JP2507152B2

JP2507152B2 - 超多孔性砥石の製造方法

Info

Publication number: JP2507152B2
Application number: JP2190107A
Authority: JP
Inventors: 喜則辺見; 幹雄後藤
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 1990-07-18
Filing date: 1990-07-18
Publication date: 1996-06-12
Anticipated expiration: 2011-06-12
Also published as: JPH0475875A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、砥材よりも充分に大きい気孔が比較的大き
な容積比率で形成された超多孔性砥石の製造方法に関す
るものである。

従来の技術ビトリファイド砥石に限らず、レジノイド砥石、CBN
砥石などの砥石による研削作業においては、切味および
汎用性の面から、砥材より充分に大径の多数の気孔が積
極的に設けられた砥石が用いられている。切粉が上記気
孔内に捕捉されるので、目詰まりが好適に防止されて切
味が維持される一方、工具鋼、軽合金、焼結合金などの
難削性の材質に対しても研削が可能となって砥石の適用
範囲が拡大されるからである。

この砥石に設ける気孔は、切削性を維持する上で大き
く且つ多いことが望まれる。

砥石に気孔を設ける方法として、従来からガラスバル
ーン、シラスバルーン、アルミナバルーンなどの中空セ
ラミック粒子を用いる技術が知られている。たとえば、
（１）特開昭62−251077号公報および特開昭63−256365
号公報に記載されているように、中空セラミック粒子を
砥材、無機結合剤、有機粘結剤と混合した後、プレス成
形して焼結する方法や、（２）特開昭54−157392号公報
に記載されているように、中空セラミック粒子を砥材、
樹脂と混合し、接触圧程度のプレス圧をかけてプレス成
形して焼結する方法がそれである。

しかしながら、上記中空セラミック粒子を気孔として
機能させるためには肉薄の殻にて形成する必要がある。
そのため、上記（１）に記載されている方法では、大径
の中空セラミック粒子を用いるとプレス成形時に破壊さ
れるので、大径の気孔は得られない欠点があった。ま
た、気孔率を高めるために上記中空セラミック粒子の割
合を高めると上記のように肉薄の殻にて構成される中空
セラミック粒子の強度が高いので、砥石の強度が充分に
得られない。

本発明は以上の事情を背景として為されたものであ
り、その目的とするところは、砥材よりも充分に大きい
気孔が比較的大きな容積比率で均一に形成され、しかも
砥石強度の高い超多孔性砥石を容易に製造できる製造方
法を提供することにある。

課題を解決するための手段斯る目的を達成するための本発明の要旨とするところ
は、砥材よりも充分に大きい気孔が比較的大きな容積比
率で設けられる形式の超多孔性砥石の製造方法であっ
て、（ａ）表面に砥材および無機結合剤が有機バインダ
によって付着させられた、前記気孔と略同様な径を有す
る有機物粒子を焼成することにより、中空砥材焼結体を
形成する第１焼成工程と、（ｂ）その第１焼成工程によ
り得られた中空砥材焼結体を所定の結合剤と混合して所
定の形状の砥石中間体をプレス成形する成形工程と、
（ｃ）その成形工程により得られた砥石中間体を焼成す
ることにより、前記中空砥材焼結体の結合から成る超多
孔性砥石を製造する第２焼成工程とを、含むことにあ
る。

作用および発明の効果このようにすれば、第１焼成工程において所望の大き
さの有機物粒子を選択することにより所望の大きさの気
孔を備えた中空砥材焼結体が得られる。この中空砥材焼
結体は、焼成により無機結合剤が硬化させられて比較的
強い殻構造とされているため、この中空砥材焼結体を用
いて、成形工程において通常の砥石製造工程と同様に、
所定の結合剤とともに所定の形状にプレス成形が行われ
ることにより、中空砥材焼結体を破壊することなく、砥
石中間体が形成される。そして、第２焼成工程において
その砥石中間体が焼成されると、中空砥材焼結体が相互
に結合される。したがって、砥材よりも充分に大きい気
孔が比較的大きな容積比率で均一に形成され、しかも砥
石強度の高い超多孔性砥石が容易に得られるのである。

ここで、上記有機物粒子は、好適には、スチレンボー
ルが用いられる。

実施例以下、本発明の一適用例を説明する。

第１図は本発明が適用された超多孔性ビトリファイド
砥石50の組織を拡大して示す模式図であり、第２図は第
１図の一部を更に拡大して説明する図である。図におい
て、超多孔性ビトリファイト砥石50内には、砥材52が無
機結合剤54によって相互に結合されており、また砥材52
よりも充分に大きい気孔56が多数形成されている。

以上のように構成された超多孔性ビトリファイド砥石
50には、製造工程において自然にできる気孔よりも格段
に大きな気孔56が積極的に且つ多数設けられているの
で、切粉が上記気孔56内に捕捉されて目詰まりが好適に
防止され、切味が維持される一方、工具鋼、軽合金、焼
結合金などの難削性の材質に対しても研削が可能となっ
て砥石の適用範囲が好適に拡大される。このような超多
孔性ビトリファイド砥石50は、たとえば以下に説明する
工程により製造される。

先ず、デキストリンおよび液状バインダ（CMC或いはP
VC）などの有機粘結剤を、球状のスチレンボール（発泡
スチロール粒子）58に噴霧しつつ撹拌機内で混合するこ
とにより、スチレンボール58の表面を充分に濡らした
後、上記有機粘結剤を噴霧しつつ、炭化珪素質（カーボ
ンランダム系）の砥材52と無機結合剤（ビトリファイド
ボンド）54の粉体とを予め乾式混合したものを少量ずつ
混合機内に投入して、スチレンボール58の表面に砥材52
および無機混合剤54を含む層60がコーティングされる。
第３図はこの状態を示す。

次いで、このように砥材52および無機結合剤54を含む
層60がコーティングされたスチレンボール58をトレー62
の上に載置した状態で、800〜1100℃程度の温度で焼成
してスチレンボール58が焼失させられるとともに溶融し
た無機結合剤54により砥材52が相互に結合させられるこ
とにより、内部にスチレンボール58と同様の体積の気孔
56を有する中空の中空砥材焼結体64が得られる。第４図
はこの状態を示しており、この工程が第１焼成工程に相
当する。第５図は、上記中空砥材焼結体64を作成する場
合において用いられた材料配合例（重量比）を示してい
る。

次いで、上記のようにして得られた中空砥材焼結体64
を撹拌機内においてエポキシ樹脂の一部、たとえば全使
用量の５％と混合して中空砥材焼結体64の表面を充分に
濡らした後、エポキシ樹脂を全使用量の20％程度投入し
て中空砥材焼結体64の表面の粘性を高める。そして、砥
材52および無機結合剤54の粉末の一部、たとえば全使用
量の20％を少量ずつエポキシ樹脂とともに順次投入し
て、中空砥材焼結体64の表面に、砥材52および無機結合
剤54を含むコーティング層66をコーティングし、エポキ
シ樹脂を硬化させることにより、上記コーティング層66
を中空砥材焼結体64の表面に固着させる。第６図はこの
状態を示している。

次いで、上記のようにコーティング層66が表面に固着
された中空砥材焼結体64は、撹拌機内においてデキスト
リンおよび液状バインダなどの有機粘結剤と混合される
ことにより充分に濡らされた後、コーティング層66の形
成に用いた残り80％の砥材52および無機結合剤54と共に
撹拌混合されることにより、坏土22が調整される。この
坏土22では、前記中空砥材焼結体64の表面にエポキシ樹
脂により固着されたコーティング層66の上に、砥材52お
よび無機結合剤54が均一に混合され且つ有機粘結剤によ
り結合された軟質の外層68がコーティングされた状態と
なっている。第７図はこの状態を示している。なお、第
８図は、第５図の上段に示す１〜2mmφの小径のスチレ
ンボールが用いられた場合の配合例を示しており、第９
図は、第５図の下段に示す２〜3mmφの大径のスチレン
ボールが用いられた場合の配合例を示している。

上記のようにして調整された坏土22は、たとえば第10
図に示すような円筒状の外型26内に嵌め入れられた中心
ポスト28を立設する下プレート30、プレスのラム32によ
って外型26内に押し込まれる上プレート34から成る成形
金型36内に充填される。そして、プレスのラム32が駆動
されることにより、第11図に示す砥石中間体38が得られ
る。そして、その砥石中間体38に乾燥が施された後、第
２焼成工程において1200〜1300℃程度の焼成が施される
と、前記超多孔性ビトリファイド砥石50（405φx25x127
t）が製造されるのである。

本適用例によれば、第１焼成工程において所望の大き
さのスチレンボール58を選択することにより所望の大き
さの気孔56を備えた中空砥材焼結体64が得られる。この
中空砥材焼結体64は焼成により無機結合剤54が硬化させ
られて比較的強い殻構造とされているため、この中空砥
材焼結体64を用いて、成形工程において通常の砥石製造
工程と同様に、所定の無機および有機結合剤とともに所
定の形状にプレス成形が行われることにより、中空砥材
焼結体64を破壊することなく砥石中間体38が形成され
る。そして、第２焼成工程においてその砥石中間体38に
焼成が施されると、中空砥材焼結体64が相互に結合され
る。

したがって、砥材52よりも充分に大きい気孔56が比較
的大きな容積比率で均一に形成され、しかも砥石強度の
高い超多孔性砥石50が容易に得られるのである。また、
その超多孔性砥石50の砥材52は炭化珪素質であって、気
孔56を形成するためのアルミナ系の物質が含まれていな
いためにクラックや剥離がなく、超多孔性砥石50の強度
が得られる利点がある。

因に、上記の製造方法により製造された超多孔性砥石
No.3（第８図に示す配合）およびNo.4（第９図に示す配
合）の組成および性能を、第12図にそれぞれ示す。図か
ら明らかなように、砥粒率Vgが18程度と低く、また、気
孔56の容積比率Vpが46程度と高く、しかも充分な破壊強
度（周速）が得られている。

以上、本発明の一適用例を図面に基づいて説明した
が、本発明はその他の態様においても適用される。

たとえば、前述の実施例においては超多孔性ビトリフ
ァイド砥石50について説明されていたが、超多孔性レジ
ノイド砥石でも本発明が適用される。この場合には、無
機結合剤54に替えて熱硬化性レジンなどの有機結合剤が
用いられ、焼成温度はその有機結合剤を硬化する温度、
たとえば300℃程度とされる。

また、前述の実施例では、コーティング層66を固着さ
せるためにエポキシ樹脂が使用されていたが、そのエポ
キシ樹脂に替えて、他の種類の樹脂や、ガラスなどの無
機材料がコーティング層66の結合剤として使用されても
よい。

また、前述の実施例では、気孔56を形成するためにス
チレンボール58が用いられていたが、焼失可能な他の材
質からなる有機物粒子であればよいのである。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一適用例であ
り、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々変
更が加えられ得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用された超多孔性ビトリファイド砥
石の構成を示す部分拡大断面図である。第２図は第１図
の一部を更に拡大した図である。第３図、第４図第６
図、第７図は、第１図の超多孔性ビトリファイド砥石の
製造工程を説明するための図であって、第３図はスチレ
ンボールの表面にコーティング層が固着された状態を示
し、第４図はスチレンボールが焼失した中空砥材焼結体
を示し、第６図は中空砥材焼結体の表面にコーティング
層が固着された状態を示し、第７図はそのコーティング
層の上に外層がコーティングされた状態を示している。
第５図は第１図の実施例におけるスチレンボール、砥
材、無機結合剤の重量比を示す図表である。第８図およ
び第９図は、第１図の実施例における中空砥材焼結体、
砥材、無機結合剤の配合例を、第５図の上段および下段
に対応してそれぞれ示す図である。第10図はプレス工程
における金型を示し、第11図はそのプレス工程により成
形された砥石中間体を示している。第12図は、第１図の
実施例の特性を示す図表である。 50:超多孔性ビトリファイド砥石 52:砥材 54:無機結合剤 56:気孔 58:スチレンボール（有機物粒子） 64:中空砥材焼結体

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】砥材よりも充分に大きい気孔が比較的大き
な容積比率で設けられる形式の超多孔性砥石の製造方法
であって、表面に砥材および無機結合剤が有機バインダによって付
着させられた、前記気孔と略同様な径を有する有機物粒
子を焼成することにより、中空砥材焼結体を形成する第
１焼成工程と、該第１焼成工程により得られた中空砥材焼結体を所定の
結合剤と混合して所定の形状の砥石中間体をプレス成形
する成形工程と、該成形工程により得られた砥石中間体を焼成することに
より、前記中空砥材焼結体の結合から成る超多孔性砥石
を製造する第２焼成工程とを、含むことを特徴とする超多孔性砥石の製造方法。
【請求項２】前記有機物粒子は、スチレンボールである
請求項１の超多孔性砥石の製造方法。