JPH02205482A - 硬質物を含有する軟質合金用ホーニング砥石 - Google Patents

硬質物を含有する軟質合金用ホーニング砥石

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JPH02205482A
JPH02205482A JP2316089A JP2316089A JPH02205482A JP H02205482 A JPH02205482 A JP H02205482A JP 2316089 A JP2316089 A JP 2316089A JP 2316089 A JP2316089 A JP 2316089A JP H02205482 A JPH02205482 A JP H02205482A
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Toshiyuki Sakakibara
榊原 利行
Masaaki Sawai
澤井 雅曉
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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】 【発明の目的】
(産業上の利用分野) 本発明は、アルミニウム合金、銅合金、ニッケル合金な
どの軟、質金属材料を素材として用いた部材(部品、素
材)の研削ないしは研摩に利用するのに好適であり、と
くに軟質金属母材中に初晶S i* S t C+ A
 Jl 203  + Z r O2粒などの粒子状や
S i C、Z r02 、 AjL203繊維などの
m雄状の硬質成分を含む部材の研削ないしは研摩に利用
するのに好適な砥石およびその製造方法に関するもので
ある。 (従来の技術) 従来、部材の研削ないしは研摩を行う手法としては、電
解研摩2別布研摩、ホーニング加工などがあり、ホーニ
ング加工用の砥石としては、長石を主成分とする無機質
の結合剤であるビトリファイド結合剤やフェノール樹脂
を主成分とするレジノイド結合剤をバインダーとして用
いることにより砥粒を結合させたものが使用されていた
。 他方、近年における自動車の軽量化の要請にしたがい、
エンジンのシリンダブロックなどをアルミニウム合金か
ら製造することも検討され、一部実用化されている。そ
して、エンジンのシリンダブロック素材としては、耐摩
耗性に優れた初晶Siが晶出する過共晶Al1−3i鋳
鋳造台金が使用され、エンジンのシリンダブロックのと
くにピストンとの摺動により摩耗しやすいシリンダボア
の耐摩耗性を向上させるために、シリンダポアの研削−
研摩に際して硬い初晶Stを表面に露出させた状態とし
、ボア表面でのオイルの保持能力を高めることとあわせ
て耐摩耗性を向上させるようにする方法が考えられてい
る。 そして、このようなエンジンのシリンダブロックのボア
面などのアルミニウム合金部材の表面の研削ないしは研
摩に使用される砥石として、砥粒と微粒子添加材とを可
撓性のある注型用熱硬化型液状エポキシ樹脂によって結
合して無気孔状態としたものがあった(特開昭62−2
4969号公報)。 (発明が解決しようとする課題) しかしながら、電解研摩では酸性の研摩量を用いるため
、研摩用加工機械や被研摩部材を腐食することがあると
いう課題を有し、別布研摩では砥粒と水もしくは油との
混合液を研摩の都度別布にしみ込ませる必要があるため
作業が繁雑であるという課題があった。 また、長石を主成分とする無機質の結合剤であるビトリ
ファイド結合剤やフェノール樹脂を主成分とするレジノ
イド結合剤をバインダーとして使用して砥粒を結合した
砥石では、砥石の縦弾性係数が大きいために、過共晶S
lアルミニウム合金のように比較的軟らかい金属の中に
硬い初晶Si粒子が晶出している素材を用いた部材を研
削ないしは研摩した場合には、砥石の弾性率が高いこと
から、アルミニウム合金中にある初晶St粒子の破壊を
生じたり、アルミニウム母材からの初晶Si粒子の欠落
を生じたりすることがあるという課題があった。 さらに、可撓性のある注型用熱硬化型液状エポキシ樹脂
を結合剤として砥粒と混合して無気孔状態とした砥石の
場合には、無気孔であるため砥石の研削面か゛らの砥粒
の突出量が小さいことから、時間あたりの研削・研摩量
が少なくなり、従来の長石を主成分とした結合剤を用い
た砥石で鋳鉄部材を研削・研摩していたときの時間あた
りの加工量と比較しても加工量が大幅に低下し、大量生
産工程には採用しにくいという課題があった。 (発明の目的) 本発明は、このような従来の課題にかんがみてなされた
もので、とくに軟質金属材料を用いた部材を研削ないし
は研摩するに際して、軟質金属材料中に含まれる硬質物
質、例えば過共晶Siアルミニウム合金を素材とした場
合の初晶Stの破壊および欠落を生じることがなく、ま
た、従来の液状エポキシ樹脂を用いて無気孔状態に成形
された砥石に比べて時間あたりの研削・研摩量を増加さ
せることが可能であって、とくに軟質金属部材の短時間
での研削・研摩に適したホーニング砥石を提供すること
を目的としている。
【発明の構成】
(課題を解決するための手段) 本発明に係るホーニング砥石は、粉末の可撓性樹脂によ
って砥粒が結合されていると共に気孔を宥している構成
としたことを特徴としており、このようなホーニング砥
石を製造する実施態様においては、少なくとも粉末の可
撓性樹脂と粉状や液状の硬化剤と砥粒と必要に応じて微
粒子添加材等とを混合して得た混合物を砥石成形型内に
装入し、内部に適度の気孔が残留する程度の加圧力によ
って加圧成形する構成としたことを特徴としており、上
記の各構成を前述した従来の課題を解決するための手段
としている。 本発明に係るホーニング砥石およびその製造方法におい
て、砥粒としては、炭化珪素質粒、炭化硼素質粒、ダイ
ヤモンド粒、立方晶窒化硼素質(CB N)粒、溶融ア
ルミナ質粒などの人造硬質砥粒やそれらの混合粒を用い
ることが可能であるが、必らずしも人造のものに限定さ
れず、必要に応じて天然のものを適宜使用してもよい、
また、粉末の可撓性樹脂としては、従来のビトリファイ
ド結合剤およびレジノイド結合剤よりも可撓性のある結
合剤である粉末の可撓性樹脂1例えば粉末のエポキシ樹
脂が用いられ、例えばエポキシ当量が400〜5000
であってかつ融点が60℃以上の固型状のビスフェノー
ルA型エボキシ樹脂を適宜の粉砕機により例えば#60
全通になる程度まで粉砕して粉末状にしたものが用いら
れる。 さらに、上記の粉末状可撓性樹脂の硬化剤としては、酸
無水物、芳香族アミン、フェノール樹脂等の硬化剤など
、通常エポキシ樹脂などの硬化剤として使用されるもの
のうち1例えば融点が60℃以上であって常温において
固型のものを例えば#60全通となる程度まで粉砕して
粉末にした粉状のものを使用したり、液状の硬化剤を使
用したりすることができる。 このとき、粉末状の可撓性樹脂と同じく粉末状の硬化剤
とをそれぞれ所定量ずつ配合するほか。 所定量だけ秤量した固型の可撓性樹脂と同じく所定量だ
け秤量した固型の硬化剤とを同時に粉砕することにより
、粉末の可撓性樹脂と粉末の硬化剤とを得るようになす
こともできる。 そのほか、微粒子状の添加材として、グラファイトなど
の黒鉛や、酸化クロム、酸化ジルコニウムなどの酸化物
を必要に応じて添加することもできる。 そして、上記した粉末の可撓性樹脂と粉状や液状の硬化
剤とを配合し、この配合物に前述した砥粒と必要に応じ
て微粒子添加材等とを混合して得た混合物を砥石成形型
内に装入して加圧成形し、この際の加圧成形条件を調整
することによって内部に例えば2〜50体積%程度の気
孔を有する砥石を得る。 この場合、砥石の気孔量(気孔率)をある程度以上の多
いものとすることにより砥石が研削中に軟らかく作用・
し、目詰まりを防止することができる。しかし、気孔量
が多すぎると砥石の消耗量が多くなりすぎ、砥粒が砥石
の研削面から脱落することがあり、脱落した砥粒によっ
て被研削Φ研摩部材の研削・研摩面に深い疵が入るおそ
れがでてくる。したがって、砥石の気孔率は50体積%
以下の程度とするのがより望ましい。 他方、砥石の気孔量が少なくなれば、砥粒が砥石の研削
面から脱落するおそれが小さくなるが、砥石の気孔量が
少なくなりすぎると、砥石があまり消耗しなくなること
から、研削・研摩された微細な被研削・研摩部材の切粉
が気孔内に入って詰まりを生じて砥石の研削面が無気孔
状態となり、この結果研削・研摩面からの砥粒の突出量
が小さくなって時間あたりの研削・研摩量が少なくなる
。したがって、砥石の気孔率は2体積%以上の程度とす
ることがより望ましい。 さらに、砥石の弾性係数については5〜200k g 
/ m m 2程度のものとするのがより好ましく、従
来の長石を主成分とする無機質の結合剤であるビトリフ
ァイド結合剤やフェノール樹脂を主成分とするレジノイ
ド結合剤を使用した砥石に比べて弾性係数の低いものと
することによって、初晶Siやセラミックスなどの粒状
あるいは繊維状の強化材の破壊や欠落が起りにくいもの
となる。 したがって、砥石を用いた研削・研摩条件にみ合った最
適の気孔率および縦弾性係数等を選定することによって
、砥粒を微粉砕させながら砥石を適量消耗させることに
より、砥石の研削・研摩面に微細な被研削・研摩部材の
切粉が詰まることなく、被研削・研摩部材において良好
な仕上面を得ることができるようになる。 このような砥石によって研削ないしは研摩加工される被
研削Φ研摩部材は、例えば過共晶Siアルミニウム合金
であり、エンジンのシリンダブロック等の素材となるも
のであるが、アルミニウム合金に限らず、銅合金、亜鉛
合金、ニッケル合金などの比較的軟らかい金属材料から
なる部材(部品、素材)に適用され、さらには初晶Si
による強化だけでなく、炭化珪素、アルミナ、ジルコニ
ア等の粒子や繊1ll(ホイスカ等)を複合化させた複
合軟質金属部材の研削ないしは研摩に適用可能である。 (発明の作用) 本発明に係るホーニング砥石は、砥粒が粉末の可撓性樹
脂によって結合されていると共に気孔を有しているもの
であるから、従来の長石を主成分とする無機質の結合剤
であるビトリファイド結合剤やフェノール樹脂を主成分
とするレジノイド結合剤を使用した砥石に比べて砥石の
弾性係数が低いものとなっており、砥粒は可撓性樹脂に
よって弾性的に保持されているので、被研削・研摩部材
の表面に露出する硬質粒子、硬質m!i、例えば過共晶
アルミニウム合金よりなる部材の研削ないしは研摩に使
用した場合における硬質粒子である初晶Slに対して砥
粒から加えられる局部的な荷重が緩和されるようになり
、砥粒は初晶Siを乗り越えながらアルミニム合金基地
のみを削り取るようになることから、初晶Stの破壊や
欠落が起りにくく、アルミニウム合金基地のみが効率的
に研削・研摩されるようになる。また、適度の気孔(気
孔率)を有しているので、液状のエポキシ樹脂を結合剤
として用いた無気孔状態の砥石と比較して時間あたりの
研削・研摩量が多いものとなるという有利な作用がもた
らされる。 (実施例) 夫直■ユ 粉末の可撓性樹脂としてエポキシ当量が925である固
型のビスフェノールA型エポキシ樹脂を粉砕機により#
60全通となるまで粉砕した粉末と、硬化剤として通常
エポキシ樹脂の硬化剤に使用される固型の酸無水物硬化
剤を粉砕機により#60全通となるまで粉砕した粉末と
を高速混合機に入れて下記に示す重量比で配合を行った
。 次いで、上記の粉末状の可撓性樹脂と硬化剤とからなる
配合物中に、砥粒として炭化珪素(GC#800)を下
記に示す重量比で混合した。 このとき、可撓性樹脂と硬化剤と砥粒との混合比、混合
物の重量、加圧成形したのちの成形体の体a(みかけ比
重〕を調整することによって、砥石の気孔量(気孔率)
を調整することが可能であるが、この実施例1では、固
型物を粉砕した粉末状の可撓性樹脂20重量部と同じく
固型物を粉砕した粉末状の酸無水物粉末硬化剤2重量部
と、砥粒100重量部との配合比となるようにして混合
した。 次いで、上記の混合物を砥石成形型内に装入し、プレス
によって加圧成形することにより砥石を得るに際し、加
圧力を調整することによって、砥石のみかけ比重が1.
48g/cm3となるようにした。 この結果、炭化珪素砥粒が38.0体積%、ビスフェノ
ールA型エポキシ樹脂が20,0体積%、酸無水物粉末
硬化剤が2.0体積%、気孔が40.0体積%の砥石粗
材を得た1次いで、この砥石層材を120〜200℃の
温度で10時間加熱して硬化させることにより砥石原材
を得たのち、所望の寸法に切り出して実施例1のホーニ
ング用砥石とした。 評価例1 次に、このようにして製造した実施例1の砥石の縦弾性
係数と、長石を主成分とする結合剤であるビトリファイ
ド結合剤を用いた従来の砥石(比較例1)および注型用
の液状エポキシ樹脂を主成分とする結合剤を用いた従来
の無気孔状態の砥石(比較例2〕の縦弾性係数をそれぞ
れ調べたところ、第1表に示す結果であった。 第1表 第1表に示す結果より明らかなように、本発明実施例1
による砥石では、従来から使用されている長石を主成分
とする結合剤であるビトリファイド結合剤を用いた比較
例1の砥石に比べて、縦弾性係数が大幅に低下している
ことが認められ、注型用の液状エポキシ樹脂を主成分と
する結合剤を用いて無気孔状態にした比較例2の砥石の
縦弾性係数と比べても小さなものとなっていることが認
められた。 次に、各砥石を用いた研削試験を行うにあたリ、第1図
に示した研削装置を用いた。 第1図に示した研削装置1は、図示していないピストン
によってスライドコーン2.3を押し下げ、分割スライ
ド4を介して砥石5を被研削部材6に押し付け、このと
きに駆動軸7が回転して被研削部材6に対する研削が行
われるようにしたものである。 そこで、第2表に示す研削条件によって過共晶Siアル
ミニウム合金(A390)よりなる被研削部材6の表面
研削を行い、研削寸法を調べたところ、第3表に示す結
果であった。 第  2  表 第  3  表 第3表に示す結果より明らかなように、本発明による実
施例1の砥石と、液状エポキシ樹脂を結合剤として用い
た無気孔状態の比較例2の砥石とを用いて同一条件下に
おいて研削を行ったところ、本発明による場合には比較
例2の場合に比べてほぼ8倍の研削能率を得ることがで
きることが確かめられた。これは、第2図に示すように
、砥粒11を液状のエポキシ樹脂を主成分とする結合剤
12を用いて無気孔状態にした比較例2の砥石13によ
り、アルミニウム母材14中に初晶St粒子15が含ま
れている過共晶Siアルミニウム合金からなる被研削部
材16を研削する場合には、砥石13の研削面からの砥
粒11の突出量が小さいのに対して、第3図に示すよう
に、砥粒11を粉末状のエポキシ樹脂を主成分とする結
合剤22を用いて適度の気孔24を有する実施例1の砥
石23により、アルミニウム母材14中に初晶、Si粒
子15が含まれている過共晶Siアルミニウム合金から
なる被研削部材16を研削する場合には、砥石23の研
削面からの砥粒11の突出量が大きいことによるものと
考えられる。 次に、長石を主成分とする結合剤を用いた比較例1の砥
石を使用して研削した場合の被研削部材16の研削表面
を調べたところ、第4図に示すとおりであり、初晶S1
粒子の破壊を生じていることが認められた。 これに対して実施例1の砥石を使用して研削した場合の
被研削部材16の研削表面を調べたところ、第5図に示
すとおりであり、初晶S1粒子の破壊を生じていないと
ともにアルミニウム母材が良好に研削されていることが
認められた。 このように、この発明による砥石によれば、過共晶SL
アルミニウム合金よりなる被研削部材の研削を行うに際
して、アルミニウム合金中の初晶Si粒子を破壊するこ
となく、しかも従来の液状エポキシ樹脂を結合剤として
用いた無気孔状態の砥石よりも効率良く研削することが
可能であり、従来の長石を主成分とする結合剤を用いた
砥石によって鋳鉄製部材を研削する場合と同等の高い能
率で研削加工を行うことが可能であることがわかった。 実mヱ 実施例1と同じ可撓性樹脂および硬化剤の配合物に実施
例1と同じ砥粒を後記する体積%の成分比をもつ砥石が
得られるように加圧成形後の砥石体、11(見かけ比重
)をも考慮してそれぞれの配合比を定めて混合し、この
混合物を砥石成形型内に装入してプレスによって加圧成
形することにより、炭化珪素砥粒(GC#800)が3
0.0体積%、エポキシ当量925のビスフェノールA
型エポキシ樹脂が20.0体積%、酸無水物硬化剤が2
.0体積%、気孔が48.0体積%の砥石粗材を得た0
次いで、この砥石粗材を120〜200℃の温度で10
時間加熱して硬化させることにより砥石原材を得たのち
、所望の寸法に切り出して実施例2のホーニング用砥石
とした。 実Ju1ユ 実施例1と同じ可撓性樹脂および硬化剤の配合物に実施
例1と同じ砥粒を後記する体積%の成分比をもつ砥石が
得られるように加圧成形後の砥石体積(見かけ比重〕を
も考慮してそれぞれの配合比を定めて混合し、この混合
物を砥石成形型内に装入してプレスによって加圧成形す
ることにより、炭化珪素砥粒(GC#800)が34.
0体積%、エポキシ当量925のビスフェノールA型エ
ポキシ樹脂が23.7体積%、酸無水物硬化剤が2.3
体積%、気孔が40.0体積%の砥石粗材を得た0次い
で、この砥石粗材を120〜200℃の温度で10時間
加熱して硬化させることにより砥石原材を得たのち、所
望の寸法に切り出して実施例3のホーニング用砥石とし
た。 実m土 実施例1と同じ可撓性樹脂および硬化剤の配合物に実施
例1と同じ砥粒を後記する体積%の成分比をもつ砥石が
得られるように加圧成形後の砥石体積(見かけ比重)を
も考慮してそれぞれの配合比を定めて混合し、この混合
物を砥石成形型内に装入してプレスによって加圧成形す
ることにより、炭化珪素砥粒(GC#800)が38.
0体積%、エポキシ当量925のビスフェノールA型エ
ポキシ樹脂が27.3体積%、酸無水物硬化剤が2.7
体積%、気孔が32.0体積%の砥石粗材を得た0次い
で、この砥石粗材を120〜200℃の温度で10時間
加熱して硬化させることにより砥石原材を得たのち、所
望の寸法に切り出して実施例4のホーニング用砥石とし
た。 肚JLfLヱ 次に、上記のようにして製造した実施例2゜3.4の砥
石の縦弾性係数と、長石を主成分とするビトリファイド
結合剤を用いた従来の砥石(比較例1)および注型用の
液状エポキシ樹脂を主成分とする結合剤を用いて無気孔
状態とした従来の砥石(比較例2)およびフェノール樹
脂を主成分とするレジノイド結合剤を用いた従来の砥石
(比較例3)のそれぞれ縦弾性係数を比較したところ、
第4表に示す結果であった。 第4表に示す結果より明らかなように、本発明実施例2
,3.4による砥石では、従来から使用されているビト
リファイド結合剤およびレジノイド結合剤を用いた比較
例1.3の砥石に比べて、縦弾性係数が大幅に低下して
いることが認められ、注型用の液状エポキシ樹脂を主成
分とする結合剤を用いて無気孔状態にした比較例2の砥
石の縦弾性係数と比べてもほぼ同等ないしはそれよりも
小さなものとなっていることが確かめられた。 次に、実施例2,3.4の砥石および比較例1.2.3
の各砥石を使用し、初晶Si粒子が晶出したアルミニウ
ム合金(A 390)よりなる被研削部材の研削を定圧
研削方式により第5表に示す研削条件で研削を行い、研
削寸法、金属除去速度1面粗度および初晶Si粒子の破
壊の有無を調べた。これらの結果を第6表に示す。 第6表に示した結果より明らかなように、実施例2,3
.4の砥石を用いた場合には、液状のエポキシ樹脂を主
成分とする接合剤を用いて無気孔状態に成形した比較例
2の砥石を用いた場合に比べて、金属除去速度が太さい
ものとなっている。 これは、第2図および第3図をもとにして先に説明した
ように、比較例2における無気孔状態の砥石13では研
削面からの砥粒11の突出量が、実施例2,3.4にお
ける有気孔状態の砥石23の研削面からの砥粒11の突
出量よりも小さいためであると考えられる。 また、ビトリファイド結合剤を用いた比較例1の砥石お
よびレジノイド結合剤を用いた比較例3の砥石の場合に
は気孔を有していることから金属除去速度は本発明実施
例2,3.4の砥石のそれとほぼ同等であるが、砥石の
縦弾性係数が大きいために第4図に示したと同じように
アルミニウム母材中に晶出している初晶Si粒子の破壊
がみられた。 これに対して本発明実施例2,3.4の砥石では、従来
の液状エポキシ樹脂を主成分とする結合剤を用いた無気
孔状態の比較例2の砥石の縦弾性係数と同等であるかそ
れよりも小さいものであるため、第5図に示したと同じ
ように研削面における初晶Si粒子の破壊はみちれず、
しかもアルミニウム合金材が良好に研削されているもの
であった。 さらに、実施例4の砥石を用いて、ジルコニア系のセラ
ミックファイバーを補強材として含むアルミニウム合金
部材と、炭化珪素系のセラミックファイバーを補強材と
して含むアルミニウム合金部材とをそれぞれ表面研削し
たところ、被研削部材の研削面においていずれのセラミ
ックスファイバーをも損傷することなくアルミニウム合
金母材を良好な状態で、研削することが可能であった。
【発明の効果】
本発明に係るホーニング砥石は、砥粒が粉末の可撓性樹
脂によって接合されていると共に気孔を有し−ている構
成を有するものであるから、とくに軟質金属材料を用い
た部材を研削ないしは研摩するに際して、軟質金属材料
中に含まれている粒状やla、il状の硬質物質、例え
ば過共晶Stアルミニウム合金を素材とした場合の初晶
S1の破壊や欠落を生じることなくアルミニウム合金母
材の研削・研摩を著しく良好に行うことが可能であり、
また、液状エポキシ樹脂を用いて無気孔状態に成形され
た砥石に比べて時間あたりの研削・研摩量を大幅に増加
させることが可能であって、軟質金属部材の研削・研摩
を短時間のうちに行うことができることから、研削・研
摩される部材の大量生産にも適したものであるという著
しく優れた効果がもたらされ、本発明に係る砥石の製造
方法では。 少なくとも粉末の可撓性樹脂と硬化剤と砥粒とを混合し
て得た混合物を砥石成形型内に装入し、内部に気孔が残
留する加圧力によって加圧成形するようにしたから、上
述した優れた特長を有する砥石を簡単に製造することが
可能であるという優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
第1図は砥石の性能評価に用いた研削装置の概略構成を
示す断面説明図、第2図は従来の液状のエポキシ樹脂を
主成分とする結合剤を用いて砥粒を結合した砥石によっ
て、初晶S1粒子を含むアルミニウム合金部材の表面を
研削するようすを示す模型的断面説明図、第3図は本発
明による粉末状のエポキシ樹脂を主成分とする結合剤を
用いて砥粒を結合した砥石によって、初晶Si粒子を含
むアルミニウム合金部材の表面を研削するようすを示す
模型的断面説明図、第4図は従来のビトリ2アイド結合
剤を用いて砥粒を結合した砥石によって、初晶St粒子
を含むアルミニウム合金部材の表面を研削したのちの被
研削面の金属組織を示す金属顕微鏡写真(400倍)、
第5図は本発明の実施例による粉末の可撓性樹脂を用い
て砥粒を結合した砥石によって、初晶St粒子を含むア
ルミニウム合金部材の表面を研削したのちの被研削面の
金属組織を示す金属顕微鏡写真(400倍)である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)砥粒が粉末の可撓性樹脂によって結合されている
    と共に気孔を有していることを特徴とする硬質物を含有
    する軟質合金用ホーニング砥石。
  2. (2)少なくとも粉末の可撓性樹脂と硬化剤と砥粒とを
    混合して得た混合物を砥石成形型内に装入し、内部に気
    孔が残留する加圧力によって加圧成形することを特徴と
    する硬質物を含有する軟質合金用ホーニング砥石の製造
    方法。
JP2316089A 1989-02-01 1989-02-01 硬質物を含有する軟質合金用ホーニング砥石 Expired - Fee Related JP2915425B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012011522A (ja) * 2010-07-02 2012-01-19 Noritake Co Ltd ホーニング砥石

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