JP3661956B2

JP3661956B2 - 有気孔超砥粒メラミンボンドホイールの製造方法

Info

Publication number: JP3661956B2
Application number: JP04661596A
Authority: JP
Inventors: 卓弥仙波; 恵三竹内; 智彦秋山
Original assignee: Noritake Co Ltd; Noritake Super Abrasive Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd; Noritake Super Abrasive Co Ltd
Priority date: 1996-02-07
Filing date: 1996-02-07
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2016-02-07
Also published as: JPH09216163A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平滑加工と鏡面仕上加工とを一貫して行なう仕上加工に用いる有気孔超砥粒メラミンボンドホイールの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、金型の仕上加工に際して、平滑加工と鏡面仕上加工を一貫して行なうための超砥粒ホイールとして、超砥粒と弾性定数の高いメラミン樹脂の混合物からなり、その砥粒部分に気孔を形成した有気孔超砥粒メラミンボンドホイールが知られている。
この気孔の形成手段として、たとえば、特開平６−３１２３７５号公報には、超砥粒とメラミン樹脂とに炭酸水素ナトリウム等の水溶性粉末を混合し、この混合物を加熱成形した後に水溶性粉末を溶出させ、その後に小穴群を形成することが開示されている。
【０００３】
また、日本機械学会論文集（Ｃ編）６１巻５８５号論文Ｎｏ．９４−０８９９には、ダイヤモンド砥粒とメラミン樹脂とＰＶＡとの混合物に、発泡剤として炭酸水素ナトリウムと酸性ピロリン酸ソーダを使用して、加熱成形中に発泡させることが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この有気孔超砥粒メラミンボンドホイールにおいては、気孔含有率が高く、しかも、その気孔が均一に分布していることは、安定した研削及びキズ等が生じない良好な研削面を得るために極めて重要である。
しかしながら、上記の方法では、いずれの場合も、気孔率が７０体積％以上を超えると気孔が部分的に大きくなり、均一で、且つ、安定した状態の気孔構造を得ることは困難である。
【０００５】
本発明において解決しようとする課題は、６０体積％以上、とくに７０体積％以上の高い気孔率を有する有気孔超砥粒ホイールにおける均一な気孔分布の達成にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、超砥粒と樹脂とからなり、発泡剤を用いずに６０体積％以上の気孔率で、且つ、均一な発泡構造を有する有気孔超砥粒メラミンボンドホイールの製造方法であって、ダイヤモンドまたはＣＢＮからなる超砥粒と、メラミン樹脂とポリビニルアルコール樹脂（ＰＶＡ）からなる樹脂を混合し、その混合物を成形炉の金型内に装填し、前記成形炉は、真空ポンプと窒素ガスポンプによって圧力調整可能で、且つ、その内周囲に配置されたヒーターによって温度調整可能な水冷密閉容器であり、前記金型は前記水冷密閉容器内に配置されたシリンダー状金型とピストン状金型とからなり、前記シリンダー状金型が自由に上下できるように形成されており、前記金型内に充填された混合物の加熱成形時に発生する気化物による内圧と炉内圧力とを釣り合わせ、炉内圧力を０．１〜０．３ＭＰａとすることを特徴とする。本発明は係る構成によって、発泡剤を添加配合しなくても、下記の反応式に示すように、メラミン樹脂の加熱硬化反応時に発生する水分を初めとする気化物によって形成された気孔を有するもので、気孔含有率が高く、しかも、均一な発泡構造を有する有気孔メラミンボンドホイールが得られる。
【０００７】
【化１】

【０００８】
【発明の実施の形態】
この有気孔メラミンボンドホイールは、超砥粒とメラミン樹脂とＰＶＡとの混合物を加熱成形するにあたり、加熱成形時に発生する水分等の気化物による内圧と成形に際して炉内の圧力のような外圧とを釣り合わせることによって得ることができる。
とくに均一且つ緻密な気孔を発生させるためには、超砥粒とメラミン樹脂とＰＶＡとの混合物が加熱硬化反応時に発生する水分等の気化物により発泡可能な範囲内において、炉内の圧力は極力高い圧力にすることが好ましい。
【０００９】
超砥粒とメラミン樹脂とＰＶＡとの混合物の配合割合は、超砥粒を５から５０体積％、メラミン樹脂を４０から９５体積％、ＰＶＡを０から１０体積％であるが、研削を安定して行うために超砥粒を１２から３５体積％、メラミン樹脂を６５から８８体積％、ＰＶＡを２から８体積％にするのが好ましい。
【００１０】
【実施例】
実施例１
砥粒に平均５μｍのダイヤモンドを２５体積％、樹脂にメラミン樹脂を７０体積％、ＰＶＡを５体積％混合し、混合物を仮成形金型に充填し、常温で１３．９ＭＰａの圧力で圧縮した。その後、成形炉内で１５５°Ｃで３０分の加熱を行い、成形炉内の圧力を０．１、０．２、０．３、０．４ＭＰａと変化させて、直径が３０ｍｍ、厚さが１５ｍｍのペレット状、気孔率８５体積％のホイールを試作した。
【００１１】
図１にその成形炉を示す。同図に示すように、この成形炉は、水冷密閉容器１の内周囲にヒーター２を配置して、温度調節機８により炉内温度を０〜５００°Ｃに調整でき、また、真空ポンプ３と窒素ガス供給ポンプ４によって、炉内圧力を１０^-2〜０．５ＭＰａに調整できるようになっている。混合物Ｐは、容器内に載置された断熱材５の上に配置した金型６内に装填する。
その加熱に当たって、金型６−ａをシリンダー状、金型６−ｂをピストン状にし、金型６−ｂが自由に上下できるようにして、加熱成形時に発生する水分等の気化物による内圧と外圧、すなわち、成形炉内の圧力との釣り合いを、真空ポンプ３と窒素ガス供給ポンプ４による炉内の圧力調整により可能とした。炉内の圧力は圧力計７にて確認した。
【００１２】
図２に試作したホイールの気泡状態を示す。炉内の圧力が０．１ＭＰａから０．３ＭＰａに変化するに伴い、発生した気孔が小さく緻密に且つ均一になることがわかる。０．４ＭＰａでは炉内の圧力が高く加熱硬化反応時に発生する水分等の気化物による発泡が不十分となり設定した８５体積％の気孔率にならなかった。
【００１３】
以下、上記のぺレットを幅４ｍｍの６号ストレートカップ形状のホイールに成形した後、これを立て形マシニングセンターの主軸に取り付けて、超硬合金の平面研削に使用した結果を示す。研削条件として、３μｍホイールを切り込んだ後１００パスのノーカット研削を行った後、再度３μｍのホイール切り込みを与えるといった方式の平面研削を、設定ホイール切り込み量が３０μｍに達するまで行った。図３に法線研削抵抗と設定ホイール切り込み量の関係を示す。成形中の炉内圧力が０．１ＭＰａから０．３ＭＰａに変化するに伴い法線研削抵抗の増加割合、すなわち、傾きの程度が少なくなり、低い研削抵抗で安定した研削が可能であることがわかる。炉内圧力を０．４ＭＰａにしたものは気孔率が設定値である８５体積％より少なかったため、０．３ＭＰａのものに比べ急激な研削抵抗の増加を示した。
【００１４】
つまり、成形する時の炉内圧力を、加熱硬化反応時に発生する水分等の気化物により発泡可能な範囲内において、極力高くすることにより、均一且つ緻密な気孔をホイール内に発生させることが可能となり、低い研削抵抗で安定した研削が可能であることがわかる。
【００１５】
実施例２
砥粒に平均５μｍのダイヤモンドを２５体積％、樹脂にメラミン樹脂を７０体積％、ＰＶＡを５体積％混合し、混合物を仮成形金型に充填し、常温で１３．９ＭＰａの圧力で圧縮した。その後、成形炉内で１５５°Ｃで３０分の加熱を行い、成形炉内の圧力を加熱硬化反応時に発生する水分等の気化物により発泡可能な範囲内において、極力高くし、直径が３０ｍｍ、厚さが１５ｍｍのぺレット状、気孔率６０から９０体積％のホイールを試作した。成形炉は前記した図１の成形炉を使用した。
【００１６】
図４に試作したホイールの発泡状態を示す。気孔率６０、７０、８０、９０体積％すべてのホイールにおいて気孔が均一に分布していることがわかる。
【００１７】
以下、実施例１と同様に上記のぺレットを幅４ｍｍの６号ストレートカップ形状のホイールに成形した後、これを立て形マシニングセンターの主軸に取り付けて、超硬合金の平面研削に使用した結果を示す。図５に法線研削抵抗と設定ホイール切り込み量の関係を示す。気孔率が６０から８５体積％に変化するに伴い、法線研削抵抗の増加割合（傾き）が少なくなり、低い研削抵抗で安定した研削が可能であることがわかる。
【００１８】
以上の実施例においては、ダイヤモンド砥粒を使用した例について説明したが、同様の平均径を有するＣＢＮ砥粒についても同様に均一な気孔が発生することを確認している。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によって以下の効果を奏することができる。
（１）超砥粒ホイールの製造工程において発泡剤を添加しないために、発泡剤を添加する工程がなく、製造工程の簡略化ができる。
（２）超砥粒ホイールの製造工程において発泡剤を添加しないために、発泡剤の分散不良による発泡の不均一、つまりホイール内の気孔の不均一が発生しない。
（３）気孔率６０体積％以上においても、均一な気孔が発生する超砥粒メラミンボンドホイールを製造することができる。
（４）研削において、研削抵抗が安定し良好な研削加工面（鏡面）が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のメラミンボンドホイールの製造に使用する成形炉の例を示す。
【図２】得られたメラミンボンドホイールの粒子構造の気孔の構成状態を示す。
【図３】法線研削抵抗と設定ホイール切り込み量の関係を示す。
【図４】試作したホイールの粒子構造の発泡状態を示す。
【図５】法線研削抵抗と設定ホイール切り込み量の関係を示す。
【符号の説明】
１水冷密閉容器２ヒーター３真空ポンプ
４窒素ガス供給ポンプ５断熱材
６、６−ａ、６−ｂ金型７圧力計８温度調節機Ｐ混合物

Claims

超砥粒と樹脂とからなり、発泡剤を用いずに６０体積％以上の気孔率で、且つ、均一な発泡構造を有する有気孔超砥粒メラミンボンドホイールの製造方法であって、
ダイヤモンドまたはＣＢＮからなる超砥粒と、メラミン樹脂とポリビニルアルコール樹脂（ＰＶＡ）からなる樹脂を混合し、
その混合物を成形炉の金型内に装填し、
前記成形炉は、真空ポンプと窒素ガスポンプによって圧力調整可能で、且つ、その内周囲に配置されたヒーターによって温度調整可能な水冷密閉容器であり、前記金型は前記水冷密閉容器内に配置されたシリンダー状金型とピストン状金型とからなり、前記シリンダー状金型が自由に上下できるように形成されており、
前記金型内に充填された混合物の加熱成形時に発生する気化物による内圧と炉内圧力とを釣り合わせ、炉内圧力を０．１〜０．３ＭＰａとする有気孔超砥粒メラミンボンドホイールの製造方法。
混合物が、超砥粒を５から５０体積％、メラミン樹脂を４０から９５体積％、ＰＶＡが１０体積％以下の配合割合である請求項１に記載の有気孔超砥粒メラミンボンドホイールの製造方法。