JP3615084B2 - Vitrified grinding wheel manufacturing method - Google Patents
Vitrified grinding wheel manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- JP3615084B2 JP3615084B2 JP12986099A JP12986099A JP3615084B2 JP 3615084 B2 JP3615084 B2 JP 3615084B2 JP 12986099 A JP12986099 A JP 12986099A JP 12986099 A JP12986099 A JP 12986099A JP 3615084 B2 JP3615084 B2 JP 3615084B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vitrified
- pore
- forming material
- abrasive grains
- grindstone
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、砥粒としてｃＢＮ（立方晶窒化ホウ素）砥粒を用いると共に、結合材としてビトリファイド結合材を用いるビトリファイドｃＢＮ砥石の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビトリファイド砥石は、結合材としてビトリファイド結合材を用いた砥石であり、各種の研削に使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
内面研削やアンギュラー研削のように、ワーク（被研削物）との接触弧の大きい研削方式において、砥粒として立方晶窒化ホウ素砥粒を用いたビトリファイドｃＢＮ砥石を用いる場合、研削液が供給されにくく、研削焼け、熔着が発生しやすいため、集中度を通常の円筒研削で使用される２００とした砥石は使用しにくいという欠点がある。
【０００４】
このため、次のような各手段によってｃＢＮ砥粒の集中度を低くすることが考えられたが、次に説明するような欠点を有する。
【０００５】
１つ目として、ｃＢＮ砥粒の一部を、例えば、アルミナ、ＳｉＣ、ムライト等のような無機質耐摩耗材におきかえることが考えられた。しかし、この場合には研削条件によっては、前記耐摩耗材が研削面にあっても容易に破砕せず研削に支障をきたしてしまい、使用しにくいという欠点がある。
【０００６】
２つ目として、特開昭６２−２５１０７７号公報に記載のように、ｃＢＮ砥粒の一部を無機質中空状物質におきかえる手段が考えられた。この手段によると、無機質中空状物質は研削中に破砕し、研削の邪魔とならないため、効果がある。例えば、集中度が１００程度（およそ２５容積％に相当）の低集中度の砥石であれば、ｃＢＮ砥粒と、無機質中空状物質の数が同等となるため、各々の砥粒は砥石中に均一に分散すると考えられるので、各砥粒にかかる負荷も均一になると考えられる。
【０００７】
しかしながら、ｃＢＮ砥粒の一部を無機質中空状物質におきかえて集中度が１００程度の砥石にする場合には、集中度が低いため、砥石摩耗がはやいという欠点がある。また、集中度が１６０程度の砥石を考えた場合には、各砥粒にかかる負荷は均一とならず、過負荷がかかった砥粒は脱落しやすく、集中度を増した効果が十分得られないという欠点がある。
【０００８】
また、無機質中空状物質を含有することにより、以下のような好ましくない副作用が考えられる。第１に、無機質中空状物質もビトリファイド結合材によって保持されるため、無機質中空状物質を含有させない場合と比較すると、本来、ｃＢＮ砥粒を保持するはずの結合材が一部、無機質中空状物質に捕られるため、その捕られるぶんだけ結合材を多くする必要があるから、気孔率が減少し使用しにくくなる。第２に、無機質中空状物質が破砕してもこれを保持していた結合材が残存するため、研削の邪魔となる。
【０００９】
３つ目として、くるみ、木粉等の有機質の気孔形成材を砥石の製造の際に用いることによって集中度を低くすることが考えられた。前記気孔形成材は、焼成前の成形体に含有させ成形体の焼成時に燃え抜けさせて、焼成後に得られる砥石中に気孔を形成しようとするものである。このような気孔形成材を用いる場合は、砥石中に無機質中空体等の充填材を含有させたことによる好ましくない副作用をおこさず、集中度のみを低くすることができるので、好ましいと考えられる。これは、ビトリファイド砥石で一般に用いられている方法である。ここで、必要なことは、気孔形成材が完全に燃え抜けること、焼成収縮が十分小さいことである。焼成収縮とは、焼成前の成形体の寸法に対する焼成後に得られる砥石の寸法の収縮のことである。
【００１０】
しかし、従来の気孔形成材の使用によりビトリファイドｃＢＮ砥石を製造する場合には、ＷＡ砥粒（白色アルミナ砥粒）などを使用したＡ系（アルミナ系）の一般砥粒を使用した一般砥石と比較して、砥粒が非酸化物であるため、また、ビトリファイド結合材の量が多いため、収縮しやすいという欠点がある。また、前記一般砥石以上に砥粒分布の均一性が要求されるビトリファイドｃＢＮ砥石では気孔の均一分布が重要となるが、従来の気孔形成材を使用した場合には気孔の均一分布が不十分であるという欠点がある。
【００１１】
本発明の目的は、集中度が２００未満と小さいビトリファイド砥石を製造する場合であっても、焼成収縮を小さくし、気孔を均一に分布させてビトリファイド砥石を製造することができるビトリファイド砥石の製造方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、ビトリファイド砥石について、その構造を変化すべく種々の研究を重ねた結果、特定の気孔形成材を使用したところ、優れた結果を得たため、ここに提案する。
【００１３】
即ち、本発明によれば、立方晶窒化ホウ素砥粒、固有焼成温度が７００〜９５０℃の範囲内にあるビトリファイド結合材及び気孔形成材を少なくとも含有する成形体を前記ビトリファイド結合材の固有焼成温度で保持して焼成しながら前記気孔形成材を燃え抜けさせて気孔を形成する焼成工程を少なくとも有し、前記気孔形成材として、燃え抜け開始温度が前記ビトリファイド結合材の転移点以上であり、燃え抜け完了温度が前記ビトリファイド結合材の前記固有焼成温度の最高温度よりも低い気孔形成材を用いるビトリファイド砥石の製造方法により上記目的を達成することができる。上記本発明により、立方晶窒化ホウ素砥粒、固有焼成温度が７００〜９５０℃の範囲内にあるビトリファイド結合材及び気孔形成材を少なくとも含有する成形体を前記ビトリファイド結合材の固有焼成温度で保持して焼成しながら前記気孔形成材を燃え抜けさせて気孔を形成して成り、前記気孔形成材は、燃え抜け開始温度が前記ビトリファイド結合材の転移点以上であり、燃え抜け完了温度が前記ビトリファイド結合材の前記固有焼成温度の最高温度よりも低いビトリファイド砥石を製造することができ、このビトリファイド砥石において、次のようにすることができる。
【００１４】
前記砥粒の平均粒子径よりも径が大きい気孔を有するようにすることができる。前記砥粒の集中度は２００未満にすることができる。無機質中空体を含有することができる。
【００１５】
上記本発明のビトリファイド砥石の製造方法において、次のようにすることができる。
【００１６】
前記気孔形成材として、前記砥粒の平均粒子径以上の平均粒子径を有する気孔形成材を用いることができる。前記気孔形成材として、炭素を９０重量％以上含有するカーボン質の気孔形成材を用いることができる。前記気孔形成材として、中実で真比重が１以上の気孔形成材を用いることができる。
【００１７】
また、前記焼成工程において、前記気孔形成材の燃え抜け完了温度以上の温度で前記成形体を保持することができる。前記砥粒、前記ビトリファイド結合材及び前記気孔形成材を少なくとも含む出発固体原料を成形する成形工程を、前記焼成工程よりも前に有することができる。前記出発固体原料として、前記気孔形成材を１０〜５０容積％含む出発固体原料を用いることができる。前記出発固体原料として、無機質中空体を含む出発固体原料を用いることができる。
【００１８】
［定義］
上記本発明において、気孔形成材について燃え抜け開始温度とは、昇温条件１０℃／分で質量減少が１０重量％認められる温度をいう。また、気孔形成材について燃え抜け完了温度とは、昇温条件１０℃／分で質量減少が９０重量％認められる温度をいう。
【００１９】
また、ビトリファイド結合材の固有焼成温度には、▲１▼砥粒として一般砥粒（ｃＢＮ砥粒よりも硬度の小さい砥粒）を使用する場合の一般砥粒用ビトリファイド結合材の固有焼成温度、▲２▼砥粒として超砥粒（ｃＢＮ砥粒と同等以上の硬度の砥粒）を使用する場合の超砥粒用ビトリファイド結合材の固有焼成温度、及び、▲３▼砥粒として一般砥粒及び超砥粒の混合系砥粒を使用する場合の一般砥粒及び超砥粒の混合系砥粒用ビトリファイド結合材の固有焼成温度がある。砥粒として前記混合系砥粒を使用する場合には、前記混合系砥粒に適したビトリファイド結合材を用いる（超砥粒としてｃＢＮ砥粒を含む場合、主としてｃＢＮ砥粒によって規定する）。
【００２０】
一般砥粒用ビトリファイド結合材の固有焼成温度とは、砥粒として一般砥粒を使用し、且つ、結合材としてビトリファイド結合材を使用した場合における結合材の最適な焼成温度域のことをいう。超砥粒用ビトリファイド結合材の固有焼成温度とは、砥粒として超砥粒を使用し、且つ、結合材としてビトリファイド結合材を使用した場合における結合材の最適な焼成温度域をいう。一般砥粒及び超砥粒の混合系砥粒用ビトリファイド結合材の固有焼成温度とは、砥粒として一般砥粒及び超砥粒の混合系砥粒を使用し、且つ、結合材としてビトリファイド結合材を使用した場合における結合材の最適な焼成温度域のことをいう。
なお、本発明において数値範囲の記載は、両端値のみならず、その中に含まれる全ての任意の中間値を含むものとする。なお、例えば、「２００未満」という記載の場合、「２００」は数値範囲に含まれないので、「両端値」にも該当しない。
【００２１】
【発明の実施の形態】
〔ビトリファイド砥石〕
本発明により製造される砥石は、集中度が２００未満のビトリファイドｃＢＮ砥石を対象とした場合に特に効果を発揮する。ここで集中度とは、砥石中に占める砥粒の割合であり、砥粒がダイヤモンド砥粒である場合には、４．４ｃｔ／ｃｍ3を１００としており、集中度１００は２５容積％に相当し、集中度２００は５０容積％に相当する。ダイヤモンド砥粒とは密度が相違する砥粒を用いる場合には、ダイヤモンド砥粒との密度の差を考慮し上記に準じて集中度を定めることができる。なお、砥粒がｃＢＮ砥粒である場合には、集中度１００はおよそ２５容積％に相当し、集中度２００はおよそ５０容積％に相当する。
【００２２】
砥粒の集中度は、好ましくは２００未満、より好ましくは１２５〜１９０、さらに好ましくは１５０〜１８０とすると良い。なお、砥粒としてｃＢＮ砥粒を用いる場合であって、集中度を１５０以下とする時には、充填材として、ｃＢＮ砥粒よりも硬度が小さい一般砥粒及び無機質中空材等を含有することができる。
【００２３】
気孔率は、好ましくは２５〜５５容積％であり、より好ましくは３０〜５０容積％とすると良い。無機質中空材を含有する場合、無機質中空材の気孔を含めるとさらに気孔率を大きくすることができ、気孔率を２５〜７０容積％とすることができる。
【００２４】
砥石に占める結合材率は適宜選択でき、例えば１３〜３５容積％の範囲とすると良い。
【００２５】
本発明により製造される砥粒としてｃＢＮ砥粒を用いたビトリファイド砥石は、少なくとも研削に関与する部分が上述の構成になっていれば良い。例えば、砥粒を含有しないセラミック製の保持体の表面に、砥粒を含有するビトリファイド砥石部を有するようにしたものであっても良い。
【００２６】
本発明により製造される砥石はビトリファイドｃＢＮ砥石であり、所望によりビトリファイド超砥粒砥石に使用される通常の添加材、例えば脆化材、固体潤滑材を適量含有させても良い。
【００２７】
本発明により製造される砥粒としてｃＢＮ砥粒を用いたビトリファイド砥石は、高度な精密部品の研削用として好適なものである。
【００２８】
〔ビトリファイド砥石の製造方法〕
本発明のビトリファイド砥石の製造方法は、立方晶窒化ホウ素砥粒、固有焼成温度が７００〜９５０℃の範囲内にあるビトリファイド結合材及び前記特定の気孔形成材を少なくとも含有する成形体を前記ビトリファイド結合材の固有焼成温度で保持して焼成しながら前記気孔形成材を燃え抜けさせて気孔を形成する焼成工程を少なくとも有する。
【００２９】
通常、ビトリファイド砥石を製造する場合の成形体を焼成する時の焼成ヒートカーブ（経過時間と温度との関係）においては、気孔形成材が燃え抜ける温度で、完全に燃え抜けさせる焼成ヒートカーブの領域を設けるのが普通である。特に、寸法が大きい砥石を製造する場合には、焼成後に砥石内部に気孔形成材が燃え残る恐れがあるため、不可欠であった。
【００３０】
しかしながら、従来の気孔形成材を用いてビトリファイド砥石を製造する場合は、ビトリファイド結合材が溶ける前に気孔形成材が燃え抜けてしまうために、結合材と砥粒、あるいは結合材同士が結合する際に、結合材や砥粒が自由に動きやすくなるので、焼成収縮しやすく、砥粒分布の乱れる原因ともなった。これに対して、本発明の製造方法によれば、このような欠点は解消される。
【００３１】
本発明の製造方法における焼成工程では、立方晶窒化ホウ素砥粒、固有焼成温度が７００〜９５０℃の範囲内にあるビトリファイド結合材及び本発明で特定する気孔形成材を少なくとも含有する成形体を前記ビトリファイド結合材の固有焼成温度で保持して焼成しながら前記気孔形成材を燃え抜けさせて気孔を形成する。焼成後に得られる砥石においては、本発明の効果を奏することができる範囲であれば気孔形成材が燃え残ってもかまわないが、実質的に全ての気孔形成材を燃え抜けさせることは好ましい。前記固有焼成温度で保持する時間は、好ましくは、前記成形体における気孔形成材が燃え抜けるに十分な時間にする。気孔形成材が燃え抜けるに十分な時間は、製造しようとする砥石の形状あるいは寸法に応じて適宜設定する。
【００３２】
前記成形体を前記ビトリファイド結合材の固有焼成温度で保持する場合、気孔形成材が燃え抜けるに十分な時間の間、前記固有焼成温度の範囲内の一定の温度で保持することができるが、前記固有焼成温度の範囲内であれば温度の変化（例えば、経過時間に対する温度の上昇）があってもよい。
【００３３】
前記成形体を前記ビトリファイド結合材の固有焼成温度で保持する温度としては、好ましくは、前記気孔形成材の燃え抜け完了温度以上（好ましくは前記燃え抜け完了温度よりも５℃以上高い温度、より好ましくは前記燃え抜け完了温度よりも１０℃以上高い温度）にする。前記成形体を焼成する温度（焼成時の最高温度）としては、前記ビトリファイド結合材の固有焼成温度の範囲内の温度であって、前記気孔形成材の燃え抜け完了温度以上にすることができる。
【００３４】
本発明の焼成工程において、前記成形体を焼成する時の前記成形体の寸法は、好ましくは、本発明で特定する気孔形成材が十分に燃え抜ける程度の寸法にする。例えば、形状が直方体状の成形体の場合、厚み（直方体の最も肉厚が薄い方向の長さ）を１０ｍｍ以下（好ましくは５ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以下）にすることができる。また、例えば、形状が円筒状の成形体の場合、縁厚（円筒の壁の厚み）を１０ｍｍ以下（好ましくは５ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以下）にすることができる。
【００３５】
焼成時の雰囲気は、気孔形成材が十分に燃える雰囲気にする。気孔形成材がカーボン質の場合は、例えば、酸素を含有する雰囲気にすることができ、通常は大気でよい。
【００３６】
本発明のビトリファイド砥石の製造方法では、前記成形体を得る工程を前記焼成工程よりも前に設けることができる。
【００３７】
前記成形体は、好ましくは、砥粒、ビトリファイド結合材粉末及び気孔形成材を少なくとも含む出発固体原料と糊料等の一次結合材を混合・攪拌して前記各成分が均一に分散した混合物を得て、前記混合物を加圧して成形し乾燥することにより得ることができる。前記出発固体原料には、必要であれば無機質中空材を含有させることができる。
【００３８】
ビトリファイド超砥粒砥石を製造する場合には、所望によりビトリファイド超砥粒砥石に使用される通常の添加材、例えば脆化材、固体潤滑材、成形助材を適量前記出発固体原料に含有させても良い。
【００３９】
砥粒としてｃＢＮ砥粒を用いる場合、ｃＢＮ砥粒は高価なため、ｃＢＮ砥粒を使用する砥石層の厚さを３ｍｍ程度とすることが多く、また、大きな径の砥石を製造する際には、ｃＢＮ砥石をセグメント砥石として分割して製造を行うことが多い。よって、現実に製造されているｃＢＮ砥石は、ｃＢＮ砥粒等の超砥粒以外の砥粒を用いた安価な一般砥石に比較して使用層が薄く、また製造する砥石自体の体積も小さい。従って、本発明の製造方法によりビトリファイドｃＢＮ砥石を製造する場合、砥粒と結合材を結合させる温度領域で、本発明で特定する気孔形成材を燃え抜けさせることが可能である。
【００４０】
よって、製造する砥石の寸法形状にもよるが、原料として用いるビトリファイド結合材の固有焼成温度で大気雰囲気において一定時間（例えば１時間）保持を行って、焼成させることにより、砥粒及び気孔が均一に分布するように制御してビトリファイド砥石の製造が可能となる。
【００４１】
また、本発明の製造方法によれば、焼成収縮を小さくしてビトリファイド砥石を得ることができるので、製造上も有利である。
【００４２】
本発明の製造方法における気孔形成材、ビトリファイド結合材及び砥粒について以下に説明する。
【００４３】
［気孔形成材］
気孔形成材は、燃え抜け開始温度がビトリファイド結合材の転移点以上であると共に、燃え抜け完了温度がビトリファイド結合材の固有焼成温度の範囲内の最高温度よりも低いことが必要である。前記気孔形成材として、好ましくは、燃え抜け開始温度が前記ビトリファイド結合材の転移点よりも５℃以上（より好ましくは１０℃以上、さらに好ましくは２０℃以上）高く、燃え抜け完了温度が前記ビトリファイド結合材の固有焼成温度の範囲内の最高温度よりも５℃以上（より好ましくは１０℃以上、さらに好ましくは２０℃以上）低い気孔形成材を用いる。
【００４４】
気孔形成材は、好ましくは、中実のものにする。気孔形成材を中実とするのは、砥石の製造過程における製造原料の撹拌時に粉砕されないようにするためである。特に超砥粒砥石を製造する場合は、製造原料を少量で撹拌することが多く、乳鉢等で手撹拌したときに粉砕されることがあるためである。従って、撹拌時に粉砕されない程度の強度を有するものであれば、中実以外の例えば中空状の気孔形成材を用いることができる。
【００４５】
また、気孔形成材の真比重は、１以上（例えば１．３〜１．４）であることが望ましい。真比重が１未満のように軽い場合は、出発固体原料の撹拌中に浮いてしまい、出発固体原料に均一に分散させにくい傾向があるからである。
【００４６】
気孔形成材の平均粒子径は、気孔形成に十分に寄与するように、好ましくは、砥粒の平均粒子径以上にする。
【００４７】
気孔形成材の出発固体原料に占める割合は、好ましくは、容積％で１０〜５０％とする。前記割合は、１０％未満であると効果が小さい傾向があり、５０％を超えると製造が難しい傾向があるからである。前記割合は、容積％で好ましくは１５〜４５％、より好ましくは１５〜４０％である。
【００４８】
気孔形成材の材料は、好ましくはカーボン質にすることができる。カーボン質とは炭素を９０重量％以上含む材料のことである。気孔形成材としては、カーボン質ビーズを好適に使用することができる。
【００４９】
本発明では逆に、気孔形成材の燃え抜け開始−完了温度に対応して、望ましい固有焼成温度をもつビトリファイド結合材を選ぶこともできる。
【００５０】
［ビトリファイド結合材］
ビトリファイド結合材は、好ましくは、砥粒の種類に適したものを選択して使用する。砥粒としてｃＢＮ砥粒を用いるビトリファイドｃＢＮ砥石を製造する際には、ビトリファイド結合材はｃＢＮ砥粒を用いた場合に適するもの、例えば、ホウ珪酸ガラス、結晶化ガラスを用いると良い。結晶化ガラスとしては、例えばウィレマイトを析出するものなどがある。保持力を十分なものとするため、ビトリファイド結合材の熱膨張係数は、超砥粒の熱膨張係数に対して±２×１０−６（１／Ｋ）（室温〜５００℃）の範囲以内であることが望ましい。
【００５１】
超砥粒用ビトリファイド結合材の固有焼成温度は、一般的に、一般砥粒を使用した場合における一般砥粒用ビトリファイド結合材の固有焼成温度よりも低く、好ましくは６５０〜１０００℃、より好ましくは７００〜９５０℃の範囲の焼成温度である。１０００℃を超えると超砥粒の劣化が起こる傾向があり、６５０℃未満であると焼成後に得られる砥石の強度発現に支障をきたす傾向がある。より具体的には、使用される超砥粒用ビトリファイド結合材の種類に応じて採択される。本発明では砥粒として立方晶窒化ホウ素砥粒を用いており、本発明で用いるビトリファイド結合材は固有焼成温度が７００〜９５０℃の範囲内にある。
【００５２】
超砥粒用ビトリファイド結合材の好ましい組成の範囲は次の通りである。
【００５３】
ＳｉＯ２ ４０〜７０重量％
Ａｌ２Ｏ３ １０〜２０重量％
Ｂ２Ｏ３ １０〜２０重量％
ＲＯ ２〜１０重量％
Ｒ２Ｏ ２〜１０重量％
【００５４】
上記において、「ＲＯ」はアルカリ土類金属から選ばれる一種類以上の金属の酸化物を示し、「Ｒ２Ｏ」はアルカリ金属より選ばれる一種類以上の金属の酸化物を示す。
【００５５】
［砥粒］
砥粒としては、ｃＢＮ砥粒、Ａ系（アルミナ系）、Ｃ系（炭化珪素系）等の砥粒があり、本発明ではｃＢＮ砥粒を用いる。なお、Ａ系（アルミナ系）、Ｃ系（炭化珪素系）等の一般砥粒を使用した砥石は、ｃＢＮ砥粒を使用した砥石と比較して一般的に寸法が大きいものを製造する場合が多いので、一般砥粒を使用した砥石を本発明の製造方法で製造する場合には、砥石の寸法を制限しないと気孔形成材が燃え抜けにくいことがある。
【００５６】
また、本発明の製造方法において、ｃＢＮ砥粒の全てをダイヤモンド砥粒に代えて適用することも考えられる。この場合は本発明に該当しないが、焼成温度、雰囲気の関係で製造条件にかなりの制約をうける。特に、気孔形成材としてカーボン質を用いる場合には、ダイヤモンド砥粒の劣化が激しく、製造は難しい傾向があるが、使用するビトリファイド結合材と気孔形成材の種類及び焼成温度等の製造条件を適宜設定することにより製造できる場合が考えられる。
【００５７】
また、ｃＢＮ砥石を製造する場合には、必要に応じて、充填材として一般砥粒及び無機質中空材のうちの１種以上を用いることは可能である。この場合、集中度を１２５以下に設定することも可能である。
【００５８】
砥粒の粒度は使用目的に応じて適宜選択できるが、精密研削または超精密研削の場合、例えば＃６０〜＃３０００の範囲にすると良い。
【００５９】
【実施例】
［実施例１］
気孔形成材として、中実のカーボン質ビーズ（球形粒子）を用いた。昇温条件１０℃／分で質量減少を測定したところ、前記カーボン質ビーズの燃え抜け開始温度（１０重量％減少）は７８０℃、燃え抜け完了温度（９０重量％減少）は８９０℃、真比重は１．３、平均粒径は１５０μｍであった。
【００６０】
下記に示す配合にて、カーボン質ビーズの粒径を変化させて、外径φ１４．４ｍｍ、厚さ１０ｍｍのビトリファイドｃＢＮ砥石を製造し、外径方向の焼成収縮を測定した。使用したビトリファイド結合材の転移点は５５０℃であり、固有焼成温度は８５０〜９５０℃である。前記砥石は、９００℃で２４時間大気雰囲気中で焼成して（うち９００℃で２時間保持）製造した。
【００６１】
・〈調合（固体原料の合計容量部を１００としている。）〉
ｃＢＮ砥粒（＃１７０／＃２００） ５７．７容量部
カーボン質ビーズ ２１．８容量部
ビトリファイド結合材 ２０．５容量部
糊料 １４．３容量部
【００６２】
１）カーボン質ビーズの平均粒径が１５０μｍの場合の焼成収縮は０．２容積％であった。
２）カーボン質ビーズの平均粒径が９０μｍの場合の焼成収縮は０．３容積％であった。
３）カーボン質ビーズの平均粒径が５０μｍの場合の焼成収縮は１．８容積％であった。
【００６３】
使用したｃＢＮ砥粒（＃１７０／＃２００）は平均粒子径が９０μｍ程度であるため、カーボン質ビーズの粒径が９０μｍまでは優れた効果があるが、それ未満となると、焼成収縮がより大きくなる傾向があり、また、気孔径の制御が難しくなる傾向があることがわかる。
【００６４】
［実施例２及び比較例１〜３］
下記の実施例２−Ａ及び２−Ｂ、比較例１、２、３に係る下記配合の出発原料の混合物をプレス成形し、９００℃で２４時間大気雰囲気中で焼成して（うち９００℃で１時間保持）、外径２５ｍｍ、厚み１４ｍｍ、中心部の穴径１２ｍｍのリング状砥石（集中度１８０）を作成した。カーボン質ビーズ（平均粒径１５０μｍ）は、実施例１のものと同様のものを使用した。使用したビトリファイド結合材の転移点は５５０℃であり、固有焼成温度は８５０〜９５０℃である。
【００６５】
・〈実施例２−Ａの出発原料とその配合〉
ｃＢＮ砥粒（＃１７０／＃２００） ５７．７容量部
カーボン質ビーズ（１５０μｍ） ２１．８容量部
ビトリファイド結合材 ２０．５容量部
糊料 １４．３容量部
【００６６】
・〈実施例２−Ａの焼成後の砥石の構造〉
ｃＢＮ砥粒（＃１７０／＃２００） ４５．２容量部
ビトリファイド結合材 １５．９容量部
【００６７】
上記焼成後の砥石の構造において、ｃＢＮ砥粒（＃１７０／＃２００）及びビトリファイド結合材以外の部分は、気孔である。
【００６８】
・〈実施例２−Ｂの出発原料とその配合〉
ｃＢＮ砥粒（＃１７０／＃２００） ５７．７容量部
カーボン質ビーズ（１５０μｍ） １９．２容量部
ビトリファイド結合材 ２３．１容量部
糊料 １４．３容量部
【００６９】
・〈実施例２−Ｂの焼成後の砥石の構造〉
ｃＢＮ砥粒（＃１７０／＃２００） ４４．９容量部
ビトリファイド結合材 １８．２容量部
【００７０】
上記焼成後の砥石の構造において、ｃＢＮ砥粒（＃１７０／＃２００）及びビトリファイド結合材以外の部分は、気孔である。
【００７１】
・〈比較例１の出発原料とその配合〉
ｃＢＮ砥粒（＃１７０／＃２００） ６４．２容量部
石炭灰バルーン（９０μｍ） １２．９容量部
ビトリファイド結合材 ２２．９容量部
糊料 １４．３容量部
【００７２】
・〈比較例１の焼成後の砥石の構造〉
ｃＢＮ砥粒（＃１７０／＃２００） ４５．１容量部
石炭灰バルーン（９０μｍ） ９．０容量部
ビトリファイド結合材 １５．８容量部
【００７３】
・〈比較例２の出発原料とその配合〉
ｃＢＮ砥粒（＃１７０／＃２００） ６４．２容量部
石炭灰バルーン（９０μｍ） １０．１容量部
ビトリファイド結合材 ２５．７容量部
糊料 １４．３容量部
【００７４】
・〈比較例２の焼成後の砥石の構造〉
ｃＢＮ砥粒（＃１７０／＃２００） ４４．９容量部
石炭灰バルーン（９０μｍ） ７．１容量部
ビトリファイド結合材 １８．２容量部
【００７５】
・〈比較例３の出発原料とその配合〉
ｃＢＮ砥粒（＃１７０／＃２００） ６４．２容量部
石炭灰バルーン（９０μｍ） ７．２容量部
ビトリファイド結合材 ２８．６容量部
糊料 １４．３容量部
【００７６】
・〈比較例３の焼成後の砥石の構造〉
ｃＢＮ砥粒（＃１７０／＃２００） ４５．２容量部
石炭灰バルーン（９０μｍ） ６．５容量部
ビトリファイド結合材 ２０．１容量部
【００７７】
実施例２−Ａ及び２−Ｂの焼成後に得られた砥石の構造の一例の概略拡大断面図を図１に示す。図１の砥石は、ｃＢＮ砥粒１がビトリファイド結合材２により結合してなる砥石であり、気孔３を有する。なお、波線で示された４は、燃え抜けた気孔形成材のカーボン質ビーズである。また、比較例１〜３の焼成後に得られた砥石の構造の一例の概略拡大断面図を図２に示す。図２の砥石は、ｃＢＮ砥粒２１と中空体である石炭灰バルーン２４がビトリファイド結合材２２により結合してなる砥石であり、気孔２３を有する。
【００７８】
実施例２−Ａ及び２−Ｂ、比較例１〜３で得られた砥石を使用して内面研削を行い、研削性能、即ち（ａ）研削比、（ｂ）消費電力、（ｃ）加工物面粗さ、について調べた。その結果を表１に示す。表１の結果は、比較例１を１００とした場合の相対的な値である。
【００７９】
【表１】
なお、研削条件及びドレス条件は下記の通りである。
【００８１】
〈研削条件〉
使用機械 内面研削盤
研削方式 湿式オシレート研削
砥石周速度 ４５ｍ／ｓ
被削材 ＳＵＪ−２（φ５０ｍｍ×１０ｍｍ×φ２９．２９ｍｍ）
ワーク周速度 １．２５ｍ／秒
研削能率 Ｚ＝１．６ｍｍ３／ｍｍ／秒
【００８２】
〈ドレス条件〉
ドレッサ □０．４ｍｍ単石ＬＬロータリードレッサ
切込量 φ４μｍ／ｐａｓｓ×２０ｐａｓｓ
リード ０．０８ｍｍ／ｒｅｖ
【００８３】
実施例２−Ａ及び２−Ｂの砥石は比較例１の砥石に対し、研削比は高く、面粗さは細かく、高い性能である。ただし、消費電力がやや高めとなる。なお、研削比が高いということは、砥石の寿命が長いということを示す。また、面粗さが細かいということは、加工品位が良いということを示す。
【００８４】
実施例２−Ａの砥石は、比較例２と比較すると消費電力は同等であるにもかかわらず、研削比は高く、面粗さは細かい。
【００８５】
実施例２−Ａの砥石は、比較例３と比較すると研削比が同等であるにもかかわらず、消費電力は低く、面粗さは細かい。実施例２−Ｂの砥石は、比較例３と比較すると研削比は高く、面粗さは細かいにもかかわらず、消費電力は低い。
【００８６】
つまり、本実施例の砥石は、▲１▼従来品と同等の消費電力において、砥石寿命が長く加工品位が高いということ、また、▲２▼従来品と同等の研削比において、切れ味よく加工品位が高いということがわかり、開発した本発明のｃＢＮ超砥粒砥石は優れていることがわかる。
【００８７】
【発明の効果】
本発明により製造されるビトリファイド砥石は、集中度が２００未満と小さい場合であっても、砥粒及び気孔が均一に分布することが可能になるから、研削比が高いと共に、研削焼けや熔着が発生しにくく使いやすく、さらに偏摩耗などを起こさずドレスインターバルの向上を図ることができる。
【００８８】
本発明のビトリファイド砥石の製造方法は、立方晶窒化ホウ素砥粒、固有焼成温度が７００〜９５０℃の範囲内にあるビトリファイド結合材及び気孔形成材を少なくとも含有する成形体を前記ビトリファイド結合材の固有焼成温度で保持して焼成しながら前記気孔形成材を燃え抜けさせて気孔を形成する焼成工程を少なくとも有し、前記気孔形成材として、燃え抜け開始温度が前記ビトリファイド結合材の転移点以上であり、燃え抜け完了温度が前記ビトリファイド結合材の前記固有焼成温度の最高温度よりも低い気孔形成材を用いるので、集中度が２００未満と小さいビトリファイド砥石を製造する場合であっても、焼成収縮を小さくし、砥粒及び気孔を均一に分布させてビトリファイド砥石を製造することができる。気孔を均一に分布させることができるので、本発明の製造方法により製造したビトリファイド砥石は、研削焼けや熔着が発生しにくい。また、砥粒及び気孔を均一に分布させることができるので、本発明の製造方法により製造したビトリファイド砥石は、偏摩耗などを起こさずドレスインターバルの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、実施例２−Ａ及び２−Ｂの焼成後に得られた砥石の構造の一例の概略拡大断面図である。
【図２】図２は、比較例１〜３の焼成後に得られた砥石の構造の一例の概略拡大断面図である。
【符号の説明】
１、２１ ｃＢＮ砥粒
２、２２ ビトリファイド結合材
３、２３ 気孔
４ 燃え抜けた気孔形成材のカーボン質ビーズ
２４ 石炭灰バルーン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention, AbrasiveVitrified cBN abrasive using cBN (cubic boron nitride) abrasive grains as grains and using vitrified binder as binderStoneIt relates to a manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
A vitrified grindstone is a grindstone using a vitrified binder as a binder, and is used for various types of grinding.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
When using a vitrified cBN grindstone with cubic boron nitride abrasive grains as the abrasive grains in a grinding method with a large contact arc with the workpiece (object to be ground) such as internal grinding or angular grinding, it is difficult to supply the grinding fluid. Since grinding burn and welding are likely to occur, there is a disadvantage that a grindstone having a concentration of 200 used in ordinary cylindrical grinding is difficult to use.
[0004]
For this reason, it has been considered to reduce the concentration of the cBN abrasive grains by the following means, but has the following disadvantages.
[0005]
First, it was considered that a part of the cBN abrasive grains was replaced with an inorganic wear-resistant material such as alumina, SiC, mullite or the like. However, in this case, depending on the grinding conditions, even if the wear-resistant material is on the grinding surface, it is not easily crushed, which causes a problem in grinding and is difficult to use.
[0006]
Secondly, as described in JP-A-62-251077, a means for replacing a part of the cBN abrasive grains with an inorganic hollow substance has been considered. According to this means, the inorganic hollow substance is crushed during grinding and does not interfere with grinding, which is effective. For example, in the case of a grindstone with a low degree of concentration of about 100 (corresponding to about 25% by volume), the number of cBN abrasive grains and the number of inorganic hollow substances are equal, so each abrasive grain is contained in the grindstone. Since it is thought that it will disperse | distribute uniformly, it is thought that the load concerning each abrasive grain also becomes uniform.
[0007]
However, when a part of the cBN abrasive grains is replaced with an inorganic hollow material to form a grindstone having a concentration level of about 100, there is a drawback that the wear of the grindstone is quick because the concentration level is low. In addition, when considering a grindstone with a concentration degree of about 160, the load applied to each abrasive grain is not uniform, and the overloaded abrasive grains are easy to drop off, and the effect of increasing the degree of concentration is sufficiently obtained. There is a disadvantage of not.
[0008]
Moreover, the following undesirable side effects can be considered by containing an inorganic hollow substance. First, since the inorganic hollow substance is also held by the vitrified binder, compared with the case where the inorganic hollow substance is not included, a part of the binder that should originally hold the cBN abrasive grains is partially inorganic hollow substance. Therefore, it is necessary to increase the amount of the binder as much as the trapped portion, so that the porosity is reduced and it is difficult to use. Secondly, even if the inorganic hollow material is crushed, the binder that has retained this remains, which hinders grinding.
[0009]
Thirdly, it has been considered to reduce the concentration by using an organic pore forming material such as a walnut or wood powder when manufacturing a grindstone. The pore forming material is contained in a molded body before firing and burned out when the molded body is fired to form pores in a grindstone obtained after firing. When such a pore-forming material is used, it is considered preferable because it does not cause undesirable side effects due to the inclusion of a filler such as an inorganic hollow body in the grindstone, and only the concentration can be lowered. This is a method generally used for vitrified grinding wheels. Here, what is required is that the pore-forming material is completely burned out and that the firing shrinkage is sufficiently small. Firing shrinkage is the shrinkage of the dimensions of the grindstone obtained after firing relative to the dimensions of the compact before firing.
[0010]
However, when producing a vitrified cBN grindstone by using a conventional pore forming material, it is compared with a general grindstone using A-based (alumina-based) general abrasive grains using WA abrasive grains (white alumina abrasive grains). And since an abrasive grain is a non-oxide and there is much quantity of a vitrified binder, there exists a fault that it is easy to shrink | contract. Further, in the vitrified cBN grindstone, which requires a more uniform distribution of abrasive grains than the general grindstone, the uniform distribution of pores is important. However, when a conventional pore forming material is used, the uniform distribution of pores is insufficient. There is a drawback of being.
[0011]
The present inventionEyesThe present invention provides a method for manufacturing a vitrified grindstone capable of producing a vitrified grindstone by reducing firing shrinkage and uniformly distributing pores even when a vitrified grindstone having a small concentration of less than 200 is produced. That is.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present inventor proposed a vitrified grindstone as a result of various studies to change its structure and, as a result of using a specific pore forming material, obtained excellent results.
[0013]
That is, this departureClearlyAccording toCubic boron nitride abrasive grains, a vitrified binder having an intrinsic firing temperature in the range of 700 to 950 ° C., and a molded body containing at least a pore-forming material are held at the intrinsic firing temperature of the vitrified binder while firing. At least a firing step of forming pores by burning out the pore-forming material, wherein the pore-forming material has a burn-out start temperature equal to or higher than a transition point of the vitrified binder, and a burn-out completion temperature is the vitrified binder Method of manufacturing a vitrified grindstone using a pore forming material lower than the maximum temperature of the intrinsic firing temperatureThus, the above object can be achieved. The present inventionThe cubic boron nitride abrasive grains, the compact containing at least the vitrified binder and the pore-forming material having an intrinsic firing temperature in the range of 700 to 950 ° C. are held and fired at the intrinsic firing temperature of the vitrified binder. The pore-forming material is burned through to form pores, and the pore-forming material has a burn-out start temperature equal to or higher than the transition point of the vitrified binder, and a burn-out completion temperature of the vitrified binder. Vitrified grinding wheels that are lower than the maximum intrinsic firing temperature can be manufactured.In the vitrified grindstone, the following can be performed.
[0014]
PreviousIt is possible to have pores whose diameter is larger than the average particle diameter of the abrasive grains. The degree of concentration of the abrasive grains can be less than 200. An inorganic hollow body can be contained.
[0015]
UpIn the manufacturing method of the vitrified whetstone of the present invention, it can do as follows.
[0016]
PreviousAs the pore forming material, a pore forming material having an average particle diameter equal to or larger than the average particle diameter of the abrasive grains can be used. As the pore forming material, a carbonaceous pore forming material containing 90% by weight or more of carbon can be used. As the pore forming material, a solid pore forming material having a true specific gravity of 1 or more can be used.
[0017]
Also,PreviousIn the firing step, the compact can be held at a temperature equal to or higher than the burn-out completion temperature of the pore forming material.SaidAbrasive,SaidVitrified binder andSaidA molding step for molding a starting solid material including at least a pore-forming material can be provided before the firing step. As the starting solid material, a starting solid material containing 10 to 50% by volume of the pore forming material can be used. As the starting solid material, a starting solid material containing an inorganic hollow body can be used.
[0018]
[Definition]
In the present invention, the burn-out start temperature for the pore-forming material means a temperature at which a mass reduction of 10% by weight is recognized under a temperature rising condition of 10 ° C./min. Further, the burn-out completion temperature for the pore-forming material means a temperature at which a mass reduction of 90% by weight is recognized under the temperature rising condition of 10 ° C./min.
[0019]
In addition, the intrinsic firing temperature of the vitrified binder is as follows: (1) the intrinsic firing temperature of the vitrified binder for general abrasive grains when general abrasive grains (abrasive grains having a hardness smaller than that of cBN abrasive grains) are used as abrasive grains, (2) Intrinsic firing temperature of vitrified binder for superabrasives when superabrasives (abrasives with hardness equal to or higher than cBN abrasives) are used as abrasives, and (3) General abrasives as abrasives In addition, there is a specific firing temperature of the vitrified binder for mixed abrasive grains of general abrasive grains and super abrasive grains when using mixed abrasive grains of super abrasive grains. When the mixed abrasive is used as the abrasive, a vitrified binder suitable for the mixed abrasive is used (when the super abrasive includes cBN abrasive, it is mainly defined by the cBN abrasive).
[0020]
The intrinsic firing temperature of the vitrified binder for general abrasive grains refers to the optimum firing temperature range of the binder when the general abrasive grains are used as the abrasive grains and the vitrified binder is used as the binder. The intrinsic firing temperature of the superabrasive vitrified binder refers to an optimum firing temperature range of the binder when superabrasive grains are used as the abrasive grains and vitrified binder is used as the binder. The specific firing temperature of the vitrified binder for mixed abrasives of general abrasive grains and superabrasive grains means that the mixed abrasive grains of general abrasive grains and superabrasive grains are used as abrasive grains, and the vitrified binder is used as a binder. It means the optimum firing temperature range of the binder when using.
In the present invention, the description of the numerical value range includes not only both end values but also any arbitrary intermediate value included therein. For example, in the case of the description “less than 200”, “200” is not included in the numerical value range, and thus does not correspond to “both end values”.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Vitrified grinding wheel]
The present inventionManufactured byThe grindstone is particularly effective when a vitrified cBN grindstone having a concentration level of less than 200 is targeted. Here, the degree of concentration is the ratio of abrasive grains in the grindstone, and when the abrasive grains are diamond abrasive grains, 4.4 ct / cm.Three100, the degree of concentration 100 corresponds to 25% by volume, and the degree of concentration 200 corresponds to 50% by volume. In the case of using abrasive grains having a density different from that of the diamond abrasive grains, the concentration degree can be determined in accordance with the above in consideration of the density difference from the diamond abrasive grains. When the abrasive grains are cBN abrasive grains, the concentration degree 100 corresponds to approximately 25% by volume, and the concentration degree 200 corresponds to approximately 50% by volume.
[0022]
The concentration of abrasive grains is preferably less than 200, more preferably 125 to 190, and even more preferably 150 to 180. In addition, when cBN abrasive grains are used as the abrasive grains and the concentration is set to 150 or less, the filler may contain general abrasive grains and inorganic hollow materials whose hardness is smaller than that of the cBN abrasive grains. .
[0023]
The porosity is preferably 25 to 55% by volume, and more preferably 30 to 50% by volume. When the inorganic hollow material is contained, the porosity can be further increased by including the pores of the inorganic hollow material, and the porosity can be 25 to 70% by volume.
[0024]
The binder ratio in the grindstone can be selected as appropriate, for example, in the range of 13 to 35% by volume.
[0025]
The present inventionManufactured byThe vitrified grindstone using cBN abrasive grains as the abrasive grains only needs to have at least a portion related to grinding as described above. For example, a vitrified grindstone portion containing abrasive grains may be provided on the surface of a ceramic holder that does not contain abrasive grains.
[0026]
The present inventionThe whetstone manufactured by is a vitrified cBN whetstone,If desired, an appropriate amount of usual additives used for vitrified superabrasive wheels, such as embrittlement materials and solid lubricants, may be contained.
[0027]
The present inventionManufactured byA vitrified grindstone using cBN abrasive grains as the abrasive grains is suitable for grinding highly precise parts.
[0028]
[Production method of vitrified grinding wheel]
The manufacturing method of the vitrified grindstone of the present invention is as follows:Cubic boron nitrideAbrasive,The intrinsic firing temperature is in the range of 700 to 950 ° C.A molded body containing at least the vitrified binder and the specific pore-forming material is held at the intrinsic firing temperature of the vitrified binder.TheFiringWhile forming the pores by burning out the pore-forming materialAt least a firing step.
[0029]
Usually, in the firing heat curve (relationship between elapsed time and temperature) when firing a molded body when producing a vitrified grindstone, the region of the firing heat curve that completely burns out at the temperature at which the pore-forming material burns out. It is normal to provide. In particular, in the case of manufacturing a grindstone having a large size, the pore forming material may remain burned in the grindstone after firing, which is indispensable.
[0030]
However, when manufacturing a vitrified grindstone using a conventional pore-forming material, the pore-forming material burns out before the vitrified bonding material melts, so the bonding material and abrasive grains, or the bonding materials are bonded together. In addition, since the binder and the abrasive grains can freely move, it is easy to be shrunk by baking, and the distribution of the abrasive grains is disturbed. On the other hand, according to the manufacturing method of the present invention, such drawbacks are eliminated.
[0031]
In the firing step in the production method of the present invention,Cubic boron nitrideAbrasive,The intrinsic firing temperature is in the range of 700 to 950 ° C.A molded body containing at least the vitrified binder and the pore forming material specified in the present invention is held at the intrinsic firing temperature of the vitrified binder.TheBakedWhileBurn out the pore-forming materialTo form pores. In the grindstone obtained after firing, the pore-forming material may remain unburned as long as the effects of the present invention can be achieved, but it is preferable to burn off all the pore-forming material. The holding time at the intrinsic firing temperature is preferably a time sufficient for the pore forming material in the molded body to burn out. The time sufficient for the pore forming material to burn out is appropriately set according to the shape or size of the grindstone to be manufactured.
[0032]
When the molded body is held at the intrinsic firing temperature of the vitrified binder, it can be kept at a constant temperature within the intrinsic firing temperature for a time sufficient for the pore-forming material to burn out, There may be a change in temperature (for example, an increase in temperature with respect to elapsed time) within the range of the intrinsic firing temperature.
[0033]
The temperature at which the molded body is held at the intrinsic firing temperature of the vitrified binder is preferably at least the burn-out completion temperature of the pore-forming material (preferably higher than the burn-out completion temperature by 5 ° C or more, more preferably Is a temperature higher by 10 ° C. or more than the burn-out completion temperature). The temperature at which the molded body is fired (the highest temperature during firing) is a temperature within the range of the intrinsic firing temperature of the vitrified binder, and can be equal to or higher than the burn-out completion temperature of the pore-forming material.
[0034]
In the firing step of the present invention, the size of the molded body when the molded body is fired is preferably set to such a size that the pore-forming material specified in the present invention can burn out sufficiently. For example, in the case of a cuboid shaped body, the thickness (the length of the cuboid in the direction of the smallest thickness) can be 10 mm or less (preferably 5 mm or less, more preferably 3 mm or less). For example, in the case of a cylindrical shaped body, the edge thickness (thickness of the cylindrical wall) can be 10 mm or less (preferably 5 mm or less, more preferably 3 mm or less).
[0035]
The atmosphere during firing is an atmosphere in which the pore-forming material is sufficiently burned. In the case where the pore forming material is carbonaceous, for example, an atmosphere containing oxygen can be used, and usually air may be used.
[0036]
In the manufacturing method of the vitrified grindstone of this invention, the process of obtaining the said molded object can be provided before the said baking process.
[0037]
The molded body is preferably obtained by mixing and stirring a starting solid raw material containing at least abrasive grains, vitrified binder powder, and pore forming material, and a primary binder such as a paste to obtain a mixture in which the components are uniformly dispersed. The mixture can be obtained by pressurizing, molding and drying. If necessary, the starting solid material can contain an inorganic hollow material.
[0038]
When producing a vitrified superabrasive grindstone, an appropriate amount of usual additives used for the vitrified superabrasive grindstone, for example, an embrittlement material, a solid lubricant, and a molding aid, are contained in the starting solid raw material in an appropriate amount. Also good.
[0039]
When cBN abrasive grains are used as the abrasive grains, since the cBN abrasive grains are expensive, the thickness of the grindstone layer using the cBN abrasive grains is often about 3 mm, and when producing a grindstone having a large diameter In many cases, the cBN grindstone is divided into segment grindstones. Therefore, the cBN grindstone actually manufactured has a thinner working layer and a smaller volume of the grindstone itself to be manufactured than an inexpensive general grindstone using abrasive grains other than superabrasive grains such as cBN abrasive grains. Therefore, when manufacturing a vitrified cBN grindstone by the manufacturing method of this invention, it is possible to burn out the pore formation material specified by this invention in the temperature range which couple | bonds an abrasive grain and a binder.
[0040]
Therefore, depending on the size and shape of the grindstone to be manufactured, the vitrified binder used as a raw material is held at an atmospheric temperature for a certain period of time (for example, 1 hour) and fired, so that the abrasive grains and pores are uniform. The vitrified grindstone can be manufactured by controlling so as to be distributed in the distribution.
[0041]
In addition, according to the production method of the present invention, a vitrified grindstone can be obtained by reducing firing shrinkage, which is advantageous in production.
[0042]
BookThe pore forming material, vitrified binder and abrasive grains in the production method of the invention will be described below.
[0043]
[Porosity-forming material]
The pore-forming material needs to have a burnout start temperature not lower than the transition point of the vitrified binder and a burnout completion temperature lower than the highest temperature within the range of the intrinsic firing temperature of the vitrified binder. As the pore-forming material, preferably, the burnout start temperature is 5 ° C. or higher (more preferably 10 ° C. or higher, more preferably 20 ° C. or higher) higher than the transition point of the vitrified binder, and the burnout completion temperature is the vitrified. A pore forming material lower by 5 ° C. or more (more preferably 10 ° C. or more, more preferably 20 ° C. or more) lower than the maximum temperature within the range of the intrinsic firing temperature of the binder is used.
[0044]
The pore forming material is preferably solid. The reason why the pore forming material is solid is to prevent the material from being pulverized during the stirring of the manufacturing raw material in the process of manufacturing the grindstone. In particular, when producing a superabrasive grindstone, the production raw material is often stirred in a small amount and may be pulverized when manually stirred in a mortar or the like. Accordingly, a hollow pore-forming material other than a solid material can be used as long as it has a strength that is not pulverized during stirring.
[0045]
The true specific gravity of the pore forming material is preferably 1 or more (eg, 1.3 to 1.4). This is because if the true specific gravity is as light as less than 1, it will float during the stirring of the starting solid material, and it tends to be difficult to uniformly disperse in the starting solid material.
[0046]
The average particle diameter of the pore-forming material is preferably set to be equal to or larger than the average particle diameter of the abrasive grains so as to sufficiently contribute to pore formation.
[0047]
The ratio of the pore forming material to the starting solid raw material is preferably 10 to 50% by volume. If the ratio is less than 10%, the effect tends to be small, and if it exceeds 50%, production tends to be difficult. The ratio is preferably 15 to 45% by volume, more preferably 15 to 40%.
[0048]
The material of the pore-forming material can preferably be carbonaceous. The carbonaceous material is a material containing 90% by weight or more of carbon. As the pore forming material, carbonaceous beads can be preferably used.
[0049]
On the contrary, in the present invention, a vitrified binder having a desirable intrinsic firing temperature can be selected corresponding to the burn-out start-end temperature of the pore-forming material.
[0050]
[Vitrified binder]
The vitrified binder is preferably selected and used according to the type of abrasive grains. When producing a vitrified cBN grindstone that uses cBN abrasive grains as the abrasive grains, it is preferable to use a vitrified binder that is suitable when cBN abrasive grains are used, such as borosilicate glass or crystallized glass. Examples of crystallized glass include those that deposit willemite. In order to make the holding force sufficient, the thermal expansion coefficient of the vitrified binder is ± 2 × 10 10 with respect to the thermal expansion coefficient of the superabrasive grains.-6It is desirable to be within the range of (1 / K) (room temperature to 500 ° C.).
[0051]
The intrinsic firing temperature of the superabrasive vitrified binder is generally lower than the intrinsic firing temperature of the general abrasive vitrified binder when the general abrasive is used, preferably 650-1000 ° C, more preferably The firing temperature is in the range of 700 to 950 ° C. If it exceeds 1000 ° C., the superabrasive grains tend to deteriorate, and if it is less than 650 ° C., the strength of the grindstone obtained after firing tends to be impaired. More specifically, it is adopted according to the type of the superabrasive vitrified binder used.In the present invention, cubic boron nitride abrasive grains are used as abrasive grains, and the vitrified binder used in the present invention has an intrinsic firing temperature in the range of 700 to 950 ° C.
[0052]
The range of the preferable composition of the vitrified binder for superabrasive grains is as follows.
[0053]
SiO2 40-70% by weight
Al2O3 10-20% by weight
B2O3 10-20% by weight
RO 2-10% by weight
R2O 2 to 10% by weight
[0054]
In the above, “RO” represents an oxide of one or more metals selected from alkaline earth metals, and “R2“O” represents an oxide of one or more metals selected from alkali metals.
[0055]
[Abrasive grain]
GrindingAs grains, there are cBN abrasive grains, A series (alumina series), C series (silicon carbide series) abrasive grains.In the present invention, cBN abrasive grains are used. In addition,Since grindstones using general abrasive grains such as A-based (alumina-based) and C-based (silicon carbide-based) grains are generally manufactured in large dimensions compared to grindstones using cBN abrasive grains. When a grindstone using general abrasive grains is produced by the production method of the present invention, the pore forming material may not easily burn out unless the size of the grindstone is limited.
[0056]
Also,In the production method of the present invention, all of the cBN abrasive grains are removed.For diamond abrasiveInstead toApplication is also possible. in this caseNot applicable to the present invention,There are considerable restrictions on the production conditions due to the firing temperature and atmosphere. In particular, when carbon is used as the pore forming material, the diamond abrasive grains are severely deteriorated and the production tends to be difficult, but the production conditions such as the type of vitrified binder and the pore forming material used and the firing temperature are appropriately selected. The case where it can manufacture by setting is considered.
[0057]
Moreover, when manufacturing a cBN grindstone, it is possible to use 1 or more types of a general abrasive grain and an inorganic hollow material as a filler as needed. In this case, the degree of concentration can be set to 125 or less.
[0058]
The grain size of the abrasive grains can be appropriately selected according to the purpose of use, but in the case of precision grinding or ultraprecision grinding, for example, it may be in the range of # 60 to # 3000.
[0059]
【Example】
[Example 1]
Solid carbonaceous beads (spherical particles) were used as the pore forming material. When the mass decrease was measured under the temperature rising condition of 10 ° C./min, the burn-out start temperature (decrease of 10 wt%) of the carbonaceous beads was 780 ° C., the burn-out completion temperature (decrease of 90 wt%) was 890 ° C., true specific gravity Was 1.3 and the average particle size was 150 μm.
[0060]
The vitrified cBN grindstone having an outer diameter of φ14.4 mm and a thickness of 10 mm was manufactured by changing the particle size of the carbonaceous beads with the composition shown below, and the firing shrinkage in the outer diameter direction was measured. The transition point of the used vitrified binder is 550 ° C., and the intrinsic firing temperature is 850 to 950 ° C. The grindstone was manufactured by firing at 900 ° C. for 24 hours in the air atmosphere (including holding at 900 ° C. for 2 hours).
[0061]
・ <Formulation (the total capacity of solid raw materials is 100)>
cBN abrasive grains (# 170 / # 200) 57.7 parts by volume
Carbon beads 21.8 parts by volume
Vitrified binder 20.5 parts by volume
14.3 parts by volume of paste
[0062]
1) When the average particle size of the carbonaceous beads was 150 μm, the firing shrinkage was 0.2% by volume.
2) When the average particle size of the carbonaceous beads was 90 μm, the firing shrinkage was 0.3% by volume.
3) When the average particle diameter of the carbon beads was 50 μm, the firing shrinkage was 1.8% by volume.
[0063]
Since the used cBN abrasive grains (# 170 / # 200) have an average particle diameter of about 90 μm, there is an excellent effect until the particle diameter of the carbonaceous beads is 90 μm. It can be seen that the control of the pore diameter tends to be difficult.
[0064]
[Example 2 and Comparative Examples 1 to 3]
A mixture of the following starting materials according to Examples 2-A and 2-B and Comparative Examples 1, 2, and 3 below was press-molded and fired at 900 ° C. for 24 hours in the atmosphere (of which 900 ° C. 1 hour), a ring-shaped grindstone (concentration 180) having an outer diameter of 25 mm, a thickness of 14 mm, and a hole diameter of 12 mm in the central portion was prepared. The carbonaceous beads (average particle size 150 μm) were the same as those in Example 1. The transition point of the used vitrified binder is 550 ° C., and the intrinsic firing temperature is 850 to 950 ° C.
[0065]
<Starting material of Example 2-A and its formulation>
cBN abrasive grains (# 170 / # 200) 57.7 parts by volume
Carbonaceous beads (150 μm) 21.8 parts by volume
Vitrified binder 20.5 parts by volume
14.3 parts by volume of paste
[0066]
<Structure of the grindstone after firing in Example 2-A>
cBN abrasive grains (# 170 / # 200) 45.2 parts by volume
Vitrified binding material 15.9 parts by volume
[0067]
In the structure of the grindstone after firing, portions other than the cBN abrasive grains (# 170 / # 200) and the vitrified binder are pores.
[0068]
<Starting material and blending of Example 2-B>
cBN abrasive grains (# 170 / # 200) 57.7 parts by volume
Carbonaceous beads (150 μm) 19.2 parts by volume
Vitrified binder 23.1 parts by volume
14.3 parts by volume of paste
[0069]
<Structure of the grindstone after firing in Example 2-B>
cBN abrasive grains (# 170 / # 200) 44.9 parts by volume
Vitrified bonding material 18.2 capacity part
[0070]
In the structure of the grindstone after firing, portions other than the cBN abrasive grains (# 170 / # 200) and the vitrified binder are pores.
[0071]
・ <Starting material of Comparative Example 1 and its blend>
cBN abrasive grains (# 170 / # 200) 64.2 parts by volume
Coal ash balloon (90 μm) 12.9 parts by volume
Vitrified binder 22.9 parts by volume
14.3 parts by volume of paste
[0072]
・ <Structure of the grindstone after firing in Comparative Example 1>
cBN abrasive grains (# 170 / # 200) 45.1 parts by volume
Coal ash balloon (90 μm) 9.0 parts by volume
Vitrified binder 15.8 parts by volume
[0073]
・ <Starting material and its blend of Comparative Example 2>
cBN abrasive grains (# 170 / # 200) 64.2 parts by volume
Coal ash balloon (90 μm) 10.1 parts by volume
Vitrified binder 25.7 parts by volume
14.3 parts by volume of paste
[0074]
-<Structure of the grindstone after firing in Comparative Example 2>
cBN abrasive grains (# 170 / # 200) 44.9 parts by volume
Coal ash balloon (90 μm) 7.1 parts by volume
Vitrified bonding material 18.2 capacity part
[0075]
・ <Starting material of Comparative Example 3 and its formulation>
cBN abrasive grains (# 170 / # 200) 64.2 parts by volume
Coal ash balloon (90 μm) 7.2 parts by volume
Vitrified binder 28.6 parts by volume
14.3 parts by volume of paste
[0076]
<Structure of grindstone after firing in Comparative Example 3>
cBN abrasive grains (# 170 / # 200) 45.2 parts by volume
Coal ash balloon (90 μm) 6.5 parts by volume
Vitrified binder 20.1 parts by volume
[0077]
FIG. 1 shows a schematic enlarged cross-sectional view of an example of the structure of a grindstone obtained after firing Examples 2-A and 2-B. The grindstone in FIG. 1 is a grindstone formed by binding cBN
[0078]
Internal grinding was performed using the grindstones obtained in Examples 2-A and 2-B and Comparative Examples 1-3, and grinding performance, that is, (a) grinding ratio, (b) power consumption, (c) work piece The surface roughness was examined. The results are shown in Table 1. The results in Table 1 are relative values when Comparative Example 1 is 100.
[0079]
[Table 1]
The grinding conditions and dressing conditions are as follows.
[0081]
<Grinding conditions>
Machine used Internal grinding machine
Grinding method Wet oscillating grinding
Wheel peripheral speed 45m / s
Work material SUJ-2 (φ50mm × 10mm × φ29.29mm)
Work peripheral speed 1.25m / sec
Grinding efficiency Z = 1.6mm3/ Mm / second
[0082]
<Dress condition>
Dresser □ 0.4mm single stone LL rotary dresser
Cutting depth φ4μm / pass × 20pass
Lead 0.08mm / rev
[0083]
The grinding stones of Examples 2-A and 2-B have a higher grinding ratio, fine surface roughness, and higher performance than the grinding stone of Comparative Example 1. However, the power consumption is slightly higher. A high grinding ratio indicates that the life of the grindstone is long. Further, the fact that the surface roughness is fine indicates that the processing quality is good.
[0084]
The grindstone of Example 2-A has a high grinding ratio and fine surface roughness although the power consumption is the same as that of Comparative Example 2, although the power consumption is the same.
[0085]
Although the grinding wheel of Example 2-A has a grinding ratio equivalent to that of Comparative Example 3, the power consumption is low and the surface roughness is fine. The grinding wheel of Example 2-B has a higher grinding ratio than that of Comparative Example 3, and the power consumption is low although the surface roughness is fine.
[0086]
In other words, the grindstone of this example has (1) a power consumption equivalent to that of the conventional product and a long grindstone life and a high machining quality, and (2) a grinding quality equivalent to that of the conventional product with a sharp cutting quality. It can be seen that the developed cBN superabrasive wheel of the present invention is excellent.
[0087]
【The invention's effect】
The present inventionManufactured byVitrified grinding wheel, CollectionEven when the medium is less than 200, the abrasive grains and pores can be evenly distributed, so that the grinding ratio is high, and it is easy to use and less likely to cause grinding burn and welding. It is possible to improve the dress interval without causing any problems.
[0088]
The manufacturing method of the vitrified grindstone of the present invention is as follows:Cubic boron nitrideAbrasive,The intrinsic firing temperature is in the range of 700 to 950 ° C.A molded body containing at least a vitrified binder and a pore-forming material is held at the intrinsic firing temperature of the vitrified binder.TheBakedWhileBurn out the pore-forming materialTo form poresA pore that has at least a firing step, and has a burn-out start temperature equal to or higher than a transition point of the vitrified binder, and a burn-out completion temperature is lower than the highest temperature of the intrinsic firing temperature of the vitrified binder. Since the forming material is used, even when a vitrified grindstone having a small concentration of less than 200 is manufactured, it is possible to produce a vitrified grindstone by reducing firing shrinkage and uniformly distributing abrasive grains and pores. Since the pores can be uniformly distributed, the vitrified grindstone produced by the production method of the present invention is less likely to cause grinding burn or welding. Further, since the abrasive grains and pores can be uniformly distributed, the vitrified grindstone produced by the production method of the present invention can improve the dress interval without causing uneven wear.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic enlarged cross-sectional view of an example of the structure of a grindstone obtained after firing Examples 2-A and 2-B.
FIG. 2 is a schematic enlarged cross-sectional view of an example of the structure of a grindstone obtained after firing in Comparative Examples 1 to 3. FIG.
[Explanation of symbols]
1,21 cBN abrasive
2,22 Vitrified binder
3,23 Pore
4 Burn-through pore-forming carbonaceous beads
24 Coal ash balloon
Claims (7)
前記気孔形成材として、燃え抜け開始温度が前記ビトリファイド結合材の転移点以上であり、燃え抜け完了温度が前記ビトリファイド結合材の前記固有焼成温度の最高温度よりも低い気孔形成材を用いることを特徴とするビトリファイド砥石の製造方法。 Cubic boron nitride abrasive grains, while calcined by keeping the molded body-specific firing temperatures contains at least a vitrified binder and pore-forming material in the range of 700 to 950 ° C. at a specific firing temperature of the vitrified binder wherein Having at least a firing step of burning the pore-forming material to form pores;
As the pore-forming material, a pore-forming material having a burnout start temperature equal to or higher than the transition point of the vitrified binder and a burnout completion temperature lower than the maximum temperature of the intrinsic firing temperature of the vitrified binder is used. The manufacturing method of the vitrified grindstone.
前記出発固体原料として、前記気孔形成材を１０〜５０容積％含む出発固体原料を用いることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一に記載のビトリファイド砥石の製造方法。 The abrasive grains having the vitrified binder and the pore-forming material a forming step of forming at least containing starting solid material, before the baking step,
The method for producing a vitrified grindstone according to any one of claims 1 to 5 , wherein a starting solid material containing 10 to 50% by volume of the pore forming material is used as the starting solid material.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12986099A JP3615084B2 (en) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | Vitrified grinding wheel manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12986099A JP3615084B2 (en) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | Vitrified grinding wheel manufacturing method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000317844A JP2000317844A (en) | 2000-11-21 |
| JP3615084B2 true JP3615084B2 (en) | 2005-01-26 |
Family
ID=15020069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12986099A Expired - Fee Related JP3615084B2 (en) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | Vitrified grinding wheel manufacturing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3615084B2 (en) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2004106001A1 (en) * | 2003-05-30 | 2006-07-20 | ボッシュ株式会社 | Vitrified grinding wheel and manufacturing method thereof |
| CN1905992B (en) * | 2004-01-28 | 2011-01-19 | 吴砂轮株式会社 | Method for producing vitrified diamond whetstone |
| KR101195002B1 (en) | 2011-02-28 | 2012-10-29 | 이화다이아몬드공업 주식회사 | Vitrified bonder for micro blade, micro blade using the vitrified bonder and manufacturing method of the micro blade |
| JP2019181613A (en) * | 2018-04-06 | 2019-10-24 | 株式会社ノリタケカンパニーリミテド | Vitrified grindstone of coarse-composition homogeneous structure |
| CN114473889B (en) * | 2022-01-27 | 2023-04-25 | 中北大学 | Ceramic bond grinding wheel prepared from solid waste and method |
-
1999
- 1999-05-11 JP JP12986099A patent/JP3615084B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000317844A (en) | 2000-11-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH0716881B2 (en) | Vitrified superabrasive stone | |
| JP3336015B2 (en) | Manufacturing method of highly permeable whetstone | |
| JP4865426B2 (en) | Polishing tool and manufacturing method thereof | |
| EP1280631B1 (en) | Porous abrasive article having ceramic abrasive composites, methods of making, and methods of use | |
| US8771390B2 (en) | High porosity vitrified superabrasive products and method of preparation | |
| KR101143437B1 (en) | Method for producing vitrified diamond whetstone | |
| US20060137256A1 (en) | Vitrified grinding stone and method of manufacturing the same | |
| KR100362797B1 (en) | Glass Grinding Tool with Metal-coated Abrasives | |
| JP3542520B2 (en) | Vitrified whetstone | |
| JP3615084B2 (en) | Vitrified grinding wheel manufacturing method | |
| JPH0138628B2 (en) | ||
| JPH03184771A (en) | Porous vitrified grinding wheel and manufacture thereof | |
| JPH10138148A (en) | Vitrified extra-abrasive grain grinding wheel | |
| JPS62251077A (en) | Vitrifide grinding element | |
| JPH0857768A (en) | Vitrified bond grinding wheel for heavy grinding | |
| JP2021020263A (en) | Vitrified super finishing grinding wheel | |
| JP2975033B2 (en) | Vitrified super abrasive whetstone | |
| JP3281605B2 (en) | Vitrified bond whetstone and method of manufacturing the same | |
| JP2001009732A (en) | Vitrified bond grinding wheel and manufacture therefor | |
| JPS6257874A (en) | Super abrasive grain grindstone | |
| JP3226304U (en) | Vitrified heterogeneous grinding wheel | |
| JPH07108462A (en) | Vitrified bond grinding wheel with high grinding ratio | |
| JPH07108463A (en) | Vitrified bond grinding wheel with high grinding ratio | |
| JPH08141916A (en) | Vitrified bond grinding wheel with high grinding ratio | |
| JPS6341709B2 (en) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040413 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040614 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040707 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20040721 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20041026 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20041028 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071112 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081112 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081112 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091112 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091112 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101112 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111112 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111112 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121112 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121112 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131112 Year of fee payment: 9 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |