JPH04322971A - ダイヤモンド砥石 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ダイヤモンド砥石に
関し、詳しくはダイヤモンドドレッサーを用いて高能率
のツルーイングやドレッシングを可能とした砥石の構造
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】レジンボンドやメタルボン
ド等の結合剤によりダイヤモンド砥粒を結合して形成さ
れるダイヤモンド砥石は、砥粒が地球上で最も高い硬度
を有しているため、ダイヤモンド以外の工作物材料を高
能率・高精度に加工できるが、その反面、砥石自身のツ
ルーイング・ドレッシングは極めて難しいという面があ
る。

【０００３】すなわち、ダイヤモンド砥石をダイヤモン
ドドレッサーでツルーイングやドレッシングした場合、
切刃が同一の硬度をもった材料であるために、ドレッサ
ーの摩耗が大きく、また両者の接触部で激しいこすりが
発生して、実質的に得られる切込み量が極めて小さいと
いう問題がある。

【０００４】図３の（イ）は、レジンボンドを用いたダ
イヤモンド砥石を、ダイヤモンドロータリドレッサーで
ドレッシングした場合の切込み割合に対する加工量を示
したものであり、ドレッサーの摩耗量は、砥石のドレッ
シング量と同じ量だけ発生している。また、全体の切込
み量に対して、弾性変形による未切込み部分が９０％程
度も生じ、実際に得られるドレッシング量は極めて小さ
い。

【０００５】このため、従来のダイヤモンド砥石のツル
ーイングやドレッシング作業は、ダイヤモンドドレッサ
ーを用いずに、非ダイヤモンド系砥石を接触させて結合
層だけを削り取る方法や、放電加工や電解作用を利用し
た方法がとられている。しかし、このような方法では、
作業に著しく時間がかかると共に、研削盤上でのドレッ
シングが困難であり、また、ダイヤモンド砥石の表面形
状や振れを精度よく形成できない問題がある。

【０００６】このように従来のダイヤモンド砥石では、
ツルーイングによって高精度の砥石面を形成することが
難しい状態にあり、要求される表面粗さ等の加工物の表
面品位を得るためには、ダイヤモンド砥石の砥粒の粒度
で調整する必要がある。すなわち、良好な表面品位を得
ようとすれば、細かい粒径のダイヤモンド砥粒を用いる
必要がある。

【０００７】しかし、このような砥粒の細径化は、必然
的に加工能率の低下と砥石寿命の短縮化につながり、研
削による量産加工へのダイヤモンド砥石の適用を難しく
する要因になる。

【０００８】また、ツルーイングやドレッシングによる
砥石面精度の悪さは、高い形状精度や振れ精度が要求さ
れる総形研削へのダイヤモンド砥石の使用を難しくし、
ダイヤモンド砥石による高能率な総形研削を困難にする
問題もある。

【０００９】この発明は、上述した問題点に鑑みてなさ
れたもので、ダイヤモンドドレッサーを用いて高い能率
で高精度にツルーイング・ドレッシングすることができ
、量産加工や総形研削への適用を可能にするダイヤモン
ド砥石を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明の第１の手段は、ダイヤモンド砥粒層に、
ヤング率１５００〜４０００ｋｇｆ／ｍｍ２　、硬度Ｈ
ｖ２００〜７００、抗折力１〜１５ｋｇｆ／ｍｍ２　の
機械的特性を具備させたものである。

【００１１】また、この発明の第２の手段は、ダイヤモ
ンド砥粒層を、図１に示すように、砥粒１表面及び砥粒
１同士の接触部に付着するガラス質の結合剤２と、その
結合剤２又は砥粒１の間に介在する多数の気孔３とから
形成した構造を採用したのである。

【００１２】なお、上記の第１、第２の手段において、
砥粒層の内部に、気孔を５〜４５％の範囲の体積範囲で
含ませるようにするのが望ましい。

【００１３】

【作用】上記第１の手段の砥粒層と、従来のレジンボン
ド及びメタルボンドの機械的特性を比較すると、レジン
ボンドは、ヤング率５００〜１０００ｋｇｆ／ｍｍ２　
、硬度ＨＲＦ５０〜８０、抗折力６〜１５ｋｇｆ／ｍｍ
２　の範囲の機械的特性が、また、メタルボンドは、ヤ
ング率２５００〜５０００、硬度ＨＲＦ８０〜１２０、
抗折力５０〜８０ｋｇ／ｍｍ２　の範囲の機械的特性が
あり、本発明の砥粒層は、メタルボンドに匹敵する高い
ヤング率を有すると共に、硬度がレジン、メタルの両ボ
ンドに比べて著しく高く、その反面、抗折力がレジンボ
ンドと同程度かそれより小さいという性質を示す。

【００１４】このため、本発明の砥粒層は、外部から応
力を受けた場合、その高ヤング率により弾性変形がしに
くく変形量が小さいという特性と共に、硬くて脆い性質
より、小さな応力によっても簡単に塑性破壊されるとい
う特性をもつことになる。

【００１５】したがって、本発明の砥粒層は、ダイヤモ
ンドドレッサーから圧縮力を受けると、簡単に塑性破壊
し、結合剤同士及び結合剤と砥粒間の結合が解かれるた
め、高能率でツルーイングやドレッシングを行なうこと
ができる。また、圧縮力を受けても砥粒層がほとんどで
弾性変形せず、図３の（イ）に示すような大きな未切込
み部分が発生しないため、形状精度や振れ精度の高い加
工を行なうことができる。

【００１６】一方、第２の手段においては、ガラス質の
結合剤２が、ダイヤモンドドレッサーに用いられるメタ
ルボンドや電気メッキに比べて硬くて脆い性質をもつた
めに、ドレッサーから圧縮力を加えると、結合剤２が圧
壊されて砥粒１との結合が解かれ、ツルーイングやドレ
ッシングが可能になる。

【００１７】また、結合剤２や砥粒１の間に気孔３が存
在するため、図１の破線ｘで示すように砥石表面をツル
ーイングした場合、砥粒１が結合剤２から突出して、バ
イト等の刃物でいうすくい面ができ、切刃が形成される
。すなわち、ツルーイングと共に良好なドレッシングが
出来るという利点がある。

【００１８】なお、従来のレジンボンドやメタルボンド
においては、図２に示すように砥粒１’の間を全て結合
剤２’が埋めた構造になり、砥粒層内部に気孔が存在し
ない状態になっている。このため、砥石表面を破線ｙの
ごとくツルーイングしても、砥粒１’と結合剤２’が面
一になって切れ刃ができず、ドレッシングが全く出来な
い構造になっているが、本発明はこのような砥粒層のド
レッシング性能を大きく向上させる利点がある。

【００１９】

【実施例】

＜実験１＞４種類のダイヤモンド砥石の試験品（Ａ、Ｂ
、Ｃ、Ｄ）を製作し、従来用いられてきたレジンボンド
のダイヤモンド砥石との間で、ダイヤモンドロータリド
レッサーによるドレッシング性を比較した。

【００２０】試験品（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、結合剤原料
としてのガラス粉末及びケイ素酸鉱物粉末に、造孔材と
して熱昇華材料を結合剤原料重量の０〜４０％配合し、
その配合物に、充填剤としてのＳｉＣ（粒径＃５００）
の粉末を、結合剤原料重量に対して表１に示すような重
量割合で混合し、その混合物にダイヤモンド砥粒を混合
した状態で、結合剤原料が溶融する温度以上に焼成して
作成した。

【００２１】

【表１】

【００２２】作成された各試験品（Ａ〜Ｄ）は、ダイヤ
モンド粒度＃４００、ダイヤモンド集中度１００であり
、各試験品の機械的特性は、表１に示す通りである。 これに対して、比較対象としたレジンボンドのダイヤモ
ンド砥石は、ダイヤモンド粒度＃３２５、ダイヤモンド
集中度１００のものを使用した。

【００２３】一方、ダイヤモンドロータリドレッサーは
、メタルボンドタイプを使用し、ダイヤモンド粒度＃４
０、ダイヤモンド集中度１００のものを用いた。このド
レッサーの結合層の機械的特性は、表１に示す通りであ
る。

【００２４】比較結果を図３に示す。この図に示すよう
に、従来のレジンボンドダイヤモンド砥石がダイヤモン
ドロータリドレッサーで全くツルーイング・ドレッシン
グが出来ないのに対して、各試験品（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）
は、組成により若干の差があるものの、極めて大きなド
レッシング率を示した。

【００２５】＜実験２＞図４は、ダイヤモンドロータリ
ドレッサーでツルーイングした上記試験品Ａと、従来法
でツルーイング・ドレッシングしたレジンボンドダイヤ
モンド砥石とにより、超硬合金を平面研削した場合の加
工結果を示す。

【００２６】図に示すように、試験品Ａは、レジンボン
ドのダイヤモンド砥石に比べて、若干研削抵抗が大きい
ものの、研削比が大きく優れた研削性能を示しており、
ドレッシングが良好に行なわれていることが解る。

【００２７】＜実験３＞図５乃至図７は、実加工におけ
る効果例を示している。

【００２８】図５は、試験品Ｃと同様の結合剤成分をも
つ本発明のダイヤモンド砥石と、従来のレジンボンド砥
石、メタルボンド砥石、電着砥石を用いて、それぞれ砥
石をツルーイング・ドレッシングした後、ＦＲＭの工作
物を平面研削した場合の加工面の表面粗さを示したもの
である。

【００２９】この場合、本発明のダイヤモンド砥石は、
研削盤上でダイヤモンドロータリドレッサーによりツル
ーイング・ドレッシングを行ない、他の砥石については
従来用いられている方法によりツルーイング・ドレッシ
ングを実施した。また、上記の各砥石共、ダイヤモンド
粒度は＃１４０に、ダイヤモンド集中度は１００（電着
砥石は除く）に設定した。

【００３０】このテストでは、図５に示すように、本発
明のダイヤモンド砥石が極めて良好な結果を示し、従来
のダイヤモンド砥石では絶対に得られなかった表面粗さ
を得ることができた。これにより、本発明の砥石とダイ
ヤモンドロータリドレッサーを組合せることにより、極
めて高精度のツルーイング・ドレッシング精度を得られ
ることが確認される。

【００３１】図６は、超硬合金を円筒研削した場合の加
工例を示している。この図において、１０はダイヤモン
ド砥石、１１はダイヤモンドロータリドレッサー、１２
は超硬合金円筒物であり、超硬合金円筒物１２を矢印方
向に送りつつダイヤモンド砥石１０と逆向きに回転接触
させて研削を行なった。

【００３２】ダイヤモンド砥石１０は、ロータリドレッ
サー１１により機上でツルーイング・ドレッシングした
本発明のダイヤモンド砥石と、従来使用されてきたレジ
ンボンドダイヤモンド砥石（従来の方法でツルーイング
・ドレッシングしたもの）とを使用し、下記の加工条件
で研削を行なった。

【００３３】砥石周速度：Ｖｓ＝４０ｍ／ｓ工作物速度
：Ｖｗ＝０．２ｍ／ｓ 切込み量　　：ａ＝０．００５ｍｍ 送り速度　　：Ｆ＝１．３ｍ／ｍｉｎ 研削液　　　　：ＪＩＳＷ２種　　２％テストの結果、
レジンボンドダイヤモンド砥石では、０．８μｍＲｍａ
ｘの表面粗さを得るために＃４００のダイヤモンド粒度
が必要であったが、本発明のダイヤモンド砥石では、＃
１７０のダイヤモンド粒度で０．３μｍＲｍａｘの表面
粗さが得られた。加えて、本発明のダイヤモンド砥石は
、粒度が粗いために粗加工にも使用でき、長い砥石寿命
が得られた。

【００３４】図７は、ダイヤモンド砥石を用いて総形成
形を行なった加工例を示す。この例では、Ｒ形状のダイ
ヤモンドロータリドレッサー２１を使用して本発明のダ
イヤモンド砥石２０をＮＣ倣いにより成形し、成形後セ
ラミックス（Ｓｉ３　Ｎ４　）の工作物２２を総形研削
した。

【００３５】この場合、ダイヤモンド砥石２０は、ダイ
ヤモンド粒度＃１７０、集中度１００のものを、ダイヤ
モンドロータリドレッサー２１は、ダイヤモンド粒度＃
４０、集中度１００のものをそれぞれ使用し、研削加工
を下記の条件で行なった。

【００３６】砥石周速度：Ｖｓ＝３０ｍ／ｓ工作物速度
：Ｖｗ＝６ｍ／ｍｉｎ 切込み量　　：ａ＝０．０３ｍｍ 研削液　　　　：ＪＩＳＷ２種　　２％ロータリドレッ
サー２１の成形では、１回の成形代を５０μｍと大きく
設定したにもかかわらず、±１０μｍ以内の成形精度を
得ることができ、また、加工された工作物の仕上げ面は
、１．５μｍＲｍａｘの良好な表面粗さが得られた。

【００３７】

【効果】以上のように、この発明のダイヤモンド砥石は
、砥粒層を高ヤング率で、かつ硬く脆いものとしたので
、ドレッサーにより圧縮力を加えることにより、砥石表
面に弾性変形を起こさせることなく砥粒層を簡単に分離
・加工することができ、ツルーイング及びドレッシング
を高い能率で高精度に行なうことができる。

【００３８】したがって、この発明を利用すれば、研削
による量産加工や総形加工へのダイヤモンド砥石の適用
を可能とし、ダイヤモンド砥石の仕様分野の大幅な拡大
が図れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】ダイヤモンド砥石の砥粒層の内部構造を模式的
に示す図

【図２】従来の砥粒層の内部構造を示す図

【図３】砥粒
層の違いによるダイヤモンド砥石のドレッシング率の比
較図

【図４】砥粒層の違いによる研削性能の比較図

【図５】
砥粒層の違いによる加工面の表面粗さの比較図

【図６】
円筒研削の加工例を示す斜視図

【図７】総形研削の加工
例を示す縦断正面図

【符号の説明】

１　　砥粒 ２　　結合剤 ３　　気孔 １０、２０　　ダイヤモンド砥石

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ダイヤモンド砥粒層が、ヤング率１５
   ００〜４０００ｋｇｆ／ｍｍ２　、硬度Ｈｖ２００〜７
   ００、抗折力１〜１５ｋｇｆ／ｍｍ２　の機械的特性を
   具備していることを特徴とするダイヤモンド砥石。
2. 【請求項２】　　ダイヤモンド砥粒層が、砥粒表面及び
   砥粒同士の接触部に付着するガラス質の結合剤と、その
   結合剤又は砥粒の間に介在する多数の気孔とから形成さ
   れていることを特徴とするダイヤモンド砥石。
3. 【請求項３】　　気孔が、砥粒層の内部に５〜４５％の
   範囲の体積割合で含まれていることを特徴とする請求項
   １又は２に記載のダイヤモンド砥石。