JPH0259269A - 極薄超砥粒層を有する研削砥石及びその製法 - 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］ 本発明は超砥粒研削砥石の製造方法、特に超砥粒層を保
持体表面に形成してなるビトリファイド研削砥石の製造
ｈ゛法に関する。

［従来の技術及び課題］ ＣＢＮ、ダイヤモンド等の超硬質物質の砥粒（超砥粒）
からなる超砥粒ビトリファイド研削砥石は一般ビトリフ
ァイドに比べて非常に高価であることから、超砥粒層を
保持体表面に形成してなるものが求められている。近時
、被加工物のモデルチェンジが頻繁に行われるようにな
り、また多種少量生産に対応する必要が生じている。し
かし従来の方法によれば、かなり厚い超砥粒層を備えた
ちの以外製造が困難であり、事実上過大な厚みの超砥粒
層のものを用いることになっていた。これは、極めて高
いイニシャルコストの原因になると共に、使用期間が砥
石寿命よりもはるかに短くなることと相俟って極めてコ
スト高をもたらしていた。そのような事情から特に、被
加工物のモデルチェンジないし製造期間の周期に応じた
砥石寿命又はイニシャルコストの低減の見地から、より
薄い超砥粒層の要請が強い。

従来、この種の砥石の製法としては、乾式プレス成形法
又は鋳込成形法が一般的である。しがし、前者は坏土の
装填時のムラ等、均質性の面がら超砥粒層を薄くするに
は限界がある。又、後者についても余り薄い超砥粒層の
成形には適していない。従って、いずれの方法にあって
も、極く薄い２　ｍｒｓ以ドの均質な超砥粒層が望まれ
る場合は。

成形後又は焼成後の仕上げ加工における取り代が大きく
、無駄が多くなる。

本発明はかかる課題を解決すること、即ち。

均一で、かつ極めて薄い超砥粒層であって、保持体との
接合性に優れたものを僅かの仕上げ加工によって簡便に
得ることができる超砥粒研削砥石の製法を開発すること
にある。

［課題の解決手段］ 本発明者は、こうした見地に鑑み鋭意研究を重ねた結果
、ファインセラミックスの成形方法の一つとして知られ
るドクターブレード法を応用する二とにより上記課題を
解決することを見出し１本発明を完成するに至ったもの
である。即ち１本発明は」一連の課題を下記手段によっ
て解決する。

（１）無機保持体を用意し。

超砥粒からなる泥漿を用い、ドクターブレード法によっ
て超砥粒シートを成形し。

保持体表面に結合剤を被着した後、超砥粒シート１又は
２以上を被着する。

ことを特徴とする超砥粒研削砥石の製造方法。

（２）多孔質無機保持体を用意し。

超砥粒からなる泥漿を保持体表面に流出させながら、最
終砥石形状に応じた形状を有するドクターによって、超
砥粒層を成形する。

ことを特徴とする超砥粒研削砥石の製造方法。

（３）無機保持体と超砥粒層とからなり。

超砥粒層が焼成後のそのままの状態で２ｆｉＩ１１以下
の厚みとなっている。

超砥粒研削砥石。

［作用） 砥石原料としての超砥粒の粒度は１００−オーダのもの
まであり、一般に１０μｍ以下であるファインセラミッ
クス原料の粒度よりもかなり粗い。

そのため、砥石分野においては、従来ファインセラミッ
クス成形のための薄層形成技術であるドクターブレード
法を適用することは困難であるものと考えられてきた。

また、単にドクターブレード法によって超砥粒シートを
得、これを保持体に彼着した場合には、超砥粒シートと
保持体との接合力が不充分となり、最終掻（砥石が使用
されて。

廃却されるときの掻）近くまで使用したとき超砥粒層の
剥離が生ずるので、その場合、余り薄い超砥粒層の状態
までは使用できないおそれがある。

本発明は、これらの困難を上記方法によって解消し十分
な界面接合を備えかつ均一で極めて薄い超砥粒層の成形
を実現する。上記方法によれば２關以下の厚さの超砥粒
層を焼成後そのままの状態で得ることができ、その結果
、製造工程の簡単化と共に完成砥石としても目的に適っ
た優れたものが得られる。

［好適な実施の態様］ （１）本発明に係る前記手段（１）について：無機質保
持体を用意する。超砥粒の存在量を極力減らすと共に、
これを極薄の層として保持するためである。無機質保持
体としては、超砥粒層との接合性に優れたものを使用す
るとよい。例えばムライト系、ＡＩ！２０３系粒子を予
め成形、焼結してなるものが挙げられる。精度を出すた
めである。一般にその表面は所定の精度に予め仕上げ加
工するが、その精度は最終砥石に要求される精度と同程
度であるとよい。原料粒度は＃８０〜１８０にするとよ
い。保持体の大きさは２例えば径１０　ｍｍ−４００ｍ
ｍ、長さ４０ｍｍ−１５０＋Ｉ１ｍのものとされ、また
超砥粒層を形成すべき保持体表面部の形状は最終砥石形
状に対応するものであればよく１円周状、板状のばか多
少の曲面形状も許容される。

超砥粒からなる＆ｍを用い、ドクターブレード法によっ
て超砥粒シートを成形する。均一で。

かつ極めて薄い超砥粒シート、ひいては超砥粒層を得る
ためである。ドクターブレード法とはセラミック粉末に
結合剤等を混合してなる泥漿を移送薄板上に流出させ、
その厚さをドクター（鋭利な刃）で調整して薄膜を成形
する方法をいう。超砥粒からなる泥漿には、超砥粒の他
、結合剤及び必要に応じて充填キイなどの砥石成分、並
びに泥漿に調整するための添加剤が含有される。超砥粒
とはダイヤモンド又はＣＢＮ砥粒などの超硬質の砥粒を
いい、場合によってはこれらの混合物であってもよい。

好ましくはヌープ硬度３０００以上のものをいう。砥粒
の粒度は使用目的に応じて例えば＃６゜〜３０００の範
囲から適宜選択するとよい。砥石成分の結合剤としては
、ビトリファイド系、レジン系、メタル系のうちビトリ
ファイド系のものが好ましく、特に砥粒として超砥粒を
用いた場合に適するもの１例えばホウケイ酸ガラス系、
鉛−ホウケイ酸ガラス系のガラスを用いるとよい。結晶
化ガラスであってもよい。結合剤率は適宜選択でき１例
えば砥石として１５〜３５％の範囲にするとよい。必要
に応じて、充填材２例えばＡ（２０３系、ＳｉＯ−Ａｊ
７　０　　、ＳｉＣ系、ジルコン、コーディエライトが
添加される。泥漿調整用添加剤としては、特にビトリフ
ァイド超砥粒砥石の後記焼成条件において消散するもの
（主として有機質のもの）であればよく１例えば、ポリ
ビニルブチラール、メチルセルロース等の成形特粘結剤
、ジブチルフタレート、ポリエチレングリコール等の可
塑剤２合成界面活性剤等の分散剤、エタノール、アセト
ン等の溶媒が挙げられる。これらの成分の選択及び調合
割合は要求される砥石性能などにより適宜選択される。

ドクターブレード法によって超砥粒シートを成形する場
合、上記成分から調合された泥漿をポリエステル等から
なる移送ベルト上に流出させればよい。成形されるシー
トの厚みは２００μｌ〜１０００μ■の範囲から選択す
るとよい。好ましくは、超砥粒の粒度の２〜４倍以上で
あり１例えば粒度１４０／　１７０の場合３００−の単
位シートとするとよい。

保持体表面に結合剤層を被管した後、超砥粒シート１又
は２以１−を接着する。保持体と超砥粒シートとの濡れ
を良好なものとし、焼成後において充分な接着強度を得
るためである。結合剤層は、砥石成分としての結合剤か
らなる層をいい。

前述した泥漿に配合されるものと同質のビトリファイド
系結合剤からなるものが好ましい。例えば、超砥粒シー
トのビリファイド結合剤としてホウケイ酸ガラスを用い
た場合、結合剤層のビトリファイド結合剤として同様に
ホウケイ酸ガラスを用いるとよい。結合剤層は砥粒及び
充填材を含有してはならない。濡れ性への悪影響を及ぼ
さないようにして、超砥粒層の接合性を高めるためであ
る。その厚みは、焼成後において十分な接合力を確保す
るために必要な程度とし１通例１０μｍ〜２０μＩ程度
になるとよい。結合剤層を接着するにあたり、超砥粒シ
ート同様にドクターブレード法によって結合剤シートを
予め作成し、これを圧着させるとよい。そのシート自体
の表面平滑性に基づき、結合剤層の厚みを一定に維持で
きる。結合剤層のシート厚（焼成前）は５０〜１００μ
ｍにするとよい。但し、均一厚をもって接着できる限り
、塗布、スクリーン印刷など他の薄膜形成方法により行
ってもよい。その場合、さらに薄い結合剤層とすること
もでき、焼成後において結合剤層の存在が外観上確認で
きない程度であってもよい。超砥粒シー：・は既述の通
り　３００μｍ程度の単位シートとして成形したものを
用い、これを２以上圧着させるとよい。焼成後における
極薄の超砥粒層にあって、超砥粒が均一分散し、超砥粒
の優れた研削性を充分に活かすためである。

彼青層（結合剤層及び超砥粒シート）は乾燥。

焼成に供される。この焼成は結合剤層及び超砥粒シート
を接着した段階で夫々個別に行ってもよいが、同時焼成
することが好ましい。各要素間の相互密着性を高めるた
めである。焼成温度は一般に９００〜１０００℃にする
とよいが、結合剤及び超砥粒に応じて適宜定める。雰囲
気は超砥粒の性質に応じ不活性、酸化、還元雰囲気のい
ずれかを適宜選択する。超砥粒としてＣＢＮを用いる場
合は、窒素ガス雰囲気が好ましい。

こうして、保持体表面に結合剤層を介して厚み２１ＩＩ
Ｂ以下の均一な超砥粒層を形成させることができる。

この手段（１）による工程の一例を第１図及び第２（ａ
）〜（Ｃ）図に示す。各図において、１が保持体、　　
２’ａ、　　２’ｂ、　　２’ｃが超砥粒シート、３が
結合剤層である。

（２）本発明に係る前記手段（２）について：無機保持
体の超砥粒層形成面は多孔質とする。

後記超砥粒層の成形時において超砥粒からなる泥漿を浸
透させ、アンカー効果を発揮させ、剥離を防Ｉトするた
めである。アンカー効果とは焼成後において超砥粒層（
ないしは結合剤層）が保持体内に楔状に貫入して両者が
強固に物理的に結合する効果をいう。アンカー効果を発
揮し得る部分の気孔率は２０５以上にするとよい。なお
無機保持体の基部は十分な機械的強度を有するものにす
るとよい。

超砥粒からなる泥漿を保持体表面に流出させながら、最
終砥石形状に応じたドクターによって超砥粒層を成形す
る。即ち、超砥粒層の成形は、超砥粒シートの成形工程
を経ることなく、保持体表面をベースとして直接ドクタ
ーブレード法を適用することによって行う。前記アンカ
ー効果を確実に発揮させるためである。泥漿の流出は保
持体を移行させながら行えばよく、ドクターと保持体と
の除間距離を変更することによって超砥粒層の厚みを調
節できる。

この成形操作は一工程又は繰返し工程のいずれであって
もよい。繰返し工程即ち、−工程で成形される厚みを薄
＜シ、複数工程（例えば３〜１０回）をもって所定の超
砥粒層（焼成前）の厚みにすることが好ましい。この場
合、−工程で成形される厚みを２００〜５００μｍとし
、段数工程後の厚み（焼成前）を２〜３　ｍ＋ｓにする
とよい。最終砥石形状（プロファイル）に応じた形状を
有“するドクターが使用される。従って、異形成形を容
易かつ無駄なくできる。

その他は、前記手段（２）と略同様であり、焼成後にお
いて、保持体表面に厚み２報以下の均一な超砥粒層を形
成させることができる。

この手段（２）による工程の一例を第３図（ａ）〜（Ｃ
）図に示す。各図において、４がドクター　５が泥漿で
ある（前述した符号はそれと同義）。

又、こうして得られる研削砥石の一例を第４〜７図に示
す。各図において、１が保持体、２が超砥粒層、３が結
合剤層である。

本発明１こ係る超砥粒研削砥石は１合金鋼・セラミック
ス・ＦＲＭなどの難削材の精密研削のうち、特にセンタ
レス砥石のｌｔｕき大型の砥石あるいは外周か異形状で
ある砥石に対して好適である。

［実施例］ 以下に本発明の実施例について説明する。

実施例１ 配合（１） 結合剤　　　　　　　　　ｉｏｏ　　重量部ポリビニル
ブチラール　　　　８　　〃解膠剤　　　　　　　　　
　０．１〃 ジブチルフタレート　　　　　６　　〃エタノール　　
　　　　　　４０〃 配合（２） ＣＢＮ　　１７０／　２００　　　　　７０　　重量部
結合剤　　　　　　　　　　３０　　　”ポリビニルブ
チラール　　　１０／／ 解膠剤　　　　　　　　　　０．１　　ｌｌジブチルフ
タレート　　　　　６　　〃エタノール　　　　　　　
　　３５〃 配合（１）により結合剤シート用泥漿を調整し。

ドクターブレード法により厚さ５０μｌの結合剤シート
を得た。同様にして配合（２）により厚さ　３０〇−の
超砥粒シートを得た。無機質保持体として、アルミナ系
の一般砥石を、外径２９８ｍ５．厚さ１５叩。

孔径１２７ｍｍに仕上げしその外周に結合剤シート１層
及び超砥粒シート４層を圧着したのち１０００℃で焼成
して砥石を得た。その結果、仕上げは振れ取り程度で良
く外径３００ｍｍ、超砥粒層厚さｌ　ｉｓの砥石を容品
に得ることができた。

実施例２ 配合（３） 結合剤　　　　　　　　　　　１００　　重量部メチリ
セルロース　　　　　　　ｌｏ〃解膠剤　　　　　　　
　　　　　ｏ、５〃水　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　３５　　　　〃配合（４） ダイヤモンド＃　　８００　　　　　　７５　　重量部
結合剤　　　　　　　　　　　　２５．。

アクリル樹脂系エマルジョン　　１ｏ〃解膠剤　　　　
　　　　　　　　ｌ　　〃ポリビニルブリコール　　　
　　　８　　〃水　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　３５　　　・・配合（４）により超砥粒シ
ート用泥漿を調整し。

ドクターブレード法により厚さ　２００μｍの超砥粒シ
ートを得た。ムライト粒子を用いて一般の砥石と同様に
して製造した無機質保持体を、外径４００ｍｍ、厚さ２
０ｍｍ、孔径２００市に仕上げし、配合（３）により得
られる泥漿を保持体表面にスプレーコートする。さらに
前記超砥粒シート３層を圧着し。

８００℃で焼成したのち振れ取り程度の仕上げにより超
砥粒層厚さ　０．５順のディスク状砥石が得られた。

実施例３ 配合（５） ＣＢ　Ｎ　３２５／　４００　　　　　７２　　重量部
結合剤　　　　　　　　　　２８〃 ポリビニルブチラール　　　１０〃 解膠剤　　　　　　　　　　０．ｌ〃 ジブチルフタレート　　　　　Ｂ　　／／変性アルコー
ル　　　　　　３８〃 アルミナ系一般砥石を外径Ｈｍｍ、厚さ２０ｍｍ。

孔径１６ｍｍ、外周部Ｒ３０ｍｍに仕上げし、保持体と
した。配合（５）により超砥粒層用泥漿を調整し、Ｒ３
０市に加工されているドクターブレードを用い。

保持体外周に厚さ　３００μｍの超砥粒層を２層形成し
たのち９５０℃で焼成して砥石を得た。Ｒ形状にも拘ら
ず、仕上げは振れ取り程度で良く、外径６１１Ｉｌｌｌ
、超砥粒層厚さ　０　、５　ａｍの異形砥石を無駄なく
得ることができた。

［発明の効果］ 以１．の如く本発明によれば次のような効果を奏する。

（１）厚み２　ｍｍ以下の均一な極薄超砥粒層を存する
研削砥石を得ることができる。従って、近時の肢加圧物
のモデルチェンジ周期（特に短期）に応じた砥有寿命と
することができる。又、超砥粒の高研削性をｑ効に活用
しつつ、イニシャルコストの低減が可能となる。又、仕
上げ加工における取り代を少なくできるので、高価な超
砥粒の無駄がない。

（２）結合剤を介して成形超砥粒シートを被着するので
各要素間の接合性が良好であり［手段（１）］。

保持体表面に超砥粒層を直接成形するのでアンカー効果
を発揮でき［手段（２）］、従って保持体と超砥粒層と
の接合強度が高い。例えば、砥石周速度２４００ｍ　／
　［ｌ１ｉｎで平面研削を行っても最終径まで超砥粒層
は剥離しない。

（３）超砥粒シートしての単位シートの複数波管によっ
て［手段（１）］、又は超砥粒からなる泥漿流出による
繰返し成形によって［手段（２）］、超砥粒層を形成し
た場合、超砥粒の均一分散がより確実となり、超砥粒の
優れた研削性をより充分に活用できる。

かくして９本発明のｌ二業的価値は極めて高い。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２　（ａ）　（ｂ）　（ｃ）図は本発明方
法（ｒ′−段（１））の工程を説明する図。 第３　（ａ）　（ｂ）　（ｃ）図は本発明方法（手段（
２））の工程を説明する図、及び 第４〜７図は本発明（１削砥石の例を示す図。 を表わす。 １・・・保持体　　　　　２・・・超砥粒層２’ａ、　
　２’ｂ、　　２’ｃ−・・超砥粒シート３・・・結合
剤層　　　　４・・・ドクター５・・・泥漿 出願人　　株式会社ノリタケカンパニーリミテド代理人
　　弁理士　　加　藤　朝　道（外１名）第 図 第２図 第４図 第５図 第６図 （ａ） 第３図 ら 第７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）無機保持体を用意し、 超砥粒からなる泥漿を用い、ドクターブレード法によっ
   て超砥粒シートを成形し、 保持体表面に結合剤を被着した後、超砥粒シート１又は
   ２以上を被着する、 ことを特徴とする超砥粒研削砥石の製造方法。
2. （２）多孔質無機保持体を用意し、 超砥粒からなる泥漿を保持体表面に流出させながら、最
   終砥石形状に応じた形状を有するドクターによって、超
   砥粒層を成形する、 ことを特徴とする超砥粒研削砥石の製造方法。
3. （３）無機保持体と超砥粒層とからなり、 超砥粒層が焼成後のそのままの状態で２ｍｍ以下の厚み
   となっている、 超砥粒研削砥石。