JPH0265973A - 複数の超砥粒シートからなる超仕上砥石及びその製法 - 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］ 本発明は超仕上砥石の製造方法、特に超砥粒からなるビ
トリファイド超仕上砥石の製造方法に関する。

［従来の技術及び課届］ 超仕上は鏡面状態の仕上面（鏡面仕上）を高精度に得る
加工法として汎用されている。この加工法は通常の研削
加工に比べて鏡面仕上という高い仕上精度ををする反面
、研削効率が低い。従って、被削物の種類、性質に応じ
て所期の仕上精度及び研削効率を得るために、超仕上砥
石の特性を変化させる必要を生ずる。

従来、そのために、砥粒、充填材、結合剤の種類及びａ
合比率など調合によって、その特性を調節する場合が多
い。例えば、ＣＢＮ砥粒及びダイヤモンド砥粒を混合す
ることにより新しい特性を追及している（特開昭６２−
１４８１５９）。又、砥石形状を変えることによる性能
の改良２例えば通常の形状では切り粉の溶着を生ずる様
な硬い砥石に。

砥石振動方向と平行に溝を形成することにより溶着を防
いでいる（第２（ｂ）図）。また、仕事量が砥石振動ノ
ｊ向における砥石作業面上の位置によって異なる場合に
は、振動方向における各部位の厚み（被削材との相対運
動方向）を仕事量に応じて変化させて摩耗を均一にして
いる（第６（ｂ）図）。尚、第４図は、使用時における
超仕上砥石ｌと被削材Ｗとの位置関係を示したものであ
る。

又、ＣＢＮ、ダイヤモンド等の超硬質物質の砥粒（超砥
粒）からなる超砥粒超仕上砥石は一般砥粒砥石に比べて
非常に高価である。従って１種々の特性を変化させてな
る超仕上砥石を、薄い超砥粒体として簡便に得られれば
極めて都合が良い。

しかし、従来のいかなる方法にあってもかかる要諸を充
足し得ない。

本発明はかかる従来法とは全く別異の手段によって、従
来法と同等の特性を、更には従来法では困難であった新
しい特性を得ることができる超仕上砥石の製造方法を開
発することにある。又。

所期の仕上精度及び研削効率を得るために超仕上砥石の
特性を容易かつ確実に制御でき、しかも全体として薄い
砥石として仕上げることもできる超仕］二砥石の製造方
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情況下において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
れるシート成形法を応用し、砥石を異なる研削性能を有
する複数の超砥粒生シートの一体化物として成形するこ
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２本発明は上述の課題
を下記手段：４よって解決する。

（１）シート成形法によって、異なる組成からなる複数
の超砥粒生シートを成形し。

ｔ（数の生シートを平面状に圧着して積層する。

ことを特徴とする超仕上砥石の製造方法。

（２）平面状に積層配置された複数の超砥粒単位シート
からなり。

積層方向中央部に位置する単位シートが相対的に最も硬
質又は軟質とされ、積層方向において中央部から外方に
向かうにつれて各単位シートの硬さが徐々に変化してい
る。

ことを特徴とする超仕上砥石。

（３）平面状に積層配置された複数の超砥粒単位シート
からなり。

軟質単位シートと硬質単位シートとが交互に位置してな
る。

ことを特徴とする超仕上砥石。

（４）平面状に積層配置された複数の超砥粒単位シート
からなり。

ダイヤモンド砥粒からなる単位シートとＣＢＮ砥粒から
なる７１位シートとが交互に位置してな。

る。

ことを特徴とする超仕上砥石。

［作用］ 砥石原料としての超砥粒の粒度は１（１０＃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シート成形法を適用することは困難
であるものと考えられてきた。本発明は、これらの困難
を上記方法によって解消し、上述の目的、即ち超仕上砥
石の特性を容易かつ確実に制御でき、しかも全体として
薄い砥石として仕上げることをも実現する。特に、各単
位シート毎にその組成を変化させて砥石性能を調節でき
るので、その変化のための自由度が極めて高い。

［好適な実施態様］ シート成形法によって異なる組成物からなる複数の超砥
粒生シートを成形する。砥石振動方向と平行又は直角方
向において異なった研削性能を有する超砥粒体を得、又
全体として薄い超砥粒体とするためである。シート成形
法としては、特にドクターブレード法及びカレンダーロ
ール法を採用するとよい。

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、その坤さをド
クター（鋭利な刃）で調整して薄膜を成形する方法をい
う。本発明にあっては。

この泥漿は、超砥粒の他、結合剤充填材などの砥石成分
、及び泥漿に調整するための添加剤が配合してなる。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＃６０〜３０００
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１例えば
Ａぶ　Ｏ系、Ｓ　ｉ　０２−ＡＲ２０３系、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個々の超砥粒生シー
トに応じて異なり適宜選択される。砥石特性を変化させ
て所期の仕上精度及び研削効率を得るためである。例え
ば、硬度をより大に調整する場合、結合剤の量を多くし
たりすればよい。

又、集中度、気孔率で調整したり、泥漿調整用添加剤の
童を調整することによって、超砥粒体（複数の超砥粒生
シートを積層焼成してなる）の研削性能を砥石振動方向
の各部位について異ならせてもよい。ドクターブレード
法によって超砥粒シートを成形する場合、上記成分から
調合された手段の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。成形される各超砥粒生シー
トの厚みは２００μｍ〜１０００μｍの範囲から選択す
るとよい。

カレンダーロール法とはセラミックス粉末で充填された
熱可塑性リボンを圧延ロール間を通して圧搾して薄膜を
成形する方法をいう。ドクターブレード法に比してより
緻密な超砥粒シートを得たい場合、好適である。超砥粒
などの砥石成分を充填してなる熱可塑性リボンとするた
めには２通常の添加剤２例えばエチレン−酢酸ビニル共
重合体、スチロール樹脂等の結合剤、フタル酸ジオクチ
ル等の可塑剤、トリクロロエチレン等の溶媒が配合され
る。

１夏数の超砥粒生シートを平面的に圧着して積層する。

砥石振動方向における研削性能を制御するためである。

超砥粒生シートは既述の通り相互に組成が異なる　３０
０μｍ１　ｆ１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。この積層態様としては次
のものが挙げられる。

（ａ）積層方向中央部に単位シートを相対的に最も硬質
又は軟質組成となる単位シートを位置させ。

積層方向において中央部から外方（二方向）に向かうに
つれて徐々に組成の異なる単位シートを積層させる態様
： ベアリング内輪軌道面の超仕上にあっては。

砥石研削面は軌道断面に対応した凸面形状と軌道径に対
応した凹面形状との謹白形状となる。そして、研削時に
おいて軌道断面の仕上精度は砥石振動と直角な方向即ち
厚み方向中央部分の特性に左右される。しかし９例えば
砥石全体を仕上精度のよい硬質のものとした場合、切り
粉の溶着、切れ味の不足が問題となる。上記積層態様に
よれば。

より硬質とされる中央部及びその近傍によって仕上精度
のよい研削が可能であると共に、より軟質とされる外方
部によって切り粉の溶着、切れ味不足のない砥石を提供
できる。

その例を第１図に示す。同図において、超仕上砥石１は
超砥粒単位シートの積層体２と保持体３とからなる。単
位シートＡ−Ｈのうち、シートＣが最も硬質組成であり
、シートＢ、Ｄ、更にシー）−Ａ、Ｈの順により軟質組
成とされる。厚みについてはそのシート位置に応じて変
化１例えば中央シートを厚＜Ｌ、ｆｌ！！のシートを徐
々に薄くする等調整してもよい。この砥石は２例えば第
５図に示す位置関係で被削材（ベアリング内輪軌道面）
Ｗを研削する。

また、用途によっては、中央部を軟質とし、積層方向に
おいて両端部に向かうにつれて硬質としてもよい。例え
ば、被削材Ｗの仕事量が中央部において小であり１両端
部において大である場合に有効である（第６（ａ）図）
。そのため、使用時において被削材Ｗの仕事量が大なる
部分については砥石の硬質部が、仕事量が小なる部分に
ついては砥石の軟質部が夫々対応し、全体的に摩耗の均
一な、かつ形状精度のよい研削を実施できる。このよう
に、積層される単位シートの軟硬を選択するだけで優れ
た研削が可能となる。従って、従来例のように砥石の形
状（厚み）を仕事量に応じて厳密に変化させる（第６（
ｂ）図）必要性が無い。

（ｂ）　ｆｉｌＩ層方向において相対的に軟質組成の単
位シートと相対的に硬質組成の単位シートとを交互に積
層させる態様； 一般に、超砥粒砥石は一般砥粒砥石に比べて砥石摩耗が
非常に少ないものが多く、砥石研削面に切り粉が溶着す
る場合が多い。超仕上砥石の場合、その溶着は砥石振動
と直角な方向に成長していくため２例えば砥石振動方向
と平行に溝を形成させたり（第２（ｂ）図）、充填材を
混在させて適当な砥粒間隔をもたせたり、結合剤を減少
させてより軟質とされた砥石にすることが多い。しかし
、この場合には砥石の摩耗量が増大してしまう。上記積
層態様によれば、かかる溶着の発生を抑えつつ、摩耗量
の少ない砥石を提供できる。

その例を第２（ａ）図に示す。同図において斜線部が軟
質ｔｕ位レシートそれ以外は硬質単位シートを示す。硬
質シートと軟質シートとは必ずしも夫々特定の一種類の
硬さのものである必要はなく。

適宜存在部位に応じて微調整してもよい。又、硬質シー
トと軟質シートの中間硬度シートを、特に硬質シートと
軟質シートとの間に介在させてもよい。さらにこの態様
においては、硬質シートと軟質シートの夫々を必ずしも
同一の砥粒材質で構成することに限定されない。

（Ｃ）積層方向においてダイヤモンド砥粒からなる単位
シートとＣＢＮ砥粒からなる単位シートとを交互に積層
させる態様： この積層態様によれば、切れ味と仕上精度とを両立する
砥石を提供できる。

その例を第３図に示す。同図において斜線部がダイヤモ
ンド単位シート、それ以外はＣＢＮ単位シートを示す。

ＣＢＮシートとダイヤモンドシートとは１層づつ交互に
配置する必要はなく。

ＣＢＮシート又はダイヤモンドシートが夫々２層以−１
一連続して配置したものであってもよい（因みに、第３
図では、ＣＢＮシートが２層連続して配置されているも
のを示している）。

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窓める。雰囲気は超砥粒
の性質に応じて不活性、酸化、還元雰囲気のうちから適
宜選択されるが、ＣＢＨの場合窒素ガス雰囲気が好まし
い。

こうして得られた超仕上砥石は、被削物を研削するため
に供される面（研削面）に特性の異なる部位が微小段階
的に変化した状態をもって露出している。従って、その
微小変化を有効に活用して、超仕上作業を実施できるこ
ととなる。又。

シート積層方向についての砥石全厚を例えば１　ｍｍ以
ドとした場合であっても９品質を十分に制御でき、所期
の仕−１−面積度とすることができる。焼成後において
、砥石を構成する隣接する単位シート相互の境界は外観
上確認できない程度に一体化されていることが好ましい
。

無機保持体を用いる場合には、超砥粒シート積層体との
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、Ａ（２０３系粒子を予め成形、焼結してなるものが
挙げられる。又保持体に積層超砥粒シートを接合するに
あたり、結合剤を被着してなる結合剤層を介在させても
よい。その場合、前述した泥漿に配合されるものと同質
のビトリファイド結合剤からなるものが好ましい。

本発明に係る超砥粒超仕上砥石は、内燃機関や圧縮機の
軸部、軸受部、精密ゲージ類など鏡面仕上を必要とする
被削材に対して６効である。又。

ホーニング用砥石としても利用できることは自明であろ
う。

［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 ＣＢ　Ｎ　＃　３０００　　　　　　　　　Ｂ５　　　
　６７．５　　　７０結合剤　　　　　　　　３５　　
　３２．５　　３０ポリビニルブチラール　１０　　　
１０　　　　ｔ。

解膠剤　　　　　　　　　０．２　　０．２　　０．２
ジブチルフタレート　　　６　　６　　６エタノール　
　　　　　４０　　　４０　　　４０配合（１）により
厚さ　４２０μｍの超砥粒シートを３種類前た。

このシートを　１−３．　１−２．　１−１．　　ｌ−
２，１−３の順に各２層づつ、計１０層を圧着積層した
。

積層シートを口１２ｍ１１に切り出し９５０℃窒素雰囲
気下で焼成したのち、仕上げにより口ｔｉｍｅ　Ｘ　　
４　ｍｍとした。同様にして、　　ｋｌのみからなる対
照品及び１−２のみからなる対照品を得た。研削試験は
。

５ＵＪ−２リングの端面（φ５０×φ２８）の超仕上加
工を行なった。条件を表１に示す。

く表１〉 その結果、シート　１−１のみからなる砥石は溶着を示
した。また１本実施例による砥石の摩耗量は、シート　
１−２のみからなる砥石に比べ約１７５であり硬質層を
一層加えたことにより大幅な性能向上を示した。

実施例２ 配合（２） ０．２　　　　　０．２ ５００μｍの超砥粒シートを２ 種類前た。

このシートをＣＢＮシートが両端に位置するように一層
づつ交互に１３層圧着し、実施例１と同様にして口１１
ｍｍ　Ｘ　ｔ６ｆｆｉｍの砥石とした。一方、１−１の
みからなる対照品を同様にして２個製造し。

うち１個に溝入れ加工（超砥粒層ｔ１ｍｍｘ３．溝ｔ　
１．５ｍｍｘ２）を施した。これら３個の砥石を。

表１の条件により試験した結果、溝なし対照品は溶層を
示した。一方溝入れ加工品及び本実施例による砥石はと
もに溶着なく使用できた。

また、研削比としては、溝入れ品に対し、約２０％高く
なり、性能の向上も見られた。

ＣＢ　　Ｎ　　＃　８０００ Ｗ　Ａ　　　＃　８０００ 結合剤 ポリビニルブチラール 解膠剤 ジブチルフタレート エタノール 配合（２）により厚さ 実施例３ 配合（３） ＣＢ　　Ｎ　＃　４０００ ダイヤモンド＃　４０００ 結合剤 ポリビニルブチラール 解膠剤 ジオクチルフタレート ｔｏ　　　　　　１０ ｏ、ｔ　　　　　　ｏ、ｔ プロピルアルコール　　　　　３８８８配合（３）によ
り厚さ　２００μｍの超砥粒シートを３種類得た。

１−１及び１−２のシートを一層づつ交互に１１層圧着
し、焼成・仕上げすることにより口１１１ＩＩｘｔ２ｍ
ｍの砥石とした。この砥石を表１の条件により試験した
結果、研削比、仕上面、精度ともに優れていた。従って
２本実施例によれば、ＣＢＮ、ダイヤモンド、各々の超
砥粒シートを準備することにより、ＣＢＮ砥石、ダイヤ
モンド砥石のみでなく、切れ味と仕上精度に優れる砥石
を容易にかつ確実に得ることができる。

［発明の効果コ 以上の如く本発明によれば次のような効果を奏する。

（１）超仕上砥石の特性を簡便な方法をもって確実に制
御できる。即ち、異なる組成からなる複数の超砥粒生シ
ートを積層する方法であるため１組成を変更した生シー
トを順次積層するだけで所定の位置に所定の特性を有す
る材料を正確に存在させ得る。従って、被削物の種類、
性質に応じて鏡面仕上における最適の仕上精度及び研削
効率を高自由度をもって採択できる。

（２）各超砥粒生シートの厚みを２００μｍ程度まで薄
くできるので、砥石特性を極めて微小段階的に変化させ
ることができ、この点からも特性変化の選択自由度が高
い。又９種々の特性を兼備した超仕上砥石をコンパクト
なものとして製造できるので、超砥粒の使用はを削減で
きる。従って、超砥粒の高研削性を宵効に活用しつつ、
コスト低減が可能となる。

かくして９本発明の工業的価値は極めて高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の積層態様（ａ）に係る超仕上砥石の一
例を示す斜視図。 第２図は主として溶着を防止するための超仕上砥石を示
す断面図であって、第２（ａ）図は本発明の積層態様（
ｂ）の−例に係るもの、第２（ｂ）図は従来例（溝を形
成した例）に係るもの。 第３図は本発明の積層態様（Ｃ）に係る超仕上砥石の一
例を示す断面図。 第４図は超仕−Ｌ砥石の使用状態の一例を示す斜視図。 第５図は本発明の積層態様（ａ）に係る超仕上砥石の使
用状態の一例を示す斜視図。 第６図は仕事量の異なる被削材を研削する場合における
超仕上砥石の使用状態を示す斜視図であって、第６（ａ
）図は本発明の積層態様（ａ）に係る超仕上砥石の一例
を示したもの、第６（ｂ）図は従来例に係る超仕上砥石
を示したもの。 を表わす。 第　１　図 ヒ 第２図 １・・・超仕上砥石 ２・・・単位シート（の積層体） ３・・・保持体　　　　　Ｗ・・・被削材出願人　　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 第３図 第４図 Ｗ 第５図 第６図 （ａ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）シート成形法によって、異なる組成からなる複数
   の超砥粒生シートを成形し、 複数の生シートを平面状に圧着して積層する、ことを特
   徴とする超仕上砥石の製造方法。（２）平面状に積層配
   置された複数の超砥粒単位シートからなり、 積層方向中央部に位置する単位シートが相対的に最も硬
   質又は軟質とされ、積層方向において中央部から外方に
   向かうにつれて各単位シートの硬さが徐々に変化してい
   る、 ことを特徴とする超仕上砥石。 （３）平面状に積層配置された複数の超砥粒単位シート
   からなり、 軟質単位シートと硬質単位シートとが交互に位置してな
   る、 ことを特徴とする超仕上砥石。 （４）平面状に積層配置された複数の超砥粒単位シート
   からなり、 ダイヤモンド砥粒からなる単位シートとＣＢＮ砥粒から
   なる単位シートとが交互に位置してなる、 ことを特徴とする超仕上砥石。