JP2692712B2 - 研削砥石 - Google Patents
研削砥石Info
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- JP2692712B2 JP2692712B2 JP4260890A JP4260890A JP2692712B2 JP 2692712 B2 JP2692712 B2 JP 2692712B2 JP 4260890 A JP4260890 A JP 4260890A JP 4260890 A JP4260890 A JP 4260890A JP 2692712 B2 JP2692712 B2 JP 2692712B2
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- abrasive grains
- grindstone
- grinding
- bond
- abrasive
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は硬質粒子を砥粒として用いた砥石に関するも
ので、セラミックス等の硬脆材料を研削する場合に有用
である。
ので、セラミックス等の硬脆材料を研削する場合に有用
である。
［従来の技術］ セラミックスのような硬脆材料の加工には研削が最も
よく用いられ、通常ダイヤモンドやcBN（立方晶窒化ホ
ウ素）等の超硬質砥粒をレジン、メタルなどで結合した
砥石が用いられている。セラミックスは脆性破壊によっ
て除去され、研削面表面にチッピングを生じやすい。こ
のチッピングを抑制し、良好な研削面を得るためには砥
粒の粒径を小さくし、砥粒突き出し量を小さくして研削
すればよい。
よく用いられ、通常ダイヤモンドやcBN（立方晶窒化ホ
ウ素）等の超硬質砥粒をレジン、メタルなどで結合した
砥石が用いられている。セラミックスは脆性破壊によっ
て除去され、研削面表面にチッピングを生じやすい。こ
のチッピングを抑制し、良好な研削面を得るためには砥
粒の粒径を小さくし、砥粒突き出し量を小さくして研削
すればよい。
しかし一般に砥粒粒径の小さい砥石は、砥粒の保持力
が不足するため、短時間の研削で砥粒が脱落して研削不
能に陥り、連続的に長時間研削することができない。砥
粒の保持力を向上させるため鋳鉄のような高強度ボンド
の採用、フィラーやボンド材質に固溶する物質の添加に
よるボンドの高強度化等、ボンド材質の高強度化による
砥粒保持力の強化がなされてきたが（例えば特開昭62−
287036）、砥粒粒径が小さな場合、十分な効果をあげて
いない。
が不足するため、短時間の研削で砥粒が脱落して研削不
能に陥り、連続的に長時間研削することができない。砥
粒の保持力を向上させるため鋳鉄のような高強度ボンド
の採用、フィラーやボンド材質に固溶する物質の添加に
よるボンドの高強度化等、ボンド材質の高強度化による
砥粒保持力の強化がなされてきたが（例えば特開昭62−
287036）、砥粒粒径が小さな場合、十分な効果をあげて
いない。
また連続研削時間を延長させるために、研削と同時に
砥石と砥石に相対して取り付けた電極間に電解液を満た
し、砥石−電極間に電圧を印加してボンド材料を電解す
ることによってインプロセスでドレッシングする連続研
削法が提案されている｛例えば昭和58年度精機学会春季
大会学術講演会講演論文集（1983）371｝。この方法は
メタルボンドのように電解可能な砥石に適用できる。す
なわちボンド材料を電解で除去することによって、摩耗
した砥粒やボンド中に埋もれた砥粒の突き出し量を確保
し、砥粒を研削可能な状態に維持できると言われてい
る。ところがボンド材料は粒界から選択的に電解する。
従って従来砥石のように砥粒が砥粒層内に均一に分布せ
ず、複数が凝集して粒界に存在していれば、電解によっ
て多数の砥粒が同時に脱落しやすい。また従来の砥石で
は砥粒の突き出し量より大きなボンド材料の粒が電解に
よって脱落すると、砥粒層表面が不均一な形状となり、
正常な研削ができなくなる。その結果、連続研削時間が
通常研削より短くなる場合もある。
砥石と砥石に相対して取り付けた電極間に電解液を満た
し、砥石−電極間に電圧を印加してボンド材料を電解す
ることによってインプロセスでドレッシングする連続研
削法が提案されている｛例えば昭和58年度精機学会春季
大会学術講演会講演論文集（1983）371｝。この方法は
メタルボンドのように電解可能な砥石に適用できる。す
なわちボンド材料を電解で除去することによって、摩耗
した砥粒やボンド中に埋もれた砥粒の突き出し量を確保
し、砥粒を研削可能な状態に維持できると言われてい
る。ところがボンド材料は粒界から選択的に電解する。
従って従来砥石のように砥粒が砥粒層内に均一に分布せ
ず、複数が凝集して粒界に存在していれば、電解によっ
て多数の砥粒が同時に脱落しやすい。また従来の砥石で
は砥粒の突き出し量より大きなボンド材料の粒が電解に
よって脱落すると、砥粒層表面が不均一な形状となり、
正常な研削ができなくなる。その結果、連続研削時間が
通常研削より短くなる場合もある。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明は微細な砥粒を砥石砥粒層のボンド中に均一に
分散させることによってボンド材料に十分な砥粒の保持
力をもたせた砥石によって、長時間の連続研削を可能に
し、良好な研削面を得ることを目的とする。
分散させることによってボンド材料に十分な砥粒の保持
力をもたせた砥石によって、長時間の連続研削を可能に
し、良好な研削面を得ることを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 焼結後のボンド材料の平均粒径が0.1〜５μｍ、最大
粒径10μｍ以下、砥粒の平均粒径を0.1〜10μｍ、５〜5
0vol％とする。さらにボンド材料と砥粒以外に重量百分
率10％以下のAg,Cr,Ni,Fe,P,Co,Zn,グラファイトの添加
剤１種または２種以上を含むんでもよい。
粒径10μｍ以下、砥粒の平均粒径を0.1〜10μｍ、５〜5
0vol％とする。さらにボンド材料と砥粒以外に重量百分
率10％以下のAg,Cr,Ni,Fe,P,Co,Zn,グラファイトの添加
剤１種または２種以上を含むんでもよい。
［作用］ セラミックス等の硬脆材料を研削し、良好な研削面を
得るために、砥粒粒径10μｍ以下の砥石を用いるのがよ
い。
得るために、砥粒粒径10μｍ以下の砥石を用いるのがよ
い。
ボンドが金属またはセラミックスのダイヤモンド砥石
またはcBN砥石の砥粒層はボンド材料粉末と砥粒を混
練、成形後、焼結して製作される。焼結温度はボンド材
料の溶融温度より低く、ダイヤモンドなどの砥粒が劣化
しないよう30〜180分で焼結する。またボンドがレジン
の場合もボンド材料粉末と砥粒を混練、成形後、200〜3
00℃に加熱し、熱硬化させて砥粒層を製作する。
またはcBN砥石の砥粒層はボンド材料粉末と砥粒を混
練、成形後、焼結して製作される。焼結温度はボンド材
料の溶融温度より低く、ダイヤモンドなどの砥粒が劣化
しないよう30〜180分で焼結する。またボンドがレジン
の場合もボンド材料粉末と砥粒を混練、成形後、200〜3
00℃に加熱し、熱硬化させて砥粒層を製作する。
砥粒は焼結または熱硬化前にはボンド材料粒間の隙間
に存在し、焼結または熱硬化中にボンド材料が材料粉末
と砥粒間の隙間を埋めることによって、機械的に保持さ
れる。このため焼結後も砥粒の分布は変化しない。
に存在し、焼結または熱硬化中にボンド材料が材料粉末
と砥粒間の隙間を埋めることによって、機械的に保持さ
れる。このため焼結後も砥粒の分布は変化しない。
ボンド材料粒径が砥粒粒径に比べて大きいと、含有し
ている砥粒の個数に対してボンド材料の粒界面積が不足
するため、複数の砥粒が粒界に凝集して存在し、砥粒層
内に均一に分布しない。その結果、焼結後も砥粒同士が
隣接し、ボンド材料と接する面積が減少するために十分
な砥粒保持力を得られず、砥粒は脱落しやすい。従来の
砥石では焼結後のボンド材料粒径は６μｍ以上で、砥粒
粒径が0.3〜10μｍと小さい場合、ボンド材料粒径が砥
粒粒径に比べて大きく、砥粒が砥粒層内に均一に分布し
ないため、十分な砥粒保持力を得られない。またボンド
材質の高強度化による砥粒保持力の向上効果は小さい。
ている砥粒の個数に対してボンド材料の粒界面積が不足
するため、複数の砥粒が粒界に凝集して存在し、砥粒層
内に均一に分布しない。その結果、焼結後も砥粒同士が
隣接し、ボンド材料と接する面積が減少するために十分
な砥粒保持力を得られず、砥粒は脱落しやすい。従来の
砥石では焼結後のボンド材料粒径は６μｍ以上で、砥粒
粒径が0.3〜10μｍと小さい場合、ボンド材料粒径が砥
粒粒径に比べて大きく、砥粒が砥粒層内に均一に分布し
ないため、十分な砥粒保持力を得られない。またボンド
材質の高強度化による砥粒保持力の向上効果は小さい。
そこで本発明砥石の焼結または熱硬化後のボンド粒径
を平均粒径0.1〜５μｍ、最大粒径10μｍ以下とした。
ただしこの場合の平均粒径とは切断法による粒径測定値
である。
を平均粒径0.1〜５μｍ、最大粒径10μｍ以下とした。
ただしこの場合の平均粒径とは切断法による粒径測定値
である。
砥粒の平均粒径は0.1〜10μｍであり、砥粒層中の含
有量は５〜50vol％である。砥粒粒径が10μｍ以上では
砥粒突き出し量が大きくなるため、良好な研削面を得ら
れない。また現状技術では平均粒径0.1μｍ以下の砥粒
を分級するのが困難で、実用的でない。砥粒の含有量は
50vol％以上では砥粒数が多くなりすぎ、砥粒が隣接し
て砥粒層の中に存在するため、ボンド材料と砥粒の接触
面積が小さくなる。そのため十分な砥粒の保持力を得ら
れず、砥粒の脱落が激しくなり、連続的な研削ができな
い。5vol％以下では砥粒数が少なく、研削に関与する砥
粒が不足するため、砥粒一つ当りの研削量が多く、砥粒
の摩耗あるいは脱落が激しくなり、連続的な研削はでき
ない。このような砥粒を保持するにはボンド材料の平均
粒径を0.1〜５μｍ、最大粒径10μｍ以下とすることが
必要で、ボンド材料の平均粒径が６μｍ以上では砥粒の
粒界面積が不足し、砥粒を均一分散することができず、
十分な保持力を得られない。また現状技術ではボンド材
料の平均粒径を0.1μｍ以下に分級することは困難であ
る。さらに最大粒径が10μｍを越えると砥石内に不均一
が生じ、研削欠陥の原因になる。
有量は５〜50vol％である。砥粒粒径が10μｍ以上では
砥粒突き出し量が大きくなるため、良好な研削面を得ら
れない。また現状技術では平均粒径0.1μｍ以下の砥粒
を分級するのが困難で、実用的でない。砥粒の含有量は
50vol％以上では砥粒数が多くなりすぎ、砥粒が隣接し
て砥粒層の中に存在するため、ボンド材料と砥粒の接触
面積が小さくなる。そのため十分な砥粒の保持力を得ら
れず、砥粒の脱落が激しくなり、連続的な研削ができな
い。5vol％以下では砥粒数が少なく、研削に関与する砥
粒が不足するため、砥粒一つ当りの研削量が多く、砥粒
の摩耗あるいは脱落が激しくなり、連続的な研削はでき
ない。このような砥粒を保持するにはボンド材料の平均
粒径を0.1〜５μｍ、最大粒径10μｍ以下とすることが
必要で、ボンド材料の平均粒径が６μｍ以上では砥粒の
粒界面積が不足し、砥粒を均一分散することができず、
十分な保持力を得られない。また現状技術ではボンド材
料の平均粒径を0.1μｍ以下に分級することは困難であ
る。さらに最大粒径が10μｍを越えると砥石内に不均一
が生じ、研削欠陥の原因になる。
ボンド材料としては鋳鉄粉や重量百分率で銅40〜95
％、錫５〜60％の合金粉あるいはフェノールレジンなど
が好ましい。ボンド原料粉末の平均粒径は0.1〜５μｍ
で、このような微細粒は熱プラズマやエネルギービーム
などによるボンド原料材料の溶融、凝固によって得るこ
とができる。
％、錫５〜60％の合金粉あるいはフェノールレジンなど
が好ましい。ボンド原料粉末の平均粒径は0.1〜５μｍ
で、このような微細粒は熱プラズマやエネルギービーム
などによるボンド原料材料の溶融、凝固によって得るこ
とができる。
さらに機械的性質や焼結性の向上のために必要に応じ
て添加剤を加えてもよい。ボンド材料と砥粒以外に重量
百分率10％以下のAg,Cr,Ni,Fe,P,Co,Zn,グラファイトの
添加剤１種または２種以上を含んでもよい。これらの材
料はボンド材料が金属の場合、焼結温度の抑制、ボンド
の硬度向上および混練時の潤滑剤として働き、砥石性能
を向上させ、砥石の製作を容易にする。
て添加剤を加えてもよい。ボンド材料と砥粒以外に重量
百分率10％以下のAg,Cr,Ni,Fe,P,Co,Zn,グラファイトの
添加剤１種または２種以上を含んでもよい。これらの材
料はボンド材料が金属の場合、焼結温度の抑制、ボンド
の硬度向上および混練時の潤滑剤として働き、砥石性能
を向上させ、砥石の製作を容易にする。
本発明の砥石を用いて研削するにあたって、電解可能
なボンド材料であれば、砥石と砥石に相対して取りつけ
た電極間に電解液を満たし、砥石−電極間に電圧を印加
すると同時に研削する電解研削を適用し、インプロセス
でドレッシングしながら連続研削するのが好ましい。
なボンド材料であれば、砥石と砥石に相対して取りつけ
た電極間に電解液を満たし、砥石−電極間に電圧を印加
すると同時に研削する電解研削を適用し、インプロセス
でドレッシングしながら連続研削するのが好ましい。
ボンド材料は粒界から優先的に電解されるが、砥粒が
均一に分布するため、多数の砥粒が同時に脱落すること
はなく、砥粒はボンド材料の電解にあわせて１つずつ脱
落し、ボンド層に埋もれていた砥粒はボンド層から一定
の突き出し量を確保できる。そのため電解ドレッシング
の効果は十分に発揮され、連続研削時間を延長すること
ができる。
均一に分布するため、多数の砥粒が同時に脱落すること
はなく、砥粒はボンド材料の電解にあわせて１つずつ脱
落し、ボンド層に埋もれていた砥粒はボンド層から一定
の突き出し量を確保できる。そのため電解ドレッシング
の効果は十分に発揮され、連続研削時間を延長すること
ができる。
［実施例１］ 表１に本発明砥石と従来の砥石のボンドの構成元素と
その重量百分率及びボンド材料粒径の比較を示す。CS1
〜CS3はCu−Sn合金系ボンド、CF1およびCF2は鋳鉄系ボ
ンドである。いずれの砥石も不可避的な不純物は１％で
ある。砥石は平均粒径 １μｍのダイヤモンド砥粒19vol％を用い、ボンド材料
と均一に砥粒が分布するまで混合後、成形及び焼結し
た。比較に用いた砥石のボンドは平均粒径10μｍ、最大
粒径30μｍである。砥粒及びその他の製造条件は本発明
砥石と同じである。これらの砥石を平面研削盤に装着
し、Al2O3セラミックスを連続的に研削したときの研削
時間と研削除去量の関係を第１図に示す。
その重量百分率及びボンド材料粒径の比較を示す。CS1
〜CS3はCu−Sn合金系ボンド、CF1およびCF2は鋳鉄系ボ
ンドである。いずれの砥石も不可避的な不純物は１％で
ある。砥石は平均粒径 １μｍのダイヤモンド砥粒19vol％を用い、ボンド材料
と均一に砥粒が分布するまで混合後、成形及び焼結し
た。比較に用いた砥石のボンドは平均粒径10μｍ、最大
粒径30μｍである。砥粒及びその他の製造条件は本発明
砥石と同じである。これらの砥石を平面研削盤に装着
し、Al2O3セラミックスを連続的に研削したときの研削
時間と研削除去量の関係を第１図に示す。
研削条件は砥石周速度1500m/min、切込み量0.2μｍ、
被削材速度15m/min、研削液はソリューブルタイプを水
道水で40倍に希釈して用いた。
被削材速度15m/min、研削液はソリューブルタイプを水
道水で40倍に希釈して用いた。
従来の砥石は15分で除去が進まなくなり、研削不能に
なったが、本発明による砥石は30分でも十分に研削で
き、さらに連続研削が可能であった。
なったが、本発明による砥石は30分でも十分に研削で
き、さらに連続研削が可能であった。
［実施例２］ 本発明による砥石によって通常研削と電解研削した結
果を第２図に示す。研削条件及び被削材は実施例１と同
じである。電解条件は砥石を陽極として、直流130Vを砥
石電極間に印加した。電解液は極圧添加剤10％、界面活
性剤50％、防腐剤５％、残りが鉱油からなる油剤を水道
水で40倍に希釈して用いた。
果を第２図に示す。研削条件及び被削材は実施例１と同
じである。電解条件は砥石を陽極として、直流130Vを砥
石電極間に印加した。電解液は極圧添加剤10％、界面活
性剤50％、防腐剤５％、残りが鉱油からなる油剤を水道
水で40倍に希釈して用いた。
従来砥石の電解研削の効果は小さいが、本発明による
砥石は電圧印加によって連続研削除去量が増大し、90分
研削しても更に研削可能であった。
砥石は電圧印加によって連続研削除去量が増大し、90分
研削しても更に研削可能であった。
［発明の効果］ 本発明の砥石はボンド粒径を従来より細かくし、砥粒
を均一に分散させたので、連続的な研削が可能となっ
た。
を均一に分散させたので、連続的な研削が可能となっ
た。
第１図はAl2O3セラミックスを連続的に研削したときの
研削時間と研削除去量の関係を示す図、第２図は通常研
削と電解研削の研削時間と研削除去量の関係を示す図、 である。
研削時間と研削除去量の関係を示す図、第２図は通常研
削と電解研削の研削時間と研削除去量の関係を示す図、 である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−83190（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−7517（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−82175（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−99568（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】焼結後のボンド材料の平均粒径が0.1〜５
μｍ、最大粒径10μｍ以下で、砥粒の平均粒径が0.1〜1
0μｍ、その含有量５〜50vol％であることを特徴とする
研削砥石。 - 【請求項２】ボンド材料を金属とし、さらにAg,Cr,Ni,F
e,P,Co,Zn,グラファイトの１種または２種以上の添加剤
を重量百分率で10％以下ふくむ特許請求の範囲第１項の
砥石。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4260890A JP2692712B2 (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | 研削砥石 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4260890A JP2692712B2 (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | 研削砥石 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03245972A JPH03245972A (ja) | 1991-11-01 |
| JP2692712B2 true JP2692712B2 (ja) | 1997-12-17 |
Family
ID=12640749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4260890A Expired - Lifetime JP2692712B2 (ja) | 1990-02-26 | 1990-02-26 | 研削砥石 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2692712B2 (ja) |
-
1990
- 1990-02-26 JP JP4260890A patent/JP2692712B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03245972A (ja) | 1991-11-01 |
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