JP3347612B2 - 超砥粒砥石 - Google Patents
超砥粒砥石Info
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Description
しくは、難削材や、そり、焼け、変形が発生し易い被削
材の研磨や研削に使用される超砥粒砥石に関する。
研削・研磨用として、従来より、CBN(立方晶窒化ホ
ウ素)砥粒を樹脂やメタルやビトリファイドで固めた超
砥粒砥石が使用されており、このような超砥粒砥石に
は、切れ味に優れ、しかもその切れ味が長期にわたって
持続することが要求される。
め、鉄系材料の研削には、CBN砥粒が使用されている
が、CBN砥粒においても研削作業の進行に伴い切れ味
が低下する。その主な原因として、研削作業によって超
砥粒が磨耗し鋭利さが失われることがあげられ、この対
策として、砥粒中にCBN砥粒とダイヤモンド砥粒を混
在させることが考えられている。
のそれぞれの性質に着目し、例えば特開平6−2625
27号公報には、ボンドマトリックス中にダイヤモンド
砥粒とCBN砥粒の双方を分散固定した砥石が提案され
ている。
ことにより、上記したように、研削に伴って砥粒中のダ
イヤモンド砥粒が適宜崩壊して自生発刃を促し、長期に
わたって良好な切れ味を維持することができ、結果とし
て、ドレッシングやツルーイングの回数を減らすことが
可能となる。
は、ボンドマトリックスとして、レジノイドボンドある
いはビトリファイドボンドを単独で用い、このボンドマ
トリックス内に、ダイヤモンド砥粒及びCBN砥粒を所
定配合で混合したものを分散固定したものであり、この
ため、CBN砥粒とダイヤモンド砥粒の脱落する頻度は
同等となり、ダイヤモンド砥粒による充分な自生発刃作
用を期待することができない。
は、2種類の砥粒を異なるボンドマトリックスで固定し
た砥石が開示されている。すなわち、同公報には、ダイ
ヤモンドを含むホーニングストーン本体の中央部に、2
00メッシュのGC砥粒をエポキシ樹脂に混合して充填
したホーニングストーンが開示されている。このホーニ
ングストーンによれば、加工作業中にホーニングストー
ンの磨耗に伴ってGC砥粒部が遊離して、その微粒がホ
ーニングストーンの加工面と被加工物との間に介在し、
切屑を除去して目詰まりを防止するとともに、ドレッシ
ング作用を助長するので、良好な切れ味を長時間持続さ
せることができる。
公報に開示されたものは、ダイヤモンド砥粒よりもGC
砥粒が先に遊離するため、遊離したGC砥粒による残存
するダイヤモンド砥粒の自生発刃作用は全く期待するこ
とができず、また、直方体状のものであるため、円盤状
台金側面に超砥粒層を固着成形した超砥粒砥石にはその
まま適用することができない。さらには、ヌープ硬度が
ダイヤモンドの場合7000〜8000、CBNが47
00であるのに対し、GCの場合2700であるため、
ダイヤモンド砥粒やCBN砥粒を破砕する能力は極めて
低い。
ド砥粒とCBN砥粒の双方を有し、良好な切れ味を持続
することのできる複合構造を、円盤状台金側面に超砥粒
層を固着成形した超砥粒砥石に適用する技術を見出すこ
とを目的とする。
するために、円盤状台金片面に超砥粒層を固着成形した
超砥粒砥石において、前記砥粒層をダイヤモンド砥粒層
とCBN砥粒層とから構成し、かつ前記ダイヤモンド砥
粒層の砥粒保持力を前記CBN砥粒層の砥粒保持力より
も弱くしたことを特徴とする。
砥粒層の砥粒保持力よりも弱くすることにより、図7に
示すように、使用に伴い先にダイヤモンド砥粒が脱落し
て遊離状態となり、この遊離したダイヤモンド砥粒がC
BN砥粒に衝突し、CBN砥粒の一部を破壊して鋭利な
状態にする。
状台金の中心から外周方向に向けて放射状に形成した
り、またダイヤモンド砥粒層を円盤状台金の中心を中心
とした複数の同心円状に形成することができる。
成する場合、等間隔で多い方が望ましい。少ないとダイ
ヤモンド砥粒の量が少なく、上記したCBN砥粒の自生
発刃が少なくなり、多すぎると研削を行うCBN砥粒層
が小さくなるとともに製造も困難になる。また、各ダイ
ヤモンド砥粒層の間隔を不均一にするとCBNの破砕状
況が不均一になり好ましくない。
やダイヤモンド砥粒の量と本数によっても異なるが、外
径300mmで6本形成する場合、1.5〜20mmが
望ましい。幅が1.5mm未満であるとダイヤモンド砥
粒の量が少なくなり、20mmを越えるとCBN砥粒層
の面積が少なくなる。所定の研削性能を維持しつつかつ
自生発刃作用を効果的に発揮させるためには、ダイヤモ
ンド砥粒層の面積は全砥粒層面積の1〜30%が望まし
い。これはダイヤモンド砥粒層を同心円状に形成する場
合も同様である。
保持力の差は、要求される切れ味や寿命によって定める
ことが必要で、たとえば、CBN砥粒層の砥粒保持力を
100とした場合、ダイヤモンド砥粒層の砥粒保持力が
60〜95の範囲であることが望ましい。ダイヤモンド
砥粒層の砥粒保持力が60未満であると、切れ味には優
れるが、寿命が短くなり、一方、95を越えると、長寿
命とはなるが切れ味が悪くなる。
の量は、ボンドマトリックスの種類、集中度、使用砥粒
の粒径、軟質フィラの添加量のいずれか又はこれらの組
み合わせによって達成することができる。この中でも特
に、ダイヤモンドの集中度と軟質フィラーの添加量を異
ならせて砥粒保持力に差をつけるのが、調整範囲を大き
くできる点から望ましい。
て、ボンドマトリックスの場合、ダイヤモンド砥粒層の
ボンドマトリックスをレジノイドボンドとし、CBN砥
粒層のボンドマトリックスをメタルボンドとすることに
よって、CBN砥粒層の砥粒保持力を100とした場
合、ダイヤモンド砥粒層の砥粒保持力を60にすること
ができる。
ヤモンド砥粒を集中度200とし、CBN砥粒を集中度
75とすることによって、遊離するダイヤモンド砥粒量
を多くすることができ、CBN砥粒の破砕頻度を高くす
ることができる。一般に集中度を高くすると、単粒応力
は低下するため、保持力は上がると考えられる。この場
合、ボンドの低強度化、レジノイドボンドではコーティ
ングなしにするなどが必要である。
イヤモンド砥粒を#400(砥粒径約50μm)とし、
CBN砥粒を#270(砥粒径約70μm)とすること
によって、CBN砥粒層の砥粒保持力を100とした場
合、ダイヤモンド砥粒の砥粒保持力を100を70にす
ることができる。
ダイヤモンド砥粒層にグラファイトを5Vol%程度添
加することによって、CBN砥粒層の砥粒保持力を10
0とした場合、ダイヤモンド砥粒層の砥粒保持力を90
にすることができる。
施の形態に基づいて具体的に説明する。ここで、図1は
本発明の一実施の形態である超砥粒砥石の正面図、図2
は同じく斜視図を示す。
金で、この台金11の側面に4つの扇形セグメント12
a,12b,12c,12dからなるCBN砥粒層1
2、及び扇形セグメント12a,12b,12c,12
dの間に台金11の中心から外周方向に向かって放射状
に形成された矩形状セグメント13a,13b,13
c,13dからなるダイヤモンド砥粒層13が固着形成
されている。
ボンドマトリックスをスズの含有量が25Vol%のメ
タルボンドとし、またダイヤモンド砥粒層のボンドマト
リックスを銅粉含有量が50Vol%のレジノイドボン
ドとすることによって、CBN砥粒層の砥粒保持力を1
00とした場合、ダイヤモンド砥粒層の砥粒保持力を6
0としている。
を示す説明図で、まず図3(a)に示すように、研削前
には砥粒層表面にはほぼ同じ高さで、CBN砥粒とダイ
ヤモンド砥粒が突出している。これによって、研削が進
むと、図3(b)に示すように、ダイヤモンド砥粒がC
BN砥粒よりも早く脱落し、遊離砥粒となる。そして遊
離したダイヤモンド砥粒がCBN砥粒層へ移動し、ダイ
ヤモンド砥粒がCBN砥粒に衝突して破砕し、鋭利な状
態に変化させることができる。
正面図であり、同図において、14a,14b,14c
はそれぞれCBN砥粒層を、また15a,15bはダイ
ヤモンド砥粒層を示す。
せず)の中心を中心にした同心円状のダイヤモンド砥粒
層15a,15bを形成することによっても、上記と同
様にダイヤモンドが早期に脱落してCBN砥粒層に衝突
し、使用によって平坦になったCBN砥粒の表面を鋭利
な状態に戻すことができる。
ド砥粒層を放射状に形成した図1に示す実施の形態1、
同じく同心円状に形成した図4に示す実施の形態2、及
び比較例として同一のボンドマトリクス中にダイヤモン
ド砥粒とCBN砥粒とを分散させた比較例を用いて実験
を行った。なお他の条件は発明品および比較例とも同じ
とした。次にその実験条件を示す。
品 50D ×45T ×48H mm 研削機:立軸両頭平面研削盤 切込速度:300μm/min 砥石寸法:305D ×50T ×50H 取り代 :50μm(上下面合計) 目標平行度:1μm
個加工しても平行度は1μm以下であり、また実施の形
態2でも同様の結果が得られた。特に、切れ味が安定し
ているため高精度な加工ができた点で顕著な効果が確認
されたのに対し、比較例では、300個加工した時点で
平行度が2μmとなり、本発明品に明らかな優位性がみ
られた。
BN砥粒層12とダイヤモンド砥粒層13の砥粒保持力
の差を変化させた場合のダイヤモンド砥粒の脱粒率の変
化状況を観察した。なお、砥粒保持力の差はボンド強度
を調整することにより行った。図5の横軸は砥粒保持力
の差を、また縦軸は研削抵抗の変化をそれぞれ示す。
砥粒保持力が60〜95の範囲であることが望ましい。
ダイヤモンド砥粒層の砥粒保持力が60未満であると切
れ味の向上率は低下し、砥石磨耗が大きくなり、また9
5を越えると切れ味の向上効果が小さくなった。
と研削抵抗の変化を示すグラフで、幅が1.5mm未満
であると切れ味の向上効果が小さくなり、20mmを越
えると砥石磨耗が大きくなり実用的でなくなった。
l%のメタルボンドに対し、銅の含有量が50Vol%
のレジノイドボンドは約60%の強度となり、同様の効
果が得られた。
ーションを200とし、ダイヤモンド砥粒層を150に
して単粒応力を33%増大させることによっても、砥粒
保持力に差を設けることができた。
砥粒径よりも小さくすることにより、ダイヤモンド砥粒
のボンド面からの脱粒がCBNよりも早くなり、同様の
効果が得られる。またグラファイトなどの軟質フィラを
5Vol%程度添加し、強度を10%程度低下させるこ
とによっても達成できた。
ができる。
N砥粒層とから構成し、かつダイヤモンド砥粒層の砥粒
保持力をCBN砥粒層の砥粒保持力よりも弱くしたこと
によって、遊離したダイヤモンド砥粒がCBN砥粒に衝
突し、CBN砥粒の一部を破壊して鋭利な状態とし、結
果として長期にわたって良好な切れ味を持続することが
できる。
とし、ダイヤモンド砥粒層の砥粒保持力を60〜95の
範囲とすることによって、ダイヤモンド砥粒の脱粒度合
いをコントロールすることができ、被削材や加工方法に
適した切れ味を長期に渡り持続することが可能となる。
砥粒層面積の割合を1〜30%とすることによって、C
BN砥粒に充分な切れ味を与え有効に作用させることが
できる。
削材を高能率・高精度に研削でき、そり、焼け、変形を
生じない高品位な研削ができる。
図である。
る。
面図である。
である。
係を示すグラフである。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 円盤状台金片面に超砥粒層を固着成形し
た超砥粒砥石において、前記超砥粒層をダイヤモンド砥
粒層とCBN砥粒層とから構成し、かつ前記ダイヤモン
ド砥粒層の砥粒保持力を前記CBN砥粒層の砥粒保持力
よりも弱くし、かつ前記CBN砥粒層の砥粒保持力を1
00とした場合、前記ダイヤモンド砥粒層の砥粒保持力
を60〜95の範囲としたことを特徴とする超砥粒砥
石。 - 【請求項2】 前記ダイヤモンド砥粒層とCBN砥粒層
の砥粒保持力の差を、ボンドマトリックスの種類、集中
度、使用砥粒の粒径、軟質フィラの添加量のいずれか又
はこれらの組み合わせによって達成していることを特徴
とする請求項1記載の超砥粒砥石。 - 【請求項3】 全砥粒層面積に対するダイヤモンド砥粒
層面積の割合が1〜30%であることを特徴とする請求
項1又は2記載の超砥粒砥石。
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JP31204096A JP3347612B2 (ja) | 1996-11-22 | 1996-11-22 | 超砥粒砥石 |
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JPH10151571A JPH10151571A (ja) | 1998-06-09 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1996
- 1996-11-22 JP JP31204096A patent/JP3347612B2/ja not_active Expired - Fee Related
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