例〕図1に示した造粒法により、#
170/200(平均粒径126μm)のダイヤモンド
粒子に平均粒径5μmのアルミナ粒子を被覆した。アル
ミナ粒子の被覆量はダイヤモンド粒子の体積の25%、
30%、41%、50%の4種であり、これらのダイヤ
モンド砥粒を用いて4個の回転砥石を製造した(実施例
1〜4)。これとは別に、無電解ニッケルメッキにより
ダイヤモンド粒子の体積の17%、37%となるように
ニッケルで被覆した2種のダイヤモンド砥粒を用いて2
個の回転砥石を製造し(比較例1,2)、さらに被覆な
しのダイヤモンド砥粒を用いて1個の回転砥石を製造し
た(従来例)。
【0024】上記の各砥石を使用して加工試験を行っ
た。加工条件は以下の通りである。 加工機械:横軸平面研削盤 砥石寸法:150D×10T×6Umm 砥石周速度:1600m/min 切り込み量:0.03mm/pass 送り速度:10m/min 被加工材:材質 超硬G2 寸法 100×100×
50Tmm 加工液:ノリタケクールN50TC(50倍希釈) 試験結果を表1に示す。
【0025】
【表1】
【0026】加工中の消費電力は切れ味を表す指標であ
り、研削比(被加工物の削除体積/砥石磨耗体積)は砥
石寿命を表す指標である。表1からわかるように、アル
ミナ被覆ダイヤモンド砥粒を用いた実施例1〜4の砥石
は、被覆なしのダイヤモンド砥粒を用いた従来例の砥石
に比して研削比は向上し、ニッケル被覆ダイヤモンド砥
粒を用いた比較例1,2の砥石とほぼ同程度の切れ味を
示し、砥石寿命も比較例1,2よりは向上している。
【0027】砥粒の脱落個数は、砥粒層表面の1箇所の
0.7mm×0.9mmの面積内の砥粒の脱落個数を顕
微鏡を用いて測定したものである。同表に示すように、
従来例の砥石は19個、比較例1と2の砥石は18個と
3個であったのに対し、実施例1〜4の砥石は16個以
下であり、良好な結果であった。
【0028】
【発明の効果】砥粒粒子の表面にアルミナ粒子を被覆し
て工具用砥粒とすることにより、鋭角な稜線や先鋭な角
部を有する個々のアルミナ粒子がボンドによる砥粒の保
持力を高める。とくに被覆するアルミナ粒子の粒径を砥
粒粒子の粒径の1/30〜1/10とし、被覆厚さを砥
粒粒子の体積の20〜90%とすることにより、砥粒の
保持力向上効果を最大に発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 造粒法による被覆砥粒の製造工程を示す図で
ある。
【図2】 被覆砥粒をレジンボンドで固着した状態を拡
大して示す模式図である。
【符号の説明】
D ダイヤモンド砥粒 Da アルミナ粒子吹き付け後の砥粒 Db 焼成後の砥粒 Dc 被覆砥粒 V 容器 P 無機接着剤 A アルミナ粒子 M 篩 B レジンボンド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 努 福岡県浮羽郡田主丸町大字竹野210番地 ノリタケダイヤ株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 砥粒粒子の粒径の1/30〜1/10の
    粒径のアルミナ粒子を砥粒粒子の体積の20〜90%と
    なる被覆厚さで砥粒粒子の表面に被覆した工具用砥粒。
  2. 【請求項2】 前記砥粒粒子の粒径が20〜200μm
    の範囲である請求項1記載の工具用砥粒。
  3. 【請求項3】 前記アルミナ粒子を前記砥粒粒子に被覆
    する際の接着剤として熱処理温度350度以下の無機接
    着剤を用いた請求項1または2記載の工具用砥粒。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008137126A (ja) * 2006-12-04 2008-06-19 Kurenooton Kk レジノイド砥石
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KR20170123002A (ko) * 2016-04-28 2017-11-07 일진다이아몬드(주) 레진 본드 다이아몬드 와이어 쏘우

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