JP3387851B2 - 研削砥石およびその製造方法 - Google Patents

研削砥石およびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はダイヤモンド、CB
Nなどの超砥粒を用いた研削砥石にかかり、とくに砥石
の切れ味を向上させた研削砥石およびその製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来より、ダイヤモンド砥粒やCBN砥
粒などの超砥粒をろう付け法により単層に固着した研削
砥石が研削・研磨用砥石として使用されている。このよ
うな研削砥石には、切れ味に優れ、しかもその切れ味が
長期にわたって安定的に持続することが要求される。と
ころが、ダイヤモンド砥粒にしろ、CBN砥粒にしろ、
研削作業の進行に伴い切れ味と寿命が低下する。
【0003】その主な原因として、台金への砥粒の固着
状態が不安定で砥粒が脱落しやすいこと、チップポケッ
トが小さいこと、砥粒間隔のコントロールが不十分なた
めに研削作業中に切粉によって目詰まりが生じることが
挙げられる。とくに砥粒間隔に関しては、台金の表面に
砥粒を均一に分散させるのが難しく、砥粒どうしが近接
した状態にある部分においては、研削液が充分に供給さ
れにくく、また切粉が排出されにくく、切れ味の低下に
つながる。
【0004】ろう付け法による砥石の製造において、砥
粒を均一に分散させるための方策として、特開平9−1
9867号公報には、金属被覆したダイヤモンド砥粒を
砥石台金と金型の間隙に充填し、砥石台金と金型を加熱
しながら銀ろうを間隙に溶浸させる砥石の製造方法が開
示されている。また特開平10−34540号公報に
は、台金の表面に複数本のV溝を平行にかつ等間隔に設
け、このV溝に砥粒をろう付けする方法が開示されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記の公開公報に記載
の方法によれば、砥粒が所定の間隔をもって一様に分布
した砥石が得られる。しかし、特開平9−19867号
公報に記載の方法により製造された砥石は、台金と金型
の間隙によって決まる一定厚さの砥粒層が形成され、砥
粒と砥粒の間に砥粒の金属被覆成分と銀ろうとが充填さ
れたかたちであるので、いわゆるチップポケットが形成
されず、充分な切れ味と切粉の排出が得られないという
欠点がある。
【0006】また特開平10−34540号公報に記載
の方法により製造された砥石は、砥粒の一部がV溝に埋
設されたかたちであるので、砥粒の突出量が小さく、切
れ味が不十分となり、また、V溝内に配列される個々の
砥粒どうしの間隔をコントロールすることができないた
め、V溝内の砥粒間隔が小さい部分では部分的に目詰ま
りが生じるという欠点がある。
【0007】本発明が解決すべき課題は、超砥粒を台金
に一層配列してろう付けした研削砥石において、砥粒層
の全面に砥粒を均一に分布させ、良好な切れ味と切粉の
排出を安定的に維持することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の研削砥石は、ダ
イヤモンド、CBNなどの超砥粒を台金に一層配列して
ろう付けした研削砥石であって、砥粒粒径の1/3〜1
/2倍のろう材厚さで砥粒を保持するとともに、隣り合
う砥粒との間に砥粒粒径の2/3〜2.5倍の幅で台金
素地を露出させた部分を含むチップポケットを規則的に
形成したことを特徴とする。
【0009】本発明の研削砥石においては、ろう材の厚
さを砥粒粒径の1/3〜1/2倍とすることによって、
砥粒の保持力を確保したうえで、良好な切れ味を発揮す
るのに必要な砥粒の突出高さを確保することができる。
ろう材の厚さが砥粒粒径の1/3倍より小さいと、ろう
材による砥粒の保持力が低下し、砥粒が脱落しやすくな
る。砥粒粒径の1/2倍より大きくなると、砥粒の切削
に寄与する部分が小さいため切削量が少なく、切れ味が
悪くなり、また、切粉が排出されにくく、ろう材が磨耗
しやすくなる。ろう材の厚さが上記の範囲内にあると
き、砥粒が被研削材に十分に食い込んで研削され、ま
た、切粉が効率よく排出され、目詰まりや焼付きが発生
せず、安定した切れ味が得られる。
【0010】また、個々の砥粒どうしの間に砥粒粒径の
2/3〜2.5倍の幅で台金素地を露出させた部分を含
むチップポケットを規則的に形成させることによって、
砥粒層の全面にわたって砥粒の分布を均一にするととも
に、研削液の供給と切粉の排出を良好にして切れ味を向
上させることができる。チップポケットの幅が砥粒粒径
の2/3倍より小さいと、研削液の供給と切粉の排出が
不十分となり、砥粒粒径の2.5倍より大きくすると、
砥粒の総量が少なくなって砥石全体としての研削能力が
低下し、砥石の寿命も短くなる。
【0011】
【0012】上記のように個々の砥粒どうしの間に所定
の範囲内の幅のチップポケットが形成されるように砥粒
を配列させた砥石は、つぎのいずれかの方法により製造
することができる。第1の方法は、所定の間隔で規則的
に孔を開けたスクリーンを用いて、台金上に有機接着剤
を塗布し、この有機接着剤の上に砥粒を配置した状態で
乾燥炉中で乾燥させて砥粒を仮固定した後、接着部にの
みろう材とバインダーの混合物を塗布し、加熱、ろう付
けして本固定することにより、砥粒を台金上に所定の間
隔で配列させる方法である。第2の方法は、スクリーン
を用いてろう材とバインダーの混合体を塗布し、砥粒を
配置した状態で加熱することにより、仮固定なしで本固
定する方法である。砥粒の確実な保持と所定の範囲内の
幅のチップポケットの形成のためにろう材とバインダー
の混合物の塗布量をコントロールするという点からは、
砥粒の仮固定後に砥粒一粒ずつに対して確実に塗布する
ことのできる前記第1の方法が適している。
【0013】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施形態における
研削砥石の台金上の砥粒の配列を示す模式図であり、
(a)は平面図,(b)はA−A線断面図である。
【0014】本実施形態は、ADC(アルミダイキャス
ト)合金、鋳鉄などの粗研削用の砥石に本発明を適用し
た例である。図1は砥石の砥粒層形成部分の一部を示す
図であり、1は台金、2は砥粒、3はろう材である。こ
の砥石の製造手順はつぎの通りである。 台金1として外径100mm、厚さ10mmの鉄製台
金を準備する。 砥粒2として平均粒径約400μmのダイヤモンド砥
粒を準備する。 直径0.2mmの孔を1.2mm間隔で千鳥状に配列
したスクリーンを用いて、台金1上に有機接着剤を塗布
する。 この有機接着剤の上に砥粒を配置する。この状態で砥
粒は台金上に1.2mm間隔で千鳥状に配列されたかた
ちとなる。 これを乾燥炉中で120℃、1時間乾燥させ、砥粒を
仮固定する。 三次元移動が可能なアプリケータ(吐出機)を用い
て、接着部にろう材とバインダーの混合物を砥粒粒径の
1/2の高さに塗布する。 これを非酸化性雰囲気中で1000℃、1時間加熱
し、砥粒を台金に本固定する。
【0015】このようにして、ろう材3の厚さWが砥粒
粒径d(400μm)の1/2で、砥粒2のまわりに幅
B、深さDともに砥粒粒径dに相当するチップポケット
Tを形成した研削砥石を製造した。この砥石(発明品)
と、同じ砥粒と台金を用いて前述した特開平10−34
540号公報記載の方法によって製造した砥石(比較
品)について研削試験を行った。両砥石の仕様のうち数
値の異なる項目を表1に示す。
【0016】
【表1】
【0017】〔試験条件〕 研削機械 :工具研削盤 砥石周速度:1200m/min 被研削材 :ハイシリコンアルミ(ADC−14) 切り込み量:0.1mm/pass
【0018】図2に試験結果を示す。同図は、比較品の
砥石の切断速度および砥石寿命を100としたときの本
発明品の切断速度および砥石寿命を示すものである。同
図からわかるように、V溝に砥粒を配列した比較品の砥
石に比べて、全面に砥粒を一様に分布させ、かつ適正な
チップポケットを形成した発明品は、切断速度は1.5
倍程度、砥石寿命は1.7倍程度向上している。
【0019】
【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏する。
【0020】(1)ろう材の厚さを砥粒粒径の1/3〜
1/2倍とし、さらに個々の砥粒どうしの間に砥粒粒径
の2/3〜2.5倍の幅で台金素地を露出させた部分を
含むチップポケットを形成させることによって、砥粒の
保持力を確保したうえで、良好な切れ味を発揮するのに
必要な砥粒の突出高さを確保することができ、また、研
削液の供給と切粉の排出を良好にして目詰まりや焼付き
が発生せず、長期にわたって安定した切れ味が得られ、
砥石の寿命も延長する。
【0021】(2)チップポケットの深さを砥粒粒径の
2/3〜1倍の深さとすることにより、研削液の供給と
切粉の排出がより良好となり、切れ味がより向上する。
【0022】(3)所定の間隔で規則的に孔を開けたス
クリーンを用いて台金上に有機接着剤を塗布し、この有
機接着剤の上に砥粒を配置した状態で乾燥炉中で乾燥さ
せた後、接着部にのみろう材とバインダーの混合物を塗
布し加熱、ろう付けすることにより、砥粒を台金上に所
定の間隔で配列させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 発明の実施形態における研削砥石の台金上の
砥粒の配列を示す模式図であり、(a)は平面図,
(b)はA−A線断面図である。
【図2】 研削試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
1 台金 2 砥粒 3 ろう材 d 砥粒粒径 W ろう材厚さ T チップポケット B チップポケット幅 D チップポケット深さ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B24D 3/06 B24D 3/06 C 3/28 3/28 5/00 5/00 P (56)参考文献 特開 平5−138537(JP,A) 特開 平10−118937(JP,A) 特開 平1−257567(JP,A) 特表 平8−510694(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B24D 3/00 310 B24D 3/00 320 B24D 3/00 340 B24D 3/02 B24D 3/06 B24D 3/28 B24D 5/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ダイヤモンド、CBNなどの超砥粒を台
    金に一層配列してろう付けした研削砥石において、砥粒
    粒径の1/3〜1/2倍のろう材厚さで砥粒を保持する
    とともに、隣り合う砥粒との間に砥粒粒径の2/3〜
    2.5倍の幅で台金素地を露出させた部分を含むチップ
    ポケットを規則的に形成した研削砥石。
  2. 【請求項2】 ダイヤモンド、CBNなどの超砥粒を台
    金に一層配列してろう付けする研削砥石の製造方法にお
    いて、隣り合う砥粒との間隔を砥粒粒径の2/3〜2.
    5倍とした前記砥粒間隔に対応して、規則的に孔を開け
    たスクリーンを用いて台金上に有機接着剤を塗布し、こ
    の有機接着剤の上に砥粒を配置した状態で乾燥させた
    後、砥粒と台金の接着部分にのみろう材とバインダーの
    混合物を塗布し加熱、ろう付けすることにより、砥粒粒
    径の1/3〜1/2倍のろう材厚さで砥粒を保持すると
    ともに、隣り合う砥粒との間に砥粒粒径の2/3〜2.
    5倍の幅で台金素地を露出させた部分を含むチップポケ
    ットを規則的に配列させることを特徴とする研削砥石の
    製造方法。
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