JP2005022010A - Vitrified grinding wheel - Google Patents

Vitrified grinding wheel Download PDF

Info

Publication number
JP2005022010A
JP2005022010A JP2003187999A JP2003187999A JP2005022010A JP 2005022010 A JP2005022010 A JP 2005022010A JP 2003187999 A JP2003187999 A JP 2003187999A JP 2003187999 A JP2003187999 A JP 2003187999A JP 2005022010 A JP2005022010 A JP 2005022010A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
grindstone
wax
honing
oil
vitrified
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2003187999A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4373724B2 (en
Inventor
Noboru Matsumori
▲昇▼ 松森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mizuho Co Ltd
Original Assignee
Mizuho Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mizuho Co Ltd filed Critical Mizuho Co Ltd
Priority to JP2003187999A priority Critical patent/JP4373724B2/en
Publication of JP2005022010A publication Critical patent/JP2005022010A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4373724B2 publication Critical patent/JP4373724B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vitrified grinding wheel which realizes desirable surface properties in machining a cast iron material or the like by solving a problem of clogging of the vitrified grinding wheel used for honing or superfinishing using a water soluble oil. <P>SOLUTION: The porous vitrified grinding wheel with abrasive grains bonded with a calcinated ceramic bonding material is formed as a vitrified grinding wheel with pores containing organic wax formed of carnauba wax or the like with a fusing point of 75°C or higher, a hardness of 100-120 (Rockwell durometer, test load of 98.1 N, an indication numerical value of dial B (red characters)), a transverse rupture strength of 10-20 MPa and the bending modulus of elasticity of 300-500 kg/mm<SP>2</SP>, preferably for honing or superfinishing using the water soluble cutting oil. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ビトリファイド砥石に関し、詳しくは水溶性油を使用したホーニングまたは超仕上げ加工等に適用されるビトリファイド砥石に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、自動車部品などの鋳鉄製シリンダー、その他の部品をホーニング加工、または超仕上げなどのように極めて精密な研摩加工をする場合に、ビトリファイド砥石が用いられている。
【0003】
ビトリファイド砥石は、アルミナ質、炭化ケイ素質などの一般砥粒、または超硬質のダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素などの研摩材を、セラミック質の結合材と混合し、圧縮成形体をさらに焼成したものである。
【0004】
ビトリファイド砥石によるホーニング加工された研削面の表面を微視的にみると、切削条痕の盛り上がり縁部の重なり合いが創成され、そこでは加工物に対して強制的に作用して、粘着によって表面に固着した加工材料の残骸が存在して粗表面が創成されている状態が観察できる。
【0005】
すなわち、鋳鉄材料のホーニング加工などでは、砥粒が加工物表面に作用して切り屑を出すが、この切り屑が加工表面から直接にまたは直ちに消失してしまうということはなく、加工表面での多くの切り屑は干渉、重覆、付着、固着、変形などの残留現象の原因になっており、速やかに排出する必要がある。
【0006】
鋳鉄シリンダーボアの金属残留または折り重なり現象の問題は、世界的に自動車エンジン製作での第1義的な問題にもなっている。なぜならオイル消費、エンジン寿命に関連して、表面構造はシリンダーボア及びピストンリングの運転能力に影響するからである。
【0007】
したがってエンジン寿命、信頼性、経済性を高めるためにも、シリンダーボアのホーニング加工は、鮮明な表面外観をもった損傷のない表面加工、すなわち鮮明なクロスハッチパターンであり、表面層の流動、折重、損傷、圧潰などの欠陥のない表面になるように検査されている。
【0008】
通常、粗加工に使用されるダイヤモンド砥石の代表的な粒度は、80/100メッシュであるが、この砥石によるホーニング後の問題を解決するために、特に切削性に優れたダイヤモンド砥石または炭化けい素(GC)微粒砥粒を使用したセラミックボンドホーニング砥石が用いられ、またはブラッシュホーニング等がなされるが、それでも満足される現状にはなっていない。
【0009】
ところで、研削にはビトリファイド砥石と共に研削油(加工油)が用いられ、そのような研削油(加工油)の種類として、不水溶性油および水溶性油が知られている。
【0010】
不水溶性油は、冷却性が悪く、火災が起こり易いなどの欠点があるが、切屑表面に多層油膜の均一密着形成により、切屑同士の粘着または砥石作用面へ付着しない利点があり、切屑の分散および研削面からの排出を容易にするものである。特に、ホーニング、超仕上げでは、潤滑性、洗浄性、安定性に優れた不水溶性油が使用されてきた。
【0011】
不水溶性油は、基油としての低粘度鉱油に、油性を向上させ仕上げ面租さを良くするため脂肪油(動植物油)を配合した混合油であり、さらにいおう系または塩素系いおうの相乗効果による硫塩化系極圧添加剤を含む極圧油が標準的に選択配合され、種々の加工条件に対して、安定した潤滑効果をねらったものである。
【0012】
他方、不水溶性油剤の特性の1つに、表面張力(10−3N/m)が小さいことが挙げられる。表面張力が小さいと、加工物の濡れと切屑の分離が容易になるので、砥石の目詰まりが生じにくい。
【0013】
しかし、最近では生産ラインの合理化、自動化、無人化の他に、研削環境、地球環境または工場火災などの問題をなくするように、研削油(加工油)の種類は、不水溶性油から水溶性油へと転換される要望が高まっている。
【0014】
水溶性油剤としては、エマルジョン形(主成分は、鉱物油、油性剤、界面活性剤、インヒビター)、ソリュブル形(界面活性剤、油性剤、インヒビター)、ソリューション形・シンセティックタイプ(合成潤滑油、界面活性剤、インヒビター)がある。市販の水溶性油剤の表面張力は、濃度10%以上で30〜40(10−3N/m)にあり、10%未満では急増し大きな値となっている。
【0015】
また、水溶性研削油(加工油)に長時間曝された有気孔ビトリファイド砥石は、強度が劣化するという問題もあり、この問題に対しては、気孔内周にフェノール樹脂を被覆するという技術的手段が開示されている(特許文献1参照。)。
【0016】
【特許文献1】
特開平8−276365号公報(段落0005)
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ビトリファイド砥石での研削油(加工油)に用いられる水溶性油は、油膜形成力が弱く、そのため断続的かつ不均質で不充分な膜形成をするから、浸透性や潤滑性機能が不水溶性油を使用した場合に比較して劣り、ホーニングまたは超仕上げ加工において、砥石の作用面が激しい目詰まり現象を起こす場合があった。
【0018】
特に、水溶性油に含まれる界面活性剤の一部が、水に不溶性の粘着物となって砥石表面に付着すると、砥石は激しい目詰まり状態となり、このとき砥石と加工物が面接触により発生する切屑の排出が困難になるという問題点があった。
【0019】
このように切屑の排出が困難であるという傾向は、研削対象が鋳鉄またはセラミック材料などのように、発生する切屑が粉状で細かいものよりも鋼材料のように長い流れ型切屑が発生するものの方が著しいものである。また、前加工面粗さが細かい場合であるか、または取り代量が多すぎる場合にも同様な目詰まりが起こりやすい。
【0020】
このようにして砥石に目詰まりが起こると、砥石の摩耗量は少なくなり、切削量は僅少となり、加工の進行と共に目詰まり部分の成長による加工面への傷、または目詰まり部分の脱落による異常摩耗が起こる場合がある。
【0021】
そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決して、ビトリファイド砥石の研削時の目詰まりの問題を解決することであり、特に水溶性油を使用した鋳鉄材料などの研摩面に目詰まりを起こさないビトリファイド砥石とすることであり、また効率の良いホーニング、超仕上げ加工によって好ましい表面性状を実現可能なビトリファイド砥石とすることである。
【0022】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明においては、焼成されたセラミック質の結合材で砥粒を結合した有気孔ビトリファイド砥石において、この砥石の気孔内に融点75℃以上で硬度100〜120(ロックウェル硬度計、試験荷重98.1N)の有機質ワックスを保持させたことを特徴とするビトリファイド砥石としたのである。
【0023】
この発明のビトリファイド砥石の気孔内に保持させた融点75℃以上で硬度100〜120(ロックウェル硬度計、試験荷重98.1N)の有機質ワックスは、切削砥粒の作用点でワックス(ロウ)分が気孔から徐々に供給されて撥水作用を発揮し、その潤滑性能を発揮する。
【0024】
このような作用を奏する有機質ワックスとしては、抗折力10〜20MPa、曲げ弾性率300〜500kg/mmの有機質ワックスであることが好ましく、より好ましくはカルナウバワックスを採用することである。
【0025】
溶解した有機質ワックスに砥石を含浸することにより砥石気孔に有機質ワックスを充填処理することによって、砥石結合度は増加して強度が増す。この結果、砥石臨界圧力は大きくなり、切削砥粒の補強効果によって砥石寿命が向上する。
また、この処理によって切屑が気孔へ侵入しにくくなり、目詰まり防止効果、処理剤の特徴を生かした潤滑効果などにより研削効率が向上する。
【0026】
有機質ワックスは、融点75℃以上の高融性であり、切削加工時に溶融状態にならなければ切削砥粒の補強効果があり、かつ適度の目詰まり防止効果がある。
【0027】
そのために有機質ワックスの融点は、所要の砥石仕上げ性能に対応させて75℃以上になるようにワックスの種類を選択すればよい。なぜなら、前述のように砥石研削面で有機質ワックスが溶融すると、切削砥粒の補強効果は全くなくなり、潤滑効果や目詰まり防止効果のみとなって好ましくないからである。また、切削砥粒の補強効果は、超仕上げに比較して重切削作用であるホーニングにおいて特に重要である。
【0028】
このようにして砥石は目詰まりのない状態で研削機能を発揮することにより、加工面に損傷のないクロスハッチパターンの創成が可能になる。
【0029】
また、この発明のビトリファイド砥石の研削面に水溶性油を研磨面に供給すると、有機質ワックスの優れた潤滑性能との相乗作用により、砥石目詰まりのない高切削性が可能になる。
【0030】
特に、鋳鉄材料のホーニング加工では、ダイヤモンド砥石による粗または中仕上げホーニングによって生じた切削条痕の盛り上り部分または加工表面での残留切屑をクリーンカットして、明瞭なクロスハッチパターンと仕上げ面粗さが創成され、より理想的な所要の油溜り表面性状が形成される。
【0031】
【発明の実施の形態】
この発明における有機質ワックスは、研削時に溶融しない融点が75℃以上の高融性ワックスであり、かつ常温では固体で硬度100〜120(ロックウェル硬度計、試験荷重98.1N)、抗折力10〜20MPa、曲げ弾性率300〜500kg/mmという適当な硬さと強靭性を有するものである。
【0032】
因みに、切削砥粒の研削面の切削砥粒付近の温度を推定するには、種々の融点をもつ有機質ワックスを充填した処理砥石を用いて研削し、その仕上げ性能の変化から有機質ワックスの補強程度すなわち有機質ワックス融出状態を推定する。
【0033】
ホーニング、超仕上げでの研削温度を推定するために用いる種々の異なる融点の有機質ワックスの種類としては、いおう(融点約119℃)、塩素化パラフィン(約94℃)、カルナウバワックス(約85℃)、130パラフィン(約55℃)などを挙げることができる。
【0034】
例えば、不水溶性油を使用した超仕上加工で、いおう(融点119℃)が含浸処理された砥石の摩耗量は、無処理の砥石に比較して約1/2から1/5に減少する。これに対し130パラフィン(融点55℃)を含浸した砥石では、無処理砥石との問で性能差は殆んどないことから、130パラフィンは研削状態で溶融状態であろうことが推定される。
【0035】
カルナウバワックス(融点85℃)処理砥石は、無処理砥石に比較して砥石摩耗量は約1/2から1/3となることから、おそらく溶融状態になっていないと推定できる。この結果、切削砥粒付近の研削温度として、超仕上げでは85℃から55℃の間にあることが推定できる。またホーニングでも同様の手法により、約90℃付近を推定できる。
【0036】
他方、製造上の問題として、砥石気孔に有機質ワックスを比較的容易に充填処理するには、無機質いおうの場合のように、常温では固体で加熱すると低粘度の液体となる有機物が条件となる。
【0037】
これら種々の条件を満足する有機質ワックスは大別して、天然ワックスと合成ワックスがある。天然ワックスには、動・植物ワックス、鉱物ワックス、石油ワックス等がある。合成ワックスにもポリエチレン系、アミド系など多くの種類がある。
【0038】
表1に、各種有機質ワックスの特性値を示した。なお、特性値は、1種類について試料数が3〜4から測定した。試料は、砥石気孔に有機質ワックスを含浸処理する時の溶融液温度まで加熱し、自然冷却して固化させたものを用いた。例えば無機質(いおう)の場合、液体であるλいおうの状態で粘度が最も小さくなり、140℃の融液から自然冷却により固化する。
【0039】
硬度は、石油ワックスの針入度試験法(JIS K2235)などが周知であるが、この発明においてはロックウェル硬度計で測定した。
なお、通常の微粒砥石の硬さ記号HRHによりロックウェル硬度計のHスケール(圧子3.175mm、基準荷重98.1N、試験荷重588N)で測定するには、試料が軟らかすぎたため、圧子に3.175mm鋼球を用い、基準荷重98.1NのみでダイヤルB(赤字)の指示数値を硬度とした。試料が軟らかい場合には、長針が30のセット点を過ぎ、更に0を通過して停止するとき、マイナス(−)の値とした。
【0040】
表1中に併記した抗折力は、島津製作所製の二点支持一点荷重試験機により、支点間距離を30mmとした時の測定値である。曲げ破壊弾性率は、抗折力測定時での荷重点におけるたわみ量の測定によって求めた。
【0041】
【表1】

Figure 2005022010
【0042】
有機質の天然ワックスは、植物系のカルナウバワックス、石油ワックスはパラフィンワックスまたはマイクロクリスタリンワックスの2種類(日本精蝋社製)とし、合成ワックスは日本精蝋社製のパラフィンワックス、またはクラリアント社製アミド系ワックスまたはポリエチレンワックスの3種類である。無機質ワックスは、いおう(硫黄)を採用した。
【0043】
表1に示した各種有機質ワックスまたは無機質ワックスの融点は、ホーニングや超仕上げの砥石研削面の温度が約80〜95℃になる場合があることから、75℃以上、より好ましくは80℃以上のものを選択することが好ましい。
【0044】
表1に示したいおうの抗折力値が小さい理由は、冷却過経で結晶系が単斜晶から常温の斜方晶に変化し、緻密な固溶体とならないからである。また、有機質ワックスのうち、天然ワックスすなわちカルナウバワックス(カルナウバロウとも呼ばれる)が、無機質いおうの特性値に類似していて好ましい。
【0045】
石油ワックスは、硬度も軟らかく粘稠性に富み、処理砥石として実削したところ切削性が阻害され、実用化は困難であった。
【0046】
合成ワックスは、硬くて機械的強度も大きく、融液は高粘度で砥石気孔への充填が容易でなく、さらに処理砥石として実削したところ目詰まり気味で好ましくなかった。
【0047】
ここで、この発明に用いる天然の有機質ワックスのうち植物系天然ワックスとしては、キャンデリラワックス、カルナウバワックス、木ろう、ライスワックス、パームワックス、オウリキュリーワックス等が挙げられる。
【0048】
動物系で天然の有機質ワックスとしては、蜜蝋、鯨ろう等が挙げられる。なかでもカルナウバワックスは、融点80℃以上で動植物ろうの中で最も融点が高く、硬さ、強靭性、微結晶性などで最も優れている。
【0049】
またワックスは、室温と融点の間にある転移温度で結晶系が変化し、冷却速度によっても変り方が異なるため、砥石処理方法を一定にすることが肝要である。
【0050】
砥石気孔に充填されたカルナウバワックスの物性値は、抗折力10〜20MPa好ましくは13〜15MPa、曲げ破壊弾性率300〜500kg/mmにあることが必要であり、参考値としては、この発明での測定基準による硬度は、100〜120(ロックウェル硬度計)の範囲にあることが好ましい。
【0051】
すなわち抗折力で10MPa未満、曲げ破壊弾性率300kg/mm未満、および硬度100未満では、ワックスは固体状態で粘調性を増し、切削砥粒の刃先への溶着現象が予想される。
【0052】
また抗折力20MPa、曲げ破壊弾性率500kg/mm、硬度120をそれぞれ超える値では、砥石作用面に目詰まり現象を誘発することが危惧されるからである。
【0053】
カルナウバワックスは、脂肪酸エステルからなる、いわゆる油性向上剤であり、砥石作用面での潤滑作用を期待できるものである。
カルナウバワックスの処理方法は、砥石気孔への充填量が最も大きくて安定している条件、すなわち粘性が最小になる150℃付近の融液中に2時間以上250℃に加熱された砥石を浸し、ワックスを含浸させた後、取出して一定条件で空冷する。
【0054】
この発明では、ホーニングおよび超仕上げにおいて、カルナウバワックス処理砥石を用い、研摩面に水溶性油を供給しながら研削加工することが適当である。
カルナウバワックス含浸処理砥石と、研摩時の水溶性加工油剤を供給するという組合せにより、砥石は目詰まりすることなく優れた切削性を発揮し、仕上げ比の大きい経済的なホーニング、超仕上げが容易となり、かつクリーンカットにより理想的な表面性状の実現が可能となる。
【0055】
特にシンセティック水溶性油剤は、油分を乳化させる成分は殆んどなく、カルナウバワックスを乳化させることはない。そのため砥石作用面では、ろう分の撥水作用によりカルナウバワックスの潤滑性能が充分に発揮される。
【0056】
すなわち、シンセティック水溶性油剤は、鉱物油など油脂分を乳化させる成分を含有せず、水に容易に可溶性の成分から構成されていることが好ましく、例えば構成成分として、脂肪酸石鹸、有機防錆剤、無機防錆剤、潤滑剤および水から成り、起泡性が少なく消泡性、潤滑性、防腐性、防黴性、防錆性に優れ、鉱物油、脂肪油および硫黄・塩素・燐化合物などの極圧添加剤またはシリコンおよび重金属、フェノール類、亜硝酸塩などの含有または添加がなされていないソリューション形シンセティックタイプ水溶性油剤などを挙げることができる。
【0057】
鋳鉄材料のホーニング面は、材料中のグラファイトが摘出されて表面を覆った状態であり、または摘出後に表面に開孔した状態、圧搾された状態、または圧搾後に摘出され開孔となった状態、または表面に移動して盛上りとなって残存した状態、さらにまた表面のグラファイト部に金属が折り重なっている状態、そして切屑が押込まれた状態や切屑の除去痕などを有する状態である。
【0058】
理想的なホーニング表面状態は、グラファイトが仕上げ面に顕出もしくは押圧され、または摘出による開孔のない状態、または金属の折り重なりや表面の損傷のない鮮明なクロスハッチパターンの創成された状態である。
【0059】
このような表面状態の観察は、ホーニング面の転写膜による複写、または加工物を切断によって製作した試料のホーニンク表面を顕微鏡写真によって判断することによる。
【0060】
次に、この発明に用いる砥粒の種類は、酸化アルミニウム(WA,A)、炭化けい素(GC,C)など、または立方晶窒化ほう素(CBN)、ダイヤモンド(SD)などの超硬砥粒の単種または2種以上からなる。
他方、この発明に用いるカルナウバワックスは、加工油剤である鉱油溶剤に対する溶解性が、いおうよりも少なく安定しているものである。
【0061】
そして、この発明においてビトリファイド砥石を、水溶性切削油を用いるホーニングまたは超仕上げ加工用のビトリファイド砥石とする場合は、たとえばダイヤモンド砥粒80/100メッシュ砥石による粗ホーニング後、また、さらに170/200メッシュ砥石で中仕上げホーニングした表面を、カルナウバワックスを砥石気孔に充填したGC処理砥石でシンセティック水溶性油剤を使用して鋳鉄材料の内面をホーニング加工する。
【0062】
この結果、有機質ワックスの優れた潤滑性能により、GC砥石の切削性能はより高められ、水溶性油の使用でも目詰まりや目つぶれをすることなく、低いホーニング抵抗でクリアーなクロスハッチパターンからなるダメージのない理想的な表面仕上げが可能なビトリファイド砥石となる。
【0063】
また、焼成された砥石に対するワックス処理に伴う切削砥粒の補強効果、および砥石硬度の上昇は、砥石寿命を向上させて、経済的なホーニング加工を達成する。
【0064】
【実施例および比較例】
ビトリファイド砥石の硬度別に結合剤率、すなわち砥石組織は、実施例と対応する比較対象とする比較例とで一定とし、また気孔率、砥粒率、結合剤率などの体積比が一定となるように、有機質ワックスの含浸処理前のHRH硬度(ロックウェル硬度計、Hスケール)を一定にする条件で実施例および比較例で試験に供する砥石を製造した。
【0065】
すなわち、緑色炭化けい素(GC)で粒度は320メッシュ(砥粒径40μm、JISR6001、電気抵抗試験法)および600メッシュ(20μm)の砥粒を用い、種々の配合で調製された所定の砥石硬度(J、L、M、N)の砥石(角形で幅2.5mm、高さ3mm、長さ40mm)を、溶融したワックスに含浸処理し、その前後のHRH硬度を測定することにより、砥石結合度の増加の程度を調べ、この結果を表2、3に示した。
【0066】
製造条件の詳細は、各砥石とも人工気孔剤の大粒子〔平均粒子径55μm〕を単位砥粒量に対し0.08の一定割合で添加して多孔性とし、小粒子(平均粒子径12μm)を0.04±0.005範囲の割合で添加し、成型圧力とともに砥石結合度の微調整を行った。
【0067】
ビトリファイド結合剤は、化学式で4.66SiO、0.58Al、1.68B、0.11CaO、0.17MgO、0.19KO、0.53NaOである。
【0068】
HRH硬度の測定は、ロックウェル硬度計Hスケールとし、鋼球圧子3.175mmで、試験荷重588N、ダイヤルB(赤字)の指示数値とした。
【0069】
砥石は砥粒、結合剤、気孔剤それに生強度付与剤としての一時的結合剤などを加え均質混合した後、所定の各金型にチャージ成型する。次いで金型から取出し乾燥後、昇温速度30℃/時、最高温度875℃、保持時間3.5時間で焼成後、自然冷却した。そして、角形焼成ブロックから、ホーニング砥石寸法を切り出し整形した。次いで砥石をワックスに含浸処理した。
【0070】
使用した有機質ワックスは、有機質にカルナウバワックス、無機質としては、いおうを用いた。
有機質ワックスの融液温度は、いおうでは液体状態で粘度が最も小さくなる約140℃付近とし、カルナウバワックスでは、充填量が最も大きく安定している条件として、融液の粘性が最小になる150℃付近で、それぞれ予熱しておいた砥石をゆっくりと浸漬してゆき、気孔中の空気を追い出しながら有機質ワックスと置換するという自然充填法をとった。その後、液から取り出し空冷した。砥石は処理の前後に、結合度を測定した。
【0071】
【表2】
Figure 2005022010
【0072】
【表3】
Figure 2005022010
【0073】
表2、3の結果からも明らかなように、GC320メッシュ、ビトリフアイドボンド砥石のHRH硬度は、カルナウバワックスの充填処理後の実施例の砥石は、HRH100未満であるのに対し、いおうを充填処理した同じ硬度の比較例の砥石はHRH103〜110の範囲であり、高い結合度上昇率を示した。
【0074】
なお、単位砥粒量に対する結合剤率は、各砥石硬度別に一定とした。実施例5、6は実施例2、3に比べて摩耗を減少させるため、HRH結合度は同じとして結合剤率を高めて砥石臨界圧力を向上させ、同一硬度ながら砥石臨界圧力を大きくした場合の砥石作用をみるようにした。
【0075】
〔ホーニング実削試験〕
上述のようにして得られた実施例および比較例の砥石を使用し、浜野鉄工製、精密ホーニング盤により、鋳鉄シリンダー内面をホーニング加工し、その性能を調べた。
【0076】
研削対象は、FC250(JIS)、硬さHB200/210、寸法は内径40mm、加工長120mmとし、その前加工粗さは、ダイヤモンド180メッシュメタルボンド砥石により、略10μmRzに揃えた。取付具型式はリジッド、クランプ圧力1.32MPa、アダプター形式はフローティングで砥石拡張方式は、定速切込みとした。
【0077】
なお、試験には砥石を1セット4本として用い、ホーニング条件は、主軸回転数480回/分、ストローク数140回/分、切込み速度は直径0.18mm/分で総切込み量、直径0.064mm(64μm)とした。なお、交差角(2α)は、26.3°とした。
【0078】
ホーニング加工に使用した加工油剤は、不水溶性油剤では、主成分が精製鉱物油、硫黄系極圧添加剤、油性向上剤から成り、代表的性状は粘度(cSt,40℃)5.2、引火点(COC)152℃、硫黄分0.5%、油脂分5.0%の低粘度不活性硫化型油剤とした。
【0079】
水溶性油剤は、主成分として特殊潤滑剤、脂肪酸石鹸、有機防錆剤、無機防錆剤から成り、希釈倍率30倍で使用した。
【0080】
代表的性状は、30倍希釈でPH8.5、表面張力(10−3N/m)35.5、防錆性(FC−20、室温×24h r)マッチ法(×20)、チップ法(×30)ともに変化なし、その他シェル高速四球試験(×30)(150kg/cm×600rpm×10mim)摩耗痕径0.79mmなどである。
【0081】
表4または表5に、ホーニング実削試験結果を示した。なお、測定項目は、砥石摩耗量(W)、切削量(T)、切削除去率(T%)、ホーニング比(T/W)、面粗度(Rz)およびホーニング抵抗(Watt)とした。
【0082】
ホーニング抵抗は、主軸電流計で負荷状況(平均消費電力Watt)の表示によるものとした。面性状は、ホーニング加工面の顕微鏡観察により、砥石作用面についても、目詰まり状態を調査した。
【0083】
【表4】
Figure 2005022010
【0084】
【表5】
Figure 2005022010
【0085】
表4、5の結果からも明らかなように、水溶性油を使用した実施例の有機質処理砥石は、比較例の無機質処理砥石に比較して、切削性に優れており、T(%)も大きく設定切込量に対して切残し量が少なかった。特にホーニング抵抗が小さいのが特徴的であった。
【0086】
この結果、比較例の無機質いおう処理砥石が激しく目詰まりするのに対し、実施例の有機質処理砥石は、カルナウバワックスの潤滑機能が存分に発揮され、またろう分の撥水作用によりクリーンな砥石作用面の持続と無理のない卓越した切削作用により、ダメージの少ない理想的な面性状を得て、鮮明なクロスハッチパターンの形成が可能となった。
【0087】
また、比較例のいおう処理砥石に比較して、実施例の処理砥石の結合度は軟らかく、砥石摩耗量は多いものの、切削量は約1.5〜2.0倍という優れた切削性能によりホーニング比(T/W)もより大きな値となり経済的であった。
【0088】
その他にも、結合剤率を多くして砥石臨界圧力を高めた実施例5および6は、標準の2および3に比較して、Wが少なくなり、Tの減少変化も僅かであり、従ってT/Wは大きな値となり高砥石寿命とすることができた。
【0089】
また、不水溶性油での実削結果は、有機質処理砥石が無機質処理砥石に比較して、やはり切削性において優れているものの、切削量に対応して面粗度が粗くホーニング抵抗も若干高かった。このため実施例の砥石は、目詰まりはないものの、研削対象の面粗度、面性状は今一つ満足されるものではなく、前述の結果と総合すると、水溶性油により適しているものと認められた。
【0090】
このように水溶性油を使用して、鋳鉄材料の内面ホーニングを行うと、従来の無機質いおう処理砥石に比較して、確実に1.5〜2.0倍以上の高切削量を得られ、ホーニング比の減少変化もなく経済的であり、かつ約20%以上も低いホーニング抵抗により、不水溶性油使用よりも細かい面粗度を得て、目詰まりもなくダメージの少ない鮮明なクロスハッチを有する面性状が可能となる。
【0091】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように、焼成されたセラミック質の結合材でGC砥粒を結合した有気孔ビトリファイド砥石の気孔内に所定の有機質ワックスを保持させたビトリファイド砥石としたので、切屑が気孔へ侵入しにくくなり、目詰まり防止効果、処理剤の特徴を生かした潤滑効果などが奏され、特に水溶性油を使用したホーニング、超仕上げ加工に用いるビトリファイド砥石の目詰まりの問題が解決され、また鋳鉄材料などの加工時に好ましい表面性状を実現可能なビトリファイド砥石になるという利点がある。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vitrified grindstone, and more particularly to a vitrified grindstone applied to honing or superfinishing using a water-soluble oil.
[0002]
[Prior art]
In general, a vitrified grinding wheel is used when a cast iron cylinder such as an automobile part and other parts are subjected to extremely precise polishing such as honing or superfinishing.
[0003]
Vitrified grinding stones are made by mixing general abrasive grains such as alumina and silicon carbide, or abrasives such as super hard diamond and cubic boron nitride with a ceramic binder, and then firing the compression molded body further. is there.
[0004]
When the surface of a ground surface that has been honed with a vitrified grindstone is viewed microscopically, an overlap of the raised edges of the cutting streaks is created, where it acts on the workpiece and acts on the surface by adhesion. It can be observed that a rough surface is created due to the presence of the debris of the fixed work material.
[0005]
In other words, in the honing process of cast iron material, abrasive grains act on the workpiece surface to produce chips, but these chips do not disappear directly or immediately from the processed surface, but on the processed surface. Many of the chips cause residual phenomena such as interference, heavy covering, adhesion, sticking, and deformation, and need to be discharged quickly.
[0006]
The problem of metal residue or folding phenomenon in cast iron cylinder bores has become a primary problem in the manufacture of automobile engines worldwide. This is because, in relation to oil consumption and engine life, the surface structure affects the operating capacity of the cylinder bore and piston ring.
[0007]
Therefore, in order to improve engine life, reliability, and economy, honing of cylinder bores is a surface treatment that has a clear surface appearance and no damage, that is, a clear cross-hatch pattern. Inspected to have a surface that is free of defects such as heavy, damaged, and crushing.
[0008]
Usually, the typical grain size of the diamond wheel used for roughing is 80/100 mesh, but in order to solve the problem after honing due to this wheel, the diamond wheel or silicon carbide particularly excellent in machinability. (GC) A ceramic bond honing stone using fine abrasive grains is used or brush honing is performed, but it is not yet satisfied.
[0009]
By the way, grinding oil (processing oil) is used for grinding together with vitrified grinding stones, and water-insoluble oil and water-soluble oil are known as types of such grinding oil (processing oil).
[0010]
Water-insoluble oils have disadvantages such as poor cooling and easy fire, but due to the uniform adhesion of multi-layer oil film on the chip surface, there is an advantage that chips do not adhere to each other or adhere to the grindstone surface. Dispersion and discharge from the grinding surface are facilitated. In particular, in honing and superfinishing, water-insoluble oils excellent in lubricity, detergency and stability have been used.
[0011]
A water-insoluble oil is a mixed oil that contains a low-viscosity mineral oil as a base oil and a fatty oil (animal and vegetable oil) to improve oiliness and improve the surface finish. An extreme pressure oil containing a sulfur chloride-based extreme pressure additive by effect is selected and blended as a standard, aiming at a stable lubricating effect with respect to various processing conditions.
[0012]
On the other hand, the surface tension (10 -3 N / m) is small. When the surface tension is low, the workpiece is wet and the chips are easily separated, so that the grindstone is not easily clogged.
[0013]
However, recently, in addition to streamlining, automation, and unmanned production lines, the type of grinding oil (processing oil) is water-soluble to water-insoluble oil so as to eliminate problems such as grinding environment, global environment or factory fire. There is a growing demand for conversion to natural oils.
[0014]
Water-soluble oils include emulsion type (main components are mineral oil, oily agent, surfactant, inhibitor), soluble type (surfactant, oily agent, inhibitor), solution type / synthetic type (synthetic lubricating oil, interface) Active agents, inhibitors). The surface tension of commercially available water-soluble oils is 30 to 40 (10 -3 N / m), and if it is less than 10%, it increases rapidly and becomes a large value.
[0015]
In addition, a porous vitrified grindstone that has been exposed to water-soluble grinding oil (processing oil) for a long time has a problem in that the strength deteriorates. To solve this problem, the inner circumference of the pore is covered with a phenol resin. Means are disclosed (see Patent Document 1).
[0016]
[Patent Document 1]
JP-A-8-276365 (paragraph 0005)
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
However, water-soluble oils used for grinding oils (processing oils) with vitrified grinding stones have weak oil film forming ability, and therefore form intermittent, inhomogeneous and insufficient films, resulting in poor permeability and lubricity functions. It is inferior to the case of using water-soluble oil, and in the honing or superfinishing process, the working surface of the grindstone may cause severe clogging.
[0018]
In particular, if a part of the surfactant contained in the water-soluble oil becomes a water-insoluble adhesive and adheres to the surface of the grindstone, the grindstone becomes clogged severely. At this time, the grindstone and the workpiece are generated by surface contact. There is a problem that it becomes difficult to discharge chips.
[0019]
The tendency for chip discharge to be difficult in this way is that the chip to be ground is like a cast iron or ceramic material, but the generated chips are powdery and long flow-type chips are generated like steel materials rather than fine ones. Is more remarkable. Similar clogging is also likely to occur when the pre-processed surface roughness is fine or when the machining allowance is too large.
[0020]
When clogging occurs in the grindstone in this way, the amount of wear on the grindstone will be reduced and the cutting amount will be negligible. As the machining progresses, damage to the work surface due to the growth of the clogged part, or abnormalities due to clogged parts falling off Wear may occur.
[0021]
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to solve the problem of clogging during grinding of the vitrified grindstone, and in particular, clogging of the polished surface such as cast iron material using water-soluble oil. A vitrified grindstone that does not cause rusting, and a vitrified grindstone that can realize desirable surface properties by efficient honing and superfinishing.
[0022]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, in the present invention, in a porous vitrified grindstone in which abrasive grains are bonded with a sintered ceramic binder, a hardness of 100 to 120 (with a melting point of 75 ° C. or more in the pores of the grindstone) This is a vitrified grinding wheel characterized by holding an organic wax having a Rockwell hardness tester and a test load of 98.1 N).
[0023]
The organic wax having a melting point of 75 ° C. or higher and a hardness of 100 to 120 (Rockwell hardness tester, test load 98.1 N) held in the pores of the vitrified grindstone of the present invention has a wax (wax) content at the point of action of the cutting abrasive grains. Is gradually supplied from the pores and exhibits water repellency, and exhibits its lubricating performance.
[0024]
As an organic wax having such an action, a bending strength of 10 to 20 MPa and a flexural modulus of 300 to 500 kg / mm are used. 2 It is preferable to employ an organic wax, more preferably carnauba wax.
[0025]
By impregnating the dissolved organic wax with the grindstone to fill the grindstone pores with the organic wax, the degree of bond of the grindstone increases and the strength increases. As a result, the critical pressure of the grindstone is increased, and the life of the grindstone is improved by the reinforcing effect of the cutting abrasive grains.
In addition, this treatment makes it difficult for chips to enter the pores, and the grinding efficiency is improved by a clogging prevention effect, a lubrication effect utilizing the characteristics of the treatment agent, and the like.
[0026]
The organic wax has a high melting point with a melting point of 75 ° C. or more, and has an effect of reinforcing the cutting abrasive grains and an appropriate clogging prevention effect unless it is in a molten state during cutting.
[0027]
For this purpose, the type of wax may be selected so that the melting point of the organic wax is 75 ° C. or higher in accordance with the required grinding wheel finishing performance. This is because if the organic wax is melted on the grinding surface of the grindstone as described above, the reinforcing effect of the cutting abrasive grains is completely lost, and only the lubrication effect and the clogging prevention effect are undesirable. Further, the reinforcing effect of the cutting abrasive grains is particularly important in honing which is a heavy cutting action as compared with super finishing.
[0028]
In this way, the grinding wheel exhibits a grinding function without clogging, thereby enabling creation of a cross-hatch pattern that does not damage the work surface.
[0029]
Further, when water-soluble oil is supplied to the grinding surface of the vitrified grinding wheel of the present invention, a high machinability without clogging of the grinding stone becomes possible due to a synergistic action with the excellent lubricating performance of the organic wax.
[0030]
In particular, in honing of cast iron materials, a clean cross hatch pattern and finished surface roughness are obtained by clean-cutting the ridges of the cutting streaks or residual chips on the machined surface caused by rough or semi-finished honing with a diamond wheel. And a more ideal required oil sump surface texture is formed.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The organic wax in the present invention is a high-melting wax having a melting point of 75 ° C. or higher that does not melt during grinding, and is solid at room temperature and has a hardness of 100 to 120 (Rockwell hardness tester, test load 98.1 N), and a bending strength of 10 ~ 20MPa, flexural modulus 300 ~ 500kg / mm 2 It has appropriate hardness and toughness.
[0032]
Incidentally, in order to estimate the temperature near the cutting abrasive grains on the grinding surface of the cutting abrasive grains, grinding is performed using a processing grindstone filled with organic waxes having various melting points, and the degree of reinforcement of organic waxes due to changes in the finishing performance That is, the organic wax melted state is estimated.
[0033]
Various kinds of organic waxes having different melting points used for estimating the grinding temperature in honing and superfinishing are sulfur (melting point: about 119 ° C.), chlorinated paraffin (about 94 ° C.), carnauba wax (about 85 ° C.). ), 130 paraffin (about 55 ° C.), and the like.
[0034]
For example, the amount of wear of a grindstone impregnated with sulfur (melting point 119 ° C.) in super finishing using water-insoluble oil is reduced from about 1/2 to 1/5 compared to a non-treated grindstone. . On the other hand, in the grindstone impregnated with 130 paraffin (melting point 55 ° C.), there is almost no difference in performance with the untreated grindstone, so it is estimated that 130 paraffin will be in the molten state in the ground state.
[0035]
The carnauba wax (melting point 85 ° C.) treated grindstone has a grindstone wear amount of about 1/2 to 1/3 as compared to the untreated grindstone, so it can be estimated that it is probably not in a molten state. As a result, it can be estimated that the grinding temperature in the vicinity of the cutting abrasive grains is between 85 ° C. and 55 ° C. in the superfinishing. In the case of honing, the vicinity of about 90 ° C. can be estimated by the same method.
[0036]
On the other hand, as a problem in manufacturing, in order to fill the grindstone pores with organic wax relatively easily, an organic substance that becomes a low-viscosity liquid when heated at room temperature is a condition, as in the case of inorganic sulfur.
[0037]
Organic waxes that satisfy these various conditions are roughly classified into natural waxes and synthetic waxes. Natural waxes include animal and plant waxes, mineral waxes and petroleum waxes. There are many types of synthetic waxes such as polyethylene and amide.
[0038]
Table 1 shows the characteristic values of various organic waxes. The characteristic value was measured from 3 to 4 samples for one type. The sample used was heated to the melt temperature when impregnating the grindstone pores with organic wax, and naturally cooled to solidify. For example, in the case of an inorganic material, the viscosity becomes the smallest in the state of λ, which is a liquid, and solidifies from a 140 ° C. melt by natural cooling.
[0039]
The hardness is well known by the petroleum wax penetration test method (JIS K2235), but in this invention it was measured with a Rockwell hardness meter.
It should be noted that the sample was too soft to measure on the H scale (indenter 3.175 mm, reference load 98.1 N, test load 588 N) of Rockwell hardness tester with the hardness symbol HRH of a normal fine grinding stone. .175mm steel balls were used, and the indicated value on dial B (in red) was the hardness only with a reference load of 98.1N. When the sample was soft, when the long hand passed the set point of 30 and stopped after passing 0, it was set to a negative (−) value.
[0040]
The bending strength shown in Table 1 is a measured value when the distance between the fulcrums is 30 mm by a two-point support one-point load tester manufactured by Shimadzu Corporation. The flexural fracture modulus was determined by measuring the amount of deflection at the load point when measuring the bending strength.
[0041]
[Table 1]
Figure 2005022010
[0042]
There are two types of organic natural wax: plant-based carnauba wax, petroleum wax: paraffin wax or microcrystalline wax (manufactured by Nippon Seiwa Co., Ltd.), and synthetic wax: paraffin wax manufactured by Nippon Seiwa Co., Ltd. or Clariant There are three types of amide wax or polyethylene wax. As the inorganic wax, sulfur (sulfur) was used.
[0043]
The melting point of various organic waxes or inorganic waxes shown in Table 1 is 75 ° C. or higher, more preferably 80 ° C. or higher because the temperature of the honing or superfinished grinding wheel grinding surface may be about 80-95 ° C. It is preferable to select one.
[0044]
The reason why the bending strength value shown in Table 1 is small is that the crystal system changes from a monoclinic crystal to an orthorhombic crystal at room temperature by cooling, and does not become a dense solid solution. Among organic waxes, natural wax, that is, carnauba wax (also called carnauba wax) is preferable because it is similar to the characteristic value of inorganic sulfur.
[0045]
Petroleum wax is soft and rich in viscosity, and when it was actually cut as a processing grindstone, cutting ability was hindered and practical application was difficult.
[0046]
The synthetic wax is hard and has high mechanical strength, the melt is high in viscosity, and it is not easy to fill the pores of the grindstone.
[0047]
Here, among the natural organic waxes used in the present invention, examples of plant-based natural waxes include candelilla wax, carnauba wax, wax, rice wax, palm wax, and cucumber wax.
[0048]
Examples of natural organic waxes in animal systems include beeswax and whale wax. Among them, carnauba wax has a melting point of 80 ° C. or higher and the highest melting point among animal and plant waxes, and is most excellent in hardness, toughness, microcrystallinity and the like.
[0049]
In addition, since the crystal system of the wax changes at a transition temperature between room temperature and the melting point, and the method of change varies depending on the cooling rate, it is important to make the grinding stone treatment method constant.
[0050]
The physical properties of carnauba wax filled in the pores of the grindstone are a bending strength of 10 to 20 MPa, preferably 13 to 15 MPa, and a bending fracture modulus of 300 to 500 kg / mm. 2 As a reference value, the hardness according to the measurement standard in the present invention is preferably in the range of 100 to 120 (Rockwell hardness meter).
[0051]
That is, the bending strength is less than 10 MPa, the bending fracture elastic modulus is 300 kg / mm. 2 If the hardness is less than 100 and the hardness is less than 100, the wax increases the viscosity in a solid state, and a welding phenomenon of cutting abrasive grains to the cutting edge is expected.
[0052]
Also, bending strength 20MPa, flexural fracture elastic modulus 500kg / mm 2 This is because at values exceeding hardness 120, it is feared that the clogging phenomenon is induced on the grindstone working surface.
[0053]
Carnauba wax is a so-called oiliness improver made of a fatty acid ester and can be expected to have a lubricating action on the grindstone working surface.
The treatment method of carnauba wax is to immerse a grindstone heated to 250 ° C for 2 hours or more in a melt near 150 ° C where the filling amount of the grindstone pores is the largest and stable, that is, the viscosity is minimized. After impregnating with wax, it is taken out and air-cooled under certain conditions.
[0054]
In the present invention, in the honing and superfinishing, it is appropriate to use a carnauba wax-treated grindstone and perform grinding while supplying water-soluble oil to the polished surface.
Combining a carnauba wax impregnated grinding wheel with a water-soluble processing oil during polishing provides excellent cutting performance without clogging, and easy economic honing and super-finishing with a large finish ratio In addition, an ideal surface texture can be realized by clean cutting.
[0055]
In particular, synthetic water-soluble oils have few components that emulsify oil and do not emulsify carnauba wax. Therefore, on the grindstone working surface, the lubrication performance of carnauba wax is sufficiently exhibited by the water repellent effect of the wax.
[0056]
That is, the synthetic water-soluble oil agent does not contain a component for emulsifying fats and oils such as mineral oil, and is preferably composed of a component that is easily soluble in water. For example, as a component, fatty acid soap, organic rust preventive agent , Inorganic rust preventive agent, lubricant and water, low foaming, antifoaming, lubricating, antiseptic, antifungal and antirust properties, mineral oil, fatty oil and sulfur / chlorine / phosphorus compounds Examples include extreme pressure additives such as solution-type synthetic type water-soluble oils which are not contained or added with silicon and heavy metals, phenols, nitrites and the like.
[0057]
The honing surface of the cast iron material is a state in which the graphite in the material is extracted and covers the surface, or a state in which the surface is opened after being extracted, a state in which the surface is squeezed, or a state in which it has been extracted after being squeezed and becomes an open hole, Alternatively, it is in a state where it has moved to the surface and remained swelled, a state in which metal is folded on the graphite portion on the surface, a state in which chips are pushed in, a state in which chips are removed, and the like.
[0058]
The ideal honing surface condition is that the graphite is exposed or pressed on the finished surface, or there is no opening due to extraction, or the creation of a clear cross-hatch pattern without metal folding or surface damage. is there.
[0059]
Observation of such a surface state is based on judging the honking surface of a sample produced by copying a honing surface with a transfer film or cutting a workpiece by a micrograph.
[0060]
Next, the types of abrasive grains used in the present invention are aluminum oxide (WA, A), silicon carbide (GC, C), etc., cemented carbide abrasives such as cubic boron nitride (CBN), diamond (SD), etc. It consists of one kind or two or more kinds of grains.
On the other hand, the carnauba wax used in the present invention is less stable and less soluble than the mineral oil solvent that is a processing oil.
[0061]
In the present invention, when the vitrified grindstone is a honing using a water-soluble cutting oil or a vitrified grindstone for superfinishing, for example, after rough honing with a diamond abrasive 80/100 mesh grindstone, and further 170/200 mesh The inner surface of the cast iron material is honed using a synthetic water-soluble oil with a GC-treated grinding wheel filled with carnauba wax in the grinding stone pores.
[0062]
As a result, the cutting performance of the GC grindstone is further enhanced by the excellent lubrication performance of the organic wax, and the damage consisting of a clear crosshatch pattern with low honing resistance without clogging or clogging even with the use of water-soluble oil. This is a vitrified grinding wheel that can be finished with an ideal surface.
[0063]
Further, the reinforcing effect of the cutting abrasive grains accompanying the wax treatment on the fired grindstone and the increase in the grindstone hardness improve the grindstone life and achieve an economical honing process.
[0064]
Examples and Comparative Examples
The binder ratio according to the hardness of the vitrified grindstone, that is, the grindstone structure, is constant in the comparative example corresponding to the example and the volume ratio such as the porosity, the abrasive grain ratio, the binder ratio is constant. In addition, grindstones used for the tests in the examples and comparative examples were manufactured under the condition that the HRH hardness (Rockwell hardness meter, H scale) before the impregnation treatment with the organic wax was constant.
[0065]
That is, a predetermined grindstone hardness prepared with various compositions using green silicon carbide (GC) with a grain size of 320 mesh (abrasive grain size 40 μm, JIS R6001, electrical resistance test method) and 600 mesh (20 μm). (J, L, M, N) grindstone (square, width 2.5 mm, height 3 mm, length 40 mm) impregnated with molten wax, and measured the HRH hardness before and after that, The degree of increase was examined, and the results are shown in Tables 2 and 3.
[0066]
Details of the production conditions are as follows. For each grindstone, large particles of the artificial pore agent [average particle diameter 55 μm] are added at a constant ratio of 0.08 to the unit abrasive grain amount to make it porous and small particles (average particle diameter 12 μm) Was added at a ratio in the range of 0.04 ± 0.005, and fine adjustment of the bonding degree of the grindstone was performed together with the molding pressure.
[0067]
Vitrified binder has a chemical formula of 4.66SiO. 2 0.58Al 2 O 3 1.68B 2 O 3 , 0.11CaO, 0.17MgO, 0.19K 2 O, 0.53Na 2 O.
[0068]
The HRH hardness was measured using a Rockwell hardness meter H scale, a steel ball indenter of 3.175 mm, a test load of 588 N, and an indicated value of the dial B (red).
[0069]
The grindstone is mixed with abrasive grains, a binder, a pore agent, a temporary binder as a green strength imparting agent, and the like, and then homogeneously mixed, and then charged into predetermined molds. Next, after taking out from the mold and drying, it was fired at a heating rate of 30 ° C./hour, a maximum temperature of 875 ° C. and a holding time of 3.5 hours, and then naturally cooled. And the honing grindstone dimension was cut out and shaped from the square baking block. The grindstone was then impregnated with wax.
[0070]
As the organic wax used, carnauba wax was used as the organic substance, and sulfur was used as the inorganic substance.
The melt temperature of the organic wax is about 140 ° C. where the viscosity is the smallest in the liquid state, and the carnauba wax is the condition where the filling amount is the largest and stable. A natural filling method was adopted in which each preheated grindstone was slowly immersed at around 0 ° C., and organic wax was replaced while expelling air in the pores. Then, it removed from the liquid and air-cooled. The grindstone was measured for bond strength before and after treatment.
[0071]
[Table 2]
Figure 2005022010
[0072]
[Table 3]
Figure 2005022010
[0073]
As is clear from the results in Tables 2 and 3, the HRH hardness of the GC320 mesh, vitrifide bond grindstone is less than HRH100 in the grindstone of the example after the carnauba wax filling treatment. The grindstone of the comparative example of the same hardness which carried out the filling process was the range of HRH103-110, and showed the high increase rate of the bond degree.
[0074]
In addition, the binder ratio with respect to the unit abrasive grain amount was constant for each grindstone hardness. Since Examples 5 and 6 reduce wear compared to Examples 2 and 3, the HRH bond degree is the same, the binder ratio is increased to improve the critical stone pressure, and the critical stone pressure is increased while maintaining the same hardness. The grindstone action was seen.
[0075]
[Honing cutting test]
Using the grindstones of Examples and Comparative Examples obtained as described above, the inner surface of the cast iron cylinder was honed with a precision honing machine manufactured by Hamano Tekko, and the performance was examined.
[0076]
The object to be ground was FC250 (JIS), hardness HB200 / 210, the dimensions were 40 mm inner diameter, the processing length was 120 mm, and the preprocessing roughness was approximately 10 μm Rz with a diamond 180 mesh metal bond grindstone. The fixture type was rigid, the clamping pressure was 1.32 MPa, the adapter type was floating, and the grinding wheel expansion method was constant speed cutting.
[0077]
In the test, four sets of grindstones were used, honing conditions were spindle rotation speed of 480 times / minute, stroke speed of 140 times / minute, cutting speed of 0.18 mm / minute in diameter, total cutting amount, diameter 0. The thickness was 064 mm (64 μm). The crossing angle (2α) was 26.3 °.
[0078]
The processing oil used in the honing process is a water-insoluble oil, and the main components are a refined mineral oil, a sulfur-based extreme pressure additive, and an oil improver, and the typical properties are a viscosity (cSt, 40 ° C.) of 5.2, A low-viscosity inert sulfurized oil having a flash point (COC) of 152 ° C., a sulfur content of 0.5% and an oil and fat content of 5.0% was obtained.
[0079]
The water-soluble oil agent is composed of a special lubricant, a fatty acid soap, an organic rust preventive agent, and an inorganic rust preventive agent as main components, and used at a dilution ratio of 30 times.
[0080]
Typical properties are: pH 8.5 at 30-fold dilution, surface tension (10 -3 N / m) 35.5, rust resistance (FC-20, room temperature × 24 hr), match method (× 20), chip method (× 30), no change, other shell high-speed four-ball test (× 30) (150 kg / cm 2 × 600 rpm × 10 mim) Wear scar diameter of 0.79 mm.
[0081]
Table 4 or Table 5 shows the results of the honing actual cutting test. The measurement items were grinding wheel wear amount (W), cutting amount (T), cutting removal rate (T%), honing ratio (T / W), surface roughness (Rz), and honing resistance (Watt).
[0082]
The honing resistance was determined by displaying the load status (average power consumption Watt) on the spindle ammeter. As for surface properties, the clogged state of the grindstone working surface was also examined by microscopic observation of the honing surface.
[0083]
[Table 4]
Figure 2005022010
[0084]
[Table 5]
Figure 2005022010
[0085]
As is clear from the results of Tables 4 and 5, the organically treated grindstones of the examples using the water-soluble oil are superior in machinability compared to the inorganic treated grindstones of the comparative examples, and T (%) is also The amount of uncut portion was small relative to the set cutting amount. Particularly, the honing resistance is small.
[0086]
As a result, the inorganic sulfur processing grindstone of the comparative example is clogged violently, whereas the organic processing grindstone of the example exhibits the lubrication function of carnauba wax to a full extent and is clean due to the water repellency of the wax. Due to the continuous grinding wheel surface and the unsurpassed cutting action, ideal surface properties with little damage were obtained, and a clear cross-hatch pattern could be formed.
[0087]
In addition, compared with the sulfur processing grindstone of the comparative example, the degree of bonding of the processing grindstone of the example is soft and the wear amount of the grindstone is large, but the cutting amount is honing due to excellent cutting performance of about 1.5 to 2.0 times. The ratio (T / W) was also large and economical.
[0088]
In addition, Examples 5 and 6 in which the binder ratio was increased and the wheel critical pressure was increased, compared to the standard 2 and 3, the W was smaller and the decrease in T was slight. / W was a large value, and a long grinding wheel life could be achieved.
[0089]
In addition, the results of actual cutting with water-insoluble oil indicate that organically treated grindstones are superior in machinability compared to inorganic treated grindstones, but the surface roughness is rough and the honing resistance is slightly higher corresponding to the amount of cutting. It was. For this reason, although the grindstones of the examples are not clogged, the surface roughness and surface properties of the object to be ground are not yet satisfied, and when combined with the above results, it is recognized that they are more suitable for water-soluble oils. It was.
[0090]
Thus, when water-soluble oil is used and the inner surface honing of the cast iron material is performed, a high cutting amount of 1.5 to 2.0 times or more can be surely obtained as compared with the conventional inorganic sulfur processing grindstone, It is economical with no change in the honing ratio, and it has a surface roughness that is finer than that of water-insoluble oil. It is possible to have surface properties.
[0091]
【The invention's effect】
As described above, the present invention provides a vitrified grindstone in which a predetermined organic wax is held in pores of a porous vitrified grindstone in which GC abrasive grains are bonded with a sintered ceramic binder, so that chips are pores. It prevents the clogging of the vitrified grindstone used for honing and super-finishing processing using water-soluble oil. Further, there is an advantage that a vitrified grindstone capable of realizing a preferable surface property at the time of processing a cast iron material or the like is obtained.

Claims (4)

焼成されたセラミック質の結合材で砥粒を結合した有気孔ビトリファイド砥石において、この砥石の気孔内に融点75℃以上で硬度100〜120(ロックウェル硬度計、試験荷重98.1N)の有機質ワックスを保持させたことを特徴とするビトリファイド砥石。An organic wax having a porosity of 75 ° C. or higher and a hardness of 100 to 120 (Rockwell hardness tester, test load 98.1 N) in the pores of the grindstone in which the abrasive grains are bonded with a sintered ceramic binder. Vitrified grinding wheel characterized by holding 有機質ワックスが、抗折力10〜20MPa、曲げ弾性率300〜500kg/mmの有機質ワックスである請求項1に記載のビトリファイド砥石。Organic waxes, transverse rupture strength 10 to 20 MPa, flexural vitrified abrasive according to claim 1 which is organic wax modulus 300~500kg / mm 2. 有機質ワックスが、カルナウバワックスである請求項1または2に記載のビトリファイド砥石。The vitrified grindstone according to claim 1 or 2, wherein the organic wax is carnauba wax. ビトリファイド砥石が、水溶性切削油を用いるホーニング用または超仕上げ加工用のビトリファイド砥石である請求項1〜3のいずれかに記載のビトリファイド砥石。The vitrified grindstone according to any one of claims 1 to 3, wherein the vitrified grindstone is a honing or superfinishing vitrified grindstone using a water-soluble cutting oil.
JP2003187999A 2003-06-30 2003-06-30 Vitrified grinding wheel Expired - Lifetime JP4373724B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003187999A JP4373724B2 (en) 2003-06-30 2003-06-30 Vitrified grinding wheel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003187999A JP4373724B2 (en) 2003-06-30 2003-06-30 Vitrified grinding wheel

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005022010A true JP2005022010A (en) 2005-01-27
JP4373724B2 JP4373724B2 (en) 2009-11-25

Family

ID=34186677

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003187999A Expired - Lifetime JP4373724B2 (en) 2003-06-30 2003-06-30 Vitrified grinding wheel

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4373724B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008105150A (en) * 2006-10-26 2008-05-08 Noritake Co Ltd Grinding wheel for mirror surface finishing
JP2011140097A (en) * 2010-01-08 2011-07-21 Noritake Co Ltd Grindstone
JP2014130905A (en) * 2012-12-28 2014-07-10 Taiheiyo Cement Corp Vacuum suction device and manufacturing method therefor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008105150A (en) * 2006-10-26 2008-05-08 Noritake Co Ltd Grinding wheel for mirror surface finishing
JP2011140097A (en) * 2010-01-08 2011-07-21 Noritake Co Ltd Grindstone
JP2014130905A (en) * 2012-12-28 2014-07-10 Taiheiyo Cement Corp Vacuum suction device and manufacturing method therefor

Also Published As

Publication number Publication date
JP4373724B2 (en) 2009-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4964636B2 (en) Super Abrasive Metal Bond Wheel
JP3851086B2 (en) Fixed abrasive article filled with oil / wax mixture
TWI544064B (en) Bonded abrasive article and method of forming
US10107227B2 (en) Method of forming a cylinder liner
US7014367B2 (en) Oil-impregnated sintered sliding bearing
JP2010274386A (en) SLIDING MATERIAL OF Si-PARTICLE-CONTAINING Al-Si ALLOY AND METHOD FOR FORMING SLIDING SURFACE
Sabri et al. Process variability in honing of cylinder liner with vitrified bonded diamond tools
JP4373724B2 (en) Vitrified grinding wheel
Sabri et al. A study on the influence of bond material on honing engine cylinder bores with coated diamond stones
JP6446313B2 (en) Sintered vitrified superfinishing wheel
Butenko et al. Method for improving the quality of the product obtained by abrasive treatment with impregnated tools
JP6018728B2 (en) Super finishing method
JP2003136410A (en) Super-abrasive grains vitrified bond grinding wheel
JP2008200780A (en) Mixed abrasive grain grinding wheel
JP4324780B2 (en) Method for micromachining the inner surface of a cylinder
JP3978042B2 (en) Sintered plain bearing for construction machinery
JPH0679613A (en) Dry type barrel polishing method and dry type medium composition
Azarhoushang Abrasive tools
Han et al. Influence of matrix hardness on honing engine cylinder liner with Cu–Sn–Fe–Ni diamond stones
JP3263818B2 (en) Dry barrel polishing method and dry media for rough to medium finishing
Zhmud et al. Mastering the Art of cylinder bore honing
JP2005527389A5 (en)
JP2022130194A (en) Superfinishing method
JPS61157875A (en) Combination of cylinder and seal ring
US6050881A (en) Surface finishing covalent-ionic ceramics

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060420

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090120

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090122

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090319

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090818

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20090904

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120911

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4373724

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120911

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130911

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term