JP3471302B2 - 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Info
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Description
CBN砥粒などの超砥粒を用いた研削砥石にかかり、と
くに砥石の寿命を向上させた研削砥石およびその製造方
法に関する。
砥粒をろう付け法により台金に固着した研削砥石が研削
・研磨用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
安定的に持続し、砥石寿命の長いことが要求される。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。
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、結合材層の磨耗が大きいこと、が挙げ
られる。これらの点を改良するものとして、特開平10
−118938号公報および特開平10−230465
号公報に開示された砥石がある。
金の外縁に金属結合材により超砥粒を一層に突出固着し
た砥石の前記金属結合材を、固着超砥粒の粒径の1/2
以下の粒径の超砥粒、砥粒、硬質化合物の一つ以上の硬
質粒子を含有するろう材とした砥石が記載されている。
この砥石によれば、ろう材からなる金属結合材の耐摩耗
性が高くなり、砥石の研削性能と寿命の向上をはかるこ
とができる、とされている。
は、台金の外周縁に硬質砥粒層を有する砥石において、
硬質砥粒層を複数層に積層し、硬質砥粒層間に気孔を形
成して各硬質砥粒を微小な比表面積で相互に結合させた
砥石が記載されている。この砥石によれば、切断、研削
中の摩擦熱が低下し、砥粒の熱磨耗やボンド摩擦が少な
く、切削性および耐久性が向上する、とされている。
の砥石によれば、ある程度までの砥石寿命の向上をはか
ることができる。しかしながら、特開平10−1189
38号公報に記載の砥石は、砥粒層が一層のみであるの
で、ろう材に硬質粒子を含有させて結合材層の耐摩耗性
を高めたとしても、一層の砥粒が磨耗すれば寿命となる
ので、砥石の寿命延長にはさほどの期待はできない。
載の砥石は、砥粒を切刃部に充填し、活性金属ろうを含
浸させ多孔質切刃層を形成する砥石であるので、砥粒の
配置が不均一となり、切れ味および磨耗速度が不安定に
なるという問題がある。
に超砥粒を複数層に積層し、ろう付けした研削砥石にお
いて、砥粒層の面方向と高さ方向に砥粒を均一に分布さ
せ、砥石の切れ味を維持したうえで砥石寿命をより高め
ることにある。
イヤモンド、CBNなどの超砥粒が台金の外周面に複数
層に積層され、ろう付けされた研削砥石であって、砥粒
とスペーサが交互に規則的に配置された下層側の砥粒の
上に上層側のスペーサが配置され、下層側のスペーサの
上に上層側の砥粒が配置され、これらの砥粒とスペーサ
が活性金属入りろう材により台金に固着されていること
を特徴とする。
砥粒およびスペーサ群が上記のように配置されているこ
とにより、台金外周面の面方向および高さ方向に規則的
に複数層の砥粒群が形成される。砥粒の配置が複数層で
あるので、砥粒の目替わりが1回または2回以上にわた
って行われ、砥石寿命が格段に向上する。
層数が三層の場合は、第1層目の砥粒とスペーサが交互
に規則的に配置され、第1層目の砥粒の上に第2層目の
スペーサが、第1層目のスペーサの上に第2層目の砥粒
がそれぞれ配置され、さらに第2層目の砥粒の上に第3
層目のスペーサが、第2層目のスペーサの上に第3層目
の砥粒がそれぞれ配置された構成となる。
たは黒鉛とすることにより、カーボンまたは黒鉛がろう
材中の活性金属であるTiやCrと化学結合した炭化物
を表面に形成し、ろう材によるスペーサの固着力が高ま
り、さらにカーボンまたは黒鉛は固体潤滑剤として作用
し、砥粒の目替わりを阻害することもない。
4〜1倍とすることが望ましい。スペーサ高さが砥粒粒
径の1/4より小さいと目替わりの際に砥粒層の表面に
存在する砥粒が過度に多くなり、切れ味が低下する。一
方、スペーサの高さが砥粒粒径より大きいと目替わりの
際に砥粒が表面に存在しない部分が多く生じて切れ味が
低下する。また、スペーサの高さを砥粒粒径の1/4〜
1倍の範囲内で任意に変えることにより、砥粒層の高さ
方向における砥粒の配置間隔を変えることができる。ス
ペーサの形状はとくに限定されるものではないが、砥粒
と接する面は平滑な面であるのが望ましく、扁平な円柱
状あるいは角柱状のものが好適である。
に活性金属入りろう材とバインダーを混合したペースト
を塗布する工程と、前記ペースト上に第1層目の砥粒と
スペーサを交互に規則的に配置する工程と、前記第1層
目の砥粒とスペーサの上にペーストを点状に塗布する工
程と、前記ペーストを塗布した第1層目の砥粒の上に第
2層目のスペーサを、第1層目のスペーサの上に第2層
目の砥粒を積層する工程と、前記第2層目の砥粒とスペ
ーサが埋まらない程度にペーストを追加塗布する工程と
を含む製造方法、あるいは、上記製造工程に、下層側の
砥粒とスペーサの上にペーストを点状に塗布する工程
と、前記ペーストを塗布した下層側の砥粒の上に上層側
のスペーサを、下層側のスペーサの上に上層側の砥粒を
積層する工程と、前記上層側の砥粒とスペーサが埋まら
ない程度にペーストを追加塗布する工程とを加えた製造
方法によって製造することができる。
のではないが、上記のような製造方法を採用した場合、
積層数が多くなると煩雑な工程が増えて製造コストが増
大するので、実用的には積層数の上限は10層程度、多
くとも20層以内である。たとえば砥粒の積層数が三層
の場合は、台金の砥粒層形成部分に活性金属入りろう材
とバインダーを混合したペーストを塗布する工程と、前
記ペースト上に第1層目の砥粒とスペーサを交互に規則
的に配置する工程と、前記第1層の砥粒とスペーサの上
にペーストを点状に塗布する工程と、前記ペーストを塗
布した第1層目の砥粒の上に第2層目のスペーサを、第
1層目のスペーサの上に第2層目の砥粒を積層する工程
と、前記第2層目の砥粒とスペーサが埋まらない程度に
ペーストを追加塗布する工程と、前記ペーストを塗布し
た第2層目の砥粒の上に第3層目のスペーサを、第2層
目のスペーサの上に第3層目の砥粒を積層しペーストを
追加塗布する工程を含む製造方法となる。
研削砥石を示す図で、(a)は正面図、(b)は断面
図、図2は砥粒層の砥粒とスペーサの配置を示す模式図
で、(a)は平面図、(b)は断面構造図である。
ズ、アルミニウム合金などの平面研削用の砥石で、2は
台金、3は砥粒層である。台金2は鉄製で外径は100
mm、厚さは17mmである。砥粒層3は台金2の外周
面に幅1.5mmの環状に形成され、断面構造は図2の
(b)に示すようにダイヤモンド砥粒DとスペーサSを
三層に配置してろう材Wにより固着した構造となってい
る。
超砥粒、スペーサSは圧縮強度6GPaのカーボン製で
外径0.5mm、厚さ0.2mm(砥粒粒径の約1/
2)の円柱状スペーサ、ろう材WはTi−Zr−Cu系
の活性金属入りろう材である。この砥石1の製造手順は
つぎの通りである。
りろう材Wとバインダー(有機溶剤)を混合したペース
トを塗布する。 ・直径0.5mmの孔を1.25mm間隔で格子状に配
列したスクリーンを用いて、ペースト上に第1層目のダ
イヤモンド砥粒DとスペーサSを交互に千鳥状に配置す
る。 ・配置したダイヤモンド砥粒DとスペーサSの上にペー
ストを点状に塗布する。 ・ペーストを塗布した第1層目のダイヤモンド砥粒Dの
上に第2層目のスペーサSを、ペーストを塗布した第1
層目のスペーサSの上に第2層目のダイヤモンド砥粒D
を積層する。 ・ペーストを第2層目のダイヤモンド砥粒Dとスペーサ
Sが埋まらない程度に追加塗布する。 ・第2層目のダイヤモンド砥粒DとスペーサSの積層と
同じ方法で第3層目のダイヤモンド砥粒DとスペーサS
を積層しペーストを追加塗布する。この状態で図2に示
すようにダイヤモンド砥粒DとスペーサSの三層構造と
なる。 ・これを非酸化性雰囲気中で950℃、1時間焼成さ
せ、ダイヤモンド砥粒DとスペーサSを台金に固定す
る。
と、同じ台金に前述した特開平10−118938号公
報記載の方法によって砥粒層を形成した砥石(比較品)
についてアルミニウム合金の研削試験を行った。なお、
比較品の砥石のろう材には粒度#100のGC砥粒を1
0重量%添加した。 〔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:0.05mm/pass 送り速度 :1.0m/min 研削方式 :湿式
砥石の切れ味(消費電力で表す)および砥石寿命を10
0としたときの発明品の切れ味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、一層配置の比較品の
砥石に比べて、スペーサを用いて砥粒を三層に均一配置
した発明品は、切れ味は同程度で砥石寿命は約2.7倍
に向上している。
した例であるが、本発明における砥粒の配置は三層に限
らず、二層あるいは四層以上の多層に砥粒を配置した砥
石も含むものである。
置した下層側の砥粒の上に上層側のスペーサを配置し、
下層側のスペーサの上に上層側の砥粒を配置することに
より、台金外周面の面方向および高さ方向に規則的に複
数層の砥粒を形成することができ、また、砥粒の目替わ
りが1回または2回以上にわたって行われることから、
砥石寿命が格段に向上する。
鉛とすることにより、カーボンまたは黒鉛がろう材中の
活性金属と化学結合した炭化物を表面に形成し、ろう材
によるスペーサの固着力が高まる。
で、(a)は正面図、(b)は断面図である。
で、(a)は平面図、(b)は断面構造図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 ダイヤモンド、CBNなどの超砥粒が台
金の外周面に複数層に積層され、ろう付けされた研削砥
石であって、砥粒とスペーサが交互に規則的に配置され
た下層側の砥粒の上に上層側のスペーサが配置され、下
層側のスペーサの上に上層側の砥粒が配置され、これら
の砥粒とスペーサが活性金属入りろう材により台金に固
着されている研削砥石。 - 【請求項2】 前記スペーサの材質がカーボンまたは黒
鉛である請求項1記載の研削砥石。 - 【請求項3】 請求項1記載の研削砥石を製造する方法
であって、台金の砥粒層形成部分に活性金属入りろう材
とバインダーを混合したペーストを塗布する工程と、前
記ペースト上に第1層目の砥粒とスペーサを交互に規則
的に配置する工程と、前記第1層目の砥粒とスペーサの
上にペーストを点状に塗布する工程と、前記ペーストを
塗布した第1層目の砥粒の上に第2層目のスペーサを、
第1層目のスペーサの上に第2層目の砥粒を積層する工
程と、前記第2層目の砥粒とスペーサが埋まらない程度
にペーストを追加塗布する工程とを含む研削砥石の製造
方法。 - 【請求項4】 請求項3記載の研削砥石の製造方法に、
下層側の砥粒とスペーサの上にペーストを点状に塗布す
る工程と、前記ペーストを塗布した下層側の砥粒の上に
上層側のスペーサを、下層側のスペーサの上に上層側の
砥粒を積層する工程と、前記上層側の砥粒とスペーサが
埋まらない程度にペーストを追加塗布する工程とを加え
た研削砥石の製造方法。
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JP2002066930A JP2002066930A (ja) | 2002-03-05 |
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