JP5178205B2

JP5178205B2 - セグメント砥石およびその製造方法

Info

Publication number: JP5178205B2
Application number: JP2007552873A
Authority: JP
Inventors: 正人北島; 邦彦海野; 寛竹原; 拓真河野; 伸司相馬
Original assignee: Toyoda Van Moppes Ltd; JTEKT Corp
Current assignee: Toyoda Van Moppes Ltd; JTEKT Corp
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2006-11-13
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2026-11-13
Also published as: JPWO2007077675A1; US8033278B2; US20100261420A1; EP1974863A4; EP1974863A1; CN101341004A; WO2007077675A1; EP1974863B1; CN101341004B

Description

本発明は、円盤状コアの外周面に複数のセグメントチップを貼付けたセグメント砥石およびその製造方法に関するものである。

ＣＢＮ砥粒等の超砥粒をビトリファイドボンドで結合して所定形状に成形した複数のセグメントチップを円盤状コアの外周面に貼付けたセグメント砥石は、例えば、特許文献１に記載されているように公知である。その種のセグメント砥石においては、セグメントチップをプレス成形および焼成した後に、複数のセグメントチップをスチール製の円盤状コアの外周面に円周方向に僅かな隙間を有して配列し、接着剤を用いて貼付けるようにしている。

ところで、従来のセグメント砥石における接着個所は、セグメントチップの内周部と端面部であり、セグメントチップは、内周部で円盤状コアの外周面に結合されるとともに、端面部で隣合うセグメントチップ同士が結合されるようになっている。そして、端面部で隣合うセグメントチップを相互に結合することによって、セグメントチップ間に隙間が存在した場合の砥石の異常摩耗を回避するようにしている。

一般に、セグメント砥石においては、接着剤として、フェノール樹脂あるいはエポキシ樹脂等の熱硬化性の樹脂が使用され、セグメントチップを円盤状コアの外周面に貼付けた後、セグメント砥石を乾燥炉内に入れて所定の温度で所定時間乾燥させ、接着剤を硬化させるようになっている。
特開２００３−３００１６５公報（段落００２４、図２）

上記したセグメント砥石においては、接着剤を硬化するために熱が加えられるため、加熱によってスチール製の円盤状コアが熱膨張するが、ビトリファイドボンドからなるセグメントチップの熱膨張量は、円盤状コアの膨張量に対して小さい。このため、接着剤への加熱による円盤状コアの熱膨張により、セグメントチップが半径方向外方に変位して、隣合うセグメントチップ相互の隙間が増大され、その状態で接着剤が硬化されていく。

その結果、接着剤が硬化された後、再び常温まで戻されると、熱膨張していた円盤状コアが収縮するため、隣合うセグメントチップ間の接着部に圧縮応力が作用し、セグメントチップに無理な力が作用する。

本発明は、上記した従来の不具合を解消するためになされたもので、円盤状コアが膨張あるいは収縮しても、隣合うセグメントチップ間に位置する接着剤に圧縮応力等が作用しないようにしたセグメント砥石およびその製造方法を提供せんとするものである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明に係るセグメント砥石の構成上の特徴は、砥粒をビトリファイドボンドで結合した複数のセグメントチップを円盤状コアの外周面に貼付けたセグメント砥石にして、前記複数のセグメントチップは、円周方向の両端部にそれぞれ熱硬化性の樹脂からなる接着剤が塗布されて補強され、円周方向に隣接するセグメントチップは、前記接着剤同士が非接合状態で前記円盤状コアの外周面に貼付けられていることである。

請求項２に記載の発明に係るセグメント砥石の製造方法の特徴は、砥粒をビトリファイドボンドで結合した複数のセグメントチップを円盤状コアの外周面に貼付けたセグメント砥石を製造する方法にして、型内に砥粒を含む粉体を充填してプレス成形するとともに、焼成して、複数のセグメントチップを成形し、これらセグメントチップの円周方向の両端部に熱硬化性の樹脂からなる接着剤を塗布し、該接着剤を硬化させた後、前記複数のセグメントチップを、円盤状コアの外周面に貼付けたことである。

請求項１に係るセグメント砥石によれば、砥粒をビトリファイドボンドで結合された複数のセグメントチップは、円周方向の両端部にそれぞれ接着剤が塗布されて補強され、円周方向に隣接するセグメントチップは、接着剤同士が非接合状態で円盤状コアに貼付けられているので、セグメントチップを貼付けた円盤状コアが熱膨張および熱収縮によって半径方向に膨張および収縮しても、隣接するセグメントチップが非接合状態にあるので、円盤状コアの膨張収縮によって、隣合うセグメントチップ相互を結合する接着剤やセグメントチップに圧縮応力が作用し、セグメントチップに無理な力が作用することを防止できる。

しかも、セグメントチップの両端部は、熱硬化性の樹脂（接着剤）によって補強されているので、セグメントチップの端部付近に存在する砥粒の保持強度を向上することができ、たとえ隣接するセグメントチップ間に隙間があっても、研削加工によってセグメントチップの端部エッジ部がだれることを抑制でき、セグメント砥石の寿命を低減することはない。

さらに、請求項１に係るセグメント砥石によれば、接着剤はセグメントチップの円周方向の両端部に塗布されているだけであるので、セグメントチップの外表面の気孔の存在によって、切り屑排出性に優れ、切れ味が良好となり、砥石摩耗量を少なくして良好な表面あらさに研削加工することができる効果がある。

請求項２に係るセグメント砥石の製造方法によれば、砥粒をビトリファイドボンドで結合されたセグメントチップの円周方向の両端部に熱硬化性の樹脂からなる接着剤を塗布し、接着剤を硬化させた後、複数のセグメントチップを円盤状コアの外周面に貼付けたセグメント砥石を製造するので、従来のように、セグメントチップを円盤状コアの外周面に貼付けた後に、セグメントチップの各間に配置される接着剤を加熱して硬化させる必要がない。これにより、セグメント砥石の製造時における接着剤の硬化後の常温への戻り時に、硬化された接着剤に圧縮応力が作用することがない。

本発明の実施の形態を示す複数のセグメントチップからなるセグメント砥石の全体図である。セグメントチップを示す図である。セグメントチップの製造工程を示す図である。図１のＡ部を拡大して示す図である。

符号の説明

１０・・・セグメント砥石、１１・・・セグメントチップ、１２・・・砥石層、１３・・・下地層、１４・・・超砥粒、１５・・・ビトリファイドボンド、２０、２３・・・接着剤、２１・・・円盤状コア、２１ａ・・・外周面。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、円周上複数のセグメントチップ１１からなるセグメント砥石１０を示し、このセグメント砥石１０のセグメントチップ１１は、超砥粒をビトリファイドボンドで結合した砥石層１２が外周側に形成され、超砥粒を含まない下地層１３が砥石層１２の内側に重ねて一体的に形成されている。これら砥石層１２と下地層１３からなる複数の円弧状のセグメントチップ１１を、鉄、チタン合金またはアルミニウム合金等の金属で成形された円盤状コア２１の外周面２１ａに円周方向に一定の間隔で配置し、セグメントチップ１１の内周面（下地層１３の底面）と円盤状コア２１の外周面２１ａとの間に介在した接着剤により貼付けてセグメント砥石１０を構成している。

図２は、円弧状のセグメントチップ１１を示すもので、前記砥石層１２は、ＣＢＮ、ダイヤモンド等の超砥粒１４と、これら超砥粒１４を所定の集中度でビトリファイドボンド１５によって３〜５ｍｍの厚さに結合したもので、ビトリファイドボンド１５中には、必要に応じて、酸化アルミニウム（Al₂O₃）等の粒子１６が骨材として混入される。また、前記下地層１３は、下地粒子１９をビトリファイドボンド１５で１〜３ｍｍの厚さに結合したものである。セグメントチップ１１の両端部には、熱硬化性の樹脂からなる接着剤２０が接着され、この接着剤２０による樹脂層によってセグメントチップ１１の両端部のエッジに位置する超砥粒１４を補強し、超砥粒１４の保持強度を向上するようにしている。

ビトリファイドボンド１５を採用すると、有気孔の特性から、切り屑の排出性に優れ、切れ味が良好となるため、砥石摩耗量を少なくして良好な表面あらさに研削加工することができる。

セグメントチップ１１の製造は、図３に示すように、砥石層１２を構成する超砥粒１４およびビトリファイドボンド１５等を混合した砥石層用粉体が、凹円弧状のプレス下型上に均一厚さに充填され、第１上型により仮プレスして、砥石層１２が円弧状に仮成形される。しかる後、下地粒子１９を含む下地層用粉体が、仮プレス成形された砥石層用粉体の上側に均一厚さに充填され、第２上型により下地層用粉体と砥石層用粉体とが同時にプレスされ、下地層１３が砥石層１２の内側に重ねて一体的に成形された円弧状のセグメントチップ１１がプレス成形される（工程３１）。プレス成形されたセグメントチップ１１は、乾燥されるとともに、焼成され（工程３２）、セグメントチップ１１の本体が完成される。

続いて、セグメントチップ１１の両端部に、熱硬化性の樹脂からなる接着剤２０を塗布し（工程３３）、その後、セグメントチップ１１を、乾燥炉内で５０〜１５０℃の温度で所定時間乾燥する（工程３４）ことにより、図２に示すセグメントチップ１１が完成される。これによって、セグメントチップ１１の両端部が硬化された接着剤２０にて覆われるとともに、接着剤２０の一部がセグメントチップ１１の気孔内に含浸されて、セグメントチップ１１との結合強度が高められる。その結果、セグメントチップ１１の両端部に接着剤２０による樹脂層が形成され、この樹脂層によって、セグメントチップ１１の両端部に分布する超砥粒１４の保持力が補強される。

場合によっては、セグメントチップ１１の両端部に接着された接着剤（樹脂層）２０を所定形状（所定寸法）に機械加工して整形することも可能である。

このようにして製造された複数のセグメントチップ１１は、その内周に熱硬化性の樹脂からなる接着剤２３（図４参照）が塗布され、その状態で、複数のセグメントチップ１１は円盤状コア２１の外周面２１ａに円周方向に所定の間隔で配列され、貼付けられる。所定個数のセグメントチップ１１が円周上に貼付けられたセグメント砥石１０は、乾燥炉内で乾燥され、これによって、円盤状コア２１の外周面２１ａとセグメントチップ１１の内周面の間に介在された接着剤２３が硬化されて、セグメントチップ１１が円盤状コア２１の外周面２１ａに強固に結合され、セグメント砥石１０が完成される。

この場合、隣接するセグメントチップ１１の両端部、すなわち、接着剤２０が接着された接着部同士の隙間を極力少なくなるように（好ましくは、０．５ｍｍ以下の隙間）、セグメントチップ１１を配置する。

このように、セグメントチップ１１の両端接着部は接着機能を持たないので、隣接するセグメントチップ１１同士は、非接合状態で円盤状コア２１に貼付けられることになる。従って、各セグメントチップ１１は円盤状コア２１の膨張収縮に伴って自由に半径方向に変位でき、円盤状コア２１の膨張収縮によっても、セグメントチップ１１の両端接着部に圧縮応力等が作用することがない。

上記した構成のセグメント砥石１０においては、セグメントチップ１１を円盤状コア２１の外周面２１ａに貼付けるに先立って、セグメントチップ１１の両端部に接着剤２０を塗布し、その後、熱を加えて接着剤２０を硬化させるとともに、常温に戻すようにしている。従って、従来のように、セグメントチップ１１を円盤状コア２１の外周面２１ａに貼付ける際に、セグメントチップ１１の各間の隙間を埋めるために塗布した接着剤に熱を加えて硬化させる必要がない。これにより、セグメント砥石１０の製造時における接着剤の硬化後の常温への戻り時に、硬化された接着剤に圧縮応力が作用することを防止できるようになり、円盤状コア２１の外周面２１ａに貼付けられたセグメントチップ１１に無理な力が作用することがない。

しかも、セグメント砥石１０は、円周上に配列されたセグメントチップ１１間に隙間があると、研削加工によって、セグメントチップ１１の端部エッジに位置する砥粒に過大な負荷がかかって砥粒が脱落しやすくなり、その結果、セグメントチップ１１の端部エッジがだれやすく（摩耗しやすく）なり、また、セグメントチップ１１の端部に分布された超砥粒１４の保持力が小さく、脱落しやすい問題があったが、セグメントチップ１１の両端部を接着剤２０によって補強したことにより、たとえセグメントチップ１１間に隙間があっても、セグメントチップ１１の端部エッジが研削加工によってだれにくくなるとともに、セグメントチップ１１の端部に分布する超砥粒１４の保持力を向上することができる。

上記した実施の形態においては、両端部を接着剤２０によって補強したセグメントチップ１１を、隣接するセグメントチップ１１と隙間がないように配列する例について述べたが、隣接するセグメントチップ１１を作為的に間隔を広げて配置することも可能であり、このような形態においても、セグメントチップ１１の両端部の砥粒の脱落を抑制できるとともに、両端エッジ部の摩耗を抑制できる利点がある。

上記した実施の形態においては、セグメントチップ１１を、砥石層と下地層の２層構造によって構成した例について述べたが、セグメントチップ１１は、必ずしも２層構造にする必要はなく、砥石層一層だけでもよいものである。

本発明に係るセグメント砥石およびその製造方法は、ＣＢＮ砥粒等の超砥粒をビトリファイドボンド等で結合した複数のセグメントチップを円盤状コアの外周面に貼付けて使用するのに適している。

Claims

砥粒をビトリファイドボンドで結合した複数のセグメントチップを円盤状コアの外周面に貼付けたセグメント砥石にして、前記複数のセグメントチップは、円周方向の両端部にそれぞれ熱硬化性の樹脂からなる接着剤が塗布されて補強され、円周方向に隣接するセグメントチップは、前記接着剤同士が非接合状態で前記円盤状コアの外周面に貼付けられていることを特徴とするセグメント砥石。
砥粒をビトリファイドボンドで結合した複数のセグメントチップを円盤状コアの外周面に貼付けたセグメント砥石を製造する方法にして、型内に砥粒を含む粉体を充填してプレス成形するとともに、焼成して、複数のセグメントチップを成形し、これらセグメントチップの円周方向の両端部に熱硬化性の樹脂からなる接着剤を塗布し、該接着剤を硬化させた後、前記複数のセグメントチップを、円盤状コアの外周面に貼付けたことを特徴とするセグメント砥石の製造方法。