JP3200051B2 - ビトリファイド砥石 - 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、研削砥石の技術分
野に属するものであり、特にビトリファイド砥石に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】結合材
により砥粒を結合保持してなる研削砥石の研削性能を維
持するためには、切れ味の低下した砥粒を周囲の結合材
とともに脱落させ新規な砥粒を露出させること（自生発
刃）が必要であるとされている。更に、研削時の目詰ま
りなどの発生を防止し、被研削物の切粉（切屑）の排出
を容易にして良好な切れ味での研削を行うためには、砥
石中に適度な気孔を確保することが必要であるとされて
いる。また、良好な切れ味での研削を継続し、砥石の形
くずれを生じないようにするためには、適宜、ドレス
（ドレッシング）を行う必要があるが、ドレスを要する
間隔（ドレス後に次回のドレスを必要とするまでの被研
削物の研削量に対応する）を長くすることができれば、
研削効率の向上が得られる。

【０００３】従来、砥石の切れ味の持続のために自生発
刃即ち砥粒脱落を促進する技術が種々提案されている。
しかしながら、これらの従来技術では、研削比が低下
し、ドレス間隔が短くなるので、研削効率が低いという
問題点がある。

【０００４】そこで、本発明は、上記従来技術の問題点
を解決し、良好な切れ味と高い研削比とを長期にわたっ
て維持することができ、形くずれが生じにくくドレス間
隔を長くすることができ、良好な研削効率を得ることの
できるビトリファイド砥石を提供することを目的とする
ものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、以上の
如き目的を達成するものとして、セラミック砥粒及びそ
の他の砥粒をビトリファイド系結合材を用いて結合して
なり、前記その他の砥粒は白色アルミナ砥粒、淡紅色ア
ルミナ砥粒及び解砕型アルミナ砥粒のうちの少なくとも
１種であり、前記セラミック砥粒と前記その他の砥粒と
の合計に対する前記セラミック砥粒の割合が３〜２０体
積％であることを特徴とするビトリファイド砥石、が提
供される。

【０００６】本発明の一態様においては、前記解砕型ア
ルミナ砥粒は単結晶からなる。本発明の一態様において
は、前記解砕型アルミナ砥粒は機械的粉砕処理を経て作
製されたものである。本発明の一態様においては、前記
解砕型アルミナ砥粒は加熱・急冷により内部応力を高め
る処理を経て作製されたものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【０００８】本発明で用いられるセラミック砥粒は、微
小な粒径を持つ一次粒子を適当なバインダーとともに燒
結して適宜の粒径を持つ二次粒子となしたものである。
一次粒子としては、例えばゾル−ゲル法により作製した
粒径１μｍ程度の酸化アルミニウム粒子を用いることが
できる。

【０００９】本発明で用いられるセラミック砥粒以外の
「その他の砥粒」としては、白色アルミナ砥粒、淡紅色
アルミナ砥粒及び解砕型アルミナ砥粒を挙げることがで
きる。これらは、それぞれ、ＪＩＳ−Ｒ６１１１に規定
されている白色アルミナ質研削材（ＷＡ）、淡紅色アル
ミナ質研削材（ＰＡ）及び解砕型アルミナ質研削材（Ｈ
Ａ）からなる。これらの砥粒は１種類を単独で「その他
の砥粒」として用いてもよいし、複数種類を混合したも
のを「その他の砥粒」として用いてもよい。

【００１０】セラミック砥粒や「その他の砥粒」の粒度
は、特に制限がなく、従来研削砥石において砥粒として
使用されている粒度（例えば＃８〜＃３０００）は使用
可能である。セラミック砥粒の粒度と「その他の砥粒」
の粒度とは、同程度であってもよいし、異なってもよ
い。

【００１１】上記解砕型アルミナ砥粒の製造方法として
は、溶融アルミナを溶解凝固させる際にアルミナ結晶の
粒界に水溶性のマトリックスを生成させ水中に凝固塊を
投入して粒子を得る方法があるが、機械的粉砕を用いて
粒子化することも可能である。本発明においては、解砕
型アルミナ砥粒は、粒子の先端に極めて鋭い形状を付与
することができる点で機械的粉砕処理を用いて単結晶粒
子を製造するのが好ましい。解砕型アルミナ砥粒として
粒子先端が鋭い形状のものを用いることで、砥石の切れ
味は良好になる。

【００１２】また、解砕型アルミナ砥粒は、ＨＡをその
まま使用してもよいが、これに加熱・急冷処理を施した
ものを用いてもよい。この加熱・急冷処理は、砥粒の内
部応力を高めマイクロクラックを生じやすくする処理と
して行われ、具体的にはアルミナ系粒子を７００℃以上
で該アルミナ系粒子の融点未満の温度に加熱し、その後
に０℃以上１００℃以下に急冷することで行われる。

【００１３】この急冷により、アルミナ系粒子には内部
応力が発生し又はアルミナ系粒子の内部応力が増大す
る。急冷後のアルミナ系粒子の内部応力の大きさは、外
力が印加されない場合には粒子にマイクロクラックを生
じさせることのない程度の大きさである。

【００１４】本発明で用いられるビトリファイド結合材
としては、例えばＳｉＯ₂ 及びＡｌ ₂ Ｏ₃ を含み更にＭ
ｇＯ，ＣａＯ，Ｋ₂Ｏその他の成分のうちのいくつかを
含むものを用いることができる。

【００１５】本発明においては、セラミック砥粒をアル
ミナ系の「その他の砥粒」と併用することで、ビトリフ
ァイド結合材からの砥粒の過度の脱落を抑制し、砥石の
低研削比及び形くずれ易さを改善することができ、ドレ
ス間隔を長くしても良好な研削を継続することができ、
研削効率の向上が実現される。これは、セラミック砥粒
の表面が平滑ではなく微細な多数の凹凸を有することに
より、ビトリファイド結合材によるセラミック砥粒の担
持力が高くなり、セラミック砥粒の脱落が抑制されるこ
とで周囲のアルミナ系の「その他の砥粒」の容易な脱落
をも抑制するためであると考えられる。即ち、本発明の
砥石においては、セラミック砥粒がアルミナ系の「その
他の砥粒」の脱落時期の延長作用をなしていると考えら
れ、セラミック砥粒の割合を調節することで、研削性能
の観点から望ましい脱落時期延長の後にアルミナ系の
「その他の砥粒」を脱落させることができる。

【００１６】このような効果は、特に、セラミック砥粒
とアルミナ系の「その他の砥粒」との合計に対する前記
セラミック砥粒の割合が３〜２０体積％好ましくは５〜
１８体積％更に好ましくは７〜１５体積％の時に顕著と
なる。セラミック砥粒の割合が３体積％未満で小さくな
るにつれて、アルミナ系の「その他の砥粒」の脱落の頻
度が高くなり過ぎて砥石の摩耗が速くなり研削比が低下
し砥石の形くずれが発生し易くなる。また、セラミック
砥粒の割合が２０体積％を越えて大きくなるにつれて、
アルミナ系の「その他の砥粒」の脱落の頻度が小さくな
り過ぎて砥石の切れ味が低下し易くなる。

【００１７】本発明によるビトリファイド砥石は、例え
ばＳＣ材、ＳＣＭ材、ＳＫＨ材、ＳＫＤ材、ＳＵＳ材な
どの鋼材の研削に最適である。

【００１８】砥石を用いて被研削物の研削を行うと、研
削が進行して砥粒が摩滅するに従い研削抵抗が大きくな
り、砥粒脱落が起こり易くなる。本発明の砥石では、セ
ラミック砥粒はアルミナ系の「その他の砥粒」より結合
材よる担持結合力が大きいので、先ず「その他の砥粒」
が脱落するが、上記のようにその脱落時期は延長され、
更にその脱落の際にもセラミック砥粒による研削が継続
するので、砥石の形くずれが抑制され、ドレス間隔を長
くしても、良好な研削を継続することができる。特に、
本発明では、「その他の砥粒」としてアルミナ系の砥粒
を用いているので、脱落時期を延長された「その他の砥
粒」による研削力の低下は小さく、研削比向上及びドレ
ス間隔延長の効果が著しい。

【００１９】尚、上記加熱・急冷処理を行った解砕型ア
ルミナ砥粒を用いた場合には、この砥粒には、相当の内
部応力が存在し歪みを生じているので、研削の進行によ
り研削抵抗が大きくなり砥粒に印加される外力が増加し
た場合には、解砕型アルミナ砥粒の露出表面にマイクロ
クラックが発生し、ここから砥粒の一部（摩滅表面を有
する先端部）が破砕除去される。これにより、当該砥粒
の残りの部分の露出表面には破砕により新たな鋭敏な切
刃が生じているので、研削抵抗が更に増加することなく
切れ味の良い研削を継続できる。しかも、砥粒が自己の
部分破壊により切刃再生をするので、砥粒を有効に利用
でき、砥石の損耗が少なく、研削比を飛躍的に向上させ
ることができる。

【００２０】

【実施例】以下、実施例及び加工例をもって本発明を詳
細に説明する。

【００２１】実施例：セラミック砥粒（Ｚ）として、ゾ
ル−ゲル法により作製した粒径１μｍ程度の酸化アルミ
ニウムからなる一次粒子をバインダーとともに燒結して
粒度＃８０の二次粒子となしたものを用いた。

【００２２】また、「その他の砥粒」として、粒度＃８
０の、解砕型アルミナ砥粒（ＨＡ）、白色アルミナ砥粒
（ＷＡ）及び淡紅色アルミナ砥粒（ＰＡ）を用いた。

【００２３】尚、解砕型アルミナ砥粒（ＨＡ）は、機械
粉砕により作製した単結晶からなる鋭い先端をもつもの
を用い、一部の実施例では、この解砕型アルミナ砥粒
（ＨＡ）に対して、ｐＨ８の雰囲気下で１０００℃で１
時間加熱し、次いで１５℃のｐＨ５のＨＣｌ水溶液中に
浸漬することで、加熱・急冷処理を施したものを用い
た。

【００２４】また、白色アルミナ砥粒（ＷＡ）は、アル
ミナ質９９．６％の高純度のものを用いた。淡紅色アル
ミナ砥粒（ＰＡ）は、Ｃｒ₂ Ｏ₃ を２重量％含有するも
のを用いた。

【００２５】以上の砥粒を、表１に示すような体積割合
で混合し、ビトリファイド結合材（ＳｉＯ₂ ＝７０重量
％；Ａｌ₂ Ｏ₃ ＝１７重量％；ＭｇＯ＝３重量％；その
他１０重量％）と混合してホイール形状にプレス成形し
１２５０℃で焼成することにより、ビトリファイド砥石
を作製した。

【００２６】加工例：以上の実施例で得られたビトリフ
ァイド砥石を用いて、鋼材（ＳＫＤ１１焼入）の表面を
研削加工した。テーブル送り速度を１５ｍ／分とし、砥
石の周速を１８００ｍ／分とし、設定切込量を１パス当
たり２０μｍとして加工した。

【００２７】砥石のドレスは、ドレッサーとして６．５
ｍｍφのインプリドレッサー＃３０を用い、砥石周速１
８００ｍ／分とし、リード０．１ｍｍ／回転とし、切込
量３０μｍ／パスとし、ドレス量０．３ｍｍとして、行
った。

【００２８】以上のような条件で加工した場合の、砥石
摩耗量［一定量の被研削物の研削後の砥石半径減少
量］、研削比、研削面粗さ［一定量の被研削物の研削後
の表面粗さＲａ］、研削抵抗［一定量の被研削物の研削
後の研削抵抗：電流値による］、及びドレス間隔［被研
削物の表面粗さＲａが或る値に達するまでの被研削物の
研削量］を調べたところ、表１に示すような結果が得ら
れた。尚、これら表１に示される数値は、各実施例にお
いて、セラミック砥粒を使用しない比較例のものを１．
００とする相対値で表されている。表１において、「そ
の他の砥粒」は符号Ｘで示されている。

【００２９】

【表１】 表１において、砥粒比の欄の砥粒種類と数値との間に付
された「＊」印は、当該砥粒として加熱・急冷処理品
（砥粒ＨＡについて）が使用されたことを示す。

【００３０】以上の結果から分かるように、本発明実施
例の砥石によれば、砥石の摩耗量、研削比及びドレス間
隔の全てを総合して、顕著な改善がみられる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
切れ味が良く且つ研削比が高く、ドレス間隔を長くして
も良好な研削を継続することができる、研削性能の良好
なビトリファイド砥石が提供される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 国崎 敏哉 埼玉県上尾市原市1333−２ 三井金属鉱 業株式会社総合研究所内 (72)発明者 今井 道雄 埼玉県入間市狭山ケ原11−10 三井研削 砥石株式会社内 (56)参考文献 特開 平11−156727（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−90422（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−96164（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−215717（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B24D 3/00 B24D 3/14 C09K 3/14

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック砥粒及び解砕型アルミナ砥粒
   をビトリファイド系結合材を用いて結合してなり、前記
   セラミック砥粒と前記解砕型アルミナ砥粒との合計に対
   する前記セラミック砥粒の割合が３〜２０体積％である
   ことを特徴とするビトリファイド砥石。
2. 【請求項２】 前記解砕型アルミナ砥粒は単結晶からな
   ることを特徴とする、請求項１に記載のビトリファイド
   砥石。
3. 【請求項３】 前記解砕型アルミナ砥粒は機械的粉砕処
   理を経て作製されたものであることを特徴とする、請求
   項２に記載のビトリファイド砥石。
4. 【請求項４】 前記解砕型アルミナ砥粒は加熱・急冷に
   より内部応力を高める処理を経て作製されたものである
   ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のビ
   トリファイド砥石。