JP2003039333A - 切断砥石および硬脆性材料の加工方法 - Google Patents
切断砥石および硬脆性材料の加工方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 硬脆性材料の切断、溝入れ、研削などの加工
において、軽量で剛性が高く、かつ基板外周部の振れ量
の少ない切断砥石による加工技術を確立する。 【解決手段】 比重が８以下でヤング率が２５０ＧＰａ
超４１０ＧＰａ以下の材質からなる偏平なリング状の基
板の外周部に砥材層を固着して刃先部を形成した切断砥
石により切断、溝入れ、研削などの加工を行うことによ
り、切断機械に多数個の砥石をセットした場合でもスピ
ンドルが撓んだり、切断機械の剛性が不足して異常振動
が発生したりすることがなく、かつ、切断時のチッピン
グと基板外周部の振れが減少し、切断精度が向上する。
において、軽量で剛性が高く、かつ基板外周部の振れ量
の少ない切断砥石による加工技術を確立する。 【解決手段】 比重が８以下でヤング率が２５０ＧＰａ
超４１０ＧＰａ以下の材質からなる偏平なリング状の基
板の外周部に砥材層を固着して刃先部を形成した切断砥
石により切断、溝入れ、研削などの加工を行うことによ
り、切断機械に多数個の砥石をセットした場合でもスピ
ンドルが撓んだり、切断機械の剛性が不足して異常振動
が発生したりすることがなく、かつ、切断時のチッピン
グと基板外周部の振れが減少し、切断精度が向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、希土類磁石、フェ
ライト、ガラス、水晶などの硬脆性材料の切断、溝入
れ、研削などの加工技術に関する。
ライト、ガラス、水晶などの硬脆性材料の切断、溝入
れ、研削などの加工技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】希土類磁石、フェライト、ガラス、水晶
などの切断、加工用に、特開昭５６−７６３８１号公
報、特開昭６３−１０９９８０号公報、特開平９−１７
４４４１号公報、特開平１０−１７５１７２号公報など
に記載の切断砥石が用いられている。これらの切断砥石
の基本構造は、環状に成形した薄肉の基板の外周部また
は内周部に砥材層を固着して刃先部を形成した構造とし
たものである。
などの切断、加工用に、特開昭５６−７６３８１号公
報、特開昭６３−１０９９８０号公報、特開平９−１７
４４４１号公報、特開平１０−１７５１７２号公報など
に記載の切断砥石が用いられている。これらの切断砥石
の基本構造は、環状に成形した薄肉の基板の外周部また
は内周部に砥材層を固着して刃先部を形成した構造とし
たものである。
【０００３】このような切断砥石において、被切断材の
材料歩留りを高くするために、刃先部および基板はでき
るだけ薄肉のものが用いられ、基板の厚さは現状、外周
刃砥石では０．２ｍｍ程度、内周刃砥石では０．０５ｍ
ｍ程度まで製作可能とされている。かかる薄肉の基板に
おいては、機械的強度を確保し、切断時の被切断材、切
粉との摩擦などによる変形を防止する機能に優れた基板
であることが要求される。
材料歩留りを高くするために、刃先部および基板はでき
るだけ薄肉のものが用いられ、基板の厚さは現状、外周
刃砥石では０．２ｍｍ程度、内周刃砥石では０．０５ｍ
ｍ程度まで製作可能とされている。かかる薄肉の基板に
おいては、機械的強度を確保し、切断時の被切断材、切
粉との摩擦などによる変形を防止する機能に優れた基板
であることが要求される。
【０００４】このような基板の材質として、前記の特開
昭５６−７６３８１号公報記載の切断砥石ではＳＫ鋼が
用いられ、特開昭６３−１０９９８０号公報記載の切断
砥石ではＦｅ−Ｃ−Ｓｉ−Ｍｎ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｗ−Ｖ系
で、硬度ＨＲＣ６０以上の合金が用いられ、特開平９−
１７４４４１号公報記載の切断砥石ではＷＣ−Ｃｏ系、
ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系
でヤング率が４５０００ｋｇｆ／ｍｍ２（４４１．３Ｇ
Ｐａ）〜７００００ｋｇｆ／ｍｍ２（６８６．５ＧＰ
ａ）の超硬合金が用いられ、特開平１０−１７５１７２
号公報記載の切断砥石では、ビッカース硬度（Ｈｖ）で
９００〜２０００の超硬合金が用いられている。
昭５６−７６３８１号公報記載の切断砥石ではＳＫ鋼が
用いられ、特開昭６３−１０９９８０号公報記載の切断
砥石ではＦｅ−Ｃ−Ｓｉ−Ｍｎ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｗ−Ｖ系
で、硬度ＨＲＣ６０以上の合金が用いられ、特開平９−
１７４４４１号公報記載の切断砥石ではＷＣ−Ｃｏ系、
ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系
でヤング率が４５０００ｋｇｆ／ｍｍ２（４４１．３Ｇ
Ｐａ）〜７００００ｋｇｆ／ｍｍ２（６８６．５ＧＰ
ａ）の超硬合金が用いられ、特開平１０−１７５１７２
号公報記載の切断砥石では、ビッカース硬度（Ｈｖ）で
９００〜２０００の超硬合金が用いられている。
【０００５】このように、被切断材の種類や砥石の寸法
形状に応じて必要な機械的強度と変形防止能を保持可能
な材質が選択され用いられている。
形状に応じて必要な機械的強度と変形防止能を保持可能
な材質が選択され用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、希土類
磁石、フェライト、ガラス、水晶などの精密切断におい
て、前記の特開昭５６−７６３８１号公報に記載のＳＫ
鋼や特開昭６３−１０９９８０号公報に記載のＦｅ−Ｃ
−Ｓｉ−Ｍｎ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｗ−Ｖ系などの鉄系合金製
の基板では剛性が不足し、斜断や蛇行が生じやすく、高
い切断精度が得られないという問題がある。
磁石、フェライト、ガラス、水晶などの精密切断におい
て、前記の特開昭５６−７６３８１号公報に記載のＳＫ
鋼や特開昭６３−１０９９８０号公報に記載のＦｅ−Ｃ
−Ｓｉ−Ｍｎ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｗ−Ｖ系などの鉄系合金製
の基板では剛性が不足し、斜断や蛇行が生じやすく、高
い切断精度が得られないという問題がある。
【０００７】一方、前記の特開平９−１７４４４１号公
報や特開平１０−１７５１７２号公報に記載の超硬合金
製の基板は、高精度の切断が可能であるが、超硬合金は
比重が１１〜１５と鉄系合金製基板に比して高く、切断
機械に多数個の砥石をセット（マルチセット）して切断
する場合、砥石の総重量が大となり、スピンドルが撓む
ために切断精度不良が発生し、また、切断機械の剛性が
不足して、異常振動が発生し、モータの過負荷やスピン
ドル部の損傷が生じるという問題がある。
報や特開平１０−１７５１７２号公報に記載の超硬合金
製の基板は、高精度の切断が可能であるが、超硬合金は
比重が１１〜１５と鉄系合金製基板に比して高く、切断
機械に多数個の砥石をセット（マルチセット）して切断
する場合、砥石の総重量が大となり、スピンドルが撓む
ために切断精度不良が発生し、また、切断機械の剛性が
不足して、異常振動が発生し、モータの過負荷やスピン
ドル部の損傷が生じるという問題がある。
【０００８】また、基板のヤング率が４５０００ｋｇｆ
／ｍｍ２（４４１．３ＧＰａ）以上に高くなると、切断
時の応力変化や振動に対する緩衝作用が低くなり、切断
時にチッピングが発生しやすいという問題がある。さら
に外周刃砥石においては、回転時における基板外周部の
振れが問題となり、この振れ量が大きいと切断精度が悪
くなり、また、マルチセットの場合の砥石間隔のばらつ
き度合い（ピッチ精度）が不安定になる。
／ｍｍ２（４４１．３ＧＰａ）以上に高くなると、切断
時の応力変化や振動に対する緩衝作用が低くなり、切断
時にチッピングが発生しやすいという問題がある。さら
に外周刃砥石においては、回転時における基板外周部の
振れが問題となり、この振れ量が大きいと切断精度が悪
くなり、また、マルチセットの場合の砥石間隔のばらつ
き度合い（ピッチ精度）が不安定になる。
【０００９】本発明が解決すべき課題は、硬脆性材料の
切断、溝入れ、研削などの加工において、軽量で剛性が
高く、かつ基板外周部の振れ量の少ない切断砥石による
加工技術を確立することにある。
切断、溝入れ、研削などの加工において、軽量で剛性が
高く、かつ基板外周部の振れ量の少ない切断砥石による
加工技術を確立することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、比重が８以下
でヤング率が２５０ＧＰａ超４１０ＧＰａ以下の材質か
らなる偏平なリング状の基板の外周部に砥材層を固着し
て刃先部を形成した切断砥石、および、この切断砥石に
より硬脆性材料の切断、溝入れ、研削などの加工を行う
加工方法である。
でヤング率が２５０ＧＰａ超４１０ＧＰａ以下の材質か
らなる偏平なリング状の基板の外周部に砥材層を固着し
て刃先部を形成した切断砥石、および、この切断砥石に
より硬脆性材料の切断、溝入れ、研削などの加工を行う
加工方法である。
【００１１】上記の特性を満足する材質としては、サー
メットやセラミックスを代表としてあげることができ
る。サーメットとは、金属および硬質の金属化合物から
なり、その硬質相中の主成分がチタン、タンタルの炭化
物、炭窒化物および窒化物であって、炭化タングステン
の成分が少ないものを指す。サーメットのなかでも比重
が８を超えるもの、あるいはヤング率が４１０ＧＰａを
超えるものがあるが、成分組成を選定することにより上
記の特性を満足する材質とすることができる。セラミッ
クスとしては、ＴｉＣ、ＴｉＮを主成分とし、ＷＣ、Ｔ
ａＣ、ＮｂＣ、Ｍｏ２Ｃ、ＶＣなどを含む組成とするこ
とにより上記の特性を満足する材質とすることができ
る。
メットやセラミックスを代表としてあげることができ
る。サーメットとは、金属および硬質の金属化合物から
なり、その硬質相中の主成分がチタン、タンタルの炭化
物、炭窒化物および窒化物であって、炭化タングステン
の成分が少ないものを指す。サーメットのなかでも比重
が８を超えるもの、あるいはヤング率が４１０ＧＰａを
超えるものがあるが、成分組成を選定することにより上
記の特性を満足する材質とすることができる。セラミッ
クスとしては、ＴｉＣ、ＴｉＮを主成分とし、ＷＣ、Ｔ
ａＣ、ＮｂＣ、Ｍｏ２Ｃ、ＶＣなどを含む組成とするこ
とにより上記の特性を満足する材質とすることができ
る。
【００１２】ここで、基板の比重を８以下とする理由は
つぎによる。切断機械のスピンドルの撓みは、切断砥石
とこの切断砥石を組み込むフランジの合計重量が大きい
場合に発生する。前記したマルチセットの場合、通常４
０〜８０枚程度の切断砥石がセットされ、スピンドル剛
性は１ｋｇ／μｍ程度以下であり、スピンドルの撓みが
１０μｍ以上あると斜断が発生し、希土類磁石などの精
密切断に要求される切断精度±２０μｍが得られないこ
とになる。このことから、切断砥石を組み込んだ後のフ
ランジ重量は約１０ｋｇ以下であることが要求される。
したがって、８０枚のマルチセットでフランジ本体の重
量が３ｋｇ、７９枚のスペーサの重量が１．６ｋｇとし
て、切断砥石１枚あたりの重量は０．０７ｋｇ以下とす
る必要がある。基板の厚さを０．３〜１ｍｍ、外径を１
５０ｍｍ、取付孔内径を４０ｍｍとし、外周に標準的な
砥材層を形成した切断砥石の場合、１枚あたりの重量を
０．０７ｋｇ以下とするためには、基板の比重は８以下
とする必要がある。
つぎによる。切断機械のスピンドルの撓みは、切断砥石
とこの切断砥石を組み込むフランジの合計重量が大きい
場合に発生する。前記したマルチセットの場合、通常４
０〜８０枚程度の切断砥石がセットされ、スピンドル剛
性は１ｋｇ／μｍ程度以下であり、スピンドルの撓みが
１０μｍ以上あると斜断が発生し、希土類磁石などの精
密切断に要求される切断精度±２０μｍが得られないこ
とになる。このことから、切断砥石を組み込んだ後のフ
ランジ重量は約１０ｋｇ以下であることが要求される。
したがって、８０枚のマルチセットでフランジ本体の重
量が３ｋｇ、７９枚のスペーサの重量が１．６ｋｇとし
て、切断砥石１枚あたりの重量は０．０７ｋｇ以下とす
る必要がある。基板の厚さを０．３〜１ｍｍ、外径を１
５０ｍｍ、取付孔内径を４０ｍｍとし、外周に標準的な
砥材層を形成した切断砥石の場合、１枚あたりの重量を
０．０７ｋｇ以下とするためには、基板の比重は８以下
とする必要がある。
【００１３】基板のヤング率を２５０ＧＰａ超４１０Ｇ
Ｐａ以下とする理由はつぎによる。たとえば希土類磁石
の切断の場合、希土類磁石は高精度品が必要なため、切
断時のチッピングは２０μｍ以下が要求される。基板の
緩衝作用は基板のヤング率と厚さが大きく影響するが、
基板の厚さを破損の生じない実用的な厚さとして０．３
〜１．０ｍｍとすると、切断時のチッピングが２０μｍ
以下となるためには基板のヤング率は４１０ＧＰａ以下
とする必要があり、一方、切断時の基板の曲がりおよび
直進性の面からはヤング率は２５０ＧＰａ超、さらに望
ましくは３００Ｐａ超とする必要がある。比重が８以下
でヤング率が２５０ＧＰａ超４１０ＧＰａ以下、望まし
くは３００ＧＰａ超４１０ＧＰａ以下の基板を用いるこ
とによって、重量は従来の超硬合金製基板の約半分で、
剛性は従来のＳＫ鋼製基板と超硬合金製基板の中間程度
の切断砥石が得られる。
Ｐａ以下とする理由はつぎによる。たとえば希土類磁石
の切断の場合、希土類磁石は高精度品が必要なため、切
断時のチッピングは２０μｍ以下が要求される。基板の
緩衝作用は基板のヤング率と厚さが大きく影響するが、
基板の厚さを破損の生じない実用的な厚さとして０．３
〜１．０ｍｍとすると、切断時のチッピングが２０μｍ
以下となるためには基板のヤング率は４１０ＧＰａ以下
とする必要があり、一方、切断時の基板の曲がりおよび
直進性の面からはヤング率は２５０ＧＰａ超、さらに望
ましくは３００Ｐａ超とする必要がある。比重が８以下
でヤング率が２５０ＧＰａ超４１０ＧＰａ以下、望まし
くは３００ＧＰａ超４１０ＧＰａ以下の基板を用いるこ
とによって、重量は従来の超硬合金製基板の約半分で、
剛性は従来のＳＫ鋼製基板と超硬合金製基板の中間程度
の切断砥石が得られる。
【００１４】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
表１は実験に用いた切断砥石の基板の材質、比重、ヤン
グ率、および、５０枚の切断砥石を組み込んだフランジ
の重量を示す。基板の寸法は、外径１４４ｍｍ，孔径４
０ｍｍ、厚さ０．４ｍｍであり、スペーサはアルミニウ
ム製である。
表１は実験に用いた切断砥石の基板の材質、比重、ヤン
グ率、および、５０枚の切断砥石を組み込んだフランジ
の重量を示す。基板の寸法は、外径１４４ｍｍ，孔径４
０ｍｍ、厚さ０．４ｍｍであり、スペーサはアルミニウ
ム製である。
【００１５】
【表１】
【００１６】５０枚の切断砥石を組み込んだフランジの
重量は、発明品の場合は従来品２の鉄製基板の場合とほ
ぼ同じであり、スピンドルの撓みが１０μｍ以内となる
重量となっている。超硬合金を基板とした従来品１の場
合は、フランジ重量が１１．５ｋｇとなり、スピンドル
の撓みが１０μｍ以内となる重量である１０ｋｇを超え
ている。
重量は、発明品の場合は従来品２の鉄製基板の場合とほ
ぼ同じであり、スピンドルの撓みが１０μｍ以内となる
重量となっている。超硬合金を基板とした従来品１の場
合は、フランジ重量が１１．５ｋｇとなり、スピンドル
の撓みが１０μｍ以内となる重量である１０ｋｇを超え
ている。
【００１７】表１の切断砥石を使用し、下記の条件で切
断試験を行った。 工作機械：平面研削盤 砥石寸法：外径１５０ｍｍ、基板厚さ０．４ｍｍ、取付孔内径４０ｍｍ 砥粒層部厚さ０．５ｍｍ、砥粒層部幅３ｍｍ 砥粒層仕様ＳＤＣ１４０Ｎ１００Ｂ（レジンボンド） 被切断材：希土類磁石 １５０ｍｍ×１５０ｍｍ×１５ｍｍ 切断条件 砥石周速：１８００ｍ／ｍｉｎ 切り込み量：１５ｍｍ 送り：２０ｍｍ／ｍｉｎ 切り出し幅：２ｍｍ 砥石枚数：４０枚 研削液：水溶性研削液
断試験を行った。 工作機械：平面研削盤 砥石寸法：外径１５０ｍｍ、基板厚さ０．４ｍｍ、取付孔内径４０ｍｍ 砥粒層部厚さ０．５ｍｍ、砥粒層部幅３ｍｍ 砥粒層仕様ＳＤＣ１４０Ｎ１００Ｂ（レジンボンド） 被切断材：希土類磁石 １５０ｍｍ×１５０ｍｍ×１５ｍｍ 切断条件 砥石周速：１８００ｍ／ｍｉｎ 切り込み量：１５ｍｍ 送り：２０ｍｍ／ｍｉｎ 切り出し幅：２ｍｍ 砥石枚数：４０枚 研削液：水溶性研削液
【００１８】表２に切断試験結果を示す。
【表２】
【００１９】切断後のワーク幅のばらつきは、発明品の
砥石は超硬合金製基板の従来品１の砥石よりもさらに小
さく、鉄製基板の従来品２の砥石の場合は基板のヤング
率が低いためにワークと擦れ、基板の曲がりが発生して
ワーク幅のばらつきが大きくなった。切断後のワークの
チッピング量は、発明品および従来品２の砥石は基板の
ヤング率が超硬合金基板に比べて低く切断時の応力を緩
衝できることから、チッピングの発生が少なかったと考
えられる。
砥石は超硬合金製基板の従来品１の砥石よりもさらに小
さく、鉄製基板の従来品２の砥石の場合は基板のヤング
率が低いためにワークと擦れ、基板の曲がりが発生して
ワーク幅のばらつきが大きくなった。切断後のワークの
チッピング量は、発明品および従来品２の砥石は基板の
ヤング率が超硬合金基板に比べて低く切断時の応力を緩
衝できることから、チッピングの発生が少なかったと考
えられる。
【００２０】
【発明の効果】比重が８以下でヤング率が２５０ＧＰａ
超４１０ＧＰａ以下の材質からなる偏平なリング状の基
板の外周部に砥材層を固着して刃先部を形成した切断砥
石により硬脆性材料の切断、溝入れ、研削などの加工を
行うことにより、切断機械に多数個の砥石をセットした
場合でもスピンドルが撓んだり、切断機械の剛性が不足
して異常振動が発生したりすることがなく、かつ、切断
時のチッピングと基板外周部の振れが減少し、切断精度
が向上する。
超４１０ＧＰａ以下の材質からなる偏平なリング状の基
板の外周部に砥材層を固着して刃先部を形成した切断砥
石により硬脆性材料の切断、溝入れ、研削などの加工を
行うことにより、切断機械に多数個の砥石をセットした
場合でもスピンドルが撓んだり、切断機械の剛性が不足
して異常振動が発生したりすることがなく、かつ、切断
時のチッピングと基板外周部の振れが減少し、切断精度
が向上する。
─────────────────────────────────────────────────────
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
(72)発明者 早坂 謙司
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
(72)発明者 熊本 健一郎
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
Ｆターム(参考） 3C063 AA02 AB03 BG01 EE01 EE31
FF23 FF30
Claims (2)
- 【請求項１】 偏平なリング状に成形した基板の外周部
に砥材層を固着して刃先部を形成した切断砥石であっ
て、基板の比重が８以下であり、ヤング率が２５０ＧＰ
ａ超４１０ＧＰａ以下である切断砥石。 - 【請求項２】 比重が８以下でヤング率が２５０ＧＰａ
超４１０ＧＰａ以下の材質からなる偏平なリング状の基
板の外周部に砥材層を固着して刃先部を形成した切断砥
石により切断、溝入れ、研削などの加工を行うことを特
徴とする硬脆性材料の加工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001226550A JP2003039333A (ja) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | 切断砥石および硬脆性材料の加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001226550A JP2003039333A (ja) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | 切断砥石および硬脆性材料の加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003039333A true JP2003039333A (ja) | 2003-02-13 |
Family
ID=19059348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001226550A Pending JP2003039333A (ja) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | 切断砥石および硬脆性材料の加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003039333A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7695353B2 (en) * | 2004-11-19 | 2010-04-13 | Toyoda Van Moppes Ltd. | Grinding wheel |
| JP6305613B1 (ja) * | 2017-08-10 | 2018-04-04 | 株式会社アライドマテリアル | マルチ超砥粒ホイール |
-
2001
- 2001-07-26 JP JP2001226550A patent/JP2003039333A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7695353B2 (en) * | 2004-11-19 | 2010-04-13 | Toyoda Van Moppes Ltd. | Grinding wheel |
| JP6305613B1 (ja) * | 2017-08-10 | 2018-04-04 | 株式会社アライドマテリアル | マルチ超砥粒ホイール |
| WO2019031174A1 (ja) * | 2017-08-10 | 2019-02-14 | 株式会社アライドマテリアル | 超砥粒ホイールおよびマルチ超砥粒ホイール |
| JP2019034348A (ja) * | 2017-08-10 | 2019-03-07 | 株式会社アライドマテリアル | マルチ超砥粒ホイール |
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Legal Events
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