JP5458459B2 - Superabrasive grindstone, abrasive coating agent, method for producing superabrasive grain for vitrified grindstone, and method for producing abrasive coat agent - Google Patents
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Description
本発明は、超砥粒を結合剤を用いて結合させて成る超砥粒砥石、特にカムシャフトの研削や超高速研削等の高負荷研削に適した超砥粒砥石、それに用いられる超砥粒の表面に酸化物微粒子を固着させる砥粒コート剤、酸化物微粒子を固着させた超砥粒の製造方法、砥粒コート剤の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a superabrasive grindstone formed by bonding superabrasive grains using a binder, particularly a superabrasive grindstone suitable for high-load grinding such as camshaft grinding and ultrahigh-speed grinding, and superabrasive grains used therefor The present invention relates to an abrasive coating agent for fixing oxide fine particles to the surface, a method for producing superabrasive grains having oxide fine particles adhered thereto, and a method for producing an abrasive coating agent.
ビトリファイド超砥粒砥石は、５００乃至１０００℃程度の焼成温度でビトリファイドボンドを溶融させることで超砥粒を結合させるため、レジンボンドを用いる場合に比較して、砥粒保持力すなわち超砥粒とビトリファイドボンドとの間の接着力が得られる。たとえば、ＣＢＮ砥粒では、Ｂ元素や合成工程で添加された触媒中のＫ或いはＮａ元素等がその表面に存在することから、それらの元素がビトリファイドボンドと反応し、その化学的結合力が砥粒保持力を高めていると考えられている。 Since the vitrified superabrasive grindstone bonds the superabrasive grains by melting the vitrified bond at a firing temperature of about 500 to 1000 ° C., compared with the case where a resin bond is used, the abrasive retention force, that is, the superabrasive grains and Adhesive strength with vitrified bond is obtained. For example, in CBN abrasive grains, the B element and the K or Na element in the catalyst added in the synthesis process exist on the surface, so that these elements react with the vitrified bond, and the chemical bond strength thereof is the abrasive. It is thought to increase the grain retention.
ところで、カムシャフトの研削や超高速研削等の高負荷研削になると、未だビトリファイドボンドとＣＢＮ砥粒との間の密着力が十分ではなく、ＣＢＮ砥粒の脱落が発生し易くなり、砥石寿命が十分に得られないという不都合があった。 By the way, when high-load grinding such as camshaft grinding or ultra-high speed grinding is used, the adhesion force between vitrified bond and CBN abrasive grains is still insufficient, and CBN abrasive grains are likely to fall off, and the life of the grinding wheel is increased. There was an inconvenience that it could not be obtained sufficiently.
これに対し、ＣＢＮ砥粒の表面にＡｌ2 Ｏ3 やＳｉＯ2 等の金属酸化物皮膜を０．１〜１０μｍ程度の厚みで被覆し、その金属酸化物皮膜を介してＣＢＮ砥粒をビトリファイドボンドに結合させるようにしたビトリファイドＣＢＮ砥石が提案されている。たとえば、特許文献１がそれである。
しかしながら、上記従来の金属酸化物皮膜で被覆されたＣＢＮ砥粒を用いたビトリファイドＣＢＮ砥石では、ＣＢＮ砥粒の脱落性はある程度改善されるものの、種々の高負荷研削に対しては未だ十分とは言えない場合があった。ＣＢＮ砥粒は高硬度であると同時に高価であり、未だ切削可能であるのに脱落することで、切削加工の経済性を低下させていた。 However, in the vitrified CBN grindstone using the CBN abrasive grains coated with the conventional metal oxide film, the dropout of the CBN abrasive grains is improved to some extent, but is still insufficient for various high-load grinding. I couldn't say that. CBN abrasive grains have high hardness and are expensive, and are still cuttable, but drop off, thereby reducing the economics of cutting.
本発明は以上の事情を背景としてなされたものであり、その目的とするところは、超砥粒の脱落が少なく耐脱落性の高い超砥粒砥石、砥粒コート剤、ビトリファイド砥石用超砥粒の製造方法、および、砥粒コート剤の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made against the background of the above circumstances, and the object of the present invention is a superabrasive grindstone, an abrasive coating agent, and a superabrasive grain for vitrified grindstones that have a high drop-off resistance with less superabrasive grains falling off. And a method for producing an abrasive coating agent.
本発明者等は、上記事情を背景として種々検討を重ねた結果、無機酸化物微粒子分散液を超砥粒に塗布して乾燥および焼成を施すことにより、酸化物微粒子を超砥粒の表面に被覆状態で固着することができ、その酸化物微粒子が表面に固着された超砥粒をビトリファイドボンドで結合したビトリファイド超砥粒砥石を作成して、そのビトリファイド超砥粒砥石で高負荷研削を行うと、従来よりも大幅に超砥粒の脱落性が改善されることを見いだした。本発明はこの知見に基づいて為されたものである。 As a result of various studies on the background of the above circumstances, the present inventors applied the inorganic oxide fine particle dispersion liquid to the superabrasive grains, and then dried and fired the oxide fine particles on the surface of the superabrasive grains. A vitrified superabrasive grindstone that can be fixed in a coated state and bonded with a vitrified bond of superabrasive grains with oxide fine particles fixed on the surface is prepared, and high load grinding is performed with the vitrified superabrasive grindstone It was found that the removal of superabrasive grains was greatly improved compared to the conventional method. The present invention has been made based on this finding.
すなわち、請求項１にかかる発明の要旨とするところは、超砥粒をビトリファイドボンドを用いて結合させた超砥粒砥石であって、前記超砥粒は、酸化物微粒子分散液が塗布された状態で乾燥および焼成を行うことで前記ビトリファイドボンド中へ突き出す複数の酸化物微粒子が表面に固着され、該酸化物微粒子を介して前記ビトリファイドボンドにより結合されていることにある。
That is, the gist of the invention according to claim 1 is a superabrasive grindstone in which superabrasive grains are bonded using vitrified bonds , and the superabrasive grains are coated with an oxide fine particle dispersion. By drying and firing in a state, a plurality of oxide fine particles protruding into the vitrified bond are fixed to the surface and bonded by the vitrified bond through the oxide fine particles.
また、請求項２にかかる発明の要旨とするところは、請求項１に係る発明において、前記酸化物微粒子は、一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素) にて表されるものであることにある。 Further, the gist of the invention according to claim 2 is that, in the invention according to claim 1, the oxide fine particles have a general formula MO (M is at least one selected from Si, Zr, Ti, Al, B). One element, O is oxygen).
また、請求項３にかかる発明の要旨とするところは、請求項１又は２に係る発明において、前記酸化物微粒子は１００ｎｍ以下の平均粒子径を有し、該酸化物微粒子により前記超砥粒の表面に形成される酸化物微粒子膜は５０乃至２００ｎｍの範囲内の膜厚を有するものであることにある。 Further, the gist of the invention according to claim 3 is that, in the invention according to claim 1 or 2, the oxide fine particles have an average particle diameter of 100 nm or less, and the oxide fine particles The oxide fine particle film formed on the surface has a film thickness in the range of 50 to 200 nm.
また、請求項４にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至３のいずれか１に係る発明において、前記酸化物微粒子はジルコニア微粒子であり、 前記ビトリファイドボンドはＺrＯ2−Ｂ2Ｏ3系ガラスである。
The gist of the invention according to claim 4 is that, in the invention according to any one of claims 1 to 3, the oxide fine particles are zirconia fine particles, and the vitrified bond is a ZrO2-B2O3-based glass . .
また、請求項５にかかる発明の要旨とするところは、請求項１のビトリファイド超砥粒砥石に用いられる超砥粒の表面に該表面からビトリファイドボンド中へ突き出す複数の酸化物微粒子を固着させるために該砥粒の表面に予め塗布される砥粒コート剤であって、最終組成が一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素) にて表される酸化物微粒子となるものであることにある。
Further, the gist of the invention according to claim 5 is to fix a plurality of oxide fine particles protruding from the surface into the vitrified bond on the surface of the superabrasive grains used in the vitrified superabrasive grindstone of claim 1. The final coating is a general formula MO (M is at least one element selected from Si, Zr, Ti, Al, and B). It is to become oxide fine particles.
また、請求項６にかかる発明の要旨とするところは、請求項１のビトリファイド超砥粒砥石に用いられる、表面に該表面からビトリファイドボンド中へ突き出す複数の酸化物微粒子が固着された超砥粒の製造方法であって、最終組成が一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素) にて表される酸化物微粒子となる酸化物微粒子分散液を前記超砥粒に塗布し、該酸化物微粒子分散液が塗布された超砥粒を乾燥および焼成することにある。
Further, the gist of the invention according to claim 6 is a superabrasive grain used in the vitrified superabrasive grindstone according to claim 1, wherein a plurality of oxide fine particles protruding from the surface into a vitrified bond are fixed to the surface. The final composition is an oxide that becomes oxide fine particles represented by the general formula MO (M is at least one element selected from Si, Zr, Ti, Al, and B, and O is oxygen) The fine particle dispersion is applied to the superabrasive grains, and the superabrasive grains coated with the oxide fine particle dispersion are dried and fired.
また、請求項７にかかる発明の要旨とするところは、請求項１のビトリファイド超砥粒砥石に用いられる超砥粒の表面に該表面からビトリファイドボンド中へ突き出す複数の酸化物微粒子を固着させるための砥粒コート剤の製造方法であって、酸化物微粒子分散液を、単独で又は複数混合して得ることにある。
The gist of the invention according to claim 7 is to fix a plurality of oxide fine particles protruding from the surface into the vitrified bond on the surface of the superabrasive grains used in the vitrified superabrasive grindstone of claim 1. The method for producing an abrasive coating agent according to claim 1, wherein the oxide fine particle dispersion is obtained singly or in combination.
請求項１に係る発明の超砥粒砥石によれば、超砥粒は、酸化物微粒子分散液が塗布された状態で乾燥および焼成を行うことでその表面にその表面からビトリファイドボンド中へ突き出す複数の酸化物微粒子が固着され、その酸化物微粒子を介して前記ビトリファイドボンドにより結合されていることから、超砥粒表面に固着された該表面からビトリファイドボンド中へ突き出す複数の酸化物微粒子によるアンカー効果によって、その超砥粒の脱落が少なく耐久性の高い超砥粒砥石が得られる。
According to the superabrasive grindstone of the invention according to claim 1, the superabrasive grains are dried and fired in a state where the oxide fine particle dispersion is applied, so that a plurality of superabrasive grains protrude from the surface into the vitrified bond. the oxide particles solid wear, since they are coupled by the vitrified bonded via its oxide particles, the anchor by a plurality of oxide fine particles protruding from the surface which is fixed to the superabrasive surface into vitrified bond Due to the effect, a super-abrasive grindstone having a high durability with less dropping of the super-abrasive grains can be obtained.
また、請求項２に係る発明の超砥粒砥石によれば、前記超砥粒の表面に固着された酸化物微粒子は、一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素) にて表されるものであることから、このような金属酸化物微粒子は化学的或いは熱的にも安定であり、高負荷研削においても超砥粒の脱落が好適に防止される。 According to the superabrasive grindstone of the invention according to claim 2, the oxide fine particles fixed to the surface of the superabrasive grain are selected from the general formula MO (M is selected from Si, Zr, Ti, Al, and B). Therefore, such metal oxide fine particles are chemically or thermally stable, and the superabrasive grains fall off even in high load grinding. Is preferably prevented.
また、請求項３に係る発明の超砥粒砥石によれば、前記酸化物微粒子は１００ｎｍ以下の平均粒子径を有し、その酸化物微粒子により形成される酸化物微粒子膜は５０乃至２００ｎｍの範囲内の膜厚を有するものであることから、超砥粒の表面から突き出た１００ｎｍ以下の平均粒子径の酸化物微粒子によるアンカー効果によって超砥粒の耐脱落性が高められ、５０乃至２００ｎｍの範囲内の膜厚の酸化物微粒子によって超砥粒の組成元素の結合剤への拡散、たとえばＢ元素のビトリファイドボンド中への拡散が抑制されて、超砥粒と結合剤との間の層間剥離の発生が好適に防止される。 According to the superabrasive grindstone of the invention according to claim 3, the oxide fine particles have an average particle diameter of 100 nm or less, and the oxide fine particle film formed by the oxide fine particles has a range of 50 to 200 nm. Therefore, the anti-shedding resistance of the superabrasive grains is enhanced by the anchor effect by the oxide fine particles having an average particle diameter of 100 nm or less protruding from the surface of the superabrasive grains, and the range of 50 to 200 nm. Diffusion of the composition elements of the superabrasive grains into the binder, for example, diffusion of element B into the vitrified bond, is suppressed by the fine oxide particles of the inner thickness, and delamination between the superabrasive grains and the binder is prevented. Occurrence is preferably prevented.
また、請求項４にかかる発明の超砥粒砥石によれば、前記酸化物微粒子はジルコニア微粒子であり、 前記ビトリファイドボンドはＺrＯ2−Ｂ2Ｏ3系ガラスであることから、超砥粒の表面に固着された酸化物粒子とビトリファイドボンドとの間において高い結合力が得られる。
According to the superabrasive grindstone of the invention according to claim 4, the oxide fine particles are zirconia fine particles, and the vitrified bond is ZrO2-B2O3-based glass , so that it is fixed to the surface of the superabrasive grains. A high bonding force is obtained between the oxide particles and the vitrified bond.
また、請求項５にかかる発明の砥粒コート剤によれば、ビトリファイド超砥粒砥石に用いられる超砥粒の表面に該表面からビトリファイドボンド中へ突き出す複数の酸化物微粒子を固着させるために該砥粒の表面に予め塗布され、乾燥および焼成が施されると、最終組成が一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素) にて表される酸化物微粒子が得られる。
Further, according to the abrasive coating agent of the invention according to claim 5 , in order to fix the plurality of oxide fine particles protruding from the surface into the vitrified bond on the surface of the superabrasive grain used in the vitrified superabrasive grindstone, When pre-coated on the surface of the abrasive grains, dried and fired, the final composition is expressed by the general formula MO (M is at least one element selected from Si, Zr, Ti, Al, B, O is oxygen) Oxide microparticles represented by
また、請求項６にかかる発明のビトリファイド超砥粒砥石に用いられる、表面に該表面からビトリファイドボンド中へ突き出す複数の酸化物微粒子が固着された超砥粒の製造方法によれば、最終組成が一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素) にて表される酸化物微粒子となる酸化物微粒子分散液を前記超砥粒に塗布し、該酸化物微粒子分散液が塗布された超砥粒を乾燥および焼成することで、表面に該表面からビトリファイドボンド中へ突き出す複数の酸化物微粒子が固着された超砥粒が得られる。
Moreover, according to the manufacturing method of the superabrasive grains used in the vitrified superabrasive grindstone of the invention according to claim 6 in which a plurality of oxide fine particles protruding from the surface into the vitrified bond are fixed to the surface, the final composition is An oxide fine particle dispersion, which is oxide fine particles represented by the general formula MO (M is at least one element selected from Si, Zr, Ti, Al, and B, and O is oxygen) is applied to the superabrasive grains. Then, by drying and firing the superabrasive grains coated with the oxide fine particle dispersion, superabrasive grains having a plurality of oxide fine particles protruding from the surface into the vitrified bond are obtained on the surface.
また、請求項７にかかる発明のビトリファイド超砥粒砥石に用いられる超砥粒の表面に該表面からビトリファイドボンド中へ突き出す複数の酸化物微粒子を固着させるための砥粒コート剤の製造方法によれば、酸化物微粒子分散液を、単独で又は複数混合することにより、砥粒コート剤が得られる。 According to another aspect of the invention, there is provided a method for producing an abrasive coating agent for fixing a plurality of oxide fine particles protruding from a surface of a superabrasive grain used in the vitrified superabrasive grindstone of the invention according to claim 7 into a vitrified bond. in the oxide fine particle dispersion, by alone or as a mixture of a plurality of abrasive grains coating agent is obtained.
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, the drawings are appropriately simplified or modified, and the dimensional ratios, shapes, and the like of the respective parts are not necessarily drawn accurately.
図１は、本発明の一実施例の製造方法によって製造された超砥粒砥石１０を示す正面図である。超砥粒砥石１０は、たとえば炭素鋼、アルミニウム合金などの金属製の円盤状であってその中央部に研削装置（たとえば後述の円筒研削盤１２）に取り付けるための取付穴１４を有する取付部１６が設けられた台金１８と、その台金１８の回転軸心Ｗを曲率中心とする円弧に沿って湾曲させられた円弧板状であってその外周面にあたる研削面２０とそれに対して反対側の内周面にあたる貼着面２２とを有し、その貼着面２２が台金１８の外周面２４に隙間なく貼着された複数個（本実施例では１２個）のビトリファイド砥石片２６とを、備えている。その大きさは用途により適宜設定されるが、本実施例の超砥粒砥石１０は、たとえば、外径Ｄが３８０ｍｍφ、取付部１６を除く厚みが１０ｍｍ程度の寸法に構成されたものである。 FIG. 1 is a front view showing a superabrasive grindstone 10 manufactured by a manufacturing method according to an embodiment of the present invention. The superabrasive grindstone 10 is, for example, a disk made of metal such as carbon steel or aluminum alloy, and has a mounting portion 16 having a mounting hole 14 for mounting to a grinding device (for example, a cylindrical grinding machine 12 described later) at the center thereof. And a ground surface 20 that is curved along an arc whose center of curvature is the center of curvature W of the base metal 18, and a grinding surface 20 corresponding to the outer peripheral surface thereof, and the opposite side thereof A plurality of (12 in this embodiment) vitrified grindstone pieces 26 each having a sticking surface 22 corresponding to the inner peripheral surface of the base metal 18 and without any gaps. Is provided. The size is appropriately set depending on the application, but the superabrasive grindstone 10 of the present embodiment is configured, for example, to have an outer diameter D of 380 mmφ and a thickness excluding the mounting portion 16 of about 10 mm.
図２は、ビトリファイド砥石片２６を示す斜視図である。図１乃至図２において、ビトリファイド砥石片２６は、熔融アルミナ質、炭化珪素質、またはムライト質等のセラミック質の一般砥粒がガラス質のビトリファイドボンドにより結合されて成る下地層２８と、ＣＢＮ砥粒、ダイヤモンド砥粒等のヌープ硬度が３０００以上の超砥粒がガラス質の無機結合剤により結合されて成る砥材層３０とから一体的に構成されている。上記下地層２８は、専ら砥材層３０を機械的に支持するための基台として機能するものであり、砥材層３０は、専ら被削材を研削するための砥石として機能するものである。なお、上記超砥粒には、たとえば、６０メッシュ［平均粒子径２５０μｍ］乃至３２０００メッシュ［平均粒子径０．５μｍ］の範囲内の大きさのものが好適に用いられる。 FIG. 2 is a perspective view showing the vitrified grindstone piece 26. 1 and 2, a vitrified grindstone piece 26 includes a base layer 28 formed by bonding general abrasive grains of fused alumina, silicon carbide, mullite or the like by vitreous vitrified bonds, and a CBN grindstone. Abrasive material layer 30 is formed integrally with superabrasive grains having a Knoop hardness of 3000 or more, such as grains and diamond abrasive grains, bonded with a glassy inorganic binder. The base layer 28 functions exclusively as a base for mechanically supporting the abrasive material layer 30, and the abrasive material layer 30 functions exclusively as a grindstone for grinding the work material. . The superabrasive grains having a size within the range of 60 mesh [average particle diameter 250 μm] to 32000 mesh [average particle diameter 0.5 μm] are preferably used.
図３は、ビトリファイド砥石構造により構成された上記砥材層３０の断面構成の一例であって、その内部におけるビトリファイドボンド３２と超砥粒３４との結合状態を説明する模式図である。図３において、ビトリファイドボンド３２の表面には、酸化物微粒子３６により構成される酸化物微粒子膜３８により表面が固着状態で覆われている。この酸化物微粒子膜３８は、後述のように、無機酸化物の微粒子が分散された酸化物微粒子分散液が塗布された状態で乾燥および焼成を行うことで形成される。なお、図３の砥材層３０の断面において、４０は気孔である。 FIG. 3 is an example of a cross-sectional configuration of the abrasive layer 30 configured with a vitrified grindstone structure, and is a schematic diagram illustrating a bonding state between the vitrified bond 32 and the superabrasive grains 34 therein. In FIG. 3, the surface of the vitrified bond 32 is covered with an oxide fine particle film 38 composed of oxide fine particles 36 in a fixed state. As will be described later, the oxide fine particle film 38 is formed by drying and baking in a state where an oxide fine particle dispersion liquid in which inorganic oxide fine particles are dispersed is applied. In addition, in the cross section of the abrasive material layer 30 of FIG. 3, 40 is a pore.
図４は、上記超砥粒砥石１０の製造方法の一例の要部を説明する工程図である。図４において、先ず、砥粒コート工程Ｐ１では、たとえばＣＢＮ砥粒である超砥粒３４に対して無機酸化物微粒子を含む酸化物微粒子分散液を塗布し、その無機酸化物分散液が表面に塗布された超砥粒３４を乾燥し、焼成することにより、多数の酸化物微粒子３６がほぼ隙間無く一面にすなわち膜状に固着された酸化物微粒子膜３８が超砥粒３４の表面に形成される。 FIG. 4 is a process diagram for explaining a main part of an example of a method for producing the superabrasive grindstone 10. In FIG. 4, first, in the abrasive coating step P1, for example, an oxide fine particle dispersion containing inorganic oxide fine particles is applied to superabrasive grains 34, which are CBN abrasive grains, for example, and the inorganic oxide dispersion is applied to the surface. The applied superabrasive grains 34 are dried and baked, whereby an oxide fine particle film 38 in which a large number of oxide fine particles 36 are fixed to one surface without any gaps, that is, in the form of a film, is formed on the surface of the superabrasive grains 34. The
図５乃至図８は、上記砥粒コート工程Ｐ１を実施するための相互に異なる４つの方法、すなわち砥粒コート剤( 液) １を作成し、それを用いて超砥粒３４の表面にジルコニア微粒子を固着する方法、砥粒コート剤２を作成し、それを用いて超砥粒３４の表面にシリカ微粒子を固着する方法、砥粒コート剤３を作成し、それを用いて超砥粒３４の表面にチタニア微粒子を固着する方法、砥粒コート剤４を作成し、それを用いて超砥粒３４の表面にジルコニア微粒子を固着する方法の内容をそれぞれ詳しく説明している。 FIGS. 5 to 8 show four different methods for carrying out the abrasive grain coating step P1, that is, the abrasive grain coating agent (liquid) 1 is prepared and used to form zirconia on the surface of the superabrasive grain 34. A method for fixing fine particles and an abrasive coating agent 2 and a method for fixing silica fine particles on the surface of superabrasive grains 34 using the method and an abrasive coating agent 3 are prepared and superabrasive particles 34 are prepared using the same. The details of the method of fixing the titania fine particles to the surface and the method of preparing the abrasive coating agent 4 and fixing the zirconia fine particles to the surface of the superabrasive grains 34 using the same are described in detail.
図５に示す砥粒コート工程では、キレート処理工程Ｐ１１ａにおいて、アセチルアセトンでテトラブトキシジルコニウムのキレート処理を行う。このキレート処理により、密着性或いは固着性に寄与するアルキル基が残されて維持される。続く、加水分解工程Ｐ１２ａにおいて、そのキレート処理物１ｍｏｌに対して、Ｈ2 Ｏとして４ｍｏｌの塩酸酸性のイオン交換水を投入することで、アルコキシドが加水分解されて微粒子が生成される。次いで、攪拌工程Ｐ１３ａにおいて、１０時間以上攪拌することにより、最終組成がジルコニアとなる酸化物微粒子分散液である砥粒コート剤１を作成する。この砥粒コート剤１には、微細なジルコニア粒子が分散した状態で含まれる。そして、塗布工程Ｐ１４ａにおいて、２０ｇ程度の上記砥粒コート剤１にたとえば＃８０( １８０μｍ) 程度のＣＢＮ砥粒４０ｇを浸漬し、濾過することでコーティングする。そして、乾燥・焼成工程Ｐ１５ａにおいて、１２０℃で６０分の乾燥を行った後、５００℃の温度にて３０分の大気中焼成を施すことで、無機酸化物微粒子であるジルコニアが固着し、そのジルコニアにより膜状に構成された酸化物微粒子膜３８により強固に被覆されたＣＢＮ砥粒が得られる。無機酸化物微粒子を単に分散させた分散液では、超砥粒の表面に固着できないが、上記キレート処理により、密着性或いは固着強度を高めるためのアルキル基が残されていることから、超砥粒３４の表面にジルコニア微粒子が強固に固着される。 In the abrasive grain coating step shown in FIG. 5, tetrabutoxyzirconium is chelated with acetylacetone in the chelate treatment step P11a. By this chelate treatment, an alkyl group that contributes to adhesion or adhesion is left and maintained. In the subsequent hydrolysis step P12a, 4 mol of hydrochloric acid-ion exchange water as H2 O is added to 1 mol of the chelate-treated product, whereby the alkoxide is hydrolyzed to produce fine particles. Next, in the stirring step P13a, the abrasive coating agent 1 which is an oxide fine particle dispersion having a final composition of zirconia is created by stirring for 10 hours or more. The abrasive coating agent 1 contains fine zirconia particles dispersed therein. Then, in the coating step P14a, for example, 40 g of CBN abrasive grains of about # 80 (180 μm) are immersed in about 20 g of the abrasive coating agent 1, and coating is performed by filtration. And in drying and baking process P15a, after performing drying for 60 minutes at 120 degreeC, the zirconia which is inorganic oxide microparticles | fine-particles adheres by performing baking for 30 minutes in the temperature at the temperature of 500 degreeC, CBN abrasive grains that are firmly covered with the oxide fine particle film 38 formed into a film shape with zirconia are obtained. The dispersion liquid in which the inorganic oxide fine particles are simply dispersed cannot be fixed to the surface of the superabrasive grains, but the chelate treatment leaves an alkyl group for increasing the adhesion or fixing strength. The zirconia fine particles are firmly fixed to the surface of 34.
図６に示す砥粒コート工程では、酸化物微粒子分散液( Ａ）調整工程Ｐ１１ｂにおいて、焼成後の組成割合がＳｉＯ2 ７５〜１００重量％、ＺｒＯ2 ０〜１５重量％、Ｂ2 Ｏ3 ０〜１５重量％であり、且つ、総酸化物重量濃度が１．０〜１５重量％に調整された、金属アルコキシド縮合により得られた、酸化物微粒子分散液( Ａ）が作成される。次いで、混合工程Ｐ１２ｂにおいて、２０ｎｍ程度のシリカ微粒子を含むシリカゾル液( Ｂ）を、必要に応じてイソプロピルアルコールと共に、上記酸化物微粒子分散液( Ａ）に対して投入し、その酸化物微粒子分散液( Ａ）中のＳｉＯ2 ：シリカゾル液( Ｂ）中のＳｉＯ2 ＝１：１〜１：３となるように混合し、砥粒コート剤２を作成する。そして、塗布工程Ｐ１３ｂにおいて、前記塗布工程Ｐ１４ａと同様に、２０ｇ程度の上記砥粒コート剤２にたとえば＃８０( １８０μｍ) 程度のＣＢＮ砥粒４０ｇを浸漬し、濾過することでコーティングする。そして、乾燥・焼成工程Ｐ１４ｂにおいて、前記乾燥・焼成工程Ｐ１５ａと同様に、１２０℃で６０分の乾燥を行った後、５００℃の温度にて３０分の大気中焼成を施すことで、酸化物微粒子であるシリカが固着し、そのシリカにより膜状に構成された酸化物微粒子膜３８により強固に被覆されたＣＢＮ砥粒が得られる。酸化物微粒子を単に分散させた分散液では、超砥粒の表面に固着できないが、上記酸化物微粒子分散液( Ａ）調整工程Ｐ１１ｂで調整された酸化物微粒子分散液( Ａ）により、密着性或いは固着強度を高めるためのアルコキシドのアルキル基が調整されていることから、超砥粒３４の表面にシリカ微粒子が強固に固着される。 In the abrasive coating process shown in FIG. 6, the composition ratio after firing in the oxide fine particle dispersion (A) adjusting process P11b is 75 to 100% by weight of SiO2, 0 to 15% by weight of ZrO2 and 0 to 15% by weight of B2 O3. In addition, an oxide fine particle dispersion (A) obtained by metal alkoxide condensation with a total oxide weight concentration adjusted to 1.0 to 15% by weight is prepared. Next, in the mixing step P12b, a silica sol liquid (B) containing silica fine particles of about 20 nm is added to the oxide fine particle dispersion (A) together with isopropyl alcohol as necessary, and the oxide fine particle dispersion SiO2 in (A): SiO2 in silica sol solution (B) is mixed so as to be 1: 1 to 1: 3 to prepare abrasive coating agent 2. Then, in the coating step P13b, similarly to the coating step P14a, for example, 40 g of CBN abrasive grains of about # 80 (180 μm) are immersed in about 20 g of the abrasive coating agent 2, and coating is performed by filtration. Then, in the drying / firing step P14b, similarly to the drying / firing step P15a, after drying at 120 ° C. for 60 minutes, the oxide is baked in the air at 500 ° C. for 30 minutes. Silica, which is fine particles, is fixed, and CBN abrasive grains that are firmly covered with the oxide fine particle film 38 formed into a film shape with the silica are obtained. A dispersion in which oxide fine particles are simply dispersed cannot be fixed to the surface of the superabrasive grains. However, the oxide fine particle dispersion (A) prepared in the oxide fine particle dispersion (A) adjustment step P11b allows adhesion. Alternatively, since the alkyl group of the alkoxide for increasing the fixing strength is adjusted, the silica fine particles are firmly fixed to the surface of the superabrasive grains 34.
図７に示す砥粒コート工程では、酸化物微粒子分散液( Ａ）調整工程Ｐ１１ｃにおいて、焼成後の組成割合がＳｉＯ2 ７５〜１００重量％、ＺｒＯ2 ０〜１５重量％、Ｂ2 Ｏ3 ０〜１５重量％、Ａｌ2 Ｏ3 ０〜５重量％であり、且つ、総酸化物重量濃度が１．０〜１５重量％に調整された、金属アルコキシド縮合により得られた、酸化物微粒子分散液( Ａ）が作成される。次いで、混合工程Ｐ１２ｃにおいて、２０ｎｍ程度の酸化チタンＴｉＯ2 微粒子を含む市販のＴｉＯ2 分散液( Ｂ）を、必要に応じてイソプロピルアルコールと共に、上記酸化物微粒子分散液( Ａ）に対して投入し、その酸化物微粒子分散液( Ａ）中のＳｉＯ2 ：ＴｉＯ2 分散液( Ｂ）中のＴｉＯ2 ＝１：１〜１：３となるように混合し、砥粒コート剤３を作成する。そして、塗布工程Ｐ１３ｃにおいて、前記塗布工程Ｐ１４ａと同様に、２０ｇ程度の上記砥粒コート剤３にたとえば＃８０( １８０μｍ) 程度のＣＢＮ砥粒４０ｇを浸漬し、濾過することでコーティングする。そして、乾燥・焼成工程Ｐ１４ｃにおいて、前記乾燥・焼成工程Ｐ１５ａと同様に、１２０℃で６０分の乾燥を行った後、５００℃の温度にて３０分の大気中焼成を施すことで、酸化物微粒子であるＴｉＯ2 微粒子が固着し、そのＴｉＯ2 微粒子により膜状に構成された酸化物微粒子膜３８により強固に被覆されたＣＢＮ砥粒が得られる。酸化物微粒子を単に分散させた分散液では、超砥粒の表面に固着できないが、上記酸化物微粒子( Ａ）調整工程Ｐ１１ｃで調整された酸化物微粒子分散液( Ａ）により、密着性或いは固着強度を高めるためのアルコキシドのアルキル基が調整されていることから、超砥粒３４の表面にチタニア微粒子が強固に固着される。 In the abrasive coating step shown in FIG. 7, in the oxide fine particle dispersion (A) adjustment step P11c, the composition ratio after firing is SiO2 75-100% by weight, ZrO2 0-15% by weight, B2 O3 0-15% by weight. A fine oxide particle dispersion (A) obtained by metal alkoxide condensation was prepared in which Al2 O3 was 0 to 5% by weight and the total oxide weight concentration was adjusted to 1.0 to 15% by weight. The Next, in the mixing step P12c, a commercially available TiO2 dispersion (B) containing titanium oxide TiO2 fine particles of about 20 nm is added to the oxide fine particle dispersion (A) together with isopropyl alcohol as necessary. A mixture of SiO2 in the fine oxide particle dispersion (A): TiO2 in the dispersion (B) is mixed so that TiO2 = 1: 1 to 1: 3 to prepare the abrasive coating agent 3. Then, in the coating step P13c, as in the coating step P14a, for example, 40 g of CBN abrasive grains of about # 80 (180 μm) are immersed in about 20 g of the abrasive coating agent 3, and coating is performed by filtration. Then, in the drying / firing step P14c, similarly to the drying / firing step P15a, after drying at 120 ° C. for 60 minutes, firing is performed in the air at a temperature of 500 ° C. for 30 minutes, thereby producing an oxide. TiO2 fine particles, which are fine particles, are fixed, and CBN abrasive grains that are firmly covered with the oxide fine particle film 38 formed into a film shape by the TiO2 fine particles are obtained. A dispersion in which oxide fine particles are simply dispersed cannot be fixed to the surface of the superabrasive grains, but adhesion or adhesion is improved by the oxide fine particle dispersion (A) adjusted in the oxide fine particle (A) adjustment step P11c. Since the alkyl group of the alkoxide for increasing the strength is adjusted, the titania fine particles are firmly fixed to the surface of the superabrasive grains 34.
図８に示す砥粒コート工程では、酸化物微粒子分散液( Ａ）調整工程Ｐ１１ｄにおいて、焼成後の組成割合がＳｉＯ2 ７５〜１００重量％、ＺｒＯ2 ０〜１５重量％、Ｂ2 Ｏ3 ０〜１５重量％、Ａｌ2 Ｏ3 ０〜５重量％であり、且つ、総酸化物重量濃度が１．０〜１５重量％に調整された、金属アルコキシド縮合により得られた、酸化物微粒子分散液( Ａ）が作成される。次いで、混合工程Ｐ１２ｄにおいて、ジルコニアスラリー( Ｂ）を、必要に応じてイソプロピルアルコールと共に、上記酸化物微粒子分散液( Ａ）に対して投入し、その酸化物微粒子分散液( Ａ）中のＳｉＯ2 ：ジルコニアスラリー( Ｂ）中のＺｒＯ2 ＝１：１〜１：３となるように混合し、砥粒コート剤４を作成する。そして、塗布工程Ｐ１３ｄにおいて、前記塗布工程Ｐ１４ａと同様に、２０ｇ程度の上記砥粒コート剤４にたとえば＃８０( １８０μｍ) 程度のＣＢＮ砥粒４０ｇを浸漬し、濾過することでコーティングする。そして、乾燥・焼成工程Ｐ１４ｄにおいて、前記乾燥・焼成工程Ｐ１５ａと同様に、１２０℃で６０分の乾燥を行った後、５００℃の温度にて３０分の大気中焼成を施すことで、酸化物微粒子であるジルコニア微粒子が固着し、そのジルコニア微粒子により膜状に構成された酸化物微粒子膜３８により強固に被覆されたＣＢＮ砥粒が得られる。酸化物微粒子を単位分散させた分散液では、超砥粒の表面に固着できないが、上記酸化物微粒子分散液( Ａ）調整工程Ｐ１１ｄで調整された酸化物微粒子分散液( Ａ）により、密着性或いは固着強度を高めるためのアルコキシドのアルキル基が調整されていることから、超砥粒３４の表面にジルコニア微粒子が強固に固着される。 In the abrasive coating process shown in FIG. 8, in the oxide fine particle dispersion (A) adjusting process P11d, the composition ratio after firing is SiO2 75-100% by weight, ZrO2 0-15% by weight, B2 O3 0-15% by weight. A fine oxide particle dispersion (A) obtained by metal alkoxide condensation was prepared in which Al2 O3 was 0 to 5% by weight and the total oxide weight concentration was adjusted to 1.0 to 15% by weight. The Next, in the mixing step P12d, the zirconia slurry (B) is added to the oxide fine particle dispersion (A) together with isopropyl alcohol as necessary, and SiO2 in the oxide fine particle dispersion (A): The abrasive coating agent 4 is prepared by mixing so that ZrO2 in the zirconia slurry (B) is 1: 1 to 1: 3. Then, in the coating step P13d, as in the coating step P14a, for example, 40 g of CBN abrasive grains of about # 80 (180 μm) are immersed in about 20 g of the abrasive coating agent 4, and coating is performed by filtration. Then, in the drying / firing step P14d, similarly to the drying / firing step P15a, after drying at 120 ° C. for 60 minutes, firing in the air at a temperature of 500 ° C. for 30 minutes is performed. The zirconia fine particles, which are fine particles, are fixed, and CBN abrasive grains that are firmly covered with the oxide fine particle film 38 formed into a film shape by the zirconia fine particles are obtained. The dispersion in which the oxide fine particles are dispersed in units cannot be fixed to the surface of the superabrasive grains. However, the oxide fine particle dispersion (A) prepared in the oxide fine particle dispersion (A) adjustment step P11d allows adhesion. Alternatively, since the alkyl group of the alkoxide for increasing the fixing strength is adjusted, the zirconia fine particles are firmly fixed to the surface of the superabrasive grains 34.
図４に戻って、原料調合工程Ｐ２では、ビトリファイド砥石片２６の原料である砥粒として上記砥粒コート工程Ｐ１で得られた酸化物微粒子が固着されたＣＢＮ砥粒３４と、ＺｒＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系、Ｂ2 Ｏ3 −Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系、ＬｉＯ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系などのガラス質の無機結合剤（ビトリファイドボンド）と、成形時においてある程度の相互粘結力を発生させるためのデキストリンなどの成形用バインダー( 粘結剤或いは糊量）と、必要に応じて適宜混入される有機物あるいは無機バルーンなどの気孔形成剤とを、砥材層３０および下地層２８毎に予め設定された割合で秤量して、それぞれ混合する。なお、上記気孔形成剤は、必ずしも用いられなくてよく、本実施例では、たとえば砥材層３０用には以下の表１に示す割合、下地層２８用には以下の表２に示す割合の原料を用いる。 Returning to FIG. 4, in the raw material preparation step P2, the CBN abrasive grains 34 to which the oxide fine particles obtained in the abrasive grain coating step P1 are fixed as the abrasive grains as the raw material of the vitrified grindstone piece 26, and ZrO2-B2 O3. , B2 O3 -Al2 O3 -SiO2, LiO-Al2 O3 -SiO2 and other glassy inorganic binders (vitrified bonds), and molding of dextrin to generate a certain amount of mutual cohesion during molding Weigh the binder for binder (adhesive or amount of glue) and pore forming agent such as organic matter or inorganic balloon mixed as necessary at a ratio set in advance for each of the abrasive layer 30 and the base layer 28. And mix each. Note that the pore forming agent is not necessarily used. In this embodiment, for example, the ratio shown in Table 1 below for the abrasive layer 30 and the ratio shown in Table 2 below for the underlayer 28 are used. Use raw materials.
［表１］
原材料名 割合
ＣＢＮ砥粒 (#80/100) ５０容量部
ビトリファイドボンド ２０容量部
糊量 ６容量部
[Table 1]
Raw material name Ratio
CBN abrasive grains (# 80/100) 50 parts by volume Vitrified bond 20 parts by volume
Amount of paste 6 parts by volume
［表２］
原材料名 割合
球状ムライト ３５容量部
電溶ムライト １４容量部
ビトリファイドボンド ２０容量部
糊量 ６容量部
[Table 2]
Raw material name Ratio
Spherical mullite 35 capacity parts Electromelted mullite 14 capacity parts Vitrified bond 20 capacity parts
Amount of paste 6 parts by volume
次いで、成形工程Ｐ３では、所定の成形金型の成形キャビティー内に上記混合された砥材層３０用の原料および下地層２８用の原料を順次充填し、加圧することにより、図２に示す形状の成形体を成形する。次いで、焼成工程Ｐ４では、上記成形体をたとえば１０００℃以下の温度で５時間焼成することにより、たとえば長さが４０ｍｍ、幅が１０．４ｍｍ、厚みが７．４ｍｍのビトリファイド砥石片２６を作製する。上記焼成により、原料に含まれる粘結剤等の有機物が消失させられるとともに無機結合剤が熔融させられ、その後固まった無機結合剤によって砥粒が相互に結合される。これにより、作製されたビトリファイド砥石片２６には、超砥粒が無機結合剤により結合された多数の連続気孔を有する多孔質のビトリファイド砥石組織が形成される。 Next, in the molding step P3, the mixed raw material for the abrasive layer 30 and the raw material for the underlayer 28 are sequentially filled in a molding cavity of a predetermined molding die, and the resultant is pressurized, as shown in FIG. A shaped molded body is formed. Next, in the firing step P4, the vitrified grindstone piece 26 having a length of 40 mm, a width of 10.4 mm, and a thickness of 7.4 mm, for example, is produced by firing the molded body at a temperature of, for example, 1000 ° C. for 5 hours. . By the firing, organic substances such as a binder contained in the raw material are disappeared and the inorganic binder is melted, and then the abrasive grains are bonded to each other by the hardened inorganic binder. As a result, a porous vitrified grindstone structure having a large number of continuous pores in which superabrasive grains are bound by the inorganic binder is formed on the produced vitrified grindstone piece 26.
次いで、貼着工程Ｐ５では、予め作製された台金１８の外周面２４にビトリファイド砥石片２６をたとえばエポキシ樹脂接着剤等を用いて隙間無なく貼着する。次いで、仕上げ工程Ｐ６では、上記ビトリファイド砥石片２６が貼着された台金１８すなわち超砥粒砥石１０の表面をドレッシング工具や切削工具を用いて、その超砥粒砥石１０の外径寸法Ｄやその外径寸法Ｄの真円度、および厚み寸法などを整える。なお、ビトリファイド砥石片２６は、焼成工程Ｐ３を終えた時点において上記の削り代だけ大きい所定の寸法となるように作製する。以上の各工程を経ることによって、図１に示すような、超砥粒が無機結合剤により結合されたビトリファイド砥石片２６が台金１８の外周面２４に貼着された超砥粒砥石１０が製造される。 Next, in the attaching step P5, the vitrified grindstone piece 26 is attached to the outer peripheral surface 24 of the base 18 prepared in advance using, for example, an epoxy resin adhesive without any gaps. Next, in the finishing step P6, the outer diameter D of the superabrasive grindstone 10 is applied to the surface of the base 18 to which the vitrified grindstone piece 26 is attached, that is, the surface of the superabrasive grindstone 10, using a dressing tool or a cutting tool. The roundness of the outer diameter dimension D, the thickness dimension, etc. are adjusted. The vitrified grindstone piece 26 is produced so as to have a predetermined size that is larger by the above-described cutting allowance when the firing step P3 is completed. Through the above steps, the superabrasive grindstone 10 in which the vitrified grindstone piece 26 in which the superabrasive grains are bonded by the inorganic binder as shown in FIG. Manufactured.
図９は、上記製造された超砥粒砥石１０の使用状態の一例を示す図であって、上記超砥粒砥石１０が装着された円筒研削盤１２により被削材（カムシャフト）１０４を研削している状態を要部を切り欠いて示した側面図である。図７において、円筒研削盤１２は、基台であるベッド１０６と、そのベッド１０６の上に設けられ図示しない心押台の心押軸との間で楕円型カム形状の被削材１０４を挟持して紙面に垂直な軸心Ｗ２まわりに回転駆動する主軸を有する主軸台１０８と、サーボモータ１１０により一対のレール１１２に沿って軸心Ｗ２と平行な方向に移動可能且つサーボモータ１１４により一対のレール１１６に沿って軸心Ｗ２に直行する方向Ｙに移動可能なテーブル１２０と、そのテーブル１２０の上に設けられモータ１２２によりプーリー１２４、ベルト１２６、およびプーリー１２８を介して紙面に垂直な軸心Ｗ３まわりに回転駆動させられる回転主軸１３０を備える砥石台１３２と、図示しないポンプにより供給されるクーラント（兼研削液）が所定の圧力で噴射させられる一対のノズル１３４、１３６とを、備えている。超砥粒砥石１０は、自身の回転軸心Ｗと上記軸心Ｗ３を一致させた状態で回転主軸１３０に取り付けられている。この円筒研削盤１２による研削加工は、一方のノズル１３４から回転している超砥粒砥石１０と被削材１０４との間の研削点Ｐにクーラントが供給されるとともに他方のノズル１３６から超砥粒砥石１０の研削面２０にクーラントが噴射されながら、砥石台１３２が被削材１０４に向かって方向Ｙに移動されることによって、回転する超砥粒砥石１０の研削面２０により被削材１０４が研削されるようになっている。この際、超砥粒砥石１０には、ノズル１３６により研削点Ｐから超砥粒砥石１０の回転方向Ｒと逆方向の離れた位置でクーラントが吹き付けられることにより研削面２０が洗浄されるようになっている。 FIG. 9 is a diagram showing an example of the usage state of the manufactured superabrasive grindstone 10, and the work material (camshaft) 104 is ground by a cylindrical grinder 12 to which the superabrasive grindstone 10 is mounted. It is the side view which cut off and showed the principal state. In FIG. 7, the cylindrical grinding machine 12 sandwiches an elliptical cam-shaped workpiece 104 between a bed 106 as a base and a tailstock shaft of a tailstock (not shown) provided on the bed 106. Then, a headstock 108 having a spindle that is driven to rotate around an axis W2 perpendicular to the paper surface, and a servomotor 110 that can be moved in a direction parallel to the axis W2 along a pair of rails 112 and a pair of servomotors 114 A table 120 movable in a direction Y perpendicular to the axis W2 along the rail 116, and an axis perpendicular to the paper surface via a pulley 124, a belt 126, and a pulley 128 provided on the table 120 by a motor 122. A grindstone base 132 having a rotation spindle 130 that is driven to rotate around W3 and coolant (also called grinding fluid) supplied by a pump (not shown) are predetermined. A pair of nozzles 134, 136 are jetted at a pressure comprises. The superabrasive grindstone 10 is attached to the rotation main shaft 130 in a state where its own rotation axis W and the axis W3 are aligned. In the grinding by the cylindrical grinder 12, coolant is supplied to the grinding point P between the superabrasive grindstone 10 rotating from one nozzle 134 and the work material 104, and superabrasion is performed from the other nozzle 136. The workpiece 104 is moved by the grinding surface 20 of the rotating superabrasive grinding wheel 10 by moving the grinding wheel base 132 in the direction Y toward the workpiece 104 while the coolant is sprayed onto the grinding surface 20 of the grain grinding stone 10. Is to be ground. At this time, the grinding surface 20 is cleaned by spraying coolant onto the superabrasive grindstone 10 at a position away from the grinding point P in the direction opposite to the rotation direction R of the superabrasive grindstone 10 by the nozzle 136. It has become.
以上のように構成された超砥粒砥石１０のビトリファイド砥石片２６の砥材層３０は、前述のように、ジルコニア微粒子、シリカ微粒子、チタニア微粒子等の酸化物微粒子３６から成る酸化物微粒子膜３８が表面に強固に固着された超砥粒３４がビトリファイドボンド３２により結合されることにより構成されているので、その超砥粒３４の表面において突き出す細かな酸化物微粒子３６のアンカー効果と、上記酸化物微粒子膜３８による超砥粒３４の構成元素たとえば硼素Ｂのビトリファイドボンド３２中への拡散の抑制効果とによって、超砥粒３４の保持力が高められ、その超砥粒３４の脱落が少なく超砥粒砥石１０の耐久性が高められる。以下において、本出願人等が行った研削性能評価試験１、研削性能評価試験２、砥粒表面観察試験、砥粒濡れ性試験について、それぞれ説明する。 As described above, the abrasive layer 30 of the vitrified grindstone piece 26 of the superabrasive grindstone 10 configured as described above is an oxide fine particle film 38 composed of oxide fine particles 36 such as zirconia fine particles, silica fine particles, and titania fine particles. Since the superabrasive grains 34 firmly bonded to the surface are bonded by vitrified bonds 32, the anchor effect of the fine oxide particles 36 protruding on the surface of the superabrasive grains 34 and the above oxidation Due to the effect of suppressing the diffusion of the constituent elements of the superabrasive grain 34 such as boron B into the vitrified bond 32 by the fine particle film 38, the holding power of the superabrasive grain 34 is enhanced, and the superabrasive grain 34 is less dropped and super The durability of the abrasive wheel 10 is enhanced. Hereinafter, the grinding performance evaluation test 1, the grinding performance evaluation test 2, the abrasive grain surface observation test, and the abrasive grain wettability test conducted by the present applicants will be described.
[ 研削性能評価試験１]
表面に酸化物微粒子膜を固着させた超砥粒を用いたビトリファイド砥石( 実施例砥石）を以下に示す条件で製作し、その研削性能評価を以下に示す条件で、表面に酸化物微粒子膜を固着させない( 表面処理のない) 超砥粒を用いた以外は同様の条件で製作した比較例砥石と対比して行った。
[Grinding performance evaluation test 1]
A vitrified grindstone (Example grindstone) using superabrasive grains with an oxide fine particle film fixed on the surface was manufactured under the conditions shown below, and the grinding performance evaluation was performed under the conditions shown below. This was performed in comparison with a comparative grinding wheel manufactured under the same conditions except that superabrasive grains that were not fixed (no surface treatment) were used.
( 実施例砥石および比較例砥石の製作条件)
以下の材料を用いて前述の原料調合工程Ｐ２、成形工程Ｐ３、焼成工程Ｐ４と同様の条件を用いて、寸法２０５ｍｍφ×１３ｍｍＴ×７６．２ｍｍＨ（３ｘ）の実施例砥石および比較例砥石をそれぞれ製作した。
・砥石スペック 砥粒：ＣＢＮ＃８０、集中度２００、結合度Ｍ
・砥石構造 砥粒率：５０％、ボンド率：１８％、気孔率：３２％
・結合剤 ＺｒＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系ビトリファイドボンド( 結晶化ガラス）・砥粒 酸化物微粒子が表面に固着されない未処理の砥粒
・砥粒 ジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒
(Example grinding wheel and comparative example grinding wheel production conditions)
Example grindstones of dimensions 205 mmφ × 13 mmT × 76.2 mmH (3x) and comparative example grindstones are manufactured using the following materials using the same conditions as the above-described raw material preparation step P2, molding step P3, and firing step P4. did.
・ Whetstone specs Abrasive grains: CBN # 80, concentration 200, bond M
・ Whetstone structure Abrasive rate: 50%, Bond rate: 18%, Porosity: 32%
・ Binder ZrO2 -B2 O3 based vitrified bond (crystallized glass) ・ Abrasive grains Untreated abrasive grains in which oxide fine particles are not fixed on the surface ・ Abrasive grains Zirconia (ZrO2) fine particles fixed on the surface
( 実施例砥石および比較例砥石の研削試験条件)
以下の条件で研削を実行したときの消費電力値、ワークの面粗度、砥石磨耗量をそれぞれ測定し、それぞれから評価を行った。図１０、図１１、図１２は、上記研削性能評価試験１の結果を示している。●印は酸化物微粒子が表面に固着されない未処理の砥粒を用いた比較例砥石の値を、■印はジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒を用いた実施例砥石の値をそれぞれ示している。
・研削盤 日立製作所製の平面研削盤ＧＨＬＢ３０６−４
・砥石寸法 ２０５ｍｍφ×１３ｍｍＴ×７６．２ｍｍＨ（３ｘ）
・被削材 工具鋼ＳＫＤ１１（１００ｍｍ×１０ｍｍ×Ｔ）
・切込み 片側５μｍ／１パス
・送り速度 ２０ｍｍ／ｍｉｎ
・研削液 ノリタケクールＳＥＣ−７００
・ドレス ５０ｍｍφシープナーを用いた２μｍ／切込
(Grinding test conditions of Example wheel and Comparative example wheel)
The power consumption value, the surface roughness of the workpiece, and the amount of grinding wheel wear when grinding was performed under the following conditions were measured and evaluated from each. 10, FIG. 11 and FIG. 12 show the results of the grinding performance evaluation test 1 described above. ● indicates the value of a comparative grinding wheel using untreated abrasive grains in which oxide fine particles are not fixed to the surface, and ■ indicates the value of an example grinding wheel using abrasive grains in which zirconia (ZrO2) fine particles are fixed on the surface Respectively.
・ Grinding machine Surface grinder GHLB306-4 manufactured by Hitachi, Ltd.
・ Whetstone size 205mmφ × 13mmT × 76.2mmH (3x)
・ Work material Tool steel SKD11 (100mm × 10mm × T)
・ Cutting One side 5μm / 1 pass ・ Feeding speed 20mm / min
・ Grinding fluid Noritake Cool SEC-700
・ Dress 2μm / cutting using 50mmφ Sheepner
図１０は、比較例砥石と実施例砥石とを用いた研削において、被削材の研削量ｍｍと、そのときに実施例砥石又は比較例砥石を回転駆動する研削盤のモータの消費電力値ｋｗとの関係を、それぞれ示している。同じ研削量を得るために消費電力値が低い方が、切れ味が良いことを示す。図１０によれば、ジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒を用いた実施例砥石の方が、消費電力値が少なく、切れ味がよい。図１１は、比較例砥石と実施例砥石とを用いた研削において、被削材の研削量ｍｍと、そのときに実施例砥石又は比較例砥石により研削された被削材の面粗度Ｒａとの関係を、それぞれ示している。図１１によれば、ジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒を用いた実施例砥石の方が、いずれの研削量においても良好な( 小さい) 面粗度Ｒａが得られる。図１２は、比較例砥石と実施例砥石とを用いた研削において、被削材の研削量ｍｍと、そのときに用いられた実施例砥石又は比較例砥石の磨耗量μｍとの関係を、それぞれ示している。図１２によれば、ジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒を用いた実施例砥石は、比較例砥石に比較して、初期磨耗量はやや多いものの、研削量が５ｍｍを超えると少なくなってトータルの磨耗量が少なく、高い砥粒保持力が得られている。以上のことから、ジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒を用いた実施例砥石によれば、切れ味が向上し、砥石磨耗も少なく、良好な研削性能が得られる。 FIG. 10 shows the grinding amount mm of the work material in grinding using the comparative example grindstone and the example grindstone, and the power consumption value kw of the motor of the grinding machine that rotationally drives the example grindstone or the comparative example grindstone at that time. The relationship is shown respectively. The lower the power consumption value in order to obtain the same grinding amount, the better the sharpness. According to FIG. 10, the grindstone of the embodiment using the abrasive grains having zirconia (ZrO2) fine particles fixed on the surface has a lower power consumption value and better sharpness. FIG. 11 shows the grinding amount mm of the work material in grinding using the comparative example grindstone and the example grindstone, and the surface roughness Ra of the work material ground by the example grindstone or the comparative example grindstone at that time. The relationship is shown respectively. According to FIG. 11, the example grindstone using the abrasive grains having zirconia (ZrO2) fine particles fixed to the surface can obtain a good (small) surface roughness Ra at any grinding amount. FIG. 12 shows the relationship between the grinding amount mm of the work material and the wear amount μm of the example grinding wheel or the comparative example grinding wheel used at the time in grinding using the comparative example grindstone and the example grindstone. Show. According to FIG. 12, the example grindstone using the abrasive grains having zirconia (ZrO2) fine particles fixed to the surface has a slightly larger initial wear amount than the comparative grindstone, but the grinding amount exceeds 5 mm. As a result, the total amount of wear is reduced, and a high abrasive holding force is obtained. From the above, according to the embodiment grindstone using the abrasive grains in which zirconia (ZrO2) fine particles are fixed to the surface, the sharpness is improved, the grinding wheel wear is small, and good grinding performance is obtained.
[ 研削性能評価試験２]
研削性能評価試験１と比較して、ビトリファイドボンドがとしてＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系ビトリファイドボンド( 結晶化なし）が用いられ、酸化物微粒子としてシリカ( ＳｉＯ2 ）微粒子が用いられている点は相違するが、他の条件は同様である。また、実施例砥石および比較例砥石の研削試験条件は、研削性能評価試験１と同様である。その研削試験条件で研削を実行したときの消費電力値、ワークの面粗度、砥石磨耗量をそれぞれ測定し、それぞれから評価を行った。図１３、図１４、図１５は、上記研削性能評価試験２の結果を示している。◆印は酸化物微粒子が表面に固着されない未処理の砥粒を用いた比較例砥石の値を、▲印はシリカ( ＳｉＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒を用いた実施例砥石の値をそれぞれ示している。
[Grinding performance evaluation test 2]
Compared with the grinding performance evaluation test 1, SiO2 -B2 O3 based vitrified bond (no crystallization) is used as the vitrified bond and silica (SiO2) fine particles are used as the oxide fine particles. Other conditions are the same. Further, the grinding test conditions of the example grindstone and the comparative example grindstone are the same as those in the grinding performance evaluation test 1. The power consumption value, the surface roughness of the workpiece, and the amount of grinding wheel wear when grinding was performed under the grinding test conditions were measured and evaluated from each. 13, FIG. 14 and FIG. 15 show the results of the grinding performance evaluation test 2 described above. ◆ indicates the value of a comparative grinding wheel using untreated abrasive grains in which oxide fine particles are not fixed on the surface, and ▲ indicates the value of an experimental grinding wheel using abrasive grains in which silica (SiO2) fine particles are fixed on the surface Respectively.
( 実施例砥石および比較例砥石の製作条件)
以下の材料を用いて前述の原料調合工程Ｐ２、成形工程Ｐ３、焼成工程Ｐ４と同様の条件を用いて、寸法２０５ｍｍφ×１３ｍｍＴ×７６．２ｍｍＨ（３ｘ）の実施例砥石および比較例砥石をそれぞれ製作した。
・砥石スペック 砥粒：ＣＢＮ＃８０、集中度２００、結合度Ｍ
・砥石構造 砥粒率：５０％、ボンド率：１８％、気孔率：３２％
・結合剤 ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系ビトリファイドボンド( 結晶化なし）
・砥粒 酸化物微粒子が表面に固着されない未処理の砥粒
・砥粒 シリカ( ＳｉＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒
(Example grinding wheel and comparative example grinding wheel production conditions)
Example grindstones of dimensions 205 mmφ × 13 mmT × 76.2 mmH (3x) and comparative example grindstones are manufactured using the following materials using the same conditions as the above-described raw material preparation step P2, molding step P3, and firing step P4. did.
・ Whetstone specs Abrasive grains: CBN # 80, concentration 200, bond M
・ Whetstone structure Abrasive rate: 50%, Bond rate: 18%, Porosity: 32%
・ Binder SiO2 -B2 O3 Vitrified Bond (No crystallization)
・ Abrasive grains Untreated abrasive grains with fine oxide particles not fixed to the surface ・ Abrasive grains Silica (SiO2) fine particles fixed to the surface
図１３は、比較例砥石と実施例砥石とを用いた研削において、被削材の研削量ｍｍと、そのときに実施例砥石又は比較例砥石を回転駆動する研削盤のモータの消費電力値ｋｗとの関係を、それぞれ示している。同じ研削量を得るために消費電力値が低い方が、切れ味が良いことを示す。図１３によれば、シリカ( ＳｉＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒を用いた実施例砥石の方が、消費電力値が少なく、切れ味がよい。図１４は、比較例砥石と実施例砥石とを用いた研削において、被削材の研削量ｍｍと、そのときに実施例砥石又は比較例砥石により研削された被削材の面粗度Ｒａとの関係を、それぞれ示している。図１４によれば、シリカ( ＳｉＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒を用いた実施例砥石と比較例砥石とは、相互に同等の良好な( 小さい) 面粗度Ｒａが得られる。図１５は、比較例砥石と実施例砥石とを用いた研削において、被削材の研削量ｍｍと、そのときに用いられた実施例砥石又は比較例砥石の磨耗量μｍとの関係を、それぞれ示している。図１５によれば、シリカ( ＳｉＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒を用いた実施例砥石と比較例砥石とは、同等の磨耗量が得られている。以上のことから、シリカ( ＳｉＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒を用いた実施例砥石によれば、切れ味が向上し、砥石としても良好な研削性能が得られる。 FIG. 13 shows the grinding amount mm of the work material in grinding using the comparative example grindstone and the example grindstone, and the power consumption value kw of the grinding machine motor that rotationally drives the example grindstone or the comparative example grindstone at that time. The relationship is shown respectively. The lower the power consumption value in order to obtain the same grinding amount, the better the sharpness. According to FIG. 13, the grindstone of the embodiment using the abrasive grains having silica (SiO2) fine particles fixed on the surface has a lower power consumption value and better sharpness. FIG. 14 shows the grinding amount mm of the work material in grinding using the comparative example grindstone and the example grindstone, and the surface roughness Ra of the work material ground by the example grindstone or the comparative example grindstone at that time. The relationship is shown respectively. According to FIG. 14, the example grindstone using the abrasive grains having silica (SiO2) fine particles fixed to the surface and the comparative grindstone have the same (small) surface roughness Ra. FIG. 15 shows the relationship between the grinding amount mm of the work material and the abrasion amount μm of the working wheel of the working example or the working wheel of the comparative example used in the grinding using the grinding wheel of the comparative example and the grinding wheel of the working example. Show. According to FIG. 15, the same amount of wear is obtained with the example grindstone using the abrasive grains having silica (SiO 2) fine particles fixed to the surface and the comparative example grindstone. From the above, according to the example grindstone using the abrasive grains having silica (SiO2) fine particles fixed to the surface, the sharpness is improved and good grinding performance can be obtained as a grindstone.
[ 砥粒表面観察試験]
図６に示す工程と同様の工程を用いて、砥粒コート剤２を作成するとともに、その砥粒コート剤２を用いてＣＢＮ砥粒に表面にシリカ( ＳｉＯ2 ）微粒子を表面に固着させ、そのＣＢＮ砥粒の表面を６００００倍で電子顕微鏡写真を撮影した。図１６は、その表面状態を示している。また、図５に示す工程と同様の工程を用いて、砥粒コート剤１を作成するとともに、その砥粒コート剤１を用いて＃８０のダイヤモンド砥粒の表面にジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子を表面に固着させ、そのダイヤモンド砥粒の表面を６００００倍で電子顕微鏡写真を撮影した。図１７は、その表面状態を示している。図１６では、ＣＢＮ砥粒の表面に、比較的均一な大きさすなわち数十ｎｍφ程度のシリカ( ＳｉＯ2 ）微粒子が緻密に固着されていることが観察される。図１７では、ダイヤモンド砥粒の表面に、比較的均一な大きさすなわち数十ｎｍφ程度のジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子が緻密に固着されていることが観察される。
[Abrasive surface observation test]
Using the same process as shown in FIG. 6, the abrasive coating agent 2 is prepared, and the abrasive coating agent 2 is used to fix silica (SiO2) fine particles to the surface of the CBN abrasive grains. An electron micrograph was taken at a magnification of 60000 times on the surface of the CBN abrasive grains. FIG. 16 shows the surface state. In addition, the abrasive coating agent 1 is prepared using the same process as shown in FIG. 5, and zirconia (ZrO2) fine particles are surfaced on the surface of the # 80 diamond abrasive grain using the abrasive coating agent 1. Then, the surface of the diamond abrasive grain was photographed with an electron microscope at 60000 times. FIG. 17 shows the surface state. In FIG. 16, it is observed that silica (SiO 2) fine particles having a relatively uniform size, that is, about several tens of nmφ, are densely fixed on the surface of the CBN abrasive grains. In FIG. 17, it is observed that zirconia (ZrO2) fine particles having a relatively uniform size, that is, about several tens of nmφ, are densely fixed on the surface of the diamond abrasive grains.
[ 砥粒濡れ性試験]
図５に示す工程と同様の工程を用いて、砥粒コート剤１を作成するとともに、その砥粒コート剤１を用いて＃８０のＣＢＮ砥粒の表面にジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子を表面に固着させることにより、表面にジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子を表面に固着させたＣＢＮ砥粒を用意するとともに、酸化物微粒子膜を表面に固着させない( 表面処理のない) ＣＢＮ砥粒とを用意した。次いで、前記ＺｒＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系ビトリファイドボンドを４０乃至６０μｍ程度の厚みに塗布した基板を用意し、その基板の上に上記表面にジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子を表面に固着させたＣＢＮ砥粒と、酸化物微粒子膜を表面に固着させない( 表面処理のない) ＣＢＮ砥粒とを、所定の密度でそれぞれ載置した状態で前記焼成工程Ｐ４と同様の条件で焼成を行った後、表面にジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子を表面に固着させたＣＢＮ砥粒と溶融したビトリファイドボンドとの間の濡れ状態と、酸化物微粒子膜を表面に固着させないＣＢＮ砥粒と溶融したビトリファイドボンドとの間の濡れ状態と、それぞれ観察した。図１８は、表面にジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子を表面に固着させたＣＢＮ砥粒と溶融したビトリファイドボンドとの間の濡れ状態を示す、２００倍の電子顕微鏡写真を示し、図１９は、酸化物微粒子膜を表面に固着させないＣＢＮ砥粒と溶融したビトリファイドボンドとの間の濡れ状態を示す、２００倍の電子顕微鏡写真を示している。図１９に示されるように、酸化物微粒子膜を表面に固着させないＣＢＮ砥粒からはＢ元素がビトリファイドボンド中へ拡散し、Ｂ元素の高濃度領域ではガラスの溶融が促進されるので、ＣＢＮ砥粒がほぼ埋没した状態が観察されるのに対し、図１８に示されるように、表面にジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子を表面に固着させたＣＢＮ砥粒では、その多数のジルコニア微粒子により形成された酸化物微粒子膜が形成されて上記Ｂ元素の拡散が抑制されるので、そのＣＢＮ砥粒の表面とビトリファイドボンドとの間の濡れが観察されない。
[Abrasive grain wettability test]
Using the same process as shown in FIG. 5, the abrasive coating agent 1 is prepared, and zirconia (ZrO2) fine particles are fixed to the surface of the # 80 CBN abrasive grain using the abrasive coating agent 1. As a result, CBN abrasive grains having zirconia (ZrO2) fine particles fixed to the surface were prepared, and CBN abrasive grains not having the oxide fine particle film fixed to the surface (no surface treatment) were prepared. Next, a substrate coated with the ZrO2-B2 O3 based vitrified bond to a thickness of about 40 to 60 [mu] m is prepared, and CBN abrasive grains having zirconia (ZrO2) fine particles fixed to the surface on the substrate, and oxidation The fine particle film is not fixed to the surface (the surface treatment is not performed). CBN abrasive grains are fired under the same conditions as in the firing step P4 in a state where they are respectively placed at a predetermined density, and then zirconia (ZrO2 is formed on the surface. ) Wetting state between the CBN abrasive grains having fine particles fixed on the surface and the melted vitrified bond, and the wet state between the CBN abrasive grains not adhering the oxide fine particle film to the surface and the melted vitrified bond, respectively. Observed. FIG. 18 shows a 200-fold electron micrograph showing the wet state between the CBN abrasive grains having zirconia (ZrO2) fine particles fixed on the surface and the melted vitrified bond, and FIG. 19 shows oxide fine particles. FIG. 6 shows a 200 × electron micrograph showing the wet state between CBN abrasive grains that do not adhere the film to the surface and the melted vitrified bond. As shown in FIG. 19, since the element B diffuses into the vitrified bond from the CBN abrasive grains not adhering the oxide fine particle film to the surface, and the melting of the glass is promoted in the high concentration region of the element B, the CBN abrasive In contrast to the fact that the grains are almost buried, as shown in FIG. 18, in the CBN abrasive grains having zirconia (ZrO2) fine particles fixed to the surface, the oxidation formed by the numerous zirconia fine particles. Since the fine particle film is formed and the diffusion of the B element is suppressed, wetting between the surface of the CBN abrasive grains and the vitrified bond is not observed.
上述のように、本実施例の超砥粒砥石１０によれば、砥粒コート工程Ｐ１において、超砥粒３４に酸化物微粒子分散液が塗布された状態で乾燥および焼成を行うことで複数の酸化物微粒子３６が表面に固着された超砥粒３４が得られ、成形工程Ｐ３においてその超砥粒３４およびビトリファイドボンドを用いて成形され、焼成工程Ｐ４において焼成されることにより、超砥粒３４はその表面に固着された酸化物微粒子３６を介してビトリファイドボンド結合剤３２に結合されているので、その超砥粒３４の表面に固着された酸化物微粒子３６によるアンカー効果によって、超砥粒３４の脱落が少なく耐久性の高い超砥粒砥石１０が得られる。 As described above, according to the superabrasive grindstone 10 of the present embodiment, in the abrasive grain coating step P1, a plurality of particles are obtained by drying and firing in a state where the oxide fine particle dispersion is applied to the superabrasive grains 34. Superabrasive grains 34 having oxide fine particles 36 fixed to the surface are obtained, formed in the forming step P3 using the superabrasive grains 34 and vitrified bonds, and fired in the firing step P4, whereby the superabrasive grains 34 are obtained. Is bonded to the vitrified bond binder 32 through oxide fine particles 36 fixed on the surface thereof, and therefore the superabrasive grains 34 are caused by the anchor effect of the oxide fine particles 36 fixed on the surface of the superabrasive grains 34. A superabrasive grindstone 10 having a high durability with less falling off is obtained.
また、本実施例の超砥粒砥石１０によれば、超砥粒３４の表面に固着された酸化物微粒子３６は、一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素) にて表されるものであることから、このような金属酸化物微粒子は化学的或いは熱的にも安定であり、高負荷研削においても超砥粒３４の脱落が好適に防止される。 Further, according to the superabrasive grindstone 10 of the present example, the oxide fine particles 36 fixed to the surface of the superabrasive grain 34 were selected from the general formula MO (M is selected from Si, Zr, Ti, Al, and B). At least one element, O is oxygen), such metal oxide fine particles are chemically or thermally stable, and the superabrasive grains 34 fall off even in high load grinding. Is preferably prevented.
また、本実施例の超砥粒砥石１０によれば、超砥粒３４の表面に固着された酸化物微粒子３６は、１００ｎｍ以下の平均粒子径を有し、その酸化物微粒子３６により形成される酸化物微粒子膜３８は５０乃至２００ｎｍの範囲内の膜厚を有するものであることから、超砥粒３４の表面から突き出た１００ｎｍ以下の平均粒子径の酸化物微粒子３６によるアンカー効果によって超砥粒３４の耐脱落性が高められ、５０乃至２００ｎｍの範囲内の膜厚の酸化物微粒子３８によって超砥粒３４の組成元素の結合剤３２への拡散、たとえばＢ元素のビトリファイドボンド中への拡散が抑制されて、超砥粒３４と結合剤３２との間の層間剥離の発生が好適に防止される。 Further, according to the superabrasive grindstone 10 of the present embodiment, the oxide fine particles 36 fixed to the surface of the superabrasive particles 34 have an average particle diameter of 100 nm or less and are formed by the oxide fine particles 36. Since the oxide fine particle film 38 has a thickness in the range of 50 to 200 nm, the superabrasive grains are caused by the anchor effect of the oxide fine particles 36 having an average particle diameter of 100 nm or less protruding from the surface of the superabrasive grains 34. 34 is enhanced, and the oxide fine particles 38 having a film thickness in the range of 50 to 200 nm allow diffusion of the constituent elements of the superabrasive 34 into the binder 32, for example, diffusion of B element into the vitrified bond. It is suppressed, and generation | occurrence | production of the delamination between the superabrasive grain 34 and the binder 32 is prevented suitably.
また、本実施例の超砥粒砥石１０によれば、結合剤３２はビトリファイドボンドであることから、超砥粒３４の表面からビトリファイドボンド中へ突き出た複数の酸化物微粒子３６によるアンカー効果によって、超砥粒３４の脱落が少なく耐脱落性の高い超砥粒砥石１０が得られる。 Further, according to the superabrasive grindstone 10 of the present embodiment, since the binder 32 is a vitrified bond, the anchor effect due to the plurality of oxide fine particles 36 protruding from the surface of the superabrasive grain 34 into the vitrified bond, The superabrasive grindstone 10 is obtained in which the superabrasive grains 34 are less dropped and the dropout resistance is high.
また、本実施例の超砥粒砥石１０によれば、結合剤３２としてのビトリファイドボンドは、酸化物微粒子３６を構成するものと同様の酸化物を主成分として含むものであることから、超砥粒３４の表面に固着された酸化物粒子３６とビトリファイドボンドとの間において高い結合力が得られる。たとえば、酸化物粒子３６がシリカ( ＳｉＯ2 ）微粒子であれば、結合剤３２としてＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系ビトリファイドボンドが用いられ、酸化物粒子３６がジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子であれば、結合剤３２としてＺｒＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系ビトリファイドボンドが用いられる。 Further, according to the superabrasive grindstone 10 of the present embodiment, the vitrified bond as the binder 32 contains the same oxide as that constituting the oxide fine particles 36 as a main component, and therefore the superabrasive grains 34. A high bonding force can be obtained between the oxide particles 36 fixed to the surface of the metal and the vitrified bond. For example, if the oxide particles 36 are silica (SiO2) fine particles, SiO2-B2 O3 based vitrified bond is used as the binder 32, and if the oxide particles 36 are zirconia (ZrO2) fine particles, ZrO2 is used as the binder 32. -B2 O3 based vitrified bond is used.
また、本実施例の砥粒コート剤１、２、３、４によれば、超砥粒砥石１０に用いられる超砥粒３４の表面に酸化物微粒子３６を固着させるためにその砥粒３４の表面に予め塗布され、乾燥および焼成が施されると、最終組成が一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素) にて表される酸化物微粒子３６が得られる。 In addition, according to the abrasive coating agents 1, 2, 3, and 4 of the present embodiment, in order to fix the oxide fine particles 36 on the surface of the superabrasive grains 34 used in the superabrasive grindstone 10, the abrasive grains 34 When pre-coated on the surface, dried and fired, the final composition is represented by the general formula MO (M is at least one element selected from Si, Zr, Ti, Al, B, O is oxygen) Oxide fine particles 36 are obtained.
また、本実施例の超砥粒砥石１０に用いられる、表面に酸化物微粒子３６が固着された超砥粒３４の製造方法によれば、最終組成が一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素) にて表される酸化物微粒子３６となる酸化物微粒子分散液( 砥粒コート剤１、２、３、４) を前記超砥粒３４に塗布し、その酸化物微粒子分散液が塗布された超砥粒３４を乾燥し且つ焼成することで、表面に酸化物微粒子３６が固着された超砥粒３４が得られる。 Further, according to the method of manufacturing the superabrasive grain 34 having the oxide fine particles 36 fixed on the surface, which is used in the superabrasive grindstone 10 of the present embodiment, the final composition is represented by the general formula MO (M is Si, Zr, Ti Oxide fine particle dispersion (abrasive coating agent 1, 2, 3, 4) to be oxide fine particles 36 represented by: at least one element selected from Al, B, and O is oxygen) The superabrasive grains 34 coated with the oxide fine particle dispersion are dried and fired to obtain superabrasive grains 34 having the oxide fine particles 36 fixed on the surface.
また、本実施例の超砥粒砥石１０に用いられる、超砥粒３４の表面に酸化物微粒子３６を固着させるための砥粒コート剤の製造方法によれば、一般式Ｍ（ＯＲ）ｎ（ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素、Ｒはアルキル基) で表される、金属アルコキシドを出発原料とし、加水分解法で得られた縮重合物若しくは酸化物微粒子を含む酸化物微粒子分散液を、単独で又は複数混合することにより、砥粒コート剤１、２、３、４が得られる。 Moreover, according to the manufacturing method of the abrasive grain coating agent for fixing the oxide fine particles 36 to the surface of the superabrasive grain 34 used in the superabrasive grindstone 10 of the present embodiment, the general formula M (OR) n ( M is at least one element selected from Si, Zr, Ti, Al, and B, O is oxygen, R is an alkyl group), and a polycondensation obtained by hydrolysis using a metal alkoxide as a starting material Abrasive coating agents 1, 2, 3, and 4 can be obtained by singly or by mixing a plurality of oxide fine particle dispersions containing a product or oxide fine particles.
以上、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、別の態様でも実施され得る。 As mentioned above, although one Example of this invention was described in detail with reference to drawings, this invention is not limited to this Example, It can implement in another aspect.
たとえば、前述の実施例において、超砥粒３４の表面に固着された酸化物微粒子膜３８を構成する酸化物微粒子３６として、ジルコニア微粒子、シリカ微粒子、チタニア微粒子が用いられていたが、アルミナ微粒子などの他の金属酸化物微粒子であってもよい。 For example, in the above-described embodiment, zirconia fine particles, silica fine particles, and titania fine particles are used as the oxide fine particles 36 constituting the oxide fine particle film 38 fixed to the surface of the superabrasive grain 34. Other metal oxide fine particles may be used.
また、前述の実施例において、超砥粒３４としてＣＢＮ砥粒が用いられていたが、ダイヤモンド砥粒であっても差し支えない。また、結合剤３２としてビトリファイドボンドが用いられていたが、樹脂ボンドであってもよい。樹脂ボンドであっても、超砥粒３４の表面に固着された酸化物微粒子３６のアンカー効果によって、同様に超砥粒３４の保持力が高められる。 In the above-described embodiment, CBN abrasive grains are used as the superabrasive grains 34, but diamond abrasive grains may be used. Moreover, although the vitrified bond was used as the binder 32, a resin bond may be sufficient. Even if it is a resin bond, the holding power of the superabrasive grains 34 is similarly enhanced by the anchor effect of the oxide fine particles 36 fixed to the surface of the superabrasive grains 34.
また、前述の実施例において、超砥粒砥石１０の台金１８に貼り着けられたビトリファイド砥石片２６の砥材層３０が、表面に酸化物微粒子３６が固着された超砥粒３４が結合剤３２により結合されたビトリファイド超砥粒砥石に対応していたが、下地層２８を備えないものや、砥材層３０が円周方向に連続して備えるものや、全体としてカップ状を成すものなど、他の形式のビトリファイド超砥粒砥石であってもよい。また、上記台金１８は、金属たとえば炭素鋼、アルミニウム合金などから成り、この構成は高速回転にも耐え得る強度を備えるために好ましいが、これに限られず、たとえば合成樹脂、繊維強化樹脂、あるいはビトリファイド砥石から成るものであってもよい。 In the above-described embodiment, the abrasive layer 30 of the vitrified grindstone piece 26 adhered to the base 18 of the superabrasive grindstone 10 is bonded to the superabrasive grain 34 having oxide fine particles 36 fixed on the surface thereof. It corresponds to the vitrified superabrasive grindstone bonded by 32, but does not include the underlayer 28, the abrasive layer 30 that is continuously provided in the circumferential direction, the overall cup-shaped, etc. Other types of vitrified superabrasive wheels may also be used. The base metal 18 is made of a metal such as carbon steel or aluminum alloy, and this configuration is preferable in order to have strength that can withstand high-speed rotation, but is not limited to this. For example, synthetic resin, fiber reinforced resin, or It may consist of a vitrified grindstone.
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、その他一々例示はしないが、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々変更、改良を加えた態様で実施することができる。 It should be noted that the above description is merely an embodiment, and other examples are not illustrated. However, the present invention is implemented in variously modified and improved modes based on the knowledge of those skilled in the art without departing from the gist of the present invention. Can do.
１０：超砥粒砥石
２６：ビトリファイド砥石片
３０：砥材層( ビトリファイド超砥粒砥石)
３２：結合剤( ビトリファイドボンド)
３４：超砥粒( ＣＢＮ砥粒、ダイヤモンド砥粒)
３６：酸化物微粒子
３８：酸化物微粒子膜
４０：気孔
10: Superabrasive grindstone 26: Vitrified grindstone piece 30: Abrasive material layer (Vitrified superabrasive grindstone)
32: Binder (Vitrified Bond)
34: Super abrasive (CBN abrasive, diamond abrasive)
36: oxide fine particles 38: oxide fine particle film 40: pores
Claims (7)
前記超砥粒は、酸化物微粒子分散液が塗布された状態で乾燥および焼成を行うことで前記ビトリファイドボンド中へ突き出す複数の酸化物微粒子が表面に固着され、該酸化物微粒子を介して前記ビトリファイドボンドにより結合されていることを特徴とする超砥粒砥石。 A superabrasive grindstone in which superabrasive grains are bonded using vitrified bonds,
The superabrasive grains are dried and baked in a state where the oxide fine particle dispersion is applied, whereby a plurality of oxide fine particles protruding into the vitrified bond are fixed to the surface, and the vitrified via the oxide fine particles A superabrasive grindstone characterized by being bonded by a bond.
前記ビトリファイドボンドはＺrＯ2−Ｂ2Ｏ3系ガラスである請求項１乃至３のいずれか１の超砥粒砥石。 The oxide fine particles are zirconia fine particles,
4. The superabrasive grindstone according to any one of claims 1 to 3, wherein the vitrified bond is ZrO2-B2O3-based glass .
最終組成が一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素) にて表される酸化物微粒子となる砥粒コート剤。 An abrasive coating agent preliminarily applied to the surface of the abrasive grains for fixing a plurality of oxide fine particles protruding from the surface into the vitrified bond to the surface of the superabrasive grains used in the vitrified superabrasive grinding wheel of claim 1 Because
An abrasive coating agent in which the final composition is oxide fine particles represented by the general formula MO (M is at least one element selected from Si, Zr, Ti, Al, and B, and O is oxygen).
最終組成が一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素) にて表される酸化物微粒子となる酸化物微粒子分散液を前記超砥粒に塗布し、該酸化物微粒子分散液が塗布された超砥粒を乾燥および焼成することを特徴とするビトリファイド砥石用超砥粒の製造方法。 A method for producing a superabrasive grain, wherein a plurality of oxide fine particles protruding from the surface into a vitrified bond are fixed to a surface, which is used for the vitrified superabrasive wheel of claim 1 ,
The superabrasive is an oxide fine particle dispersion in which the final composition is oxide fine particles represented by the general formula MO (M is at least one element selected from Si, Zr, Ti, Al, and B, O is oxygen). A method for producing a superabrasive grain for vitrified grinding stones, characterized in that the superabrasive grains applied to the grains are dried and fired.
酸化物微粒子分散液を、単独で又は複数混合して得ることを特徴とする砥粒コート剤の製造方法。 A method for producing an abrasive coating agent for fixing a plurality of oxide fine particles protruding from a surface of a superabrasive grain used in the vitrified superabrasive grindstone according to claim 1 into a vitrified bond,
A method for producing an abrasive coating agent, wherein the oxide fine particle dispersion is obtained alone or in combination.
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