JPH028866B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は粒塊状メタルボンド砥石片を砥粒とす
る新規な砥石の製造法に関するものである。

（従来の技術） 従来よりダイヤモンド砥粒又は立方晶系窒化硼
素砥粒を金属粉末で焼結したメタルボンド砥石は
砥粒の保持力が最も優れているため超硬合金、サ
ーメツト材、ガラス、石材等の研削に広く使用さ
れている。しかしながら、このメタルボンド砥石
は砥粒の保持力が強いという特長がある反面、そ
れが砥粒の目詰りを発生させ易い欠点ともなり、
その結果研削圧力及び研削発熱が高くなり被削材
に熱損傷の発生することがあり、研削時の冷却法
等については特に注意が必要とされている。

ところで、従来のこの種メタルボンド砥石は単
に砥粒を金属粉末と混合して焼結成形したもので
あるから第１図顕微鏡写真に示すような砥面を呈
しており、研削時における被削材と砥石との間隔
は、砥石表面より突出している砥粒突出高さに相
当する極めて狭い間隙しかなく、従つてこの狭い
間隙に研削液を効率よく注入することは容易では
ないため、例えばメタルボンド砥石で超硬合金、
サーメツト材等を研削する場合に、目詰りを生じ
易く、特に細粒の砥粒を用いた場合には、被削材
と結合剤面が直接接触することとなり、目詰りに
よる研削性能の低下が著しいという欠点を有して
いる。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、かかる実状に鑑み、上記欠点を解消
し、研削に際して、研削液の流入を良好にして、
冷却効果を高めると共に研削切粉を効率よく除去
し研削時の研削焼けを防止して研削能率を向上せ
しめる砥石の効率的製造法を提供せんとするもの
である。

（問題点を解決するための手段） 即ち、本発明の特徴とするところは、ダイヤモ
ンド砥粒又は立方晶系窒化硼素砥粒を金属粉末と
混合し、予め不完全焼結してメタルボンド砥石と
した後、粉砕し平均粒径0.3〜３mmの粒塊状砥石
片となし、これを次いで軟質金属の結合剤で焼結
成形せしめる点にある。

以下、上記本発明方法の具体的態様の詳細を順
次詳述すると、先ず本発明方法の第１の特徴はダ
イヤモンド砥粒又は立方晶系窒化硼素砥粒を結合
剤で焼結結合してそのまま砥石とするのではな
く、これを次に予定される本格的砥石製作の予備
素材とすることである。勿論、この第一段階にお
ける工程は従来の砥石と製法を相通ずるところが
あるが、メタルボンド砥石とすることが好まし
く、従つて通常かかるメタルボンド砥石を第一段
階として製作する。

この場合、本発明方法に使用する砥粒は、ダイ
ヤモンド砥粒又は立方晶系窒化硼素砥粒であり、
その粒度は被削材の材質、金属係合剤の種類等に
より適宜決めることができる。

そして、上記砥粒を第一段階としてメタルボン
ド砥石に形成するに当たり、混合する金属粉末は
一般のメタルボンド砥石に使用する金属粉末例え
ばブロンズ、鉄、コバルト、タングステン等が含
され、これらの一種又は二種以上を使用するが、
特に好適な成分としては銅粉末と錫粉末の60：40
重量比の混合粉末であり、更に使用用途に応じて
黒鉛粉末二硫化モリブデン、六方晶窒化硼素砥の
如き固体潤滑剤を添加混合することも望ましい。

この場合、金属粉末に混合する砥粒の混合割合
は、後述の如く粉砕後砥粒を含有しない結合剤で
結合する関係上、製品砥粒率は結合剤量の多少に
より変化するので予めこの点を考慮しておく必要
があるが、一般的なメタルボンド砥石における割
合より多くすることが常法であり、メタルボンド
焼結後の容積で20〜40％の程度である。

上記の如く混合された砥粒と金属粉末との混合
物は次にメタルボンド砥石の製法に則り金型に詰
めて加圧焼結が行われる。この場合、従来のメタ
ルボンド砥石にあつてはそれが製品として適用さ
れるため完全焼結であることが必要であるが、本
発明においては特に爾後において製品として焼結
工程に付される関係上、完全焼結でなく、爾後の
粉砕に適する如く不完全焼結にする。

かくして、以上のようにして得た不完全焼結の
成形砥石は本発明方法により成形砥石の素材とし
て使用に供されるため、その砥粒層部を適宜の粉
砕手段例えばハンマー等によつて粉砕する。

前記不完全焼結の場合には粉砕が完全焼結の場
合より行い易く有利である。何故ならば通常の完
全焼結は500℃、１時間処理であるが、不完全焼
結の場合には400℃、30分程度で行われ、砥粒層
は割れ易い状態に置かれているからである。

この不完全焼結において粉砕したものを次の砥
石成形に先立ち、予め完全焼結状態にすることも
取扱い上、考えられないこともないが、爾後の砥
石成形時における焼結時において完全焼結状態と
することが工程面よりみて有利であることは勿論
である。

前記第一段階において成形粉砕された粒塊状砥
石片は一旦篩を通して所要の平均粒径0.3〜３mm
程度のものに選粒され、本発明における第二の工
程である砥石成形工程に付される。この際、平均
粒径が余り少さ過ぎると砥石としての研削能力及
び寿命に問題があり、一方余り大き過ぎると、例
えば５mmを越えるような場合には研削面の仕上精
度が悪化し、優れた研削仕上げを行うことができ
ない難点がある。従つて、前記範囲内の平均粒径
を使用することが好適である。

次に、上記粒塊状砥石片を砥粒とし、砥石に成
形するに際し、結合剤が再び混合されるが、この
結合剤として軟質金属が使用される。かくして前
記の粒塊状砥石片に対し、ブロンズ、鉄等の軟質
金属結合剤を混合し、これを所定の金型に詰め加
圧下で加熱して砥石製品に完全焼結成形する。

混合に際し、粒塊状砥石片と結合剤との混合比
率は成形後の容積で70：30前後が最も効果的であ
る。しかし必らずしもかかる混合比率に制約され
るものではなく、使用用途に応じ適宜改変可能で
ある。

なお、結合剤は前記の如く軟質金属であるが、
既存砥石に含まれている例えば炭化珪素粉末、氷
晶石粉末が含有されていてもよく、又、少量のダ
イヤモンド又は立方晶系窒化硼素砥粒を含んでい
ても本発明の目的を逸脱しない限り何等差し支え
ない。

かくして成形された粒塊状砥石片を素材とした
砥石はその後、通常の仕上げならびに構成手段に
基づきアルミニウムボデイに接着して所要形状の
製品として研削に供される。

以上の如き本発明方法によつて作られた砥石は
粒塊状砥石片が軟質金属結合剤層中に多数混在し
ており、砥石表面では各粒塊状砥石片を包囲する
ような網状組織の結合剤層が現れる。

この結合剤層は通称、砥粒を含んでいないの
で、その後においてドレツシングを行うとか、加
工材を少し研削すれば第２図顕微鏡写真に示され
るように結合剤層は砥粒層部より凹んでいる状態
となる。この凹んでいる網状結合剤部は研削時に
研削液の良好な流通路となり、冷却効果を高める
と共に研削切粉を効率よく除去せしめて研削焼け
を防止する役割を有し、研削能率の向上を図るこ
とができる。

（実施例） 以下本発明方法を更に実施例によつて説明す
る。

実施例 １ 平均粒径30μのダイヤモンド砥粒と銅粉末60重
量％、錫粉末40重量％からなる混合粉末とを焼結
後の容積が35.7：64.3となるような比率で混合し
金型に詰め、圧力1000Kg／cm²で、400℃、30分間
焼結してメタルボンド砥石を製作した。

このメタルボンド砥石をハンマーで粒塊状に粉
砕し篩を通して選粒して平均粒径0.3〜３mmの粒
塊状砥石片を得た。次にこの粒塊状砥石片とブロ
ンズ結合剤とを成形後の容積比で粒塊部70％、ブ
ロンズ部30％となるように混合し、この混合粉末
を外径150mm、砥石巾10mmのカツプ型形状となる
ような金型に詰め200Kg／cm²の成形圧と500℃、１
時間の加熱を加えることにより、メタルボンド粒
塊部とブロンズ部の結合を完了させて完全焼結成
形した。

金型より取り出した新砥石層部はリング状形状
となし、これをアルミニウムボデイに接着してカ
ツプ型砥石とした。一方、比較のため30μのダイ
ヤモンド砥粒とフエノール樹脂粉末を固結後の砥
粒の容積が25％となるような比率で混合し、加圧
下、加熱固結したレジンボンド砥石と30μのダイ
ヤモンド砥粒と銅粉末60重量％、錫粉末40重量％
の混合粉末を焼結後の砥粒の容積が25％となるよ
うな比率で混合焼結したメタルボンド砥石とを製
作した。

上記の各砥石について、その性能試験としてサ
ーメツト材を被削材とし各砥石を被削材に５分間
押し当てた時の除去量を調べたところ第３図に示
す結果を得た。なお、研削方式は被削材に砥石面
を押し当てる押当方式であり、砥石周速1600m／
min押当圧15.5Kg／cm²であつた。

また、研削液としては通常使用されるソリユー
シヨンタイプを用いた。

第３図に示す結果からみて従来のレジンボンド
砥石Ｂは、研削除去速度が110m³／5minに低下す
る迄の連続研削時間は60分であり、又従来のメタ
ルボンド砥石Ｃのそれは約20分と急激に研削能率
が低下するのに対し、本発明方法による砥石Ａの
それは約110分と前者の約２倍、後者の約５倍に
連続研削時間が延長されることが判つた。

即ち、本発明方法による砥石においては、前述
した如く、その砥面に多数の研削液流通路が形成
される結果、冷却効果および切粉除去効果により
目詰り現象が少くなり、その研削能力が著しく向
上することが明らかである。

実施例 ２ 30μの立方晶系窒化硼素砥粒とコバルト粉末と
銅粉末の混合粉末を焼結後の砥粒容積が35.7％に
なるような比率で混合し、金型に詰めて2000Kg／
cm²の加圧成型後、400℃、30分間で不完全焼結し
メタルボンド砥石を製作した。

このメタルボンド砥石を次にハンマーで粉砕
し、篩を通して平均粒径が0.3〜３mmの範囲に選
粒して粒塊状砥石片を得た。

次いでこの粒塊状砥石片をブロンズを結合剤と
し成形後の粒塊状砥石片の容積が70％となるよう
な比率で混合し、以下実施例１と同様にして砥石
を製作した。

一方、比較のため30μの立方晶系窒化硼素砥粒
と、コバルト粉末と銅粉末の混合粉末を焼結後の
砥粒の容積が25％となるような比率で混合して焼
結したメタルボンド砥石と30μの立方晶系窒化硼
素砥粒とフエノール樹脂粉末を固結後の砥粒の容
積が25％となるような比率で混合して加熱固結し
たレジンボンド砥石とを製作した。

これらの砥石について被削材として高速度鋼材
（SKH−９）を用いて実施例１と同様にして性能
試験を行い、第４図に示す如くメタルボンド初期
研削除去速度を調べたところ、立方晶系窒化硼素
砥粒の490mm³／５分に対し、本発明砥石は670mm
^３／５分と従来の砥石に比して遥かに優れたもの
であつた。

（発明の効果） 以上のように本発明方法による砥石はメタルボ
ンド砥石又は立方晶系窒化硼素砥粒と金属粉末と
を混合し、一旦不完全焼結して形成したメタルボ
ンド砥石を粉砕して粒塊状砥石片となし、これを
砥粒として軟質金属結合剤によつて焼結成形した
ものであるから、成形砥石の素材に使用するため
の粉砕時の時間が著しく短縮され、製作面で極め
て有利であると共に、砥粒層も割れ易く粉砕工程
が楽であり、しかも所要径の粒塊状砥石片として
形成し易い利点を有し、かつ爾後の成形時におい
て完全焼結されるため、何らの不都合もなく、又
得られた砥石にしても、ドレツシングを行なうと
か被削材を少し研削すると砥面に多数の研削液流
通路が形成される結果、研削時の冷却効果を高め
ると共に、研削切粉を効率よく除去せしめること
により目詰りを減少し、研削焼けを防止して研削
能率を著しく向上させることができる。

又、従来のメタルボンド砥石はその結合が脆い
場合には、製造工程時に成形割れを生じたり、又
ドレツシング仕上げ時に角部欠損が生じ、製造が
困難であつたが、本発明方法によれば、粒塊状メ
タルボンド砥石片を軟質金属結合剤で焼結成形す
るものであるから、かかる問題はなく、更に本発
明方法による砥石は、上記の如くして製造される
ものであるから、細粒砥粒を用いたメタルボンド
砥石の製作が可能であるのみならず、大直径の砥
石、あるいは凸型、凹型等の特殊形状の砥石の製
作も容易となり、しかも軟質金属結合剤による弾
性を具備する等、粒塊状メタルボンド砥石片と軟
質金属結合剤の組み合わせによる特長を有してお
り、本発明方法による砥石は従来のメタルボンド
砥石を著しく改善した極めて有用性に富む砥石で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来のメタルボンドダイヤ
モンド砥石及び本発明方法による砥石の砥面組織
を示す顕微鏡写真（40倍）、第３図はダイヤモン
ド砥粒各砥石の研削除去速度と連続研削時間との
関係を示すグラフ、第４図は立方晶径窒化硼素砥
粒各砥石の研削性能試験の結果を示す棒グラフで
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ダイヤモンド砥粒又は立方晶系窒化硼素砥粒
   と金属粉末とを混合し、該混合物を一旦、400℃、
   30分間処理により不完全焼結してメタルボンド砥
   石に形成し、これを適宜の粉砕手段を用いて粉砕
   し、平均粒径0.3〜３mmの粒塊状砥石片となした
   後、該粒塊状砥石片を軟質金属の結合剤によつて
   完全焼結成形せしめることを特徴とする粒塊状砥
   石片を砥粒とする砥石の製造法。