JP3086667B2 - 超砥粒砥石 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に多結晶ダイヤ
モンド焼結体（ＰＣＤ）、多結晶立方晶窒化硼素焼結体
（ＰＣＢＮ）のような超硬質材料の研削加工用超砥粒砥
石に関するものであるが、超硬合金、セラミックス、サ
ーメット、ガラス、その他の硬質材料の研削加工にも広
く応用が可能なものである。

【０００２】

【従来の技術】ＰＣＤは、従来、天然ダイヤモンドが使
われていたあらゆる分野において重要な役割を果してお
り、微細で粒径のそろったダイヤモンド粉末を超硬合金
製基台の上に載せ、超高圧高温下で焼結した、多結晶体
であって、天然ダイヤモンドのようにある方向に対して
脆いという欠点が無く、均質で極めて強靱な多結晶体で
ある。

【０００３】また、ＰＣＢＮは、ダイヤモンドが鉄族金
属と容易に反応する弱点を解決するために発明されたも
のであって、立方晶窒化硼素（ＣＢＮ）の粉末をＰＣＤ
と同様にして焼結したものである。

【０００４】これらＰＣＤ及びＰＣＢＮは、超硬合金、
セラミックスに比べ耐摩耗性、破壊靱性値およびヤング
率が高いなどの優れた物理的特性を有するため、切削工
具素材および耐磨工具素材として使用されている。その
使用態様は、使用目的に応じて適当な寸法に切断し、鋼
製のシャンクまたはカッターボディなどに固着して切削
工具等として使用される。このとき、使用する機械、加
工する材料、加工条件に応じて、刃先の形状を基台の超
硬合金とともに研削加工して仕上げる場合が多い。

【０００５】この切削工具は耐摩耗性に優れるので、超
硬合金切削工具に比べ寿命は数十倍であるが、使用する
につれて刃先が摩耗し、切削能率が低下するため、ある
時間使用すると再研磨が必要になる。この再研磨は、Ｐ
ＣＤ等の硬度が高いため、研削加工に長時間を必要とす
る。また、この加工は専用に設計された高精度・高剛性
の研削盤を用いて行われる。

【０００６】その研削加工には、一般に特殊メタルボン
ドダイヤモンド砥石または金属粉末をフィラーとして加
えたレジンボンドダイヤモンド砥石が用いられている。
しかし、ＰＣＤ、ＰＣＢＮの主成分はダイヤモンドなど
硬いものなので、砥石と工作物の硬さがほぼ同じであ
り、砥石は激しく目つぶれ、目ずまりを生じ、頻度の高
いドレッシングが必要になる。

【０００７】この点を改良したとする砥石として、特公
昭５６−４１３９１号公報には、所要量の超砥粒をガラ
ス質によって結合焼成したものが開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記公報記載の砥石
は、特殊メタルボンドダイヤモンド砥石、レジンボンド
ダイヤモンド砥石に比べれば、目つぶれ、目ずまりの改
良がなされているが、作業の能率化が要求される今日で
は、そのより改良が望まれる。

【０００９】ところで、特開平１−２８９６６８号公報
には、ビトリファイド結合剤中に潤滑性を高めるため
に、ｈ−ＢＮを配合して、切粉を円滑に排出して目詰り
を防止した考えが示されている。

【００１０】本発明は、結合剤中に上記ｈ−ＢＮの添加
量を考慮して、ＰＣＤ、ＰＣＢＮなどの超硬質材料をよ
り円滑に研削し得るようにすることを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明は、超砥粒をガラス質またはセラミック質の
結合材によって焼結してなる超砥粒砥石であって、上記
超砥粒を２５〜４０ｖｏｌ（容）％、上記結合材を６０
〜７５ｖｏｌ％とし、その結合材が、ガラスを６６ｖｏ
ｌ％〜９９ｖｏｌ％、ｈ−ＢＮを１〜１７ｖｏｌ％、超
砥粒の代替のために骨材として添加するＳｉＣを１５ｖ
ｏｌ％以下、から成る構成としたのである。

【００１２】このように、ｈ−ＢＮを添加すると、その
潤滑性により、結合材が適宜に崩れて（目つぶれをした
超砥粒近傍の結合材が微小破壊して）、超砥粒の自生発
刃、及び切り屑の排除作用が行われ、円滑な研削を行い
得る。このとき、ｈ−ＢＮが１．０ｖｏｌ％未満である
と、前記自生発刃等の作用が発揮されず、逆に、１７ｖ
ｏｌ％を超えると、材料除去量は増加するが、砥石摩耗
が激しくなり、ワークのチッピング、砥石の偏摩耗を生
じ易くなり、研削比（（砥石が削った材料の体積）÷
（砥石の摩耗体積））が著しく低下する（実施例参
照）。

【００１３】超砥粒が２０ｖｏｌ％未満では、超砥粒の
集中度が低すぎるため、円滑な研削が行われず、逆に４
０ｖｏｌ％を越えると、超砥粒が密すぎて、円滑に自生
発刃がなされず、目ずまりが生じ易い。

【００１４】ＳｉＣは超砥粒の代替のために骨材として
添加するものであり、１５ｖｏｌ％を越えると、超砥粒
の集中度を低くすることとなり、好ましくない。

【００１５】上記超砥粒、ＳｉＣ及びｈ−ＢＮの合計量
は５０ｖｏｌ％以下とすることが好ましく、この５０ｖ
ｏｌ％を超えると、超砥粒の保持力が低下し、砥石摩耗
が激しくなる。

【００１６】上記結合材のガラスを結晶化ガラス（例え
ばウルマイト：２ＺｎＯ・ＳｉＯ₂）を５０ｖｏｌ％以
下含むものとすれば、結晶化ガラスは、高温においても
機械的強度が高く、ダイヤモンド砥粒やＣＢＮ砥粒と近
い熱膨張係数を有するので、高い超砥粒の保持が得られ
る。

【００１７】上記ｈ−ＢＮを、平均粒径が２０μｍ以下
のものとすれば、円滑な潤滑性を得ることができ、自生
発刃、目づまり防止の作用がより円滑となる。

【００１８】上記超砥粒をダイヤモンド砥粒とすれば、
多結晶ダイヤモンド焼結体又は多結晶立方晶窒化硼素焼
結体の研削加工に非常に有効である。すなわち、上記ｈ
−ＢＮの添加量等によって、ＰＣＤ、ＰＢＣＮの研削を
円滑になし得る。

【００１９】

【実施例】

ダイヤモンド砥粒：♯２０００で集中度１５０とした表
１に示す混合割合の実施例１〜５及び比較例１、２を混
合機で混合した後、従来と同様にして、成形型に充填
し、加圧焼成して、外径：１５０ｍｍ、厚さ：１５ｍｍ
の砥石をそれぞれ製作した。このとき、ｈ−ＢＮは平均
粒径：５μｍのものを、固形成分にはウルマイト２０ｖ
ｏｌ％の結晶化ガラス粉をそれぞれ使用した。

【００２０】つぎに、実施例１〜５及び比較例１、２に
ついて、ＰＣＤ工具研削盤ＣＰＧ３００により、切り込
み速度（強制切り込み）：０．４ｍｍ／ｍｉｎ、加工時
間：１０ｍｉｎ、砥石周速：９４２ｍ／ｍｉｎ、揺動
幅：１１ｍｍ、研削液：ＪＩＳＷ２種２％の条件下で、
ＰＣＤ（幅３．２×厚み０．５ｍｍ、ＧＥ製１３００シ
リーズ）を研削加工した際の（実切込み量／設定切り込
み量）×１００（％）、研削抵抗（Ｆｎ）、研削比をそ
れぞれ表１に示す。

【００２１】

【表１】 この実験結果によると、各実施例は、比較例１（従来
例）に対し、（実切込み量／設定切り込み量）は２倍以
上、研削抵抗は７分の１から４０分の１近くまで低下
し、研削比においても、それほどの低下を招いていな
い。一方、比較例２において、ｈ−ＢＮが１８ｖｏｌ％
となると、研削比が著しく低下し、砥石摩耗が大きいた
め、砥石面振れによる大きなチッピングが発生した。こ
のため、ｈ−ＢＮの添加量は１７ｖｏｌ％以下とする。

【００２２】このように、各実施例が比較例１に対し、
研削性で優れているのは、図１に示す実施例２、図２に
示す比較例１の２０００倍の砥面写真において、（ａ）
はドレッシング後、（ｂ）は加工作用後のものであり、
実施例２は加工後においてもダイヤモンド砥粒が突き出
しているのに対し、比較例１は激しく目ずまりしている
ことから、窺うことができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明は以上の説明から理解できるよう
に、超砥粒、結合材の所要の混合比において、ｈ−ＢＮ
の所要量を添加するようにしたので、従来では得られな
かった研削特性のよい超砥粒砥石を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の砥面写真であり、（ａ）はドレッシ
ング後、（ｂ）は加工作用後である。

【図２】従来例の砥面写真であり、（ａ）はドレッシン
グ後、（ｂ）は加工作用後である。

フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭49−5717（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B24D 3/14 B24D 3/00 320 B24D 3/02 310

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超砥粒をガラス質またはセラミック質の
   結合材によって焼結してなる超砥粒砥石であって、 上記超砥粒を２５〜４０ｖｏｌ％、上記結合材を６０〜
   ７５ｖｏｌ％とし、 その結合材が、ガラスを６６〜９９ｖｏｌ％、六方晶窒
   化硼素を１〜１７ｖｏｌ％、超砥粒の代替のために骨材
   として添加するＳｉＣを１５ｖｏｌ％以下、から成るこ
   とを特徴とする超砥粒砥石。
2. 【請求項２】 上記結合材のガラスは、結晶化ガラスを
   ５０ｖｏｌ％以下含むことを特徴とする請求項１記載の
   超砥粒砥石。
3. 【請求項３】 上記六方晶窒化硼素は平均粒径が、２０
   μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載
   の超砥粒砥石。