JPH01188275A

JPH01188275A - 研削砥石

Info

Publication number: JPH01188275A
Application number: JP1376988A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Eda; 弘江田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-01-25
Filing date: 1988-01-25
Publication date: 1989-07-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、工作機械に装着され、直線運動あるいは回
転して被加工物を研削する研削砥石に関する。

（従来の技術）被加工物を加工する研削盤、ホーニング盤、旋需、ドリ
ル盤さらにはフライス盤等の工作機械に装着される研削
砥石は１回転もしくは直線往復運動して被加工物を研削
するようになっている。

ところで、自動車エンジン、ターボチャージャを始めと
する自動車部品、工作機械の主軸、ハウジング等の機械
部品、ＩＣ基板、切削工具さらには各種電子部品等に多
く使用されているファインセラミックスを研削するため
の研削砥石は、その砥粒を結合する結合剤として、研削
切断用の場合はレジノイドが、研削用の場合はレジノイ
ド、ビトリファイド、電着、メタルが、穴明は用の場合
はメタル電着が多く用いられている。そして、ファイン
セラミックスの研削加工には、ＦＣ系の鋳鉄を結合剤と
して用いたダイヤモンド砥石が、よく使用されている。

これは、フェノール樹脂は、ガラス化温度麺卿２００℃
、引張り強さσＢ　（ｗａｘ）　”５２．Ｏｋｇ　ｆ　
／　ｍ”、伸びφ岬２％、結合力σｃ　’＝　１．６ｋ
ｇ　ｆ　／　ｍ”であり、またポリイミド樹脂はｔ５：
４００℃、σＢ　（ｗａｘ）４３．０ｋｇ　ｆ　／　ｎ
ｏ”、φ岬３％、σ（Ｈ勿１．２ｋｇ　ｆ　／　ｍ”で
、結合剤がレジンの場合、いずれも研削温度が高くなる
と結合剤としての能力を失ってしまうことによる。また
、結合剤がビトリファイドの場合、結合力が低く、耐チ
ッピング特性が劣る。さらに。

結合剤がＦｅ、Ｃｕ等のメタルの場合には、耐熱性に富
み、結合力は高いが、結合剤として価格が高くなるうえ
、耐蝕性に劣るものが多く、また反応生成物を研削中に
つくる等の心配がある。そのため、安価で、結合力が高
く、耐熱性が高いＦＣ系鋳鉄が用いられることが多い。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、ＦＣ系鋳鉄の熱膨張係数αは１、Ｉ　Ｘ
　１０−’　／　”Ｃであり、また他のメタル系結合剤
の熱膨張係数αもかなり大きいため、研削温度の上昇お
よび下降の繰返しによって生じる耐熱疲労性は低下する
。しかも、従来のＦＣ系鋳鉄や他のメタル系結合剤は振
動減衰能が低い。そして、このように両機能を満足する
結合剤は現在のところみあたらない。

この発明は、前述のような事情に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、簡単な構成でありながら
、加工中における砥石の熱損傷を軽減し、加工能率を向
上させるとともに、砥石寿命を大幅に延ばすことができ
、また砥石の振動による被加工物の研削損傷の軽減をも
はかることができる研削砥石を提供することにある。

（課題を解決するための手段及び作用）この発明は、前
述した課題を解決するために、Ｃ；０．８〜３．０％、
Ｓｉ；１．０〜３．０％、Ｎｉ；２５〜４０％、Ｃｏ　
；　４．Ｏ〜６．０％、Ｍｎ　；　Ｏ〜２．０％、Ｓ；
０〜１．Ｏ％、Ｐ　：　Ｏ−１，５％、残Ｆｅを成分と
するオーステナイト系Ｎ１−Ｃｏ合金鋳鉄粉を含む結合
剤を焼結して形成し、耐熱疲労性および振動減衰性を高
めたことにある。

上記成分のオーステナイト系Ｎ１−Ｃｏ合金鋳鉄の熱膨
張係数αは、α＝１．０〜３．ＯＸ　１０−６７℃（０
〜２０℃）であり、従来のメタル結合剤に比し熱膨張係
数は約１７１０である。

砥石は１弾性体であり、この熱膨張係数によってどの程
度の耐熱疲労性が高まったかをみると、熱応力σは、結
合剤のポアソン比ν９弾性率Ｅ。

温度ｔおよび熱膨張係数αによってσ＝αｔＥ／　（１
−ν）となるから、メタル結合剤として従来多く用いら
れていたＦ’　Ｃ系鋳鉄と比較すると、この発明の前記
成分よりなるオーステナイト系Ｎ　ｉ　−Ｇ　。

合金鋳鉄の場合には約１／１０に減少することになる。

従って、前記オーステナイト系Ｎｕ−Ｇｏ合金鋳鉄を含
む結合剤を用いて形成したこの発明の砥石は、長時間継
続的に研削しても、熱疲労を起すことがない。しかも、
この結合剤は、振動減衰能がＦＣ系鋳鉄の約１７２〜１
１５と小さいので、研削中に起こるビビリ振動、砥粒の
チッピング等も極めて起し難く、そのため研削面精度お
よび寸法形状精度も良く、安定した研削ができる。すな
わち、この発明の研削砥石は熱膨張係数が小さく、振動
減衰性が極めて高いことを特徴とする。

この発明において、前記成分のオーステナイト系Ｎｉ−
Ｃｏ合金鋳鉄は結合剤中に粉末にして配合する。その配
合比率は結合剤全重量基準で１０〜９０ｗｔ％が好まし
い。また、結合剤中には、焼結助剤成分として、ベーク
ライト、エポキシ、ポリウレタン、フェノール、ポリイ
ミド、ＰＶＡ等のレジノイド、長石、粘土等のビトリフ
ァイド、青銅、Ａｇ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆ’ｅ、Ｎｉ、　Ｓ
ｎ、　Ｗｅ、　　Ｚｎ等またはこれら各金属の合金の金
属粉（メタル）のうちの１種または２種以上を適宜組合
わせ配合するが。

結合剤中におけるこれら焼結助剤成分の配合比は結合剤
全重量基準で１０〜９０ｗｔ％が適当であり、この配合
比範囲内であれば、前記オーステナイト系Ｎｉ−Ｃｏ合
金鋳鉄粉の結合剤に対する前記特性は失われない。

（実施例）以下、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は研削盤等の工作機械に装着される研削砥石を示
すもので、これは全長６０ｍ、軸径１０ｍ５の鋼からな
る軸部１と、外径３０ｍ、幅１０ｍｍの鍔部２およびこ
の鍔部２の外周面に形成した厚さ３Ｉ１１１の砥石７１
３とから構成されている。

前記砥石層３は１粒度＃１４０のダイヤモンドを主体と
する砥粒と結合剤とからなり、その集中度は１００であ
る。この結合剤は、Ｃ；　０．８〜３．０％、Ｓ　ｉ　
；　１．０〜３．０％、Ｎｉ　；　２５〜４０％、Ｃｏ
　：　４．０〜６゜０％、Ｍｎ　；　Ｏ〜２．０％、Ｓ
　：　Ｏ〜１．０％、Ｐ；Ｏ〜１．５％、残Ｆｅを成分
とするオーステナイト系Ｎｉ−Ｃｏ合金鋳鉄粉１０ｗｔ
％と焼結助剤成分たる青銅ａｏｗｔ％およびＮｉ１０ｗ
ｔ％の混合物からなっている。そして、砥石層３は極め
て高い純度の真空中で、前記砥粒と結合剤とを高温高圧
下で焼結して形成されている。

前記実施例の砥石をＡとし、その硬度ＨＲＢおよび抗折
力ｋｇ　ｆ　／　ｍ”を調べた。念のため、別の実施例
として、下記砥石ＢおよびＣをつくり、これら砥石Ｂお
よびＣについても、その硬度ＨＲＢおよび抗折力ＩＣｇ
ｆ／ｍ”を調べた。その結果を。

まとめて表１に示す。

砥石Ｂ：結合剤が砥石Ａにおいて述べたのと同一成分のオーステ
ナイト系Ｎ　ｉ　−Ｃｏ合金鋳鉄粉３０ｗｔ％とフェノ
ール７０ｗｔ％（焼結助剤成分）との混合物である以外
は、砥石Ａと同様に形成した集中度１００の砥石。

砥石Ｃ：砥石Ａにおいて述べたのと同一成分のオーステナイト系
Ｎ１−Ｃｏ合金鋳鉄粉６５ｗｔ％と焼結助剤成分たる９
９．９９９％Ｆｅ３５ｗｔ％との混合物を結合剤とし、
この結合剤と粒度＃１４０のダイヤモンド砥石とを真空
中において高温高圧下で焼結して形成した砥石であって
、形状は、砥石外径φ１９０ｍ、砥石幅１０ａａ、砥石
層厚さ５■、砥石軸内径φ５０．８ｏｎの、いわゆるＪ
ＩＳ規格ＩＡＩ型に相当する平型砥石。

表１の結果から、硬度と抗折力は従来のレジノイドおよ
びメタル結合剤の値と同等以上の特性値をもつことがわ
かる。

第２図は前記研削砥石Ａ、ＢおよびＣを用いてホットプ
レスＨＰ　　Ｓｉ３Ｎ、を研削したときの研削比を示す
ものである。研削比Ｇは、順にＡ；Ｇ＝１１８．　Ｂ　
；　Ｇ＝６５、Ｃ；Ｇ＝７０となる。従って、研削砥石
Ａ、Ｂ、Ｃはいずれも砥石としての研削機能を充分に持
ち、かつ砥石周速度が極端に低い苛酷な研削条件におい
ても、充分な研削性能を持つことがわかる。なお、前記
実施例では、砥石の集中度を１００としたが、実験によ
れば１通常用いられる集中度５０〜２００の範囲で成形
した砥石は、いずれも充分な研削性能を有することを確
認している。

第３図はＪＩＳ　　ＩＡＩ型の平型研削砥石を示すもの
で、外径１９０ｍｍ、幅１０■の円板４の外周面に、粒
度＃１４０のダイヤモンド砥粒とＣ；　０．８〜３．０
％、Ｓｉ　：　１．ｏ〜３．０％、Ｎｉ　；　２５〜４
０％、Ｃｏ：４．０〜６．０％、Ｍｎ　；　０〜２．０
％、Ｓ；０〜１．０％、Ｐ；Ｏ〜１．５％、残Ｆｅを成
分とするオーステナイト系Ｎ１−Ｃｏ合金鋳鉄粉７０ｗ
ｔ％および９９．９９９％Ｆｅ３０ｗｔ％からなる結合
剤とを高温高圧下で焼結した厚さ５１の砥石層５を形成
したものであり、第４図は、第３図の平型研削砥石でフ
ァインセラミックスのホットプレスＨＰ　　Ｓ　ｘ３　
Ｎ　４−　Ｓ　Ｉ　ＣおよびＡｇ２Ｏ，をそれぞれプラ
ンジ研削したときの研削比を示す、研削比は、それぞれ
Ａｆｌ、０３；Ｇ＝９５０．　　ＳｉＣ；　Ｇ　＝４５
０、Ｓｉ、Ｎ４；　Ｇ＝２５０’ｔ”、従来のメタル系
結合剤のダイヤモンド砥石と比べて遜色のない研削能力
を持つことがわかる。

さらに、結合剤が前記成分のオーステナイト系Ｎ　ｉ　
−Ｇ　ｏ合金鋳鉄７０ｗｔ％と９９．９９９％Ｆｅ３０
ｗｔ％の混合物である以外は、砥石Ｃで述べたのと同一
の方法および形状の平型砥石Ｅをつくり、その砥石層の
振動減衰率と熱膨張率を測定した。比較のため、従来の
ＦＣ１５鋳鉄７０　Ｗ　ｔ％と９９．９９９％Ｆ　ｅ３
０ｗｔ％からなる結合剤を用いる以外は砥石Ｅと同一の
平型砥石についても、その砥石層の振動減衰率と熱膨張
率を測定してみた。ただし、熱膨張率は、砥石周速度Ｖ
　ｓ　＝　１８００　ｍ　／　ｗｉｎ、砥石切込みｄ＝
１０μｍ、工作物速度Ｖ瞥＝ｌＯｍ／■ｉｎで平面プラ
ンジ研削をスパークアウトなしで、１００回ＨＰＳｉ、
Ｎ４を研削し、静電容量型変位形を使用して、インプロ
セスで測定したものである。測定の結果によれば、砥石
Ｅは減衰比δ＝３．３％、熱膨張量が１．８μｍであっ
たのに対し、結合剤にＦＣ１５！ｌ鉄を用いた砥石は減
衰比δ＝２．２％、熱膨張量が２．３μｍであった。上
記測定の結果から、この発明の砥石は振動減衰性および
耐熱膨脹性が、いずれも優れていることがわかる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、熱膨張係数が
低く、振動減衰性が高い研削砥石を得ることができ、加
工中における研削損傷を軽減させつつ、既存の砥石に劣
ることのない研削加工ができる。しかも、安価に提供で
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の研削砥石の一実施例を示す断面図、
第２図は第１図に示した研削砥石を用いて研削したとき
の研削比を示すグラフ、第３図はこの発明の研削砥石の
他の実施例を示す断面図、第４図は第３図に示した研削
砥石を用いて研削したときの研削比を示すグラフである
。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）砥粒と結合剤によって形成される研削砥石におい
て、Ｃ；０．８〜３．０％、Ｓｉ；１．０〜３．０％、
Ｎｉ；２５〜４０％、Ｃｏ；４．０〜６．０％、Ｍｎ；
０〜２．０％、Ｓ；０〜１．０％、Ｐ；０〜１．５％、
残Ｆｅを成分とするオーステナイト系Ｎｉ−Ｃｏ合金鋳
鉄粉を含む結合剤を焼結して形成したことを特徴とする
研削砥石。
（２）砥粒はダイヤモンドを主体とし、結合剤は焼結助
剤成分として青銅、Ａｇ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｓ
ｎ、ＷＣ、Ｚｎもしくはこれら各金属の合金の金属粉、
レジノイド、ビトリファイドのうちの１種または２種以
上を含むことを特徴とする請求項第１項記載の研削砥石
。
（３）砥粒と結合剤は、真空、水素または３Ｈ＿２＋Ｎ
＿２膜の雰囲気下で焼結されたことを特徴とする請求項
第１項記載の研削砥石。