JP4023900B2

JP4023900B2 - 無機質中空体を含むビトリファイド砥石及びその製造方法

Info

Publication number: JP4023900B2
Application number: JP08982398A
Authority: JP
Inventors: 和行宮田; 道雄今井
Original assignee: 三井研削砥石株式会社
Priority date: 1998-04-02
Filing date: 1998-04-02
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2018-04-02
Also published as: JPH11285975A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、研削砥石の技術分野に属するものであり、特に無機質中空体を含むビトリファイド砥石及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、ビトリファイド砥石中に中空気孔を形成する１つの手法として、砥粒とは別にアルミナやコランダムなどの球またはこれに類する形状の無機質中空体を配合し、これらをビトリファイド結合材で結合することがなされている。このようなビトリファイド砥石は、例えば特公昭３７−８６９５号公報や特開昭６２−２５１０７７号公報に記載されている。
【０００３】
このような無機質中空体含有ビトリファイド砥石は、製造上においてはプレス成形及び焼成の工程を経ても所要の中空気孔が維持されるため気孔率が容易に制御できるという利点があり、また研削性能の点では研削時に無機質中空体が適度に破壊せしめられることで、自生発刃が良好になされるという利点がある。
【０００４】
しかるに、従来の以上のような無機質中空体含有ビトリファイド砥石は、研削加工中に無機質中空体が脱落する頻度がかなり高く、切れ味は良好であるが、研削比（被研削物の研削量と砥石の減耗量との比）が十分には高くないという難点のあることが判明した。
【０００５】
そこで、本発明は、以上のような従来技術の問題点を解決して、研削比が高く研削性能の良好な無機質中空体含有ビトリファイド砥石を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、以上の如き目的を達成するものとして、
アルミナ中空体と一般砥粒とをビトリファイド結合材により結合してなるビトリファイド砥石を製造する方法であって、
前記アルミナ中空体に前記ビトリファイド結合材のうちの一部及び糊材を混合し攪拌して第１混合体を調製する第１工程、
前記第１混合体に前記一般砥粒を混合し攪拌して第２混合体を調製する第２工程、
前記第２混合体に前記ビトリファイド結合材のうちの他部及び糊材を混合し攪拌して第３混合体を調製する第３工程、及び
前記第３混合体を成形して焼成する第４工程、
を含むことを特徴とする、ビトリファイド砥石の製造方法、
が提供される。
【０００７】
本発明の一態様においては、
前記第１工程は、前記アルミナ中空体に糊材及び水を混合し攪拌して第１ａ混合体を調製する第１ａ工程と、前記第１ａ混合体に前記ビトリファイド結合材の一部及び糊材を混合し攪拌して前記第１混合体を調製する第１ｂ工程とからなり、
前記第３工程は、前記第２混合体に糊材及び水を混合し攪拌して第３ａ混合体を調製する第３ａ工程と、前記第３ａ混合体に前記ビトリファイド結合材の他部及び糊材を混合し攪拌して前記第３混合体を調製する第３ｂ工程とからなる。
【０００９】
以上のような発明の一態様においては、前記一般砥粒としてアルミナ質砥粒及び炭化けい素質砥粒のうちの少なくとも一方を用いる。
【００１０】
以上のような発明の一態様においては、前記第３混合体は、前記アルミナ中空体１００重量部に対して、前記一般砥粒２０〜１００重量部、前記ビトリファイド結合材１０〜２０重量部、前記糊材３〜６重量部及び水１〜３重量部を含む。
【００１１】
以上のような製造方法により得られたビトリファイド砥石の一態様において、前記アルミナ中空体は外径が１〜５ｍｍで膜厚が０．２〜０．３ｍｍであり、前記一般砥粒は粒径が０．０７〜０．３ｍｍである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は本発明による無機質中空体を含むビトリファイド砥石の製造方法の一実施形態を説明する工程図である。
【００１４】
第１工程では、アルミナ中空体にビトリファイド結合材のうちの一部及び糊材を混合し攪拌して第１混合体を調製する。アルミナ中空体としては、例えば外径１〜５ｍｍで膜厚が０．２〜０．３ｍｍのものを用いることができる。また、糊材としては、ワックスエマルジョン、デキストリン、リグニンその他公知の糊材を用いることができる。ここで、球形以外の異方性アルミナ中空体の場合の外径としては長径を採用する。
【００１５】
第１工程は、第１ａ工程と第１ｂ工程とからなる。第１ａ工程では、上記アルミナ中空体１００重量部に対して第１糊材（例えばワックスエマルジョン）０．７５〜１．５重量部及び水０．５〜１．５重量部を混合し攪拌して第１ａ混合体を調製する。また、第１ｂ工程では、第１ａ混合体に対して平均粒径１０μｍ程度のビトリファイド結合材５〜１０重量部及び第２糊材（例えばデキストリン）０．７５〜１．５重量部を混合し攪拌して第１混合体を調製する。以上の第１工程により、アルミナ中空体に対して糊材が均等に付着し、この糊材によりビトリファイド結合材が均等且つ強固に固着した第１混合体が得られる。
【００１６】
第２工程では、第１混合体に一般砥粒２０〜１００重量部を混合し攪拌して第２混合体を調製する。一般砥粒としてはホワイトアランダム（ＷＡ）やアランダム（Ａ）などのアルミナ質砥粒やグリーンカーボランダム（ＧＣ）やカーボランダム（Ｃ）などの炭化けい素質砥粒を用いることができる。一般砥粒の粒度は、例えば＃６０〜２２０（粒径０．０７〜０．３ｍｍにほぼ対応）である。この第２工程により、アルミナ中空体に均等に付着したビトリファイド結合材に対して一般砥粒が均等に付着している第２混合体が得られる。
【００１７】
第３工程では、第２混合体に更にビトリファイド結合材のうちの他部及び糊材を混合し攪拌して第３混合体を調製する。
【００１８】
第３工程は、第３ａ工程と第３ｂ工程とからなる。第３ａ工程では、上記第２混合体に対して第１糊材（例えばワックスエマルジョン）０．７５〜１．５重量部及び水０．５〜１．５重量部を混合し攪拌して第３ａ混合体を調製する。また、第３ｂ工程では、第３ａ混合体に対して上記ビトリファイド結合材５〜１０重量部及び第２糊材（例えばデキストリン）０．７５〜１．５重量部を混合し攪拌して第３混合体を調製する。以上の第３工程により、アルミナ中空体に対して均等に付着した糊材により均等且つ強固に固着した第１半量（厳密に半分でなくともよく、例えば３５〜６５％であってもよい）のビトリファイド結合材に対して一般砥粒が均等に付着している形態に対して、更に均等に付着した糊材により残りの第２半量のビトリファイド結合材が均等且つ強固に固着した形態の第３混合体が得られる。
【００１９】
第４工程では、第３混合体を所望形状に成形して焼成する。成形は例えばプレスなどの常法により行うことができ、焼成温度は例えば１２００〜１３００℃である。
【００２０】
以上により、アルミナ中空体含有ビトリファイド砥石が得られ、この砥石では、図２に示すように、アルミナ中空体２の周囲に均等に固着したビトリファイド結合材４により一般砥粒６が均等に保持され、そして、ビトリファイド結合材によりアルミナ中空体２及び一般砥粒６どうしが強固に結合せしめられている。尚、図２において、符号８はアルミナ中空体２の内部以外に形成された気孔を示す。
【００２１】
このようにして得られたアルミナ中空体含有ビトリファイド砥石は、アルミナ中空体２が強固に結合保持せしめられているので、研削加工中にアルミナ中空体２が脱落するよりはむしろ本来の作用である部分的破壊に基づく切刃形成により徐々に減耗する傾向が著しく高くなり、切れ味が良好である上に研削比が高くなり研削性能は良好である。
【００２２】
また、このアルミナ中空体含有ビトリファイド砥石は、研削抵抗が低いため、高い切込みが可能であり、発熱が少なく研削焼けが発生しにくく、研削精度を向上させることができる。
【００２３】
以上の説明では、第１工程が第１ａ工程と第１ｂ工程とからなり、第３工程が第３ａ工程と第３ｂ工程とからなっているが、第１ａ工程で混合する材料と第１ｂ工程で混合する材料とを同時に混合した場合や第３ａ工程で混合する材料と第３ｂ工程で混合する材料とを同時に混合した場合にも類似の効果が得られる。
【００２５】
以下に、本発明の実施例を示す。
【００２６】
実施例１：
以下のようにして、図１に示す工程を行った。尚、アルミナ中空体として、外径２ｍｍのもの２０％と外径５ｍｍのもの８０％との混合体を用いた。アルミナ中空体の膜厚は０．２〜０．３ｍｍであった。
【００２７】
・第１ａ工程
アルミナ中空体１００重量部に対して第１糊材（ワックスエマルジョン）０．７５重量部及び水０．７５重量部を混合し攪拌して第１ａ混合体を調製した。
【００２８】
・第１ｂ工程
第１ａ混合体に対して平均粒径１０μｍのビトリファイド結合材（ＳｉＯ₂ ＝７０重量％；Ａｌ₂ Ｏ₃ ＝１７重量％；ＭｇＯ＝３重量％；その他１０重量％）５重量部及び第２糊材（デキストリン）１．５重量部を混合し攪拌して第１混合体を調製した。
【００２９】
・第２工程
第１混合体に一般砥粒（ＷＡ＃１００：粒径１６０μｍ）４０重量部を混合し攪拌して第２混合体を調製した。
【００３０】
・第３ａ工程
第２混合体に第１糊材（ワックスエマルジョン）０．７５重量部及び水０．７５重量部を混合し攪拌して第３ａ混合体を調製した。
【００３１】
・第３ｂ工程
第３ａ混合体に対して平均粒径１０μｍのビトリファイド結合材（ＳｉＯ₂ ＝７０重量％；Ａｌ₂ Ｏ₃ ＝１７重量％；ＭｇＯ＝３重量％；その他１０重量％）５重量部及び第２糊材（デキストリン）１．５重量部を混合し攪拌して第３混合体を調製した。
【００３２】
・第４工程
第３混合体をホイール形状にプレス成形して１２５０℃で焼成した。
【００３３】
実施例２：
以下のようにして、図１に示す工程を行った。尚、アルミナ中空体として、外径２ｍｍのもの２０％と外径５ｍｍのもの８０％との混合体を用いた。アルミナ中空体の膜厚は０．２〜０．３ｍｍであった。
【００３４】
・第１ａ工程
アルミナ中空体１００重量部に対して第１糊材（ワックスエマルジョン）０．７５重量部及び水０．７５重量部を混合し攪拌して第１ａ混合体を調製した。
【００３５】
・第１ｂ工程
第１ａ混合体に対して平均粒径１０μｍのビトリファイド結合材（ＳｉＯ₂ ＝６５重量％；Ａｌ₂ Ｏ₃ ＝２１重量％；ＣａＯ＝３重量％；その他１１重量％）６重量部及び第２糊材（デキストリン）１．５重量部を混合し攪拌して第１混合体を調製した。
【００３６】
・第２工程
第１混合体に一般砥粒（ＧＣ＃８０：粒径２００μｍ）３０重量部を混合し攪拌して第２混合体を調製した。
【００３７】
・第３ａ工程
第２混合体に第１糊材（ワックスエマルジョン）０．７５重量部及び水０．７５重量部を混合し攪拌して第３ａ混合体を調製した。
【００３８】
・第３ｂ工程
第３ａ混合体に対して平均粒径１０μｍのビトリファイド結合材（ＳｉＯ₂ ＝６５重量％；Ａｌ₂ Ｏ₃ ＝２１重量％；ＣａＯ＝３重量％；その他１１重量％）６重量部及び第２糊材（デキストリン）１．５重量部を混合し攪拌して第３混合体を調製した。
【００３９】
・第４工程
第３混合体をホイール形状にプレス成形して１２５０℃で焼成した。
【００４０】
比較例：
実施例１で使用したアルミナ中空体１００重量部に対して、実施例１で使用した一般砥粒４０重量部、実施例１で使用したビトリファイド結合材１０重量部、実施例１で使用した第１糊材１．５重量部、実施例１で使用した第２糊材３．０重量部、水１．５重量部を混合し攪拌して混合体を調製した。この混合体を実施例１と同様にしてホイール形状にプレス成形し焼成した。
【００４１】
加工例：
以上の実施例１、実施例２及び比較例で得られたアルミナ中空体含有ビトリファイド砥石を用いて、鋼材（ＳＫＤ１１ＨＲＣ６３）の表面を研削加工した。取り代を０．３５ｍｍとし、テーブル送り速度を１５ｍ／分とし、砥石の周速を２０００ｍ／分とし、設定切込量を１パス当たり５μｍとして加工した。
【００４２】
その結果、実際の切込量及び鋼材の加工後の表面粗さは以下の表１の通りであった。また、研削比は、比較例のものを１とした相対値で示すと以下の表１の通りであった。
【００４３】
【表１】

【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、研削比が高く研削性能の良好なアルミナ中空体含有ビトリファイド砥石が提供される。しかも、この砥石は、研削抵抗が低いため、高い切込みが可能であり、発熱が少なく研削焼けが発生しにくく、高い研削精度での加工が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による無機質中空体を含むビトリファイド砥石の製造方法の一実施形態を説明する工程図である。
【図２】本発明による無機質中空体を含むビトリファイド砥石の一実施形態を示す模式図である。
【符号の説明】
２アルミナ中空体
４ビトリファイド結合材
６一般砥粒
８気孔

Claims

アルミナ中空体と一般砥粒とをビトリファイド結合材により結合してなるビトリファイド砥石を製造する方法であって、
前記アルミナ中空体に前記ビトリファイド結合材のうちの一部及び糊材を混合し攪拌して第１混合体を調製する第１工程、
前記第１混合体に前記一般砥粒を混合し攪拌して第２混合体を調製する第２工程、
前記第２混合体に前記ビトリファイド結合材のうちの他部及び糊材を混合し攪拌して第３混合体を調製する第３工程、及び
前記第３混合体を成形して焼成する第４工程、
を含むことを特徴とする、ビトリファイド砥石の製造方法。
前記第１工程は、前記アルミナ中空体に糊材及び水を混合し攪拌して第１ａ混合体を調製する第１ａ工程と、前記第１ａ混合体に前記ビトリファイド結合材の一部及び糊材を混合し攪拌して前記第１混合体を調製する第１ｂ工程とからなり、
前記第３工程は、前記第２混合体に糊材及び水を混合し攪拌して第３ａ混合体を調製する第３ａ工程と、前記第３ａ混合体に前記ビトリファイド結合材の他部及び糊材を混合し攪拌して前記第３混合体を調製する第３ｂ工程とからなる、
ことを特徴とする、請求項１に記載のビトリファイド砥石の製造方法。
前記第１ａ工程で使用される糊材と前記第１ｂ工程で使用される糊材とが互いに異なり、前記第３ａ工程で使用される糊材と前記第３ｂ工程で使用される糊材とが互いに異なることを特徴とする、請求項２に記載のビトリファイド砥石の製造方法。
前記一般砥粒としてアルミナ質砥粒及び炭化けい素質砥粒のうちの少なくとも一方を用いることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のビトリファイド砥石の製造方法。
前記第３混合体は、前記アルミナ中空体１００重量部に対して、前記一般砥粒２０〜１００重量部、前記ビトリファイド結合材１０〜２０重量部、前記糊材３〜６重量部及び水１〜３重量部を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のビトリファイド砥石の製造方法。
前記一般砥粒の粒径は０．０７〜０．３ｍｍであり、前記ビトリファイド結合材の平均粒径は１０μｍ程度であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のビトリファイド砥石の製造方法。
請求項１〜６のいずれかに記載の製造方法により得られたビトリファイド砥石。
前記アルミナ中空体は外径が１〜５ｍｍで膜厚が０．２〜０．３ｍｍであり、前記一般砥粒は粒径が０．０７〜０．３ｍｍであることを特徴とする、請求項７に記載のビトリファイド砥石。