JP3145439B2 - ビトリファイド超砥粒砥石の製造方法 - Google Patents
ビトリファイド超砥粒砥石の製造方法Info
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Description
N)、ダイヤモンド等の超砥粒をガラス質乃至セラミッ
ク質の結合剤で結合してなるビトリファイド超砥粒砥石
の製造方法に関する。
質またはセラミック質の結合剤で結合してビトリファイ
ド砥石をつくる場合、高価な砥粒を無駄なく使用するた
め、実際に研削に使用される使用面の一定厚みのみ(2
〜10mm)を超砥粒を含む砥石で構成し、これを超砥
粒を含まないセラミック製支持体と一体として成形、焼
成して、実用に供することが行われている。
ものがある。図4及び図5に示す砥石10は肉厚の円筒
体からなるセラミック製支持体11と、この支持体11
の外周を覆うように一体化された薄肉の砥石部分12と
から構成されている。図6に示す砥石20は肉厚の円盤
体からなるセラミック製支持体21と、この支持体21
の片面に一体化された薄肉の砥石部分22とから構成さ
れている。
るセラミック製支持体31と、この支持体31の端面に
一体化された支持体31と同一の肉厚の円筒体からなる
砥石部分32とから構成されている。さらに、図8に示
す砥石40は湾曲面を有するブロック体からなるセラミ
ック製支持体41と、この支持体41の湾曲面に一体化
された薄肉の砥石部分42とから構成されている。
図9に示す温度−時間特性線図に従って焼成されること
によって成形される。すなわち、まず、糊料を用いて所
定形状に加圧成形された成形体をa点温度まで加熱する
ことによって糊料及び可燃性気孔調整剤を熱分解し、次
にb点まで昇温しかつこの温度を維持して熟成時間(b
点→C点)を経て結合剤に適度の流動性を与えて砥粒間
にブリッジを形成し、その後加熱を停止して冷却するこ
とによって砥石が成形される。
ては小型の砥石の場合は製造可能であるが、砥石の外径
50mm以上の寸法の場合、例えば外径100mm、3
05mm等の大径のものになると超砥粒を含む砥石部分
は支持体から剥離したり、亀裂が生じたりして砥石を製
造することができない。
支持体部との間の膨張係数及び収縮係数の相違を原材料
の混合割合で調整するとしても、成形体の砥石部分内に
混入された気孔調整剤の消失により流動化した結合剤で
は砥粒及び骨材を石垣が崩れる如く支えられなくなり、
形成される気孔内を埋める方向の周囲の動きとなること
によって砥石部分が激しく収縮し、該砥石部分に亀裂、
剥離が生じて砥石を製造することができなかった。そこ
で結合剤の融点を高くして結合剤の流動性を抑制するこ
とも考えられるが、結合剤の融点を高くすることは砥粒
表面の接着力の低下をきたし超砥粒を支持できるに充分
な結合状態を得ることができず、結局砥石として性能の
面で不充分で、良い品物を製造することができない。
のであり、その目的は砥石部分の剥離及び亀裂のない高
品質のビトリファイド超砥粒砥石をその大きさの大小に
拘らず高効率で製造し得る製造方法を提供するにある。
ため本発明のビトリファイド超砥粒砥石の製造方法は、
立方晶窒化ホウ素またはダイヤモンド等の超砥粒を含有
する砥粒をガラス質乃至セラミック質の結合剤により結
合してなるビトリファイド砥石部分とこの砥石部分を保
持するセラミック質支持体部とからなる砥石の製造方法
において、気孔調整剤を含有する砥石部分と支持体部と
を糊料を用いて一体に加圧成形する成形工程と、この成
形体を所定温度に加熱して糊料を消失させる糊料消失工
程と、この糊料消失工程よりも高い温度で、かつ酸素欠
乏雰囲気状態で焼成して砥石部分と支持体部の外郭を形
成する外郭形成工程と、この外郭形成工程よりも低い温
度で砥石部分内の気孔調整剤を消失させる気孔形成工程
とからなることを特徴としている。
ムライト、アルミナ、珪酸ジルコニウム、コージライ
ト、炭化珪素が用いられ、支持体部の骨材にもこれらの
物質が用いられる。
結体やセラミックスと金属からなる複合体等を用いても
よい。
は、砥石部分を予成形し、次いでこれに接して支持体部
を砥石部分と一体成形するか、支持体部を予成形し、次
いでこれに接して砥石部分を支持体部と一体成形する
か、あるいは砥石部分及び支持体部の一体予成形の後全
体を加圧一体成形する。この時の成形法は、プレス法、
泥奨流込法、押出法、ドクターブレード法、インジェク
ションによる方法などが適応可能である。このとき支持
体部は通常砥石部分と熱膨張率を合わせて作られる。
においては熱分解温度の高過ぎるものは好ましくない。
適するものとして、エチレン・酢酸ビニール共重合体、
メタクリル共重合体、CMC、MC、PVA、PVBに
類する有機系糊料あるいは水ガラス、セメント類、アル
ミナゾル等の無機系糊料が適する。また、気孔調整剤と
して、不定形炭素、難燃プラスチック類のベークライ
ト、メラミン、ポリイミド、でんぷん加工物、黒鉛、難
燃処理木粉(耐火材料)などを単体、もしくは混合体の
材料構成での造粒物ないし粉砕物が適する。これらの材
料を目的に合わせて選定配合物を作る。
る。1例として支持体部を予圧して成形し、これに合わ
せて砥石部分を予圧成形し、これらを合体して更に高圧
(200Kg/cm2以上)で一体化成形し、その後乾
燥して成形体を得る(成形工程)。
プロセスは図1乃至図3に示す温度−時間特性線図で特
徴付けられる。図1乃至図3においてAは糊料消失工
程、Bは外郭形成工程、Cは気孔成形工程、及びD、E
は冷却工程をそれぞれ示す。
る。糊料消失工程Aにおける加熱温度及び加熱時間は成
形体に用いられる糊料、気孔調整剤、結合剤により決定
され、およそ上記した糊料であれば400〜500℃で
分解完了する。この糊料消失工程Aは多くは酸化雰囲気
で行われるが、無機糊を使用している場合はN2ガス等
の中性雰囲気あるいは還元雰囲気で行うこともできる。
また有機系糊料で酸化雰囲気でなくとも熱分解可能であ
れば無機系糊料と同様な雰囲気で行うことができる。
尚、成形法の種類によっては糊料消失工程Aでは公知の
脱脂技術を用いる必要がある。
気を中性雰囲気、あるいは還元雰囲気に切換え更に高温
にすることによって外郭形成工程Bに移行する。この工
程Bでは炉内は大気圧よりプラス側に制御した炉圧を維
持することが好ましい。また、工程Bでは結合剤の融点
温度で熟成し、その後降温して好ましくは超砥粒の酸化
熱反応温度帯を過ぎ、かつ結合剤が高粘性もしくは凝固
した状態において炉内への流入ガスの送り込みを停止す
る。このとき気孔調整剤は炭化物となって成形体内に残
留している。
ことによって気孔成形工程Cに移行する。この工程Cで
は気孔調整剤が燃焼分解して消失し、砥石部分に気孔が
形成される。この時の分解温度は500〜900℃であ
り、低融点の結合剤を用いた場合分解開始温度がそれだ
け低く設定されることになるが、そのときは炭化物が分
解し易い条件を種々の公知の方法で対応すればよい。超
砥粒砥石の場合、砥石部分が薄く、支持体部の外側に位
置しているため、炭化物は何の支障もなくほとんど酸化
雰囲気中で熱分解される。
停止し自然放冷するか、あるいは適切な公知の降温方式
を採用することによって冷却工程Dに移行する。この冷
却工程Dを経て最終製品となる。
が一定温度でなく降温させながら行うものである。
工程Bと気孔形成工程Cとの間に冷却工程Eを設定した
ものである。この焼成プロセスにおいては生産システム
の都合上成形体の外郭形成後、常温近くまで降温させ、
再度昇温させて気孔調整剤の酸化を行うものである。
砥石はその気孔が気孔調整剤の外形形状に略ぼ一致して
形成されている。
気あるいは中性雰囲気で加熱される。この時の加熱温度
では気孔調整剤は消失しないで砥石部分内に残留する。
加熱することにより結合剤を流動かさせ砥粒間に強固な
ブリッジが形成されて、砥石部分及び支持体部の外郭が
形成される。この工程では気孔調整剤は炭化した状態で
砥石部分内に残留しているので砥石部分の収縮は起こら
ない。
支持体部の外郭形成後に、この外郭形成温度よりも低温
で酸化雰囲気中で加熱して気孔調整剤を消失させて行う
ものであるから、この工程での結合剤は固化しているか
あるいは極めて低度の流動化しか有していないので砥粒
及び骨材を粘着物質でくっつけた如くしっかり支えられ
るので、形成される気孔内を埋める方向の周囲の動きは
起こらず砥石部分の収縮は生じない。
整剤と略同一形状に形成されるので、その大きさ及び形
状は添加される気孔調整剤で制御できる。
剤の流動性が抑制されている冷却焼成帯域で気孔調整剤
が消失するため砥石部分の収縮は支持体部の収縮に近似
したものに容易に制御できるようになり、砥石の大きさ
に拘らず亀裂、剥離のない高品質のビトリファイド超砥
粒砥石を製造することができる。
くなり、高強度結合剤と適切なチップポケットである気
孔調整剤の組み合わせで、所望の砥石部分気孔率を高い
割合で有する高性能超砥粒砥石を供給可能とするもので
ある。
O3 5.9%、B2O3 12.2%、R1O 1.
6%、R2O 5.1%をフリットにしてボールミル粉
砕で1〜5μの粒子径範囲に90%以上入るように粉砕
制御して砥石部分及び支持体部に供した。但し、R1は
アルカリ金属、R2はアルカリ土類金属である。
φ、厚味50mm、穴径304.8mmφに予圧成形
し、上部砥石部分配合物を外形610mmφ、厚味50
mm、接合径600mmφとなるように支持体部配合物
に接して予圧成形し、しかる後、高圧にて砥石部分配合
物嵩比重2.08、支持体部配合物嵩比重2.31を設
定して、加圧一体成形し、50℃、24時間オーブン中
で乾燥後焼成した。焼成プロセスは常温から450℃ま
で酸化雰囲気にて1時間当たり20℃の速度で昇温を行
い450℃到達後、20時間支持、脱脂プロセスを経て
N2ガスを流入、大気圧プラス3mmH2Oで炉内を保
ちながら1時間当たり30℃の昇温速度で955℃に到
達、4時間支持熟成した。熟成完了後800℃まで1時
間当たり30℃で降温してN2ガス流入を停止、酸化雰
囲気に切換え20時間支持した。以後の焼成プロセスは
加熱停止し、自然放冷したところ亀裂剥離のない良好な
砥石(図4に示す砥石10)が得られた。砥石部気孔率
は50%の測定値を得た。
を製造した。配合は下記の通りである。
20℃の速度で昇温、800℃で10時間支持、糊料の
燃焼を完了してから、CBN砥粒の酸化防止のためN2
ガスを流入し、955℃で4時間熟成した。熟成完了
後、自然放冷して常温まで下降し、砥石を得た。砥石部
分に亀裂及び剥離が発生していることが判明した。
記の内容の砥石(図4に示す砥石10)を製造した。
味15mm、穴径120mmφに予圧成形し、砥石体配
合物を外形305mmφ、厚味15mm、接合径295
mmφとなるよう支持体部配合物に接して予圧成形し、
さらに高圧にて加圧し、嵩比重が砥石体部1.72、支
持体部2.21の成形体を作った。50℃乾燥完了後、
焼成を行った。450℃まで酸化雰囲気、450℃にて
20時間支持糊料分を熱分解後、アルゴンガスを流入、
中性雰囲気にした。実施例1と同様な昇温速度で910
℃に到達後、4時間熟成、しかる後1時間当たり30℃
で850℃まで降温させ、アルゴンガス流入を停止し、
酸化雰囲気として1時間当たり10℃の冷却速度で70
0℃まで降下させ、炭化しているベークライト粒子を完
全燃焼させた。以後、自然放冷で常温まで至らせた。こ
のようにして焼成されて作られた砥石は多孔質砥石部分
を外周に配しているにもかかわらず剥離及び亀裂もなく
良好な砥石が得られた。砥石部気孔率は55%の測定値
を得た。
と同じ)及び糊料としてPVA25%水溶液を用い、補
助骨材として電融ムライト#100を用いて下記の内容
の砥石(図4で示す砥石10)を製造した。
分は1.64支持体部は1.91に設定して成形した。
50℃24時間乾燥後、500℃まで酸化雰囲気で1時
間当たり20℃の速度で昇温し、20時間支持した。し
かる後、CO2ガスで大気圧プラス3mmH2Oで炉内
圧を保ちながら1時間当たり30℃で800℃まで降温
させCO2の供給を停止し、酸化雰囲気として20時間
支持し、以後、自然放冷で常温まで降温して剥離及び亀
裂のない良好な砥石を得た。砥石部気孔率は56%の測
定値を得た。
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 立方晶窒化ホウ素またはダイヤモンド等
の超砥粒を含有する砥粒をガラス質乃至セラミック質の
結合剤により結合してなるビトリファイド砥石部分とこ
の砥石部分を保持するセラミック質支持体部とからなる
砥石の製造方法において、 気孔調整剤を含有する砥石部分と支持体部とを糊料を用
いて一体に加圧成形する成形工程と、 この成形体を所定温度に加熱して糊料を消失させる糊料
消失工程と、 この糊料消失工程よりも高い温度で、かつ酸素欠乏雰囲
気状態で焼成して砥石部分と支持体部の外郭を形成する
外郭形成工程と、 この外郭形成工程よりも低い温度で砥石部分内の気孔調
整剤を消失させる気孔形成工程とからなることを特徴と
するビトリファイド超砥粒砥石の製造方法。 - 【請求項2】 前記成形工程において、前記砥石部分を
予成形し次いでこれに接して支持体部を砥石部分と一体
成形する請求項1記載のビトリファイド超砥粒砥石の製
造方法。 - 【請求項3】 前記成形工程において、前記支持体部を
予成形し次いでこれに接して砥石部分を支持体部と一体
成形する請求項1記載のビトリファイド超砥粒砥石の製
造方法。 - 【請求項4】 前記成形工程において、前記砥石部分及
び支持体部の一体予成形の後全体を加圧一体成形する請
求項1記載のビトリファイド超砥粒砥石の製造方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP27501991A JP3145439B2 (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | ビトリファイド超砥粒砥石の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2000345403A Division JP2001129765A (ja) | 2000-11-13 | 2000-11-13 | ビトリファイド超砥粒砥石 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0592370A JPH0592370A (ja) | 1993-04-16 |
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ID=17549747
Family Applications (1)
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JP27501991A Expired - Lifetime JP3145439B2 (ja) | 1991-09-27 | 1991-09-27 | ビトリファイド超砥粒砥石の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3145439B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1076725C (zh) * | 1999-09-09 | 2001-12-26 | 湖北省广水市民族化工有限公司 | 乳酸钠生产工艺 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4519970B2 (ja) * | 1999-12-21 | 2010-08-04 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 研磨層が立体構造を有する研磨材料 |
CN108381409B (zh) * | 2018-04-26 | 2020-03-10 | 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司 | 一种砷化镓晶片减薄用超硬树脂砂轮及其制备方法 |
-
1991
- 1991-09-27 JP JP27501991A patent/JP3145439B2/ja not_active Expired - Lifetime
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CN1076725C (zh) * | 1999-09-09 | 2001-12-26 | 湖北省广水市民族化工有限公司 | 乳酸钠生产工艺 |
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