JP6459555B2 - 砥石、及びその製造方法 - Google Patents
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Description
図1に示すように、砥石10は、円板状に形成される砥石車である。砥石10は、円板状のコア21と、リング状の砥石層22と、を備える。コア21は、鋼、アルミニウムあるいはチタン等の金属材料、FRP(繊維強化プラスチック)材、セラミックス等によって形成される。砥石層22は、リング状に焼成し、コア21の外周に接着剤あるいは焼結によって固着して形成される。あるいは、砥石層22は、複数の砥石セグメントを、コア21の外周に接着してリング状になるように形成してもよい。
砥石層22は、図2の拡大図に示すように、砥粒12(ここでは、ダイヤモンドやCBNの超砥粒で説明する)と、間隔調整材14と、結合剤16(ここでは、ビトリファイドボンドで説明する)と、気孔18とを備える。後に詳述するが、砥石層22は、複数の三次中間素材22a3(中間素材22a)を加圧し、且つ加熱することにより生成される。図3に示すように、加熱前における複数の三次中間素材22a3は、それぞれ1つの超砥粒12と、付着剤15と、複数の間隔調整材14と、を備える。付着剤15は、ビトリファイドボンド16を含んで形成され、1つの超砥粒12の表面全体に付着される。このとき、間隔調整材14は、超砥粒12の表面に付着剤15を介して露出状態で複数保持される。なお、図3に示す三次中間素材22a3では、超砥粒12の手前側及び奥側にも間隔調整材14は、保持されている。しかし、説明の都合上、超砥粒12の手前側及び奥側に保持されている間隔調整材14の記載は省略してある。
次に、CBN砥粒による砥石層22の製造方法について説明する。砥石層22の製造方法は、図4のフローチャートに示すように、中間素材生成工程S10と、加圧工程S12と、加熱工程S14とを備える。
このようにして製造された砥石層22の組織を顕微鏡で、観察した。すると、砥石層22の間隔調整材14は、各超砥粒12の間に、1個または2個ずつ配置されていた(図2参照)。そして、各超砥粒12は、およそ間隔調整材14の平均粒径ΦBの分だけ離間した状態で配置されていた。即ち、成形体を構成する複数の三次中間素材22a3は、加熱時において、各超砥粒12間に配置された間隔調整材14の作用により各超砥粒12の移動が規制され、間隔調整材14の平均粒径ΦBと等しくなる超砥粒12間の最小離間距離αが維持されていた。これにより、各超砥粒12が均一に分散して配置され、低集中度のビトリファイドボンド砥石である砥石層22を有したビトリファイドボンド砥石10が得られた。なお、本発明に係る砥石層22では、集中度200に限らず、更に低集中度となる集中度100までのビトリファイドボンド砥石の製作が可能であることが確認できた。
上記実施形態によれば、砥石層22(ビトリファイドボンド砥石)は、相互に非接触に配置される複数の超砥粒12(砥粒)と、複数の超砥粒12の間に介在し、複数の超砥粒12に接して配置され、且つ、複数の超砥粒12間の最小離間距離αを決定する間隔調整材14と、複数の超砥粒12のそれぞれと間隔調整材14とを結合するビトリファイドボンド16(結合剤)と、複数の超砥粒12の間に形成される気孔18と、を備える。
このようにして、ビトリファイドボンド16(結合剤)により超砥粒12が固定されるとき、超砥粒12の表面には、間隔調整材14が所定の間を置いて配置されているので、超砥粒12間、及び間隔調整材14間に良好な気孔18を形成することができる。
Claims (16)
- 相互に非接触に配置される複数の砥粒と、
前記複数の砥粒の間に介在し、前記複数の砥粒の表面に直接当接して配置されることにより、前記複数の砥粒間の距離を予め設定される所定の範囲内の離間距離とする粒径の間隔調整材と、
前記複数の砥粒のそれぞれと前記間隔調整材とを結合する結合剤と、
前記複数の砥粒の間に形成される気孔と、
を備え、
前記複数の砥粒間の前記距離を前記所定の範囲内の前記離間距離とする前記粒径は複数の前記間隔調整材の平均粒径であり、
前記複数の前記間隔調整材は、前記平均粒径が前記所定の範囲内の前記離間距離と等しくなるよう形成されるとともに、隣接する前記砥粒間に相互に離散した状態で前記砥粒の表面と直接当接して介在し前記砥粒間における前記所定の範囲内の前記離間距離を決定する、砥石。 - 前記複数の砥粒間における前記所定の範囲内の前記離間距離は、
前記間隔調整材の前記平均粒径の2倍未満で1倍以上とする、
請求項1に記載の砥石。 - 前記砥粒と前記間隔調整材と前記結合剤とを含んで形成され、前記砥粒の表面を覆い、且つ前記砥粒の表面に露出状態で前記間隔調整材を付着する付着剤を備える複数の中間素材より形成される、請求項1又は2に記載の砥石。
- 前記結合剤は、前記複数の中間素材を加熱することにより前記砥粒の表面から前記間隔調整材の表面へ流動することで、前記間隔調整材に直接当接する2つの前記砥粒の表面同士を架け渡される、請求項3に記載の砥石。
- 前記複数の中間素材のそれぞれにおいて、前記付着剤は、前記間隔調整材の一部を埋設した状態で保持する、請求項3又は4に記載の砥石。
- 前記複数の中間素材のそれぞれにおいて、前記付着剤は、前記砥粒の表面全面にコーティングされる、請求項3〜5の何れか一項に記載の砥石。
- 前記複数の中間素材のそれぞれにおいて、前記付着剤の厚みは、前記間隔調整材の前記平均粒径未満である、請求項3〜6の何れか一項に記載の砥石。
- 前記複数の中間素材のそれぞれにおいて、前記複数の前記間隔調整材は、前記砥粒の表面にて相互に離散して配置される、請求項3〜7の何れか一項に記載の砥石。
- 前記間隔調整材の前記平均粒径は、前記砥粒の平均粒径に対して1/5〜1/3の大きさである、請求項1〜8の何れか一項に記載の砥石。
- 前記間隔調整材は、セラミックス又はアルミナである、請求項1〜9の何れか一項に記載の砥石。
- 砥石の製造方法であって、
前記砥石は、
相互に非接触に配置される複数の砥粒と、
前記複数の砥粒の間に介在し、前記複数の砥粒の表面に直接当接して配置されることにより、前記複数の砥粒間の距離を予め設定される所定の範囲内の離間距離とする粒径の間隔調整材と、
前記複数の砥粒のそれぞれと前記間隔調整材とを結合する結合剤と、
前記複数の砥粒の間に形成される気孔と、
を備え、
前記複数の砥粒間の前記距離を前記所定の範囲内の前記離間距離とする前記粒径は複数の前記間隔調整材の平均粒径であり、
前記複数の前記間隔調整材は、前記平均粒径が前記所定の範囲内の前記離間距離と等しくなるよう形成され、
前記砥石の製造方法は、
前記砥粒と前記間隔調整材と前記結合剤とを含んで形成され、前記砥粒の表面を覆い、且つ前記砥粒の表面に露出状態であるとともに相互に離散した状態で前記複数の前記間隔調整材を付着する付着剤を備える中間素材を生成する中間素材生成工程と、
前記中間素材を、成形型に投入し、前記成形型内を加圧することにより、前記間隔調整材を前記付着剤に埋め込み、隣接する前記砥粒の表面と直接当接させる加圧工程と、
前記加圧工程にて生成された成形体に対する加熱により、前記複数の前記間隔調整材が、隣接する前記砥粒間に相互に離散した状態で前記砥粒の表面と直接当接して介在し、前記砥粒間の前記距離が前記所定の範囲内の前記離間距離とされた前記砥石を生成する加熱工程と、
を備える、砥石の製造方法。 - 前記加熱工程は、前記付着剤が前記加熱により前記砥粒の表面から前記間隔調整材の表面へ流動することで、前記付着剤に含まれる前記結合剤が前記間隔調整材に接する2つの前記砥粒の表面同士を架け渡される、請求項11に記載の砥石の製造方法。
- 前記付着剤は、前記結合剤及び前記間隔調整材を付着する付着補助剤を含み、
前記加熱工程は、前記付着剤が前記砥粒の表面から前記間隔調整材の表面へ流動しながら前記加熱により前記付着補助剤を消失させる、請求項12に記載の砥石の製造方法。 - 前記中間素材生成工程は、
前記付着剤を前記砥粒の表面にコーティングして一次中間素材を生成する付着剤コーティング工程と、
前記付着剤コーティング工程にて生成された前記一次中間素材に前記複数の前記間隔調整材を相互に離散した状態で付着させて、前記中間素材を生成する間隔調整材付着工程と、
を備える、請求項11〜13の何れか一項に記載の砥石の製造方法。 - 前記付着剤コーティング工程は、前記付着剤を前記砥粒の表面全面にコーティングした前記一次中間素材を生成し、
前記間隔調整材付着工程は、
前記付着剤コーティング工程にて生成された前記一次中間素材の全面に前記間隔調整材を付着させた二次中間素材を生成する付着第一工程と、
前記付着第一工程にて生成された前記二次中間素材において付着している前記間隔調整材の一部を除去することにより、前記砥粒の表面にて前記複数の前記間隔調整材が相互に離散して配置される前記中間素材としての三次中間素材を生成する付着第二工程を備える、請求項14に記載の砥石の製造方法。 - 前記付着第一工程では、前記複数の砥粒の合計容積に対して、前記間隔調整材の合計容積が5倍以上となるよう前記間隔調整材を前記一次中間素材の外周面に供給する、請求項15に記載の砥石の製造方法。
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