JPH066261B2 - 砥石による切断および研削方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、砥石による切断や研削の能率が低くあるいは
砥石による切断や研削が困難な、例えば金属、硬質セラ
ミックスや焼結合金等を、能率よくあるいは容易に砥石
で切断や研削を行う方法に関する。

［従来の技術］ 例えば硬質のセラミックス材料等の被加工材料の切断や
研削には、ダイヤモンド砥石が汎用されている。ダイヤ
モンド砥石は砥石の刃部や研削面にダイヤモンドの砥粒
が、樹脂やメタルやガラス質を用いて結合されている。
この砥石を用いてセラミックス材料を切断すると、セラ
ミックスの切粉がダイヤモンドの砥粒間を埋め、目詰り
を発生させる。目詰りが進行してセラミックスの粉がダ
イヤモンド砥粒の高さまで目詰りすると、ダイヤモンド
の砥粒はセラミックス材料に切り込まれなくなり、従っ
て切断は困難となる。目詰りした砥石を、例えばグリー
ンカーボランダム砥石のような目立て用の砥石を用い
て、目立てすることもあるが、この目立て方法では目詰
りしたセラミックスが除去されると同時にダイヤモンド
砥粒も削られるため、目立て後の切れ味は悪く又砥石の
寿命も短くなる。

ダイヤモンドの砥粒の間に目詰りが発生すると、砥石と
セラミックス材料間の摩擦熱の発生が大きくなり、ダイ
ヤモンド砥粒や被加工材料の表面の温度が上昇するが、
温度が高くなり過ぎるとダイヤモンド砥粒は変質したり
切断粉、研削粉等が砥石に焼き付いて砥石は使用出来な
くなり、又被加工材料にも熱歪を発生させることとな
る。

水冷しながら切断や研削を行うと、目詰りや摩擦熱の発
生は軽減されるが十分ではなく、又水冷して切断や研削
が行えない被加工材料も多いため、この水冷法も万能で
はない。

ボラゾン砥石は窒化ボロン系の砥粒を用いた砥石で、例
えば硬質の金属材料やセラミックス材料等の切断や研削
に汎用されているが、目詰りが発生するとダイヤモンド
砥石と同様に加工を継続する事が困難となる。

以上述べた如く、ダイヤモンド砥石やボラゾン砥石は切
断や研削が難しい例えば硬質セラミックス等の切断や研
削に汎用されているが、従来は砥石に目詰りが発生する
ため、長時間に亘って高速度で切断や研削を継続するこ
とは困難で加工能率が低く、また目詰りすると砥石の寿
命は短くなるため切断や研削のコストは高かった。

更に例えば窒化珪素系セラミックス(サイアロン)等は、
砥石による乾式の切断や研削は不可能なものとされてい
た。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、砥石による切断や研削に際して、長時間に亘
って拘束度で切断や研削を継続しても砥石に目詰りを発
生させることのない、砥石による切断方法や研削方法を
提供する事を目的としている。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は (1)重量比で45〜85％の向きを１方向にあるいは２方向
に揃えたガラス繊維を熱硬化性樹脂により固めた砥石の
目立て材を、ガラス繊維の向きをあるいは何れかのガラ
ス繊維の向きを砥石の目立てされる面に交叉せしめて配
して、被切断材料と一緒に砥石で切断する事を特徴とす
る、砥石による切断方法であり、また (2)重量比で45〜85％の向きを１方向にあるいは２方向
に揃えたガラス繊維を熱硬化性樹脂により固めた砥石の
目立て材を、ガラス繊維の向きをあるいは何れかのガラ
ス繊維の向きを砥石の目立てされる面に交叉せしめて配
して砥石を目立てする目立て研削を、被研削材料の研削
パスの間に行い、あるいは被研削材料の研削と交互に行
い、被研削材料を該砥石で研削する事を特徴とする、砥
石による研削方法である。

［作用］ 本発明の特徴である砥石の目立て材について先ず説明す
る。

本発明に使用する目立て材は、ガラス繊維と熱硬化性樹
脂よりなる目立て材である。第１図は本発明の目立て材
の作用を示す図である。目立て材1を回動している砥石2
の刃部や研削面に押し当てると、目立て材1のガラス繊
維7が、砥粒5の隙間に目詰りしている目詰り物6を除去
する。このガラス繊維は熱硬化性樹脂でバインドされた
腰の強いブラシ状となって目詰り物6をブラッシング除
去する。しかしガラス繊維は脆く且つ熱硬化性樹脂は軟
質なため、砥粒に当るとガラス繊維は折れて砥粒を損う
事はなく、目立て材1は砥粒によって順次研削される。
従って本発明の目立て材は砥石によって研削されるが、
新しいガラス繊維が研削の都度表れて、目詰り物6を継
続してブラッシング除去する。

本発明で使用するガラス繊維は、例えば直径が3〜25μ
ｍのガラス繊維である。ガラス繊維はダイヤモンド砥粒
の間に入ってセラミックス粉等を掻き出せる太さのもの
が適当である。

本発明のガラス繊維の配合量は重量比で45〜85％であ
る。最密充填は83.7％であるが、樹脂中に気泡が残留す
ることを考慮すると85％まで配合することが可能とな
る。

ガラス繊維の配合量が45％以下ではガラス繊維が少ない
ために目立ての能率が悪く、又85％以上では熱硬化性樹
脂の配合量が少なくなり過ぎて、ガラス繊維を十分バイ
ンドする事が困難となる。

本発明の目立て材は、ガラス繊維を熱硬化性樹脂で固め
たものである。その中でも、ガラス繊維の向きが一方向
あるいは二方向に揃った目立て材は、目立てに際してブ
ラシ状となるガラス繊維が十分に確保されているため、
目立ての効果が特に大きい。

例えば硬質セラミックスを研削したダイヤモンド砥石を
目立てする際に、75％以上のガラス繊維が一方向に対し
て45°以内に揃えられた目立て材を、目立て材の揃えた
ガラス繊維の向きを目立て材を押しつける第１図の矢印
3に示す方向として同じ向きにして使用したが、目詰り
したセラミックス粉を極めて効率よく除去することがで
きた。

本発明の(1)は目立て材を被切断材料と一緒に砥石で切
断する方法である。第２図は本発明の切断方法のこの例
を示す図である。置台10の上に本発明の目立て材1を置
きその上に被切断物である例えばセラミックス片9を重
ねて載置し固定する。2は砥石で矢印4の方向に回転し、
矢印11の切断方向に進行して、セラミックス片9と目立
て材1を一緒に切断する。なお前述したようにガラス繊
維の向きが一方向に揃えられた目立て材を使用する場合
は、ガラス繊維の揃えられた方向が切断方向（矢印11）
と同じになるように目立て材と被切断材を重ねて載置す
る。この方法ではセラミックス片9の切断時に発生した
切断粉等の目詰り物は、目立て材1の切断で目立て材の
ガラス繊維群によって直ちに除去され、砥石は常に目立
てされているため目詰りは発生しない。従って長時間に
亘って連続して切断作業をしても、切れ味は常に鋭く高
速度の切断が継続でき、又砥石に目詰りがないために摩
擦が少なく、砥粒や被切断物の温度は適正に保たれる。

切断作業ではセラミックス9が、矢印11の方向に切断さ
れた後、更に矢印12の方向にも切断される場合が多い。
前述のように繊維の方向が一方向に揃えられた目立て材
を使用して効率的に目立てを行い切断するには矢印12の
方向に切断する際は目立て材を90°回転させて、目立て
材のガラス繊維の向きを変えることとなる。しかし例え
ば約半量のガラス繊維が矢印11の方向に揃えられ、残り
半量のガラス繊維が矢印12の方向に揃えられた目立て材
を使用すると、目立て材1を回転させなくても、矢印11
の場合も矢印12の場合も砥石は常に効率よく目立てさ
れ、従って被切断材料9と目立て材1とを常に一体物とし
て扱う事が出来て便利である。

第３図は円筒形の被切断物9を、金属帯の端部21にダイ
ヤモンド砥粒を接着した砥石2で切断している状態を示
す図である。置台10上に置かれた被切断物9と目立て材1
とは、砥石2を矢印4の方向に走行させて、矢印11の切断
方向に一緒に切断する。なお、第３図(Ａ)は被切断材を
目立て材で囲んで切断する例、第３図(Ｂ)は被切断材の
一端に目立て材を置いて切断する例を示す。

この際も砥石2の目詰り物は目立て材1を切断した際に除
去されているため、砥石2は常に目詰りのない状態で被
切断物9を切断し、長時間に亘って高速度の切断を継続
する事ができ、被切断物や砥粒の温度も適正に保たれ
る。

第４図は本発明(2)の研削方法の例を示す図である。置
台10に被研削材料例えばセラミックス片9と目立て材1を
並べて固定する。図中2はセラミックスを研削する砥石
で矢印4方向に回転し、矢印11方向に進行する。セラミ
ックス片9の研削は、砥石2が13の位置に来ると終了する
が、更に砥石を回転させたまゝで目立て材1の表面を継
続して研削し14の位置まで移動させると、セラミックス
片9の研削時に生じた目詰りは目立て材1を研削する際に
目立てされることとなる。セラミックスの研削は砥石を
セラミックス表面上で多数回往復させて行うが、第４図
の方法で行うと、目立て研削とセラミックス片の研削が
交互に行われるため、セラミックス片は常に目詰りのな
い砥石で研削される。従って長時間に亘って高速度の研
削を継続して行うことができ、又研削物や砥粒の温度も
適正に保たれる。以上は目立て研削と被研削材料の研削
とを交互に行う例であるが、砥石を13の位置まで移動し
て研削する研削パスを数回行い、この間に14の位置まで
移動して目立てする目立てパスを１回組合せた研削スケ
ジュールで研削を繰返すと、目立て研削は被研削材料の
研削パスの間に行われる事となるが、砥石が甚しい目詰
りを発生させない場合は、前記と同様の効果が得られ
る。

尚本発明で使用する目立て材のガラス繊維を熱硬化性樹
脂により固める方法は、例えば一方向性プリプレグを方
向を揃えて重ね合わせて積層し、これをオートクレーブ
中で加圧硬化させると、ガラス繊維は一方向に向きが揃
って熱硬化性樹脂によって固められるし、又ガラス繊維
の経糸と緯糸を直交させて織ったガラス繊維の布に熱硬
化性樹脂を含浸したものを重ね合わせて積層し加熱硬化
して固めると、向きを二方向に揃えたガラス繊維を有す
る目立て材が得られる。

また上記のガラス繊維の布に熱硬化性樹脂を含浸させて
得られたプリプレグを多数層積み重ね、これを加熱板の
間でプレス成形することによっても得ることができる。

また、前述した一方向に引き揃えたガラス繊維に熱硬化
性樹脂を含浸させ、加熱板の間でプレスして得られるい
わゆるＵＤプリプレグ(Uni Directional Prepreg)を繊
維方向を揃えて多数層積み重ねた上に次の層として、前
記の繊維方向とは直角方向に、多数層を積層するかある
いは各層毎に繊維の方向が前層と直交するようにＵＤプ
リプレグを多数積層してもよい。

また繊維の方向を揃えた目立て材を得る他の方法は、円
筒の円周方向に熱硬化性樹脂を含浸させたガラス繊維を
巻つけこれを円筒の軸方向に切り開いて板状とし、これ
をこのまま又は必要に応じて多数層積層してオートクレ
ーブで加熱硬化させるか、又は加熱金型を用いてプレス
成形することにより目立て材用成形板を得ることができ
る。また、切り開いた板状の層を積層する際に繊維の方
向が互いに直角となるように積層すれば、二方向に繊維
を方向を持った目立て材用成形板が得られる。

［実施例］ 実施例(1) エポキシ樹脂{AER331[商品名、旭化成工業
(株)]100重量部とHN2200[商品名、日立化成工業(株)]80
重量部を混合したもの}に硬化促進剤{2E4MZ-CN[商品
名、四国化成工業(株)]}を１重量部添加混合した熱硬化
性樹脂にPPG社（米国）のガラス繊維1062(2000TEX)を含
浸させ、これを24本引き揃え、直径1ｍのドラムにあや
角度85°で均一に巻きつけ、これを軸方向に切り開いて
シート状とし、このシートを58cm角にカットし、繊維方
向を揃えて積重ねた。これを35℃に数日間放置してＢス
テージ化し、120℃に加熱したポジティブ金型(60cm角)
にチャージして１時間加熱、加圧して、樹脂を硬化さ
せ、一方向に揃ったガラス繊維を重量比で75％含む目立
て材を得た。

実施例(2) ガラス繊維の方向を揃えた目立て材を用い
てドレッシングを行いながら、サイアロン(厚さ14mm,長
さ120mm)の板を、ダイヤモンド回転砥石により切断し
た。砥石による切断方向(置台の移動方向)を一定とし、
目立て材のガラス繊維の揃え方、および目立て材の繊維
を揃えた方向と切断方向との関係をかかえた場合につい
てその切断能率、砥石の摩耗量について調査した。

切断条件と調査結果をそれぞれ第1表及び第５図に示
す。なお、比較材として、従来の目立て材(グリーンカ
ーボランダム)、および目立て材を用いない場合につい
ても調査した。

また切断方法は、第６図に示すように切断用ベッド(置
台)10の上にサイアロン板15、および本発明の目立て材1
を切断方向に直列に並べて固定し、置台を切断方向に左
右に移動させながら切断した。すなわち置台のＡの方向
に移動させることによって砥石はサイアロン15を一定深
さ切断し、引続きドレッシングされ、次に置台をＢ方向
に移動させることによってドレッシング後サイアロンが
再び切断される。このような操作を繰返して切断した。
第５図からもわかるように砥石のドレッシング(目立て)
を行わない番号5の場合には目詰りのため切断困難であ
り、また従来の目立て(グーリンカーボランダム砥石)に
よって目立てをしても(番号4)砥石の摩耗量が多く又本
発明の目立て材程には切断速度は向上しなかった。

一方、本発明の目立て材を使用すると切断速度も向上
し、砥石の摩耗量も少なくなっている。またガラス繊維
の方向があるいは何れかのガラス繊維の方向が砥石の目
立て面に対して交叉せしめて例えは垂直に配していると
(番号1,番号3)目立て効果が著しいことがわかる。

実施例(3) 第６図に示す方法と同様の方法で置台10上
に純鉄の板16および実施例(1)の方法で得られた本発明
の目立て材1を繊維を揃えた方向と切断方向(置台の移動
方向)を同じになるようにし、直列に並べて固定し、回
転切断砥石2により、砥石の目立てを行いながら、純鉄
の板を切断し、切断後の砥石の外径の減少量を調査し
た。なお比較例として目立て材を使用しない場合も併せ
て調査した。結果を第2表に示す。また切断条件につい
て第3表に示す。

本発明の目立て材を使用した場合、砥石の摩耗量は目立
て材を使用しなかった場合に比べて30％程度少なく、本
発明の目立て材の目立て効果が明らかである。

［発明の効果］ 本発明により、砥石に目詰りを発生させないで切断や研
削を行う事が可能となる。

本発明の方法では砥石に目詰りが常にないため、長時間
に亘って高速度で切断や研削を継続する事ができ、切断
や研削の能率が大幅に向上する。

又切断や研削を自動機により行っても、切断や研削の仕
上りは常に同じに保たれる。

又本発明の方法では、砥粒や、切断又は研削される材料
の温度は適当に保たれ、砥石の寿命は延長し、切断又は
研削される材料に熱歪を与える事がない。

更に本発明の方法では、研削作業を中断して砥石を目立
てする作業を省略することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の目立て材の作用を示す図。 第２図は本発明の切断方法の例を示す図。 第３図は円筒形の被切断物を本発明の方法で切断してい
る例を示す図。 第４図は本発明の切削方法の例を示す図。 第５図は実施例2の切断条件と調査結果を示す図。 第６図は実施例2、実施例3の切断状況を示す図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 一男 千葉県船橋市芝山５丁目35番５号 日本ジ ーシー工業株式会社内 審査官 高木 進 (56)参考文献 特開 昭53−89364（ＪＰ，Ａ) 特公 昭50−9266（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量比で45〜85％の向きを１方向にあるい
   は２方向に揃えたガラス繊維を熱硬化性樹脂により固め
   た砥石の目立て材を、ガラス繊維の向きをあるいは何れ
   かのガラス繊維の向きを砥石の目立てされる面に交叉せ
   しめて配して、被切断材料と一緒に砥石で切断すること
   を特徴とする、砥石による切断方法
2. 【請求項２】重量比で45〜85％の向きを１方向にあるい
   は２方向に揃えたガラス繊維を熱硬化性樹脂により固め
   た砥石の目立て材を、ガラス繊維の向きをあるいは何れ
   かのガラス繊維の向きを砥石の目立てされる面に交叉せ
   しめて配して、砥石を目立てする目立て研削を、被研削
   材料の研削パスの間に行い、あるいは被研削材料の研削
   と交互に行い、被研削材料を該砥石で研削することを特
   徴とする、砥石による研削方法