JP2015521963A - Abrasive articles for slower grinding operations - Google Patents

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Abstract

研磨物品は、結合材料内に含有される研磨粒子を有する結合研磨体を含む。結合研磨体は、少なくとも約225GPaの、研磨粒子と結合材料との界面の弾性係数(MOE)を含み得る。結合研磨体は、約60m/s未満の速度で、金属を含むワークピースを研削するように構成され得る。【選択図】 図1The abrasive article includes a bonded abrasive body having abrasive particles contained within the binding material. The bonded abrasive body may include an elastic modulus (MOE) of the interface between the abrasive particles and the bonding material of at least about 225 GPa. The bonded abrasive body may be configured to grind a workpiece comprising metal at a speed of less than about 60 m / s. [Selection] Figure 1

Description

下記は、研磨物品を対象とし、特に、より低速で研削作業を行うのに適した結合研磨物品を対象とする。   The following is directed to abrasive articles and in particular to bonded abrasive articles suitable for performing grinding operations at lower speeds.

研磨工具は、全般的に、材料除去用途向けに、結合材料内に含有される研磨砥粒を有するように形成される。超研磨砥粒(例えば、ダイヤモンドまたは立方晶窒化ホウ素(CBN))、または微結晶性アルファアルミナ(MCA)研磨砥粒とも称されるシードされた(さらには、シードされていない)焼結ゾルゲルアルミナ研磨砥粒を、そのような研磨工具に用いることができる。結合材料は、樹脂等の有機材料、またはガラスもしくはガラス状材料等の無機材料とすることができる。特に、ガラス状結合材料を使用し、かつ、MCA砥粒または超研磨砥粒を含有する結合研磨工具は、研削について商業的に有用である。   Abrasive tools are generally formed with abrasive grains contained within a bonding material for material removal applications. Seeded (and not seeded) sintered sol-gel alumina, also referred to as superabrasive abrasive (eg, diamond or cubic boron nitride (CBN)), or microcrystalline alpha alumina (MCA) abrasive Abrasive grains can be used in such polishing tools. The binding material can be an organic material such as a resin or an inorganic material such as glass or glassy material. In particular, bonded abrasive tools that use glassy bonded materials and contain MCA abrasive grains or superabrasive grains are commercially useful for grinding.

ある結合研磨工具、特にガラス状結合材料を利用するものは、しばしば約1100℃以上の高温形成過程を必要とし、MCAの研磨砥粒に悪影響を及ぼす可能性がある。実際に、研磨工具を形成するために必要なそのような高温において結合材料は、研磨砥粒、特にMCA砥粒と反応し、研磨剤の完全性を損なう可能性があり、砥粒の鋭さおよび性能特性を低下させることが認識されている。その結果、産業界は、形成過程中の研磨砥粒の高温劣化を抑制するために、結合材料を形成するために必要な形成温度を低下させる方向に移行してきた。産業界は、そのような結合研磨物品の性能の向上を引き続き求めている。   Certain bonded abrasive tools, particularly those that utilize glassy bonding materials, often require a high temperature formation process above about 1100 ° C., which can adversely affect the abrasive grains of the MCA. Indeed, at such high temperatures required to form the polishing tool, the bonding material can react with the abrasive grains, particularly the MCA abrasive grains, which can impair the integrity of the abrasive, and the sharpness of the abrasive grains and It has been recognized that it degrades performance characteristics. As a result, the industry has moved to reduce the formation temperature necessary for forming the bonding material in order to suppress high temperature degradation of the abrasive grains during the formation process. The industry continues to seek to improve the performance of such bonded abrasive articles.

本開示は、添付図面を参照することによって、よりよく理解され得、その数多くの特徴および利点が当業者に明らかになり得る。
従来技術の結合研磨物品および実施形態に従う研磨物品に関する、気孔率のパーセント、研磨剤のパーセント、および結合剤のパーセントの図表である。 研磨砥粒、結合剤、およびそれらの界面の弾性係数および硬度試験を例示する写真である。 2つの従来の結合研磨物品と本明細書の一実施形態に従う結合研磨物品とを比較した、研磨剤、結合剤、および研磨剤−結合剤界面の弾性係数(MOE)のグラフである。 2つの従来の結合研磨物品と本明細書の一実施形態に従う結合研磨物品とを比較した、研磨剤、結合剤、および研磨剤−結合剤界面の硬度のグラフである。 x軸およびy軸の双方に沿った形状損失を示す、研磨物品の概略図である。 従来の結合研磨物品および一実施形態に従う結合研磨物品に関する、表面仕上げRa対送り込み速度(Z’w)の線図である。 従来の結合研磨物品および一実施形態に従う結合研磨物品に関する、5回研削対送り込み速度(Z’w)における材料除去の線図である。 従来の結合研磨物品および一実施形態に従う結合研磨物品に関する、角部保持ファクターを示す、x軸半径の変化対送り込み速度(Z’w)の線図である。 従来の結合研磨物品および一実施形態に従う結合研磨物品に関する、角部保持ファクターを示す、y軸半径の変化対送り込み速度(Z’w)の線図である。 従来の結合研磨物品および一実施形態に従う結合研磨物品に関する、ドレッシングあたりの部品数のグラフである。 従来の結合研磨物品および一実施形態に従う結合研磨物品に関する、サイクル時間のグラフである。 異なる図面における同じの記号の使用は、同様または同一の項目を示す。
The present disclosure may be better understood with reference to the accompanying drawings, and numerous features and advantages thereof will be apparent to those skilled in the art.
2 is a chart of percent porosity, percent abrasive, and percent binder for prior art bonded abrasive articles and abrasive articles according to embodiments. 3 is a photograph illustrating the elastic modulus and hardness test of abrasive grains, binders, and their interfaces. 2 is a graph of the elastic modulus (MOE) of an abrasive, a binder, and an abrasive-binder interface, comparing two conventional bonded abrasive articles with a bonded abrasive article according to one embodiment herein. 2 is a graph of abrasive, binder, and abrasive-binder interface hardness comparing two conventional bonded abrasive articles to a bonded abrasive article according to one embodiment herein. 2 is a schematic view of an abrasive article showing shape loss along both the x-axis and the y-axis. FIG. FIG. 2 is a diagram of surface finish Ra versus feed rate (Z′w) for a conventional bonded abrasive article and a bonded abrasive article according to one embodiment. FIG. 3 is a diagram of material removal at a 5 times grinding versus feed rate (Z′w) for a conventional bonded abrasive article and a bonded abrasive article according to one embodiment. FIG. 4 is a diagram of x-axis radius change versus feed rate (Z′w) showing corner retention factors for a conventional bonded abrasive article and a bonded abrasive article according to one embodiment. FIG. 4 is a diagram of change in y-axis radius versus feed rate (Z′w) showing corner retention factors for a conventional bonded abrasive article and a bonded abrasive article according to one embodiment. 2 is a graph of the number of parts per dressing for a conventional bonded abrasive article and a bonded abrasive article according to one embodiment. 2 is a cycle time graph for a conventional bonded abrasive article and a bonded abrasive article according to one embodiment. The use of the same symbols in different drawings indicates similar or identical items.

下記は、ワークピースの研削および成形に適し得る、結合研磨物品を対象とする。特に、本明細書の実施形態の結合研磨物品は、ガラス質結合材料内に研磨粒子を組み込むことができる。本明細書の実施形態の結合研磨物品を使用するのに適した用途としては、例えば、センタレス研削、円筒研削、クランク軸研削、種々の表面研削作業、ベアリングおよび歯車研削作業、クリープフィード研削、ならびに種々の工具室用途を含む、研削作業が挙げられる。   The following is directed to bonded abrasive articles that may be suitable for workpiece grinding and forming. In particular, the bonded abrasive articles of the embodiments herein can incorporate abrasive particles within the vitreous bonding material. Applications suitable for using the bonded abrasive articles of the embodiments herein include, for example, centerless grinding, cylindrical grinding, crankshaft grinding, various surface grinding operations, bearing and gear grinding operations, creep feed grinding, and Grinding operations include various tool room applications.

一実施形態によれば、一実施形態の結合研磨物品の形成方法は、好適な化合物および成分の混合物を形成して、結合材料を形成することによって開始することができる。結合剤は、酸化物化合物等の無機材料の化合物で形成することができる。例えば、1つの好適な酸化物材料としては、酸化ケイ素(SiO)が挙げられる。一実施形態によれば、結合材料は、結合材料の総重量に対して、約55重量%以下の酸化ケイ素から形成することができる。他の実施形態において、酸化ケイ素の含有量は、約54重量%以下、約53重量%以下、約52重量%以下、さらには約51重量%以下等、より少なくすることができる。さらに、ある実施形態において、結合材料は、結合材料の総重量に対して、少なくとも約47重量%、少なくとも約48重量%、さらには少なくとも約49重量%の程度の、少なくとも約46重量%等の、少なくとも約45重量%の酸化ケイ素約から形成され得る。酸化ケイ素の量は、上述の最小および最大パーセンテージのいずれかの範囲内とすることができることが認識されるであろう。 According to one embodiment, the method of forming a bonded abrasive article of one embodiment can begin by forming a suitable compound and component mixture to form a bonding material. The binder can be formed of a compound of an inorganic material such as an oxide compound. For example, one suitable oxide material includes silicon oxide (SiO 2 ). According to one embodiment, the bonding material can be formed from about 55 wt% or less silicon oxide, based on the total weight of the bonding material. In other embodiments, the silicon oxide content can be less, such as about 54 wt% or less, about 53 wt% or less, about 52 wt% or less, or even about 51 wt% or less. Further, in certain embodiments, the binding material is at least about 47%, such as at least about 47%, such as at least about 47%, at least about 48%, or even at least about 49% by weight relative to the total weight of the binding material. At least about 45% by weight silicon oxide. It will be appreciated that the amount of silicon oxide can be within the range of any of the minimum and maximum percentages described above.

結合材料はまた、ある含有量の酸化アルミニウム(Al)も組み込むことができる。例えば、結合材料は、結合材料の総重量に対して、少なくとも約12重量%の酸化アルミニウムを含むことができる。他の実施形態において、酸化アルミニウムの量は、少なくとも約14重量%、少なくとも約15重量%、さらには少なくとも約16重量%とすることができる。ある事例において、結合材料は、結合剤の総重量に対して、約23重量%以下、約21重量%以下、約20重量%以下、約19重量%以下、さらには約18重量%以下の量の酸化アルミニウムを含み得る。酸化アルミニウムの量は、上述の最小および最大パーセンテージのいずれかの範囲内とすることができることが認識されるであろう。 The binding material can also incorporate a content of aluminum oxide (Al 2 O 3 ). For example, the bonding material can include at least about 12 wt% aluminum oxide, based on the total weight of the bonding material. In other embodiments, the amount of aluminum oxide can be at least about 14%, at least about 15%, or even at least about 16% by weight. In certain instances, the binding material is in an amount of about 23 wt% or less, about 21 wt% or less, about 20 wt% or less, about 19 wt% or less, or even about 18 wt% or less based on the total weight of the binder. Of aluminum oxide. It will be appreciated that the amount of aluminum oxide can be within the range of any of the minimum and maximum percentages described above.

ある事例において、結合材料は、重量パーセントで測定したときの酸化ケイ素の量と、重量パーセントで測定したときの酸化アルミニウムの量との特定の比率から形成することができる。例えば、シリカとアルミナとの比率は、結合材料内の酸化ケイ素の重量パーセントを酸化アルミニウムの重量パーセントで割ることによって説明することができる。一実施形態によれば、酸化ケイ素と酸化アルミニウムとの比率は、約3.2以下とすることができる。他の事例において、結合材料内の酸化ケイ素と酸化アルミニウムとの比率は、約3.1以下、約3.0以下、さらには約2.9以下とすることができる。さらに、結合材料は、ある事例において、酸化ケイ素の重量パーセントと酸化アルミニウムの重量パーセントとの比率を、少なくとも約2.4、少なくとも約2.5、少なくとも約2.6、さらには少なくとも約2.7の程度等の、少なくとも約2.3等の、少なくとも約2.2である。酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素の総量は、上述の最小値および最大値のいずれかの範囲内とすることができることが認識されるであろう。   In certain instances, the bonding material can be formed from a specific ratio of the amount of silicon oxide as measured by weight percent and the amount of aluminum oxide as measured by weight percent. For example, the ratio of silica to alumina can be described by dividing the weight percent of silicon oxide in the bonding material by the weight percent of aluminum oxide. According to one embodiment, the ratio of silicon oxide to aluminum oxide can be about 3.2 or less. In other cases, the ratio of silicon oxide to aluminum oxide in the bonding material can be about 3.1 or less, about 3.0 or less, or even about 2.9 or less. Further, the bonding material may in some instances have a ratio of weight percent silicon oxide to weight percent aluminum oxide of at least about 2.4, at least about 2.5, at least about 2.6, or even at least about 2. At least about 2.2, such as at least about 2.3, such as a degree of 7. It will be appreciated that the total amount of aluminum oxide and silicon oxide can be within the range of any of the minimum and maximum values described above.

一実施形態よれば、結合材料は、ある含有量の酸化ホウ素(B)から形成することができる。例えば、結合材料は、結合材料の総重量に対して、約20重量%以下の酸化ホウ素を組み込むことができる。他の事例において、酸化ホウ素の量は、約19重量%以下、約18重量%以下、約17重量%以下、さらには約16重量%以下等、より少なくすることができる。さらに、結合材料は、結合材料の総重量に対して、少なくとも約12重量%、少なくとも約13重量%、さらには少なくとも約14重量%等の、少なくとも約11重量%の酸化ホウ素から形成することができる。酸化ホウ素の量は、上述の最小および最大パーセンテージのいずれかの範囲内とすることができることが認識されるであろう。 According to one embodiment, the bonding material can be formed from a content of boron oxide (B 2 O 3 ). For example, the bonding material can incorporate up to about 20% by weight boron oxide, based on the total weight of the bonding material. In other instances, the amount of boron oxide can be less, such as about 19% or less, about 18% or less, about 17% or less, or even about 16% or less. Further, the bonding material may be formed from at least about 11 wt% boron oxide, such as at least about 12 wt%, at least about 13 wt%, or even at least about 14 wt%, based on the total weight of the bonding material. it can. It will be appreciated that the amount of boron oxide can be within the range of any of the minimum and maximum percentages described above.

一実施形態によれば、結合材料は、結合材料内の酸化ホウ素の重量パーセントおよび酸化ケイ素の重量パーセントの総含有量(すなわち、合計)が、結合材料の総重量に対して、約70重量%以下とすることができるように形成することができる。他の事例において、酸化ケイ素および酸化ホウ素の総含有量は、約68重量%以下、約67重量%以下、さらには約66重量%以下等の、約69重量%以下とすることができる。特定の一実施形態によれば、酸化ケイ素および酸化ホウ素の総重量パーセント含有量は、結合材料の総重量に対して、少なくとも約58重量%、少なくとも約60重量%、少なくとも約62重量%、少なくとも約63重量%、少なくとも約64重量%、さらには少なくとも約65重量%等の、少なくとも約55重量%とすることができる。結合材料内の酸化ケイ素および酸化ホウ素の総重量パーセントは、上述の最小および最大パーセンテージのいずれかの範囲内とすることができることが認識されるであろう。   According to one embodiment, the bonding material has a total content (ie, total) of weight percent boron oxide and weight percent silicon oxide in the bonding material of about 70% by weight, based on the total weight of the bonding material. It can be formed so that it can be as follows. In other cases, the total content of silicon oxide and boron oxide can be about 69 wt% or less, such as about 68 wt% or less, about 67 wt% or less, or even about 66 wt% or less. According to one particular embodiment, the total weight percent content of silicon oxide and boron oxide is at least about 58% by weight, at least about 60% by weight, at least about 62% by weight, based on the total weight of the binding material, It can be at least about 55 wt%, such as about 63 wt%, at least about 64 wt%, or even at least about 65 wt%. It will be appreciated that the total weight percent of silicon oxide and boron oxide in the binding material can be within the range of any of the minimum and maximum percentages described above.

さらに、特定の事例において、酸化ケイ素の量は、重量パーセントで測定したときに、結合材料内の酸化ホウ素の量よりも多くすることができる。特に、酸化ケイ素の量は、酸化ホウ素の量よりも、少なくとも約1.5倍多く、少なくとも約1.7倍多く、少なくとも約1.8倍多く、少なくとも約1.9倍多く、少なくとも約2.0倍多く、少なくとも約2.5倍多くすることができる。さらに、一実施形態において、結合材料は、約4倍以下多い、約3.8倍以下多い、約3.5倍以下多い等の、約5倍以下多い量の酸化ケイ素を含むことができる。酸化ホウ素の量と比較したときの酸化ケイ素の量の差は、上述の最小値および最大値のいずれかの範囲内とすることができることが認識されるであろう。   Further, in certain instances, the amount of silicon oxide can be greater than the amount of boron oxide in the bonding material when measured in weight percent. In particular, the amount of silicon oxide is at least about 1.5 times greater, at least about 1.7 times greater, at least about 1.8 times greater, at least about 1.9 times greater, and at least about 2 greater than the amount of boron oxide. 0.0 times more, and at least about 2.5 times more. Further, in one embodiment, the bonding material may include an amount of silicon oxide that is no more than about 5 times, such as no more than about 4 times, no more than about 3.8 times, no more than about 3.5 times, etc. It will be appreciated that the difference in the amount of silicon oxide as compared to the amount of boron oxide can be within the range of any of the aforementioned minimum and maximum values.

一実施形態によれば、結合材料は、少なくとも1つのアルカリ酸化物化合物(RO)から形成することができ、ここで、Rは、元素周期表のIA群の元素から選択される金属を表す。例えば、結合材料は、酸化リチウム(LiO)、酸化ナトリウム(NaO)、酸化カリウム(KO)、および酸化セシウム(CsO)、ならびにそれらの組み合わせを含む化合物の群からのアルカリ酸化物化合物(RO)から形成することができる。 According to one embodiment, the binding material may be formed from at least one alkali oxide compound (R 2 O), wherein R is a metal selected from elements of group IA of the periodic table of elements. Represent. For example, the binding material can be from the group of compounds including lithium oxide (Li 2 O), sodium oxide (Na 2 O), potassium oxide (K 2 O), and cesium oxide (Cs 2 O), and combinations thereof. It can be formed from an alkali oxide compound (R 2 O).

一実施形態によれば、結合材料は、結合材料の総重量に対して、約20重量%以下のアルカリ酸化物化合物の総含有量から形成することができる。本明細書の実施形態による他の結合研磨物品について、アルカリ酸化物化合物の総含有量は、約19重量%以下、約18重量%以下、約17重量%以下、約16重量%以下、さらには約15重量%以下とすることができる。さらに、一実施形態において、結合材料内のアルカリ酸化物化合物の総含有量は、少なくとも約12重量%、少なくとも約13重量%、さらには少なくとも約14重量%等の、少なくとも約10重量%とすることができる。結合材料は、上述の最小および最大パーセンテージのいずれかの範囲内のアルカリ酸化物化合物の総含有量を含むことができることが認識されるであろう。   According to one embodiment, the bonding material can be formed from a total content of alkali oxide compounds of no more than about 20% by weight, based on the total weight of the bonding material. For other bonded abrasive articles according to embodiments herein, the total alkali oxide compound content is about 19% or less, about 18% or less, about 17% or less, about 16% or less, and even more It can be about 15% by weight or less. Further, in one embodiment, the total content of alkali oxide compounds in the bonding material is at least about 10% by weight, such as at least about 12% by weight, at least about 13% by weight, or even at least about 14% by weight. be able to. It will be appreciated that the binding material can include a total content of alkali oxide compounds within any of the minimum and maximum percentages described above.

1つの特定の実施形態によれば、結合材料は、上で述ベられるように、約3つ以下の別個のアルカリ酸化物化合物(RO)から形成することができる。実際に、ある結合材料は、結合材料内に約2つ以下のアルカリ酸化物化合物を組み込み得る。 According to one particular embodiment, the bonding material can be formed from no more than about 3 distinct alkali oxide compounds (R 2 O), as described above. Indeed, some bonding materials may incorporate no more than about two alkali oxide compounds within the bonding material.

さらに、結合材料は、アルカリ酸化物化合物のいずれかの個々の含有量が、結合材料内のアルカリ酸化物化合物の総含有量(重量パーセント)の半分以下であるように形成することができる。さらに、特定の一実施形態によれば、酸化ナトリウムの量は、酸化リチウムまたは酸化カリウムの含有量(重量パーセント)よりも多くすることができる。より特定の事例において、重量パーセントで測定したときの酸化ナトリウムの総含有量は、重量パーセントで測定したときの酸化リチウムおよび酸化カリウムの含有量の合計よりも多くすることができる。さらに、一実施形態において、酸化リチウムの量は、酸化カリウムの含有量より多くすることができる。   Furthermore, the binding material can be formed such that the individual content of any of the alkali oxide compounds is no more than half of the total content (weight percent) of the alkali oxide compound in the binding material. Further, according to one particular embodiment, the amount of sodium oxide can be greater than the lithium oxide or potassium oxide content (weight percent). In more specific cases, the total content of sodium oxide as measured by weight percent can be greater than the sum of lithium oxide and potassium oxide content as measured by weight percent. Furthermore, in one embodiment, the amount of lithium oxide can be greater than the content of potassium oxide.

一実施形態によれば、結合材料を形成する、重量パーセントで測定したときのアルカリ酸化物化合物の総量は、結合材料内の(重量パーセントで測定したときの)酸化ホウ素の量未満とすることができる。実際に、ある事例において、結合材料内の酸化ホウ素の総重量パーセントと比較したときのアルカリ酸化物化合物の総重量パーセントは、約0.9〜1.3の範囲内、さらには約0.9〜約1.1の範囲内等の、約0.9〜1.5の範囲内とすることができる。   According to one embodiment, the total amount of alkali oxide compound, as measured by weight percent, that forms the binding material may be less than the amount of boron oxide (as measured by weight percent) in the binding material. it can. Indeed, in certain instances, the total weight percent of the alkali oxide compound as compared to the total weight percent of boron oxide in the bonding material is in the range of about 0.9 to 1.3, and even about 0.9. Can be in the range of about 0.9 to 1.5, such as in the range of about 1.1.

結合材料は、ある量のアルカリ土類化合物(RO)から形成することができ、ここで、Rは、元素周期表のIIA群の元素からの要素を表す。例えば、結合材料は、酸化カルシウム(CaO)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化バリウム(BaO)、さらには酸化ストロンチウム(SrO)等の、アルカリ土類酸化物化合物を組み込むことができる。一実施形態によれば、結合材料は、結合材料の総重量に対して、約3.0重量%以下のアルカリ土類酸化物化合物を含有することができる。さらに他に事例において、結合材料は、約2.8重量%以下、2.2重量%以下、約2.0重量%以下、または約1.8重量%以下の程度等の、より少ないアルカリ土類酸化物化合物を含有し得る。さらに、一実施形態によれば、結合材料は、結合材料の総重量に対して、少なくとも約0.8重量%、少なくとも約1.0重量%、さらには少なくとも約1.4重量%等の、少なくとも約0.5重量%の1つ以上のアルカリ土類酸化物化合物の含有量を含有し得る。結合材料内のアルカリ土類酸化物化合物の量は、上述の最小および最大パーセンテージのいずれかの範囲内とすることができることが認識されるであろう。   The binding material can be formed from an amount of alkaline earth compound (RO), where R represents an element from an element of Group IIA of the Periodic Table of Elements. For example, the binding material can incorporate alkaline earth oxide compounds such as calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO), barium oxide (BaO), and even strontium oxide (SrO). According to one embodiment, the bonding material can contain up to about 3.0 wt% alkaline earth oxide compound, based on the total weight of the bonding material. In yet other instances, the bonding material may include less alkaline earth, such as on the order of about 2.8% or less, 2.2% or less, about 2.0% or less, or about 1.8% or less. An oxide compound may be contained. Further, according to one embodiment, the bonding material is at least about 0.8 wt%, at least about 1.0 wt%, even at least about 1.4 wt%, etc., based on the total weight of the bonding material, It may contain a content of at least about 0.5% by weight of one or more alkaline earth oxide compounds. It will be appreciated that the amount of alkaline earth oxide compound in the bonding material can be within the range of any of the minimum and maximum percentages described above.

一実施形態によれば、結合材料は、約3つ以下の異なるアルカリ土類酸化物化合物から形成することができる。実際に、結合材料は、2つ以下の異なるアルカリ土類酸化物化合物を含有し得る。1つの特定の事例において、結合材料は、酸化カルシウムおよび酸化マグネシウムから成る2つのアルカリ土類酸化物化合物から形成することができる。   According to one embodiment, the bonding material can be formed from up to about 3 different alkaline earth oxide compounds. Indeed, the binding material may contain no more than two different alkaline earth oxide compounds. In one particular case, the binding material can be formed from two alkaline earth oxide compounds consisting of calcium oxide and magnesium oxide.

一実施形態において、結合材料は、酸化マグネシウムの量よりも多い量の酸化カルシウムを含むことができる。さらに、結合材料内の酸化カルシウムの量は、結合材料内に存在する他のアルカリ土類酸化物化合物のいずれかの含有量よりも多くなり得る。   In one embodiment, the binding material can include an amount of calcium oxide greater than the amount of magnesium oxide. Furthermore, the amount of calcium oxide in the binding material can be greater than the content of any of the other alkaline earth oxide compounds present in the binding material.

結合材料は、総含有量が結合材料の総重量に対して約20重量%以下であるように、アルカリ酸化物化合物およびアルカリ土類酸化物化合物の組み合わせから形成することができる。他の実施形態において、結合材料内のアルカリ酸化物化合物およびアルカリ土類酸化物化合物の総含有量は、約18重量%以下、さらには約17重量%以下等の、約19重量%以下とすることができる。しかしながら、ある実施形態において、結合材料内に存在するアルカリ酸化物化合物およびアルカリ土類酸化物化合物の総含有量は、少なくとも約13重量%等、少なくとも約14重量%、少なくとも約15重量%、さらには少なくとも約16重量%等の、少なくとも約12重量%とすることができる。結合材料は、上述の最小および最大パーセンテージのいずれかの範囲内のアルカリ酸化物化合物およびアルカリ土類酸化物化合物の総含有量を有することができることが認識されるであろう。   The binding material can be formed from a combination of an alkali oxide compound and an alkaline earth oxide compound such that the total content is not more than about 20% by weight relative to the total weight of the binding material. In other embodiments, the total content of alkaline oxide compounds and alkaline earth oxide compounds in the binding material is no greater than about 19 wt%, such as no greater than about 18 wt%, or even no greater than about 17 wt%. be able to. However, in certain embodiments, the total content of alkali oxide and alkaline earth oxide compounds present in the binding material is at least about 14%, such as at least about 13%, such as at least about 13%, May be at least about 12% by weight, such as at least about 16% by weight. It will be appreciated that the binding material can have a total content of alkali and alkaline earth oxide compounds within any of the minimum and maximum percentage ranges described above.

一実施形態によれば、結合材料は、結合材料内に存在するアルカリ酸化物化合物の含有量がアルカリ土類酸化物化合物の総含有量よりも多くなるように形成することができる。特定の一実施形態において、結合材料は、アルカリ土類酸化物化合物の総重量パーセントと比較したときの、アルカリ酸化物化合物の総含有量(重量パーセント)の割合(RO:RO)が、約5:1〜約15:1の範囲内であるように形成され得る。他の実施形態において、結合材料内に存在するアルカリ酸化物化合物の総重量パーセントとアルカリ土類酸化物化合物の総重量パーセントとの割合は、約7:1〜約12:1の範囲内、さらには約8:1〜約10:1の範囲内等の、約6:1〜約14:1の範囲内とすることができる。 According to one embodiment, the binding material can be formed such that the content of alkali oxide compounds present in the binding material is greater than the total content of alkaline earth oxide compounds. In one particular embodiment, the binding material has a ratio (R 2 O: RO) of the total content (weight percent) of the alkaline oxide compound as compared to the total weight percent of the alkaline earth oxide compound. It can be formed to be in the range of about 5: 1 to about 15: 1. In other embodiments, the ratio of the total weight percent of the alkali oxide compound and the total weight percent of the alkaline earth oxide compound present in the bonding material is within the range of about 7: 1 to about 12: 1, and Can be in the range of about 6: 1 to about 14: 1, such as in the range of about 8: 1 to about 10: 1.

一実施形態によれば、結合材料は、結合材料の総重量に対して約3重量%以下のリン酸化物から形成することができる。ある他の事例において、結合材料は、結合材料の総重量に対して、約2.0重量%以下、約1.5重量%以下、約1.0重量%以下、約0.8重量%以下、約0.5重量%以下、さらには約0.2重量%以下等の、約2.5重量%以下のリン酸化物を含有し得る。実際に、ある事例において、結合材料は、リン酸化物を本質的に含み得ない。リン酸化物の好適な含有量は、本明細書で説明されるようなある特徴および研削性能特性を助長することができる。   According to one embodiment, the bonding material can be formed from less than or equal to about 3% by weight phosphorous oxide based on the total weight of the bonding material. In certain other instances, the bonding material is about 2.0 wt% or less, about 1.5 wt% or less, about 1.0 wt% or less, about 0.8 wt% or less, based on the total weight of the bonding material. About 2.5 wt% or less, such as about 0.5 wt% or less, or even about 0.2 wt% or less. Indeed, in certain cases, the binding material can be essentially free of phosphorous oxide. A suitable content of phosphorous oxide can facilitate certain characteristics and grinding performance characteristics as described herein.

一実施形態によれば、結合材料は、例えばMnO、ZrSiO、CoAl、およびMgO等の酸化物化合物を含む、約1重量%以下のある酸化物化合物を含む組成物以下から形成することができる。実際に、特定の実施形態において、結合材料は、上で特定された酸化物化合物を本質的に含まないものとすることができる。 According to one embodiment, the bonding material is formed from a composition comprising no more than about 1 wt% of an oxide compound, including oxide compounds such as MnO 2 , ZrSiO 2 , CoAl 2 O 4 , and MgO. can do. Indeed, in certain embodiments, the binding material can be essentially free of the oxide compounds identified above.

混合物内に配置される結合材料に加えて、結合研磨物品を形成する過程はさらに、あるタイプの研磨粒子の組み込みを含むことができる。一実施形態によれば、研磨粒子は、微結晶性アルミナ(MCA)を含むことができる。実際に、ある事例において、研磨粒子は、本質的に微結晶性アルミナで構成することができる。   In addition to the bonding material disposed within the mixture, the process of forming a bonded abrasive article can further include the incorporation of certain types of abrasive particles. According to one embodiment, the abrasive particles can comprise microcrystalline alumina (MCA). Indeed, in some cases, the abrasive particles can consist essentially of microcrystalline alumina.

研磨粒子は、約1050ミクロン以下の平均粒径を有することができる。他に実施形態において、研磨粒子の平均粒径は、800ミクロン以下、約600ミクロン以下、約400ミクロン以下、約250ミクロン以下、約225ミクロン以下、約200ミクロン以下、約175ミクロン以下、約150ミクロン以下、さらには約100ミクロン以下の程度等、より小さくすることができる。さらに、研磨粒子の平均粒径は、少なくとも約5ミクロン、少なくとも約10ミクロン、少なくとも約20ミクロン、少なくとも約30ミクロン、さらには少なくとも約50ミクロン、少なくとも約60ミクロン、少なくとも約70ミクロン、さらには少なくとも約80ミクロン等の、少なくとも約1ミクロンとすることができる。研磨粒子の平均粒径は、上述の最小値および最大値のいずれかの範囲内とすることができることが認識されるであろう。   The abrasive particles can have an average particle size of about 1050 microns or less. In other embodiments, the average particle size of the abrasive particles is 800 microns or less, about 600 microns or less, about 400 microns or less, about 250 microns or less, about 225 microns or less, about 200 microns or less, about 175 microns or less, about 150. It can be made smaller, such as less than a micron, or even about 100 microns or less. Further, the average particle size of the abrasive particles is at least about 5 microns, at least about 10 microns, at least about 20 microns, at least about 30 microns, even at least about 50 microns, at least about 60 microns, at least about 70 microns, or even at least It can be at least about 1 micron, such as about 80 microns. It will be appreciated that the average particle size of the abrasive particles can be within the range of any of the minimum and maximum values described above.

微結晶性アルミナを利用する研磨粒子をさらに参照すると、微結晶性アルミナは、サブミクロンサイズの平均砥粒径を有する砥粒で形成することができることが認識されるであろう。実際に、微結晶性アルミナの平均砥粒径は、約0.5ミクロン以下、約0.2ミクロン以下、約0.1ミクロン以下、約0.08ミクロン以下、約0.05ミクロン以下、さらには約0.02ミクロン以下等の、約1ミクロン以下とすることができる。   With further reference to abrasive particles that utilize microcrystalline alumina, it will be appreciated that microcrystalline alumina can be formed of abrasive grains having an average abrasive grain size of submicron size. In fact, the average abrasive grain size of microcrystalline alumina is about 0.5 microns or less, about 0.2 microns or less, about 0.1 microns or less, about 0.08 microns or less, about 0.05 microns or less, Can be about 1 micron or less, such as about 0.02 micron or less.

加えて、研磨粒子および結合剤を含む混合物の形成はさらに、充填剤、気孔形成剤、および最終的に形成される結合研磨物品の形成に適した材料等の、他の成分の添加を含むことができる。気孔形成材料のいくつかの好適な例としては、バブルアルミナ、バブルムライト、中空ガラス球、中空セラミック球、もしくは中空ポリマー球を含む中空球、ポリマーもしくはプラスチック材料、有機化合物、ガラス、セラミック、もしくはポリマーのストランドおよび/もしくは繊維を含む繊維様材料が挙げられるが、それらに限定されない。他の好適な気孔形成材料としては、ナフタレン、PDB、シェル、木材等が挙げられる。さらに別の実施形態において、充填剤は、例えば酸化物を含む、1つ以上の無機材料を含むことができ、また特に、ジルコニア、シリカ、チタニア、およびそれらの組み合わせの結晶相または非結晶相を含み得る。   In addition, the formation of the mixture comprising abrasive particles and binder further includes the addition of other ingredients such as fillers, pore formers, and materials suitable for forming the final bonded abrasive article. Can do. Some suitable examples of pore-forming materials include: hollow alumina, bubble mullite, hollow glass sphere, hollow ceramic sphere, or hollow sphere including hollow polymer sphere, polymer or plastic material, organic compound, glass, ceramic, or polymer Fiber-like materials including, but not limited to, strands and / or fibers. Other suitable pore forming materials include naphthalene, PDB, shell, wood and the like. In yet another embodiment, the filler can include one or more inorganic materials including, for example, oxides, and in particular includes a crystalline or amorphous phase of zirconia, silica, titania, and combinations thereof. May be included.

混合物が好適に形成された後に、混合物を成形することができる。好適な成形過程としては、プレス作業および/またはモールディング作業ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。例えば、一実施形態において、混合物は、混合物を金型内でコールドプレスして素地体を形成することによって成形することができる。   After the mixture is suitably formed, the mixture can be shaped. Suitable molding processes include pressing and / or molding operations and combinations thereof. For example, in one embodiment, the mixture can be formed by cold pressing the mixture in a mold to form a green body.

素地体を好適に形成した後に、素地体は、ガラス質相結合材料を有する研磨物品の形成を助長するために、特定の温度で焼結することができる。特に、焼結作業は、約1000℃未満である焼結温度で行うことができる。特定の実施形態において、焼結温度は、約950℃未満、特に約800℃〜950℃の範囲内等の、約980℃未満とすることができる。上述の結合成分について特に低い焼成温度が利用され得、よって、極端に高い温度が回避され、したがって、形成過程中の研磨粒子の劣化を制限することが認識されるであろう。   After suitably forming the green body, the green body can be sintered at a specific temperature to facilitate the formation of an abrasive article having a vitreous phase binder material. In particular, the sintering operation can be performed at a sintering temperature that is less than about 1000 ° C. In certain embodiments, the sintering temperature may be less than about 980 ° C, such as less than about 950 ° C, particularly in the range of about 800 ° C to 950 ° C. It will be appreciated that particularly low firing temperatures can be utilized for the above-described binding components, thus avoiding extremely high temperatures and thus limiting the degradation of the abrasive particles during the formation process.

特定の一実施形態によれば、結合研磨体は、ガラス質相材料を有する結合材料を含む。特定の事例において、結合材料は、単相ガラス質材料とすることができる。   According to one particular embodiment, the bonded abrasive body includes a bonding material having a vitreous phase material. In certain cases, the bonding material can be a single phase vitreous material.

最終的に形成される結合研磨体は、特定の含有量の結合材料、研磨粒子、気孔率を有することができる。特に、結合研磨物品の本体は、結合研磨体の総容積に対して少なくとも約42容積%の気孔率を有することができる。他の実施形態において、気孔率の量は、結合研磨体の総容積に対して、少なくとも約44容積%、少なくとも約45容積%、少なくとも約46容積%、少なくとも約48容積%、さらには少なくとも約50容積%等の、少なくとも約43容積%等、より多くすることができる。一実施形態によれば、結合研磨体は、約65容積%以下、約62容積%以下、約60容積%以下、約56容積%以下、約52容積%以下、さらには約50容積%以下等の、約70容積%以下の気孔率を有することができる。結合研磨体は、結合研磨体の総容積の約46%〜約48%の気孔率等の、結合研磨体の総容積の約46%〜約50%の気孔率を含み得る。結合研磨体は、上述の最小および最大パーセンテージのいずれかの範囲内の気孔率を有することができることが認識されるであろう。   The finally formed bonded abrasive body can have a specific content of bonding material, abrasive particles, porosity. In particular, the body of the bonded abrasive article can have a porosity of at least about 42% by volume relative to the total volume of the bonded abrasive body. In other embodiments, the amount of porosity is at least about 44% by volume, at least about 45% by volume, at least about 46% by volume, at least about 48% by volume, and even at least about at least about the total volume of the bonded abrasive body. More, such as at least about 43% by volume, such as 50% by volume. According to one embodiment, the bonded abrasive body is about 65% or less, about 62% or less, about 60% or less, about 56% or less, about 52% or less, or even about 50% or less, etc. Of about 70% by volume or less. The bonded abrasive body may include a porosity of about 46% to about 50% of the total volume of the bonded abrasive body, such as a porosity of about 46% to about 48% of the total volume of the bonded abrasive body. It will be appreciated that the bonded abrasive body can have a porosity within the range of any of the minimum and maximum percentages described above.

一実施形態によれば、結合研磨体は、結合研磨体の総容積に対して少なくとも約35容積%の研磨粒子を有することができる。他の実施形態においては、研磨粒子の総含有量は、少なくとも約37容積%、さらには少なくとも約39容積%等、より多くすることができる。特定の一実施形態によれば、結合研磨体は、結合研磨体の総容積に対して、約48容積%以下、さらには約46容積%以下等の、約50容積%以下の研磨粒子を有するように形成することができる。結合研磨体内の研磨粒子の含有量は、上述の最小および最大パーセンテージのいずれかの範囲内とすることができることが認識されるであろう。   According to one embodiment, the bonded abrasive body can have at least about 35% by volume abrasive particles relative to the total volume of the bonded abrasive body. In other embodiments, the total content of abrasive particles can be higher, such as at least about 37% by volume, even at least about 39% by volume. According to one particular embodiment, the bonded abrasive body has no more than about 50 volume% abrasive particles, such as no more than about 48 volume%, or even no more than about 46 volume%, relative to the total volume of the bonded abrasive body. Can be formed. It will be appreciated that the content of abrasive particles within the bonded abrasive body can be within the range of any of the minimum and maximum percentages described above.

特定の事例において、結合研磨体は、気孔率および研磨粒子の含有量と比較して、僅かな含有量(容積%)の結合材料を含有するように形成される。例えば、結合研磨体は、結合研磨体の総容積に対して、約15容積%以下の結合材料を有することができる。他の事例において、結合研磨体は、結合研磨体の総容積に対して、約14容積%以下、約13容積%以下、さらには約12容積%以下を含有するように形成することができる。1つの特定の事例において、結合研磨体は、結合研磨体の総容積に対して、少なくとも約8容積%、少なくとも約9容積%程度、さらには少なくとも約10容積%等の、少なくとも約7容積%の結合材料を含有するように形成することができる。   In certain cases, the bonded abrasive body is formed to contain a small content (% by volume) of the bonding material as compared to the porosity and the content of abrasive particles. For example, the bonded abrasive body can have up to about 15% by volume bonded material relative to the total volume of the bonded abrasive body. In other cases, the bonded abrasive body can be formed to contain no more than about 14 volume%, no more than about 13 volume%, or even no more than about 12 volume% relative to the total volume of the bonded abrasive body. In one particular case, the bonded abrasive body is at least about 7% by volume, such as at least about 8% by volume, at least about 9% by volume, or even at least about 10% by volume, relative to the total volume of the bonded abrasive body. It can be formed so as to contain a binding material.

図1は、一実施形態に従う特定の結合研磨物品内に存在する相の図表を含む。図1は、結合剤の容積%、研磨粒子の容積%、および気孔率の容積%を含む。陰影領域101は、研削用途に適した従来の結合研磨物品を表すが、陰影領域103は、本明細書の一実施形態による結合研磨物品の相含有量を表す。   FIG. 1 includes a diagram of the phases present in a particular bonded abrasive article according to one embodiment. FIG. 1 includes volume percent binder, volume percent abrasive particles, and volume percent porosity. Shaded area 101 represents a conventional bonded abrasive article suitable for grinding applications, while shaded area 103 represents the phase content of a bonded abrasive article according to one embodiment herein.

特に、従来の結合研磨物品の相含有量(すなわち、陰影領域101)は、一実施形態の結合研磨物品の相含有量とはかなり異なる。特に、従来の結合研磨物品は、一般的に、およそ40容積%〜51容積%の範囲内の最大気孔率、およそ42容積%〜50容積%の研磨粒子含有量、およびおよそ9〜20容積%の結合剤含有量を有する。従来の結合研磨物品は、研削中に遭遇する過剰な力に対処するのに十分な強度を有する結合研磨体を研削用途が必要とし、かつ、高多孔性結合研磨体がそのような力にこれまで耐えることができなかったので、一般的に、50容積%以下の最大気孔含有量を有する。   In particular, the phase content of conventional bonded abrasive articles (ie, shaded region 101) is significantly different from the phase content of the bonded abrasive article of one embodiment. In particular, conventional bonded abrasive articles generally have a maximum porosity in the range of approximately 40 volume% to 51 volume%, an abrasive particle content of approximately 42 volume% to 50 volume%, and approximately 9 to 20 volume%. Having a binder content of Conventional bonded abrasive articles require a bonded application that has sufficient strength to cope with the excessive forces encountered during grinding, and a highly porous bonded abrasive is not able to handle such forces. In general, it has a maximum pore content of 50% by volume or less.

一実施形態によれば、結合研磨物品は、従来の結合研磨物品よりもかなり大きい気孔率を有することができる。例えば、一実施形態の1つの結合研磨物品は、結合研磨体の総容積に対して、約51容積%〜約58容積%の範囲内の気孔含有量を有することができる。さらに、図1で例示されるように、一実施形態の結合研磨物品は、結合研磨物品の総容積に対して、約40容積%〜約42容積%の範囲内の研磨粒子含有量、およびおよそ2容積%〜約9容積%の範囲内の特に低い結合剤含有量を有することができる。   According to one embodiment, the bonded abrasive article can have a significantly greater porosity than conventional bonded abrasive articles. For example, one bonded abrasive article of one embodiment can have a pore content in the range of about 51 volume% to about 58 volume% relative to the total volume of the bonded abrasive body. Further, as illustrated in FIG. 1, an embodiment of the bonded abrasive article has an abrasive particle content in the range of about 40 volume% to about 42 volume%, and approximately, relative to the total volume of the bonded abrasive article, and It can have a particularly low binder content in the range of 2% to about 9% by volume.

特に、本明細書の実施形態の結合研磨体は、従来の結合研磨体とは異なる特有の特性を有することができる。特に、本明細書の結合研磨物品は、特定の含有量の気孔率、研磨粒子、および結合剤を有する一方で、結合研磨物品を研削用途等の特定の用途に適したものにする特有の機械的特性を示すことができる。例えば、一実施形態において、結合研磨体は、特定の弾性率(MOE)に対応し得る、特定の破壊係数(MOR)を有することができる。例えば、結合研磨体は、少なくとも約40GPaのMOEに対して、少なくとも45MPaのMORを有することができる。一実施形態においては、MORは、40GPaのMOEに対して、少なくとも約47MPa、少なくとも約48MPa、少なくとも約49MPa、さらには少なくとも約50MPa等の、少なくとも約46MPaとすることができる。さらに、結合研磨体は、40GPaのMOEに対して、約65MPa以下、または約60MPa以下等の、約70MPa以下のMORを有し得る。MORは、上述の最小値および最大値のいずれかの範囲内とすることができることが認識されるであろう。   In particular, the bonded abrasive body of the embodiment of the present specification can have unique characteristics different from those of a conventional bonded abrasive body. In particular, the bonded abrasive articles herein have specific contents of porosity, abrasive particles, and binders while making the bonded abrasive articles suitable for specific applications such as grinding applications. Characteristics can be shown. For example, in one embodiment, the bonded abrasive body can have a specific modulus of failure (MOR) that can correspond to a specific modulus of elasticity (MOE). For example, the bonded abrasive body can have a MOR of at least 45 MPa for a MOE of at least about 40 GPa. In one embodiment, the MOR can be at least about 46 MPa, such as at least about 47 MPa, at least about 48 MPa, at least about 49 MPa, or even at least about 50 MPa for a 40 GPa MOE. Further, the bonded abrasive body may have a MOR of about 70 MPa or less, such as about 65 MPa or less, or about 60 MPa or less, for a 40 GPa MOE. It will be appreciated that the MOR can be within the range of any of the minimum and maximum values described above.

別の実施形態において、45GPaのMOEを有するある結合研磨体に対して、MORは、少なくとも約45MPaとすることができる。実際に、45GPaのMOEを有するある結合研磨体について、MORは、少なくとも約47MPa、少なくとも約48MPa、少なくとも約49MPa、さらには少なくとも約50MPa等の、少なくとも約46MPaとすることができる。さらに、MORは、45GPaのMOEに対して、約70MPa以下、約65MPa以下、または約60MPa以下であり得る。MORは、上述の最小値および最大値のいずれかの範囲内とすることができることが認識されるであろう。   In another embodiment, for a bonded abrasive body having an MOE of 45 GPa, the MOR can be at least about 45 MPa. Indeed, for certain bonded abrasive bodies having an MOE of 45 GPa, the MOR can be at least about 46 MPa, such as at least about 47 MPa, at least about 48 MPa, at least about 49 MPa, or even at least about 50 MPa. Further, the MOR can be about 70 MPa or less, about 65 MPa or less, or about 60 MPa or less for a 45 GPa MOE. It will be appreciated that the MOR can be within the range of any of the minimum and maximum values described above.

MORは、4インチ×1インチ×0.5インチ(約101.6mm×約25.4mm×約12.7mm)のサイズの試料に対する標準3点曲げ試験を使用して測定することができ、荷重は、試料サイズ以外に、全般的にASTM D790に従って、1インチ×0.5インチ(約25.4mm×約12.7mm)の平面にわたって荷重が印加される。破壊荷重を記録し、標準方程式を使用してMORに逆算することができる。MOEは、研磨研削砥石産業界における標準的技法に従って、GrindoSonic機器または類似の装置を使用した複合材の固有振動数の測定によって計算することができる。   MOR can be measured using a standard three-point bend test on a sample size of 4 inches x 1 inch x 0.5 inches (about 101.6 mm x about 25.4 mm x about 12.7 mm) In addition to the sample size, the load is applied across a 1 inch × 0.5 inch (about 25.4 mm × about 12.7 mm) plane, generally in accordance with ASTM D790. The failure load can be recorded and calculated back to MOR using standard equations. The MOE can be calculated by measuring the natural frequency of the composite using a Grindonic Sonic instrument or similar device according to standard techniques in the abrasive grinding wheel industry.

一実施形態において、結合研磨体は、MORをMOEで割った尺度である、強度比を有することができる。特定の事例において、特定の結合研磨体の強度比(MOR/MOE)は、少なくとも約0.8とすることができる。他の事例において、強度比は、少なくとも約1.0、少なくとも約1.05、少なくとも約1.10等の、少なくとも約0.9とすることができる。さらに、強度比は、約2.50以下、約2.00以下、約1.70以下、約1.50以下、約1.40以下、または約1.30以下等の、約3.00以下であり得る。結合研磨体の強度比は、上述の最小値および最大値のいずれかの範囲内とすることができることが認識されるであろう。   In one embodiment, the bonded abrasive body can have an intensity ratio that is a measure of MOR divided by MOE. In certain instances, the strength ratio (MOR / MOE) of a particular bonded abrasive body can be at least about 0.8. In other instances, the intensity ratio can be at least about 0.9, such as at least about 1.0, at least about 1.05, at least about 1.10. Further, the intensity ratio is about 2.50 or less, about 2.00 or less, about 1.70 or less, about 1.50 or less, about 1.40 or less, or about 1.30 or less, such as about 3.00 or less. It can be. It will be appreciated that the strength ratio of the bonded abrasive body can be within any of the above-described minimum and maximum values.

一実施形態によれば、結合研磨体は、特定の研削作業での使用に適したものとすることができる。例えば、本明細書の実施形態の結合研磨体は、研削作業に適していることが発見されている。実際に、結合研磨体は、ワークピースに損傷を与えることなく利用することができ、好適なまたは向上した研削性能を提供する。   According to one embodiment, the bonded abrasive body may be suitable for use in a specific grinding operation. For example, it has been discovered that the bonded abrasive bodies of the embodiments herein are suitable for grinding operations. In fact, the bonded abrasive body can be utilized without damaging the workpiece and provides suitable or improved grinding performance.

結合研磨体の研削能力に対する本明細書の参照は、センタレス研削、円筒研削、クランク軸研削、種々の表面研削作業、ベアリングおよび歯車研削作業、クリープフィード研削、ならびに種々の工具室の研削過程等の研削作業に関連することができる。さらに、研削作業用の好適なワークピースとしては、無機材料または有機材料が挙げられる。特定の事例において、ワークピースとしては、金属、金属合金、プラスチック、または天然材料が挙げられる。一実施形態において、ワークピースとしては、鉄系金属、非鉄系金属、金属合金、金属超合金、およびそれらの組み合わせが挙げられる。別の実施形態において、ワークピースとしては、例えばポリマー材料を含む、有機材料が挙げられる。さらに他の事例において、ワークピースは、例えば木材を含む、天然材料であり得る。   References herein to the grinding ability of bonded abrasives include centerless grinding, cylindrical grinding, crankshaft grinding, various surface grinding operations, bearing and gear grinding operations, creep feed grinding, and various tool chamber grinding processes, etc. It can be related to the grinding operation. Furthermore, suitable workpieces for grinding operations include inorganic materials or organic materials. In certain instances, the workpiece includes a metal, metal alloy, plastic, or natural material. In one embodiment, workpieces include ferrous metals, non-ferrous metals, metal alloys, metal superalloys, and combinations thereof. In another embodiment, the workpiece includes an organic material, including, for example, a polymeric material. In yet other instances, the workpiece can be a natural material including, for example, wood.

これらの研磨物品の砥石サイズのいくつかのバージョンは、直径で約4.5インチ(約11.43cm)を超える〜約54インチ(約137.16cm)の範囲であり得る。代表的なストック除去量は、用途に応じて、約0.0001インチ(約0.0025mm)〜約0.500インチ(約12.7mm)の範囲であり得る。   Some versions of the wheel size of these abrasive articles can range from greater than about 4.5 inches (about 11.43 cm) to about 54 inches (about 137.16 cm) in diameter. Typical stock removal may range from about 0.0001 inch (about 0.0025 mm) to about 0.500 inch (about 12.7 mm), depending on the application.

特定の事例において、結合研磨体は、特に高い除去率でワークピースを研削できることが注目されている。例えば、一実施形態において、結合研磨体は、少なくとも約0.4インチ/分/インチ(258mm/分/mm)の材料除去率で研削作業を行うことができる。他の実施形態において、材料除去率は、少なくとも約0.5インチ/分/インチ(322mm/分/mm)、少なくとも約0.55インチ/分/インチ(354mm/分/mm)、さらには少なくとも約0.6インチ3/分/インチ(387mm/分/mm)等の、少なくとも約0.45インチ/分/インチ(290mm/分/mm)とすることができる。さらに、ある結合研磨体の材料除去率は、約1.2インチ/分/インチ(774mm/分/mm)以下、約1.0インチ/分/インチ(645mm/分/mm)以下、さらには約0.9インチ/分/インチ(580mm/分/mm)以下等の、約1.5インチ/分/インチ(967mm/分/mm)以下であり得る。本出願の結合研磨体は、上述の最小値および最大値のいずれかの範囲内の材料除去率で、ワークピースを研削することができることが認識されるであろう。 In certain instances, it has been noted that bonded abrasive bodies can grind workpieces with particularly high removal rates. For example, in one embodiment, the bonded abrasive body can perform a grinding operation with a material removal rate of at least about 0.4 inch 3 / min / inch (258 mm 3 / min / mm). In other embodiments, the material removal rate is at least about 0.5 inch 3 / min / inch (322 mm 3 / min / mm), at least about 0.55 inch 3 / min / inch (354 mm 3 / min / mm). And at least about 0.45 inch 3 / min / inch (290 mm 3 / min / mm), such as at least about 0.6 inch 3 / min / inch (387 mm 3 / min / mm). Furthermore, the material removal rate of a certain bonded abrasive is about 1.2 inches 3 / min / inch (774 mm 3 / min / mm) or less, about 1.0 inches 3 / min / inch (645 mm 3 / min / mm). or less, more about 0.9 inch 3 / min / inch, etc. (580 mm 3 / min / mm) or less, may be about 1.5 inches 3 / min / inch (967Mm 3 / min / mm) or less. It will be appreciated that the bonded abrasive body of the present application can grind a workpiece with a material removal rate within either of the minimum and maximum values mentioned above.

ある研削作業中に、本出願の結合研磨体は、特定の切込み深さ(DOC)または(Zw)で研削できることが注目されている。例えば、結合研磨体によって達成される切込み深さは、少なくとも約0.003インチ(0.0762ミリメートル)とすることができる。他の事例において、結合研磨体は、研削作業中に、少なくとも約0.0045インチ(0.114ミリメートル)、少なくとも約0.005インチ(0.127ミリメートル)、さらには少なくとも約0.006インチ(0.152ミリメートル)等の、少なくとも約0.004インチ(0.102ミリメートル)の切込み深さを達成することができる。本明細書の結合研磨体を利用する研削作業の切込み深さは、約0.01インチ(0.254ミリメートル)以下、または約0.009インチ(0.229ミリメートル)以下であり得ることが認識されるであろう。切込み深さは、上述の最小値および最大値のいずれかの範囲内とすることができることが認識されるであろう。   It is noted that during certain grinding operations, the bonded abrasive bodies of the present application can be ground with a specific depth of cut (DOC) or (Zw). For example, the depth of cut achieved by the bonded abrasive body can be at least about 0.003 inches (0.0762 millimeters). In other instances, the bonded abrasive body is at least about 0.0045 inches (0.114 millimeters), at least about 0.005 inches (0.127 millimeters), or even at least about 0.006 inches ( A depth of cut of at least about 0.004 inches (0.102 millimeters) can be achieved, such as 0.152 millimeters). It is recognized that the depth of cut for grinding operations utilizing the bonded abrasive body herein can be about 0.01 inches (0.254 millimeters) or less, or about 0.009 inches (0.229 millimeters) or less. Will be done. It will be appreciated that the depth of cut can be within the range of any of the minimum and maximum values described above.

他の実施形態において、結合研磨体は、約10Hp(7.5kW)を超えない最大動力でワークピースを研削することができる一方で、上述の研削パラメータが利用されることが注目されている。他の実施形態において、研削作業中の最大動力は、約8Hp(6.0kW)以下、さらには約7.5Hp(5.6kW)以下等の、約9Hp(6.8kW)以下であり得る。   In other embodiments, it has been noted that a bonded abrasive body can grind a workpiece with a maximum power not exceeding about 10 Hp (7.5 kW) while the above grinding parameters are utilized. In other embodiments, the maximum power during the grinding operation can be about 9 Hp (6.8 kW) or less, such as about 8 Hp (6.0 kW) or less, or even about 7.5 Hp (5.6 kW) or less.

別の実施形態によれば、研削作業中に、本明細書の実施形態の結合研磨物品は、特に従来の結合研磨物品と比較して、優れた角部保持能力を有することが注目されている。実際に、結合研磨体は、0.00255インチ(約0.00648mm)/秒,ラジアンに相当する、少なくとも約1.8の切込み深さ(Zw)で約0.07インチ(約1.78mm)以下の角部保持ファクターを有することができる。特に、本明細書で使用されるとき、1.0の切込み深さは、0.00142インチ(約0.03607mm)/秒,ラジアンに相当し、1.4の切込み深さ(Zw)は、0.00198インチ(0.05029mm)/秒,ラジアンに相当する。角部保持ファクターは、特定の切込み深さで、NiCrMoV硬化調質高強度鋼合金である4330Vのワークピースに対して5回研削を行った後のインチでの半径の変化の尺度であることが認識されるであろう。ある他の実施形態において、結合研磨物品は、少なくとも約1.80の切込み深さについて、約0.05インチ(約1.27mm)以下、約0.04インチ(約1.02mm)以下等の、約0.06インチ(約1.52mm)以下である角部保持ファクターを示す。   According to another embodiment, during the grinding operation, it is noted that the bonded abrasive articles of the embodiments herein have superior corner retention capabilities, especially compared to conventional bonded abrasive articles. . In practice, the bonded abrasive body is about 0.07 inch (about 1.78 mm) with a depth of cut (Zw) of at least about 1.8, which corresponds to 0.00255 inch / second, radians. It can have the following corner retention factors. In particular, as used herein, a depth of cut of 1.0 corresponds to 0.00142 inches (radio), radians, and a depth of cut (Zw) of 1.4 is 0.00198 inch (0.05029 mm) / sec, equivalent to radians. The corner retention factor should be a measure of the change in radius in inches after grinding a 4330V workpiece, which is a NiCrMoV hardened tempered high strength steel alloy, at a specific depth of cut. Will be recognized. In certain other embodiments, the bonded abrasive article has a depth of cut of at least about 1.80, such as no more than about 0.05 inches, no more than about 0.04 inches, etc. A corner retention factor that is less than or equal to about 0.06 inches (about 1.52 mm).

一実施形態において、研磨物品は、結合材料内に含有される研磨粒子を有する結合研磨体を含み得る。結合研磨体は、少なくとも約225GPaの、研磨粒子と結合材料との界面の弾性係数(MOE)を含み得る。結合研磨体は、約60m/s未満の速度で、金属を含むワークピースを研削するように構成され得る。   In one embodiment, the abrasive article can include a bonded abrasive body having abrasive particles contained within the bonding material. The bonded abrasive body may include an elastic modulus (MOE) of the interface between the abrasive particles and the bonding material of at least about 225 GPa. The bonded abrasive body may be configured to grind a workpiece comprising metal at a speed of less than about 60 m / s.

例えば、研磨粒子と結合材料との界面の弾性係数MOEは、少なくとも約275GPa、さらには少なくとも約300GPa等の、少なくとも約250GPaであり得る。あるいは、研磨粒子と結合材料との界面の弾性係数MOEは、約325GPa以下、さらには約320GPa以下等の、約350GPa以下であり得る。   For example, the elastic modulus MOE of the interface between the abrasive particles and the binding material can be at least about 250 GPa, such as at least about 275 GPa, or even at least about 300 GPa. Alternatively, the elastic modulus MOE at the interface between the abrasive particles and the binding material can be about 350 GPa or less, such as about 325 GPa or less, or even about 320 GPa or less.

別の実施形態において、研磨物品は、結合材料内に含有される研磨粒子を有する結合研磨体を含み得る。結合研磨体は、少なくとも約13GPaの研磨粒子と結合材料との界面の硬度を含み得る。結合研磨体は、約60m/s未満の速度で、金属を含むワークピースを研削するように構成され得る。他の例において、研磨粒子と結合材料との界面の硬度は、少なくとも約14GPa、さらには少なくとも約15GPaであり得る。あるいは、研磨粒子と結合材料との界面の硬度は、約18GPa以下、さらには約16GPa以下等の、約20GPa以下であり得る。   In another embodiment, the abrasive article may include a bonded abrasive body having abrasive particles contained within the bonding material. The bonded abrasive body may include an interface hardness between the abrasive particles and the bonding material of at least about 13 GPa. The bonded abrasive body may be configured to grind a workpiece comprising metal at a speed of less than about 60 m / s. In other examples, the hardness of the interface between the abrasive particles and the binding material can be at least about 14 GPa, or even at least about 15 GPa. Alternatively, the hardness of the interface between the abrasive particles and the binding material may be about 20 GPa or less, such as about 18 GPa or less, or even about 16 GPa or less.

さらに別の例において、結合研磨体は、約125マイクロインチ(約3.18mm)の表面仕上げを含み得る。   In yet another example, the bonded abrasive body may include a surface finish of about 125 microinches (about 3.18 mm).

結合研磨体は、少なくとも約1.0インチ(約25.4mm)/分の送り込み速度(Z’w)で機能し得る。例えば、Z’wは、約1.8インチ(約45.7mm)/分以下、約2.0インチ(約50.8mm)/分以下、さらには2.2インチ(55.9mm)/分等の、約1.4インチ/分であり得る。   The bonded abrasive body may function at a feed rate (Z'w) of at least about 1.0 inch (about 25.4 mm) / min. For example, Z′w is about 1.8 inches (about 45.7 mm) / min or less, about 2.0 inches (about 50.8 mm) / min or less, and further 2.2 inches (55.9 mm) / min. Or about 1.4 inches / minute.

1つのバージョンにおいて、結合研磨体は、少なくとも約0.235in(約3.851cm)/分の材料除去率を含み得る。 In one version, the bonded abrasive body may include a material removal rate of at least about 0.235 in 3 (about 3.851 cm 3 ) / min.

研磨物品の実施形態は、結合材料内に含有される研磨粒子を有する結合研磨体を含み得る。結合研磨体は、送り込み速度の変化にわたるx軸半径の変化として定義される、研削ファクターを含み得る。研削ファクターは、約0.040以下であり得る。結合研磨体は、約60m/s未満の速度で、金属を含むワークピースを研削するように構成され得る。研削ファクターは、約0.030以下の研削ファクター、さらには0.028以下の研削ファクター等の、約0.035以下であり得る。   Embodiments of the abrasive article can include a bonded abrasive body having abrasive particles contained within the bonding material. The bonded abrasive body may include a grinding factor, defined as a change in x-axis radius over a change in feed rate. The grinding factor can be about 0.040 or less. The bonded abrasive body may be configured to grind a workpiece comprising metal at a speed of less than about 60 m / s. The grinding factor can be about 0.035 or less, such as a grinding factor of about 0.030 or less, or even a grinding factor of 0.028 or less.

特定の実施形態において、結合研磨体は、約0.080インチ(約2.032mm)以下の角部保持ファクターを含み得る。例えば、x軸の角部保持ファクターは、約0.060インチ(約1.524mm)以下、約0.050(約1.270mm)以下、さらには0.042インチ(約1.067mm)以下等の、約0.070インチ(約1.778mm)であり得る。   In certain embodiments, the bonded abrasive body may include a corner retention factor of about 0.080 inches or less. For example, the corner retention factor of the x-axis is about 0.060 inch (about 1.524 mm) or less, about 0.050 (about 1.270 mm) or less, further 0.042 inch (about 1.067 mm) or less, etc. Of about 0.070 inches (about 1.778 mm).

角部保持ファクターは、砥石の半径のパーセント変化として表され得る。例えば、直径7インチ(約178mm)(すなわち、半径3.5インチ(約88.9mm))を有する砥石について、0.080インチ(約2.032mm)のx軸角部保持ファクターは、1−(3.5−0.08)/3.5=2.3%の変化の、砥石のx軸半径の変化を表す。0.07、0.06、0.05、および0.042のx軸の角部保持ファクターについて、砥石のx軸半径の変化は、それぞれ、2%、1.7%、1.4%、および1.2%である。故に、結合研磨体は、3%以下のx軸半径の変化を有し得る。例えば、結合研磨体は、約2%以下、約1.7%以下、約1.5%以下、さらには約1.3%以下等の、2.5%以下のx軸半径の変化を有し得る。   The corner retention factor can be expressed as a percent change in the radius of the wheel. For example, for a grindstone having a diameter of 7 inches (ie, a radius of 3.5 inches (about 88.9 mm)), an x-axis corner retention factor of 0.080 inches (about 2.032 mm) is 1- This represents a change in the x-axis radius of the grindstone with a change of (3.5−0.08) /3.5=2.3%. For x-axis corner retention factors of 0.07, 0.06, 0.05, and 0.042, the change in x-axis radius of the wheel is 2%, 1.7%, 1.4%, respectively. And 1.2%. Thus, the bonded abrasive body can have a change in x-axis radius of 3% or less. For example, a bonded abrasive has an x-axis radius change of 2.5% or less, such as about 2% or less, about 1.7% or less, about 1.5% or less, or even about 1.3% or less. Can do.

結合研磨体の他の実施形態は、送り込み速度の変化にわたるy軸半径の変化として定義される、研削ファクターを含み得る。研削ファクターは、約0.018以下であり得る。他の研削ファクターの例は、約0.014以下の研削ファクター、約0.012以下の研削ファクター、さらには約0.010以下の研削ファクター等の、約0.016以下であり得る。   Other embodiments of a bonded abrasive body may include a grinding factor, defined as a change in y-axis radius over a change in feed rate. The grinding factor can be about 0.018 or less. Examples of other grinding factors can be about 0.016 or less, such as a grinding factor of about 0.014 or less, a grinding factor of about 0.012 or less, or even a grinding factor of about 0.010 or less.

特定の実施形態において、結合研磨体は、約0.030インチ(約0.762mm)以下、約0.025インチ(約0.635mm)以下、さらには約0.024インチ(約0.610mm)以下等の、約0.033インチ(約0.838mm)のy軸角部保持ファクターを含み得る。   In certain embodiments, the bonded abrasive body is about 0.030 inches or less, about 0.025 inches or less, or even about 0.024 inches (about 0.610 mm). It may include a y-axis corner retention factor of about 0.033 inches (about 0.838 mm), such as:

角部保持ファクターは、砥石の半径のパーセント変化として表され得る。例えば、直径7インチ(約178mm)(すなわち、半径3.5インチ(約88.9mm))を有する砥石について、0.033インチ(約0.838mm)のy軸角部保持ファクターは、1−(3.5−0.033)/3.5=0.94%の変化の、砥石のy軸半径の変化を表す。0.03、0.025、0.024のy軸の角部保持ファクターについて、砥石のx軸半径の変化は、それぞれ、0.86%、0.71%、および0.69%である。   The corner retention factor can be expressed as a percent change in the radius of the wheel. For example, for a grindstone having a diameter of 7 inches (ie, a radius of 3.5 inches (about 88.9 mm)), a 0.033 inch (about 0.838 mm) y-axis corner retention factor is 1− This represents a change in the y-axis radius of the grindstone with a change of (3.5−0.033) /3.5=0.94%. For y-axis corner retention factors of 0.03, 0.025, and 0.024, the change in the x-axis radius of the grindstone is 0.86%, 0.71%, and 0.69%, respectively.

故に、結合研磨体は、約1%以下のy軸半径の変化を有し得る。例えば、結合研磨体は、約0.8%以下、さらには約0.7%以下等の、約0.9%以下のx軸半径の変化を有し得る。   Thus, the bonded abrasive body can have a change in y-axis radius of about 1% or less. For example, the bonded abrasive body may have a change in x-axis radius of about 0.9% or less, such as about 0.8% or less, or even about 0.7% or less.

研磨物品の他のバージョンは、従来の外径研磨研削砥石よりも、少なくとも約4%、少なくとも約5%、さらには少なくとも約6%等の、従来の外径研磨研削砥石よりも、少なくとも約3%少ないドレッシングを必要とする本体を含み得る。   Other versions of the abrasive article are at least about 3% more than conventional outer diameter abrasive grinding wheels, such as at least about 4%, at least about 5%, or even at least about 6%, than conventional outer diameter abrasive grinding wheels. May include a body that requires less dressing.

別の実施例において、本体は、従来の外径研磨研削砥石よりも、少なくとも約5%少ないサイクル時間を必要とし得る。例えば、本体は、従来の外径研磨研削砥石よりも、少なくとも約15%、さらには少なくとも約18%少ないサイクル時間等の、少なくとも約10%少ないサイクル時間を必要とし得る。   In another example, the body may require a cycle time of at least about 5% less than a conventional outer diameter abrasive grinding wheel. For example, the body may require at least about 10% less cycle time, such as at least about 15% and even at least about 18% less cycle time than conventional outer diameter abrasive grinding wheels.

研磨物品の実施形態は、約55m/s未満の速度で、金属を含むワークピースを研削するように構成することができる、結合研磨体を有し得る。例えば、速度は、約45m/s未満、さらには約40m/s未満等の、約50m/s未満であり得る。さらに他のバージョンにおいて、速度は、少なくとも約40m/s、少なくとも約45m/s、さらには少なくとも約50m/s等の、少なくとも約35m/sであり得る。   Embodiments of the abrasive article can have a bonded abrasive body that can be configured to grind a workpiece comprising metal at a speed of less than about 55 m / s. For example, the speed can be less than about 50 m / s, such as less than about 45 m / s, or even less than about 40 m / s. In still other versions, the speed can be at least about 35 m / s, such as at least about 40 m / s, at least about 45 m / s, and even at least about 50 m / s.

研磨物品は、約18インチ(約457.2mm)〜約30インチ(約762.0mm)、約10インチ(約254.0mm)〜約36インチ(約914.4mm)、さらには約5インチ(約127.0mm)〜約54インチ(約1371.6mm)等の、約24インチ(約609.6mm)〜約30インチ(約762.0mm)の範囲の外径を有する砥石を含む本体を有し得る。   The abrasive article may be from about 18 inches (about 457.2 mm) to about 30 inches (about 762.0 mm), from about 10 inches (about 254.0 mm) to about 36 inches (about 914.4 mm), or even about 5 inches ( Having a body including a grindstone having an outer diameter in the range of about 24 inches (about 609.6 mm) to about 30 inches (about 762.0 mm), such as about 127.0 mm (about 127.0 mm) to about 54 inches (about 1371.6 mm); Can do.

研磨物品の他の実施形態は、単相ガラス質材料を含む結合材料を含み得る。結合研磨体のいくつかのバージョンは、約70容積%以下の気孔率等の、結合研磨体の総容積の少なくとも約42容積%の気孔率を含み得る。   Other embodiments of the abrasive article can include a bonding material comprising a single phase vitreous material. Some versions of the bonded abrasive body may include a porosity of at least about 42% by volume of the total volume of the bonded abrasive body, such as a porosity of about 70% or less by volume.

結合研磨体は、結合研磨体の総容積の少なくとも約35容積%の研磨粒子を含み得る。別の例において、結合研磨体は、結合研磨体の総容積の約15容積%以下の結合材料を含み得る。   The bonded abrasive body may comprise at least about 35% by volume abrasive particles of the total volume of the bonded abrasive body. In another example, the bonded abrasive body may include less than about 15% by volume of bonded material of the total volume of the bonded abrasive body.

結合材料の例は、結合材料の総重量に対して約20重量%以下の酸化ホウ素(B)から形成され得る。別のバージョンにおいて、結合材料は、約3.2以下の、重量パーセント酸化ケイ素(SiO)と重量パーセント酸化アルミニウム(Al)との比率(SiO:Al)を含み得る。結合材料は、約3.0重量%以下のリン酸化物(P)から形成され得る。あるいは、結合材料は、酸化リン(P)を本質的に含み得ない。 An example of a binding material may be formed from up to about 20 wt% boron oxide (B 2 O 3 ) based on the total weight of the binding material. In another version, the bonding material may comprise a ratio of weight percent silicon oxide (SiO 2 ) to weight percent aluminum oxide (Al 2 O 3 ) (SiO 2 : Al 2 O 3 ) of about 3.2 or less. . The binding material may be formed from up to about 3.0 wt% phosphorous oxide (P 2 O 5 ). Alternatively, the binding material can be essentially free of phosphorus oxide (P 2 O 5 ).

結合材料の他の実施形態は、アルカリ土類酸化物化合物(RO)から形成され得る。例えば、結合材料中に存在するアルカリ土類酸化物化合物(RO)の総量は、約3.0重量%以下であり得る。結合材料は、酸化カルシウム(CaO)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化バリウム(BaO)、酸化ストロンチウム(SrO)の群から選択される約3つの異なるアルカリ土類酸化物化合物(RO)から形成され得る。結合材料はまた、酸化リチウム(LiO)、酸化ナトリウム(NaO)、酸化カリウム(KO)、および酸化セシウム(CsO)、ならびにそれらの組み合わせから成る化合物の群から選択されるアルカリ酸化物化合物(RO)も含み得る。結合材料は、約20重量%以下のアルカリ酸化物化合物(RO)の総量から形成され得る。あるいは、結合材料は、約3つ以下のアルカリ酸化物化合物(RO)を含み得る。別の例において、結合材料内に存在する任意のアルカリ酸化物化合物の含有量(重量%)は、アルカリ酸化物の総含有量(重量%)の半分以下であり得る。 Other embodiments of the binding material may be formed from an alkaline earth oxide compound (RO). For example, the total amount of alkaline earth oxide compound (RO) present in the binding material can be about 3.0% or less. The binding material may be formed from about three different alkaline earth oxide compounds (RO) selected from the group of calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO), barium oxide (BaO), strontium oxide (SrO). . The binding material is also selected from the group of compounds consisting of lithium oxide (Li 2 O), sodium oxide (Na 2 O), potassium oxide (K 2 O), and cesium oxide (Cs 2 O), and combinations thereof. Alkali oxide compounds (R 2 O) may also be included. The binding material may be formed from a total amount of alkali oxide compound (R 2 O) of up to about 20% by weight. Alternatively, the binding material may include up to about 3 alkali oxide compounds (R 2 O). In another example, the content (% by weight) of any alkali oxide compound present in the bonding material may be less than or equal to half of the total content (% by weight) of alkali oxide.

さらに他の実施形態において、結合材料は、約55重量%以下の酸化ケイ素(SiO)から形成される。結合材料は、少なくとも約12重量%の酸化アルミニウム(Al)から形成され得る。結合材料はまた、少なくとも1つのアルカリ酸化物化合物(RO)および少なくとも1つのアルカリ土類酸化物化合物(RO)からも形成され得、アルカリ酸化物化合物およびアルカリ土類酸化物化合物の総含有量は、約20重量%以下である。 In yet other embodiments, the bonding material is formed from about 55 wt% or less of silicon oxide (SiO 2 ). The binding material may be formed from at least about 12% by weight aluminum oxide (Al 2 O 3 ). The binding material may also be formed from at least one alkaline oxide compound (R 2 O) and at least one alkaline earth oxide compound (RO), the total content of the alkaline oxide compound and the alkaline earth oxide compound The amount is about 20% by weight or less.

結合剤のいくつかの例は、酸化ホウ素(B)および酸化ケイ素(SiO)から形成され得、酸化ホウ素および酸化ケイ素の総含有量は、約70重量%以下であり得る。酸化ケイ素(SiO)の含有量は、酸化ホウ素の含有量よりも多くなり得る。 Some examples of binders can be formed from boron oxide (B 2 O 3 ) and silicon oxide (SiO 2 ), and the total content of boron oxide and silicon oxide can be up to about 70% by weight. The content of silicon oxide (SiO 2 ) can be greater than the content of boron oxide.

特定のバージョンにおいて、結合剤は、MnO、ZrSiO、CoAl、およびMgOから成る群から選択される、約1重量%以下の酸化物化合物を含む組成物から形成され得る。結合剤は、MnO、ZrSiO、CoAl、およびMgOから成る群から選択される酸化物化合物を本質的に含まない組成物から形成され得る。加えて、結合研磨体は、約1000℃以下の温度で焼結され得る。 In certain versions, the binder may be formed from a composition comprising no more than about 1% by weight oxide compound selected from the group consisting of MnO 2 , ZrSiO 2 , CoAl 2 O 4 , and MgO. Binding agent can be formed from MnO 2, ZrSiO 2, CoAl 2 O 4, and does not include an oxide compound selected from the group consisting of MgO essentially composition. In addition, the bonded abrasive body can be sintered at a temperature of about 1000 ° C. or less.

結合材料の実施形態は、約2.4〜約3.5の、重量パーセント酸化ケイ素(SiO)と重量パーセント酸化アルミニウム(Al)との比率(SiO:Al)を含み得る。結合材料は、微量(<1%)のFe、TiO、およびMgのそれぞれ、ならびにそれらの組み合わせを含み得る。結合材料は、約32〜約52の重量パーセント酸化ケイ素(SiO)と重量パーセントCaOとの比率(SiO:CaO)を含み得る。結合材料はまた、約9.6〜約26の重量パーセント酸化ケイ素(SiO)と重量パーセントLiOとの比率(SiO:LiO)を含み得る。別の例において、結合材料は、約4.8〜約10.4の重量パーセント酸化ケイ素(SiO)と重量パーセントNaOとの比率(SiO:NaO)を含み得る。結合材料は、約9.6〜約26の重量パーセント酸化ケイ素(SiO)と、重量パーセントKOとの比率(SiO:KO)を含み得る。結合材料はまた、約2.8〜約5.2の重量パーセント酸化ケイ素(SiO)と重量パーセントBとの比率(SiO:B)も含み得る。 Embodiments of the bonding material have a ratio of weight percent silicon oxide (SiO 2 ) to weight percent aluminum oxide (Al 2 O 3 ) of about 2.4 to about 3.5 (SiO 2 : Al 2 O 3 ). May be included. The binding material can include trace amounts (<1%) of Fe 2 O 3 , TiO 2 , and Mg, respectively, and combinations thereof. The binder material may comprise a ratio of about 32 to about 52 weight percent silicon oxide (SiO 2 ) to weight percent CaO (SiO 2 : CaO). The bonding material may also include a ratio of about 9.6 to about 26 weight percent silicon oxide (SiO 2 ) to weight percent Li 2 O (SiO 2 : Li 2 O). In another example, the bonding material may include a ratio of about 4.8 to about 10.4 weight percent silicon oxide (SiO 2 ) to weight percent Na 2 O (SiO 2 : Na 2 O). The binder material may include a ratio of about 9.6 to about 26 weight percent silicon oxide (SiO 2 ) and weight percent K 2 O (SiO 2 : K 2 O). The binder material may also include a ratio of about 2.8 to about 5.2 weight percent silicon oxide (SiO 2 ) to weight percent B 2 O 3 (SiO 2 : B 2 O 3 ).

結合材料の実施形態は、約10〜約20の重量パーセント酸化アルミニウム(Al)と重量パーセントCaOとの比率(Al:CaO)を含み得る。結合材料は、約3〜約10の重量パーセント酸化アルミニウム(Al)と重量パーセントLiOとの比率(Al:LiO)を含み得る。結合材料はまた、約1.5〜約4の重量パーセント酸化アルミニウム(Al)と重量パーセントNaOとの比率(Al:NaO)も含み得る。結合材料の例は、約3〜約10の重量パーセント酸化アルミニウム(Al)と重量パーセントKOとの比率(Al:KO)を含み得る。結合材料はまた、約0.9〜約2の重量パーセント酸化アルミニウム(Al)と重量パーセントBとの比率(Al:B)も含み得る。 Embodiments of the binding material can include a ratio of about 10 to about 20 weight percent aluminum oxide (Al 2 O 3 ) to weight percent CaO (Al 2 O 3 : CaO). The binding material may comprise a ratio of about 3 to about 10 weight percent aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and weight percent Li 2 O (Al 2 O 3 : Li 2 O). The bonding material may also include a ratio of about 1.5 to about 4 weight percent aluminum oxide (Al 2 O 3 ) to weight percent Na 2 O (Al 2 O 3 : Na 2 O). Examples of binding materials may include a ratio of about 3 to about 10 weight percent aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and weight percent K 2 O (Al 2 O 3 : K 2 O). The binder material may also include a ratio of about 0.9 to about 2 weight percent aluminum oxide (Al 2 O 3 ) to weight percent B 2 O 3 (Al 2 O 3 : B 2 O 3 ).

別の例において、結合材料は、約0.2〜約0.75の重量パーセントCaOと重量パーセントLiOとの比率(CaO:LiO)を含み得る。結合材料は、約0.1〜約0.3の重量パーセントCaOと重量パーセントNaOとの比率(CaO:NaOを含み得る。結合材料はまた、約0.2〜約0.75の重量パーセントCaOと重量パーセントKOとの比率(CaO:KO)を含み得る。加えて、結合材料は、約0.16〜約0.15の重量パーセントCaOと重量パーセントBとの比率(CaO:B)を含み得る。 In another example, the bonding material may include a weight percent CaO to weight percent Li 2 O ratio (CaO: Li 2 O) of about 0.2 to about 0.75. The bonding material may include a weight percent CaO to weight percent Na 2 O ratio of about 0.1 to about 0.3 (CaO: Na 2 O. The bonding material may also include about 0.2 to about 0.75. The weight percent CaO to weight percent K 2 O ratio (CaO: K 2 O) may include: In addition, the binder material may comprise about 0.16 to about 0.15 weight percent CaO and weight percent B 2 O. 3 (CaO: B 2 O 3 ).

結合材料の他の実施形態は、約0.2〜約1の重量パーセントLiOと重量パーセントNaOとの比率(LiO:NaO)を含むことができる。結合材料は、約0.4〜約2.5の重量パーセントLiOと重量パーセントKOとの比率(LiO:KO)を含むことができる。結合材料はまた、約0.12〜約0.5の重量パーセントLiOと重量パーセントBとの比率(LiO:B)も含むことができる。 Other embodiments of the binding material can include a weight percent Li 2 O to weight percent Na 2 O ratio (Li 2 O: Na 2 O) of about 0.2 to about 1. The binding material can include a ratio of weight percent Li 2 O to weight percent K 2 O of about 0.4 to about 2.5 (Li 2 O: K 2 O). The binder material can also include a ratio of about 0.12 to about 0.5 weight percent Li 2 O and weight percent B 2 O 3 (Li 2 O: B 2 O 3 ).

結合材料の特定の実施形態は、約1〜約5の重量パーセントNaOと重量パーセントKOとの比率(NaO:KO)を含み得る。結合材料はまた、約0.3〜約1の重量パーセントNaOと重量パーセントBとの比率(NaO:B)も含み得る。加えて、結合材料は、約0.12〜約0.5の重量パーセントKOと重量パーセントBとの比率(KO:B)を含むことができる。 Particular embodiments of the binding material may include a ratio of about 1 to about 5 weight percent Na 2 O to weight percent K 2 O (Na 2 O: K 2 O). The bonding material may also include a ratio of weight percent Na 2 O to weight percent B 2 O 3 of about 0.3 to about 1 (Na 2 O: B 2 O 3 ). In addition, the bonding material can include a ratio of weight percent K 2 O to weight percent B 2 O 3 of about 0.12 to about 0.5 (K 2 O: B 2 O 3 ).

研磨物品の他の例は、約20重量%以下の酸化ホウ素(B)および約3.0重量%以下のリン酸化物(P)から形成され、約3.2(重量パーセント)以下の重量パーセントシリカ(SiO)と重量パーセントアルミナ(Al)との比率を有する、結合研磨体を含み得、結合研磨体は、結合研磨体の総容積の少なくとも約42容積%の気孔率を有する。結合研磨体は、約60m/s未満の速度で、金属を含むワークピースを研削することができ得る。 Another example of an abrasive article is formed from about 20 wt% or less boron oxide (B 2 O 3 ) and about 3.0 wt% or less phosphorous oxide (P 2 O 5 ), with about 3.2 wt% Percent abrasive) having a ratio of weight percent of silica (SiO 2 ) to weight percent alumina (Al 2 O 3 ) of less than or equal to about 42 volumes of the total volume of the bonded abrasive body. % Porosity. The bonded abrasive body may be capable of grinding a workpiece comprising metal at a speed of less than about 60 m / s.

研磨物品を研削する方法の実施形態は、結合材料内に含有される研磨粒子を有する結合研磨体を形成することを含み、よって、結合研磨体は、少なくとも約225GPaの研磨粒子と結合材料との界面の弾性係数(MOE)を含む。本方法は、約60m/s未満の速度で、結合研磨体によって、金属を含むワークピースを研削することを含み得る。   Embodiments of a method for grinding an abrasive article include forming a bonded abrasive body having abrasive particles contained within the bonding material, such that the bonded abrasive body comprises at least about 225 GPa of abrasive particles and the bonding material. Includes the elastic modulus (MOE) of the interface. The method can include grinding a workpiece comprising metal with a bonded abrasive body at a speed of less than about 60 m / s.

研磨物品を研削する方法の別の実施形態は、結合材料内に含有される研磨粒子を有する結合研磨体を形成することを含み得、よって、結合研磨体は、少なくとも約13GPaの研磨粒子と結合材料との界面の硬度を含む。本方法は、約60m/s未満の速度で、結合研磨体によって、金属を含むワークピースを研削することを含み得る。   Another embodiment of a method of grinding an abrasive article may include forming a bonded abrasive body having abrasive particles contained within a bonding material, so that the bonded abrasive body binds at least about 13 GPa of abrasive particles. Includes the hardness of the interface with the material. The method can include grinding a workpiece comprising metal with a bonded abrasive body at a speed of less than about 60 m / s.

研磨物品を研削する方法のさらに別の実施形態は、結合材料内に含有される研磨粒子を有する結合研磨体を形成することを含み、よって、結合研磨体は、送り込み速度の変化にわたるx軸半径の変化として定義される、研削ファクターを含み、研削ファクターは、少なくとも約1.0インチ(約25.4mm)/分の送り込み速度(Z’w)に対して約0.040以下である。本方法は、約60m/s未満の速度で、結合研磨体によって、金属を含むワークピースを研削することを含み得る。   Yet another embodiment of a method for grinding an abrasive article includes forming a bonded abrasive body having abrasive particles contained within the bonding material, so that the bonded abrasive body has an x-axis radius over a change in feed rate. The grinding factor, which is defined as the change in, is about 0.040 or less for a feed rate (Z′w) of at least about 1.0 inch (about 25.4 mm) / min. The method can include grinding a workpiece comprising metal with a bonded abrasive body at a speed of less than about 60 m / s.

研磨物品を研削する方法はまた、結合材料内に含有される研磨粒子を有する結合研磨体を形成することを含み、よって、結合研磨体は、送り込み速度の変化にわたるy軸半径の変化として定義される、研削ファクターを含み、研削ファクターは、少なくとも約1.0インチ(約25.4mm)/分の送り込み速度(Z’w)に対して約0.018以下である。本方法は、約60m/s未満の速度で、結合研磨体によって、金属を含むワークピースを研削することを含み得る。   The method of grinding an abrasive article also includes forming a bonded abrasive body having abrasive particles contained within the bonding material, and thus the bonded abrasive body is defined as a change in y-axis radius over a change in feed rate. The grinding factor is about 0.018 or less for a feed rate (Z′w) of at least about 1.0 inch (about 25.4 mm) / min. The method can include grinding a workpiece comprising metal with a bonded abrasive body at a speed of less than about 60 m / s.

研磨物品を研削するさらに別の方法は、約20重量%以下の酸化ホウ素(B)および約3.0重量%以下のリン酸化物(P)から形成され、約3.2(重量パーセント)以下の重量パーセントシリカ(SiO)と重量パーセントアルミナ(Al)との比率を有する、結合研磨体を形成することを含むことができ、結合研磨体は、結合研磨体の総容積の少なくとも約42容積%の気孔率を有する。本方法は、約60m/s未満の速度で、結合研磨体によって、金属を含むワークピースを研削することを含み得る。 Yet another method of grinding an abrasive article is formed from about 20 wt% or less boron oxide (B 2 O 3 ) and about 3.0 wt% or less phosphorous oxide (P 2 O 5 ); Forming a bonded abrasive body having a ratio of weight percent silica (SiO 2 ) and weight percent alumina (Al 2 O 3 ) of 2 (weight percent) or less, wherein the bonded abrasive body is bonded abrasive It has a porosity of at least about 42% by volume of the total body volume. The method can include grinding a workpiece comprising metal with a bonded abrasive body at a speed of less than about 60 m / s.

実施例
実施例1
外径研削用途における砥石の寿命または性能は、持続できる研削回数、またはその形状もしくは角部保持能力を失うまでに研削することができる部品数に依存し得、また、部品の品質にも影響を与えることになる。砥石の寿命はまた、以降の研削作業のための新しい表面を生成するために必要とされるドレッシング頻度にも関連し得る。砥石の形状保持能力または角部保持能力はまた、結合剤が砥粒を保持し、有効な研削作業に対するその良好さを維持する能力にも関連し得る。本実施例では、異なる結合剤を伴う38A溶融アルミナ研磨粒子を有する研磨剤砥石を試験した。試験装置は、Berkovich型圧子先端を使用した、MTS Nanoindenter XPであった。各試料について、圧子押し込みは、研磨粒子から粒子の境界を横断して結合剤領域まで延在し、次いで次の研磨粒子の中へ延在する二重線(図2を参照されたい)に沿って、20か所で行った。列の中の圧子押し込み間の間隔は、10ミクロンであり、列自体は、10ミクロンの距離で分離した。圧子押し込みは、1ミクロンの深さまで進めた。
Example Example 1
The life or performance of a wheel in an external grinding application can depend on the number of times it can be sustained, or the number of parts that can be ground before it loses its shape or corner retention capability, and also affects the quality of the parts. Will give. Wheel life may also be related to the dressing frequency required to create a new surface for subsequent grinding operations. The shape retention ability or corner retention ability of a grindstone can also be related to the ability of a binder to retain abrasive grains and maintain their goodness for effective grinding operations. In this example, an abrasive wheel having 38A fused alumina abrasive particles with different binders was tested. The test apparatus was an MTS Nanoindenter XP using a Berkovich type indenter tip. For each sample, the indenter push is along a double line (see FIG. 2) that extends from the abrasive particle across the particle boundary to the binder region and then into the next abrasive particle. And went in 20 places. The spacing between the indenters in the rows was 10 microns and the rows themselves were separated by a distance of 10 microns. The indenter push was advanced to a depth of 1 micron.

図3および図4は、それぞれ、3つの異なる結合剤に関する弾性係数(MOE)および硬度を示す。線図1301、1302、および1303は、それぞれ、本明細書の実施形態に従って形成された結合研磨物品の試料の、研磨剤、結合剤、および研磨剤−結合剤界面のMOEを表す。この試料は、結合研磨体の総容積のほぼ7容積%〜ほぼ12容積%の結合剤含有量の範囲を有した。加えて、この試料は、結合研磨体の総容積のほぼ46容積%〜ほぼ50容積%の気孔率の範囲を有した。   Figures 3 and 4 show the modulus of elasticity (MOE) and hardness for three different binders, respectively. Diagrams 1301, 1302, and 1303 represent the abrasive, binder, and abrasive-binder interface MOEs of samples of bonded abrasive articles formed in accordance with embodiments herein, respectively. This sample had a binder content range of approximately 7% to approximately 12% by volume of the total volume of the bonded abrasive body. In addition, this sample had a porosity ranging from approximately 46% to approximately 50% by volume of the total volume of the bonded abrasive body.

図3において、第1の従来の試料CS1は、その研磨剤、結合剤、および研磨剤−結合剤界面について、それぞれ、MOE値1305、1306、および1307を生じた。試料CS1は、Saint Gobain CorporationからVS製品として市販されている結合研磨物品である。第2の従来の試料CS2は、Saint Gobain CorporationからVH製品として市販されている結合研磨物品である。試料CS2は、その研磨剤、結合、および研磨剤−結合剤界面について、それぞれ、MOE値1310、1311、および1312を生じた。   In FIG. 3, the first conventional sample CS1 produced MOE values 1305, 1306, and 1307 for the abrasive, binder, and abrasive-binder interface, respectively. Sample CS1 is a bonded abrasive article that is commercially available as a VS product from Saint Gobain Corporation. A second conventional sample CS2 is a bonded abrasive article that is commercially available as a VH product from Saint Gobain Corporation. Sample CS2 yielded MOE values 1310, 1311, and 1312 for the abrasive, bond, and abrasive-binder interfaces, respectively.

図3で示されるように、実施形態の界面MOE1303は、従来の試料CS1およびCS2の界面MOE1307および1312よりもそれぞれかなり優れていた。そのような結果は、最新技術の従来の結合研磨物品を超える、本明細書の実施形態に従って形成された結合研磨物品の研磨剤−結合剤界面のMOEの顕著な向上を示す。   As shown in FIG. 3, the interface MOE 1303 of the embodiment was significantly superior to the interfaces MOE 1307 and 1312 of the conventional samples CS1 and CS2, respectively. Such results show a significant improvement in the MOE of the abrasive-binder interface of bonded abrasive articles formed according to embodiments herein, over prior art bonded bonded articles of the state of the art.

図4において、線図1401、1402、および1403は、それぞれ、図3の実施形態に従って形成された結合研磨物品の試料の研磨剤、結合剤、および研磨剤−結合剤界面の硬度を表す。第1の従来の試料CS1は、その研磨剤、結合剤、および研磨剤−結合剤界面について、それぞれ、硬度値1405、1406、および1407を生じた。試料CS1は、図3について上で開示されたものと同じである。同様に、第2の従来の試料CS2は、その研磨剤、結合剤、および研磨剤−結合剤界面について、それぞれ、硬度値1410、1411、および1412を生じた。試料CS2は、図3について上で開示されたものと同じである。   In FIG. 4, diagrams 1401, 1402, and 1403 represent the hardness of the abrasive, binder, and abrasive-binder interface of a sample of the bonded abrasive article formed according to the embodiment of FIG. 3, respectively. The first conventional sample CS1 produced hardness values 1405, 1406, and 1407 for the abrasive, binder, and abrasive-binder interface, respectively. Sample CS1 is the same as disclosed above for FIG. Similarly, the second conventional sample CS2 yielded hardness values 1410, 1411, and 1412 for the abrasive, binder, and abrasive-binder interface, respectively. Sample CS2 is the same as disclosed above for FIG.

図4で示されるように、実施形態の界面硬度1403は、従来の試料CS1およびCS2の界面硬度1407および1412よりもそれぞれかなり優れていた。そのような結果は、最新技術の従来の結合研磨物品を超える、本明細書の実施形態に従って形成された結合研磨物品の研磨剤−結合剤界面の硬度の顕著な向上を示す。   As shown in FIG. 4, the interface hardness 1403 of the embodiment was considerably superior to the interface hardness 1407 and 1412 of the conventional samples CS1 and CS2, respectively. Such results show a significant improvement in the hardness of the abrasive-binder interface of bonded abrasive articles formed according to embodiments herein, over prior art bonded bonded articles of the state of the art.

したがって、新しい結合剤は、より高い弾性係数および硬度を有する。これは、研磨砥石におけるより弱い部分(結合剤および界面)について特に顕著である。弾性係数および界面の硬度の向上は、界面の強化を補助することができ、また、界面が研磨剤とのより良好な接続性を有することを示す。これらの設計は、厳しい研削条件の下で研磨砥石の寿命を向上させるのに有用である。   Thus, the new binder has a higher modulus and hardness. This is particularly noticeable for weaker parts (binders and interfaces) in the grinding wheel. An increase in modulus and interface hardness can help strengthen the interface and also indicate that the interface has better connectivity with the abrasive. These designs are useful for improving the life of the grinding wheel under severe grinding conditions.

実施例2
この角部保持の用途および試験のために、7インチ(約177.8mm)の砥石の4つの試料を準備した。4つの試料は、3つの異なる従来の結合剤および本明細書の一実施形態に従う1つの結合剤を含んだ。4つの試料は全て、38A溶融アランダム砥粒を含み、またそれぞれ、結合研磨体の総容積に対して、約7容積%〜約12容積%の結合剤含有量、ならびに約46%〜約50%の気孔率を含んだ。従来の試料は、実施例1で使用したものと同じVSおよびVH結合剤を使用した。表1は、実施例2で使用される試験条件に関するさらなる詳細を含む。
Example 2
Four samples of 7 inch wheels were prepared for this corner holding application and testing. The four samples included three different conventional binders and one binder according to one embodiment herein. All four samples contained 38A molten alundum abrasive and each had a binder content of about 7% to about 12% by volume and about 46% to about 50% of the total volume of the bonded abrasive body. % Porosity was included. Conventional samples used the same VS and VH binders used in Example 1. Table 1 contains further details regarding the test conditions used in Example 2.

4つの試料は、角部保持構成においてBryant研削盤上で試験した。砥石速度は、50.36m/秒であった。試験材料は、外径3.745インチ(約95.123mm)の4330V鋼(Rc=28〜32)であった。試験材料の速度は、1.15m/秒であった。研削モードは、0.100インチ(約2.54mm)の研削幅での外部プランジであった。各砥石は、反転めっきしたダイヤモンドロールの補助を用いてドレッシングした。送り込み速度は、1.0、1.4、および1.8インチ(約29.5cm)/分/インチの目標材料除去速度(Z’w)を得るように調整した。各試験砥石に対して、目標送り込み速度で、ドレッシングを行わずに5回連続した半径方向の研削を行った。最後の研削の後に、ワーク材料から表面仕上げおよびうねりを取得した。角部半径および半径方向の摩耗測定のために、各研削の後に、試験砥石を使用して、砥石輪郭を記録するFormica製ブランクを研削した。そのブランクから測定値を取得した。 Four samples were tested on a Bryant grinder in a corner holding configuration. The grinding wheel speed was 50.36 m / sec. The test material was 4330 V steel (Rc = 28-32) with an outer diameter of 3.745 inches (about 95.123 mm). The speed of the test material was 1.15 m / sec. The grinding mode was external plunge with a grinding width of 0.100 inch (about 2.54 mm). Each grindstone was dressed with the aid of a reverse-plated diamond roll. The infeed rate was adjusted to obtain target material removal rates (Z'w) of 1.0, 1.4, and 1.8 inches 3 (about 29.5 cm 3 ) / min / inch. Each test grindstone was subjected to continuous grinding in the radial direction 5 times without performing dressing at the target feed speed. A surface finish and waviness was obtained from the workpiece material after the last grinding. For each corner radius and radial wear measurement, a Folica blank that records the wheel profile was ground using a test wheel after each grinding. Measurements were obtained from the blank.

図6は、3つの従来の結合研磨物品1600、1601、および1602、ならびに結合研磨物品の実施形態1605の表面仕上げRa対送り込み速度(Z’w)の線図を含む。結合研磨体の実施形態1605は、1.4インチ(約35.6mm)/分の送り込み速度(Z’w)で、約85マイクロインチ(約2.16μm)以下の表面仕上げを含む。対照的に、物品1600、1601、および1602は全て、1.4インチ/分の送り込み速度(Z’w)で、少なくとも約125マイクロインチ(約3.18μm)の表面仕上げを呈した。   FIG. 6 includes a diagram of surface finish Ra versus feed rate (Z′w) for three conventional bonded abrasive articles 1600, 1601, and 1602, and bonded abrasive article embodiment 1605. The bonded abrasive body embodiment 1605 includes a surface finish of about 85 microinches (about 2.16 μm) or less at a feed speed (Z′w) of 1.4 inches (about 35.6 mm) / min. In contrast, articles 1600, 1601, and 1602 all exhibited a surface finish of at least about 125 microinches (about 3.18 μm) at a feed rate (Z′w) of 1.4 inches per minute.

図7は、同じ3つの従来の結合研磨物品1700、1701、および1702、ならびに結合研磨物品の実施形態1705の、5回研削における材料除去対送り込み速度(Z’w)の線図を含む。結合研磨体1705は、1.8インチ(約45.7mm)/分の送り込み速度(Z’w)で、少なくとも約0.241in(約3.949cm)/分の材料除去率を含んだ。対照的に、従来の物品1700、1701、および1702は全て、1.8インチ/分の送り込み速度(Z’w)で、約0.235in(約3.851cm)/分以下の材料除去速度を呈した。 FIG. 7 includes a diagram of material removal versus feed rate (Z′w) in five grindings of the same three conventional bonded abrasive articles 1700, 1701, and 1702, and embodiment 1705 of the bonded abrasive article. The bonded abrasive body 1705 included a material removal rate of at least about 0.241 in 3 (about 3.949 cm 3 ) / min at a feed rate (Z′w) of 1.8 inches (about 45.7 mm) / min. . In contrast, conventional articles 1700, 1701, and 1702 all have a material removal of about 0.235 in 3 (about 3.851 cm 3 ) / min or less at a feed rate (Z′w) of 1.8 inches / min. Presented speed.

角部摩耗または半径測定値の変化の概略図を図5に示す。寸法1500は、x軸に沿った試料の元々の寸法(すなわち、0.875インチ(約22.225mm)の軸方向の幅)を表し、一方で、寸法1501は、x軸に沿った試料の研削後の寸法を表す。同様に、寸法1502は、y軸に沿った試料の元々の寸法(すなわち、7インチ(約177.8mm)の直径)を表し、一方で、寸法1503は、y軸に沿った試料の研削後の寸法を表す。   A schematic of the change in corner wear or radius measurement is shown in FIG. The dimension 1500 represents the original dimension of the sample along the x-axis (ie, the axial width of 0.875 inches), while dimension 1501 represents the sample along the x-axis. Represents dimensions after grinding. Similarly, dimension 1502 represents the original dimension of the sample along the y-axis (ie, 7 inch diameter), while dimension 1503 is after grinding of the sample along the y-axis. Of dimensions.

図8は、同じ3つの従来の結合研磨物品1800、1801、および1802、ならびに結合研磨物品の実施形態1805の角部保持ファクターを示す、x軸半径の変化対送り込み速度(Z’w)の線図を含む。結合研磨物品の実施形態1805は、1.8インチ(約45.7mm)/分の送り込み速度(Z’w)で、約0.042インチ(約1.067mm)のx軸角部保持ファクターを含んだ。対照的に、従来の物品1800、1801、および1802は全て、1.8インチ/分の送り込み速度(Z’w)で、少なくとも約0.080インチ(約2.032mm)のx軸角部保持ファクターを呈した。   FIG. 8 shows the x-axis radius change versus feed rate (Z′w) line showing the corner retention factor of the same three conventional bonded abrasive articles 1800, 1801, and 1802, and bonded abrasive article embodiment 1805. Includes figures. The bonded abrasive article embodiment 1805 has an x-axis corner retention factor of about 0.042 inches at a feed rate (Z'w) of 1.8 inches. Inclusive. In contrast, conventional articles 1800, 1801, and 1802 all retain x-axis corners of at least about 0.080 inches (about 2.032 mm) at a feed rate (Z'w) of 1.8 inches / minute. Presented a factor.

加えて、結合研磨体1805は、送り込み速度の変化にわたるx軸半径の変化として定義される、研削ファクターを含んだ。研削ファクターは、本質的に図8における線の平均勾配である。例えば、本体1805の場合、研削ファクターは、0.042−0.019=0.023の分子を有する。分母は、1.80−1.00=0.80である。研削ファクターは、0.023/0.80=約0.029である。対照的に、物品1800、1801、および1802は、少なくとも約0.050の研削ファクターを有した。   In addition, the bonded abrasive body 1805 included a grinding factor, defined as the change in x-axis radius over the change in feed rate. The grinding factor is essentially the average slope of the line in FIG. For example, in the case of the main body 1805, the grinding factor has a numerator of 0.042−0.019 = 0.023. The denominator is 1.80-1.00 = 0.80. The grinding factor is 0.023 / 0.80 = about 0.029. In contrast, articles 1800, 1801, and 1802 had a grinding factor of at least about 0.050.

同様に、図9は、同じ3つの従来の結合研磨物品1900、1901、および1902、ならびに結合研磨物品の実施形態1905の角部保持ファクターを示す、y軸半径の変化対送り込み速度(Z’w)の線図を含む。本体1905は、1.8インチ(約45.7mm)/分の送り込み速度(Z’w)で、約0.042インチ(約1.067mm)のy軸角部保持ファクターを呈した。物品1900、1901、および1902は、1.8インチ/分の送り込み速度(Z’w)で、少なくとも約0.033インチ(約0.838mm)のy軸角部保持ファクターを有した。   Similarly, FIG. 9 shows the same three conventional bonded abrasive articles 1900, 1901, and 1902, as well as the angular retention factor of bonded abrasive article embodiment 1905, versus change in y-axis radius versus feed rate (Z′w). ). The body 1905 exhibited a y-axis corner retention factor of about 0.042 inches at a feed rate (Z'w) of 1.8 inches (about 45.7 mm) / min. Articles 1900, 1901, and 1902 had a y-axis corner retention factor of at least about 0.033 inches at a feed rate (Z'w) of 1.8 inches / minute.

図9に基づいて、研削ファクターも計算した。例えば、本体1905の場合、研削ファクターは、0.024−0.016=0.008の分子を有する。分母は、1.80−1.00=0.80である。研削ファクターは、0.008/0.80=約0.01である。対照的に、物品1900、1901、および1902は、少なくとも約0.0188の研削ファクターを有した。   Based on FIG. 9, the grinding factor was also calculated. For example, in the case of the body 1905, the grinding factor has a numerator of 0.024−0.016 = 0.008. The denominator is 1.80-1.00 = 0.80. The grinding factor is 0.008 / 0.80 = about 0.01. In contrast, articles 1900, 1901, and 1902 had a grinding factor of at least about 0.0188.

したがって、x軸およびy軸に沿った角部半径の変化は、本明細書の実施形態による結合剤を有する製品が、従来の結合システムを有する製品と比較して、全ての除去速度において最も少ない角部摩耗の量を示すことを示している。   Thus, the change in corner radius along the x-axis and y-axis is the least at all removal rates for products with binders according to embodiments herein compared to products with conventional binding systems It shows the amount of corner wear.

実施例3
本実施例、ならびにゾルゲルおよび溶融アルミナ研磨剤の組み合わせを含む実施形態は、先の実施例について上で説明される結合剤によって形成した。この試料は、他の実施例について上で使用した従来の結合剤VHを伴うゾルゲルおよび溶融アルミナ研磨剤を有する従来の製品に対する仕上げ形状のために、センタレスプランジを適用して試験した。研削砥石は、16インチ(約406.4mm)の直径を有し、研削した材料は、軟鋼(1014)であった。目的は、ドレスあたりの部品数を増加させることによって生産性を向上させることとした。砥石速度は、57.45m/秒であり、部品速度は、1.15m/秒であった。
Example 3
This example, as well as an embodiment comprising a combination of sol-gel and fused alumina abrasive, was formed by the binder described above for the previous example. This sample was tested with a centerless plunge applied to a finished shape for a conventional product with a sol-gel and a fused alumina abrasive with the conventional binder VH used above for other examples. The grinding wheel had a diameter of 16 inches (about 406.4 mm) and the ground material was mild steel (1014). The aim was to improve productivity by increasing the number of parts per dress. The grinding wheel speed was 57.45 m / sec and the part speed was 1.15 m / sec.

表2は、実施例3で使用される試験条件に関するさらなる詳細を含む。
Table 2 contains further details regarding the test conditions used in Example 3.

図10は、従来の結合研磨物品2000および結合研磨物品の実施形態2005のドレスあたりの部品数のグラフを含む。物品2005は、物品2000と比較して、良好な表層仕上げまたは形状を伴って、ドレスあたりの部品数の大幅な向上(約7%の向上)を示した。   FIG. 10 includes a graph of the number of parts per dress for a conventional bonded abrasive article 2000 and a bonded abrasive article embodiment 2005. Article 2005 showed a significant improvement (about 7% improvement) in the number of parts per dress with a good surface finish or shape compared to article 2000.

観察された別の利点は、新しい砥石に対する送り込み速度を大幅に増加させることができ、サイクル時間の短縮を補助することである。より短いサイクル時間は、研削作業のより良好な効率を有する。図10に関して説明される同じ試料を、サイクル時間について試験し、結果を、図11に示す。図11は、従来の結合研磨物品2100および結合研磨物品の実施形態2105のサイクル時間のグラフである。物品2105は、物品2100を超える大幅な向上(ほぼ18%)を示した。   Another advantage that has been observed is that the feed rate for a new wheel can be greatly increased, helping to reduce cycle time. Shorter cycle times have better efficiency of the grinding operation. The same sample described with respect to FIG. 10 was tested for cycle time and the results are shown in FIG. FIG. 11 is a graph of cycle time for a conventional bonded abrasive article 2100 and a bonded abrasive article embodiment 2105. Article 2105 showed a significant improvement (approximately 18%) over article 2100.

前述の実施形態は、研磨製品を対象とし、特に、最新技術からの飛躍を示す結合研磨製品を対象とする。本明細書の実施形態の結合研磨製品は、研削性能の向上を助長する特徴の組み合わせを利用する。本明細書で説明されるように、本明細書の実施形態の結合研磨体は、特定の量およびタイプの結合材料、特定の量およびタイプの結合材料、ならびに特定の量の気孔率を利用する。そのような製品を効率的に形成することができるという発見に加えて、それらのグレードおよび構造に関して従来の研磨製品の既知の分野以外であるにもかかわらず、そのような製品が研削性能の向上を示したことも発見した。特に、本実施形態の結合研磨材は、従来の研削砥石よりもはるかに高い気孔率を有するにもかかわらず、研削作業中により低い速度で動作させることができることを発見した。実際に、非常に驚くべきことに、本明細書の実施形態の結合研磨体は、約60m/s未満の砥石速度で動作する能力を示す一方で、最新技術の研削砥石と比較して、材料除去速度の向上、角部保持能力の向上、および好適な表面仕上げも示した。   The foregoing embodiments are directed to abrasive products, and in particular to bonded abrasive products that show a breakthrough from the state of the art. The bonded abrasive product of the embodiments herein utilizes a combination of features that help improve grinding performance. As described herein, the bonded abrasive bodies of the embodiments herein utilize a specific amount and type of bonding material, a specific amount and type of bonding material, and a specific amount of porosity. . In addition to the discovery that such products can be efficiently formed, such products have improved grinding performance, despite being outside the known field of conventional abrasive products in terms of their grade and structure. I also found that In particular, it has been discovered that the bonded abrasive of this embodiment can be operated at lower speeds during grinding operations, despite having a much higher porosity than conventional grinding wheels. In fact, very surprisingly, the bonded abrasive bodies of the embodiments herein show the ability to operate at a grinding wheel speed of less than about 60 m / s, while compared to state-of-the-art grinding wheels. Also shown is an improved removal rate, improved corner retention, and a suitable surface finish.

前述において、具体的な実施形態およびある構成要素に対する参照は、例示的なものである。連結または接続されているものとしての構成要素に対する参照は、本明細書で論じられる方法を実行するために認識されるように、該構成要素間の直接的な接続、または1つ以上の介在する構成要素を通した間接的な接続のいずれかを開示することが意図されることが認識されるであろう。このように、上で開示される主題は、実例となるものであり、制限的なものではないとみなすべきであり、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の範囲内に含まれる、全ての当該の修正、改良、および他の実施形態を包含することが意図される。したがって、本発明の範囲は、法律によって許容される最大の範囲まで、以下の特許請求の範囲およびそれらの等価物の最も広義の許容される解釈によって決定されるべきであり、前述の詳細な説明によって制限または限定されないものとする。   In the foregoing, references to specific embodiments and certain components are exemplary. References to components as being connected or connected are either direct connections between the components, or one or more intervening, as will be appreciated to perform the methods discussed herein. It will be appreciated that any indirect connection through the components is intended to be disclosed. Thus, the subject matter disclosed above is to be regarded as illustrative and not restrictive, and the scope of the appended claims is to be included within the true scope of the present invention, It is intended to encompass all such modifications, improvements, and other embodiments. Accordingly, the scope of the present invention should be determined by the broadest acceptable interpretation of the following claims and their equivalents to the maximum extent permitted by law, as set forth in the foregoing detailed description. Shall not be limited or limited by

本開示の要約は、特許法を遵守するために提供され、それが特許請求の範囲の範囲または意味を解釈するために使用されることも、限定するために使用されることもないであろうという理解の下で提出される。加えて、前述の発明を実施するための形態において、種々の特徴は、本開示を合理化するという目的で単一の実施形態にグループ化され得るか、または単一の実施形態で説明され得る。本開示は、特許請求される実施形態が各請求項で明確に列挙されるものよりも多い特徴を必要とする意図を反映するものとして解釈されるべきでない。むしろ、下記の特許請求の範囲が反映するように、発明の主題は、開示される実施形態のいずれかの全ての特徴よりも少ないものを対象とし得る。したがって、以下の特許請求の範囲は、発明を実施するための形態に組み込まれ、各請求項は、特許請求される主題を個別に定義するものとしてそれ自体が自立している。   This summary of the disclosure is provided to comply with patent law and it will not be used to interpret or limit the scope or meaning of the claims It is submitted with the understanding. In addition, in the foregoing detailed description, various features can be grouped together in a single embodiment for the purpose of streamlining the present disclosure or described in a single embodiment. This disclosure should not be construed as reflecting an intention that the claimed embodiments require more features than are expressly recited in each claim. Rather, as the following claims reflect, inventive subject matter may be directed to less than all the features of any of the disclosed embodiments. Thus, the following claims are hereby incorporated into the Detailed Description, with each claim standing on its own as a separate definition of the claimed subject matter.

Claims (15)

研磨物品であって、
結合材料内に含有される研磨粒子を有する結合研磨体であって、少なくとも約225GPaの、研磨粒子と結合材料との界面の弾性係数(MOE)を有する、結合研磨体を含み、
前記結合研磨体は、約60m/s未満の速度で、金属を含むワークピースを研削するように構成される、
研磨物品。
An abrasive article,
A bonded abrasive body having abrasive particles contained within the binder material, the bonded abrasive body having an elastic modulus (MOE) of the interface between the abrasive particles and the binder material of at least about 225 GPa;
The bonded abrasive body is configured to grind a workpiece comprising metal at a speed of less than about 60 m / s;
Abrasive article.
前記結合研磨体は、少なくとも約13GPaの、研磨粒子と結合材料との界面の硬度を有する、請求項1に記載の研磨物品。   The abrasive article of claim 1, wherein the bonded abrasive body has a hardness at the interface between abrasive particles and a binding material of at least about 13 GPa. 前記結合研磨体は、少なくとも約35m/sの速度で、金属を含むワークピースを研削するように構成される、請求項1に記載の研磨物品。   The abrasive article of claim 1, wherein the bonded abrasive body is configured to grind a workpiece comprising metal at a speed of at least about 35 m / s. 前記結合研磨体は、前記結合研磨体の総容積の少なくとも約42容積%〜約70容積%の気孔率を有し、前記結合研磨体は、前記結合研磨体の前記総容積の少なくとも約35容積%の研磨粒子を含む、請求項1に記載の研磨物品。   The bonded abrasive body has a porosity of at least about 42% to about 70% by volume of the total volume of the bonded abrasive body, and the bonded abrasive body is at least about 35 volumes of the total volume of the bonded abrasive body. The abrasive article of claim 1 comprising% abrasive particles. 前記結合材料は、少なくとも1つのアルカリ酸化物化合物(RO)および少なくとも1つのアルカリ土類酸化物化合物(RO)から形成され、前記アルカリ酸化物化合物および前記アルカリ土類酸化物化合物の総含有量は、約20重量%以下である、請求項1に記載の研磨物品。 The binding material is formed of at least one alkaline oxide compound (R 2 O) and at least one alkaline earth oxide compound (RO), and contains the total of the alkaline oxide compound and the alkaline earth oxide compound. The abrasive article of claim 1, wherein the amount is about 20 wt% or less. 前記結合材料は、約9.6〜約26の、重量パーセント酸化ケイ素(SiO)と重量パーセントLiOとの比率(SiO:LiO)を有する、請求項1に記載の研磨物品。 The abrasive article of claim 1, wherein the bonding material has a weight percent silicon oxide (SiO 2 ) to weight percent Li 2 O ratio (SiO 2 : Li 2 O) of about 9.6 to about 26. . 前記結合材料は、約4.8〜約10.4の、重量パーセント酸化ケイ素(SiO)と重量パーセントNaOとの比率(SiO:NaO)を有する、請求項1に記載の研磨物品。 The binder material of claim 1, wherein the binder material has a ratio of weight percent silicon oxide (SiO 2 ) to weight percent Na 2 O (SiO 2 : Na 2 O) of about 4.8 to about 10.4. Abrasive article. 前記結合材料は、約9.6〜約26の、重量パーセント酸化ケイ素(SiO)と重量パーセントKOとの比率(SiO:KO)を有する、請求項1に記載の研磨物品。 The abrasive article of claim 1, wherein the bonding material has a ratio of weight percent silicon oxide (SiO 2 ) to weight percent K 2 O (SiO 2 : K 2 O) of about 9.6 to about 26. . 前記結合材料は、約2.8〜約5.2の、重量パーセント酸化ケイ素(SiO)と重量パーセントBとの比率(SiO:B)を有する、請求項1に記載の研磨物品。 The bonding material according to claim 1, wherein the binder material has a ratio of weight percent silicon oxide (SiO 2 ) to weight percent B 2 O 3 (SiO 2 : B 2 O 3 ) of about 2.8 to about 5.2. The abrasive article as described. 前記結合材料は、約0.2〜約1の、重量パーセントLiOと重量パーセントNaOとの比率(LiO:NaO)を有する、請求項1に記載の研磨物品。 The abrasive article of claim 1, wherein the binding material has a ratio of weight percent Li 2 O to weight percent Na 2 O (Li 2 O: Na 2 O) of about 0.2 to about 1. 前記結合材料は、約0.4〜約2.5の、重量パーセントLiOと重量パーセントKOとの比率(LiO:KO)を有する、請求項1に記載の研磨物品。 The abrasive article of claim 1, wherein the binding material has a ratio of weight percent Li 2 O to weight percent K 2 O (Li 2 O: K 2 O) of about 0.4 to about 2.5. . 前記結合材料は、約1〜約5の、重量パーセントNaOと重量パーセントKOとの比率(NaO:KO)を有する、請求項1に記載の研磨物品。 The abrasive article of claim 1, wherein the binding material has a weight percent Na 2 O to weight percent K 2 O ratio (Na 2 O: K 2 O) of about 1 to about 5. 前記結合研磨体は、送り込み速度の変化にわたるx軸半径の変化として定義される、研削ファクターを含み、前記研削ファクターは、少なくとも約1.0インチ(約25.4mm)/分の送り込み速度(Z’w)に対して約0.040以下である、請求項1に記載の研削物品。   The bonded abrasive body includes a grinding factor, defined as a change in x-axis radius over a change in feed rate, wherein the grinding factor is at least about 1.0 inch (about 25.4 mm) / minute feed rate (Z The abrasive article of claim 1, wherein the abrasive article is about 0.040 or less for 'w). 前記結合研磨体は、送り込み速度の変化にわたるy軸半径の変化として定義される、研削ファクターを含み、前記研削ファクターは、少なくとも約1.0インチ(約25.4mm)/分の送り込み速度(Z’w)に対して約0.018以下である、請求項1に記載の研磨物品。   The bonded abrasive body includes a grinding factor, defined as a change in y-axis radius over a change in feed rate, wherein the grinding factor is at least about 1.0 inch (about 25.4 mm) / minute feed rate (Z The abrasive article of claim 1, wherein the abrasive article is about 0.018 or less relative to 'w). 前記結合材料は、約20重量%以下の酸化ホウ素(B)および約3.0重量%以下の酸化リン(P)から形成され、約3.2(重量パーセント)以下の重量パーセントシリカ(SiO)と重量パーセントアルミナ(Al)との比率を有し、前記結合研磨体は、前記結合研磨体の前記総容積の少なくとも約42容積%の気孔率を有する、請求項1に記載の研磨物品。


The binding material is formed from about 20% by weight or less of boron oxide (B 2 O 3 ) and about 3.0% by weight or less of phosphorus oxide (P 2 O 5 ) and about 3.2% (by weight) or less. Having a ratio of weight percent silica (SiO 2 ) to weight percent alumina (Al 2 O 3 ), wherein the bonded abrasive body has a porosity of at least about 42% by volume of the total volume of the bonded abrasive body; The abrasive article according to claim 1.


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