JPH01216774A - 超砥粒ホイール及びその製造方法 - Google Patents

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］ 本発明は、工具等の研削に用いるビトリファイドホイー
ル、レジンボンドホイール又はメタルポンドホイールの
改良に関するものである。

［従来の技術］ 従来より知られている有気孔性ビトリファイド焼成体を
用いた超砥粒ビトリファイドホイールは、超砥粒がゼイ
性のあるガラス質で結合されておりかつ焼成体中に１０
〜５０容量％の気孔を含んでいる。

このため研削抵抗が小さく、極めてなめらかに研削でき
、被削材に摩擦による熱損傷いわゆるヤケを発生させな
い長所がある。

また、ダイヤモンドドレッサー等で容易に砥粒層表面を
仕上げ加工、ドレッシングできるなどの特長をもち、セ
ラミックス、各種鋼材などの研削に広く使用されている
。

しかし、このビトリファイドホイールは面精度が悪く、
気孔率を高くして研削性を向上させると耐用期間が短く
なるという問題点がある。

一方、従来より、超砥粒を樹脂又は金属を結合材として
成形した超砥粒ホイールとして用いられてきたレジンポ
ンドホイール又はメタルポンドホイールは、作業の面精
度及び耐用期間に関しては良好であるが、ホイール材質
中に殆んど気孔がなく、研削性や整形性（ツルーイング
、ドレッシング性）が悪いという欠点がある。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、上記の欠点がなくビトリファイドホイールと
レジンポンドホイール又はメタルポンドホイールの長所
を有する超砥粒ホイール及びその製造方法提供すること
を目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、有気孔性ビトリファイド焼成体の特定の
大きさの顆粒を用いて、ビトリ７アイドホイールのもつ
良好な研削性と整形性を維持せしめて、該顆粒を樹脂又
は金属で固めてホイールを形成すればメタルポンドホイ
ールのもつ長寿命という特長又はレジンポンドホイール
のもつ被剛材の表面精度が良く製造が比較的容易という
特長を合わせて備えた複合形超砥粒ホイールを得ること
ができることを見出し本発明を完成した。

すなわち、本発明は、ダイヤモンド超砥粒又は立方晶窒
化ホウ素超砥粒を含有する気孔率１０〜５０容量％のビ
トリファイド焼成体の顆粒であって、該顆粒の平均直径
が該超砥粒の平均径の３倍以上で５肩盾以下のものを、
樹脂又は金属を結合材として成形された成形体中、前記
顆粒が４０〜８０容量％含イされてなることを特徴とす
る超砥粒ホイール並びにダイヤモンド超砥粒又は立方晶
窒化ホウ素超砥粒とガラス質結合材とを焼成してビトリ
ファイド焼成体を形成し、これを粉砕して該超砥粒の径
の３倍以上で５＋ｕ＋以下の平均直径の顆粒状とし、該
顆粒を、樹脂又は金属を結合材として、前記顆粒が成形
体容積中４０〜８０容量％含有する成形体に熱プレス成
形することを特徴とする超砥粒ホイールの製造方法を提
供するものである。

本発明に用いる超砥粒は、ダイヤモンド超砥粒又は立方
晶窒化ホウ素超砥粒であり、平均直径が０．１〜２００
μｍのものを好適に使用することができる。

本発明の超砥粒ビトリファイド焼成体の顆粒に用いるガ
ラス質結合材は、従来のビトリファイドホイールに使用
されていたものを好適に使用することができる。

すなわち、低融点ガラス°（結晶性低融点ガラス）、ケ
イ酸塩ガラス、あるいは、長石、雲母、ガラスフリット
など又は焼成温度でガラス化する物質、例えば、ケイ酸
塩類、金属酸化物又はこれらの混合物を使用することが
できる。

本発明の該顆粒は、超−粒、ガラス質結合材からなるが
、これに所望により適当な骨材、例えば、酸化アルミニ
ウム、炭化ケイ素などのセラミックを添加することがで
きる。

本発明のビトリファイド焼成体の顆粒は、超砥粒にガラ
ス質結合材、有機質結合材例えば熱可塑性樹脂、メチル
セルローズなどののり剤及び所望に応じ適当な骨材をま
ぶして適当な寸法に造粒し、これを焼成して製造するこ
とができる。

さらに、本発明の顆粒の良好な製造方法は、−旦ガラス
質結合材と超砥粒及び有機質結合材等を混合してこれを
焼成して焼成体を製造してから適当な顆粒の寸法まで粉
砕する方法を採用することができ、粒度の調節の点及び
製造工程が簡単な点で特に望ましい。

これらの場合、有機質結合材は所望の気孔率の２０〜５
０容量％程度の容積比率で配合するのが望ましい。　　
′ 本発明のビトリファイド焼成体の顆粒の寸法は、その中
に含有する超砥粒の大きさの３倍以上、好ましくは、５
倍以上であるのが望ましく、これより径が小さいと、焼
成体中の気孔容積がなくなり研削性が低下する。

本発明のビトリファイド焼成体顆粒の気孔率は、有機質
結合材の量、ガラス質結合材、膏剤、配合割合、圧縮成
形圧力及び温度等の焼成条件によって変化し、１０〜５
０容量％のものを用途に応じ選択して製造すること−が
できる。

また、本発明のビトリファイド焼成体の顆粒は、５ｍｍ
以下、好ましくは、３１Ｉ１１以下の大きさである必要
がある。

この径が大き過ぎると研削面精度が低下する。

本発明のビトリファイド焼成体の顆粒は、気孔を含有し
ており、その気孔率は焼成体の見掛けの容積に対して、
１０〜５０容量％、好ましくは、１５〜４０容量％のも
のを使用することができる。

本発明の超砥粒ホイールは、上記ビトリファイド焼成体
の顆粒を樹脂又は金属を結合材として所望の形状に加熱
成形して得ることができる。

この成形において、結合材に用いる樹脂はホイールとし
て使用した場合の摩擦熱に対して耐えるものである必要
があり、従来公知の超砥粒ホイールに用いられたものは
好適に使用することができ、例えば、フェノール樹脂な
どの熱硬化性樹脂、熱硬化性ポリイミド又はポリイミド
樹脂、ＰＥＮ樹脂などの耐熱性熱可塑性樹脂を使用する
ことができる。

本発明の超砥粒複合樹脂ホイールは、焼成体の顆粒を樹
脂で固める工程により製造することができる。

この工程は樹脂と焼成様顆粒を混合して、通常の樹脂の
成形方法により成形することができる。

また、別法として、該顆粒を樹脂コーティングしてから
成形する方法、例えば、フェノール樹脂の場合、フェノ
ール樹脂のプレポリマーで超砥粒ビトリファイド焼成体
顆粒をコーティングして、このコーティングされた顆粒
を加熱圧縮成形することにより製造できる。この場合、
樹脂液量及び圧縮力を調節することにより、顆粒内部の
気孔とは別に、顆粒間にさらに気孔を０〜３０容量％程
度ホイール内に残すことができる。

本発明の超砥粒複合金属ホイールは、前記ビトリファイ
ド焼成体顆粒を結合材として金属を用いて固めることが
できる。

ここに用いる金属は、軟質金属、例えば、銅−錫合金な
ど従来公知のメタルポンドホイールに使用されていたも
のはどのようなものでも使用することができる。

すなわち、金属粉末と前記顆粒及び所望により適当な骨
材を添加して、加熱下で圧縮成形して製造することがで
きる。

本発明のホイール中のビトリファイド焼成体の顆粒の占
める割合は、４０〜８０容量％であり、これを樹脂又は
金属結合材中にできるだけ均一に分散させるのが望まし
い。

本発明の製造方法において、ビトリファイド超砥粒焼成
体は粉砕、顆粒化を容易とするため比較的肉薄の板状に
焼成するのが望ましい。

これを通常の粉砕工程によって粉砕し、所望の粒度のも
のをふるい分けして必要な粒度をもつ顆粒を得ることが
できる。

使用する顆粒の平均粒度は目的とする被剛材の材質、目
標とする研削性、表面精度によって変化するが、通常は
、０．１〜３ｍｍの範囲で選定される。

第２工程は、上記焼成体顆粒を分散してホイールの一粒
層に成形する工程である。その工程は通常のレジンポン
ドあるいはメタルポンド超砥粒ホイールの製造工程をそ
のまま用いることができる。

すなわち、前記の焼成体顆粒をフェノールあるいはポリ
イミド樹脂等のレジン結合材又は銅−スズ等の金属粉末
と混合し、金型中にセットして加熱成形して複合形ホイ
ールとする。

一方レジンポンド、メタルポンド中には、従来と同じよ
うに目的、用途に応じて各種の充填材を混合することに
よって研削性、研削能率、研削寿命の改良をすることが
できる。

［実施例］　　゛ 本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。

実施例１ 第１表に示す容積比率の配合で、ダイヤモンド砥粒、ガ
ラス質結合材、有機質結合材、骨材を混合し、圧縮圧力
５００　ｋｇ／　ｃｍ”で加圧成形後、温度９００℃で
焼成しビトリファイド焼成体を製造した。

この焼成体の気孔率は３５容量％であった。

この焼成体を１ｍｍの顆粒に粉砕し、ふるい分けして粒
度を調整した後、第２表に示す組成の容積比率で７エノ
ール樹脂を配合し、２００　ｋｇ／　Ｃｍ”の加圧下で
１８０℃、２時間の加熱を行ない外径’１７５１１１％
砥粒層の幅’６ｍｍのストレートホイール（タイプＩ　
Ａ　１　　：　１？５ａ＋ｍＤ　Ｘ　６履肩Ｔｘ５０．
８＋ｎｍＨ）を圧縮成形により製作した。

このようにして製作した本発明による超砥粒ホイールを
ホイールＡとする。

第　　１　　表 砥粒粒度はＪＩＳ　　Ｂ　　４１３０による粒度であり
、ガラスフリット等は、■５０５６５及びｌ５Ｏ３３１
０／１に規定する標準ふるいを用いた粒度である。＃付
き数字は標準ふるいの番号を示し、＃１４０／１７０は
ふるい１４０を通過し１７０で捕捉される粒度を示す。

＃の前の−は、当該のふるいを通過したものを示す符号
である。

第　　２　　表 次に、比較のために同じ粒度のダイヤモンド超砥粒を２
５容量％を分散混合した従来′のタイプのレジンボンド
ホイール（ホイールｎとする）及び同じくダイヤモンド
超砥粒２５容量％を分散混合した従来のタイプのビトリ
ファイドダイヤモンドホイール（ホイールＣとする）を
製作した。

これらのホイールについてホットプレス窒化珪素を第３
表に示す条件で研削試験を行なった。

第　３　表　（研削条件） 研削開始時における研削抵抗は、 ホイールＡ　　２．３ｋｇ１／１ｘｔｓ（ホイール巾１
ｍ請に対して） ホイール８　２．８＆ｇｆ／ｍ票 （ホイール巾ｌｉｍに対して） ホイールＣ２，Ｏ＆ｇｆ／ｍｍ （ホイール巾１ｍｓ＋に対して） であった。

ホイールＢは研削量の増加と共に次第に研削抵抗が増加
し、被研削体を２０ｍｍまで切込んだ時点でホイールＢ
は研削当初の研削抵抗の約２倍の抵抗がかかり研削性が
劣化した。

ホイールＣでは研削抵抗の変化は少なく同じ切込み度に
おいての抵抗の上昇は約１．３倍であった。

これに比して本発明によるホイールＡでは研削を５ｍｍ
まで進めると研削推抗は約１．２倍に上昇したがその後
は研削を継続しても研削抵抗の上昇は見られず、安定し
た研削を少くとも被研削体を１００＋ａｍ切り込むまで
継続することができた。

また、本発明のホイールＡは、約８００の研削比（被研
削材除去容積量／砥石摩耗容積量）であり、研削比がち
想定されるホイール寿命は、本発明のホイールＡでは、
他のホイールＢ及びホイールＣに比して１５０〜１７０
％長いことを確認した。

ついで、被削材として酸化アルミニウム焼結体を用いて
、第３表と同じ研削条件で研削した場合は、本発明のホ
イールＡは約１２００の研削比を示し、本発明のホイー
ルは、ホイールＢ及びホイールＣと比較して、１５０〜
２００％のホイール寿命を有することが確認できた。

実施例２ 超砥粒として立方晶窒化ホウ素（以下ＣＢＮと略す）を
用いて、実施例１と同様に第４表の容積比で配合し、温
度９００℃で焼成することによってビトリファイド焼成
体を製造した。この焼成体の気孔率は３５容量％であっ
た。

第　　４　　表 これを粉砕して０．５〜１．０＋ｍの顆粒とし、第２表
の容積比率で実施例１に述べたと同様の方法によって本
発明の複合形ＣＢＮホイール（ホイールＤとする）を製
作した。

比較のため、同じＣＢＮ砥粒を２５容量％分散して成形
した従来のレジンホイール（ホイールＥと呼ぶ）及びビ
トリファイドボンドホイール（ホイールＦと呼ぶ）を製
作し、その研削性能を比較した。

以上３種のホイールについて代表的な鋼種の一ツテある
工具鋼５ＫＤ−１１（硬度ＨＲＣ−６２）を第５表の条
件で研削した。

第　５　表　（研削条件） この結果、いずれも安定な研削が可能であったが、研削
抵抗は ホイールＤ　　３．２＆ｇｆ ホイールＥ　　４．Ｏ＆９ｆ ホイールＦ　　３．６＆ｓ＋ｆ であった。

ホイールＥの研削抵抗を１００とするとホイールＦは９
０本発明のホイールＤは、この場合ビトリファイドホイ
ールよりも優れた値８０であり、極めて研削性が優れて
いることが明らかとなった。

一方、本発明のホイールＤの研削比は１０００であり、
研削比から算出されるホイール寿命はホイールＥを１０
０とすると、ホイールＦは１１０、本発明のホイールＤ
は１２０であった。

すなわち、本発明の超砥粒ＣＢＮホイールは研削性、耐
用期間共に従来のＣＢＮホイールのいずれよりも優れた
ホイールであることがわかった。

実施例３ 実施例１の場合と同様、第１表の組成比で配合して、焼
成されたビトリファイド焼成体顆粒（気孔率３５％）を
第６表の容積比率で金属粉末と混合し、３００　ｋｇ／
　ｃｍ”の加圧下で７００℃、１時間の加熱を行なって
外径１７５、ホイール幅６ｍｍのストレートホイール（
ＩＡＩ）を作成した（ホイールＧとする）。

第　　６　　表 比較のため、第７表のように配合された通常のメタルホ
イニル（ホイールＨとする）を製作し、研削性能を比較
した。

＼ 第７表 両ホイールは第３表に示す研削条件（但し切込みは０．
０２＋ｕ＋とじた）で試験した。

研削抵抗は ホイールＧ　　　２．８ｋｙｌ／ｍｒｘホイールＨ３，
５＆ｇｆ／ｍｓ＋ であった。

従来のタイプのメタルノイドホイールであるホイールＨ
の研削抵抗を１００とすると本発明のホイールＧのそれ
は約８０であり、研削性がよく、かつ研削を継続しても
研削抵抗は変化せず安定に研削を継続することができた
。

また、本発明のメタルホイールＧの寿命は通常のメタル
ボンドホイールＨに比してやや低下するがドレスインタ
ーバルの長いことから実際の研削作業におけるホイール
寿命は、充分ホイールＨを超える性能をもつことが確認
できた。

【発明の効果］ 本発明の研削ホイールは、ビトリファイド結合された超
砥粒焼成体のもつ研削性の長さ、レジンボンドのもつ面
精度の良さ、あるいはメタルボンドホイールのもつ寿命
の長さをあわせもつ利点がある。

特にビトリファイド顆粒をレジンで結合した、あるいは
ビトリファイド顆粒とレジンボンド中に超砥粒を分散配
合した複合層超砥粒ホイールは極めて研削性がよくかつ
研削能率の高いホイールである。

また、本発明のホイールは連続研削での研削性が低下し
ないので一定の条件で作業を継続でき、研削作業の精度
向上及び経費の低減の点からも極めて有効である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ダイヤモンド超砥粒又は立方晶窒化ホウ素超砥粒を
   含有する気孔率１０〜５０容量％のビトリファイド焼成
   体の顆粒であって、該顆粒の平均直径が該超砥粒の平均
   径の３倍以上で５ｍｍ以下のものを、樹脂又は金属を結
   合材として成形された成形体中前記顆粒が４０〜８０容
   量％含有されてなることを特徴とする超砥粒ホイール。 ２　ダイヤモンド超砥粒又は立方晶窒化ホウ素超砥粒と
   ガラス質結合材とを焼成してビトリファイド焼成体を形
   成し、これを粉砕して該超砥粒の径の３倍以上で３ｍｍ
   以下の平均直径の顆粒状とし、該顆粒を、樹脂又は金属
   を結合材として、前記顆粒が成形体容積中４０〜８０容
   量％含有する成形体に熱プレス成形することを特徴とす
   る超砥粒ホイールの製造方法。