JP2004148469A - メタルボンド研削工具 - Google Patents
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Abstract
【課題】大寸法のワークをも良好な効率且つ高い精度で研削することができ、ドレスを不要にすることが可能なメタルボンド研削工具を提供する。
【解決手段】金属からなる結合材中に砥粒が分散担持されており且つ気孔が分散配置されているメタルボンド研削工具において、気孔は径寸法２５μｍ以上のものの体積分布率が３０％以上であり径寸法１２．５μｍ未満のものの体積分布率が５５％以下であり、体積気孔率が５〜１２％である。結合材の組成は、銅２〜３０重量％、錫１〜４０重量％、燐０．２〜３重量％、残部ニッケル（５０重量％以上）である。
【選択図】 なし
【解決手段】金属からなる結合材中に砥粒が分散担持されており且つ気孔が分散配置されているメタルボンド研削工具において、気孔は径寸法２５μｍ以上のものの体積分布率が３０％以上であり径寸法１２．５μｍ未満のものの体積分布率が５５％以下であり、体積気孔率が５〜１２％である。結合材の組成は、銅２〜３０重量％、錫１〜４０重量％、燐０．２〜３重量％、残部ニッケル（５０重量％以上）である。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、研削工具に関するものであり、特にガラス等の表面の研削に適するメタルボンド研削工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、平行平面ガラス板の両面研削に、両面研削機が利用されている。この両面研削機では、遊星運動するキャリアにより被研削物（ワーク）を保持し、該キャリアの上下に配置した上側及び下側の定盤の下面及び上面にそれぞれ貼付した複数のペレット状研削工具により研削を行う。このペレット状研削工具としては、たとえばメタルボンドのものが利用されている。このメタルボンド研削工具では、結合材として金属を用いており、該結合材中にダイヤモンド等からなる所要の粒径の砥粒が分散担持されている。このメタルボンド研削工具は、従来、金属粉末と砥粒とを含み更に成形助剤などを含んでなる成形材料を所要の成形型内に収容して、高温高圧下で焼結を行うホットプレスにて製造されている。
【０００３】
ところで、両面研削機により研削加工されるワークは、寸法の比較的小さな例えば直径１０ｃｍ程度のものから、最近では比較的大きな例えばＡ４版程度或いはそれ以上の寸法のものへと拡大しており、このような比較的大きなワークの場合には、研削粉の除去が次第に困難になることから、研削工具の研削性能が低下しやすい。その場合には、研削抵抗が大きくなってワークを損傷したり偏加重による加工精度低下を招いたりすることがある。また、研削時間が長くなり、これを避けるためには研削工具の表面のドレスを頻繁に行うことが必要になって研削作業効率の低下を招いたりする。
【０００４】
そこで、本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みて、大きな寸法のワークをも良好な効率且つ高い精度で研削することができ、ドレス作業を行う間隔（ドレスインターバル）を長期化させ或いは不要にすることが可能なメタルボンド研削工具を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
金属からなる結合材中に砥粒が分散担持されており且つ気孔が分散配置されているメタルボンド研削工具において、前記気孔は径寸法２５μｍ以上のものの体積分布率が３０％以上であることを特徴とするメタルボンド研削工具、
が提供される。
【０００６】
本発明の一態様においては、前記気孔は径寸法１２．５μｍ未満のものの体積分布率が５５％以下である。
【０００７】
気孔の径寸法の体積分布は、工具の表面を適宜の厚さ（例えば１００μｍ）にわたって徐々に除去し、その際に工具表面を適宜の除去厚さごとに（例えば５μｍごと、好ましくは２μｍごと等）に拡大撮影して得られた複数の画像に基づきコンピュータ解析して各気孔について径（円形以外の形状のものでは長径と短径との平均値）及び体積を算出することで、得られる。また、実際に工具表面を除去することなしに、Ｘ線ＣＴ（コンピュータ断層撮影法）により得られた複数の画像に基づきコンピュータ解析して、気孔の径寸法の体積分布を得ることができる。
【０００８】
本発明の一態様においては、前記メタルボンド研削工具は体積気孔率が５〜１２％である。本発明の一態様においては、硬度ＨＲＢ（ロックウェルＢスケール硬度）が７５以上である。本発明の一態様においては、前記結合材の組成は、銅２〜３０重量％、錫１〜４０重量％、燐０．２〜３重量％、残部ニッケルからなる。本発明の一態様においては、前記結合材の組成においてニッケル５０重量％以上である。但し、本発明において、結合材の組成は、これらに限定されることはなく、ニッケル主体のものの他に、銅等の他の元素を主体とするものや、ニッケル−コバルト合金等の適宜の合金を主体とするものを利用することも可能である。
【０００９】
また、本発明によれば、以上のようなメタルボンド研削工具の製造方法であって、前記結合材の粉末と前記砥粒とを含む材料を冷間にて所要形状に成形して成形体を得、しかる後に該成形体を焼成することを特徴とする、メタルボンド研削工具の製造方法が提供される。本発明の一態様においては、前記成形体を８３０〜８７０℃で焼成する。
【００１０】
本発明に係るのメタルボンド研削工具は、一旦冷間プレス（コールドプレス）にて成形体を形成し、しかる後に焼成することで得られ、これによりホットプレスの場合に比較して、比較的大きい気孔［径寸法２５μｍ以上のもの］の割合（体積分布率）を３０％以上と大きくすることが可能となる。このように比較的大きい気孔の体積割合を高くすることで、研削により発生する研削粉の収容除去機能が増大し、また砥粒の自生発刃が容易になり、その結果として大寸法及び大面積のワークに対しても良好な研削を長期にわたって継続することが可能になるものと考えられる。
【００１１】
【実施例】
以下、実施例及び比較例により本発明を更に説明する。
【００１２】
以下の各実施例及び各比較例では、両面研削機を用いて、縦２００ｍｍ及び横３００ｍｍの寸法の平行平面ガラス板（１バッチ５枚）をワークとして両面研削を２０バッチ行った。
【００１３】
研削工具は、次のようにして製造した。即ち、実施例では、銅１２．８８重量％、錫１０重量％、燐１．１２重量％、ニッケル７６重量％の組成の粉末混合体１００重量部に、ダイヤモンド砥粒（＃２０００）を２重量部添加し、更に成形助剤などを適量添加して、冷間でペレット状にプレス成形して、成形体を得た。この成形体を、８５０℃で６０分間、水素ガス雰囲気下で焼成して、直径１６ｍｍ及び厚さ７ｍｍのペレット状のメタルボンド研削工具を得た。また、比較例では、ホットプレスにより焼成することを除いて実施例と同様にした。
【００１４】
得られた研削工具を上下の定盤にそれぞれ２２５０個貼付した。
【００１５】
尚、焼成により得た多数のペレット状研削工具について、厚さ１００μｍにわたって徐々に除去し、その際に工具表面を５μｍごとに拡大撮影して得られた２０個の画像に基づきコンピュータ解析して各気孔について径（円形以外の形状のものでは長径と短径との平均値）及び体積を算出することで、気孔の径寸法の体積分布を調べた。
【００１６】
得られた多数の工具について、気孔径寸法２５μｍ以上の体積分布割合について順次大きなものから小さなものへと序列し、各実施例及び比較例では、これら多数の工具の中から、気孔の径寸法の体積分布の似通っているもの同士を組み合わせて用いた。また、各実施例及び各比較例では、分布は使用した工具の平均値を表示した。分布は工具全体積に対する割合と気孔全体積に対する割合とを後者を括弧書きにて表示した。また、気孔径範囲の表示は、下限値以上上限値未満を指す。
【００１７】
［実施例１］
研削工具の気孔径寸法の分布は、以下の通りであった。
【００１８】
収縮率は９．９％、理論密度は９３．４％、硬度ＨＲＢは８６であった。
【００１９】
合計１００枚のワークの研削加工に際して、不良の発生はなく、ドレスも不要であった。
【００２０】
［実施例２］
研削工具の気孔径分布は、以下の通りであった。
【００２１】
収縮率は８．０％、理論密度は９１．５％、硬度ＨＲＢは８０であった。
【００２２】
合計１００枚のワークの研削加工に際して、不良の発生はなく、ドレスも不要であった。
【００２３】
［実施例３］
研削工具の気孔径分布は、以下の通りであった。
【００２４】
収縮率は９．１％、理論密度は９２．６％、硬度ＨＲＢは８４であった。
【００２５】
合計１００枚のワークの研削加工に際して、不良の発生はなく、ドレスも不要であった。
【００２６】
［実施例４］
研削工具の気孔径分布は、以下の通りであった。
【００２７】
収縮率は９．０％、理論密度は９２．３％、硬度ＨＲＢは８３であった。
【００２８】
合計１００枚のワークの研削加工に際して、不良の発生はなく、ドレスも不要であった。
【００２９】
［実施例５］
研削工具の気孔径分布は、以下の通りであった。
【００３０】
収縮率は８．６％、理論密度は９１．４％、硬度ＨＲＢは８０であった。
【００３１】
合計１００枚のワークの研削加工に際して、不良の発生はなく、ドレスも不要であった。
【００３２】
［実施例６］
研削工具の気孔径分布は、以下の通りであった。
【００３３】
収縮率は８．７％、理論密度は９１．７％、硬度ＨＲＢは８１であった。
【００３４】
合計１００枚のワークの研削加工に際して、不良の発生はなく、ドレスも不要であった。
【００３５】
［比較例１］
研削工具の気孔径分布は、以下の通りであった。
【００３６】
収縮率は７．６％、理論密度は８８．３％、硬度ＨＲＢは７０であった。
【００３７】
合計１００枚のワークの研削加工に際して、７枚の不良（割れ又は偏肉［厚み１ｍｍに対し１０μｍ以上］：以下同様）が発生し、途中でドレス作業が必要であった。
【００３８】
［比較例２］
研削工具の気孔径分布は、以下の通りであった。
【００３９】
収縮率は６．５％、理論密度は８５．２％、硬度ＨＲＢは６０であった。
【００４０】
合計１００枚のワークの研削加工に際して、１７枚の不良が発生し、途中でドレス作業が必要であった。
【００４１】
［比較例３］
研削工具の気孔径分布は、以下の通りであった。
【００４２】
収縮率は６．９％、理論密度は８６．８％、硬度ＨＲＢは６５であった。
【００４３】
合計１００枚のワークの研削加工に際して、１０枚の不良が発生し、途中でドレス作業が必要であった。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、メタルボンド研削工具において、気孔の径寸法２５μｍ以上のものの体積分布率を３０％以上とすることで、大きな寸法のワークをも良好な効率且つ高い精度で研削することができ、ドレスインターバルを長期化させ或いは不要にすることが可能となる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、研削工具に関するものであり、特にガラス等の表面の研削に適するメタルボンド研削工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、平行平面ガラス板の両面研削に、両面研削機が利用されている。この両面研削機では、遊星運動するキャリアにより被研削物（ワーク）を保持し、該キャリアの上下に配置した上側及び下側の定盤の下面及び上面にそれぞれ貼付した複数のペレット状研削工具により研削を行う。このペレット状研削工具としては、たとえばメタルボンドのものが利用されている。このメタルボンド研削工具では、結合材として金属を用いており、該結合材中にダイヤモンド等からなる所要の粒径の砥粒が分散担持されている。このメタルボンド研削工具は、従来、金属粉末と砥粒とを含み更に成形助剤などを含んでなる成形材料を所要の成形型内に収容して、高温高圧下で焼結を行うホットプレスにて製造されている。
【０００３】
ところで、両面研削機により研削加工されるワークは、寸法の比較的小さな例えば直径１０ｃｍ程度のものから、最近では比較的大きな例えばＡ４版程度或いはそれ以上の寸法のものへと拡大しており、このような比較的大きなワークの場合には、研削粉の除去が次第に困難になることから、研削工具の研削性能が低下しやすい。その場合には、研削抵抗が大きくなってワークを損傷したり偏加重による加工精度低下を招いたりすることがある。また、研削時間が長くなり、これを避けるためには研削工具の表面のドレスを頻繁に行うことが必要になって研削作業効率の低下を招いたりする。
【０００４】
そこで、本発明は、以上のような従来技術の問題点に鑑みて、大きな寸法のワークをも良好な効率且つ高い精度で研削することができ、ドレス作業を行う間隔（ドレスインターバル）を長期化させ或いは不要にすることが可能なメタルボンド研削工具を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
金属からなる結合材中に砥粒が分散担持されており且つ気孔が分散配置されているメタルボンド研削工具において、前記気孔は径寸法２５μｍ以上のものの体積分布率が３０％以上であることを特徴とするメタルボンド研削工具、
が提供される。
【０００６】
本発明の一態様においては、前記気孔は径寸法１２．５μｍ未満のものの体積分布率が５５％以下である。
【０００７】
気孔の径寸法の体積分布は、工具の表面を適宜の厚さ（例えば１００μｍ）にわたって徐々に除去し、その際に工具表面を適宜の除去厚さごとに（例えば５μｍごと、好ましくは２μｍごと等）に拡大撮影して得られた複数の画像に基づきコンピュータ解析して各気孔について径（円形以外の形状のものでは長径と短径との平均値）及び体積を算出することで、得られる。また、実際に工具表面を除去することなしに、Ｘ線ＣＴ（コンピュータ断層撮影法）により得られた複数の画像に基づきコンピュータ解析して、気孔の径寸法の体積分布を得ることができる。
【０００８】
本発明の一態様においては、前記メタルボンド研削工具は体積気孔率が５〜１２％である。本発明の一態様においては、硬度ＨＲＢ（ロックウェルＢスケール硬度）が７５以上である。本発明の一態様においては、前記結合材の組成は、銅２〜３０重量％、錫１〜４０重量％、燐０．２〜３重量％、残部ニッケルからなる。本発明の一態様においては、前記結合材の組成においてニッケル５０重量％以上である。但し、本発明において、結合材の組成は、これらに限定されることはなく、ニッケル主体のものの他に、銅等の他の元素を主体とするものや、ニッケル−コバルト合金等の適宜の合金を主体とするものを利用することも可能である。
【０００９】
また、本発明によれば、以上のようなメタルボンド研削工具の製造方法であって、前記結合材の粉末と前記砥粒とを含む材料を冷間にて所要形状に成形して成形体を得、しかる後に該成形体を焼成することを特徴とする、メタルボンド研削工具の製造方法が提供される。本発明の一態様においては、前記成形体を８３０〜８７０℃で焼成する。
【００１０】
本発明に係るのメタルボンド研削工具は、一旦冷間プレス（コールドプレス）にて成形体を形成し、しかる後に焼成することで得られ、これによりホットプレスの場合に比較して、比較的大きい気孔［径寸法２５μｍ以上のもの］の割合（体積分布率）を３０％以上と大きくすることが可能となる。このように比較的大きい気孔の体積割合を高くすることで、研削により発生する研削粉の収容除去機能が増大し、また砥粒の自生発刃が容易になり、その結果として大寸法及び大面積のワークに対しても良好な研削を長期にわたって継続することが可能になるものと考えられる。
【００１１】
【実施例】
以下、実施例及び比較例により本発明を更に説明する。
【００１２】
以下の各実施例及び各比較例では、両面研削機を用いて、縦２００ｍｍ及び横３００ｍｍの寸法の平行平面ガラス板（１バッチ５枚）をワークとして両面研削を２０バッチ行った。
【００１３】
研削工具は、次のようにして製造した。即ち、実施例では、銅１２．８８重量％、錫１０重量％、燐１．１２重量％、ニッケル７６重量％の組成の粉末混合体１００重量部に、ダイヤモンド砥粒（＃２０００）を２重量部添加し、更に成形助剤などを適量添加して、冷間でペレット状にプレス成形して、成形体を得た。この成形体を、８５０℃で６０分間、水素ガス雰囲気下で焼成して、直径１６ｍｍ及び厚さ７ｍｍのペレット状のメタルボンド研削工具を得た。また、比較例では、ホットプレスにより焼成することを除いて実施例と同様にした。
【００１４】
得られた研削工具を上下の定盤にそれぞれ２２５０個貼付した。
【００１５】
尚、焼成により得た多数のペレット状研削工具について、厚さ１００μｍにわたって徐々に除去し、その際に工具表面を５μｍごとに拡大撮影して得られた２０個の画像に基づきコンピュータ解析して各気孔について径（円形以外の形状のものでは長径と短径との平均値）及び体積を算出することで、気孔の径寸法の体積分布を調べた。
【００１６】
得られた多数の工具について、気孔径寸法２５μｍ以上の体積分布割合について順次大きなものから小さなものへと序列し、各実施例及び比較例では、これら多数の工具の中から、気孔の径寸法の体積分布の似通っているもの同士を組み合わせて用いた。また、各実施例及び各比較例では、分布は使用した工具の平均値を表示した。分布は工具全体積に対する割合と気孔全体積に対する割合とを後者を括弧書きにて表示した。また、気孔径範囲の表示は、下限値以上上限値未満を指す。
【００１７】
［実施例１］
研削工具の気孔径寸法の分布は、以下の通りであった。
【００１８】
【００１９】
合計１００枚のワークの研削加工に際して、不良の発生はなく、ドレスも不要であった。
【００２０】
［実施例２］
研削工具の気孔径分布は、以下の通りであった。
【００２１】
【００２２】
合計１００枚のワークの研削加工に際して、不良の発生はなく、ドレスも不要であった。
【００２３】
［実施例３］
研削工具の気孔径分布は、以下の通りであった。
【００２４】
【００２５】
合計１００枚のワークの研削加工に際して、不良の発生はなく、ドレスも不要であった。
【００２６】
［実施例４］
研削工具の気孔径分布は、以下の通りであった。
【００２７】
【００２８】
合計１００枚のワークの研削加工に際して、不良の発生はなく、ドレスも不要であった。
【００２９】
［実施例５］
研削工具の気孔径分布は、以下の通りであった。
【００３０】
【００３１】
合計１００枚のワークの研削加工に際して、不良の発生はなく、ドレスも不要であった。
【００３２】
［実施例６］
研削工具の気孔径分布は、以下の通りであった。
【００３３】
【００３４】
合計１００枚のワークの研削加工に際して、不良の発生はなく、ドレスも不要であった。
【００３５】
［比較例１］
研削工具の気孔径分布は、以下の通りであった。
【００３６】
【００３７】
合計１００枚のワークの研削加工に際して、７枚の不良（割れ又は偏肉［厚み１ｍｍに対し１０μｍ以上］：以下同様）が発生し、途中でドレス作業が必要であった。
【００３８】
［比較例２］
研削工具の気孔径分布は、以下の通りであった。
【００３９】
【００４０】
合計１００枚のワークの研削加工に際して、１７枚の不良が発生し、途中でドレス作業が必要であった。
【００４１】
［比較例３］
研削工具の気孔径分布は、以下の通りであった。
【００４２】
【００４３】
合計１００枚のワークの研削加工に際して、１０枚の不良が発生し、途中でドレス作業が必要であった。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、メタルボンド研削工具において、気孔の径寸法２５μｍ以上のものの体積分布率を３０％以上とすることで、大きな寸法のワークをも良好な効率且つ高い精度で研削することができ、ドレスインターバルを長期化させ或いは不要にすることが可能となる。
Claims (8)
- 金属からなる結合材中に砥粒が分散担持されており且つ気孔が分散配置されているメタルボンド研削工具において、前記気孔は径寸法２５μｍ以上のものの体積分布率が３０％以上であることを特徴とするメタルボンド研削工具。
- 前記気孔は径寸法１２．５μｍ未満のものの体積分布率が５５％以下であることを特徴とする、請求項１に記載のメタルボンド研削工具。
- 体積気孔率が５〜１２％であることを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載のメタルボンド研削工具。
- 硬度ＨＲＢが７５以上であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のメタルボンド研削工具。
- 前記結合材の組成は、銅２〜３０重量％、錫１〜４０重量％、燐０．２〜３重量％、残部ニッケルからなることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のメタルボンド研削工具。
- 前記結合材の組成においてニッケル５０重量％以上であることを特徴とする、請求項５に記載のメタルボンド研削工具。
- 請求項１〜６のいずれかに記載のメタルボンド研削工具の製造方法であって、前記結合材の粉末と前記砥粒とを含む材料を冷間にて所要形状に成形して成形体を得、しかる後に該成形体を焼成することを特徴とする、メタルボンド研削工具の製造方法。
- 前記成形体を８３０〜８７０℃で焼成することを特徴とする、請求項７に記載のメタルボンド研削工具の製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002318466A JP2004148469A (ja) | 2002-10-31 | 2002-10-31 | メタルボンド研削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002318466A JP2004148469A (ja) | 2002-10-31 | 2002-10-31 | メタルボンド研削工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004148469A true JP2004148469A (ja) | 2004-05-27 |
Family
ID=32461594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002318466A Pending JP2004148469A (ja) | 2002-10-31 | 2002-10-31 | メタルボンド研削工具 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004148469A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010540261A (ja) * | 2007-10-01 | 2010-12-24 | サンーゴバン アブレイシブズ，インコーポレイティド | 硬質かつ／または脆性の材料の研磨加工 |
| EP2511388A1 (en) * | 2009-12-07 | 2012-10-17 | Diamet Corporation | Sintered sliding member |
| KR101269498B1 (ko) * | 2008-07-02 | 2013-06-07 | 생-고벵 아브라시프 | 전자 산업용 연마 슬라이싱 공구 |
| WO2015103004A1 (en) * | 2013-12-31 | 2015-07-09 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Abrasive article and method of forming |
-
2002
- 2002-10-31 JP JP2002318466A patent/JP2004148469A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010540261A (ja) * | 2007-10-01 | 2010-12-24 | サンーゴバン アブレイシブズ，インコーポレイティド | 硬質かつ／または脆性の材料の研磨加工 |
| US8894731B2 (en) | 2007-10-01 | 2014-11-25 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Abrasive processing of hard and /or brittle materials |
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| WO2015103004A1 (en) * | 2013-12-31 | 2015-07-09 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Abrasive article and method of forming |
| US10105821B2 (en) | 2013-12-31 | 2018-10-23 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Abrasive article and method of forming |
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