JPH0366569A - 超硬砥粒研削砥石の製造方法 - 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〕 この発明は玉軸受外輪の軌道面を研削するための超硬砥
粒研削砥石の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、回転砥石外周の研削面がＲ（アール）形状の曲面
を有するビトリファイド結合剤からなる研削砥石の成形
方法には、つぎのようなものがある。

まず第一の方法は、円筒状の砥石本体の周囲に沿って、
立方晶窒化はう素（以下ＣＯＮと略記する）またはダイ
ヤモンド等の超硬砥粒からなる円筒状で厚内の研削砥石
層を形成し、焼成した後、この研削砥石層の外周面を所
定のＲ形状曲面に寸法仕上げをするというものである。

この方法は、予め焼成されたビトリファイド砥石類似物
を砥石本体として、これを金型キャビティ内に配位し、
この砥石本体の周囲に超硬砥粒研削層を構成する生の原
材料を充填した後加圧し、脱型および焼成するか、また
はビトリファイド砥石類似物の生原材料を砥石本体とし
、これと超砥粒研削層を構成する生原材料とを同一金型
キャビティ内のそれぞれの位置に充填し、一体成形した
後焼成する（たとえば特公昭５２−３１４７号公報）か
して最後に寸法仕上げをするのである。

その他の方法としては、円板状をした砥石本体の外周部
を、半径方向の断面形状で予め円筒形状もしくはＲ形状
に仕上げられたセラ逅ツク質焼結支持体または中間支持
体の外面周囲にアイソスタティック成形性（ラバープレ
ス）によって、Ｒ形状曲面を有する超硬砥粒研削層を形
成する（たとえば有機成形助剤研究会企画「セラミック
ス底形用バインダー有機成形助剤の選定と利用技術：総
合資料集」第３５〜４３頁、経営開発センター出版部昭
和５９年３月２９日発行）という方法が挙げられる。

これら従来の方法の中で、円筒状の砥石本体と同心でこ
の外周部に超硬砥粒研削層を形成する方法においては焼
成後の円筒状研削部から所望のＲ形状曲面に仕上げる必
要があり、この際余分の研削層は研削除去され、高価な
超硬砥粒を無駄に消失することになり好ましくない、ま
た、円筒状の砥石本体の外周部に超硬砥粒研削層を固着
するときは玉軸受外輪の軌道面研削において、Ｒ形状を
した加工物の凹曲面を研削するため、砥石はツルーイン
グ、ドレッシングを含めてＲ形状凸曲面に減耗して行く
結果、円筒状砥石本体に沿って成形された超硬砥粒研削
層は、最終の砥石寿命時には凸Ｒ形状の未使用部分を残
したまま廃棄されることになり、経済上域に不利である
。さらに、砥石本体周縁に超硬砥粒研削層を構成する全
原材料を充填圧縮する方法において、比較的均等な厚み
の研削層を形成すためには、圧縮前に原材料を予め均等
な厚みになるよう金型に充填し得るよう充分配慮してお
く必要があると同時に、圧縮時において原材料の金型キ
ャビティ内での移動を容易にするために、研削層の厚み
は半径方向で少なくとも２閣は必要となって来る。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上述べたように、従来の技術においては、砥石本体の
外周部分に形成される超硬砥粒研削層の最終寸法形状仕
上げ工程中における研削除去、砥石寿命到来時に残留す
る未使用部分の形状、さらに超硬砥粒研削層の厚みを比
較的均等にするためには半径方向の厚みが最低２閣は必
要であることなどから、高価な超硬砥粒を無駄に消費し
、資源的にも経済的にもかなりの損失を招いていること
になり、このような問題点を解決することが課題となっ
ていた。

（課題を解決するための手段） 上記の！１題を解決するために、この発明は製品の形状
寸法に予め合わせて仕上げられた砥石本体の外周表面に
、超硬砥粒を含む流粘体を均等な厚みで被覆し、乾燥固
着させた後焼成して、砥石本体表面に等原油面状の超硬
砥粒研削層を形成するという超硬砥粒研削砥石の製造方
法を採用したものである。以下その詳細を述べる。

まず、この発明における砥石本体の材質は従来のものと
特に変更する必要はなく、通常の場合、セラミック質焼
結体で研削砥石として高速回転、Ｉｉ撃等に対して充分
な機械的強度を具備し、また後述する超硬砥粒研削層の
固着力を高めるために膨張係数の小さいものであればよ
く、具体的には、たとえば炭化けい素砥粒をビトリファ
イドボンドで結合した硬結合皮砥石または低膨張性エン
ジニアリングセラミックスが適用できる。そしてこの発
明における砥石本体は予め最終製品の形状寸法に合わせ
て仕上げられているという点で従来のものと明らかに相
違するものである。したがって、この発明における砥石
本体の外周面はこの時点で既にＲ形状曲面など所望の形
状寸法に仕上げられていることになる。

つぎに、この発明における流粘体とは前記したＣＢＮま
たはダイヤモンドなどの超硬砥粒（以下砥粒と略記する
）を上記の砥石本体の外周面に均等な厚みの被覆層にし
て付着させるためのものであり、砥粒とビトリファイド
結合剤または人工気孔剤などからなり、各混合成分が均
一分散系を維持できるまでに充分な粘性を有し、しかも
回転する砥石本体の外周面に容易に付着して滴下しない
程度にまでペースト状、クリーム状またはプラスチゾル
状を保ち、適度の高粘度であることが必要である。この
ような状態を維持させるためには、可塑性に冨むビトリ
ファイド結合剤の選択と、さらに有機結合剤、たとえば
、各種澱粉、トラガントガム、アルギン酸塩、ゼラチン
などの天然高分子、カルボキシルメチルセルローズ（Ｃ
門ｃ）のような半合成高分子、またはポリビニルアルコ
ール、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレングリコー
ル等の合成高分子など、を適宜選択使用することが必要
であるが、さらに粘性の微調整のために、各種の無機も
しくは有機の解膠剤を随時使用することも出来る。要す
るにこのような結合剤等を用いて調整される法帖体の粘
土は、具体的には１００００〜１５０００ｃＰ　（ｎ＋
Ｐａ　−ｓ　）であることが望ましい。

なぜならば、粘土が１００００ｃＰ未滴の場合には、法
帖体の砥石本体外周面への付着量が不充分で、均等な厚
みの被覆層が得られず、また１５０００ｃＰを超える高
粘度では、スリップ現象による層分離などを生じ易くな
り、付着量は返って減少し、被ｒｇＩ層の厚みが不均一
となる傾向が見られるようになるからである。したがっ
て、このような粘度の流帖体を得るためには、たとえば
砥粒の結合剤に、特公昭５７−４９３５１号公報に示さ
れるつぎの組成（モル％〉、すなわち、 ５（Ｏｘ　　　７１．７、　　Ａｈ（ｈ　　　１７．２
、ＭｇＯＯ，３、Ｃａ０　　　０．９、 Ｎａ１０　　２．１、　　Ｋｇｏ　　　　２．ＬＦｅ＊
Ｏｓ　　　Ｏ，２、ＬｉＦ　　　　５．５、のビトリフ
ァイドボンドと有機結合剤、たとえば冷水には難溶で温
水に易溶の澱粉もしくはデキストリン、とを用いて所望
の粘度の法帖体を調製するためには、澱粉もしくはデキ
ストリンの粘度約４０００ｃＰの糊化水溶液（約ｌＯ°
ボーメ）を法帖体の２〜５重量％になるように添加すれ
ば、均−分散系のクリーム状＆Ｉｌ或物が得られること
になる。

以上述べたような法帖体を砥石本体の外周面に被覆する
には、塗布または浸漬等通常用いられる塗装方法を利用
すればよいが、たとえば砥石本体を垂直にして回転（た
とえば、周速を毎分１．５〜２．５ｍ）とし、外周面を
法帖体の層中に浸漬（深さ０．３〜０．５閣程度でよい
）しながら通過させる方法は実用的で好ましい方法とい
える。そして、このような浸漬塗装を終えた砥石本体を
法帖体から引き揚げた直後に、砥石本体外周面に法帖体
が確実に安定粘着し、砥粒からなる研削層が安定して形
成されるためには、引き続いて砥石本体の外周面を、た
とえば赤外線照射のような方法で加熱（たとえば３０〜
４０℃）し、乾燥できるようにしておくとよい。

なお、乾燥、さらに焼成の工程を終えて形成される砥粒
からなる研削層が、砥石本体の外周面に確実に固着して
、剥離、脱落を起こさないためには、砥石本体と同様に
低膨張性であることは勿論好ましいことであるが、別途
耐熱性のある無機接着剤などを適宜ｉ！訳して、たとえ
ば砥石本体の接着表面に８０〜１００μ−程度の厚みに
耐熱性無機接着剤の皮膜を形成した後、法帖体を被覆す
るなどの方法を採ることもできる。

砥石本体の外周表面に、通常の場合、法帖体層を０．３
〜０．５ｍ程度浸漬付着させればよいことは前記したと
おりであるが、このことによって、その後の乾燥および
焼成工程を通じて形成される研削層が、砥石本体に対し
てより強固な接着を達成することが可能となるので、法
帖体に外周表面を浸漬しながら回転する砥石本体を僅か
ずつ引き上げて行くと、法帖体は次第に付＠量を増し堆
積する。しかし、乾燥後の研削層の厚みは、通常の場合
、最大２ｍｓを目安として浸漬処理を操作することが望
ましい。

以上述べたような砥石本体の外周表面に法帖体を付着さ
せ、所望の厚みの法帖体の被覆層が得られると、この状
態の＞ｓ　ＦＷ　ｒｉを安定して固着させるための焼成
が必要となる。そこで、形成された法帖体の被覆層の乾
燥状態をより良くするために、乾燥処理（急激な乾燥を
避けるため、６０±５°Ｃで数時間以上かける程度）を
施すことが望ましく、その後所定の条件下（たとえば１
１８０〜１２６０’Ｃ）で焼成すればよい。なお、焼成
後に砥石形状寸法を整える必要が生じても、それは僅か
な修正を施す程度で解決することができる。

〔作用〕

この発明の超硬砥粒研削砥石の！！遣方法は、砥石本体
の形状寸法を予め製品に合わせて仕上げておき、その砥
石本体の外周表面に、超硬砥粒を含む法帖体を塗布し、
乾燥、焼結の工程を経て均等な厚みの研削層を形成する
ものであるから、砥石の製造工程中は勿論のこと、砥石
の長期にわたる使用中もしくは使用後においても研削層
の作用面は偏りを生じることなく均等に消耗していくの
で、高価な超硬砥粒が使用されないまま残留する箇所は
全くなくなる。

〔実施例〕

実施例１〜６； 第１図に示すような、中心部に直径１０ｍｍの取付は用
穴を有し、外径３８閣で外周面が半径５閣の凸Ｒ面形状
に形成仕上げされた厚み７ｍ＋＋＋の円盤状の砥石本体
１と、その外周面上の厚み２±０．１ｒＩｎの研削層２
とからなる超硬砥粒研削砥石を作製した。

ここで、砥石本体１は、粒度２２０メツシュ全通の緑色
炭化けい素（ＧＣ）砥粒を特公昭５７−４９３５１号公
報に開示されている成分組成モル比（前記のとおり）と
同しビトリファイド結合剤とｒ１量比２０：７で混合し
成形した後１２５０°Ｃで焼成したものである。一方、
研削層２はつぎに示す方法で形成されたものである。す
なわち、粒度＃　１７０／　２００のＣＢＮ砥粒（米国
ゼネラル・エレクトリック社製；商品名ボラゾンＢＯＲ
ＡＺＯＮ　）と砥石本体１に用いたと同じビトリファイ
ド結合剤とを第１表に示す割合で配合し、さらに、これ
に濃度約１０°ボーメの澱第１表 粉糊化水溶液を３Ｍ量％になるよう加えて法帖体を調製
した。得られた法帖体に接触させながら前記砥石本体１
を垂直にして毎分１８回の速さで３０秒間回転させて外
周面に法帖体を付着させ、仕上がり後２±０．１ｍｍの
厚みになる法帖体の被覆を設けた。さらに、この被覆を
砥石本体１の表面に確実に固着させるために、６０’Ｃ
５１ｏ時間乾燥させた後、平均温度上昇速度毎時８５°
Ｃ，最高温度１２５０’Ｃ１不活性雰囲気を含む所要焼
成サイクル３６時間という条件で熱処理し、研削層２を
形成した。そして焼成後得られた研削層２は、初めの法
帖体から焼結体へと変化することによって、超硬砥粒の
支持力が非常に強固になり、研削砥石として好ましい性
能を現わすこととなる。また、砥石本体１を回転させな
がらその外周表面に法帖体を付着させる方法によれば従
来の技術では困難であった超硬砥粒の均一分散、曲面そ
の他あらゆる複雑形状の表面に対する２ＩＩＩＩ６以下
の比較的薄くシかも均等な厚みの被膜の形成が容易に選
択して実施できることがわかった。

第１表に示した粘性ｃＰ　（ｍＰａ・Ｓ）は東京計器製
の回転式粘度計による測定値であるが、実施例１〜４の
ように粘性が１００００〜１５０００ｃＰであれば、研
削Ｎ２の厚みも目標の２．０±０．１ｏｕａが遠戚され
、しかもその付着状態も均質であるという好ましい結果
を示したが、実施例５においては粘性の不足のため付着
力が低下し、また、実施例６においては粘性は逆に過大
であるが、層分離もしくはスリップ現象等により付着量
が返って減少し、研削層２の厚みは目標の２ｎｍには、
到達せず、また付着状態は波状を呈するなどして不均質
であり、実施例１〜４と比べて実施例５および６はいず
れも劣ることがわかった。

比較例： 前記実施例２の焼成後に得られた研削層２における砥粒
率は４４容量％、ビトリファイド結合剤（ボンド）率は
２１容量％であったので、これと対比するための研削砥
石を作製した。まず、実施例に用いたと同し超硬砥粒お
よび結合剤を混合し、デキストリン３５重量％の糊化水
ｔ８　’ｌ＆を加えて、焼成した後において実施例２と
同−砥石糺或となるように生原材料の嵩比重を予め計算
で求め、この嵩比重から各配合割合および成形圧力を定
めた。

そして、焼成後に第２図に示すような内径１０ＩＩＩＩ
ｌ、外径３３ｍ１、厚み７ｎの円盤状の砥石本体１′の
外周部に嵌合し得る外径４２瀾、内径３３間、高さ７閣
の研削層２′が取得できる大きさに成形し、これを実施
例２と全く同し条件で乾燥および焼成を行なったゆなお
、この際の砥石本体１′は、外周面が凸Ｒ状＋ｊｂ面で
ないという以外は実施例における砥石本体１と材質、寸
法さらに製法も全く同じである。このような砥石本体１
′の外周部に、エポキシ樹脂系の接着剤層３を介して、
研削層２′が取得できる大きさに焼結された前記焼成品
を嵌合して固着させた後、その外周部を半径５１１ＩＩ
ｌの凸Ｒ面形状に削り、所期寸法の研削層２′を形成し
た。

したがって、研削砥石を製作する段階で研削層２′の一
部は削り取られたことになる。さらに、この比較例にお
いて製作された研削砥石は、玉軸受外輪の軌道面研削に
おいて、半径方向の砥石使用量が２ｍを消耗した時点で
使用できなくなるので、このとき未使用の部分は凸Ｒ形
状断面で最大厚み２．５ｍ＋の形で残ることになり、高
価な超硬砥粒がかなり無駄になる。

いま、実施例２で製作した研削砥石とこの比較例で製作
した研削砥石に対しつぎの条件下で性能試験を行なった
。すなわち、内面研削盤（ＴＯＹＯ−Ｔ１１５１Ａ）を
用い、半径５Ｉ１１１の凹曲面を有する軸受鋼ＳＵＪ　
２材の硬さ）ｌ＋ｔｃ６０の加工物の溝底直径３５ｍの
曲面を研削加工する際に、ドレッシングは、直径７５閣
の総型ロータリドレッサーをダウンカットで、毎分４３
００回転でプランジドレッシングとし、砥石表面速度毎
分２３００　ｍ、加工物表面速度毎分９０ｍ、総取り化
量は直径で０．２＋ｍｓと一定にし、切込み速度は粗研
削で毎分３．６閣、仕上げ研削で毎分０．５ａｗｅ、ス
パークアウト２秒である。なお、１回のドレッシングで
加工数５０個を連続加工し、研削液は水溶性ソリュブル
油である。得られた結果を第２表にまとめた。

第２表 第２表からこの発明に係る実施例２の製品は、従来の砥
石である比較例における製品に比べて、ドレッシング直
後すなわち加工物１個目の消費電力、すなわち研削抵抗
も低く、また５０個連続加工においても低研削抵抗の水
準にあり、仕上げ面精度も悪化率が低く安定しているこ
とがわかる。また、砥石ＩＪｉ！北量も実施例２の製品
は従来品である比較例に比べて約３１５と少なく、砥石
寿命または加工精度においても優れていることは明白で
ある。

（効果） この発明は、操作が簡単でしかも確実であり、得られる
製品は、製造工程中においても、また砥石寿命の到来時
においても、高価な超硬砥粒を無駄にすることはないの
で経済的、資源的にきわめて有利な方法であるといえる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例に用いたこの発明に係る超硬砥粒研削砥
石の形状および寸法を示す断面図、第２図は比較例にお
いてこの発明に係る超硬砥粒研削砥石の対照品とした従
来品の形状および寸法を示す断面図である。 １．１′・・・・・・砥石本体、２．２′・・・・・・
研削層、３・・・・・・接着材層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）製品の形状寸法に予め合わせて仕上げられた砥石
   本体の外周表面に、超硬砥粒を含む流粘体を均等な厚み
   で被覆し、乾燥固着させた後焼成して、砥石本体表面に
   等厚曲面状の超硬砥粒研削層を形成することを特徴とす
   る超硬砥粒研削砥石の製造方法。