JP2007015054A

JP2007015054A - レジンボンド超砥石及びそれを用いた研削ホイール

Info

Publication number: JP2007015054A
Application number: JP2005198826A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Sato; 政和佐藤; Katsuhiko Yamashita; 勝彦山下
Original assignee: MITSUI KENSAKU TOISHI KK
Current assignee: MITSUI KENSAKU TOISHI KK
Priority date: 2005-07-07
Filing date: 2005-07-07
Publication date: 2007-01-25

Abstract

【課題】グラファイト等の研削比改良剤を含有するレジンボンド超砥石の研削性能特に研削比を高める。
【解決手段】超砥粒２１と、グラファイト粒及び六方晶窒化ホウ素粒よりなる群から選ばれる少なくとも１種からなる研削比改良剤２２と、これらを結合するボンドレジン２３とを含んでなるレジンボンド超砥石２であって、研削比改良剤２２の平均粒径は超砥粒２１の平均粒径の１．２倍以上３．８倍以下である。このレジンボンド超砥石２を砥石担持体により担持することで研削ホイールが得られる。
【選択図】図３

Description

本発明は、金属表面の研削加工に好適に利用されるレジンボンド砥石及びそれを用いた研削ホイールに関するものであり、特に砥粒として立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）砥粒などの超砥粒を使用した所謂レジンボンド超砥石及びそれを用いた研削ホイールに関するものである。

砥粒としてＣＢＮやダイヤモンドからなるものを用いたレジンボンド超砥石において、研削性能を向上させるために、固体潤滑剤としてのグラファイトを含有させることが行われている。

このような技術については、例えば、特開昭５１−８４４８５号公報［特許文献１］、特開昭６２−２８１７６号公報［特許文献２］、特開平１１−２２１７７２号公報［特許文献３］及び特開２００１−７１２７５号公報［特許文献４］に記載がある。これらの特許文献には、グラファイトの粒径につき記載がないか、あるいは１５μｍ以下の比較的小さな粒径をもつグラファイトが使用されている。

また、特開平１１−１８８６３３号公報［特許文献５］には、粒径０．５〜５０μｍのグラファイトを含有させたレジンボンド超砥石に関する記載がある。この特許文献の技術においては、粒径５〜１２５μｍの超砥粒が使用されている。
特開昭５１−８４４８５号公報特開昭６２−２８１７６号公報特開平１１−２２１７７２号公報特開２００１−７１２７５号公報特開平１１−１８８６３３号公報

上記特許文献には、グラファイトの粒径と超砥粒の粒径との関連性が超砥石の研削性能特に研削比に及ぼす影響についての示唆はない。

本発明は、グラファイト等の研削比改良剤を含有するレジンボンド超砥石の研削性能特に研削比を高めることを目的とするものである。本発明者は、この目的を達成すべくグラファイト等の研削比改良剤の粒径と超砥粒の粒径との技術的関連性につき鋭意研究の結果、本発明をなすに至った。

本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
超砥粒と、グラファイト粒及び六方晶窒化ホウ素粒よりなる群から選ばれる少なくとも１種からなる研削比改良剤と、これらを結合するボンドレジンとを含んでなるレジンボンド超砥石であって、
前記研削比改良剤の平均粒径は前記超砥粒の平均粒径の１．２倍以上３．８倍以下であることを特徴とするレジンボンド超砥石、
が提供される。

本発明の一態様においては、前記研削比改良剤の平均粒径は前記超砥粒の平均粒径の１．６倍以上３．２倍以下である。本発明の一態様においては、前記研削比改良剤は前記超砥粒１００重量部に対して１３重量部以上３８重量部以下含有されている。本発明の一態様においては、前記研削比改良剤は前記超砥粒１００重量部に対して２０重量部以上３４重量部以下含有されている。本発明の一態様においては、前記超砥粒の平均粒径は４０μｍ以上１０５μｍ以下である。本発明の一態様においては、前記研削比改良剤の平均粒径は５０μｍ以上３８０μｍ以下である。本発明の一態様においては、前記超砥粒は立方晶窒化ホウ素砥粒である。本発明の一態様においては、前記ボンドレジンはフェノール樹脂である。

また、本発明によれば、以上のようなレジンボンド超砥石を砥石担持体により担持してなる研削ホイール、が提供される。

本発明によれば、レジンボンド超砥石におけるグラファイト粒及び六方晶窒化ホウ素粒よりなる群から選ばれる少なくとも１種からなる研削比改良剤の平均粒径を超砥粒の平均粒径の１．２倍以上３．８倍以下としたので、研削加工に伴うボンドレジンからの研削比改良剤の脱落により超砥粒の大きさ以上の大きさのポケットが形成され、かくして切れ味がよく大きな研削比での研削加工が可能なレジンボンド超砥石及びそれを用いた研削ホイールが提供される。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明によるレジンボンド超砥石及びそれを用いた研削ホイールの一実施形態を示す模式的底面図であり、図２はその模式的断面図であり、図３はその超砥石部分の模式的拡大図である。

図１及び図２に示されている様に、超砥石２が砥石担持体４により担持されている。砥石担持体４は、カップ状をなしており、その中心部には研削機の回転軸を挿通するための軸孔４１が設けられている。符号Ｏは研削機の回転軸の回転中心即ち軸孔の中心を示す。超砥石２は砥石担持体４の外周部の下端面に接着剤により接合されている。

図３に示されている様に、超砥石２は、多数の超砥粒２１及び多数のグラファイト粒２２を結合材としてのボンドレジン２３により結合してなるものである。

超砥粒２１としては、立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）またはダイヤモンドからなるものが例示される。超砥粒の平均粒径は、４０μｍ以上１０５μｍ以下程度が例示される。超砥石２中における超砥粒２１の含有量は、集中度表示で、３０〜１２０程度が例示され、４０〜１００程度が好ましく、５０〜８０程度がより好ましい。

グラファイト粒２２は研削比改良剤として使用されている。本発明においては、研削比改良剤としてグラファイト粒に代えて又はグラファイト粒と共に六方晶窒化ホウ素（ＨＢＮ）粒を使用することもできる。以下においては研削比改良剤としてのグラファイト粒につき説明するが、この説明は研削比改良剤としての六方晶窒化ホウ素（ＨＢＮ）粒又はグラファイト粒とＨＢＮ粒との混合物についても当てはまる。

さて、グラファイト粒２２の平均粒径は、超砥粒２１の平均粒径の１．２倍以上３．８倍以下であり、例えば５０μｍ以上３８０μｍ以下である。このような大きさのグラファイト粒２２を使用することで、研削加工に伴うボンドレジン２３からのグラファイト粒２２の脱落により超砥粒２１の大きさ以上の大きさのポケットが形成され、このポケットが研削液及び研削粉の一時的貯留の機能を果たし、かくして切れ味がよく大きな研削比での研削加工が可能となる。このような作用を一層高めるためには、グラファイト粒２２の平均粒径は超砥粒２１の平均粒径の１．６倍以上３．２倍以下であるのが好ましい。また、上記機能の発揮のためには、グラファイト粒２２は超砥粒１００重量部に対して、１３重量部以上３８重量部以下含有されているのが好ましく、２０重量部以上３４重量部以下含有されているのがより好ましい。

ボンドレジン２３としては、フェノール樹脂、その他の合成樹脂が挙げられる。

超砥石２は、ボンドレジン２３中に、上記超砥粒２１及びグラファイト粒２２に加えて、他の充填剤２４を添加したものであってもよい。この充填剤としては、銅粉やＮｉ粉等の金属粉、氷晶石粉、グリーンカーボランダム（ＧＣ）粉等が例示される。これらの充填剤の平均粒径は、例えば、金属粉については３〜２０μｍ程度が例示され、氷晶石粉については４０〜７０μｍ程度が例示され、ＧＣ粉については１０〜２０μｍ程度が例示される。超砥石２中におけるこれら充填剤の含有量は、超砥粒２１の含有量１００重量部に対して、０〜３００重量部であり、３０〜２００重量部程度が好ましく、７０〜１５０重量部程度がより好ましい。

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。

［実施例１］
図１〜図３に関し説明した超砥石研削ホイールを、以下のようにして作製した。即ち、外周部下端面の幅Ｗが１０ｍｍで、外径Ｄ１φが１５０ｍｍで、内径Ｄ２φが２５ｍｍの砥石担持体４を作製した。この砥石担持体４の外周部下端面上に、接着剤により厚さＸが３ｍｍで幅がＷ（＝１０ｍｍ）の超砥石２を接合して、全体厚さＴが２５ｍｍのカップ型の研削ホイールを得た。

超砥石２において、超砥粒２１として平均粒径９４μｍ（＃１７０相当）のＣＢＮ砥粒を使用し、超砥粒の配合量は集中度６５となるようにした。この超砥粒１００重量部に対して、ボンドレジン２３としてのフェノール樹脂４５．８３重量部、グラファイト粒２０．２７重量部、並びにその他の充填剤２４として金属粉である平均粒径１０μｍの銅粉５２．００重量部、平均粒径５０μｍの氷晶石粉７．９３重量部及び粒径１５μｍのＧＣ粉９．４０重量部を配合した。

グラファイト粒２２として互いに粒径の異なるもの７種類を使用して、７種類の超砥石を備えた研削ホイールサンプルＢ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈを作製した。なお、比較のために、グラファイト粒を配合せず、且つ、銅粉配合量を７８．００重量部に変更し、ＧＣ粉配合量を２８．２０重量部に変更して、超砥石を備えた研削ホイールサンプルＡを作製した。研削ホイールサンプルＢ〜Ｈについて、各超砥石のグラファイト粒の粒径及び超砥粒の粒径に対するグラファイト粒の粒径の比（粒径比）は、以下の表１に示されるとおりであった。

これら８種類の超砥石研削ホイールサンプルＡ〜Ｈのそれぞれを研削機に装着し、以下に示す条件で、ドレッシング及び被研削物の研削を行った。

ドレッシングは、＃１２０ＧＣカップ型砥石を用いて、ホイール周速度１３．３ｍ／ｓ、ドレッサ周速度１３．３ｍ／ｓ、送り速度１００ｍｍ／ｍｉｎ、切り込み量３０μｍ、総切り込み量４．５ｍｍで行った。このドレッシングによる研削ホイール超砥石の摩耗量（ドレス摩耗量）は、以下の表１に示す通りであった。

また、このドレッシングを行った超砥石研削ホイールのそれぞれを用いて、被研削物であるＦＣ２５０製で直径３０ｍｍの丸棒の端面を湿式インフィード研削した。その際、ホイール周速度２５ｍ／ｓ、被研削物回転数３４０ｒｐｍ、切り込み速度２６ｍｍ／ｍｉｎとし、ケミカルソリューションタイプの研削液（５０倍希釈液）を用いた。

この研削の際の研削比は、以下の表１に示す通りであった。

また、研削比及びドレス摩耗量について得られた結果をそれぞれ図４及び図５に示す。

以上の結果から分かるように、特に、研削比においては、研削ホイールサンプルＣ〜ＧとくにＤ〜Ｆが優れている。従って、粒径比が１．２〜３．８とくに１．６〜３．２で研削比に優れたものが得られる。

［実施例２］
超砥石２において、超砥粒２１として粒径４９μｍ（＃３２５相当）のＣＢＮ砥粒を使用し、更にグラファイト粒の粒径及び超砥粒の粒径に対するグラファイト粒の粒径の比（粒径比）を以下の表２に示されるとおりにしたことを除いて、実施例１と同様にして７種類の超砥石を備えた研削ホイールサンプルｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈを作製した。なお、比較のために、グラファイト粒を配合せず、且つ、超砥粒１００重量部に対して、銅粉配合量を７８．００重量部に変更し、ＧＣ粉配合量を２８．２０重量部に変更して、超砥石を備えた研削ホイールサンプルａを作製した。研削ホイールサンプルｂ〜ｈについて、各超砥石のグラファイト粒の粒径及び超砥粒の粒径に対するグラファイト粒の粒径の比（粒径比）は、以下の表２に示されるとおりであった。

これら８種類の超砥石研削ホイールサンプルａ〜ｈのそれぞれを研削機に装着し、被研削物であるＦＣ２５０製で直径３０ｍｍの丸棒の端面の湿式インフィード研削の際の切り込み速度を１０ｍｍ／ｍｉｎとしたこと以外は実施例１と同様の条件で、ドレッシング及び被研削物の研削を行った。

ドレッシングによる研削ホイール超砥石の摩耗量（ドレス摩耗量）及び被研削物の端面の湿式インフィード研削の際の研削比は、以下の表２に示す通りであった。

また、研削比及びドレス摩耗量について得られた結果をそれぞれ図６及び図７に示す。

［実施例３］
超砥石２において、超砥粒２１として粒径４９μｍ（＃３２５相当）のＣＢＮ砥粒を使用し且つグラファイト粒２２として平均粒径８２μｍのものを使用し、超砥粒の粒径に対するグラファイト粒の粒径の比を１．６７として、実施例２と同様にして但し超砥粒１００重量部に対するグラファイト粒、銅粉、氷晶石粉及びＧＣ粉の量が互いに異なる９種類の超砥石を備えた研削ホイールサンプル１，２，３，４，５，６，７，８，９を作製した。超砥粒１００重量部に対する各超砥石のグラファイト粒、銅粉、氷晶石粉及びＧＣ粉の量は、以下の表３に示されるとおりであった。

これら９種類の超砥石研削ホイールのそれぞれを研削機に装着し、被研削物としてＳＵＪ２（焼入れ）製で直径２０ｍｍの丸棒を用い且つその端面の湿式インフィード研削の際の切り込み速度を２．５ｍｍ／ｍｉｎとしたこと以外は実施例２と同様の条件で、ドレッシング及び被研削物の研削を行った。

ドレッシングによる研削ホイール超砥石の摩耗量（ドレス摩耗量）及び被研削物の端面の湿式インフィード研削の際の研削比は、以下の表３に示す通りであった。

また、研削比及びドレス摩耗量について得られた結果をそれぞれ図８及び図９に示す。

以上の結果から分かるように、特に、研削比においては、研削ホイールサンプル３〜７とくに４〜６が優れている。従って、超砥粒１００重量部に対するグラファイト粒の量が１３重量部以上３８重量部以下とくに２０重量部以上３４重量部以下で研削比に優れたものが得られる。

本発明によるレジンボンド超砥石及びそれを用いた研削ホイールの一実施形態を示す模式的底面図である。図１の模式的断面図である。超砥石部分の模式的拡大図である。実施例で研削比について得られた結果を示す図である。実施例でドレス摩耗量について得られた結果を示す図である。実施例で研削比について得られた結果を示す図である。実施例でドレス摩耗量について得られた結果を示す図である。実施例で研削比について得られた結果を示す図である。実施例でドレス摩耗量について得られた結果を示す図である。

符号の説明

２超砥石
２１超砥粒
２２グラファイト粒
２３ボンドレジン
２４充填剤
４砥石担持体
４１軸孔
Ｏ研削ホイールの回転中心

Claims

超砥粒と、グラファイト粒及び六方晶窒化ホウ素粒よりなる群から選ばれる少なくとも１種からなる研削比改良剤と、これらを結合するボンドレジンとを含んでなるレジンボンド超砥石であって、
前記研削比改良剤の平均粒径は前記超砥粒の平均粒径の１．２倍以上３．８倍以下であることを特徴とするレジンボンド超砥石。
前記研削比改良剤の平均粒径は前記超砥粒の平均粒径の１．６倍以上３．２倍以下であることを特徴とする、請求項１に記載のレジンボンド超砥石。
前記研削比改良剤は前記超砥粒１００重量部に対して１３重量部以上３８重量部以下含有されていることを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載のレジンボンド超砥石。
前記研削比改良剤は前記超砥粒１００重量部に対して２０重量部以上３４重量部以下含有されていることを特徴とする、請求項３に記載のレジンボンド超砥石。
前記超砥粒の平均粒径は４０μｍ以上１０５μｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のレジンボンド超砥石。
前記研削比改良剤の平均粒径は５０μｍ以上３８０μｍ以下であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のレジンボンド超砥石。
前記超砥粒は立方晶窒化ホウ素砥粒であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載のレジンボンド超砥石。
前記ボンドレジンはフェノール樹脂であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のレジンボンド超砥石。
請求項１〜８のいずれかに記載のレジンボンド超砥石を砥石担持体により担持してなる研削ホイール。