JP4777708B2

JP4777708B2 - レジンボンド砥石とその製造方法

Info

Publication number: JP4777708B2
Application number: JP2005207397A
Authority: JP
Inventors: 秀治岡沢
Original assignee: Asahi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Asahi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 2005-07-15
Filing date: 2005-07-15
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2025-07-15
Also published as: JP2007021653A

Description

本発明は、レジンボンド砥石及びその製造方法であって、特に超砥粒を顆粒状としたレジンボンド砥石とその製造方法に関するものである。

従来、超硬合金、セラミックス、ガラス、シリコンなどの硬脆材料や高速度鋼などの鉄鋼材料からなる各種ワークの研削や研磨のために、ダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素（CBN）からなる超砥粒をフェノール樹脂により固めたレジンボンド砥石が用いられている。このようなフェノール樹脂を結合材とする一般的なレジンボンド砥石では、砥粒の保持において弾性が乏しいためにワーク表面からの負荷変動を吸収できず、精密な表面加工が困難であり、また、弾性力を付与するには、添加される有機質、無機質、金属質などの各種のフィラーの種類と添加量により調整せざるを得なかった。また、特許文献１に記載の発明においては、フェノール樹脂に替えて、液状のエポキシ樹脂等を用い、これによって砥粒を固めて高い気孔率と大きな弾性を有する構成とすることで、被加工物の凹部にまで砥粒が入り込んで精緻な表面加工を行うことができるものとしている。
特開２００４−１７４６４１号公報

しかし、特許文献１のものでは、硬化したエポキシ樹脂が大きな弾性を備えることから、砥粒を弾性的に保持することはできるが、砥石全体としての形状維持機能が低下することとなり、特に、ワークの面取り加工などの総形研削のように砥石の形状保持が強く要求されるものにおいては、十分な仕上げ加工面を得ることができなかった。そのため、本発明者等は、砥粒の保持については弾性を持たせるとともに、砥石全体としての形状維持機能を確保するには、砥粒を弾性の大きな樹脂で固めた多数の顆粒とし、これを相対的に弾性の小さな樹脂でさらに固めた砥石とすることにより、砥粒を弾性的に保持するとともに、砥石全体の形状維持機能も備えることができるという知見を得たものである。さらに、顆粒を構成する結合材として種々の樹脂について検討を行った結果、砥粒の保持や顆粒同士を固める母材となる樹脂との接着性等において、熱硬化樹脂であるエポキシ樹脂を主成分とすることが最も優れており、しかも、熱硬化性のエポキシ樹脂であれば、他の熱硬化性樹脂をフィラーとして混合することにより簡易に弾性力を所定の大きさに設定することができるという知見を得て、本発明に至ったものである。

すなわち、本発明は、従来技術の上記問題を解決するためになされたものであり、砥粒を弾性的に保持するとともに、砥石全体の形状維持機能も備えることができ、精緻な加工面とすることのできるレジンボンド砥石及びその製造方法を提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明のレジンボンド砥石は、多数の超砥粒を熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂を主成分とする結合材により固めて構成される多数の顆粒が、顆粒を構成する樹脂よりも弾性の小さな熱硬化性樹脂により固められていることを特徴とする。この砥石によれば、超砥粒が顆粒を構成する弾性の大きな樹脂により弾性的に保持されることで、加工時にワークの微細な凹凸表面にも追随することができるとともに、ワークから砥粒に作用する負荷を弾性変形によって吸収することができる。同時に顆粒を固める弾性の小さな樹脂により砥石全体の形状を維持する機能も備えている。また、顆粒を構成する樹脂を熱硬化性のエポキシ樹脂としたことにより、顆粒同士を固める母材となる熱硬化性樹脂との接着性を高めることができる。さらに、本件発明では、エポキシ樹脂を使用することから、エポキシ樹脂と他の熱硬化性の樹脂とを混合することにより、超砥粒を固める結合材としての樹脂の弾性や砥粒の保持力を容易に設定することも可能となる。

また、顆粒の平均粒径を０．３〜２ｍｍとした場合は、砥粒保持の弾性力と全体形状維持のバランスがとれたものとなり、また、砥石の製造も容易となる。

さらに、製造方法を、多数の超砥粒及び液状の熱硬化性エポキシ樹脂を主成分として混練する工程と、この混練したものをスクリーンを通して押し出す工程と、このスクリーンを通過したものに熱を加えて硬化して顆粒を形成する工程と、成形後の弾性が前記顆粒を形成する樹脂よりも小となる熱硬化性樹脂と前記顆粒とを混合する工程と、この混合物を焼結、成形する工程とを含む製造方法とした場合、多数の超砥粒及び液状の熱硬化性エポキシ樹脂を主成分として混練したものをスクリーンを通して押し出す操作により、焼結前の粘土状の混合物をスクリーンの目を基準として造粒、整粒が行われることになり、これに熱を加えて硬化して顆粒を形成して母材となるべき熱硬化性樹脂と混合して、焼成、成形するだけで、所定の粒度範囲の顆粒状のレジンボンド砥石を容易に製造することが可能となる。

本発明によれば、被加工物の表面粗さを向上させることができ、寿命を向上させることのできるレジンボンド砥石及びその製造方法を提供することができる。

以下、図面に基づいて、本発明によるレジンボンド砥石及びその製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明による実施形態のレジンボンド砥石の構成を示す図である。レジンボンド砥石１は、多数の顆粒２とこの顆粒２を母材５となるフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂で固めた構成となっている。それぞれの顆粒２は、ダイヤモンドや立方晶窒化ホウ素（CBN）からなる多数の超砥粒３が、熱硬化性樹脂である液状エポキシ樹脂を主成分として硬化された結合材４で固められている。超砥粒の粒度は、好ましくは、８０メッシュから３０００メッシュの間のものが、用途によって選択される。顆粒のサイズは、０．３〜２ｍｍである。砥粒の混合割合は、好ましくは、母材５も含めての集中度で２５（６．２５容量％）〜１５０（２７．５容量％）である。母材５を形成する主成分となる熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂以外でも、エポキシ樹脂、アルキド樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂等の他の樹脂も使用可能であるが、エポキシ樹脂を主成分として形成される結合材４よりも、母材５としての弾性が小さいものであることが必要である。

次に、レジンボンド砥石１の製造方法を説明する。８０メッシュ以下の所定粒度の超砥粒と、結合材４の主成分となる液状エポキシ樹脂及びその硬化剤、他の熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂粉体、無機質や金属質などの通常用いられるフィラーを混合し、粘土状になるように混練する。混合の割合としては、結合材４となるものの合計を１００％としたときに、主成分である液状エポキシ樹脂及びその硬化剤が５０〜８５％、他の熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂粉体等が５％以下、残りがフィラーである。このように混練したものを、１ｍｍ程度のスクリーンによって裏ごしする。これによって、粘土状の粒に造粒されるとともに、粒度が１ｍｍ程度のものに整粒されたものが得られる。これに、１２０℃程度の熱を加えて硬化させ、次に機械的にほぐすことにより、顆粒を得ることができる。この顆粒を、母材５となるべき熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂粉体又はエポキシ樹脂粉体と混合する。混合割合については、結合材４となるべき材料の合計を１００容量％としたときに、母材５となるべき熱硬化性樹脂粉体は３０容量％とする。この混合体を、金型に入れて約１６０℃で焼結する。こうして、レジンボンド砥石１が得られる。
以上のような本実施形態にあっては、レジンボンド砥石１において、超砥粒３が顆粒２を構成する弾性の大きな樹脂から成る結合材４により弾性的に保持されていることから、ワークの加工時にワーク表面の微細な凹凸表面にも追随することができるとともに、ワークから砥粒３に作用する負荷を弾性変形によって吸収することができる。同時に顆粒２を固める弾性の小さな樹脂から成る母材５により砥石全体の形状を維持する機能も備えている。また、顆粒２を構成する樹脂を熱硬化性のエポキシ樹脂としたことにより、顆粒２を固める母材５となる熱硬化性樹脂との接着性を高めることができる。さらに、エポキシ樹脂を使用することから、エポキシ樹脂と他の熱硬化性の樹脂粉体とを混合することにより、超砥粒３を固める結合材４としての樹脂の弾性や超砥粒３の保持力を容易に設定することも可能となる。

また、顆粒２の平均粒径を０．３〜２ｍｍとするのは、これより粒径が小さいとスクリーンにより造粒、整粒して製造するのが困難であり、また、超砥粒を弾性的に保持することが十分できない。また、これよりも粒径が大きいと、レジンボンド砥石１の大きさに対して顆粒２が相対的に大きくなり、母材５の機能が相対的に小となり過ぎて、砥石の形状維持が不十分となる。したがって、顆粒２のサイズを０．３〜２ｍｍとすることで、砥粒保持の弾性力と全体形状維持のバランスのとれたものとなり、砥石の製造も容易となる。

さらに、レジンボンド砥石１の製造において、多数の超砥粒３及び液状の熱硬化性エポキシ樹脂を主成分として混練したものをスクリーンを通して押し出す操作により、焼結前の粘土状の混合物をスクリーンの目を基準として造粒、整粒が行われることになり、これに熱を加えて硬化して顆粒を形成して母材となるべき熱硬化性樹脂と混合して、焼成、成形するだけで、所定の粒度範囲の顆粒状のレジンボンド砥石を容易に製造することが可能となる。

本実施形態においては、結合材の形成において、フェノール樹脂粉体を添加したが、他の熱硬化性樹脂を加えてもよく、また、液状エポキシ樹脂単独でもよい。また、各種材料の混合割合も、上記のものに限られず、加熱温度も材料に合わせて適宜設定されればよいものである。

以下、実施例について説明する。
実施例１
上記のとおりの実施の形態で説明したレジンボンド砥石の製造方法において、母材５となる熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂粉体を用い、６００メッシュの超砥粒の混合割合を集中度７５となるようにして、面取り用レジンボンド砥石を製造した。図２に示すように、面取り用ホイールＡにおける台金Ｂの周囲に取り付けられる上記のとおりに製造されたレジンボンド砥石Ｃにより、液晶ガラスＧの面取り仕上げ加工を行った。また、比較例として、従来のフェノール樹脂により超砥粒を固めたレジンボンド砥石による加工結果と比較を行った。加工条件は、ホイール周速度が１３２０ｍ／分、送り速度が４．５ｍ／分、切り込みが０．００５ｍｍ、切り込み回数はガラス1枚について５０回を３枚分行った計１５０回である。その結果、ホイールの摩耗については、従来品では摩耗高さが５μｍであったのに対し、実施例１では２μｍであった。また、砥石の切れ味を示す法線研削抵抗については、従来品では加工距離３０ｍ程度から低下するのに対し、実施例１では加工距離が４０ｍを越してもほぼ２５Ｎを維持した。
実施例２
上記の実施例１と同様ではあるが、砥粒の集中度を５０としたとしたレジンボンド砥石を、ガラスの表面加工用の研削工具として製造し、青板ガラスの表面加工を行った。また、比較例として、従来のフェノール樹脂により超砥粒を固めたレジンボンド砥石による加工結果と比較を行った。加工条件は、ホイール周速度が１０２０ｍ／分、送り速度が手動で３００ｍｍ／分、切り込みが０．０５〜０．０６ｍｍである。その結果、表面粗さについて、従来品では、Ｒａ（中心線平均粗さ）が約０．０６μｍであったのに対し、実施例２では約０．０３μｍであった。

本発明の実施形態のレジンボンド砥石の構成を示す構成図である。本発明の実施例１のレジンボンド砥石による加工を示す図である。

符号の説明

１‥レジンボンド砥石、２‥顆粒、３‥超砥粒、４‥結合材、５‥母材、Ａ‥面取り用ホイール、Ｂ‥台金、Ｃ‥レジンボンド砥石、Ｇ‥ガラス板

Claims

多数の超砥粒及び液状の熱硬化性エポキシ樹脂を主成分として混練する工程と、
この混練したものをスクリーンを通して押し出す工程と、
このスクリーンを通過したものに熱を加えて硬化させて平均粒径を０．３〜２ｍｍとする顆粒を形成する工程と、
成形後の弾性が前記顆粒を形成する樹脂よりも小となる熱硬化性樹脂と前記顆粒とを混合する工程と、
この混合物を焼結、成形する工程とを含むレジンボンド砥石の製造方法。