JP4530611B2 - レジノイド研削砥石 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多数の砥粒及び充填材である多数の中空体が合成樹脂結合剤により相互に結合して形成されたレジノイド研削砥石の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多数の砥粒及び充填材である多数の中空体が合成樹脂結合剤により相互に結合して形成されたレジノイド研削砥石が知られている（例えば、特許文献１を参照）。かかるレジノイド研削砥石は、充填材として例えば有機バルーン等の多数の中空体を含んでいることにより、砥石組織内に多数の空間を有して形成されており、その空間が砥粒の相互間隔を好適に広げたり、研削加工に際してチップポケットとして機能したりすることで、研削焼けが発生し難く、優れた切れ味を示すものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１２７０４９号公報
【０００４】
ところで、一般に、レジノイド研削砥石では、砥石組織の密度が研削加工に際しての摩耗に密接に関わってくる。すなわち、砥石組織の密度が高いほど研削加工に際して摩耗し難くなる。また、比較的高密度の砥石組織を備えたレジノイド研削砥石を製造するためには、混合した砥石原料を成形する成形工程において比較的高い成形圧力をかける必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、充填材として多数の中空体を含むレジノイド研削砥石の製造では、比較的高い成形圧力をかけることにより、その多数の中空体の一部乃至全部が破裂してしまい、所望の体積を有する空間が形成されなくなるので、緻密な砥石組織を形成するのは困難であるという弊害があった。従って、充填材として多数の中空体を含むレジノイド研削砥石は、研削焼けが発生し難く、優れた切れ味を示すという特長を備えている反面、研削加工に際して摩耗し易いという不具合を有していた。かかる不具合を解消するため、例えば合成樹脂結合剤を増量する等の対策が取られてきたが、却って成形圧力が高くなってしまうために前記中空体の量を制限しなければならず、研削焼けが発生し難く、優れた切れ味を示すという特長が損なわれる結果となっていた。
【０００６】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、研削焼けが発生し難く、優れた切れ味を示し、且つ研削加工に際して摩耗し難いレジノイド研削砥石を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、多数の砥粒及び充填材である多数の中空体が合成樹脂結合剤により相互に結合して円筒状に形成された、ステンレス生材から成る中空金属管の先端部研削加工に専ら用いられるレジノイド研削砥石であって、その中空体の耐圧縮強さは、１５ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の範囲内であり、砥石全体に対する前記砥粒の体積割合は、２５％以上４１％以下の範囲内であり、前記レジノイド研削砥石に含まれる中空体の体積割合は、そのレジノイド研削砥石に含まれる前記砥粒の体積を１としたとき、０．２以上１．０以下の範囲内であり、前記中空体の径寸法は、３０μｍφ以上２５０μｍφ以下の範囲内であり、前記砥粒は、その平均粒径が４μｍ以上２２μｍ以下の範囲内であり、無機体から成る骨材を１％以上３％以下の体積割合で含むものであり、砥石全体に対する前記中空体の体積割合は、１６％以上２０％以下の範囲内であることを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の効果】
このようにすれば、前記中空体の耐圧縮強さは、１５ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の範囲内であり、砥石全体に対する前記砥粒の体積割合は、２５％以上４１％以下の範囲内であり、前記レジノイド研削砥石に含まれる中空体の体積割合は、そのレジノイド研削砥石に含まれる前記砥粒の体積を１としたとき、０．２以上１．０以下の範囲内であり、前記中空体の径寸法は、３０μｍφ以上２５０μｍφ以下の範囲内であり、前記砥粒は、その平均粒径が４μｍ以上２２μｍ以下の範囲内であり、無機体から成る骨材を１％以上３％以下の体積割合で含むものであり、砥石全体に対する前記中空体の体積割合は、１６％以上２０％以下の範囲内であることから、混合した砥石原料を成形する成形工程において比較的高い成形圧力をかけても、前記中空体が破裂することなく、比較的高密度の砥石組織が何ら不具合を生じさせることなく形成される。すなわち、研削焼けが発生し難く、優れた切れ味を示し、且つ研削加工に際して摩耗し難いレジノイド研削砥石を提供することができる。斯かるレジノイド研削砥石は、バリが発生し易いステンレス生材から成る中空金属管の先端に所定の傾斜角度で摺接させることによりその先端を尖鋭状とするための先端部研削加工において、とりわけ顕著な研削性能を示すものである。
【００１１】
【発明の他の態様】
ここで、好適には、前記中空体は、セラミック材料から成るものである。このようにすれば、混合した砥石原料を成形する成形工程において、前記中空体が更に破裂し難くなるという利点がある。
【００１２】
また、好適には、前記合成樹脂結合剤は、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、及びエポキシ樹脂のうち少なくとも１つから成るものである。また、前記砥粒は、炭化ケイ素から成るものであり、その平均粒径は、４μｍ以上２２μｍ以下の範囲内である。このようにすれば、例えば金属材料の精密研削加工から粗研削加工までに広く用いられる、実用的なレジノイド研削砥石を提供することができるという利点がある。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明に用いる図面に関して、各部の寸法比等は必ずしも正確には描かれていない。
【００１９】
図１は、本発明の一実施例であるレジノイド研削砥石１０の斜視図である。この図１に示すように、かかるレジノイド研削砥石１０は、例えば外径４０５ｍｍφ×内径１２７ｍｍφ×厚さ２５ｍｍｔ程度の寸法を備えた穴あき円筒状を成すものであり、その中央部に設けられた取付穴１２において図示しない研削装置の回転軸心に同軸となるように取り付けられ、軸心Ｓまわりに回転させられることにより専らその外周面１４にて被削材の研削加工を行う円筒研削型の研削砥石である。
【００２０】
図２は、上記レジノイド研削砥石１０の砥石組織を拡大して示す模式図である。この図に示すように、上記レジノイド研削砥石１０の砥石組織は、例えば炭化ケイ素又は酸化アルミニウム等から成る一般砥粒、あるいはＣＢＮ又はダイヤモンド等から成る超砥粒である多数の砥粒１６と、例えば石英ガラス等のセラミック材料から成る充填材である多数の中空体（以下、バルーンと称する）１８とが、例えばフェノール樹脂、ポリエステル樹脂、及びエポキシ樹脂のうち少なくとも１つから成る合成樹脂結合剤２０により相互に結合して構成された多孔質組織である。
【００２１】
上記砥粒１６は、好適には、その硬さがＪＩＳ Ｚ２２５１に規定されたヌープ硬さで２０００以上であり、その平均粒径が４μｍ以上２２μｍ以下すなわちＪＩＳ Ｒ６００１に規定された粒度で＃４００乃至＃２０００であって、前記レジノイド研削砥石１０に対して２９％以上４９％以下、更に好適には３１％以上３５％以下の体積割合で含まれている。また、上記合成樹脂結合剤２０は、上記レジノイド研削砥石１０に対して５％以上３５％以下、更に好適には１０％以上３０％以下の体積割合で含まれている。
【００２２】
前記レジノイド研削砥石１０には、好適には、例えば滑石、氷晶石、長石、二酸化ケイ素、又は人工マイカ等から成る無機体である多数の骨材２２が含まれている。この骨材２２は、砥石組織の骨格を強化すると共に、前記砥粒１６の相互間隔を好適に広げて砥石組織内に分散させる作用を有する。この骨材２２は、前記レジノイド研削砥石１０に対して０．５％以上５％以下、更に好適には１．０％以上２．０％以下の体積割合で含まれている。
【００２３】
前記バルーン１８は、好適には、その径寸法が３０μｍφ以上２５０μｍφ以下、更に好適には５０μｍφ以上１００μｍφ以下、その膜厚が０．３μｍｔ以上３０μｍｔ以下、更に好適には１μｍｔ以上５μｍｔ以下である中空球体状を成すものであり、すなわち前記バルーン１８の膜厚は、そのバルーン１８の径寸法の３％以上１５％以下、更に好適には５％以上１０％以下の範囲内である。かかる寸法を備えたバルーン１８は、ＪＩＳ Ｚ０２３８に規定された耐圧縮強さで１５ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下、更に好適には２０ＭＰａ以上５０ＭＰａ以下の高耐圧中空体とされる。この耐圧縮強さが１５ＭＰａより小さい場合には、例えば図３に示すような前記レジノイド研削砥石１０の製造に際して、後述する成形工程Ｐ３において例えば１５ＭＰａといった比較的高い成形圧力をかけることにより、前記バルーン１８が破裂する可能性が高くなる。また、耐圧縮強さが１００ＭＰａより大きい前記バルーン１８の製造は困難であり、比較的高価であるため実用に適さない。
【００２４】
前記レジノイド研削砥石１０に含まれる前記バルーン１８の体積割合は、そのレジノイド研削砥石１０に含まれる前記砥粒１６の体積を１としたとき、０．２以上１．０以下の範囲内である。この体積割合が０．２より小さい場合には、砥石組織内に必要十分な体積を有する空間が形成されないため、その砥石組織内に前記バルーン１８が含まれていることによる効果が十分に得られず、１．０より大きい場合には、研削加工に際して前記レジノイド研削砥石１０の摩耗が比較的大きくなる。すなわち、前記バルーン１８は、前記レジノイド研削砥石１０に対して６％以上４９％以下、更に好適には１０％以上３０％以下の体積割合で含まれているのが好ましい。このバルーン１８が砥石組織内に散在していることで、その砥石組織内に所定の体積を有する多数の空間２４が形成されており、その空間２４が前記砥粒１６の相互間隔を好適に広げたり、研削加工に際してチップポケットとして機能したりすることで、前記レジノイド研削砥石１０の切れ味が高められると共に、研削焼け、切粉の目詰まり、及び熔着等の不具合の発生が抑制される。すなわち、前記バルーン１８は、気孔形成剤として機能するものである。ここで、前記バルーン１８の径寸法が３０μｍφより小さい場合には、砥石組織内に形成される個々の空間の体積が過小となり、そのような特長を十分に示さない。
【００２５】
以上のように構成された前記レジノイド研削砥石１０は、例えば、図３に示すような工程に従って製造される。先ず、第１混合工程Ｐ１において、３９体積部の前記砥粒１６と、前記合成樹脂結合剤２０の原料の粘着剤である２体積部の液状レジンとが混合される。次に、第２混合工程Ｐ２において、上記第１混合工程Ｐ１にて混合された原料中に、１２体積部の前記バルーン１８と、前記合成樹脂結合剤２０の原料である１７体積部の粉状レジンと、２体積部の前記骨材２２とが混合されて砥石原料が調合される。次に、成形工程Ｐ３において、上記第２混合工程Ｐ２にて調合された砥石原料が所定の金型内に充填された後、１５ＭＰａ程度の成形圧力でプレス成形される。次に、熟成工程Ｐ４において、上記成形工程Ｐ３にてプレス成形された成形品が、２００℃程度の温度雰囲気にて６乃至８時間程度維持されることにより、砥石原料に含まれる粉状レジン及び液状レジンが溶融させられた後に硬化させられ、上記成型品が熟成・硬化させられる。次に、仕上工程Ｐ５において、形状を整えるために切削加工等の仕上加工が施された後、検査工程Ｐ６において、所定の製品検査を経ることにより、例えば前記砥粒１６を３９％、前記バルーン１８を１２％、前記合成樹脂結合剤２０を１９％、前記骨材２２を２％の体積割合で含有するレジノイド研削砥石１０が製造される。
【００２６】
図４は、前記レジノイド研削砥石１０が注射針の先端部研削加工に用いられる様子を示す斜視図である。この図４に示すように、注射針の先端部研削加工では、例えば焼き入れの施されていないステンレス生材等から成る複数本の中空金属管２６が相互に平行に略隙間なく配列され、前記レジノイド研削砥石１０の回転軸心Ｓに平行な方向に往復移動させられつつ、そのレジノイド研削砥石１０の外周面１４に所定の傾斜角度で摺接させられることにより、その先端が研削されて尖鋭状の注射針２８に加工される。前記レジノイド研削砥石１０は、好適には、専ら注射針の先端部研削加工に用いられるものである。上述のような注射針の先端部研削加工では、図５に示すように、研削加工の施された上記中空金属管２６の先端部すなわち注射針２８の尖鋭部において縁から延び出た余分な部分であるバリ３０が生じがちであり、このバリ３０が比較的大きい場合にはその除去が困難であるため不良とされる。前記レジノイド研削砥石１０は、前述のように研削性能に優れていることから、注射針の先端部研削加工に際して、上記バリ３０の発生を好適に抑制することができるのである。
【００２７】
［実験例１］
以下、本発明の効果を検証するために、本発明者が行った試験について説明する。本第１試験では、先ず、前述した図３に示す工程に従い、本発明の一実施例である実施例試料１と、従来技術である比較例試料１及び２を製造した。すなわち、３９．０体積部の粒度＃１０００であるＧＣ砥粒と、１７．０体積部の粉フェノールレジンと、２．０体積部の液フェノールレジンと、１２．０体積部の高耐圧バルーン（Poters-Ballotini社製 耐圧縮強さ２７ＭＰａ程度）とから実施例試料１を、３９．０体積部の粒度＃１０００であるＧＣ砥粒と、１７．０体積部の粉フェノールレジンと、２．０体積部の液フェノールレジンと、１２．０体積部の低耐圧バルーン（耐圧縮強さ５ＭＰａ程度）とから比較例試料１を、３９．０体積部の粒度＃１０００であるＧＣ砥粒と、１７．０体積部の粉フェノールレジンと、２．０体積部の液フェノールレジンととから比較例試料２をそれぞれ製造した。なお、前記成形工程Ｐ３における成形圧力は１５ＭＰａ程度であり、製造された試料は何れも外径４０５ｍｍφ×内径１２７ｍｍφ×厚み２５ｍｍｔの寸法を備えたものである。それ等の試料を用いて行った研削試験の試験条件及び試験結果を以下に示す。
【００２８】
【００２９】
上記試験結果１から明らかなように、本発明の一実施例である実施例試料１は、従来技術である比較例試料１及び２に比べて研削比が約１．８倍であり、切れ味に優れていることに加え、研削焼けやバリ等の不具合の発生が抑制されていることが検証された。また、従来よりも低い消費電力にて研削加工が可能であることが判明した。
【００３０】
［実験例２］
続いて、本発明者が行った第２試験について説明する。本第２試験では、前記砥粒１６及びバルーン１８の体積割合を様々に変化させて本発明の一実施例である実施例試料１乃至６を製造し、前記第１試験の試験条件１と同様の条件にて研削試験を行った。それぞれの試料に用いた原料の体積割合及びそれ等の試料を用いて行った研削試験の試験結果を以下に示す。なお、前記バルーン１８には、耐圧縮強さ２７ＭＰａ程度の高耐圧バルーンを用い、前記成形工程Ｐ３における成形圧力及び試料の寸法に関しては前記実験例１と同様とした。
【００３１】
【００３２】
上記試験結果２から明らかなように、本発明の一実施例である実施例試料１乃至６は、前記実験例１において説明した従来技術である比較例試料１及び２に比べて研削比が約１．４倍乃至２．２倍であり、おしなべて切れ味に優れていることに加え、何れも研削焼けやバリ等の不具合の発生が抑制されていることが検証された。また、従来よりも低い消費電力にて研削加工が可能であることが判明した。更に、レジノイド研削砥石に対する前記砥粒１６の体積割合が３１％乃至３５％、前記バルーン１８の体積割合が１６％乃至２０％の範囲内において、とりわけ研削比が高くなることが判明した。
【００３３】
［実験例３］
続いて、本発明者が行った第３試験について説明する。本第３試験では、前記骨材２２の体積割合を様々に変化させて本発明の一実施例である実施例試料７乃至１０を製造し、前記第１試験の試験条件１と同様の条件にて研削試験を行った。それぞれの試料に用いた原料の体積割合及びそれ等の試料を用いて行った研削試験の試験結果を以下に示す。なお、前記バルーン１８には、耐圧縮強さ２７ＭＰａ程度の高耐圧バルーンを用い、前記成形工程Ｐ３における成形圧力及び試料の寸法に関しては前記実験例１と同様とした。
【００３４】
【００３５】
上記試験結果３から明らかなように、本発明の一実施例である実施例試料７乃至１０は、前記実験例１において説明した従来技術である比較例試料１及び２に比べて研削比が約１．４倍乃至２．３倍であり、おしなべて切れ味に優れていることに加え、何れも研削焼けやバリ等の不具合の発生が抑制されていることが検証された。また、従来よりも低い消費電力にて研削加工が可能であることが判明した。更に、レジノイド研削砥石に対する前記骨材２２の体積割合が１．０％乃至３．０％の範囲内において、とりわけ研削比が高く従来技術の２倍以上となることが判明した。
【００３６】
このように、本実施例によれば、中空体である前記バルーン１８の耐圧縮強さは、１５ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の範囲内であることから、混合した砥石原料を成形する前記成形工程Ｐ３において例えば１５ＭＰａ以上といった比較的高い成形圧力をかけても、前記バルーン１８が破裂することなく、比較的高密度の砥石組織が何ら不具合を生じさせることなく形成される。すなわち、研削焼けが発生し難く、優れた切れ味を示し、且つ研削加工に際して摩耗し難いレジノイド研削砥石１０を提供することができる。
【００３７】
また、前記レジノイド研削砥石１０に含まれる前記バルーン１８の体積割合は、そのレジノイド研削砥石１０に含まれる前記砥粒１６の体積を１としたとき、０．２以上１．０以下の範囲内であるため、前記レジノイド研削砥石１０の砥石組織内に必要十分な体積を有する空間２４が形成されるという利点がある。
【００３８】
また、前記バルーン１８の径寸法は、３０μｍφ以上２５０μｍφ以下の範囲内であるため、十分な耐圧縮強さを有するそのバルーン１８により、前記レジノイド研削砥石１０の砥石組織内に所望の体積を有する多数の空間２４が形成されるという利点がある。
【００３９】
また、前記バルーン１８は、セラミック材料から成るものであるため、混合した砥石原料を成形する前記成形工程Ｐ３において、前記バルーン１８が更に破裂し難くなるという利点がある。
【００４０】
また、前記合成樹脂結合剤２０は、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、及びエポキシ樹脂のうち少なくとも１つから成るものであり、また、前記砥粒１６は、炭化ケイ素から成るものであり、その平均粒径は、４μｍ以上２２μｍ以下の範囲内であるため、例えば金属材料の精密研削加工から粗研削加工までに広く用いられる、実用的なレジノイド研削砥石１０を提供することができるという利点がある。
【００４１】
また、無機体から成る前記骨材２２を０．５％以上５％以下の体積割合で含むものであるため、前記レジノイド研削砥石１０の砥石組織の骨格が強化されると共に、前記砥粒１６の相互間隔が好適に広げられるという利点がある。
【００４２】
また、前記レジノイド研削砥石１０は、専ら注射針の先端部研削加工に用いられるものであるため、被削材である注射針２８の先端部にバリ３０を生じさせ難いレジノイド研削砥石１０を提供することができるという利点がある。
【００４３】
また、前記バルーン１８の径寸法は、３０μｍφ以上２５０μｍφ以下の範囲内であり、且つ前記バルーン１８の膜厚は、０．３μｍｔ以上３０μｍｔ以下の範囲内であることから、前記バルーン１８が必要十分な耐圧縮強さを備えており、混合した砥石原料を成形する前記成形工程Ｐ３において比較的高い成形圧力をかけても、前記バルーン１８が破裂することなく、比較的高密度の砥石組織が何ら不具合を生じさせることなく形成される。すなわち、研削焼けが発生し難く、優れた切れ味を示し、且つ研削加工に際して摩耗し難いレジノイド研削砥石１０を提供することができる。
【００４４】
また、前記バルーン１８の膜厚は、そのバルーン１８の径寸法の３％以上１５％以下の範囲内であるため、十分な耐圧縮強さを有するそのバルーン１８により、前記レジノイド研削砥石１０の砥石組織内に所望の体積を有する多数の空間２４が形成されるという利点がある。
【００４５】
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。
【００４６】
例えば、前述の実施例においては、前記外周面１４にて研削を行う円筒研削型の前記レジノイド研削砥石１０について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば内周面にて研削を行う円筒研削型や、底面で研削を行う平面研削型のレジノイド研削砥石であってもよい。また、本発明のレジノイド研削砥石の形状は円筒状に限られず、例えばカップ状、皿状、又は角柱状を成すものであっても構わない。
【００４７】
また、前述の実施例においては、前記バルーン１８は、セラミック材料から成るものであったが、１５ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の耐圧縮強さを備えた中空体であれば、必ずしもセラミック材料から成るものでなくとも構わない。
【００４８】
また、前述の実施例においては、前記レジノイド研削砥石１０は、注射針の先端部研削加工に用いられていたが、本発明のレジノイド研削砥石の用途はこれに限られるものではなく、例えばベアリングの両頭研削をはじめとする様々な研削加工に広く用いられるものである。
【００４９】
その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるレジノイド研削砥石１０の斜視図である。
【図２】図１のレジノイド研削砥石の砥石組織を拡大して示す模式図である。
【図３】図１のレジノイド研削砥石の製造工程の一例を示す工程図である。
【図４】図１のレジノイド研削砥石が注射針の先端部研削加工に用いられる様子を示す斜視図である。
【図５】図４に示す先端部研削加工で注射針の尖鋭部に発生しがちなバリについて説明する斜視図である。
【符号の説明】
１０：レジノイド研削砥石
１６：砥粒
１８：バルーン（中空体）
２０：合成樹脂結合剤
２２：骨材
２８：注射針
【発明の属する技術分野】
本発明は、多数の砥粒及び充填材である多数の中空体が合成樹脂結合剤により相互に結合して形成されたレジノイド研削砥石の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多数の砥粒及び充填材である多数の中空体が合成樹脂結合剤により相互に結合して形成されたレジノイド研削砥石が知られている（例えば、特許文献１を参照）。かかるレジノイド研削砥石は、充填材として例えば有機バルーン等の多数の中空体を含んでいることにより、砥石組織内に多数の空間を有して形成されており、その空間が砥粒の相互間隔を好適に広げたり、研削加工に際してチップポケットとして機能したりすることで、研削焼けが発生し難く、優れた切れ味を示すものである。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１２７０４９号公報
【０００４】
ところで、一般に、レジノイド研削砥石では、砥石組織の密度が研削加工に際しての摩耗に密接に関わってくる。すなわち、砥石組織の密度が高いほど研削加工に際して摩耗し難くなる。また、比較的高密度の砥石組織を備えたレジノイド研削砥石を製造するためには、混合した砥石原料を成形する成形工程において比較的高い成形圧力をかける必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、充填材として多数の中空体を含むレジノイド研削砥石の製造では、比較的高い成形圧力をかけることにより、その多数の中空体の一部乃至全部が破裂してしまい、所望の体積を有する空間が形成されなくなるので、緻密な砥石組織を形成するのは困難であるという弊害があった。従って、充填材として多数の中空体を含むレジノイド研削砥石は、研削焼けが発生し難く、優れた切れ味を示すという特長を備えている反面、研削加工に際して摩耗し易いという不具合を有していた。かかる不具合を解消するため、例えば合成樹脂結合剤を増量する等の対策が取られてきたが、却って成形圧力が高くなってしまうために前記中空体の量を制限しなければならず、研削焼けが発生し難く、優れた切れ味を示すという特長が損なわれる結果となっていた。
【０００６】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、研削焼けが発生し難く、優れた切れ味を示し、且つ研削加工に際して摩耗し難いレジノイド研削砥石を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、多数の砥粒及び充填材である多数の中空体が合成樹脂結合剤により相互に結合して円筒状に形成された、ステンレス生材から成る中空金属管の先端部研削加工に専ら用いられるレジノイド研削砥石であって、その中空体の耐圧縮強さは、１５ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の範囲内であり、砥石全体に対する前記砥粒の体積割合は、２５％以上４１％以下の範囲内であり、前記レジノイド研削砥石に含まれる中空体の体積割合は、そのレジノイド研削砥石に含まれる前記砥粒の体積を１としたとき、０．２以上１．０以下の範囲内であり、前記中空体の径寸法は、３０μｍφ以上２５０μｍφ以下の範囲内であり、前記砥粒は、その平均粒径が４μｍ以上２２μｍ以下の範囲内であり、無機体から成る骨材を１％以上３％以下の体積割合で含むものであり、砥石全体に対する前記中空体の体積割合は、１６％以上２０％以下の範囲内であることを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の効果】
このようにすれば、前記中空体の耐圧縮強さは、１５ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の範囲内であり、砥石全体に対する前記砥粒の体積割合は、２５％以上４１％以下の範囲内であり、前記レジノイド研削砥石に含まれる中空体の体積割合は、そのレジノイド研削砥石に含まれる前記砥粒の体積を１としたとき、０．２以上１．０以下の範囲内であり、前記中空体の径寸法は、３０μｍφ以上２５０μｍφ以下の範囲内であり、前記砥粒は、その平均粒径が４μｍ以上２２μｍ以下の範囲内であり、無機体から成る骨材を１％以上３％以下の体積割合で含むものであり、砥石全体に対する前記中空体の体積割合は、１６％以上２０％以下の範囲内であることから、混合した砥石原料を成形する成形工程において比較的高い成形圧力をかけても、前記中空体が破裂することなく、比較的高密度の砥石組織が何ら不具合を生じさせることなく形成される。すなわち、研削焼けが発生し難く、優れた切れ味を示し、且つ研削加工に際して摩耗し難いレジノイド研削砥石を提供することができる。斯かるレジノイド研削砥石は、バリが発生し易いステンレス生材から成る中空金属管の先端に所定の傾斜角度で摺接させることによりその先端を尖鋭状とするための先端部研削加工において、とりわけ顕著な研削性能を示すものである。
【００１１】
【発明の他の態様】
ここで、好適には、前記中空体は、セラミック材料から成るものである。このようにすれば、混合した砥石原料を成形する成形工程において、前記中空体が更に破裂し難くなるという利点がある。
【００１２】
また、好適には、前記合成樹脂結合剤は、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、及びエポキシ樹脂のうち少なくとも１つから成るものである。また、前記砥粒は、炭化ケイ素から成るものであり、その平均粒径は、４μｍ以上２２μｍ以下の範囲内である。このようにすれば、例えば金属材料の精密研削加工から粗研削加工までに広く用いられる、実用的なレジノイド研削砥石を提供することができるという利点がある。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明に用いる図面に関して、各部の寸法比等は必ずしも正確には描かれていない。
【００１９】
図１は、本発明の一実施例であるレジノイド研削砥石１０の斜視図である。この図１に示すように、かかるレジノイド研削砥石１０は、例えば外径４０５ｍｍφ×内径１２７ｍｍφ×厚さ２５ｍｍｔ程度の寸法を備えた穴あき円筒状を成すものであり、その中央部に設けられた取付穴１２において図示しない研削装置の回転軸心に同軸となるように取り付けられ、軸心Ｓまわりに回転させられることにより専らその外周面１４にて被削材の研削加工を行う円筒研削型の研削砥石である。
【００２０】
図２は、上記レジノイド研削砥石１０の砥石組織を拡大して示す模式図である。この図に示すように、上記レジノイド研削砥石１０の砥石組織は、例えば炭化ケイ素又は酸化アルミニウム等から成る一般砥粒、あるいはＣＢＮ又はダイヤモンド等から成る超砥粒である多数の砥粒１６と、例えば石英ガラス等のセラミック材料から成る充填材である多数の中空体（以下、バルーンと称する）１８とが、例えばフェノール樹脂、ポリエステル樹脂、及びエポキシ樹脂のうち少なくとも１つから成る合成樹脂結合剤２０により相互に結合して構成された多孔質組織である。
【００２１】
上記砥粒１６は、好適には、その硬さがＪＩＳ Ｚ２２５１に規定されたヌープ硬さで２０００以上であり、その平均粒径が４μｍ以上２２μｍ以下すなわちＪＩＳ Ｒ６００１に規定された粒度で＃４００乃至＃２０００であって、前記レジノイド研削砥石１０に対して２９％以上４９％以下、更に好適には３１％以上３５％以下の体積割合で含まれている。また、上記合成樹脂結合剤２０は、上記レジノイド研削砥石１０に対して５％以上３５％以下、更に好適には１０％以上３０％以下の体積割合で含まれている。
【００２２】
前記レジノイド研削砥石１０には、好適には、例えば滑石、氷晶石、長石、二酸化ケイ素、又は人工マイカ等から成る無機体である多数の骨材２２が含まれている。この骨材２２は、砥石組織の骨格を強化すると共に、前記砥粒１６の相互間隔を好適に広げて砥石組織内に分散させる作用を有する。この骨材２２は、前記レジノイド研削砥石１０に対して０．５％以上５％以下、更に好適には１．０％以上２．０％以下の体積割合で含まれている。
【００２３】
前記バルーン１８は、好適には、その径寸法が３０μｍφ以上２５０μｍφ以下、更に好適には５０μｍφ以上１００μｍφ以下、その膜厚が０．３μｍｔ以上３０μｍｔ以下、更に好適には１μｍｔ以上５μｍｔ以下である中空球体状を成すものであり、すなわち前記バルーン１８の膜厚は、そのバルーン１８の径寸法の３％以上１５％以下、更に好適には５％以上１０％以下の範囲内である。かかる寸法を備えたバルーン１８は、ＪＩＳ Ｚ０２３８に規定された耐圧縮強さで１５ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下、更に好適には２０ＭＰａ以上５０ＭＰａ以下の高耐圧中空体とされる。この耐圧縮強さが１５ＭＰａより小さい場合には、例えば図３に示すような前記レジノイド研削砥石１０の製造に際して、後述する成形工程Ｐ３において例えば１５ＭＰａといった比較的高い成形圧力をかけることにより、前記バルーン１８が破裂する可能性が高くなる。また、耐圧縮強さが１００ＭＰａより大きい前記バルーン１８の製造は困難であり、比較的高価であるため実用に適さない。
【００２４】
前記レジノイド研削砥石１０に含まれる前記バルーン１８の体積割合は、そのレジノイド研削砥石１０に含まれる前記砥粒１６の体積を１としたとき、０．２以上１．０以下の範囲内である。この体積割合が０．２より小さい場合には、砥石組織内に必要十分な体積を有する空間が形成されないため、その砥石組織内に前記バルーン１８が含まれていることによる効果が十分に得られず、１．０より大きい場合には、研削加工に際して前記レジノイド研削砥石１０の摩耗が比較的大きくなる。すなわち、前記バルーン１８は、前記レジノイド研削砥石１０に対して６％以上４９％以下、更に好適には１０％以上３０％以下の体積割合で含まれているのが好ましい。このバルーン１８が砥石組織内に散在していることで、その砥石組織内に所定の体積を有する多数の空間２４が形成されており、その空間２４が前記砥粒１６の相互間隔を好適に広げたり、研削加工に際してチップポケットとして機能したりすることで、前記レジノイド研削砥石１０の切れ味が高められると共に、研削焼け、切粉の目詰まり、及び熔着等の不具合の発生が抑制される。すなわち、前記バルーン１８は、気孔形成剤として機能するものである。ここで、前記バルーン１８の径寸法が３０μｍφより小さい場合には、砥石組織内に形成される個々の空間の体積が過小となり、そのような特長を十分に示さない。
【００２５】
以上のように構成された前記レジノイド研削砥石１０は、例えば、図３に示すような工程に従って製造される。先ず、第１混合工程Ｐ１において、３９体積部の前記砥粒１６と、前記合成樹脂結合剤２０の原料の粘着剤である２体積部の液状レジンとが混合される。次に、第２混合工程Ｐ２において、上記第１混合工程Ｐ１にて混合された原料中に、１２体積部の前記バルーン１８と、前記合成樹脂結合剤２０の原料である１７体積部の粉状レジンと、２体積部の前記骨材２２とが混合されて砥石原料が調合される。次に、成形工程Ｐ３において、上記第２混合工程Ｐ２にて調合された砥石原料が所定の金型内に充填された後、１５ＭＰａ程度の成形圧力でプレス成形される。次に、熟成工程Ｐ４において、上記成形工程Ｐ３にてプレス成形された成形品が、２００℃程度の温度雰囲気にて６乃至８時間程度維持されることにより、砥石原料に含まれる粉状レジン及び液状レジンが溶融させられた後に硬化させられ、上記成型品が熟成・硬化させられる。次に、仕上工程Ｐ５において、形状を整えるために切削加工等の仕上加工が施された後、検査工程Ｐ６において、所定の製品検査を経ることにより、例えば前記砥粒１６を３９％、前記バルーン１８を１２％、前記合成樹脂結合剤２０を１９％、前記骨材２２を２％の体積割合で含有するレジノイド研削砥石１０が製造される。
【００２６】
図４は、前記レジノイド研削砥石１０が注射針の先端部研削加工に用いられる様子を示す斜視図である。この図４に示すように、注射針の先端部研削加工では、例えば焼き入れの施されていないステンレス生材等から成る複数本の中空金属管２６が相互に平行に略隙間なく配列され、前記レジノイド研削砥石１０の回転軸心Ｓに平行な方向に往復移動させられつつ、そのレジノイド研削砥石１０の外周面１４に所定の傾斜角度で摺接させられることにより、その先端が研削されて尖鋭状の注射針２８に加工される。前記レジノイド研削砥石１０は、好適には、専ら注射針の先端部研削加工に用いられるものである。上述のような注射針の先端部研削加工では、図５に示すように、研削加工の施された上記中空金属管２６の先端部すなわち注射針２８の尖鋭部において縁から延び出た余分な部分であるバリ３０が生じがちであり、このバリ３０が比較的大きい場合にはその除去が困難であるため不良とされる。前記レジノイド研削砥石１０は、前述のように研削性能に優れていることから、注射針の先端部研削加工に際して、上記バリ３０の発生を好適に抑制することができるのである。
【００２７】
［実験例１］
以下、本発明の効果を検証するために、本発明者が行った試験について説明する。本第１試験では、先ず、前述した図３に示す工程に従い、本発明の一実施例である実施例試料１と、従来技術である比較例試料１及び２を製造した。すなわち、３９．０体積部の粒度＃１０００であるＧＣ砥粒と、１７．０体積部の粉フェノールレジンと、２．０体積部の液フェノールレジンと、１２．０体積部の高耐圧バルーン（Poters-Ballotini社製 耐圧縮強さ２７ＭＰａ程度）とから実施例試料１を、３９．０体積部の粒度＃１０００であるＧＣ砥粒と、１７．０体積部の粉フェノールレジンと、２．０体積部の液フェノールレジンと、１２．０体積部の低耐圧バルーン（耐圧縮強さ５ＭＰａ程度）とから比較例試料１を、３９．０体積部の粒度＃１０００であるＧＣ砥粒と、１７．０体積部の粉フェノールレジンと、２．０体積部の液フェノールレジンととから比較例試料２をそれぞれ製造した。なお、前記成形工程Ｐ３における成形圧力は１５ＭＰａ程度であり、製造された試料は何れも外径４０５ｍｍφ×内径１２７ｍｍφ×厚み２５ｍｍｔの寸法を備えたものである。それ等の試料を用いて行った研削試験の試験条件及び試験結果を以下に示す。
【００２８】
上記試験結果１から明らかなように、本発明の一実施例である実施例試料１は、従来技術である比較例試料１及び２に比べて研削比が約１．８倍であり、切れ味に優れていることに加え、研削焼けやバリ等の不具合の発生が抑制されていることが検証された。また、従来よりも低い消費電力にて研削加工が可能であることが判明した。
【００３０】
［実験例２］
続いて、本発明者が行った第２試験について説明する。本第２試験では、前記砥粒１６及びバルーン１８の体積割合を様々に変化させて本発明の一実施例である実施例試料１乃至６を製造し、前記第１試験の試験条件１と同様の条件にて研削試験を行った。それぞれの試料に用いた原料の体積割合及びそれ等の試料を用いて行った研削試験の試験結果を以下に示す。なお、前記バルーン１８には、耐圧縮強さ２７ＭＰａ程度の高耐圧バルーンを用い、前記成形工程Ｐ３における成形圧力及び試料の寸法に関しては前記実験例１と同様とした。
【００３１】
上記試験結果２から明らかなように、本発明の一実施例である実施例試料１乃至６は、前記実験例１において説明した従来技術である比較例試料１及び２に比べて研削比が約１．４倍乃至２．２倍であり、おしなべて切れ味に優れていることに加え、何れも研削焼けやバリ等の不具合の発生が抑制されていることが検証された。また、従来よりも低い消費電力にて研削加工が可能であることが判明した。更に、レジノイド研削砥石に対する前記砥粒１６の体積割合が３１％乃至３５％、前記バルーン１８の体積割合が１６％乃至２０％の範囲内において、とりわけ研削比が高くなることが判明した。
【００３３】
［実験例３］
続いて、本発明者が行った第３試験について説明する。本第３試験では、前記骨材２２の体積割合を様々に変化させて本発明の一実施例である実施例試料７乃至１０を製造し、前記第１試験の試験条件１と同様の条件にて研削試験を行った。それぞれの試料に用いた原料の体積割合及びそれ等の試料を用いて行った研削試験の試験結果を以下に示す。なお、前記バルーン１８には、耐圧縮強さ２７ＭＰａ程度の高耐圧バルーンを用い、前記成形工程Ｐ３における成形圧力及び試料の寸法に関しては前記実験例１と同様とした。
【００３４】
上記試験結果３から明らかなように、本発明の一実施例である実施例試料７乃至１０は、前記実験例１において説明した従来技術である比較例試料１及び２に比べて研削比が約１．４倍乃至２．３倍であり、おしなべて切れ味に優れていることに加え、何れも研削焼けやバリ等の不具合の発生が抑制されていることが検証された。また、従来よりも低い消費電力にて研削加工が可能であることが判明した。更に、レジノイド研削砥石に対する前記骨材２２の体積割合が１．０％乃至３．０％の範囲内において、とりわけ研削比が高く従来技術の２倍以上となることが判明した。
【００３６】
このように、本実施例によれば、中空体である前記バルーン１８の耐圧縮強さは、１５ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の範囲内であることから、混合した砥石原料を成形する前記成形工程Ｐ３において例えば１５ＭＰａ以上といった比較的高い成形圧力をかけても、前記バルーン１８が破裂することなく、比較的高密度の砥石組織が何ら不具合を生じさせることなく形成される。すなわち、研削焼けが発生し難く、優れた切れ味を示し、且つ研削加工に際して摩耗し難いレジノイド研削砥石１０を提供することができる。
【００３７】
また、前記レジノイド研削砥石１０に含まれる前記バルーン１８の体積割合は、そのレジノイド研削砥石１０に含まれる前記砥粒１６の体積を１としたとき、０．２以上１．０以下の範囲内であるため、前記レジノイド研削砥石１０の砥石組織内に必要十分な体積を有する空間２４が形成されるという利点がある。
【００３８】
また、前記バルーン１８の径寸法は、３０μｍφ以上２５０μｍφ以下の範囲内であるため、十分な耐圧縮強さを有するそのバルーン１８により、前記レジノイド研削砥石１０の砥石組織内に所望の体積を有する多数の空間２４が形成されるという利点がある。
【００３９】
また、前記バルーン１８は、セラミック材料から成るものであるため、混合した砥石原料を成形する前記成形工程Ｐ３において、前記バルーン１８が更に破裂し難くなるという利点がある。
【００４０】
また、前記合成樹脂結合剤２０は、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、及びエポキシ樹脂のうち少なくとも１つから成るものであり、また、前記砥粒１６は、炭化ケイ素から成るものであり、その平均粒径は、４μｍ以上２２μｍ以下の範囲内であるため、例えば金属材料の精密研削加工から粗研削加工までに広く用いられる、実用的なレジノイド研削砥石１０を提供することができるという利点がある。
【００４１】
また、無機体から成る前記骨材２２を０．５％以上５％以下の体積割合で含むものであるため、前記レジノイド研削砥石１０の砥石組織の骨格が強化されると共に、前記砥粒１６の相互間隔が好適に広げられるという利点がある。
【００４２】
また、前記レジノイド研削砥石１０は、専ら注射針の先端部研削加工に用いられるものであるため、被削材である注射針２８の先端部にバリ３０を生じさせ難いレジノイド研削砥石１０を提供することができるという利点がある。
【００４３】
また、前記バルーン１８の径寸法は、３０μｍφ以上２５０μｍφ以下の範囲内であり、且つ前記バルーン１８の膜厚は、０．３μｍｔ以上３０μｍｔ以下の範囲内であることから、前記バルーン１８が必要十分な耐圧縮強さを備えており、混合した砥石原料を成形する前記成形工程Ｐ３において比較的高い成形圧力をかけても、前記バルーン１８が破裂することなく、比較的高密度の砥石組織が何ら不具合を生じさせることなく形成される。すなわち、研削焼けが発生し難く、優れた切れ味を示し、且つ研削加工に際して摩耗し難いレジノイド研削砥石１０を提供することができる。
【００４４】
また、前記バルーン１８の膜厚は、そのバルーン１８の径寸法の３％以上１５％以下の範囲内であるため、十分な耐圧縮強さを有するそのバルーン１８により、前記レジノイド研削砥石１０の砥石組織内に所望の体積を有する多数の空間２４が形成されるという利点がある。
【００４５】
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。
【００４６】
例えば、前述の実施例においては、前記外周面１４にて研削を行う円筒研削型の前記レジノイド研削砥石１０について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば内周面にて研削を行う円筒研削型や、底面で研削を行う平面研削型のレジノイド研削砥石であってもよい。また、本発明のレジノイド研削砥石の形状は円筒状に限られず、例えばカップ状、皿状、又は角柱状を成すものであっても構わない。
【００４７】
また、前述の実施例においては、前記バルーン１８は、セラミック材料から成るものであったが、１５ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の耐圧縮強さを備えた中空体であれば、必ずしもセラミック材料から成るものでなくとも構わない。
【００４８】
また、前述の実施例においては、前記レジノイド研削砥石１０は、注射針の先端部研削加工に用いられていたが、本発明のレジノイド研削砥石の用途はこれに限られるものではなく、例えばベアリングの両頭研削をはじめとする様々な研削加工に広く用いられるものである。
【００４９】
その他、一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるレジノイド研削砥石１０の斜視図である。
【図２】図１のレジノイド研削砥石の砥石組織を拡大して示す模式図である。
【図３】図１のレジノイド研削砥石の製造工程の一例を示す工程図である。
【図４】図１のレジノイド研削砥石が注射針の先端部研削加工に用いられる様子を示す斜視図である。
【図５】図４に示す先端部研削加工で注射針の尖鋭部に発生しがちなバリについて説明する斜視図である。
【符号の説明】
１０：レジノイド研削砥石
１６：砥粒
１８：バルーン（中空体）
２０：合成樹脂結合剤
２２：骨材
２８：注射針
Claims (3)
- 多数の砥粒及び充填材である多数の中空体が合成樹脂結合剤により相互に結合して円筒状に形成された、ステンレス生材から成る中空金属管の先端部研削加工に専ら用いられるレジノイド研削砥石であって、
該中空体の耐圧縮強さは、１５ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下の範囲内であり、
砥石全体に対する前記砥粒の体積割合は、２５％以上４１％以下の範囲内であり、
前記レジノイド研削砥石に含まれる中空体の体積割合は、該レジノイド研削砥石に含まれる前記砥粒の体積を１としたとき、０．２以上１．０以下の範囲内であり、
前記中空体の径寸法は、３０μｍφ以上２５０μｍφ以下の範囲内であり、
前記砥粒は、その平均粒径が４μｍ以上２２μｍ以下の範囲内であり、
無機体から成る骨材を１％以上３％以下の体積割合で含むものであり、
砥石全体に対する前記中空体の体積割合は、１６％以上２０％以下の範囲内である
ことを特徴とするレジノイド研削砥石。 - 前記中空体は、セラミック材料から成るものである請求項１のレジノイド研削砥石。
- 前記合成樹脂結合剤は、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、及びエポキシ樹脂のうち少なくとも１つから成るものである請求項１又は２のレジノイド研削砥石。
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