JP2011020242A - Metal-bonded grinding wheel - Google Patents

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Masato Ujihashi
正人 氏橋
Toshiya Hirata
俊也 平田
Kazuhiko Kitanaka
和彦 北中
Naohide Umino
直秀 海野
Hiroshi Sugiyama
宏 杉山
Noriyuki Nanba
規之 難波
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a metal-bonded grinding wheel having long lifetime. <P>SOLUTION: As shown in Fig. (a), the grinding ratio becomes more as the size of aggregates is smaller. The graph indicates a singular point at 16 in the X-axis scale, in other words, at the size of aggregate of 16 &mu;m, and that, if the size of the aggregate is &le;16 &mu;m, a high grinding ratio is obtained. If the size of the aggregate is &le;15 &mu;m with the allowance of 1 &mu;m, the grinding ratio of 1,000 can be obtained. In addition, if the size of the aggregate is &le;10 &mu;m, the grinding ratio of &ge;2,000 can be obtained. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、プラトーホーニング加工に好適なメタルボンド砥石に関する。   The present invention relates to a metal bond grindstone suitable for plateau honing.

近年、あらゆる分野において環境に対する取り組みがなされている。車両においても、燃費向上は取り組むべき重大な事項である。燃費向上対策の一つに、シリンダとピストンとの間の摩擦軽減がある。この摩擦軽減は、燃費向上だけでなく、運動性能の向上にも繋がる。   In recent years, environmental efforts have been made in all fields. Even in vehicles, improving fuel efficiency is an important issue to be addressed. One measure for improving fuel efficiency is to reduce friction between the cylinder and the piston. This friction reduction not only improves fuel consumption but also leads to improvement of exercise performance.

上述の摩擦軽減を実現するには、プラトーホーニング工法が有効である。
図7はプラトーホーニング加工が施されたシリンダの断面を拡大した模式図であり、プラトーホーニング加工が施されたシリンダ100の表面には、無数のプラトー(丘)101と、隣り合うプラトー101、101の間に形成される谷102とが形成される。プラトー101の頂面103は面粗さを小さくして摩耗を低減させ、谷102に溜めたオイルで頂面103とピストンとの間の潤滑を維持する。この結果、摺動性と潤滑性を両立させることができる。
The plateau honing method is effective for realizing the above-mentioned friction reduction.
FIG. 7 is an enlarged schematic view of the cross section of the cylinder subjected to the plateau honing process. The surface of the cylinder 100 subjected to the plateau honing process includes an infinite number of plateaus (hills) 101 and adjacent plateaus 101 and 101. And a trough 102 formed between the two. The top surface 103 of the plateau 101 reduces the surface roughness to reduce wear, and maintains the lubrication between the top surface 103 and the piston with the oil accumulated in the valley 102. As a result, both slidability and lubricity can be achieved.

以上に述べたプラトーホーニング加工に適した砥石として、メタルボンド砥石が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   A metal bond grindstone has been proposed as a grindstone suitable for the plateau honing process described above (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1の段落番号[0049]に「製造条件は、硫酸バリウム(BaSO)を含む実施例の砥石の焼結温度500℃及び成型圧力15MPaであった。いずれも調合した混合粉末を同時に過熱(原文のまま。加熱が正しいと思われる)加圧(ホットプレス)して製作した。」の記載がある。 In paragraph No. [0049] of Patent Document 1, “Manufacturing conditions were a sintering temperature of 500 ° C. and a molding pressure of 15 MPa of the grindstone of the example containing barium sulfate (BaSO 4 ). (The original text. Heating seems to be correct.) It was manufactured by pressing (hot pressing). "

本発明者らは、上記焼結条件(500℃、15MPa)で、メタルボンド砥石素材を加圧焼結した。焼結後に、特許文献1には説明されていないが、ヒータへの通電を停止して冷却することでメタルボンド砥石を得た。このときの冷却速度は5.8℃/分であった。
得られたメタルボンド砥石の断面模式図は次の通りである。
The present inventors pressure-sintered the metal bond grindstone material under the above-mentioned sintering conditions (500 ° C., 15 MPa). Although not explained in Patent Document 1 after sintering, a metal bond grindstone was obtained by stopping energization of the heater and cooling. The cooling rate at this time was 5.8 ° C./min.
The cross-sectional schematic diagram of the obtained metal bond grindstone is as follows.

図8は従来のメタルボンド砥石の断面模式図であり、このメタルボンド砥石110では、母材である金属系結合材Mb中に、コバルト(Co)粒子111と、約5μmの砥粒112と、二硫化タングステン(WS)粒子113とを分散させることを基本とするが、これに約30μmの凝集塊115が含まれていることが判明した。 FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a conventional metal bond grindstone. In the metal bond grindstone 110, in a metal-based binder Mb as a base material, cobalt (Co) particles 111, abrasive grains 112 of about 5 μm, Although it is based on the dispersion of tungsten disulfide (WS 2 ) particles 113, it has been found that this contains an aggregate 115 of about 30 μm.

この凝集塊115は、機械的特性の向上を目的に添加されるフィラーの分散が不十分であるため、母材である金属系結合材Mbの粗大な結晶中にフィラーであるコバルト粒子111と二硫化タングステン粒子113とが凝集したことにより生成される。このような凝集塊115は、周囲に較べて脆弱である。   In this agglomerate 115, the filler added for the purpose of improving the mechanical properties is insufficiently dispersed. Therefore, the agglomerate 115 and the cobalt particles 111 that are fillers in the coarse crystals of the metal-based binder Mb that is the base material are mixed. It is generated by aggregation of tungsten sulfide particles 113. Such agglomerates 115 are more fragile than the surroundings.

図9は図8の作用説明図であり、メタルボンド砥石110で暫く研削を行ったところ、凝集塊115が表面から脱落して、約30μm径の大きなポケット116ができていた。このため保持力が低下して砥粒の脱落が進行することによる研削量の低下、および、凝集塊脱落の進行による摩耗の急増が発生するので、従来のメタルボンド砥石110は寿命が短いという問題があることが分かった。   FIG. 9 is an explanatory diagram of the operation of FIG. 8. After grinding for a while with the metal bond grindstone 110, the agglomerate 115 dropped off from the surface, and a large pocket 116 having a diameter of about 30 μm was formed. For this reason, since the holding power is reduced and the amount of grinding is reduced due to the progress of falling off of the abrasive grains, and the wear is rapidly increased due to the progress of falling off of the agglomerates, the conventional metal bond grindstone 110 has a short life. I found out that

特開2008−229794公報JP 2008-229794 A

本発明は、高寿命のメタルボンド砥石を製造することができる製造技術を提供することを課題とする。   This invention makes it a subject to provide the manufacturing technique which can manufacture a long life metal bond grindstone.

請求項1に係る発明は、研削材としての砥粒と、砥石の性能を向上させるコバルト及び二硫化タングステンと、金属系結合材とからなるメタルボンド砥石において、
このメタルボンド砥石は、前記二硫化タングステンとコバルトと金属系結合材とが凝集した凝集塊を含み、この凝集塊の平均的大きさが15μmを超えていないことを特徴とする。
The invention according to claim 1 is a metal bond grindstone comprising abrasive grains as a grinding material, cobalt and tungsten disulfide for improving the performance of the grindstone, and a metal-based binder.
The metal bond grindstone includes an aggregate obtained by agglomeration of the tungsten disulfide, cobalt, and a metal-based binder, and an average size of the aggregate does not exceed 15 μm.

請求項2に係る発明は、研削材としての砥粒と、砥石の性能を向上させるコバルト及び二硫化タングステンと、金属系結合材とからなるメタルボンド砥石において、
このメタルボンド砥石は、前記二硫化タングステンとコバルトと金属系結合材とが凝集した凝集塊を含み、この凝集塊の平均的大きさが10μmを超えていないことを特徴とする。
The invention according to claim 2 is a metal bond grindstone comprising abrasive grains as a grinding material, cobalt and tungsten disulfide for improving the performance of the grindstone, and a metal-based binder.
The metal bond grindstone includes an aggregate obtained by agglomeration of the tungsten disulfide, cobalt, and a metal-based binder, and an average size of the aggregate does not exceed 10 μm.

請求項1に係る発明では、メタルボンド砥石は、二硫化タングステンとコバルトと金属系結合材とが凝集した凝集塊を含み、この凝集塊の平均的大きさが15μmを超えていないことを特徴とする。
凝集塊の平均的大きさが15μm以下であれば、高い研削比が得られ、砥石の寿命を延ばすことができる。
The invention according to claim 1 is characterized in that the metal bond grindstone includes an agglomerate in which tungsten disulfide, cobalt, and a metal-based binder are agglomerated, and an average size of the agglomerate does not exceed 15 μm. To do.
When the average size of the agglomerates is 15 μm or less, a high grinding ratio can be obtained and the life of the grindstone can be extended.

請求項2に係る発明では、メタルボンド砥石は、二硫化タングステンとコバルトと金属系結合材とが凝集した凝集塊を含み、この凝集塊の平均的大きさが10μmを超えていないことを特徴とする。
凝集塊の平均的大きさが10μm以下であれば、さらに高い研削比が得られ、砥石の寿命をさらに延ばすことができる。
The invention according to claim 2 is characterized in that the metal bond grindstone includes an agglomerate in which tungsten disulfide, cobalt, and a metal-based binder are aggregated, and an average size of the aggregate does not exceed 10 μm. To do.
If the average size of the agglomerates is 10 μm or less, a higher grinding ratio can be obtained, and the life of the grindstone can be further extended.

本発明で使用するホットプレスの断面図である。It is sectional drawing of the hot press used by this invention. 炉内圧力と降温速度の相関図である。It is a correlation diagram of a furnace pressure and a temperature drop rate. 砥石の断面を拡大した模式図である。It is the schematic diagram which expanded the cross section of the grindstone. 使用後の砥石の断面を拡大した模式図である。It is the schematic diagram which expanded the cross section of the grindstone after use. 3000倍に拡大した凝集塊のスケッチ図である。It is the sketch figure of the agglomerate expanded 3000 times. 凝集塊の大きさと研削比の相関図である。It is a correlation diagram of the size of the agglomerate and the grinding ratio. プラトーホーニング加工が施されたシリンダの断面を拡大した模式図である。It is the schematic diagram which expanded the cross section of the cylinder to which the plateau honing process was performed. 従来の砥石の断面を拡大した模式図である。It is the schematic diagram which expanded the cross section of the conventional grindstone. 使用後の砥石の断面を拡大した模式図である。It is the schematic diagram which expanded the cross section of the grindstone after use.

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
また、圧力に関しては次の表記を採用する。減圧状態には、絶対真空をゼロとした絶対圧を使用し、単位の後に(a)を記す。加圧状態には、大気圧をゼロとしたケージ圧を使用し、単位の後に(G)を記す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The drawings are viewed in the direction of the reference numerals.
The following notation is adopted for pressure. In the reduced pressure state, an absolute pressure with an absolute vacuum of zero is used, and (a) is written after the unit. For the pressurized state, a cage pressure with the atmospheric pressure set to zero is used, and (G) is written after the unit.

本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図1に示されるように、ホットプレス10は、水冷ジャケット11を備え、内圧が0.98MPa(G)まで耐える炉殻12と、この炉殻12の底から上向きに挿入された下部パンチ13と、この下部パンチ13に載せられる円筒状のダイ14と、炉殻12のトップから下向きに挿入され、ダイ14に挿入される上部パンチ15と、ダイ14の周囲に配置される黒鉛ヒータ16と、この黒鉛ヒータ16を囲う断熱室17とからなる焼結炉である。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the hot press 10 includes a water cooling jacket 11, a furnace shell 12 that can withstand an internal pressure of 0.98 MPa (G), and a lower punch 13 that is inserted upward from the bottom of the furnace shell 12. A cylindrical die 14 placed on the lower punch 13; an upper punch 15 inserted downward from the top of the furnace shell 12; and a graphite heater 16 disposed around the die 14; This is a sintering furnace comprising a heat insulating chamber 17 surrounding the graphite heater 16.

下部パンチ13の下部はシリンダ18に挿入され、このシリンダ18へ油圧ポンプ19から圧油が送られると下部パンチ13は上昇する。油圧は圧力検出手段21で検出する。
水冷ジャケット11へは、水ポンプ22で給水される。この水はチラー23に排出され、温度調節がなされた後、水ポンプ22に戻される。
The lower part of the lower punch 13 is inserted into the cylinder 18, and when the pressure oil is sent from the hydraulic pump 19 to the cylinder 18, the lower punch 13 rises. The oil pressure is detected by the pressure detection means 21.
Water cooling jacket 11 is supplied with water by water pump 22. This water is discharged to the chiller 23, the temperature is adjusted, and then returned to the water pump 22.

黒鉛ヒータ16は炉温制御部25で制御される。すなわち、炉温検出手段26で検出した温度が設定値より低い場合には、黒鉛ヒータ16への給電量を増加し、温度が設定値より高い場合には、黒鉛ヒータ16への給電量を減少させることにより、昇温速度の制御を含む炉温制御が可能となる。   The graphite heater 16 is controlled by the furnace temperature control unit 25. That is, when the temperature detected by the furnace temperature detecting means 26 is lower than the set value, the power supply amount to the graphite heater 16 is increased, and when the temperature is higher than the set value, the power supply amount to the graphite heater 16 is decreased. By doing so, it is possible to control the furnace temperature including the control of the rate of temperature increase.

また、炉殻12には、炉内の圧力を検出する炉圧検出手段27及び排気・加圧兼用の管28が設けられ、この管28に真空ポンプやエジェクターなどの排気手段29及び不活性ガス供給源31が接続されている。不活性ガスは、アルゴンガスや窒素ガスが入手容易である。ただし、排気手段29と不活性ガス供給源31とは同時に使用されることはない。   Further, the furnace shell 12 is provided with a furnace pressure detecting means 27 for detecting the pressure in the furnace and an exhaust / pressurizing pipe 28, and an exhaust means 29 such as a vacuum pump or an ejector and an inert gas are provided in the pipe 28. A supply source 31 is connected. As the inert gas, argon gas or nitrogen gas is easily available. However, the exhaust means 29 and the inert gas supply source 31 are not used at the same time.

また、炉圧検出手段27は減圧用と加圧用とは別々に設けることが望ましいが、ここでは便宜的に共用とした。
以上に説明したホットプレス10を用いて次に述べる実験を行った。
The furnace pressure detecting means 27 is preferably provided separately for the pressure reduction and the pressure application, but is here shared for convenience.
The following experiment was performed using the hot press 10 described above.

(実験例)
本発明に係る実験例を以下に述べる。なお、本発明は実験例に限定されるものではない。
○素材:
砥粒(平均粒径5μm):8.75体積%
コバルト:56体積%
二硫化タングステン:5.25体積%
結合材(りん青銅):30体積%
(Experimental example)
Experimental examples according to the present invention will be described below. Note that the present invention is not limited to experimental examples.
○ Material:
Abrasive grains (average grain size 5 μm): 8.75 vol%
Cobalt: 56% by volume
Tungsten disulfide: 5.25% by volume
Binder (phosphor bronze): 30% by volume

○素材充填:
上記素材を、図1のダイ14に充填した。なお、ダイ14の最大径は120mmである。
○排気:
炉内の空気を排除するために、図1の排気手段29により、炉内を20Pa(a)又はそれ以下の圧力に減圧する。これで、酸素は殆ど除去される。
○ Material filling:
The material was filled in the die 14 of FIG. The maximum diameter of the die 14 is 120 mm.
○ Exhaust:
In order to exclude the air in the furnace, the inside of the furnace is reduced to a pressure of 20 Pa (a) or lower by the exhaust means 29 of FIG. This almost removes oxygen.

○不活性ガス充填:
図1の不活性ガス供給源31からアルゴンガスを炉内へ吹き込み、炉圧を所定の圧力に維持する。
○プレス:
図1のパンチ13、15により、素材に30MPaのプレス圧を付与する。
○ Inert gas filling:
Argon gas is blown into the furnace from the inert gas supply source 31 of FIG. 1, and the furnace pressure is maintained at a predetermined pressure.
○ Press:
A press pressure of 30 MPa is applied to the material by the punches 13 and 15 in FIG.

○加熱及び昇温速度:
大気温度(25℃)から焼結温度(740℃)まで、12.5℃/分の昇温速度で加熱する。740℃で一定時間保持することにより、焼結処理がなされる。
○加熱停止:
図1の黒鉛ヒータ16を止める。これで、炉内及び素材の温度は下がる。降温の際には、炉内の不活性ガスの圧力が維持されるように、炉圧検出手段27で圧力を監視して排気手段29、及び不活性ガス供給源31を制御する。
○ Heating and heating rate:
Heat from the atmospheric temperature (25 ° C.) to the sintering temperature (740 ° C.) at a heating rate of 12.5 ° C./min. By holding at 740 ° C. for a certain time, the sintering process is performed.
○ Heating stop:
The graphite heater 16 in FIG. 1 is stopped. This lowers the temperature in the furnace and the material. When the temperature is lowered, the pressure is monitored by the furnace pressure detecting means 27 to control the exhaust means 29 and the inert gas supply source 31 so that the pressure of the inert gas in the furnace is maintained.

降温速度は、次図に示す通りであった。
図2に示すように、炉内圧力が0.01MPa(G)では、降温速度は11.9℃/分、0.10MPa(G)で12.8℃/分、0.49MPa(G)で16.0℃/分、0.69MPa(G)で17.5℃/分、0.80MPa(G)で18.7℃/分、0.92MPa(G)で、19.3℃/分であった。
なお、降温速度は740℃〜600℃までの所要時間を計測し、(740−600)/所要時間=降温速度の計算により求めた。
The cooling rate was as shown in the following figure.
As shown in FIG. 2, when the pressure in the furnace is 0.01 MPa (G), the cooling rate is 11.9 ° C./min, 0.10 MPa (G) is 12.8 ° C./min, and 0.49 MPa (G). 16.0 ° C./min, 0.69 MPa (G) at 17.5 ° C./min, 0.80 MPa (G) at 18.7 ° C./min, 0.92 MPa (G) at 19.3 ° C./min there were.
In addition, the temperature decreasing rate measured the required time from 740 degreeC to 600 degreeC, and calculated | required by calculation of (740-600) / required time = temperature decreasing rate.

降温速度の差異は、次のように説明することができる。
冷却とは温度が高い炉中心部から低い外周部に熱が伝わる(逃げる)事である。この仲介を果たす伝達物質が雰囲気となる。言い換えれば、熱の伝達は気体分子の衝突で行われる。
The difference in the temperature drop rate can be explained as follows.
Cooling means that heat is transferred (escapes) from the furnace center having a high temperature to the low outer periphery. The transmitting substance that fulfills this mediation is the atmosphere. In other words, heat transfer is performed by collision of gas molecules.

一般的なホットプレス製法は、炉内を減圧もしくはガス置換を行い、酸素分圧を下げてから焼結する。これは、酸化による劣化を防ぐ為である。減圧雰囲気では、熱を伝達する物質(気体分子)が少なくなる。また、ガス置換についても、ガスの種類が変わっても気体分子数はほとんど変わらない。よって、一般的なホットプレスの雰囲気では降温速度は向上しない。   In a general hot press manufacturing method, sintering is performed after reducing the oxygen partial pressure by reducing the pressure in the furnace or replacing the gas. This is to prevent deterioration due to oxidation. In a reduced pressure atmosphere, there are fewer substances (gas molecules) that transfer heat. In addition, regarding gas replacement, the number of gas molecules hardly changes even if the type of gas changes. Therefore, the cooling rate is not improved in a general hot press atmosphere.

本発明では、炉内の雰囲気を加圧状態でホットプレス製法を行うことにより、降温速度を向上させるものである。高圧ガスを炉に封入する事により気体の分子の数を増やす。すなわち、分子の衝突を増やして放熱を加速することに成功した。   In the present invention, the temperature drop rate is improved by performing a hot press manufacturing method in a pressurized state of the atmosphere in the furnace. Increasing the number of gaseous molecules by enclosing high pressure gas in the furnace. In other words, we succeeded in accelerating heat dissipation by increasing molecular collisions.

○ 0.92MPa(G)での評価:
炉内圧力が0.92MPa(G)で製作した砥石の断面(模式図)は次図の通りであった。
図3に示すように、砥石40は、砥粒41とコバルト粒子42と二硫化タングステン粒子43と、これらを結合する金属系結合材44とからなると共に、小さな黒点で示すコバルト粒子42と二硫化タングステン粒子43と砥粒41とが均等に分散されていた。
○ Evaluation at 0.92 MPa (G):
The cross section (schematic diagram) of the grindstone manufactured at a furnace pressure of 0.92 MPa (G) was as shown in the following figure.
As shown in FIG. 3, the grindstone 40 includes abrasive grains 41, cobalt particles 42, tungsten disulfide particles 43, and a metal-based binder 44 that binds them, and also includes cobalt particles 42 and disulfides indicated by small black dots. The tungsten particles 43 and the abrasive grains 41 were evenly dispersed.

図4は図3の作用図であり、このような砥石40で研削を行ったところ、表面から二硫化タングステン粒子43が脱落し、微細なポケット47ができた。   FIG. 4 is an operation diagram of FIG. 3. When grinding was performed with such a grindstone 40, the tungsten disulfide particles 43 dropped off from the surface, and fine pockets 47 were formed.

すなわち、砥粒の耐摩耗性を向上させるコバルト粒子42は砥石内にとどまって砥石摩耗抑止作用を発揮する。さらに、微細ポケット47は切粉の砥粒前面への堆積を防止し、脱落した二硫化タングステン粒子43が固体潤滑剤の役割を果たして切粉の排出性を促進するため、切粉による目詰まりが防止される。これらの作用により、良好な切削性が維持される。   That is, the cobalt particles 42 that improve the wear resistance of the abrasive grains remain in the grindstone and exhibit a grindstone wear inhibiting action. Further, the fine pocket 47 prevents the chips from accumulating on the front surface of the abrasive grains, and the dropped tungsten disulfide particles 43 serve as a solid lubricant to promote the discharge of the chips. Is prevented. By these actions, good machinability is maintained.

○大気圧(0.01MPa(G))での評価:
一方、炉内圧力が0.01MPa(G)で製作した砥石の断面(模式図)は、従来の技術で述べた図8とほぼ同一であり、図9のような問題点を有する。
○ Evaluation at atmospheric pressure (0.01 MPa (G)):
On the other hand, the cross-section (schematic diagram) of the grindstone manufactured at a furnace pressure of 0.01 MPa (G) is almost the same as FIG. 8 described in the prior art, and has the problem as shown in FIG.

本発明のように、焼結後に、高降温速度で冷却することで、凝集塊(図8、符号115)の大きさを小さくすることができた。   As in the present invention, the size of the agglomerates (FIG. 8, reference numeral 115) could be reduced by cooling at a high cooling rate after sintering.

以上に述べたように、降温速度の増加に比例して、凝集塊の大きさを小さくすることができることが分かった。そこで、次に降温速度と凝集塊の大きさの相関を調べる追加実験を行った。   As described above, it has been found that the size of the agglomerates can be reduced in proportion to the increase in the cooling rate. Then, an additional experiment was conducted to investigate the correlation between the cooling rate and the size of the agglomerates.

(追加実験)
○実験1〜5:
表1に示すように、降温速度を5.8〜26.4℃/分として、上記(実験)の項で示した実験条件で、砥石を製作した。
ただし、図2では降温速度は、11.9〜19.3℃/分であった。しかし、サイズの大きなダイを使用することで降温速度を下げることができ、サイズの小さなダイを使用することで降温速度を上げることができる。加えて、断熱室17を構成する断熱材の厚さを変え、種類を替えることでも降温速度が調整できる。このような処置を施すことにより、5.8〜26.4℃/分の降温速度を実現した。
(Additional experiment)
Experiments 1 to 5:
As shown in Table 1, a grindstone was manufactured under the experimental conditions shown in the above (Experiment) section with a temperature drop rate of 5.8 to 26.4 ° C./min.
However, in FIG. 2, the temperature lowering rate was 11.9 to 19.3 ° C./min. However, the cooling rate can be lowered by using a large die, and the cooling rate can be increased by using a small die. In addition, the temperature lowering rate can be adjusted by changing the thickness of the heat insulating material constituting the heat insulating chamber 17 and changing the type. By performing such treatment, a temperature lowering rate of 5.8 to 26.4 ° C./min was realized.

Figure 2011020242
Figure 2011020242

得られた砥石の最表面をSEMにて3000倍の顕微鏡写真を観察した。
図5は3000倍に拡大した凝集塊のスケッチ図である。
(a)は実験1に係るスケッチ図であり、かなり大きな凝集塊48が認められた。この凝集塊48の大きさL1は30μmであった。この大きさは分布している多数の凝集塊48の大きさの平均値にほぼ等しかった。そこで、表1に30μmを記載した。
The outermost surface of the obtained grindstone was observed with a SEM at a magnification of 3000 times.
FIG. 5 is a sketch of the agglomerate magnified 3000 times.
(A) is a sketch diagram related to Experiment 1, in which a considerably large agglomerate 48 was observed. The size L1 of the agglomerate 48 was 30 μm. This size was approximately equal to the average value of the number of agglomerates 48 distributed. Therefore, Table 1 lists 30 μm.

(b)は実験2に係るスケッチ図であり、凝集塊49の平均的大きさL2は25μmであった。
(c)は実験3に係るスケッチ図であり、凝集塊50の平均的大きさL3は16μmであった。
(d)は実験4に係るスケッチ図であり、凝集塊51の平均的大きさL4は8μmであった。
(e)は実験5に係るスケッチ図であり、凝集塊52の平均的大きさL5は8μmであった。
(B) is a sketch diagram related to Experiment 2, and the average size L2 of the aggregates 49 was 25 μm.
(C) is a sketch according to Experiment 3, and the average size L3 of the aggregate 50 was 16 μm.
(D) is a sketch diagram related to Experiment 4, and the average size L4 of the aggregates 51 was 8 μm.
(E) is a sketch according to Experiment 5, and the average size L5 of the agglomerates 52 was 8 μm.

ところで、砥石でワークを研削した場合に、ワークは所定の体積だけ研削除去される。この体積を研削体積と呼ぶ。
また、砥石側もある程度の体積が摩耗する。この体積を摩耗体積と呼ぶ。
(研削体積/摩耗体積)=研削比と定義する。研削比は砥石の寿命そのものを表すので、研削比の大きな砥石、すなわち、砥石の摩耗量が少なく、ワークの研削量が大きい砥石が望まれる。
By the way, when a workpiece is ground with a grindstone, the workpiece is ground and removed by a predetermined volume. This volume is called the grinding volume.
Moreover, a certain amount of volume is worn on the grindstone side. This volume is called the wear volume.
(Grinding volume / wear volume) = defined as grinding ratio. Since the grinding ratio represents the life of the grindstone itself, a grindstone with a large grinding ratio, that is, a grindstone with a small amount of wear of the grindstone and a large amount of workpiece grinding is desired.

実験1〜5での砥石を用いて研削比を調べたところ、表1に示す値が得られた。
表1に記載されている凝集塊の大きさと研削比との相関をグラフ化する。
図6(a)に示すように、凝集塊の大きさが小さいほど研削比が大きくなることが分かる。そして、グラフは横軸目盛りで16、すなわち凝集塊の大きさが16μmに特異点があり、凝集塊の大きさが16μm以下であれば、高い研削比が得られることが分かった。
When the grinding ratio was examined using the grindstone in Experiments 1 to 5, the values shown in Table 1 were obtained.
The correlation between the size of the agglomerates described in Table 1 and the grinding ratio is graphed.
As shown in FIG. 6A, it can be seen that the grinding ratio increases as the size of the agglomerates decreases. The graph shows that the horizontal axis scale is 16, that is, the size of the agglomerates is 16 μm, and if the agglomerate size is 16 μm or less, a high grinding ratio can be obtained.

1μm余裕を見た15μm以下であれば、研削比1000が得られる。さらに、10μm以下であれば、研削比2000以上が得られる。
したがって、砥石に不可避的に分布する凝集塊の大きさは、15μm以下、好ましくは10μm以下にすることで、良好な研削比が得られる。
If it is 15 μm or less with an allowance of 1 μm, a grinding ratio of 1000 can be obtained. Furthermore, if it is 10 μm or less, a grinding ratio of 2000 or more can be obtained.
Therefore, a favorable grinding ratio can be obtained by setting the size of the agglomerates inevitably distributed on the grindstone to 15 μm or less, preferably 10 μm or less.

なお、図6(b)は表1の降温速度と凝集塊の大きさの相関をグラフ化したものであり、破線で示すように、凝集塊の平均的大きさを16μmに留めるには降温速度は10℃/分以上にする必要がある。
ただし、実験4での降温速度18.6℃/分以上では、凝集塊の大きさは殆ど変化しない。降温速度を高めるには設備的に負担を強いるために、20℃/分を上限とすることが望まれる。
従って、好ましい降温速度は10〜20℃/分となる。
FIG. 6 (b) is a graph showing the correlation between the temperature lowering rate in Table 1 and the size of the agglomerates. Needs to be 10 ° C./min or more.
However, when the cooling rate in Experiment 4 is 18.6 ° C./min or more, the size of the aggregate hardly changes. In order to increase the temperature lowering rate, it is desirable to set the upper limit at 20 ° C./min in order to impose a burden on equipment.
Therefore, a preferable temperature decreasing rate is 10 to 20 ° C./min.

本発明は、プラトーホーニング加工に用いるメタルボンド砥石に好適である。   The present invention is suitable for a metal bond grindstone used for plateau honing.

40…メタルボンド砥石、41…砥粒、42…コバルト粒子、43…二硫化タングステン粒子、44…金属系結合材、48〜52…凝集塊、L1〜L5…凝集塊の大きさ(平均的大きさ)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 40 ... Metal bond grindstone, 41 ... Abrasive grain, 42 ... Cobalt particle, 43 ... Tungsten disulfide particle, 44 ... Metal-type binder, 48-52 ... Agglomerate, L1-L5 ... Agglomerate size (average size) Sa).

Claims (2)

研削材としての砥粒と、砥石の性能を向上させるコバルト及び二硫化タングステンと、金属系結合材とからなるメタルボンド砥石において、
このメタルボンド砥石は、前記二硫化タングステンとコバルトと金属系結合材とが凝集した凝集塊を含み、この凝集塊の平均的大きさが15μmを超えていないことを特徴とするメタルボンド砥石。
In a metal bond grindstone composed of abrasive grains as an abrasive, cobalt and tungsten disulfide that improve the performance of the grindstone, and a metal-based binder,
The metal bond grindstone includes an agglomerate in which the tungsten disulfide, cobalt, and a metal-based binder are agglomerated, and an average size of the agglomerate does not exceed 15 μm.
研削材としての砥粒と、砥石の性能を向上させるコバルト及び二硫化タングステンと、金属系結合材とからなるメタルボンド砥石において、
このメタルボンド砥石は、前記二硫化タングステンとコバルトと金属系結合材とが凝集した凝集塊を含み、この凝集塊の平均的大きさが10μmを超えていないことを特徴とするメタルボンド砥石。
In a metal bond grindstone composed of abrasive grains as an abrasive, cobalt and tungsten disulfide that improve the performance of the grindstone, and a metal-based binder,
The metal bond grindstone includes an agglomerate in which the tungsten disulfide, cobalt, and a metal-based binder are agglomerated, and an average size of the agglomerate does not exceed 10 μm.
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