JPH03277472A

JPH03277472A - ダイヤモンド砥石

Info

Publication number: JPH03277472A
Application number: JP7829990A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Inome; 猪目　哲也
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-03-27
Filing date: 1990-03-27
Publication date: 1991-12-09

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、被加工体の切断、切削、研削および研磨加工
などに使用されるダイヤモンド砥石（ツールの表面に層
状に形成させた砥石を含む）に関する。

（従来の技術）従来、ダイヤモンド砥石として使用されている砥石は結
合材の違いによりレジンボンド砥石、メタルボンド砥石
、電着砥石およびビトリファイドボンド砥石に区分され
る。

レジンボンド砥石は、結合剤として合成樹脂を、充填剤
としてＳｉＣ粉を、潤滑側としてグラファイト粉を用い
、ダイヤモンド砥粒と共に混合攪拌し、金型に充填し、
脱型後冷間ブレスを行い、さらに熱間ブレスにて成形す
ると同時に硬化させ、製造する。樹脂としてはフェノー
ル系、ポリイミド系、ポリエステル系、エポキシ系等の
樹脂が使用される。レジンボンド砥石は研削性に優れ、
良好な仕上面が得られる。

メタルボンド砥石は金属粉末をダイヤモンド砥粒と共に
混合攪拌し、金型に充填し、脱型徐冷間プレスを行い、
約８００℃前後で焼成した後熱間プレスを行って成形す
る。使用される金属粉末はブロンズ系、スチール系、コ
バルト系、タングステン系等の粉末である。

メタルボンド砥石は結合剤自体の強度、耐摩耗性が高く
、砥粒の保持力が強い、また、形くずれしにくく、寿命
が長い。

電着砥石はニッケルを主成分とする電解液を用いて電気
メツキ法により製造される砥石である。

電気メツキにより母材表面に砥粒を固着したものである
が、ダイヤモンド電着層が薄いため、予め母材を砥石の
形状に機械加工しておくことが必要である。砥粒の保持
、突き出しが他の結合剤を用いた場合よりも良く、研削
速度が大きい、さらに、砥石表面における砥粒の密度が
きわめて高く、切れ味が良い、また、表面の砥粒切れ刃
が不揃いであることから仕上面粗さが粗く、粗加工に向
いている。

ビトリファイドボンド砥石はダイヤモンド砥粒の結合剤
として珪酸ソーダ等を主成分とするガラスを用いる。こ
の砥石の多くは気孔を持ち、切れ味が良い、また、耐熱
性に優れている。ビトリファイドボンドは硬くて脆く、
被削材や研削の仕方によっては破損等を起こし易く、用
途は限定される。

（発明が解決しようとする課題）従来ダイヤモンド砥石として使用されている上記のレジ
ンボンド砥石、メタルボンド砥石、電着砥石及びビトリ
ファイドボンド砥石にはそれぞれ次のような短所がある
。

レジンボンド砥石はダイヤモンド砥粒の結合剤が樹脂で
あることからメタルボンド砥石と比較して砥粒保持力が
弱（、耐摩耗性、耐熱性が劣る。

そのため、砥粒の脱落および砥石形状の変化が速く、形
状修正などツーリングを繰り返さなければならないため
砥石の寿命も短くなる。

メタルボンド砥石は結合材が金属であるため、一般に耐
摩耗性が高く、形くずれしにくいが、砥粒を砥石表面か
ら突出させるなど、ドレッシングを繰り返して研削能力
を回復させなければ十分な切れ味を保持することはでき
ない。また、砥石またはツールの外径が直径２■■以下
になると、ツーリングを行う際加工圧により砥石やツー
ルが変形し使用に耐えないことがある。

電着砥石はダイヤモンド砥粒層が薄いため表面層のダイ
ヤモンド砥粒が摩耗すると切れ味が悪くなり、加工能力
がなくなる。このため、他のダイヤモンド砥石と比較し
て砥石寿命が短い、また、一般にドレッシングおよびツ
ーリングをして“使用することができないため表面の砥
粒切れ刃の位置が不揃いであり、加工面が粗い。

ビトリファイドボンド砥石は珪酸ソーダ等を主成分とす
るガラスを結合剤としているため硬くて跪く、加工と同
時にドレッシングされ絶えず切れ刃を生成しているが、
破損しやすく取扱いに注意が必要である。また、結合剤
の脱落により砥石の形が変形するので、たびたびツーリ
ングを行うことが必要である。

上記のように、ダイヤモンド砥石には使用されている結
合材の特性に応じてそれぞれ長所と短所があり、使い分
けられているのが現状であるが、電着砥石を除きいずれ
もプレス成形されるため砥石の形状に限界がある。すな
わち、微細な砥石又は複雑な形状を有する砥石の作製は
困難である。

本発明は、上記の状況に鑑み、外径２ＩＩ１１以下の微
細な砥石あるいは複雑な形状を有する砥石であっても作
製が容易で、しかも寿命が長い砥石を提供することを目
的とする。

（課題を解決するための手段）本発明の要旨は、「金属マトリックス中に金属被膜を有
するダイヤモンド粉末が分散されていることを特徴とす
るダイヤモンド砥石」にある。

第１図は、本発明のダイヤモンド砥石の一例の断面の拡
大模式図である。同図において、■は金属マトリックス
、２はダイヤモンド粉末、３はダイヤモンド粉末２を被
覆する金属被膜で、このように構成された砥石がツール
４（支持体）の表面に層状に形成されている。

本発明のダイヤモンド砥石を製造するには、例えば、結
合剤としての金属を溶融し、金属被膜を有するダイヤモ
ンド砥粒を添加混合して分散させ、この混合体を型の中
に鋳込み、あるいはディッピング法により工具表面に砥
粒層を形成させる。

（作用）本発明に用いられる金属マトリックスとしては、砥石の
剛性、耐摩耗性、ダイヤモンド粉末の保持力、切れ味等
種々の異なった特性を持たせるため広範囲な金属が使用
できる。ただし、その金属の溶融状態においてダイヤモ
ンド粉末表面の金属被膜を溶解するような高融点の金属
は使用できない。

また、ダイヤモンドは酸化雰囲気中では６００°Ｃ前後
で酸化し始める。従って、この温度より低い融点を有す
る、例えば半田やろう材等の金属が好適である。

ダイヤモンド砥粒に金属被膜を形成させるのは、ダイヤ
モンド砥粒と溶融金属との濡れ性をよくし、金属マトリ
ックスとダイヤモンド粉末を強固に結合させるためであ
る。

金属被膜としてはダイヤモンドとの結合を強固にするた
め、炭化物をつくるダンゲステン、タンタル、チタンお
よびジルコニウムや炭素と固溶する鉄、コバルト、マン
ガン、クロム、ニッケルおよびプラチナ、さらに銅が好
ましい。

金属被膜の厚みは特に限定されないが、あまり薄いと溶
融状態の金属マトリックスと反応し、あるいは固溶して
金属被膜が除去されるので、１μ−以上とするのが望ま
しい。

ダイヤモンド砥粒への金属被膜形成方法としてはＣＶＤ
法、ＰＶＤ法及び無電解メツキ法等が適用できる。なお
、金属被膜表面の酸化により金属溶融体との濡れ性が劣
化するので、金属皮膜表面に金等の酸化防止膜を形成さ
せておくのがよい。

ダイヤモンド砥粒の粒径は得ようとする被加工物の表面
粗さに応じて選択する。被加工物の材質により異なるが
、一般に粒径が大きいほど加工面は粗（なる。

（実施例）全長５０ｓ＋ｍ、シャンク部の直径が３　ｍｎ＋、先端
部の直径が１．５１の鋼製支持体の先端部に外径２１Ｉ
１１、長さ２０ｍ■のダイヤモンド砥石層を形成させ、
荒研削加工用ツールを作製した。作製にあたっては、平
均粒径４０μ−のダイヤモンド粉末を砥粒として使用し
た。

まず、砥粒表面に無電解ニッケルメッキにより厚みが約
１μ−のニッケル被膜を形成し、さらにニッケル被膜表
面の酸化を防止するため厚み約０．０５μｍの無電解金
メツキを行った。次いで、銀ろう（ＢＡｇ８　ＪＩＳ　
Ｚ　３２６１）を８００″Ｃに加熱して溶融し、この溶
融銀ろう中に前記のニッケル金被膜を有するダイヤモン
ド砥粒を銀ろうｌ　ｃ＋ｍ’当たり４．４カラツト（０
，８８ｇ、ダイヤモンドのみの重量）の割合で入れ攪拌
分散させた。この混合物を鋳込みおよびデインピングに
使用した。

第２図は本発明のダイヤモンド砥石の概略製造工程図、
第３図および第４図はそれぞれ鋳込み法およびディッピ
ング法の概略説明図である。

鋳込み法では内径２１１１１、深さ２０１１１１の穴を
有する鋳込み型６に網支持体５の先端部を挿入し、ダイ
ヤモンド砥粒と溶融ろうの混合物７を型６内に流し込み
自然冷却し、凝固させた後脱型して所望の加工用ツール
を得た。

デインピング法では網支持体５の先端部を回転させなが
ら溶融ろう混合物７中に浸漬し、１分後に回転させなが
ら引き上げ、軸を水平にし、ろう材が凝固するまで大気
中で回転をつづけ、所望の加工用ツールを得た。

第５図および第６図はそれぞれ本発明の鋳込み法および
ディッピング法によって作製したダイヤモンドツールの
断面の一部の概略模式図、第７図は従来使用されている
電着ダイヤモンドツールの断面の一部の概略模式図であ
る。これらの図において、８は金属薄膜、９はダイヤモ
ンド砥粒、ＩＯはろう材、１１はメツキ層である。これ
らの図から、従来の電着ツール（第７図）に比較して本
発明のツール（第５図、第６図）は砥石層が厚いことが
わかる。

また、本発明のダイヤモンドツールを水冷しながらアル
ミナセラミックスの研削加工に使用したところ、砥石寿
命は電着ツールに比較して、鋳込み法によるツールでは
５倍、ディッピング法による′ツールでは３倍であった
。

（発明の効果）本発明のダイヤモンド砥石は製造方法が従来法と比較し
て容易であり、複雑な形状を有する砥石や従来成形困難
であった細径のダイヤモンド砥石を容易に作製すること
ができる。

さらに、結合剤として用いる金属を選択することにより
被研削物の特性に応じた砥石を作製でき、また、砥粒層
が厚いので従来の電着ダイヤモンド砥石に比較して砥石
寿命が長いという長所を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のダイヤモンド砥石の一例の断面の拡
大模式図である。第２図は、本発明のダイヤモンド砥石の概略製造工程図
である。第３図および第４図は、本発明のダイヤモンド砥石を製
造する際に用いる鋳込み法およびディッピング法の概略
説明図である。第５図〜第７図は、ダイヤモンドツールの断面の一部の
概略模式図で、第５図は鋳込み法で作製した本発明のツ
ール、第６図はディッピング法で作製した本発明のツー
ル、第７図は従来の電着ダイヤモンドツールの図である
。

Claims

【特許請求の範囲】

　金属マトリックス中に金属被膜を有するダイヤモンド
粉末が分散されていることを特徴とするダイヤモンド砥
石。