JP5953775B2

JP5953775B2 - ビトリファイドボンド砥石の製造方法

Info

Publication number: JP5953775B2
Application number: JP2012018046A
Authority: JP
Inventors: 小野　直人; 直人小野; 相馬　伸司; 伸司相馬; 智行春日; 伊藤　亮; 亮伊藤
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2016-07-20
Anticipated expiration: 2032-01-31
Also published as: JP2013154440A

Description

本発明は、ガラス質結合材を用いたビトリファイドボンド砥石の製造方法およびビトリファイドボンド砥石に関するものである。

ｃＢＮ又はダイヤモンドの砥粒を用いたビトリファイドボンド砥石において、砥粒の分散性の向上を図るために、砥粒の表面にガラス質のみ、又はガラス質と金属酸化物等の硬質粒子を混合した被覆層を形成した被覆砥粒を加圧成形後に焼結して砥石を製造する従来技術（例えば、特許文献１参照）がある。

特開平９−１３２７７１号公報

上述の従来技術では、砥粒の分布は均一化されるが、ガラスのみ又はガラスに金属酸化物等の硬質粒子を混合した同一組成のボンド層が形成される。ガラスに硬質粒子を混合した場合は、焼結時に硬質粒子がガラスの流動性を妨げるため砥粒とボンドの密着性が悪く砥粒の保持力が低くなる。一方、ガラスのみのボンド層の場合は、砥粒とボンドの密着性は良いが、ボンドが研削時に磨耗しやすいため砥粒の周囲のボンドが消失し短時間に保持力が低下する。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、砥粒の周囲のボンド層が、砥粒との密着性と耐摩耗性の良好な特性を備えるビトリファイドボンド砥石を製造することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の特徴は、ｃＢＮ又はダイヤモンドの砥粒に被覆層を形成した後、所定形状に加圧成形し、焼結するビトリファイドボンド砥石の製造方法において、
前記被覆層を、前記砥粒の表面にガラスとｃＢＮ微粒から成る第１被覆層を成形後に、前記第１被覆層の外側にガラスと添加物を混合した第２被覆層を形成することで形成することである。

請求項1に係る発明によれば、焼結時に第１被覆層はｃＢＮ微粒によりガラスの流動性が妨げられず、砥粒の周囲にはガラスにｃＢＮ微粒が分散し砥粒と密着した層が形成され、砥粒から離れた部位である第２被覆層は、焼結時に添加粒子によってガラスの流動性が低下し、ガラスに添加物が分散した層が形成される。ｃＢＮ微粒は耐摩耗性が高く、砥粒の周囲の層は密着性と耐磨耗性が高く、砥粒保持力が長時間持続する。砥粒から離れた部位では、所定の添加物を添加することで所望のドレッシング特性を備えることができる。研削能率が大きくても砥粒の脱落が少なく、ドレッシング性の良いビトリファイドボンド砥石を製造できる。

本実施形態の被覆砥粒の断面の模式図である。本実施形態の被覆砥粒の加圧成形時の組織の模式図である。本実施形態のビトリファイドボンド砥石の組織の模式図である。本実施形態のビトリファイドボンド砥石の研削作用面の模式図である。従来のビトリファイドボンド砥石の研削作用面の模式図である。

はじめに、ビトリファイドボンド砥石の焼結時にガラスは軟化して流動するが、通常の添加粒子が混在するとガラスの流動性が低下し砥粒とガラスの密着性が低下する。この課題を解決すべく研究の結果、ｃＢＮ微粒を添加した場合はガラスの流動性の低下が少なく、砥粒とガラスの密着性の低下が少ないことを見出した。本発明はこの知見を応用したものである。

以下、本発明の実施の形態をｃＢＮビトリファイドボンド砥石の例で説明する。
図１に模式的に示すように、被覆砥粒１はｃＢＮ砥粒１１の外側にガラスとｃＢＮ微粒混合したｃＢＮ被覆層１２（第１被覆層）を備え、その外側にガラスと硬質粒子（添加物）からなる混合被覆層１３（第２被覆層）を備えている。

ｃＢＮ被覆層１２の被覆は粒径数μｍ以下のガラス粉末とｃＢＮ粉末をポリビニルアルコールなどのバインダーでｃＢＮ砥粒に接着後乾燥させて形成する。
混合被覆層１３は、ｃＢＮ被覆層１２の上に、粒径数μｍ以下のガラス粉末とムライト、アルミナ、酸化チタン、珪酸ジルコニウム等の粒径数μｍ以下の硬質粒子の混合粉を、上記バインダーにより接着後乾燥させて形成する。

次に、上記により製造した被覆砥粒１に必要に応じて成形用バインダーを添加して混合し、所定の形状に加圧成形し、バインダー揮発温度以上の所定温度で脱脂処理する。このときの組織を模式的に図２に示す。図２に示すように、加圧成形時は被覆砥粒１の間に空間２を備えている。

その後、焼結すると、図３に示すようなビトリファイドボンド砥石６ができる。ｃＢＮ砥粒１１の周囲は、焼成時に軟化したガラスが十分に流動し、ｃＢＮ微粒を添加してもガラスの流動性の低下が少なく、ｃＢＮ砥粒１１の全周に密着したガラスとｃＢＮ微粒の混合層であるｃＢＮ添加層３（第１層）が形成される。また、ｃＢＮ砥粒１１から離れた部分では、焼成時に軟化したガラスが流動し、ガラスに添加粒子が混在しているのでガラスの流動性が低下し、ガラスに添加粒子が混在し内部に空孔５を備える混合層４（第２層）となる。

本発明のビトリファイドボンド砥石６のドレッシングと、これを用いた研削について説明する。
研削の前に、ビトリファイドボンド砥石６の研削作用面をダイアモンドホイール等を用いてドレッシングすることにより、図４に示すような、ｃＢＮ砥粒１１の先端が所定の形状に合わせて揃い、ボンド部に適正な深さのチップポケット７を備えた研削作用面とする必要がある。この時、ｃＢＮ砥粒１１の周囲は耐摩耗性の高いｃＢＮ添加層３があるため、ドレッシングにより生じるビトリファイドボンド砥石６の破砕片に触れても磨耗が少ない。一方、ｃＢＮ砥粒１１から離れた混合層４では、砥粒の破砕片に触れたとき微細な破砕を伴う混合層４の除去が行われるが、硬質粒子の種類や添加量を変えることで破砕の大きさを変えることができる。研削時に必要なチップポケットの大きさに応じた硬質粒子を添加することで、所望の研削作用面を形成することができる。
比較のため、従来のビトリファイドボンド砥石１００の研削作用面の模式図を図５に示す。砥粒１０１の周囲のボンド層１０２の耐摩耗性が大きくないため磨耗しやすく、砥粒の把持深さが小さくなり脱落しやすい。

研削中には、ｃＢＮ砥粒１１により研削された切屑がｃＢＮ添加層３に接触しながら成長し、チップポケットに貯留した後に工作物と砥石の接触が終了した後に排出される。
この場合も、ｃＢＮ添加層３の磨耗が少ないため、砥粒の保持力の低下が少なく砥粒が脱落しにくい。また、適切なチップポケットの大きさを備えているので、切屑と研削表面の圧接が起きないので焼けや発熱を防止できる。

このように、ドレッシング直後から研削品位が良く、研削時の消耗の少ないビトリファイドボンド砥石６を実現できる。

上記の実施例では、砥粒にｃＢＮ砥粒を用いたがダイヤモンドを砥粒として用いてもよい、また添加物として中空粒子等の破砕性の大きな粒子を添加してドレッシング性を良くしてもよい。

１：被覆砥粒２：空間３：ｃＢＮ添加層４：混合層５：空孔６：ビトリファイドボンド砥石７：チップポケット１１：ｃＢＮ砥粒１２：ｃＢＮ被覆層１３：混合被覆層

Claims

ｃＢＮ又はダイヤモンドの砥粒に被覆層を形成した後、所定形状に加圧成形し、焼結するビトリファイドボンド砥石の製造方法において、
前記被覆層を、前記砥粒の表面にガラスとｃＢＮ微粒から成る第１被覆層を成形後に、前記第１被覆層の外側にガラスと添加物を混合した第２被覆層を形成することで形成するビトリファイドボンド砥石の製造方法。