JP6398333B2 - ビトリファイドボンド砥石の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ビトリファイド結合材を用いたビトリファイドボンド砥石の製造方法に関するものである。

高能率の研削加工に用いても焼けを発生しない良好な研削を可能とするために、砥粒の含有比率の小さい、いわゆる低集中度のビトリファイドボンド砥石が用いられている。この低集中度の砥石において、研削作用面でチップポケットを形成するための空孔と、砥粒を、適度な密度で分散させるために中空の充填材や可燃焼の充填材を混合する技術がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−３１７８４４号公報

上述の従来技術では、砥粒と充填材の密度、形状などが異なるために、混合時に重力の影響で砥粒と充填材の分布に偏りが生じ、焼成した砥石においても砥粒と空孔の分散が均一とならない恐れがあった。このため、研削作用面においても空孔が開口して形成されるチップポケットの分散状況が砥石の部位により異なり、仕上面粗さや研削抵抗などが、砥石の使用初めから終わりまで安定した研削ができない場合があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、砥石のどの部位においても、研削作用面で砥粒とチップポケットの分散が均一となり、砥石の使用初めから終わりまで安定した研削が可能な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、砥粒の表面を炭素膜で被覆して炭素膜被覆砥粒を製作する炭素膜被覆工程と、
ビトリファイドボンド砥石の研削作用面における研削作用砥粒の分布密度を小さくするために、前記炭素膜被覆砥粒に対する、炭素膜で被覆していない砥粒である炭素膜無被覆砥粒の混合比率を小さくするように、求める前記研削作用砥粒の前記分布密度に応じた前記混合比率となるように、前記炭素膜被覆砥粒および前記炭素膜無被覆砥粒をそれぞれの数量だけ用意し、用意された数量だけの前記炭素膜被覆砥粒、前記炭素膜無被覆砥粒およびビトリファイド結合材を混合して混合砥粒を作製する砥粒混合工程と、
前記混合砥粒を所望の形状に成形して成形物を製作する成形工程と、
前記成形物を焼成して砥石を製作する焼成工程を備えることである。

請求項２に係る発明の特徴は、請求項１に係る発明において、前記炭素膜被覆工程において、前記炭素膜無被覆砥粒にＤＬＣ膜を被覆することである。

請求項1に係る発明によれば、焼成後の砥石における、砥粒のビトリファイド結合材による保持力は、炭素膜被覆砥粒の保持力に比べて炭素膜無被覆砥粒の保持力が大きい。このため、ドレッシング時や研削時に砥粒に作用する力により、炭素膜被覆砥粒は脱落しやすく、砥石の研削作用面において、炭素膜被覆砥粒の脱落痕がチップポケットを形成したビトリファイドボンド砥石を製造できる。

請求項２に係る発明によれば、ＤＬＣ膜被覆砥粒と炭素膜無被覆砥粒は密度と形状が同一となるので両者が均一に分散される。研削作用面において、砥粒とチップポケットがほぼ完全に均一に分散されたビトリファイドボンド砥石を容易に製造できる。

本発明によれば、砥石のどの部位においても、研削作用面で砥粒とチップポケットの分散が均一となり、砥石の使用初めから終わりまで仕上面粗さや研削抵抗などが安定した研削が可能なビトリファイドボンド砥石を製造することができる。

本実施形態のＤＬＣ膜無被覆砥粒の断面の模式図である。 本実施形態のＤＬＣ膜被覆砥粒の断面の模式図である。 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。

以下、本発明の実施の形態を炭素膜としてＤＬＣ膜を用いたビトリファイドボンド砥石の製造工程の例で説明する。
ここで、ＤＬＣはＤｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎの略称であり炭素を主成分とした非晶質系物質である。炭素膜被覆工程であるＤＬＣ膜被覆工程は、図１に示す炭素膜無被覆砥粒であるＤＬＣ膜無被覆砥粒１の表面にＤＬＣ膜２を被覆し、図２に示す炭素膜被覆砥粒であるＤＬＣ膜被覆砥粒３を製造する。具体的には、ＣＶＤ法により、炭化水素ガス中でＤＬＣ膜無被覆砥粒１に電圧を印加してＤＬＣ膜２を被覆する。被覆厚さは１μｍ以下でよい。砥粒の種類としては、ｃＢＮ砥粒、アルミナ系砥粒、炭化珪素系砥粒などを用いることができる。

砥粒混合工程は、ＤＬＣ膜無被覆砥粒１の群とＤＬＣ膜被覆砥粒３の群とビトリファイド結合材を混合して、混合砥粒を製作する。砥石の研削作用面における研削作用砥粒の分布密度を小さくする場合は、ＤＬＣ膜無被覆砥粒１の群に対するＤＬＣ膜被覆砥粒３の群の混合比率を多くする。ビトリファイド結合材としては酸化物系のガラスが適している。

成形工程は、混合砥粒に必要に応じて成形用バインダーを添加して、所望の形状の型に混合砥粒を充填・加圧して成形物を製作する。

焼成工程は、成形物を無酸素雰囲気中でビトリファイド結合材の軟化点以上の温度で所定の時間保持することで焼成して砥石を製作する。
ここで、ビトリファイド結合材として低融点ガラスを用い、５００℃以下の温度で焼成する場合は、大気圧雰囲気で焼成してもよい。

以上の工程で製作されたビトリファイドボンド砥石１０の模式図を図３に示す。ＤＬＣ膜無被覆砥粒１の群とＤＬＣ膜被覆砥粒３の群は、ＤＬＣ膜２の厚みが１μｍ以下であるため、密度、形状がほとんど同一であるので十分に混合して均一に分散し、ビトリファイド結合材４により保持される。

本発明のビトリファイドボンド砥石１０のドレッシングと、これを用いた研削について説明する。
ビトリファイドボンド砥石１０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か、研削作用面を用いて研削を行うと、砥粒に力が作用する。この力が砥粒保持力より大きくなると、砥粒はビトリファイド結合材４から脱落する。保持力は砥粒表面とビトリファイド結合材４の間の化学的な結合力と、ビトリファイド結合材４が砥粒を包み込むことによる機械的な把持力の和である。ＤＬＣ膜２とビトリファイド結合材４の間の化学的な結合力は、ＤＬＣ膜無被覆砥粒１とビトリファイド結合材４の間の化学的な結合力より小さい。このため、ＤＬＣ膜被覆砥粒３の保持力はＤＬＣ膜無被覆砥粒１の保持力より小さく、小さな力で脱落しやすい。

このため、研削作用面のビトリファイド結合材４が除去されて砥粒の保持深さが小さくなると、ＤＬＣ膜被覆砥粒３が先に脱落し、図４に示すような、ＤＬＣ膜無被覆砥粒１が残り、ＤＬＣ膜被覆砥粒３の脱落痕がチップポケット５を形成した研削作用面を形成する。

ＤＬＣ膜無被覆砥粒１とＤＬＣ膜被覆砥粒３のビトリファイドボンド砥石１０における分散は均一であるので、研削作用面におけるＤＬＣ膜無被覆砥粒１とチップポケット５の分散も均一となり、研削性能がビトリファイドボンド砥石１０のどの部位においても均一なビトリファイドボンド砥石となる。

上記の実施例では、炭素膜としてＤＬＣ膜２を用いたが、砥粒の表面に樹脂を塗布した後に無酸素雰囲気中で焼成して樹脂を炭化することで炭素膜を被覆してもよい。

１：ＤＬＣ膜無被覆砥粒 ２：ＤＬＣ膜 ３：ＤＬＣ膜被覆砥粒 ４：ビトリファイド結合剤 ５：チップポケット １０：ビトリファイドボンド砥石

Claims (2)

1. 砥粒の表面を炭素膜で被覆して炭素膜被覆砥粒を製作する炭素膜被覆工程と、
   ビトリファイドボンド砥石の研削作用面における研削作用砥粒の分布密度を小さくするために、前記炭素膜被覆砥粒に対する、炭素膜で被覆していない砥粒である炭素膜無被覆砥粒の混合比率を小さくするように、求める前記研削作用砥粒の前記分布密度に応じた前記混合比率となるように、前記炭素膜被覆砥粒および前記炭素膜無被覆砥粒をそれぞれの数量だけ用意し、用意された数量だけの前記炭素膜被覆砥粒、前記炭素膜無被覆砥粒およびビトリファイド結合材を混合して混合砥粒を作製する砥粒混合工程と、
   前記混合砥粒を所望の形状に成形して成形物を製作する成形工程と、
   前記成形物を焼成して砥石を製作する焼成工程を備える、ビトリファイドボンド砥石の製造方法。
2. 前記炭素膜被覆工程において、前記炭素膜無被覆砥粒にＤＬＣ膜を被覆する請求項１に記載のビトリファイドボンド砥石の製造方法。

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