JP2007054905A - Vitrified diamond wheel - Google Patents

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Takashi Iwakuma
隆 岩隈
Masanori Matsukawa
正範 松川
Seiya Ogata
誠也 緒方
Naoki Toge
直樹 峠
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Noritake Super Abrasive Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vitrified diamond wheel, having excellent sharpness by strengthening abrasive grain retaining force. <P>SOLUTION: An abrasive grain layer 1 is formed by coupling diamond abrasive grains having a coating 2 by a vitrified bond 4. The coating 2 is made of one selected from Cr, Ti, Si, V, Zr, Mo and Nr or oxide, nitride or boride thereof, and the coating covers the surface area of the diamond abrasive grain by 30% or more. An inner layer 2a made of a metal carbide is formed on a boundary with the diamond abrasive grains 3, and an outer layer 2b made of metal of the same kind as the metal carbide, or oxide, nitride or boride of the metal of the same kind is formed on the surface layer coming into contact with the vitrified bond 4. A reaction layer 2c with the oxide, nitride or boride of metal or Si element is formed on the boundary between the coating 2 and the vitrified bond. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンドで結合したビトリファイドダイヤモンドホイールに関し、特に、砥粒保持力を向上させたビトリファイドダイヤモンドホイールに関する。   The present invention relates to a vitrified diamond wheel in which diamond abrasive grains are bonded by vitrified bond, and more particularly to a vitrified diamond wheel having improved abrasive grain retention.

ビトリファイドホイールでは、ダイヤモンド砥粒の濡れ性を高めるために、製造工程の焼成過程で数日かけて成形している。ガラス質であるビトリファイドボンドは、冷却工程に時間をかけないと、冷却時にクラックが入ってしまい、これによってボンドの強度が弱まり、砥粒保持力が低下するからである。   Vitrified wheels are molded over several days in the firing process of the manufacturing process in order to increase the wettability of diamond abrasive grains. This is because a vitrified bond that is a vitreous material is cracked during cooling unless it takes a long time for the cooling process, thereby reducing the strength of the bond and reducing the abrasive holding power.

ビトリファイドボンドを用いた技術に関して、さまざまな改良がなされている。
例えば、特許文献１には、ダイヤモンド砥粒の表面に金属炭化物で被覆したものが記載されている。また、特許文献２には、ダイヤモンド砥粒の表面に、金属素地にセラミック粒子を分散した組織を有する被覆を形成したものが記載されている。また、特許文献３には、金属層を介してダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンドと結合させ、金属層には同種または異種の金属粒子を包含し、多数の突起を持つ表面を形成したものが記載されている。
また、特許文献４には、チタン、銅、ニッケル、及びそれらの合金、及びそれらの組み合わせからなる群より選択された金属でダイヤモンド砥粒を被覆したガラス質結合剤の研削工具が記載され、特許文献５には、窒化チタンを砥粒に被覆したビトリファイドボンド砥石が記載されている。 Various improvements have been made regarding the technology using vitrified bonds.
For example, Patent Document 1 describes a diamond abrasive grain having a surface coated with a metal carbide. Patent Document 2 describes a diamond abrasive grain having a coating having a structure in which ceramic particles are dispersed in a metal substrate. Patent Document 3 describes a method in which diamond abrasive grains are bonded to a vitrified bond through a metal layer, and the metal layer includes the same kind or different kinds of metal particles to form a surface having a large number of protrusions. ing.
Patent Document 4 describes a vitreous binder grinding tool in which diamond abrasive grains are coated with a metal selected from the group consisting of titanium, copper, nickel, and alloys thereof, and combinations thereof. Document 5 describes a vitrified bond grindstone in which titanium nitride is coated on abrasive grains.

特開２００１−３２２０６７号公報JP 2001-332067 A 特開平７−１４８６６６号公報JP-A-7-148666 特開平８−１５０５６７号公報JP-A-8-150567 特表平１１−５０９７８５号公報Japanese National Patent Publication No. 11-509785 特開平０４−３３１０７６号公報Japanese Patent Laid-Open No. 04-331076

基本的に、グラファイトやダイヤモンドに対して、ガラスの溶融物は濡れ性が悪い。特許文献１に記載のものでは、炭素を含む金属炭化物とガラス質のビトリファイドボンドとの濡れ性が悪いため、ボンドと砥粒との接合強度が弱く、砥粒保持力が十分に得られないため、研削中に砥粒が脱落しやすい。また、特許文献２、特許文献３に記載のものでは、ダイヤモンド砥粒と金属とは化学反応をおこさないため、両者は機械的結合に留まり、接合強度が不足する。
また、特許文献４、５に記載されたものは、単層の被覆を用いているため、砥粒との結合力の強化と、ビトリファイドボンドとの濡れ性の向上の両方を満たすことはできない。
従って、これらの技術によると、ビトリファイドボンドとの濡れ性を確保しつつ、焼成後の冷却工程において、冷却時にクラックが発生することによる砥粒保持力の低下を解決することができない。 Basically, glass melts have poor wettability relative to graphite and diamond. In the thing of patent document 1, since the wettability of the metal carbide containing carbon and a vitreous vitrified bond is bad, since the joint strength of a bond and an abrasive grain is weak and an abrasive grain retention force cannot fully be obtained. Abrasive grains easily fall off during grinding. Moreover, in the thing of patent document 2 and patent document 3, since a diamond abrasive grain and a metal do not cause a chemical reaction, both remain in a mechanical coupling | bonding and joint strength is insufficient.
Moreover, since what was described in patent documents 4 and 5 uses the coating of a single layer, it cannot satisfy | fill both the reinforcement | strengthening of the adhesive force with an abrasive grain, and the improvement of the wettability with a vitrified bond.
Therefore, according to these technologies, it is impossible to solve the decrease in the abrasive grain holding force due to the generation of cracks during cooling in the cooling step after firing while ensuring wettability with the vitrified bond.

本発明は、以上の問題点を解決するためになされたもので、砥粒保持力を強固にして、切れ味の優れたビトリファイドダイヤモンドホイールを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a vitrified diamond wheel having an excellent sharpness by strengthening the holding power of abrasive grains.

以上の課題を解決するために、本発明のビトリファイドダイヤモンドホイールは、金属または金属の化合物を被覆したダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンド中に分散させたホイールにおいて、前記被覆とビトリファイドボンドとの境界に、前記金属の酸化物、窒化物、または硼化物とＳｉ元素との反応層が形成されていることを特徴とする。
被覆とビトリファイドボンドとの境界に、前記金属の酸化物、窒化物、または硼化物とＳｉ元素との反応層が形成されていることにより、被覆とビトリファイドボンドとの結合が強固になり、砥粒保持力が向上する。 In order to solve the above problems, the vitrified diamond wheel of the present invention is a wheel in which diamond abrasive grains coated with a metal or a metal compound are dispersed in a vitrified bond, and the boundary between the coating and the vitrified bond is A reaction layer of metal oxide, nitride, or boride and Si element is formed.
By forming a reaction layer of the metal oxide, nitride or boride and Si element at the boundary between the coating and the vitrified bond, the bond between the coating and the vitrified bond becomes stronger, and the abrasive grains Holding power is improved.

本発明においては、前記被覆が、ダイヤモンド砥粒との境界は金属炭化物からなり、ビトリファイドボンドと接触する表層は前記金属炭化物と同種の金属、または同種の金属の酸化物、窒化物、または硼化物からなる２層構造となっており、前記被覆がダイヤモンド砥粒の表面積の３０％以上を覆っていることを特徴とする。
ダイヤモンド砥粒の周囲には金属炭化物が形成されて、ダイヤモンド砥粒と強固に結合しかつ、ビトリファイドボンドと接触する領域には、炭化物ではない層、すなわち、金属の酸化物、窒化物、または硼化物と、Ｓｉ元素との反応層ができる。金属被覆した砥粒を、あらかじめ熱処理して酸化皮膜、窒化皮膜を形成させたものは、よりＳｉ元素との反応性がよく濡れ性もよいことから、十分な砥粒保持力を得ることができる。このために、冷却時にマイクロクラックが発生しても、マイクロクラックによって砥粒が脱落することを防止でき、焼成後の冷却時間を短くしても、十分な砥粒保持力を得ることができる。 In the present invention, the coating is made of a metal carbide at the boundary with the diamond abrasive grains, and the surface layer in contact with the vitrified bond is the same metal as the metal carbide, or an oxide, nitride, or boride of the same metal. It has a two-layer structure, and the coating covers 30% or more of the surface area of the diamond abrasive grains.
Metal carbide is formed around the diamond abrasive grains, and the non-carbide layer, that is, metal oxide, nitride, or boron, is in the region that is firmly bonded to the diamond abrasive grains and is in contact with the vitrified bond. A reaction layer of the compound and Si element is formed. A metal-coated abrasive grain that has been heat-treated in advance to form an oxide film or a nitride film is more reactive with Si elements and has better wettability, so that sufficient abrasive grain retention can be obtained. . For this reason, even if a microcrack occurs during cooling, it is possible to prevent the abrasive grains from falling off due to the microcrack, and even if the cooling time after firing is shortened, a sufficient abrasive grain holding force can be obtained.

被覆がダイヤモンド砥粒を覆う割合がダイヤモンド砥粒の表面積の３０％未満であると、金属酸化物や窒化物の結合があっても、被覆がダイヤモンド砥石の表面を覆う割合が少ないため、十分な砥粒保持力が得られない。また、表層のダイヤ部よりＣＯやＣＯ2などのガスにより空隙が発生するため砥粒保持力が低下してしまう。 When the ratio of the coating covering the diamond abrasive grains is less than 30% of the surface area of the diamond abrasive grains, even if there is a bond of metal oxide or nitride, the ratio of the coating covering the surface of the diamond grinding stone is small. Abrasive grain retention cannot be obtained. In addition, since voids are generated by gas such as CO or CO 2 from the diamond portion of the surface layer, the abrasive grain holding power is reduced.

上述した、ダイヤモンド砥粒との間で炭化物を形成する金属として、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｎｂのいずれかを用いることができる。   Any of Cr, Ti, Si, V, Zr, Mo, and Nb can be used as the metal that forms carbides with the diamond abrasive grains described above.

本発明においては、前記ビトリファイドボンドは、フィラーを除くガラス質成分中にＳｉＯ2を２５体積％以上、ＺｎＯを１０体積％以上含むものであることを特徴とする。
ＳｉＯ2の含有率が２５体積％未満であると、前述の金属、金属酸化物、金属窒化物と結合する確率が少なくなり、目的とする砥粒保持力が得られず、成形性も悪い。ＺｎＯの含有率が１０体積％未満であると、砥粒保持力が高いままで、ボンド後退性が低下する。切粉によるボンド後退および、ドレッシングによるボンド後退性は、研削時の目詰まりの抑制、切味の持続に効果があるが、以上の理由によりボンド後退性が低下すると、切れ味が低下する。 In the present invention, the vitrified bond is characterized by containing 25% by volume or more of SiO 2 and 10% by volume or more of ZnO in the vitreous component excluding the filler.
When the content of SiO 2 is less than 25% by volume, the probability of bonding with the aforementioned metal, metal oxide, or metal nitride is reduced, the intended abrasive grain holding power cannot be obtained, and the moldability is poor. When the ZnO content is less than 10% by volume, the abrasive retentivity remains high and the bond receding property decreases. Bond receding due to chips and bond receding due to dressing are effective in suppressing clogging during grinding and sustaining sharpness. However, if the bond receding is reduced for the above reasons, the sharpness is lowered.

本発明によると、被覆とビトリファイドボンドとの境界に、前記金属の酸化物、窒化物、または硼化物とＳｉ元素との反応層が形成されていることにより、被覆とビトリファイドボンドとの結合が強固になり、砥粒保持力が向上する。
また、ダイヤモンド砥粒の周囲には金属炭化物が形成されて、ダイヤモンド砥粒と強固に結合しかつ、ビトリファイドボンドと接触する領域には、炭化物ではない層、すなわち、金属の酸化物、窒化物、または硼化物と、Ｓｉ元素との反応層ができるため、金属被覆した砥粒を熱処理してあらかじめ、酸化皮膜、窒化皮膜を形成させたものはよりＳｉ元素との反応性がよく、十分な砥粒保持力を得ることができる。このために、冷却時にマイクロクラックが発生しても、マイクロクラックによって砥粒が脱落することを防止でき、焼成後の冷却時間を短くしても、十分な砥粒保持力を得ることができるため、切れ味の優れたビトリファイドダイヤモンドホイールを実現することができる。 According to the present invention, since the reaction layer of the metal oxide, nitride, boride, and Si element is formed at the boundary between the coating and the vitrified bond, the bond between the coating and the vitrified bond is strong. Thus, the holding power of the abrasive grains is improved.
Further, a metal carbide is formed around the diamond abrasive grains, and a region that is firmly bonded to the diamond abrasive grains and in contact with the vitrified bond is a layer that is not a carbide, that is, a metal oxide, nitride, Alternatively, since a reaction layer of boride and Si element is formed, a metal-coated abrasive grain is heat-treated in advance to form an oxide film or a nitride film, which is more reactive with Si element and has sufficient abrasiveness. Grain retention can be obtained. For this reason, even if microcracks occur during cooling, it is possible to prevent abrasive grains from falling off due to microcracks, and even if the cooling time after firing is shortened, sufficient abrasive grain retention can be obtained. A vitrified diamond wheel with excellent sharpness can be realized.

以下に、本発明をその実施形態に基づいて説明する。
図１に、本発明の実施形態に係るビトリファイドダイヤモンドホイールの砥粒層を示す。
図１（ａ）において、砥粒層１は、被覆２を施したダイヤモンド砥粒３を、ビトリファイドボンド４で結合してなるものである。被覆２は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｎｂのいずれか、または、これらの酸化物、窒化物、または硼化物からなり、ダイヤモンド砥粒の表面積の３０％以上を覆っている。この砥粒層１は、窒素またはアルゴンの不活性雰囲気、あるいは減圧雰囲気で５００℃以上９００℃以下の温度で焼成される。 Below, this invention is demonstrated based on the embodiment.
FIG. 1 shows an abrasive layer of a vitrified diamond wheel according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1A, the abrasive grain layer 1 is formed by bonding diamond abrasive grains 3 coated with a coating 2 with vitrified bonds 4. The coating 2 is made of any one of Cr, Ti, Si, V, Zr, Mo, and Nb, or an oxide, nitride, or boride thereof, and covers 30% or more of the surface area of the diamond abrasive grains. . The abrasive grain layer 1 is fired at a temperature of 500 ° C. or more and 900 ° C. or less in an inert atmosphere of nitrogen or argon or a reduced pressure atmosphere.

図１（ｂ）に、ダイヤモンド砥粒３が被覆されている様子を拡大して示す。ダイヤモンド砥粒３との境界には金属炭化物からなる内層２ａが形成され、ビトリファイドボンド４と接触する表層には、金属炭化物と同種の金属、または同種の金属の酸化物、窒化物、または硼化物からなる外層２ｂが形成されている。
金属の炭化物と、これと同種の金属の酸化物、窒化物、または硼化物からなる２層構造は、あらかじめ金属被覆された砥粒を、例えば、５００℃〜８００℃で大気または窒素雰囲気で熱処理を加えることによって形成される。こうして形成された砥粒とビトリファイドボンドとを混合し、窒素またはアルゴンの不活性雰囲気、あるいは減圧雰囲気で５００℃以上９００℃以下の温度で焼成することで、ボンド中に含まれるＳｉ元素と強固な反応層を形成することができる。
Ｓｉ層との反応層２ｃの厚みは、３μｍ以上１５μｍ以下であることが望ましい。反応層２ｃの厚みが３μｍ未満であると、ほとんど反応していないことに等しく、結合が単なる物理的な力によるかしめと同じレベルとなり砥粒保持力が弱い。一方、反応層２ｃの厚みが１５μｍを超えると、被覆金属の拡散がおこり、砥粒を被覆した状態が保てなくなるため、砥粒保持力は低下する。
内層２ａによって、ダイヤモンド砥粒３との結合が強まり、外層２ｂによって、ビトリファイドボンド４との反応層２ｃができる。そのため、図１（ａ）に示すように、焼成後の冷却工程においてマイクロクラック５が発生しても、ダイヤモンド砥粒３は炭化物の反応層によって強固に結合され、砥粒保持力は十分に確保される。 FIG. 1B shows an enlarged view of the diamond abrasive grains 3 being coated. An inner layer 2 a made of a metal carbide is formed at the boundary with the diamond abrasive grain 3, and the same kind of metal as the metal carbide, or an oxide, nitride, or boride of the same kind of metal carbide is formed on the surface layer in contact with the vitrified bond 4. An outer layer 2b made of is formed.
A two-layer structure comprising a metal carbide and an oxide, nitride, or boride of the same type of metal is used to heat treat a metal-coated abrasive grain in the air or in a nitrogen atmosphere at, for example, 500 ° C. to 800 ° C. Formed by adding. The thus formed abrasive grains and vitrified bond are mixed and fired at a temperature of 500 ° C. or higher and 900 ° C. or lower in an inert atmosphere of nitrogen or argon, or a reduced pressure atmosphere, so that the Si element contained in the bond and strong A reaction layer can be formed.
The thickness of the reaction layer 2c with the Si layer is preferably 3 μm or more and 15 μm or less. When the thickness of the reaction layer 2c is less than 3 μm, it is equivalent to almost no reaction, and the bonding becomes the same level as that of caulking by a physical force, and the abrasive grain holding force is weak. On the other hand, when the thickness of the reaction layer 2c exceeds 15 μm, the coated metal is diffused, and the state where the abrasive grains are coated cannot be maintained, so that the abrasive retention force decreases.
Bonding with the diamond abrasive grains 3 is strengthened by the inner layer 2a, and a reaction layer 2c with the vitrified bond 4 is formed by the outer layer 2b. Therefore, as shown in FIG. 1 (a), even if microcracks 5 are generated in the cooling step after firing, the diamond abrasive grains 3 are firmly bonded by the carbide reaction layer, and sufficient holding power for the abrasive grains is secured. Is done.

本実施形態と比較するために、通常のビトリファイドホイールの砥粒層を図２に示す。
図２において、砥粒層１１は、ダイヤモンド砥粒３を、ビトリファイドボンド４で結合してなるものであり、ダイヤモンド砥粒３には被覆が施されていない。この場合には、焼成後に冷却速度−２３℃／分程度で冷却したときに、マイクロクラック５が発生する。このマイクロクラック５によって、ダイヤモンド砥粒３の保持力が弱まり、ダイヤモンド砥粒３が脱落しやすくなる。 For comparison with the present embodiment, an abrasive layer of a normal vitrified wheel is shown in FIG.
In FIG. 2, the abrasive grain layer 11 is formed by bonding diamond abrasive grains 3 with vitrified bonds 4, and the diamond abrasive grains 3 are not coated. In this case, microcracks 5 occur when cooled at a cooling rate of about −23 ° C./min after firing. Due to the microcracks 5, the holding power of the diamond abrasive grains 3 is weakened, and the diamond abrasive grains 3 are likely to fall off.

図１に示す本実施形態のものは、図２に示すものと比較してわかるように、被覆２によって、マイクロクラック５が発生しても砥粒保持力を維持することができる。従って、短い冷却時間でも保持力の高い状態をつくることができ、製造工程の短縮を図ることができる。   In the present embodiment shown in FIG. 1, as can be seen from the comparison with that shown in FIG. 2, the coating 2 can maintain the abrasive holding force even if microcracks 5 are generated. Therefore, a state with high holding power can be created even with a short cooling time, and the manufacturing process can be shortened.

また、被覆２の金属表面にあらかじめ酸化処理や窒化処理をして、酸化物や窒化物を形成したものは、ビトリファイドボンド４の焼結の濡れ性に優れている。図３（ａ）に、酸化物が形成される場合を示し、図３（ｂ）に、窒化物が形成される場合を示す。
図３（ａ）では、酸化物はそれ自体のＯとＳｉとが結合して、酸化物と、ＳｉＯ2との結びつきが良くなる。また、図３（ｂ）では、窒化物の窒素が、ビトリファイドボンド４の主成分であるＳｉＯ2のＯと置換されて、Ｓｉと結合する。 In addition, the metal surface of the coating 2 that has been oxidized or nitrided in advance to form an oxide or a nitride is excellent in the wettability of sintering of the vitrified bond 4. FIG. 3A shows a case where an oxide is formed, and FIG. 3B shows a case where a nitride is formed.
In FIG. 3A, in the oxide, its own O and Si are bonded, and the bond between the oxide and SiO 2 is improved. In FIG. 3B, the nitride nitrogen is replaced with O of SiO 2 which is the main component of the vitrified bond 4 and bonded to Si.

従来の技術においても、砥粒を金属で被覆して、レジンボンドに対してアンカー効果を持たせたものは存在しているが、ビトリファイドボンドの焼成温度領域である７００℃〜９００℃では、被覆とダイヤモンド砥石との接着力が弱まり、被覆が剥離してしまう。さらにダイヤモンド砥粒と被覆との間の空隙にＣＯやＣＯ2などのガスが発生するという不都合がある。
この点、本発明の実施形態では、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ｖ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｎｂのいずれかの金属を用いることで、被覆２とダイヤモンド砥粒３との間で炭化物の反応層が形成されて砥粒が強固に結合され、上記の問題を生じない。 Even in the prior art, there are those in which the abrasive grains are coated with metal to give an anchor effect to the resin bond, but at 700 ° C. to 900 ° C., which is the firing temperature region of the vitrified bond, the coating is performed. Adhesive strength between the diamond and the diamond grindstone is weakened, and the coating is peeled off. Furthermore, there is a disadvantage that gas such as CO or CO 2 is generated in the gap between the diamond abrasive grains and the coating.
In this regard, in the embodiment of the present invention, a carbide reaction layer is formed between the coating 2 and the diamond abrasive grain 3 by using any one of Cr, Ti, Si, V, Zr, Mo, and Nb. As a result, the abrasive grains are firmly bonded, and the above problem does not occur.

以下に、具体的な試験例を示す。
被覆を施さない砥粒と、チタンの炭化層とＴｉＮが形成された砥粒と、チタンの炭化層とＴｉ０2が形成された砥粒のそれぞれを、ビトリファイドボンドで結合したテストピースを形成して、強度試験を行った。
テストピースの仕様は、以下の通りである。
ＳＤ＃１０００
集中度１２０
ボンド：ＳｉＯ2 ２５〜５０％、ＺｎＯ １０〜３０％、その他Ｂ2０3
テストピースサイズ：４０Ｌ×７Ｗ×４Ｔ
試験条件は、以下の通りである。
３点曲げ試験 支点間距離 ３０ｍｍ
クロスヘッドｓｐ １．５ｍｍ／ｍｉｎ
チャートｓｐ： ５０ｍｍ／ｍｉｎ Specific test examples are shown below.
Abrasive grains not subjected to coating, the abrasive grains carbide layer and TiN is formed of titanium, the respective abrasive grain carbide layer and Ti0 2 is formed of titanium, to form a test piece bonded at vitrified bond A strength test was conducted.
The specifications of the test piece are as follows.
SD # 1000
Concentration 120
Bond: SiO 2 25-50%, ZnO 10-30%, other B 2 0 3
Test piece size: 40L x 7W x 4T
The test conditions are as follows.
3-point bending test Distance between fulcrums 30mm
Cross head sp 1.5mm / min
Chart sp: 50 mm / min

図４に、試験結果を示す。
被覆を施さない砥粒を用いたものに比べて、チタンの炭化層とＴｉＮが形成された砥粒を用いたものは、強度が高まっており、チタンの炭化層とＴｉ０2が形成された砥粒を用いたものでは、さらに強度が向上している。この結果から、チタンのように、ダイヤモンド砥粒との間で炭化物の反応層を形成する金属を用いることの有用性が示されており、これに窒化処理または酸化処理等を行うと、さらに効果があることが実証されている。 FIG. 4 shows the test results.
Compared to those using the abrasive grains not subjected to coating, those using abrasive carbide layer and TiN is formed of titanium, has increased strength, carbide layer and Ti0 2 of the titanium is formed abrasive In the case of using grains, the strength is further improved. This result shows the usefulness of using a metal that forms a carbide reaction layer with diamond abrasive grains, such as titanium, and it is more effective to perform nitriding or oxidation treatment on this metal. It has been proven that there is.

次に、研削試験について説明する。
表１に示す研削条件で研削試験を行った。 Next, the grinding test will be described.
A grinding test was performed under the grinding conditions shown in Table 1.

Figure 2007054905
Figure 2007054905

試験に用いたホイールの仕様は、φ２００Ｄ×１０Ｗ 砥粒粒度は＃８００である。
図５に、研削試験の手順を示す。ＧＣ砥石ツルアーを用いてツルーイングを行った後、ＷＡ砥石でドレッシングを行い、研削を実施した。研削は３個の被削材について行い、１つの試験の終了とした。
図６に、被覆無し砥粒と、チタンの炭化層とＴｉＮが形成された砥粒を用いたものと、チタンの炭化層とＴｉ０2が形成された砥粒を用いたものとについて、送り速度を変化させたときの研削時の摩耗量を比較して示す。図６からわかるように、酸化チタン被覆、窒化チタン被覆が形成されることにより、砥粒保持力が向上するため、摩耗量を低減することができる。 The specification of the wheel used for the test is φ200D × 10W. The abrasive grain size is # 800.
FIG. 5 shows a grinding test procedure. After performing truing using a GC grindstone truer, dressing was performed with a WA grindstone and grinding was performed. Grinding was performed on three workpieces, and one test was completed.
6, the uncoated abrasive grains, and those using abrasive carbide layer and TiN is formed of titanium, for the one using an abrasive carbide layer and Ti0 2 of the titanium is formed, the feed rate The amount of wear at the time of grinding when changing is shown in comparison. As can be seen from FIG. 6, the formation of the titanium oxide coating and the titanium nitride coating improves the abrasive grain holding force, so that the amount of wear can be reduced.

図７に、被覆無し砥粒と、チタンの炭化層とＴｉＮが形成された砥粒を用いたものと、チタンの炭化層とＴｉ０2が形成された砥粒を用いたものとについて、送り速度を変化させたときの、研削時に発生する振動の加速度を示す。ここでは、ビトリファイドボンドの組成を変化させたサンプルを用いており、ＳｉＯ2が２５体積％〜６０体積％、ＺｎＯが１０体積％〜４０体積％含まれるものについては振動の加速度が小さいが、ＺｎＯが１０体積％未満のものでは、送り速度の増大とともに振動の加速度が急増する。また、ＳｉＯ2が２５体積％未満のものは、切れ味が悪く研削が不可能であった。 7, and the uncoated abrasive grains, and those using abrasive carbide layer and TiN is formed of titanium, for the one using an abrasive carbide layer and Ti0 2 of the titanium is formed, the feed rate This shows the acceleration of vibration that occurs during grinding when is changed. Here, a sample in which the composition of the vitrified bond is changed is used, and the acceleration of vibration is small for those containing 25% to 60% by volume of SiO 2 and 10% to 40% by volume of ZnO. Is less than 10% by volume, the acceleration of vibration increases rapidly as the feed rate increases. Further, when SiO 2 was less than 25% by volume, the sharpness was poor and grinding was impossible.

図８に、被覆がダイヤモンド砥粒の表面積を覆う割合を変化させたときの、研削終了時での砥粒脱落率を示す。被覆がダイヤモンド砥粒の表面を覆う割合が、ダイヤモンド砥粒の表面積の３０％未満のときは、砥粒脱落率が極めて大きいのに対して、３０％以上では大幅に改善されている。   FIG. 8 shows the abrasive drop-off rate at the end of grinding when the ratio of the coating covering the surface area of the diamond abrasive grains is changed. When the ratio of the coating covering the surface of the diamond abrasive grains is less than 30% of the surface area of the diamond abrasive grains, the abrasive dropout rate is extremely high, whereas when it is 30% or more, the ratio is greatly improved.

本発明は、十分な砥粒保持力を得ることができ、切れ味の優れたビトリファイドダイヤモンドホイールして利用することができる。   The present invention can obtain a sufficient abrasive grain holding force and can be used as a vitrified diamond wheel having excellent sharpness.

本発明の実施形態に係るビトリファイドダイヤモンドホイールの砥粒層を示す図である。It is a figure which shows the abrasive grain layer of the vitrified diamond wheel which concerns on embodiment of this invention. 通常のビトリファイドホイールの砥粒層を示す図である。It is a figure which shows the abrasive grain layer of a normal vitrified wheel. 酸化物や窒化物が形成されたときの結合状態を示す図である。It is a figure which shows a coupling | bonding state when an oxide and nitride are formed. 試験結果を示す図である。It is a figure which shows a test result. 研削試験の手順を示す図である。It is a figure which shows the procedure of a grinding test. 被覆無し砥粒と、酸化チタン被覆砥粒と、窒化チタン被覆砥粒とについて、送り速度を変化させたときの研削時の摩耗量を比較して示す図である。It is a figure which compares and shows the wear amount at the time of grinding when changing a feed rate about an uncoated abrasive grain, a titanium oxide coated abrasive grain, and a titanium nitride coated abrasive grain. 酸化チタン、窒化チタンを被覆したものについて、送り速度を変化させたときの、研削時に発生する振動の加速度を示す図である。It is a figure which shows the acceleration of the vibration generate | occur | produced at the time of grinding when changing a feed rate about what coat | covered titanium oxide and titanium nitride. 被覆がダイヤモンド砥粒の表面積を覆う割合を変化させたときの、研削終了時での砥粒脱落率を示す図である。It is a figure which shows the abrasive-dropping rate at the time of completion | finish of grinding when changing the ratio which a coating covers the surface area of a diamond abrasive grain.

符号の説明Explanation of symbols

１ 砥粒層
２ 被覆
２ａ 内層
２ｂ 外層
２ｃ 反応層
３ ダイヤモンド砥粒
４ ビトリファイドボンド
５ マイクロクラック DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Abrasive grain layer 2 Coating | coated 2a Inner layer 2b Outer layer 2c Reaction layer 3 Diamond abrasive grain 4 Vitrified bond 5 Microcrack

Claims (4)

金属または金属の化合物を被覆したダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンド中に分散させたホイールにおいて、前記被覆とビトリファイドボンドとの境界に、前記金属の酸化物、窒化物、または硼化物とＳｉ元素との反応層が形成されていることを特徴とするビトリファイドダイヤモンドホイール。   In a wheel in which diamond abrasive grains coated with a metal or a metal compound are dispersed in a vitrified bond, a reaction between the metal oxide, nitride, or boride and Si element at the boundary between the coating and the vitrified bond A vitrified diamond wheel characterized in that a layer is formed. 前記被覆が、ダイヤモンド砥粒との境界は金属炭化物からなり、ビトリファイドボンドと接触する表層は前記金属炭化物と同種の金属、または同種の金属の酸化物、窒化物、または硼化物からなる２層構造となっており、前記被覆がダイヤモンド砥粒の表面積の３０％以上を覆っていることを特徴とする請求項１記載のビトリファイドダイヤモンドホイール。   The coating is made of a metal carbide at the boundary with the diamond abrasive grains, and the surface layer in contact with the vitrified bond is a two-layer structure made of the same metal as the metal carbide, or an oxide, nitride, or boride of the same metal. The vitrified diamond wheel according to claim 1, wherein the coating covers 30% or more of the surface area of the diamond abrasive grains. 前記金属は、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｎｂのいずれかであることを特徴とする請求項１または２記載のビトリファイドダイヤモンドホイール。   3. The vitrified diamond wheel according to claim 1, wherein the metal is any one of Cr, Ti, Si, V, Zr, Mo, and Nb. 前記ビトリファイドボンドは、フィラーを除くガラス質成分中にＳｉＯ2を２５体積％以上、ＺｎＯを１０体積％以上含むものであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のビトリファイドダイヤモンドホイール。 The vitrified diamond wheel according to any one of claims 1 to 3, wherein the vitrified bond contains 25% by volume or more of SiO 2 and 10% by volume or more of ZnO in a vitreous component excluding the filler.
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