JPH0412909B2

JPH0412909B2 -

Info

Publication number: JPH0412909B2
Application number: JP62095886A
Authority: JP
Inventors: Kenji Hayasaka
Original assignee: Noritake Diamond Industries Co Ltd
Current assignee: Noritake Diamond Industries Co Ltd
Priority date: 1986-04-19
Filing date: 1987-04-18
Publication date: 1992-03-06
Also published as: JPS6354488A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は結合剤粉末とダイヤモンド砥材パウダ
ーを混合し焼結したいわゆるインプレグネイテツ
ドタイプのダイヤモンド砥材およびボラゾン砥石
等、切断および研削砥石とその製造法に関する。〔従来の技術〕研削砥石は、一般的に裸の砥材と単一の結合剤
から構成されている。研削砥石における結合剤の主要な役割は、 (1) 砥材の保持 (2) 砥材埋まり込み防止のための支持 (3) 砥石の摩耗速度コントロールの３点にある。ところが、単一の結合剤でこれら３つの役割を
同時に調整することは非常に難しい。例えば砥石
の切味向上のために砥石の摩耗速度を大きくしよ
うとするとき、軟質のボンドにするのが一般的で
あるが、同時に砥材の保持力および砥材の支持力
が低下し、目的とする切味向上が達成できないと
いう問題があつた。このため、例えば特開昭55−65075号公報、特
開昭56−39862号公報等に記載のように、レジン
ボンド用砥材として電着、スパツタリング、化学
蒸着、電解メツキ、無電解メツキなどによつて
Ni、Cu、Tiを被覆したメタルコート砥材が開発
され、物理的、化学的に砥材の保持する強度の向
上が図られている。〔発明が解決しようとする問題点〕しかしながら、これらのメタルコート砥材は、
結合剤が最も軟質のレジン結合剤の砥石において
は効果があるが、さらに強度の高いメタル結合
剤、ビトリフアイド結合剤の砥石では、前述のメ
タルコート砥材よりマトリツクス結合剤の方が強
度が強い構造となる。したがつて、これらの被覆
砥材においては被覆の効果が殆どないか、あるい
は効果以上に、コスト高となつて実用化できない
というのが現状である。本発明の目的は、従来の被覆砥材を使用した砥
石における欠点である結合剤による砥材保持力の
問題を解決して、レジン結合剤はもとより、メタ
ル結合剤、ビトリフアイド結合剤でも利用でき、
切味、耐用ともに優れた高い性能の砥石を得るこ
とにある。〔問題点を解決するための手段〕本発明の切断および研削砥石は、0.03〜２mmの
砥材粒子が周辺を造粒結合剤によつて支持され、
さらに同造粒結合剤外領域が造粒結合剤より低硬
度のマトリツクス結合剤によつて固定された二重
構造の結合剤組織とすることによつてその目的を
達成したものである。そして、この砥石は、粒径が0.03〜２mmの砥材
粒子表面を接着性液体によつて均一に湿化し、同
湿化した砥材粒子を粒径が砥材粒子径より小さ
く、焼結可能な粉体と混合して造粒し、乾燥後接
着性液体による均一な湿化と前記焼結可能な粉体
との混合造粒を繰り返して得た造粒体をマトリツ
クス結合剤と混合して成形後、焼成することによ
つて製造することができる。造粒結合剤としては、主として砥材の保持力、
支持力の高いものを選定し、マトリツクス結合剤
としては砥石の摩耗を適度に制御するための結合
剤を選定することによつて高い性質の砥石を得る
ことができる。核となる砥材としては、ダイヤモンド、ボラゾ
ン、炭化タングステン、炭化珪素、アルミナなど
一般に使用される粒径0.03〜２mmの砥材粒子を核
として使用する。砥材粒子の周りに付着させる造粒結合剤の粉体
としては、金属、金属化合物、無機質、有機質お
よびこれらの物質を所定の組成で混合した混合粉
末などで、砥材粒子表面に均一に付着させる点か
ら粉末の粒径が砥材粒子の径よりも小さいものが
良い。造粒結合剤としての粉体の種類は幅広く、
砥石の用途及び目的とする性能に応じて、任意に
選択的に使用でき、砥石の製造のためのマトリツ
クス結合剤とは異なつたものが使用できるが、後
の砥石焼成時にマトリツクスとなる結合剤と同時
に焼成される性質を有することが必要である。造粒に際して使用する接着性液体は、後工程の
焼成で完全に飛散し焼成に悪影響を及ぼさない性
質のものを使用する。好適には、パラフイン系有
機溶剤、ポリビニルアルコール（PVA）、セルロ
ース系有機溶剤等があり、溶媒によつて適度の粘
性を有するように調整する。造粒工程は、砥材に回転運動を与えながら、熱
分解性の接着性溶液と造粒結合剤の粉末を交互に
散布して、雪だるま式に造粒成長させる。具体的
には、核となる砥材粒子に上記の液状の接着剤を
砥材の全表面が均一に濡れる量散布し、多過ぎた
分量は取り去る。次いで造粒結合剤である粉体を
容器に投入する。粉体と表面の濡れた砥材を混合
撹拌し、砥材表面に造粒粉体を均一に付着させ
る。造粒された砥材と、余剰の粉末を砥粒サイズ
より細かい篩上に移し、造粒砥材と余剰粉末を分
離する。造粒砥材は再度接着剤の散布と粉体の付
着工程を繰り返す。これにより、２層、３層と造
粒粉末が付着していき、所定の量の造粒結合剤粉
末の付着した砥材を得ることができる。第１図に造粒処理回数と造粒結合剤の付着量の
関係と共に、砥材粒度と造粒の成長速度との関係
を示す。同図は、砥材として合成ダイヤモンド
を、また造粒結合剤として、1.7μm平均粒径を有
する50重量％WC−50重量％Coを、容量1500c.c.の
造粒機中に投入して、回転数20rpmで処理したも
のである。同図から、各粒径の砥材に対して付着
させる造粒結合剤の量を自由に変化させることが
できることを示しており、造粒結合剤の付着量に
よつても、砥材の保持力、支持力に変化を与える
ことができ、これも本砥材製法の大きな特長であ
る。このようにして得られた造粒砥材は、通常の方
法により、マトリツクス結合剤を用いて成形し、
焼成して砥石を得ることができる。第１表に、メタル結合剤における造粒のための
結合剤とマトリツクス結合剤との好ましい組み合
わせ例を示す。造粒結合剤は砥材の保持の向上を
目的とするために、マトリツクス結合剤より硬さ
と強度とが高いものを選定する。しかしながら、
あまりにも高すぎると、目詰まりの原因となるの
で硬さと強度の差が極端に大きくない範囲に抑え
る必要がある。〔作用〕第２図は本発明に係る砥石のミクロ構造とその
作用を模型的に示す図である。同図に示すように、砥材１が造粒結合剤２によ
る支持力ａによつて保持され、さらに、この造粒
結合剤２がマトリツクス結合剤３で固められた二
重構造の結合剤組織が形成されている。砥材１は
造粒結合剤２による支持力ａによつて保持されて
その脱落が防止され、マトリツクス結合剤３は砥
石の摩耗を制御する機能を果たし、砥材１の結合
剤２，３中への沈み込みが少ない砥石を得ること
ができる。

〔実施例〕

実施例１ダイヤモンド砥石の中でも、重研削用に属する
切断ブレードを製造した。第３図のミクロ外形に示す平均粒度400μm
（＃40）のダイヤモンド砥粒に、50重量％WC−
50重量％Coの造粒結合剤を砥粒に対し600重量％
付着させて第４図に示す造粒砥材を調製した。同造粒砥材6.6gと10重量％WC−90重量％Coの
マトリツクス結合剤43gを混合、成形して、水素
雰囲気中800℃で焼成して、175^D×38^L×2.1^T×
5.0^X×12^Nのサイズ切断ブレードを作成した。比
較のために、上記砥粒をマトリツクス結合剤のみ
で焼成したものを同一条件で作成した。これらの
切断ブレードを乾式と湿式の切断試験に供した。
第５図と第６図にその試験条件と結果を示す。乾式と湿式との両方のテスト結果は、本発明に
よるものは、比較例の場合の約２倍の砥石寿命を
示し、切断速度も15〜30％向上した。乾式試験後に、結合剤から突出した砥材の高さ
を測定した。測定方法は両センターのアーバーに
ブレードを取付け、ブレードの外周に触針を当て
て行つた。その測定結果を第７図と第８図に示
す。本発明による第７図に示すものは、平均
120μm高さであつたのに対して、第８図に示す比
較例の場合は70μmであるに過ぎなかつた。また、砥粒に対する造粒結合剤の付着量と乾式
切断に於ける切断性能の関係を調べた。第５図と
同一の条件で試験を行い、第９図に示すような結
果を得た。同図から明らかなように、付着量が
600重量％の時に切断速度のピークがある。造粒
結合剤の付着量が600重量％までは砥材の保持力
の向上が切断速度にプラスとして作用し、それ以
上では、保持力が高過ぎて目詰まりが生じ、切断
速度が低下することを示している。第１０図と第１１図の写真に、上記それぞれの
切削後の破断面構造を示す。本発明の場合を示す
第１０図には破断面に破砕した砥材Ａが存在する
のに対して、比較例を示す第１１図の場合には破
断面に完全な形の砥材Ａが残り、また、部分的に
は砥材が抜け去つた跡Ｂが示されている。これは本発明による造粒砥材中に砥材が強力に
保持されたために、ダイヤモンド砥粒が破壊され
たもので、本発明により得られた砥石の切削性の
良さを示している。実施例２難削材であるセラミツクスの研削用として、メ
タルホイールを本発明に基づいて製造した。粒度800μm（＃80）のダイヤモンド砥粒に、30
重量％Co−Ni、70重量％ブロンズからなる造粒
結合剤を500重量％付着せしめ、これに100重量％
のブロンズのマトリツクス結合剤を用いて、水素
雰囲気中700℃で、150^D×1.5^T×50.8^Hのサイズの
ホイールを作成し、また、比較例として砥粒をマ
トリツクス結合剤のみを用いて同様のホイールを
製造した。両ホイールを用いてアルミナセラミツクスの研
削試験を行つた。試験条件とその結果を第１２図
に示す。本発明のホイールの消費電力は比較品よ
り20％高い。この消費電力が高いということは、
砥粒が被削材に良く食い込んだことを示し、その
分だけホイールの切れ味が良いことを示してい
る。また、研削比も本発明によるホイールは比較
例に対し、約30％向上した。第１３図および第１４図に両ホイールにおける
研削面の面粗度を示す。第１３図に示す本発明の
ホイールによる場合の方が第１４図に示す比較例
の場合よりも面粗度が粗いことが判る。このこと
は、本発明によるホイールの方が被削材に深く喰
い込み研削性が本発明の場合の方が良いことが判
る。第１５図および第１６図は研削試験後の両ホイ
ールの表面状態を示す図であり、第１５図に示す
本発明による場合は、砥材１の数が多く、個々の
砥材１が多く、ボンドテール１０が目立つてい
る。これに対して第１６図に示す比較例の場合に
は砥材１の脱落が多い。このように、本発明のホイールは比較例と比較
して砥材の目立ちが良く、また、脱落が少ないた
め、高い研削性能を示す。さらにセラミツクス等
の高い剛性材料では、その高い切削抵抗によつて
も比較例の場合のような砥材の沈み込み現象が改
善されたことが判る。〔発明の効果〕本発明によつて、特性の調整を簡単に行なうこ
とができ、しかも任意の厚みで且つ任意の特性を
有する砥粒砥材を安価に、しかも効率よく製造で
きる。この造粒物から得た二重構造の結合剤組織を有
する砥石は、 (1) 砥材の保持力が高いために、砥材の突出量を
大きく取ることができ、しかも砥材の脱落も小
さくなる、 (2) 砥材そのものは研削抵抗による結合剤中への
沈み込みがなく、常に砥材が高く突き出した状
態を維持でき、従つて、被研削材への砥材の食
い込みが良い、さらに、 (3) 本発明によつて得た造粒砥材は、焼結用粉体
との比重差を小さくできるために、砥石とした
場合の砥材の分散が良く、個々の砥材の作動効
率が良い、等によつて、砥石の切れ味と耐用性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は造粒処理回数と造粒結合剤の付着量の
関係と共に、砥材粒度と造粒の成長速度との関係
を示す。第２図は結合剤の二重構造を有する砥石
の組織の説明図である。第３図〜第１６図は本発
明の実施例における各特徴を示す図であり、第３
図、第４図、第１０図、第１１図、第１５図及び
第１６図は粒子構造を示す顕微鏡写真である。１…砥材、２…造粒結合剤、３…マトリツクス
結合剤。

Claims

【特許請求の範囲】１砥材粒子が周辺が焼結可能な造粒結合剤によ
つて支持され、さらに同造粒結合剤外領域が、前
記造粒結合剤より低硬度のマトリツクス結合剤に
よつて、固定された二重構造の結合剤組織を有す
る切断および研削砥石。２砥材粒子表面を接着性液体によつて均一に湿
化し、同湿化した砥材粒子を粒径が砥材粒子径よ
り小さく、焼結可能な結合剤粉体と混合して造粒
し、乾燥後接着性液体による均一な湿化と前記焼
結可能な粉体との混合造粒を繰り返して砥材粒子
が前記焼結可能な結合剤粉体によつて包まれた造
粒体を得、この造粒体をマトリツクス結合剤と混
合して成形後、焼成する切断および研削砥石の製
造法。