JP3962966B2

JP3962966B2 - 超砥粒砥石を配設した砥石車及びその製造方法

Info

Publication number: JP3962966B2
Application number: JP22865798A
Authority: JP
Inventors: 定幸矢野
Original assignee: 矢野和也; 出口佳代
Priority date: 1998-07-28
Filing date: 1998-07-28
Publication date: 2007-08-22
Anticipated expiration: 2018-07-28
Also published as: JP2000042930A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はオフセット砥石車又は回転切断砥石車に関し、更に詳しくは、砥石車の表面の一部にダイヤモンド砥粒等の超砥粒を配設した砥石車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のオフセット砥石や切断砥石等の砥石車は、炭化珪素、金剛砂等よりなる砥粒を結合剤と共に円盤状に圧縮成型したのち、熱処理して結合剤を硬化して一体成形して製造され、全体が一体のものであった。又ダイヤモンド砥粒や立方晶窒化硼素（ＣＢＮ）砥粒等の超砥粒を用いた砥石車は金属製砥石車の表面にダイヤモンド砥粒等を添着したものが用いられている。
【０００３】
一方、特開昭４９−１３２６８８号には孔容量（多孔度）が小さく比較的硬質の扇形研削部材と、孔容量（多孔度）が大きく比較的軟質の扇形研削部材を交互に配設して砥石車を構成することにより、砥石車の目詰まりを防止し、研削効率を高めることが提案されている。この多孔度が小さく比較的硬質の扇形研削部材と、多孔度が大きく比較的軟質の扇形研削部材を交互に配設した砥石車は、その軟質と硬質の扇形研削部材をそれぞれ別個に、砥粒を成型、焼成してセグメントとして製作した後、これらを交互に配列して互いに接着等により円盤状に組立たものであって、その製造工程が極めて複雑であり、扇形のセグメント同志の接着強度が弱く、研削作業中にその砥石車のセグメントの接着部分から欠けたり割れたりする虞があった。
【０００４】
又本発明者は、特願平６−２８００６２号において、砥粒を結合剤等と配合してなる砥粒配合物を円板状に圧縮成型し、焼成してなる砥石車において、該砥石車の片面に波型の凹凸を有し、該波型は該砥石車の中心部から外周部に向って多数の波頭線が略放射状方向に延び且つ該砥石車の中心と同心の同心円に沿った断面における砥石車表面の形状が波状をなす波型であって、該波型の凸部の砥石車内部の砥粒密度が小さく、該波形の凹部の砥石車内部の砥粒密度が大きいことを特徴とするオフセット砥石車を開示した。
【０００５】
更に本発明者は、特願平７−１１９３９０号（特開平８−２９０３６２号）において、底に円板状の下型を嵌合して軸線が鉛直になるように設置した円筒内で上型と下型の間に結合剤を混合した砥粒粉末よりなる砥粒配合物を挟んで高圧でプレスして円板状に成形した後、その円板状成型品を加熱焼成する砥石車の製造法において、該円筒内で上面に凹凸を有する下型上面に一定の厚さに砥粒配合物を堆積して砥粒層となし、該砥粒層の上に下面に凹凸を有する上型を置いてプレス成形し、両面に凹凸を有する円板状に成型することにより、切断砥石車の内部に砥粒密度の高い部分から砥粒密度の低い部分まで砥粒密度の分布を形成することを特徴とする切断砥石車の製造法及びその切断砥石車を開示した。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のダイヤモンド砥石車やＣＢＮ砥石車は、硬質材料の研削の効率がすぐれているが、極めて高価であり、又ダイヤモンド砥粒が目詰まりを起こすと切削効率が低下する。特にアルミニウム、銅、真鍮等の軟質金属等を研削したり、或いは塗装面の塗膜の研削除去のために使用すると、しばしば目詰まりを起こし、切れ味が悪化し、摩擦熱によりダイヤモンドが燃焼劣化し、砥石の寿命が低下するという問題があった。
【０００７】
従って本発明は、安価に使用することができるダイヤモンド砥石車やＣＢＮ砥石車を提供することを目的とする。更に本発明の他の目的は、研削速度がすぐれ、長寿命で且つ目詰まりの少ない砥石車を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明者は鋭意研究を重ねた結果、通常の砥石車に用いられる炭化珪素等の砥粒を用いたオフセット砥石車又は切断砥石車の切削面の一部にダイヤモンドチップ等の超硬チップ板を埋設し、或いはダイヤモンド砥粒等の超砥粒を配置して一体成形することにより、砥石車の表面の一部に超砥粒を配設することができ、この砥石車は炭化珪素等の通常の研削砥粒部とダイヤモンドチップ等の超硬チップが交互に配置されて交互に被研削物に摺動し、ダイヤモンド研削砥石チップ等の目詰まりを極めて小さくすることができること、ダイヤモンドの使用量を極めて少なくして、切削効率を上げることができることを見出し本発明を完成するに到った。
【０００９】
即ち、砥粒を結合剤等と配合してなる砥粒配合物を圧縮成型し、焼成してなる砥石車において、該砥石車の表面の一部がダイヤモンド砥粒等よりなる超砥粒を含む砥石により形成されて全体が一体成形され、砥石車の回転、研削時に超砥粒を含む砥石部分と超砥粒を含まない砥石部分が交互に被研削作物に摺動するようにしたことを特徴とする超砥粒砥石を配設した砥石車を要旨とする。
【００１０】
他の本発明は、底に円板状の下型を嵌合して軸線が鉛直になるように設置した円筒内で上型と下型の間に結合剤を混合した砥粒粉末よりなる砥粒配合物を挟んで高圧でプレスして円板状に成形した後、その円板状成型品を加熱焼成する砥石車の製造法において、該円筒内で該下型上面に超砥粒チップを適数個配置し、その上に一定の厚さに砥粒配合物を堆積して砥粒層となし、その上に上型をかぶせて圧縮成形し、砥粒配合物と超砥粒チップを一体成形することを特徴とする超砥粒砥石を配設した砥石車の製造方法を要旨とする。
【００１１】
更に他の本発明は底に円板状の下型を嵌合して軸線が鉛直になるように設置した円筒内で上型と下型の間に結合剤を混合した砥粒粉末よりなる砥粒配合物を挟んで高圧でプレスして円板状に成形した後、その円板状成型品を加熱焼成する砥石車の製造法において、該円筒内で該下型上面の一部の適数個所に超砥粒を含む砥粒配合物を配設し、その上に一定の厚さに超砥粒を含まない砥粒配合物を堆積して砥粒層となし、その上に上型をかぶせて圧縮成形し、全体を一体成形することを特徴とする超砥粒砥石を配設した砥石車の製造方法を要旨とする。
【発明の実施の形態】
【００１２】
次に本発明の内容を図面により詳細に説明する。図１は本発明の砥石車の一例のオフセット形砥石車の平面図、図２は同Ａ−Ａ断面図、図３は同円弧Ｂ−Ｂに沿う拡大断面図である。１はオフセット砥石車２の砥粒部１であり、公知の砥石車と同様の炭化珪素等の砥粒よりなる。
【００１３】
オフセット砥石車２の表面３に放射状に波頭線４が延び、同心円の沿った断面が鋸歯状波をなす波型５の凹凸を設ける。鋸歯状波の緩い斜面が砥石車の回転方向前方に面し、鋸歯状波の急斜面が回転方向後方に向くように設けるのが好ましいが、逆方向に向くように設けることもできる。波型５の放射状の波の数は特に制限はないが、砥石車の直径やその使用目的に応じて、１０〜１００の波数が用いられる。例えば直径１００mmのオフセット砥石車２に対しては、１５〜５０の波数が好ましく用いられる。
【００１４】
６はオフセット砥石車２の表面３に埋設されたダイヤモンドチップ等の超砥粒チップ板６であり、表面３の波型５の緩い側の斜面よりなる波面７に沿って表面が露出するように埋設されている。超砥粒チップ板６はダイヤモンド砥粒、立方晶窒化硼素（ＣＢＮ）砥粒、タングステンカーバイド砥粒等の超砥粒をメタルボンド、ビトリファイドボンド、レジノイドボンド等の公知の結合法で結合したもの、上記超砥粒と溶融アルミナや炭化珪素等よりなる一般砥粒を混合して公知の砥石車の製造法と同様の方法により圧縮成形したのち焼成して製造したもの、上記超砥粒とボリイミド樹脂等の耐熱合成樹脂粉末と混合して圧縮成形したもの、ポリイミド樹脂等の耐熱合成樹脂製の基板上にダイヤモンド砥粒、ＣＢＮ砥粒等の超砥粒を電着、メタルボンド、ビトリファイドボンド、レジノイドボンド等の公知の結合法で固着したもの等が用いられる。
【００１５】
超砥粒チップ板６の形状及び大きさは特に制限はないが、厚さ１．５〜３．５mmのものが用いられ、例えば厚さ２mm程度の薄い細長い板状のものが用いられる。又チップ板６は全体が一定の厚みを有しないで、一端が厚く他端が薄くなる楔形の形状を有するものでもよい。超砥粒チップ板６を図１乃至図３に示すようにオフセット砥石車２の波型５の斜面７に沿って放射状に等間隔に埋設するのが望ましい。波型５の１つの斜面７全面を覆うように埋設してもよいし、超砥粒チップ板６の幅を狭くして、図４に示すように１つの波面７の波頭線４に近い部分のみに埋設してもよい。
【００１６】
埋設する超砥粒チップ板６の数は特に制限はないが、２枚乃至１２枚が用いられ、少なくともチップ板６を配設しない波型５の斜面７が所々に存在すればよいが、埋設数を多くするとコストが嵩む割りに切削効率向上の効果が少ないので、コスト対効果を考慮して超砥粒チップ板６の埋設数を決定する。図１に示すような直径１００mm、波数３６のオフセット砥石車２の場合、３〜６枚の超砥粒チップ板６が好ましく用いられる。
【００１７】
図５は本発明の超砥粒砥石を配設した砥石車の他の実施態様を示す平面図であり、通常の平面状切削面を有するオフセット砥石車２の表面３に超砥粒チップ板６を放射状に埋設し、更に円周の一部に沿って埋設したものである。オフセット砥石車２の表面３に放射状に超砥粒チップ板６を埋設する代わりに、図６に示すように円形その他任意の形状の超砥粒チップ板６をオフセット砥石車２の表面に適宜配設することもできる。オフセット砥石車２の平面状の表面３に超砥粒チップ板６を埋設するときには、超砥粒チップ板６の面がオフセット砥石車２の表面３から若干突出するようにするのが好ましい。突出高さは特に制限はないが、突出高さが研削時の振動に影響を与えるので、０．３〜１mmの高さが好ましい。
【００１８】
本発明の超砥粒チップを埋設した砥石車は切断砥石車、カップ形砥石車にも適用することができる。図７、図８は本発明の超砥粒チップを埋設した切断砥石車の一例の平面図及び円弧Ｃ−Ｃに沿う断面図である。図１乃至図３に示すオフセット砥石車２の表面３の波型５と同様の放射状波型５が切断砥石車９の両面に設けられている。両面の波型５の波面７に沿って複数個の超砥粒チップ板６が放射状に埋設される。切断砥石車９の片面にのみ超砥粒チップ板６を埋設してもよい。
【００１９】
切断砥石車９の波面７に埋設される超砥粒チップ板６も前記オフセット砥石車２に埋設した超砥粒チップ板６と同様のものを用いることができるが、切断砥石車９の厚みを考慮して、オフセット砥石車２の場合よりも薄い適当な厚みの超砥粒チップ板６が選択される。放射状に埋設する超砥粒チップ板６は切断砥石車９の周辺に近い、実際に切断に使用される部分のみに埋設すれば充分である。切断砥石車９に埋設する超砥粒チップ板６の数は片面に２〜６個が好ましく、両面に埋設する場合はその位置が交互に等間隔になるように配設するのが望ましい。
【００２０】
図９及び図１０は本発明の超砥粒チップを埋設した切断砥石車の他の実施態様を示す。切断砥石車９は通常の平面状切断砥石車９であり、その両面には波型は形成されていない。平面状切断砥石車９の片面又は両面に任意の形状の超砥粒チップ板６を適数個埋設する。超砥粒チップ板６が切断砥石車９の表面３から僅かに突出するように埋設することができる。
【００２１】
本発明の超砥粒チップを埋設した砥石車を製造する方法は、例えば図１〜図３に示すオフセット砥石車２の場合には、図１１の断面図に示すように円筒状外型１０と上面に放射状波型を有する下型１１及びオフセット砥石車２の裏面を反転した形状の下面を有する上型１３よりなる金型を用いる。下型１１及び上型１３の中央にはそれぞれピン１４を挿通する中心孔１５を有する。
【００２２】
この金型の円筒状外型１０の底部に下型１１を嵌め、その波型の波面に沿って超砥粒チップ板６を配置し、その上に薄く後述の砥粒配合物１６を入れ、全体を一定の深さにならす。その砥粒層１２上で下端中央部がへ字状に窪んだ成形板を回転して、砥粒層１２上面中央が山形になるように充填し、その上にガラス繊維等よりなる補強布１７を載置し、更に同様にして砥粒配合物１６を一定の深さに入れてその上を上型１３で押さえ、油圧プレス装置で加圧する。必要に応じてガラス繊維等よりなる補強布１７を砥粒層１２の上面、或いは砥粒層１２の中間にもう一枚挟んでプレスしてもよい。
【００２３】
本発明の砥石車の製造に用いられる砥粒は炭化珪素、アルミナ、ジルコニヤ、金剛砂等公知の砥石車用砥粒を用いることができる。砥粒に結合剤としてレゾール型或いはベンジリックエーテル型等の液状フェノール樹脂及び粉状フェノール樹脂を配合して砥粒配合物１６とする。その配合割合は砥粒１００重量部に対し結合剤の量は１０〜３０重量部が適当であり、１５〜２５重量部が更に好ましい。
【００２４】
砥粒配合物１６には更に有機溶媒その他の液状の流動性調整剤を添加することができる。又、氷晶石、炭酸カルシウム等の粉状充填剤、着色料等通常の砥石車の製造の際に砥粒に配合する添加物を適宜配合することができる。
【００２５】
金型により砥粒配合物１６をプレスする圧力は特に制限はないが、通常１００〜１５０kgf/cm2が用いられる。プレス温度は８０〜１００℃の通常のプレス温度が用いられる。
【００２６】
このようにして円板状に成型された砥粒成型体は１７０〜１８０℃で約２４時間かけて焼成される。最初の１４時間で常温から１７０℃付近まで徐々に昇温し、その後１７０〜１８０℃で約１０時間保った後、徐冷する。
【００２７】
本発明の砥石車の製造の際、砥粒配合物１６に粉状ゴムを配合すると弾性を有する砥石車が得られる。特に上型１３の下に補強布１７の上になるように入れる砥粒配合物１６はゴムを配合したものが望ましい。補強布１７の上にゴムを配合した砥粒配合物１６を入れると、プレスしたときガラス繊維に無理な応力がかかって繊維が切断されるのを防止することができる。ゴムを配合するときは上記の焼成温度を配合するゴムの種類に応じて適当な温度に調節する必要がある。
【００２８】
砥石車を構成する砥粒配合物１６全体に粉状ゴムを配合すると砥石車全体が可撓性を有する弾性砥石車となる。粉末ゴムの種類は特に制限はないが、ＳＢＲ、ＮＢＲ等の合成ゴム、天然ゴムが好ましく用いられる。粉状ゴムの配合量は必要な可撓性に応じて調節することができる。例えば砥粒１００重量部に対してゴム粉末１０〜７００重量部を添加することができる。
【００２９】
上記粉状ゴムの代わりに熱硬化性のポリウレタン樹脂のような弾性体粉末を用いることもできる。ポリウレタン樹脂粉末を用いると、粉状ゴムを配合した場合よりも弾性砥石車の耐熱性が高くなり、重研削が可能となる。
【００３０】
本発明の超砥粒チップを埋設した切断砥石車９を製造する方法も、本質的には上記オフセット砥石車２の製造方法と同様であり、下型１１及び上型１３を略平面状のものを使用すればよい。両面に波形を有する切断砥石車９の両面に超砥粒チップ板６を有する切断砥石車９を製造する場合は、上型１３の下面にも波型５を設け、その上型１３の波面７に沿って、適当な粘着剤等で超砥粒チップ板６を一時的に保持して、砥粒層１２上に被せるようにすればよい。
【００３１】
上記の説明では本発明の超砥粒砥石を配設した砥石車を製造する方法として、予め超砥粒を含む砥粒を板状等のチップ状に成形、焼成したチップ板６を砥石車の成形用下型１１の上面の適数個所に配置して一般砥粒配合物で覆い、全体を一体成形する方法を示したが、予め成形したチップ板６を用いる代わりに、超砥粒を配合した砥粒配合物を上記砥石車の成形用下型１１の上面の適数個所に適当な治具を用いて層状に配置し、その上を一般砥粒配合物で覆い、上型１３を被せて、全体を一体成形し、焼成して製造することができる。この方法によれば、超砥粒を含む部分と一般砥粒のみからなる部分が連続的に一体に結合して、砥石車全体の結合強度が強化される。
【００３２】
上記の本発明の超砥粒砥石を配設した砥石車の製造法のうち、超砥粒チップ板６を用いる方法と超砥粒を用いて直接砥石車を成形する方法を比較すると、超砥粒チップ板６を用いる方法は、砥石車全体を成形、焼成する条件と、超砥粒チップ板６のみを成形、焼成する条件を別々に設定することができるので、砥石車の超砥粒砥石の部分と一般砥粒砥石の部分の性状を別々に自由に選択することが可能となる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の超砥粒チップを埋設した砥石車によれば、一般砥粒を用いる通常の砥石車に比較して、切削速度が大幅に向上する。従来の金属基板上に超砥粒チップを固着した砥石車では、目詰まりを生ずる場合でも、本発明の砥石車の場合は一般砥粒の部分と超砥粒チップ板の部分が交互に工作物に摺動するために、脱落した一般砥粒が清掃効果を発揮して、軟質金属を切削する場合でも超砥粒の砥石の目詰まりが全く生じない。
【００３４】
砥粒配合物１６にゴム等の弾性体粉末を配合すると弾性砥石車が得られ、曲面の研削に好都合である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超砥粒砥石を配設した砥石車の一例の平面図である。
【図２】本発明の超砥粒砥石を配設した砥石車の一例のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の超砥粒砥石を配設した砥石車の一例の円弧Ｂ−Ｂに沿う断面図である。
【図４】本発明の超砥粒砥石を配設した砥石車の一例の円弧Ｂ−Ｂに沿う断面図である。
【図５】本発明の超砥粒砥石を配設した砥石車の一例の平面図である。
【図６】本発明の超砥粒砥石を配設した砥石車の一例の平面図である。
【図７】本発明の超砥粒砥石を配設した砥石車の一例の平面図である。
【図８】本発明の超砥粒砥石を配設した砥石車の一例の円弧Ｃ−Ｃに沿う断面図である。
【図９】本発明の超砥粒砥石を配設した砥石車の一例の平面図である。
【図１０】本発明の超砥粒砥石を配設した砥石車の一例の円弧Ｄ−Ｄに沿う断面図である。
【図１１】本発明の超砥粒砥石を配設した砥石車の製造方法の説明図である。
【符号の説明】
１砥粒部
２オフセット砥石車
３表面
４波頭線
５波型
６超砥粒チップ板
７波面
９切断砥石車
１０円筒状外型
１１下型
１２砥粒層
１３上型
１４ピン
１５中心孔
１６砥粒配合物
１７補強布

Claims

砥粒を結合剤等と配合してなる砥粒配合物を圧縮成型し、焼成してなる砥石車において、該砥石車の表面の一部がダイヤモンド砥粒等よりなる超砥粒を含む砥石により形成されて全体が一体成形され、砥石車の回転、研削時に超砥粒を含む砥石部分と超砥粒を含まない砥石部分が交互に被研削作物に摺動するようにしたことを特徴とする超砥粒砥石を配設した砥石車。
該砥石車の表面にダイヤモンドチップ等の超砥粒チップを埋設して一体成形した請求項１記載の超砥粒砥石を配設した砥石車。
該砥石車の表面の一部はダイヤモンド砥粒等の超砥粒を含む砥粒を配置し、他の部分には一般砥粒を配置して、全体を一体成形した請求項１記載の超砥粒砥石を配設した砥石車。
該砥石車がオフセット砥石車である請求項１、２又は３記載の超砥粒砥石を配設した砥石車。
該砥石車の表面に波型の凹凸を有し、該波型は該砥石車の中心部から外周部に向って多数の波頭線が略放射状方向に延び且つ該砥石車の中心と同心の同心円に沿った断面における砥石車表面の形状が波状をなす波型であって、該波型の波面に沿って放射状にダイヤモンドチップ等の超砥粒チップを埋設した請求項４記載の超砥粒砥石を配設した砥石車。
該砥石車が切断砥石車である請求項１、２又は３記載の超砥粒砥石を配設した砥石車。
該砥石車がカップ形砥石車である請求項１、２又は３記載の超砥粒砥石を配設した砥石車。
該砥石車の片面又は両面に波型の凹凸を有し、該波型は該砥石車の中心部から外周部に向って多数の波頭線が略放射状方向に延び且つ該砥石車の中心と同心の同心円に沿った断面における砥石車表面の形状が波状をなす波型であって、該砥石車の片面又は両面の該波型の波面に沿って放射状にダイヤモンドチップ等の超砥粒チップを埋設した請求項６記載の超砥粒チップを埋設した砥石車。
該砥粒配合物にゴム等の弾性物粉末を配合した請求項１、２、３、４、５、６、７又は８記載の超砥粒砥石を配設した砥石車。
該超砥粒がダイヤモンド砥粒、立方晶窒化硼素（ＣＢＮ）砥粒、タングステンカーバイド砥粒等の超砥粒である請求項１、２、３、４、５、６、７、８又は９記載の超砥粒砥石を配設した砥石車。
該超砥粒チップがダイヤモンド砥粒、立方晶窒化硼素（ＣＢＮ）砥粒、タングステンカーバイド砥粒等の超砥粒を公知の結合法で結合した超砥粒チップ板である請求項２記載の超砥粒砥石を配設した砥石車。
該超砥粒チップがダイヤモンド砥粒、立方晶窒化硼素（ＣＢＮ）砥粒、タングステンカーバイド砥粒等の超砥粒と溶融アルミナや炭化珪素等よりなる一般砥粒を混合して圧縮成形したのち焼成して製造した超砥粒チップ板である請求項１１記載の超砥粒砥石を配設した砥石車。
該超砥粒チップがダイヤモンド砥粒、立方晶窒化硼素（ＣＢＮ）砥粒、タングステンカーバイド砥粒等の超砥粒をポリイミド樹脂等の耐熱合成樹脂製の基板上にダイヤモンド砥粒、ＣＢＮ砥粒等の超砥粒を電着、メタルボンド、ビトリファイドボンド、レジノイドボンド等の公知の結合法で固着した超砥粒チップ板である請求項２記載の超砥粒砥石を配設した砥石車。
底に円板状の下型を嵌合して軸線が鉛直になるように設置した円筒内で上型と下型の間に結合剤を混合した砥粒粉末よりなる砥粒配合物を挟んで高圧でプレスして円板状に成形した後、その円板状成型品を加熱焼成する砥石車の製造法において、該円筒内で該下型上面に超砥粒チップを適数個配置し、その上に一定の厚さに砥粒配合物を堆積して砥粒層となし、その上に上型をかぶせて圧縮成形し、砥粒配合物と超砥粒チップを一体成形することを特徴とする超砥粒砥石を配設した砥石車の製造方法。
底に円板状の下型を嵌合して軸線が鉛直になるように設置した円筒内で上型と下型の間に結合剤を混合した砥粒粉末よりなる砥粒配合物を挟んで高圧でプレスして円板状に成形した後、その円板状成型品を加熱焼成する砥石車の製造法において、該円筒内で該下型上面の一部の適数個所に超砥粒を含む砥粒配合物を配設し、その上に一定の厚さに超砥粒を含まない砥粒配合物を堆積して砥粒層となし、その上に上型をかぶせて圧縮成形し、全体を一体成形することを特徴とする超砥粒砥石を配設した砥石車の製造方法。