JP2006255821A - 砥石製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 砥石チップの気孔内への樹脂含浸による砥石強度の向上と、接着剤による砥石コアに対する砥石チップの界面接着強度の向上とを両立できる砥石製造方法を提供する。
【解決手段】 ＣＢＮあるいはダイヤモンド等の超砥粒と、ビトリファイドボンド等からなる原料を混合し、該原料を型内に充填してプレス成形するとともに、焼成して砥石チップを成形し、該砥石チップのコア接着面に印象用材料を塗布し、該印象用材料を硬化させ、前記砥石チップを液状の樹脂に浸して真空脱泡し、液状の樹脂を砥石チップの気孔内に含浸させ、前記砥石チップより前記印象用材料を取り除くとともに、砥石チップの気孔内に含浸された前記樹脂を硬化させて、ビトリファイドボンド砥石を製造する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、砥石チップに樹脂を含浸するとともに、砥石チップを砥石コアに接着する砥石製造方法に関するものである。

ＣＢＮあるいはダイヤモンド等の超砥粒をビトリファイドボンドによって結合したビトリファイドボンド砥石は、砥粒間に多数の気孔が形成されているため、切り屑の排出性に優れ、切れ味が良好となることから、良好な表面あらさに研削加工することができる利点がある。

この種のビトリファイドボンド砥石においては、一般に、砥石チップを接着剤によって円盤状の砥石コアの外周面あるいは端面に接着するようになっている。これにより、接着剤がビトリファイドボンド砥石の気孔内に浸入し、そのアンカー効果によって砥石コアに対する砥石チップの界面接着強度が高められるようになっている。

ところで、近年、例えば特許文献１に記載されているように、ビトリファイドボンド砥石の気孔内にフェノール樹脂等を含浸させることにより、砥粒の保持力を高め、高い研削比が得られるようにしたビトリファイドボンド砥石が提案されている。
特開２００１−２０５５６６（段落００２４、００２５、図３）

上記した特許文献１に記載されているようなビトリファイドボンド砥石においては、円盤状の砥石コアの外周面あるいは端面に砥石チップを接着剤によって接着するに際に、ビトリファイドボンド砥石の気孔内に既にフェノール樹脂等が含浸されているため、接着剤が気孔内に浸入することができず、接着剤のアンカー効果による界面接着強度の向上を期待することができず、界面接着強度が低下する問題があった。

本発明は、上記した従来の不具合を解消するためになされたもので、砥石チップの気孔内への樹脂含浸による砥石強度の向上と、接着剤による砥石コアに対する砥石チップの界面接着強度の向上とを両立できる砥石製造方法を提供せんとするものである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、下記（１）〜（５）の工程を順次行ってビトリファイドボンド砥石を製造することを特徴とするものである。
（１）ＣＢＮあるいはダイヤモンド等の超砥粒と、ビトリファイドボンド等からなる原料を混合し、該原料を型内に充填してプレス成形するとともに、焼成して砥石チップを成形し、
（２）該砥石チップの接着面に印象用材料を塗布して、該印象用材料を硬化させ、
（３）前記砥石チップを液状の樹脂に浸して真空脱泡し、液状の樹脂を砥石チップの気孔内に含浸させ、
（４）前記砥石チップより前記印象用材料を取り除くとともに、砥石チップの気孔内に含浸された前記樹脂を硬化させ、
（５）前記砥石チップの接着面を接着剤によって砥石コアへ接着する。

請求項２に記載の発明は、下記（１）〜（４）の工程を順次行ってビトリファイドボンド砥石を製造することを特徴とするものである。
（１）ＣＢＮあるいはダイヤモンド等の超砥粒と、ビトリファイドボンド等からなる原料を混合し、該原料を型内に充填してプレス成形するとともに、焼成して砥石チップを成形し、
（２）該砥石チップの接着面を接着剤によって砥石コアに接着して砥石車とし、
（３）前記砥石車を液状の樹脂に浸して真空脱泡し、液状の樹脂を砥石チップの気孔内に含浸させ、
（４）前記砥石チップの気孔内に含浸された前記樹脂を、常温でもしくは熱を加えて乾燥し、硬化させる。

請求項３に記載の発明は、下記（１）〜（６）の工程を順次行ってビトリファイドボンド砥石を製造することを特徴とするものである。
（１）ＣＢＮあるいはダイヤモンド等の超砥粒と、ビトリファイドボンド等からなる原料を混合し、該原料を型内に充填してプレス成形するとともに、焼成して砥石チップを成形し、
（２）該砥石チップの接着面に接着剤を塗布し、接着剤を硬化させ、
（３）前記砥石チップを液状の樹脂に浸して真空脱泡し、液状の樹脂を砥石チップの気孔内に含浸させ、
（４）前記砥石チップの気孔内に含浸された前記樹脂を、常温でもしくは熱を加えて乾燥し、硬化させ、
（５）前記砥石チップの接着面にショットブラスト処理を施し、前記接着面に塗布した接着剤を表面に露出させ、
（６）前記砥石チップの接着面を、前記接着面に塗布した接着剤と同種の接着剤によって砥石コアへ接着する。

請求項４に記載の発明は、下記（１）〜（５）の工程を順次行ってビトリファイドボンド砥石を製造することを特徴とするものである。
（１）ＣＢＮあるいはダイヤモンド等の超砥粒と、ビトリファイドボンド等からなる原料を混合し、該原料を型内に充填してプレス成形するとともに、焼成して砥石チップを成形し、
（２）該砥石チップを液状の樹脂に浸して真空脱泡し、液状の樹脂を砥石チップの気孔内に含浸させ、
（３）前記砥石チップの気孔内に含浸された前記樹脂を、常温でもしくは熱を加えて乾燥し、硬化させ、
（４）前記砥石チップの接着面にショットブラスト処理を施し、
（５）前記砥石チップの接着面を接着剤によって砥石コアへ接着する。

請求項１に係る発明によれば、砥石チップの気孔内に樹脂を含浸させたことにより、砥石強度を向上させることができるとともに、チップ単位で樹脂含浸を行えるので、樹脂含浸を容易に行うことができる。しかも、樹脂を含浸したにも拘らず、砥石チップの接着面の表層部分の気孔内に接着剤を浸入させることができるので、接着剤のアンカー効果によって、砥石コアに対する砥石チップの界面接着強度を高めることができる。

請求項２に係る発明によれば、砥石チップの気孔内に樹脂を含浸させたことにより、砥石強度を向上させることができ、しかも、砥石チップを砥石コアへ接着した後に樹脂を含浸させているので、簡単な製造工程にも係わらず、砥石コアに対する砥石チップの界面接着強度への影響を排除することができる。

請求項３に係る発明によれば、砥石チップの気孔内に樹脂を含浸させたことにより、砥石強度を向上させることができるとともに、チップ単位で樹脂含浸を行えるので、樹脂含浸を容易に行うことができる。しかも、砥石チップに樹脂を含浸させる前に、予め砥石チップの気孔内に接着剤が浸入され、かつこの接着剤と同種の接着剤で砥石チップを砥石コアに接着させるようにしているので、接着剤のアンカー効果、および同種の接着剤同士の結合によって、砥石コアに対する砥石チップの界面接着強度を低下させることがない。

請求項４に係る発明によれば、砥石チップの気孔内に樹脂を含浸させたことにより、砥石強度を向上させることができるとともに、チップ単位で樹脂含浸を行えるので、樹脂含浸を容易に行うことができる。しかも、砥石チップの接着面に接着剤を塗布する前に樹脂が含浸されているのも係わらず、接着剤を気孔内に浸入させることができるので、接着剤のアンカー効果によって、砥石コアに対する砥石チップの界面接着強度を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１および図２において、１０は、ＣＢＮあるいはダイヤモンド等の超砥粒１１をビトリファイドボンド１２で結合した砥石チップを示す。砥石チップ１０は、一例として、超砥粒１１をビトリファイドボンド１２で結合した砥粒層１３が外周側に、超砥粒を含まない下地層１４が砥粒層１３の内側に重ねて一体的に結合された２層構造からなっている。砥粒層１３は、図２に示すように、超砥粒１１をビトリファイドボンド１２で、例えば３〜５ｍｍの厚さに結合したもので、ビトリファイドボンド１２中には必要に応じて酸化アルミニウム（Al₂O₃）等の粒子が骨材として混入される。また、前記下地層１４は、セラミックス粒子等の下地粒子をビトリファイドボンド１２で、例えば１〜３ｍｍの厚さに結合したものである。

砥石チップ１０は、所定の粒度のＣＢＮあるいはダイヤモンドからなる超砥粒１１と、ビトリファイドボンドからなる結合剤１２と、必要に応じてＷＡ砥粒からなる骨材とが、予め設定された混合割合で調合された原料が、プレス金型内に充填されてプレスされ、砥粒層１３が成形され、次いで、超砥粒を含まない下地層１４が砥粒層１３の内側に重ねて充填されてプレスされ、その後、８００℃〜１０００℃で焼成されることにより製造される。ビトリファイドボンド１２の採用により、超砥粒１１の間に多数の気孔１６が形成されるため、切り屑の排出性に優れ、切れ味が良好な砥石チップ１０が得られる。

また、砥石チップ１０の気孔１６内には、ポリエステル樹脂あるいはフェノール樹脂が含浸され、砥石強度が高められる。以下、ポリエステル樹脂を砥石チップ１０の気孔１６内に含浸する例について、説明する。

樹脂の含浸には、液状のポリエステル樹脂を収容した容器が用いられる。液状のポリエステル樹脂としては、常温で液状の不飽和ポリエステルと硬化促進剤と硬化剤を、重量比で所定の割合で混合したものが好適である。このような液状のポリエステル樹脂を収容した容器内に、焼成後の砥石チップ１０を浸し、その状態で真空脱泡を行うことにより、図２に示すように、液状のポリエステル樹脂１７が砥石チップ１０の気孔１６内に含浸される。しかる後、砥石チップ１０は、乾燥機内で乾燥され、これによって、砥石チップ１０の気孔１６内に含浸されたポリエステル樹脂１７が硬化され、樹脂含浸の砥石チップ体１０が完成される。

なお、ポリエステル樹脂１７を含浸した砥石チップ１０は、フェノール樹脂を含浸した砥石チップと較べて、抗折強さ（曲げ強さ）が大きく、これによって、研削時の砥粒の脱落を抑制できるため、砥石の摩耗を少なくでき、砥石寿命を向上することができる。

図１は、円盤状の砥石コア２０の外周面に、円弧状の複数の砥石チップ１０の接着面１０ａを、例えばエポキシ系の接着剤により接着したビトリファイドボンド砥石車２１の全体を示すものである。なお、砥石コア２０は、鉄、アルミニウムまたはチタン合金等の金属や、セラミックス、あるいは繊維強化樹脂等で成形され、中心部には、ビトリファイドボンド砥石車２１を図略の砥石軸に取付けるための取付け穴２２が形成されている。

次に、砥石チップ１０の気孔１６内に樹脂を含浸させるとともに、砥石チップ１０を砥石コア２０に接着してビトリファイドボンド砥石車２１を製造する方法について、図３に示す実施例１から図６に示す実施例４を順次説明する。

[実施例１]
図３に示すように、まず、上述したようにして、超砥粒１１がビトリファイドボンド１２によって結合された多数の気孔１６を有する樹脂含浸前の砥石チップ１０を製造する（工程３０）。

次いで、砥石チップ１０の接着面１０ａに印象用材料を塗布（工程３１）し、印象用材料を砥石チップ１０の接着面１０ａに開口する気孔１６内に浸入させる。しかる状態で、常温で放置し、印象用材料を硬化させる（工程３２）。続いて、例えば、液状の樹脂（例えば、ポリエステル樹脂）を収容した容器内に、印象用材料を付けた状態の砥石チップ１０を浸し、真空脱泡を行うことにより、液状の樹脂を砥石チップ１０の気孔１６内に含浸させる（工程３３）。この場合、砥石チップ１０の接着面１０ａ側の気孔１６内には既に印象用材料が浸入されているため、樹脂が含浸されない。

次いで、砥石チップ１０より印象用材料を剥離（工程３４）し、砥石チップ１０を乾燥機内で乾燥して、砥石チップ１０の気孔１６内に含浸された樹脂を硬化させる（工程３５）。これにより、砥石チップ１０の気孔１６内が樹脂で埋められるが、印象用材料が浸入していた気孔１６内には樹脂が含浸されないので、砥石チップ１０の接着面１０ａの表層部分の気孔１６は空洞のまま残存されている。しかる後、砥石チップ１０の接着面１０ａにエポキシ系の接着剤を塗布し、砥石チップ１０を接着剤によって砥石コア２０に接着し（工程３６）、ビトリファイドボンド砥石車２１が完成する。

なお、接着面１０ａを除く砥石チップ１０の周囲は、気孔１６に含浸された樹脂によって覆われているので、上記したビトリファイドボンド砥石車２１の完成後に、砥石車２１が整形され、周囲の樹脂が取り除かれる。

この実施例１によれば、砥石チップ１０の気孔１６内に樹脂を含浸させたことにより、砥石強度を向上させることができる。また、砥石チップ１０単位で樹脂含浸を行えるので、樹脂含浸を容易に行うことができる。しかも、気孔１６内に樹脂を含浸したにも拘らず、接着剤を砥石チップ１０の接着面１０ａの表層部分の気孔１６内に浸入させることができるので、接着剤のアンカー効果によって、砥石コア２０に対する砥石チップ１０の界面接着強度を高めることができる。

[実施例２]
図４に示すように、まず、超砥粒１１がビトリファイドボンド１２によって結合された多数の気孔１６を有する樹脂含浸前の砥石チップ１０を製造する（工程４０）。次いで、砥石チップ１０の接着面１０ａに接着剤を塗布し、砥石チップ１０を接着剤によって砥石コア２０に接着する（工程４１）。これにより、接着剤が砥石チップ１０の接着面１０ａの表層部分の気孔１６内に浸入されるので、接着剤のアンカー効果によって、砥石コア２０に対する砥石チップ１０の界面接着強度が高められる。このようにして、まだ樹脂が含浸されていない状態のビトリファイドボンド砥石車２１が造られる。

しかる後、砥石コア２０をマスキング（工程４２）して、これから行う樹脂含浸によって樹脂が砥石コア２０の取付け穴２２に侵入するのを防止する。次いで、液状の樹脂を収容した容器内に、砥石車２１を完全に浸し、その状態で真空脱泡を行うことにより、液状の樹脂が砥石チップ１０の気孔１６内に含浸される（工程４３）。この場合、砥石チップ１０の接着面１０ａの表層部分の気孔１６内には既に接着剤が埋められているので、樹脂が含浸されることがない。次いで、砥石コア２０からマスキングを取り除き（工程４４）、しかる後、砥石チップ１０を乾燥機内で乾燥して、砥石チップ１０の気孔１６内に含浸された樹脂を硬化させ（工程４５）、ビトリファイドボンド砥石車２１が完成する。

この実施例２によれば、砥石チップ１０の気孔１６内に樹脂を含浸させたことにより、砥石強度を向上させることができる。しかも、砥石チップ１０を砥石コア２０へ接着した後に樹脂を含浸させているので、先に述べた実施例１のように、印象用材料を塗布したり、剥離したりすることが不要で、工程を簡素化できるとともに、砥石コア２０に対する砥石チップ１０の界面接着強度への影響を排除することができる。

[実施例３]
図５に示すように、まず、超砥粒１１がビトリファイドボンド１２によって結合された多数の気孔１６を有する樹脂含浸前の砥石チップ１０を製造する（工程５０）。次いで、砥石チップ１０の接着面１０ａにエポキシ系の接着剤を塗布し（工程５１）、接着剤を乾燥機内で乾燥させて硬化させる（工程５２）。これにより、接着剤が砥石チップ１０の接着面１０ａの表層部分の気孔１６内に浸入される。しかる後、砥石チップ１０を液状の樹脂を収容した容器内に浸し、真空脱泡を行うことにより、液状の樹脂が砥石チップ１０の気孔１６内に含浸される（工程５３）。この場合、砥石チップ１０の接着面１０ａの表層部分の気孔１６内には既に接着剤が浸入されているため、液状の樹脂は、接着面１０ａの表層部分を除いた気孔１６内に含浸される。続いて、砥石チップ１０を、乾燥機内で乾燥し、砥石チップ１０の気孔１６内に含浸された樹脂を硬化させる（工程５４）。

しかる後、砥石チップ１０の接着面１０ａにショットブラスト処理を施す（工程５５）ことにより、砥石チップ１０の接着面１０ａを覆っている樹脂を破断する。これにより、前記工程４１、４２で砥石チップ１０の接着面１０ａに塗布され、かつ硬化された接着剤が表面に露出される。次いで、砥石チップ１０を洗浄し（工程５６）、しかる後、予め接着面１０ａに塗布された接着剤と同種の接着剤を砥石チップ１０の接着面１０ａに塗布して、砥石チップ１０を砥石コア２０に接着し（工程５７）、ビトリファイドボンド砥石車２１が完成する。

この実施例３によれば、砥石チップ１０の気孔１６内に樹脂を含浸させたことにより、砥石強度を向上させることができる。また、砥石チップ１０単位で樹脂含浸を行えるので、樹脂含浸を容易に行うことができる。しかも、砥石チップ１０に樹脂を含浸させる前に、砥石チップ１０の接着面１０ａに接着剤を塗布して気孔１６内に浸入させ、かつこの接着剤と同種の接着剤で砥石チップ１０を砥石コア２０に接着するようになっているので、砥石チップ１０を砥石コア２０に接着する前に樹脂含浸を行ったにも係わらず、接着剤のアンカー効果を期待できるとともに、同種の接着剤同士の結合によって、砥石コア２０に対する砥石チップ１０の界面接着強度の低下を抑えることができる。

[実施例４]
図６に示すように、まず、超砥粒１１がビトリファイドボンド１２によって結合された多数の気孔１６を有する樹脂含浸前の砥石チップ１０を製造する（工程６０）。次いで、砥石チップ１０を液状の樹脂を収容した容器内に浸し、真空脱泡を行うことにより、液状の樹脂が砥石チップ１０の気孔１６内に含浸される（工程６１）。しかる後、砥石チップ１０を乾燥機内で乾燥し、砥石チップの気孔内に含浸された樹脂を硬化させる（工程６２）。続いて、砥石チップ１０の接着面１０ａにショットブラスト処理を施す（工程６３）ことにより、砥石チップ１０の気孔１６内に含浸されかつ接着面１０ａを覆っている樹脂を破断するとともに、接着面１０ａの表層部分の気孔１６内に含浸されている樹脂を取り除く。しかる後、砥石チップ１０の接着面１０ａに接着剤を塗布し、砥石チップ１０を接着剤によって砥石コア２０に接着し（工程６４）、ビトリファイドボンド砥石車２１が完成される。

この実施例４によれば、砥石チップ１０の気孔１６内に樹脂を含浸させたことにより、砥石強度を向上させることができる。また、砥石チップ１０単位で樹脂含浸を行えるので、樹脂含浸を容易に行うことができる。また、砥石チップ１０の接着面１０ａに接着剤を塗布する前に、砥石チップ１０の気孔１６内に樹脂を含浸させる方法であるので、工程を簡素化でき、しかも、砥石チップ１０の接着面１０ａに接着剤を塗布する前に樹脂が含浸されているのも係わらず、接着剤を気孔内に浸入させることができるので、接着剤のアンカー効果によって、砥石コア２０に対する砥石チップ１０の界面接着強度を高めることができる。

上記した実施の形態においては、円盤状の砥石コア２０の外周面に砥石チップ１０を取付けて、円筒状の砥石車２１を製造する例について述べたが、本発明は、砥石コアの端面に砥石チップを取付けたカップ形の砥石車にも適用できるものである。

また、上記した実施の形態においては、複数の砥石チップ１０を砥石コアに取付けたセグメントタイプの砥石車２１を製造する例について述べたが、砥石チップをリング状に成形して砥石コアに取付けることもでき、砥石チップ１０も、必ずしも実施の形態で述べたような砥粒層と下地層の２層構造にする必要はなく、砥粒層一層だけでもよいものである。

さらに、上記した実施の形態においては、砥石チップ１０の気孔１６内に、ポリエステル樹脂あるいはフェノール樹脂を含浸する例について述べたが、気孔１６内に含浸する樹脂は特に限定されるものではなく、砥石強度の向上等に寄与できるものであれば、あらゆる種類の樹脂を使用可能である。

本発明の実施の形態を示すビトリファイドボンド砥石の全体図である。 気孔内に樹脂を含浸させた砥石チップの内部構造を示す図である。 砥石チップを砥石コアに接着する第１の実施例を示す流れ図である。 砥石チップを砥石コアに接着する第２の実施例を示す流れ図である。 砥石チップを砥石コアに接着する第３の実施例を示す流れ図である。 砥石チップを砥石コアに接着する第４の実施例を示す流れ図である。

符号の説明

１０・・・砥石チップ、１０ａ・・・接着面、１１・・・超砥粒砥石、１２・・・ビトリファイドボンド、１６・・・気孔、１７・・・樹脂、２０・・・砥石コア、２１・・・ビトリファイドボンド砥石車。

Claims (4)

1. 下記（１）〜（５）の工程を順次行ってビトリファイドボンド砥石を製造することを特徴とする砥石製造方法。
   （１）ＣＢＮあるいはダイヤモンド等の超砥粒と、ビトリファイドボンド等からなる原料を混合し、該原料を型内に充填してプレス成形するとともに、焼成して砥石チップを成形し、
   （２）該砥石チップの接着面に印象用材料を塗布して、該印象用材料を硬化させ、
   （３）前記砥石チップを液状の樹脂に浸して真空脱泡し、液状の樹脂を砥石チップの気孔内に含浸させ、
   （４）前記砥石チップより前記印象用材料を取り除くとともに、砥石チップの気孔内に含浸された前記樹脂を硬化させ、
   （５）前記砥石チップの接着面を接着剤によって砥石コアへ接着する。
2. 下記（１）〜（４）の工程を順次行ってビトリファイドボンド砥石を製造することを特徴とする砥石製造方法。
   （１）ＣＢＮあるいはダイヤモンド等の超砥粒と、ビトリファイドボンド等からなる原料を混合し、該原料を型内に充填してプレス成形するとともに、焼成して砥石チップを成形し、
   （２）該砥石チップの接着面を接着剤によって砥石コアに接着して砥石車とし、
   （３）前記砥石車を液状の樹脂に浸して真空脱泡し、液状の樹脂を砥石チップの気孔内に含浸させ、
   （４）前記砥石チップの気孔内に含浸された前記樹脂を、常温でもしくは熱を加えて乾燥し、硬化させる。
3. 下記（１）〜（６）の工程を順次行ってビトリファイドボンド砥石を製造することを特徴とする砥石製造方法。
   （１）ＣＢＮあるいはダイヤモンド等の超砥粒と、ビトリファイドボンド等からなる原料を混合し、該原料を型内に充填してプレス成形するとともに、焼成して砥石チップを成形し、
   （２）該砥石チップの接着面に接着剤を塗布し、接着剤を硬化させ、
   （３）前記砥石チップを液状の樹脂に浸して真空脱泡し、液状の樹脂を砥石チップの気孔内に含浸させ、
   （４）前記砥石チップの気孔内に含浸された前記樹脂を、常温でもしくは熱を加えて乾燥し、硬化させ、
   （５）前記砥石チップの接着面にショットブラスト処理を施し、前記接着面に塗布した接着剤を表面に露出させ、
   （６）前記砥石チップの接着面を、前記接着面に塗布した接着剤と同種の接着剤によって砥石コアへ接着する。
4. 下記（１）〜（５）の工程を順次行ってビトリファイドボンド砥石を製造することを特徴とする砥石製造方法。
   （１）ＣＢＮあるいはダイヤモンド等の超砥粒と、ビトリファイドボンド等からなる原料を混合し、該原料を型内に充填してプレス成形するとともに、焼成して砥石チップを成形し、
   （２）該砥石チップを液状の樹脂に浸して真空脱泡し、液状の樹脂を砥石チップの気孔内に含浸させ、
   （３）前記砥石チップの気孔内に含浸された前記樹脂を、常温でもしくは熱を加えて乾燥し、硬化させ、
   （４）前記砥石チップの接着面にショットブラスト処理を施し、
   （５）前記砥石チップの接着面を接着剤によって砥石コアへ接着する。
   
   

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