JP4136060B2 - 自己の部分破壊による切刃再生の可能なアルミナ砥粒、その製造方法及びそれを用いた研削砥石 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、研削の技術分野に属するものであり、特に研削砥石に用いられる砥粒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】
結合材により砥粒を結合保持してなる研削砥石の研削性能を継続させるためには、切刃としての切れ味の低下した砥粒を周囲の結合材とともに脱落させ新規な砥粒を露出させること（自生発刃）が必要であるとされている。このような自生発刃作用を高めるために、砥石の気孔率の設定や結合材と砥粒との組合せの選択などがなされている。
【０００３】
自生発刃作用を高めるための砥粒自体についての改善もなされており、そのうちの一例として、砥粒の表面にコーティング処理を施すことで砥石の研磨面からの砥粒の脱落性を高めることが提案されている（特開昭６１−８６１８０号公報）。
【０００４】
しかしながら、この従来技術によれば、砥石の切れ味を向上させることは可能であるが、砥粒の脱落自体を促進させるので、研削比の向上が困難であるという難点がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、砥石の切れ味とその持続性との双方を良好にすることで研削比が高く研削性能の良好な砥石を可能となす砥粒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、単結晶アルミナ系粒子をｐＨ８〜９の雰囲気下にて５００℃以上で該アルミナ系粒子の融点未満の温度に加熱する加熱工程と、次いで前記単結晶アルミナ系粒子をｐＨ４〜６の弱酸性溶液中への浸漬により０℃以上１００℃以下に急冷する急冷工程とを行うことで、前記単結晶アルミナ系粒子の内部応力を増大させることを特徴とする、自己の部分破壊による切刃再生の可能なアルミナ砥粒の製造方法、が提供される。
【０００９】
本発明の一態様においては、前記弱酸性溶液のｐＨは４．５〜５．５である。
【００１１】
本発明によれば、以上のような製造方法により得られた自己の部分破壊による切刃再生の可能なアルミナ砥粒、及び、該砥粒を結合材により結合してなる研削砥石、が提供される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
本発明で砥粒の原料として使用されるアルミナ系粒子としては、例えばＪＩＳ−Ｒ６１１１に規定されているような、かっ色アルミナ質研削材（Ａ）、白色アルミナ質研削材（ＷＡ）、淡紅色アルミナ質研削材（ＰＡ）、解砕型アルミナ質研削材（ＨＡ）、及び人造エメリー研削材（ＡＥ）などのアルミナ質研削材を用いることができる。本発明の目的のためには、特に単結晶からなる解砕型アルミナ質研削材（ＨＡ）が好適である。
【００１４】
アルミナ系粒子の粒度は、特に制限がなく、従来研削砥石において砥粒として使用されている粒度（例えば＃８〜＃３０００）のものは使用可能である。
【００１５】
本発明のマイクロクラックを生じやすくする処理の一例として、アルミナ系粒子を５００℃以上に加熱した後に急冷する方法がある。
【００１６】
５００℃以上に加熱する加熱工程は、ｐＨ７〜１０の弱アルカリ性雰囲気下で行うことが好ましく、特にｐＨ８〜９の雰囲気が好ましい。雰囲気のｐＨが酸性側の方へと移行するに従い、加熱工程でアルミナ系粒子の表面にクラックが生じ易くなり、得られる砥粒の強度が低下する傾向にある。また、ｐＨを強アルカリ性側の方へと移行させるに従い、処理操作が面倒になりコスト高となる傾向にある。この雰囲気のｐＨ調整は、例えばＮａＯＨやＫＯＨなどのアルカリ溶液を蒸発させることで形成することができる。この加熱工程の加熱温度は、アルミナ系粒子の融点未満とする。
【００１７】
以上のような加熱工程後に急冷する急冷工程は、ｐＨ４〜６の弱酸性溶液中への浸漬により行うことが好ましく、特にｐＨ４．５〜５．５が好ましい。弱酸性溶液を用いるのは、加熱工程でアルミナ系粒子の表面に付着したアルカリを中和するためであり、この溶液のｐＨをアルカリ性側の方へと移行させるに従い、中和機能が低下する傾向にある。また、溶液のｐＨを強酸性側の方へと移行させるに従い、中和を越えてアルミナ系粒子の表面に酸が付着し更に処理操作が面倒になりコスト高となる傾向にある。この弱酸性溶液としては、例えばＨＣｌやＨＮＯ₃ やＣａＣｌ₂ などの水溶液を用いることができる。この急冷工程では、アルミナ系粒子を１００℃以下に冷却する。冷却温度の下限は弱酸性溶液の凝固点以上（例えば０℃以下）とする。
【００１８】
この急冷により、アルミナ系粒子には内部応力が発生し又はアルミナ系粒子の内部応力が増大する。急冷後のアルミナ系粒子の内部応力の大きさは、外力が印加されない場合には粒子にマイクロクラックを生じさせることのない程度の大きさである。
【００１９】
以上のような工程で得られた砥粒を用いた研削砥石の模式的部分断面図を図１に示す。図１において、（ａ）は研削加工開始直後の状態を示し、（ｂ）は研削加工を繰り返した後の状態を示す。図１において、符号２は砥粒を示し、符号４は結合材を示し、符号６は気孔を示す。結合材４としては、例えばＳｉＯ₂ 及びＡｌ₂ Ｏ₃ を含み更にＭｇＯ，ＣａＯ，Ｋ ₂Ｏその他の成分のうちのいくつかを含むビトリファイド結合材を用いることができる。
【００２０】
この研削砥石を用いて研削する際には、研削の進行とともに、砥石の研削面に露出せる砥粒２の表面が次第に摩滅して切れ味が低下し、抵抗が大きくなる。砥粒２には相当の内部応力が存在し歪みを生じているので、更に研削抵抗が大きくなろうとする際に砥粒に追加される外力が増加した場合には、砥粒の露出表面にマイクロクラックが発生し、図１（ｂ）に示すように、ここから砥粒の一部（摩滅表面を有する先端部）８が破砕除去される。これにより、当該砥粒の残りの部分の露出表面には破砕により新たな鋭敏な切刃１０が生じているので、研削抵抗が増加することなく切れ味の良い研削を継続できる。しかも、砥粒が自己の部分破壊により切刃再生をするので、砥粒を有効に利用でき、砥石の損耗が少なく、研削比を飛躍的に向上させることができる。
【００２１】
また、以上のような砥粒を用いて形成された砥石は、ドレッシングの際の抵抗が少ないという利点もある。
【００２２】
以下に、本発明の実施例を示す。
【００２３】
実施例：
解砕型アルミナ質研削材（ＨＡ）：粒度＃８０を、ｐＨ８の雰囲気下で６００℃に加熱し、次いで１５℃のｐＨ５のＨＣｌ水溶液中に浸漬した。
【００２４】
かくして得られた本発明による砥粒を、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％）と混合してホイール形状にプレス成形し１２５０℃で焼成することにより、ビトリファイド砥石を作製した。
【００２５】
比較例：
実施例１で使用した解砕型アルミナ質研削材からなる砥粒を、実施例１で使用したビトリファイド結合材と混合し、実施例１と同様にしてホイール形状にプレス成形し１２５０℃で焼成することにより、ビトリファイド砥石を作製した。
【００２６】
加工例：
以上の実施例及び比較例で得られたビトリファイド砥石を用いて、鋼材（ＳＵＪ焼入）の表面を研削加工した。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２０μｍとして加工した。
【００２７】
その結果、研削比は、比較例のものを１とした場合、本発明実施例のものでは、１．８１と極めて大きな値を示した。
【００２８】
【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研削砥石及びそれに用いる砥粒が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による砥粒を用いた研削砥石の模式的部分断面図である。
【符号の説明】
２ 砥粒
４ 結合材
６ 気孔

Claims (4)

1. 単結晶アルミナ系粒子をｐＨ８〜９の雰囲気下にて５００℃以上で該アルミナ系粒子の融点未満の温度に加熱する加熱工程と、次いで前記単結晶アルミナ系粒子をｐＨ４〜６の弱酸性溶液中への浸漬により０℃以上１００℃以下に急冷する急冷工程とを行うことで、前記単結晶アルミナ系粒子の内部応力を増大させることを特徴とする、自己の部分破壊による切刃再生の可能なアルミナ砥粒の製造方法。
2. 前記弱酸性溶液のｐＨは４．５〜５．５であることを特徴とする、請求項１に記載のアルミナ砥粒の製造方法。
3. 請求項１〜２のいずれかに記載の製造方法により得られた自己の部分破壊による切刃再生の可能なアルミナ砥粒。
4. 請求項３に記載の自己の部分破壊による切刃再生の可能なアルミナ砥粒を結合材により結合してなる研削砥石。

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