JPH0542482A - 砥石車とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 切削速度が大で目詰まりがなく長寿命の砥石
車を製造する。 【構成】 金型８の円筒１内に上型面が平面状の下型２
を嵌め、その上に一定の厚みに結合剤を含む砥粒３より
なる砥粒層１４を形成する。その上に下面に凹凸を形成
した上型４を置き高圧で砥粒層１４を上面に凹凸を有す
る円盤状の砥石車に圧縮成型し、これを焼成する。砥石
車の凹部７の底の下部は砥粒密度が他の部分より高くな
り、高密度部１５と低密度部１６が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は主としてオフセット砥石
車に関し、更に詳しくは、砥粒密度の大きい部分と小さ
い部分を有する目詰まりのない砥石車に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の切断砥石や平砥石等の砥石車は、
炭化珪素、金剛砂等よりなる砥粒を結合剤と共に円盤状
に圧縮成型したのち、熱処理して結合剤を硬化して製造
されている。砥石車の用途に応じて、各種粒度の砥粒を
適宜配合して、これに液状又は粉状のフェノール樹脂等
よりなる結合剤を配合する。図１に示すように円筒１の
底に円板状の下型２を嵌めて、その上に砥粒３を均一に
ならして入れ、円板状の上型４を嵌合し、油圧プレス等
により加圧して全体が均一な円盤状になるように成型し
たのち、焼成を行っている。この成型の際、円盤の両面
又は中間層にガラス繊維等よりなる補強布を挟んで、プ
レスする場合もある。

【０００３】上記従来の砥石車は、金属等の切断又は切
削の際、しばしば目詰まりを起こし、切れ味が悪化し、
又摩擦熱により砥石が高温となり、砥石の寿命が低下す
るという問題があった。特にアルミニウム、真鍮等の軟
質金属を研削するときには、目詰まりが甚だしく、しば
しば目直しをする必要があった。

【０００４】そこで特開昭４９−１３２６８８号には孔
容量（多孔度）が小さく比較的硬質の扇形研削部材と、
孔容量（多孔度）が大きく比較的軟質の扇形研削部材を
交互に配設して砥石車を構成することにより、砥石車の
目詰まりを防止し、研削効率を高めることが提案されて
いる。この多孔度が小さく比較的硬質の扇形研削部材
と、多孔度が大きく比較的軟質の扇形研削部材を交互に
配設した砥石車は、その軟質と硬質の扇形研削部材をそ
れぞれ別個に、砥粒を成型、焼成してセグメントとして
製作した後、これらを交互に配列して互いに接着等によ
り円盤状に組立たものであって、その製造工程が極めて
複雑であり、扇形のセグメント同志の接着強度が弱く、
研削作業中にその砥石車のセグメントの接着部分から欠
けたり割れたりする虞があった。

【０００５】そこで、本発明者は特願昭５９−２５２４
９４号に図１に示すような金型で砥石車を成型する際、
円筒１内の下型２上に砥粒３を均していれ、一定の深さ
の砥粒層を形成した後、図２に示すような扇形の凹凸部
分を下面に有する円板状の押し型１７を押し付けて、そ
の砥粒層の上面に凹凸を形成した後、押し型１７を取り
除き、代わりに平坦な下面を有する円板状の上型４を置
いてプレスすると、凹凸形状を形成した状態では、砥粒
層の凸部は砥粒層の厚みが大きく、凹部は厚みが小さい
ため、これ全体を均一な厚みにプレスすると、砥粒層の
凸部であった部分は圧縮率が大で砥粒密度が大きくな
り、砥粒層の凹部であった部分は圧縮率が小で砥粒密度
が小さくなり、砥粒密度の大なる扇形部分と小なる扇形
部分が交互に並んだ砥石車を同時に成型することができ
ることを示した。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の本発明者が先に
提案した砥石車の製造法により製造した砥石車は切れ味
が優れ、寿命が長い優れた砥石車であるが、その製造工
程において、金型内の砥粒層表面に凹凸形状を形成する
のはかなり困難である。即ち砥粒層上面に扇形の凹凸部
分を下面に有する円板状の押し型を押し付けて、砥粒層
の上面に凹凸を形成した後、プレスしたときに砥石車に
扇形状にはっきりと砥粒密度の差を生じさせるために
は、砥粒層の上面に凹凸形状を形成した状態では凹部も
凸部もできるだけ均一な砥粒密度である必要がある。そ
うすることによって初めて、砥粒層の厚い凸部が砥粒層
の薄い凹部と同じ厚さの円盤状にプレスされる結果、砥
粒密度の差が生ずるのである。押し型を押し付けて、砥
粒層の上面に凹凸を形成したときに、凹部も凸部もでき
るだけ均一な砥粒密度にするためには、結合剤を配合し
た砥粒相互の粘着性が少なく、砥粒が流動しやすい粉体
である必要がある。一方上面に凹凸を形成した砥粒層を
平板状上型４でプレスする際に、砥粒層上面に形成され
ている凹凸形状をできるだけ崩さないようにして、その
まま下方に圧縮する必要があり、このためには砥粒は少
し粘着性があって流動し難い粉体である方が望ましい。
この砥粒の流動性に対する相反する要求を満たすのは困
難であり、平板状上型４でプレスする際に砥粒層上面の
凹凸形状の一部、凸部の端の部分が崩れ易く、成型した
砥石車の各部に明確な境界を隔てて砥粒密度の差を生じ
させるのが困難でがある。

【０００７】又金型内の砥粒層の上面に凹凸を形成する
作業は熟練を要し、砥石車の成型工程が複雑となる欠点
もある。

【０００８】従って本発明は、上記従来の砥粒密度の差
のある部分を有する砥石車の製造法を改良し、作業が容
易で、極めて簡単な工程により、砥石車に砥粒密度の大
きい部分と小さい部分を明確に区画して形成することが
できる砥石車の製造方法とそれにより製造される製造の
容易な砥石車を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本発明者は鋭意研究を重ねた結果、円筒状金型内に均一
に均した砥粒層の上に上記の下面に扇形等の凹凸形状を
有する押し型を押し付けて、その押し型をそのままプレ
ス用上型４としてプレスすると、片面に凹凸形状を有し
片面が平坦な円盤状砥石車が得られるが、この時砥粒と
して、比較的流動性の小さい配合砥粒を用いると、下面
に凹凸形状を有するプレス用上型を押しつけてプレスす
る際、砥粒は水平方向に移動せず、そのまま垂直方向に
圧縮されるため、最終的に成型された砥石車の厚みの薄
い部分は砥粒の圧縮率が大で砥粒密度が大きく、砥石車
の厚みの厚い部分は砥粒の圧縮率が小で砥粒密度が小さ
くなり、砥粒密度の大なる部分と小なる部分を明確に区
画して形成することができることを見出し本発明を完成
するに到った。

【００１０】即ち、本発明は砥粒を結合剤と共に円盤状
に圧縮成型し、焼成してなる砥石車において、砥石車の
片面に該砥石車の厚みの３０〜７０％の深さの凹部を有
する凹凸を設け、該凹部の底から凹部と反対側の砥石車
の面に到る部分の砥粒密度を砥石車のその他の部分より
も大きく形成したことを特徴とする砥石車を要旨とす
る。

【００１１】他の本発明は底に円板状の下型を嵌合して
軸線が鉛直になるように設置した円筒内で上型と下型の
間に結合剤を混合した砥粒粉末よりなる砥粒層を挟んで
高圧で圧縮して円盤状に成形した後、その円板状成型品
を加熱焼成する砥石車の製造法において、該円筒内で該
下型上面に一定の厚さに砥粒を堆積して砥粒層となし、
該砥粒層の上に下面に凹凸形状を形成した上型を置き、
該砥粒層を上面に凹凸を有する円盤状に成型することに
より、砥石車に該凹部底部の下部の砥粒密度の高い部分
とそれ以外の砥粒密度の低い部分を形成することを特徴
とする砥石車の製造方法を要旨とする。

【００１２】次に本発明の内容を図面により詳細に説明
する。図３は本発明の砥石車の一例のオフセット形砥石
車の平面図、図４は同側面図、図５は同ＡＡ断面図であ
る。５はオフセット砥石車でありその表面６に多数の長
円形凹部７を複数の同心円上に一定間隔で配列する。円
周方向に隣接する凹部７は同一円上には配設せず、隣接
する同心円上にずらして配列する。凹部７の深さｈは砥
石車の厚みＤの３０〜７０％が好ましく、４０〜６０％
が更に好ましく、５０〜６０％が最も好ましい。この深
さｈがＤの３０％より小さいと、凹部７の底部の砥粒密
度と凹部７以外の部分の砥粒密度の差が小さくなり、又
砥石車の摩耗により凹部７が早期に消滅して、目詰まり
防止、切削速度向上の効果が小さくなる。

【００１３】凹部７の深さｈがＤの７０％より大きい
と、砥石車のプレス成型の際、凹部７底部が一定の砥粒
密度まで圧縮されるとそれ以上圧縮できないから、砥石
車の凹部７以外の部分の圧縮率が小さくなり、その部分
の砥石車の強度が低下し、砥石車全体の強度が低下す
る。

【００１４】凹部７の深さｈは全ての凹部７で一定であ
る必要はなく、凹部７により深さｈを変化させることが
できる。

【００１５】本発明の砥石車を製造するには、例えば図
３〜５に示すオフセット砥石車５の場合には、図６に示
すように円筒１と下型２及び上型４よりなる金型８を用
いる。上型４及び下型２の中央にはそれぞれピン９を挿
通する中心孔１０を有し、下型２の上面には、円錐台形
の凹陥部１１を有し、上型４下面には下型２の円錐台形
の凹陥部１１に嵌合する円錐台形の隆起部１２を有す
る。更に上型４の下面には砥石車の上面に凹部７を形成
するための突起１３を有する。

【００１６】この金型８の円筒１の底部に下型２を嵌
め、その上に一定量の砥粒３を入れ、全体を一定の深さ
にならす。その上を上型４で押さえ、油圧プレス装置で
加圧する。必要に応じてガラス繊維等よりなる補強布を
砥粒層の片面又は両面、或いは砥粒層の中間に挟んでプ
レスしてもよい。

【００１７】本発明の砥石車の製造に用いられる砥粒３
は炭化珪素、アルミナ、ジルコニヤ、金剛砂等公知の砥
石車用砥粒を用いることができる。砥粒３には結合剤と
してレゾール型或いはベンジリックエーテル型等の液状
フェノール樹脂及び粉状フェノール樹脂を配合する。そ
の配合割合は砥粒１００重量部に対し、１０〜３０重量
部が適当であり、１５〜２５重量部が更に好ましい。液
状フェノール樹脂と粉状フェノール樹脂の割合、及び配
合量を調節して、砥粒配合物の流動性を適宜調節するこ
とができる。本発明の方法により砥石車を製造するため
には、砥粒配合物の流動性を適当な流動性に調節するこ
とが必要である。砥粒配合物が余り流動性が大きく、さ
らさらと流動する状態では、下面に突起１３を有する上
型４で砥粒層を押さえたとき、突起１３の下に当たる部
分の砥粒３が水平方向に容易に移動してしまい、その部
分の砥粒密度を充分大きく成型することができない。又
流動性が悪いと、プレス圧力が砥石車の内部まで均等に
伝達されず、表面に垂直な方向に均等なプレスが困難と
なる（砥石車の表面に平行な方向には、砥粒密度の高い
部分と低い部分を生ぜしめるのであるから、当然均等で
はない。）。砥粒配合物手で強く握ったとき、少し形が
できる程度の保形性を有するのが望ましい。

【００１８】砥粒配合物には更に有機溶媒その他の液状
の流動性調整剤を添加することができる。又、炭酸カル
シウム等の充填剤、着色料等通常の砥石車の製造の際砥
粒に配合する添加物を適宜配合することができる。

【００１９】金型８により砥粒３をプレスする圧力は特
に制限はないが、通常１００〜１５０kg/cm²が用いられ
る。プレス温度は８０〜１００℃の通常のプレス温度が
用いられる。

【００２０】このようにして円盤状に成型された砥粒成
型体は１７０〜１８０℃で約２４時間かけて焼成され
る。最初の１４時間で常温から１７０℃付近まで徐々に
昇温し、その後１７０〜１８０℃で約１０時間保った
後、徐冷する。

【００２１】本発明のオフセット砥石車５の表面の凹部
７を形成する代わりに、凹凸を逆にして、島状に凸部を
形成してもよい。砥石車の表面の凹凸形状は上記の他、
図２に示すような、放射状にの区画した扇型の凸部と凹
部を交互に配列する形状も同様に用いることができる。
又オフセット砥石車５の表面に凹凸を形成する代わり
に、表面は通常のオフセット砥石車と同様に平面状若し
くは浅い同心円状の溝を多数形成し、裏面に深い凹凸を
設けてもよい。この場合には切削面となる砥石車の表面
には凹凸は形成されないが、砥石車の裏面の凹凸と一致
して、砥石車の表面に砥粒密度の高い分と低い部分が形
成される。

【００２２】本発明の砥石車はオフセット砥石車だけで
なく、平面円盤状の平形砥石車又は切断砥石車砥石車し
て形成してもよい。平面円盤状砥石の場合は片面又は両
面に凹凸を設けることができる。

【００２３】

【実施例】緑色炭化珪素粉末（１２０番）１００重量
部、液状フェノール樹脂６重量部、粉状フェノール樹脂
１４重量部、クレオソート油５重量部、炭酸カルシウム
１０重量部、着色料少量を混合し、砥粒配合物とする。
図６に示すオフセット砥石車製造用金型８の下型２を約
７０℃に加熱しておき、その上にフェノール樹脂液を含
浸したガラス繊維よりなる補強布１８を下型２上面の形
状に沿わせて置く。その上に上記砥粒配合物を入れ、略
均一な厚みにならす。更にその上にもう１枚の同じフェ
ノール樹脂を含浸したガラス繊維補強布１８を置き、更
にその上に砥粒配合物を均一な厚みにならして入れる。
このとき下型２の中央部の円錐台形凹陥部１１の上部の
砥粒層１４の表面は凹陥部１１の窪みと略同形に窪ませ
て、砥粒層１４の厚みを全体が均一になるようにしてお
く。最後に金属製補強リング１９を砥粒層１４の中央部
の一番上に置く。この砥粒層１４の上に上型４を被せ、
５０ｔ油圧プレスで１３０kg/cm²まで加圧して図３〜５
に示す形状に成型した。プレス温度は９０℃である。こ
の成型物を焼成炉に入れ、１４時間かかって１８０℃ま
で昇温し、その後１０時間１８０℃に保ったのち、その
まま放冷した。

【００２４】このオフセット砥石車を用いて鉄板、真鍮
板、アルミニウム板の表面を研削したところ、砥石車の
目詰まりが全くなく、従来の通常のオフセット砥石車に
比較して数倍の速度で研削可能であり、また砥石車の寿
命が長く、使用中、砥石車のひび割れ、欠損等は全くな
く、極めて安全に作業することができた。

【００２５】

【作用】本発明の砥石車の製造方法によれば、図７に模
式的に示すように、金型８の下型２の上に、鎖線で示さ
れた一定の高さＨの位置まで均一に堆積された砥粒層１
４を、下面に凹凸を有する上型４で押さえ、そのまま高
圧で圧縮すると、下型２の突起１３によりＨ₁ の厚みま
で圧縮された凹部７の底部の下の部分は、ＨからＨ₁ の
高さへの圧縮率が大きく、高密度部１５となり、下型２
の凹部１６で圧縮された部分はＨ₂ の厚みまでしか圧縮
されないので、砥粒層１４の圧縮率が小さく、その部分
は低密度部１７となる。

【００２６】本発明の砥石車によれば、砥石車の表面に
凹部７があり、その凹部７の底部の砥粒密度が高く、こ
の砥石車を回転して金属等を研削すると、切削される金
属表面は砥石車の高密度部分、低密度部分、空間部分の
３つの部分に順次繰り返して接触する結果、表面状態が
時々刻々変化し、従来の通常の同じ密度の砥石に連続し
て摺動する場合よりも、驚異的に切削速度が向上する。
これは砥石車の密度の低い部分の砥粒が脱落して、これ
がその隣の砥粒密度の高い部分と切削中の金属表面の間
に入り、金属切削すると同時に、砥石車の砥粒密度の高
い部分の表面を削り、表面を更新して、砥粒の隙間に詰
まり易い金属微粒を排除するためであると推定される。
更に砥石車表面の凹部は切削された金属粉等の排除効果
があり、この点からも砥石の目詰まり防止に効果的に作
用する。

【００２７】本発明の砥石車の表面の凹部７は、砥石車
の回転中、砥石車と切削中の金属の摺動を中断させるこ
とにより、砥石車及び切削金属を冷却し、砥石車の寿命
を大幅に延ばすことができる。

【００２８】弾性オフセット砥石車では、一定の弾性を
保持する必要があり、従来の砥石車では、その補強のた
めに入れるガラス繊維の補強布１８は砥石車の裏面又は
砥粒層の中間に一枚しか入れることができず、砥石車の
強度が不足して、切削作業中破損して破片が悲惨する危
険があり、砥石車の上に保護カバーを付けて研削作業を
する必要があったが、本発明の砥石では、図３の様な形
状に深い凹部７を同心円上に配置して設けると、砥石車
の弾性が増すため、前記実施例のごとく、砥石車の内部
に２枚の補強布１８を、一枚は裏面に、もう一枚は砥粒
層１４の中間に入れることができ、砥石車の強度が大幅
に強化され、切削作業中に砥石車が割れて飛散する虞が
なく、砥石車の上に保護カバーをつけて作業する必要が
ない。

【００２９】

【発明の効果】本発明の砥石車によれば、従来の通常の
砥石車に比較して、切削速度が大幅に向上し、軟質金属
を切削する場合でも砥石の目詰まりが全く生じない。砥
石の寿命が大幅に延び、切削中の砥石車の破損の虞もな
い。

【００３０】本発明の砥石車の製造方法によれば、密度
の異なる部分を有する砥石車を極めて簡単な方法で製造
することができ、製造コストの削減、製品品質の均一化
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の砥石車の成型用金型の縦断面図である。

【図２】従来の砥石車の成型用押し型の斜視図である。

【図３】本発明の砥石車の一例の平面図である。

【図４】本発明の砥石車の一例の正面図である。

【図５】本発明の砥石車の一例の正面断面図である。

【図６】本発明の砥石車の成型用金型の一例の断面図で
ある。

【図７】本発明の砥石車の圧縮成型の説明図である。

【符号の説明】

１ 円筒 ２ 下型 ３ 砥粒 ４ 上型 ５ オフセット砥石車 ６ 表面 ７ 凹部 ８ 金型 ９ ピン １０ 中心孔 １１ 凹陥部 １２ 隆起部 １３ 突起 １４ 砥粒層 １５ 高密度部 １６ 低密度部 １７ 押し型 １８ 補強布 １９ 補強リング

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 砥粒を結合剤と共に円盤状に圧縮成型
   し、焼成してなる砥石車において、砥石車の片面に該砥
   石車の厚みの３０〜７０％の深さの凹部を有する凹凸を
   設け、該凹部の底から凹部と反対側の砥石車の面に到る
   部分の砥粒密度を砥石車のその他の部分よりも大きく形
   成したことを特徴とする砥石車。
2. 【請求項２】 底に円板状の下型を嵌合して軸線が鉛直
   になるように設置した円筒内で上型と下型の間に結合剤
   を混合した砥粒粉末よりなる砥粒層を挟んで高圧で圧縮
   して円盤状に成形した後、その円板状成型品を加熱焼成
   する砥石車の製造法において、該円筒内で該下型上面に
   一定の厚さに砥粒を堆積して砥粒層となし、該砥粒層の
   上に下面に凹凸形状を形成した上型を置き、該砥粒層を
   上面に凹凸を有する円盤状に成型することにより、砥石
   車に該凹部底部の下部の砥粒密度の高い部分とそれ以外
   の砥粒密度の低い部分を形成することを特徴とする砥石
   車の製造方法。