JPH0691535A - 超砥粒砥石 - Google Patents
超砥粒砥石Info
- Publication number
- JPH0691535A JPH0691535A JP23943092A JP23943092A JPH0691535A JP H0691535 A JPH0691535 A JP H0691535A JP 23943092 A JP23943092 A JP 23943092A JP 23943092 A JP23943092 A JP 23943092A JP H0691535 A JPH0691535 A JP H0691535A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- base
- abrasive grain
- specific gravity
- ratio
- grain layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、８０m/s を越える高速研削加工を
安定して精度よく行なうことができる超砥粒砥石を提供
する。 【構成】 砥粒層を保持する基台を、Ｃ−ＦＲＰ、窒化
ケイ素、炭化ケイ素などの１種で形成し、基台の比強度
や比弾性率を大きくする。これにより、慣性力によって
作用する応力に対して強度を大きく、弾性変形量を小さ
くでき、砥粒層の破壊や加工精度の悪化を防止すること
ができる。
安定して精度よく行なうことができる超砥粒砥石を提供
する。 【構成】 砥粒層を保持する基台を、Ｃ−ＦＲＰ、窒化
ケイ素、炭化ケイ素などの１種で形成し、基台の比強度
や比弾性率を大きくする。これにより、慣性力によって
作用する応力に対して強度を大きく、弾性変形量を小さ
くでき、砥粒層の破壊や加工精度の悪化を防止すること
ができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、砥粒層にダイヤモン
ドや立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）などの超砥粒を用いた
超砥粒砥石に関するものである。
ドや立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）などの超砥粒を用いた
超砥粒砥石に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】砥石の周速度を高くすれば、高能率で、
砥石寿命の長い研削加工が可能になることは一般に知ら
れているが、従来のＧＣ砥粒等を用いた在来砥石では、
砥粒の硬度や耐熱及び機械的強度不足のため、適用でき
る砥石の周速度は８０m/s が限界とされていた。
砥石寿命の長い研削加工が可能になることは一般に知ら
れているが、従来のＧＣ砥粒等を用いた在来砥石では、
砥粒の硬度や耐熱及び機械的強度不足のため、適用でき
る砥石の周速度は８０m/s が限界とされていた。
【０００３】これに対し、ダイヤモンドやＣＢＮ等の砥
粒を用いた超砥粒砥石は、砥粒が高い硬度と高い靱性を
もっているため、８０m/s を越える高速研削加工が可能
であり、近年その高い加工性能が注目を集めている。
粒を用いた超砥粒砥石は、砥粒が高い硬度と高い靱性を
もっているため、８０m/s を越える高速研削加工が可能
であり、近年その高い加工性能が注目を集めている。
【０００４】このような超砥粒砥石は、ダイヤモンドや
ＣＢＮ砥粒の含有した砥粒層と、その砥粒層を保持する
円板状の基台とから構成され、基台の材料としては、安
全性を目的として鋼が用いられている。
ＣＢＮ砥粒の含有した砥粒層と、その砥粒層を保持する
円板状の基台とから構成され、基台の材料としては、安
全性を目的として鋼が用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、基台に鋼を
用いた砥石では、高速回転時に発生する慣性力により基
台が弾性変形限度内で伸びを生じ、砥石の表面形状が変
形して加工物の所定の寸法精度や形状精度等を悪くする
問題がある。
用いた砥石では、高速回転時に発生する慣性力により基
台が弾性変形限度内で伸びを生じ、砥石の表面形状が変
形して加工物の所定の寸法精度や形状精度等を悪くする
問題がある。
【０００６】特に、周速度が１５０m/s 以上の高速域で
は、基台に発生する伸びがさらに大きくなるため、砥粒
層にクラックや割れが生じやすく、時には砥粒層の破壊
に至る場合もある。
は、基台に発生する伸びがさらに大きくなるため、砥粒
層にクラックや割れが生じやすく、時には砥粒層の破壊
に至る場合もある。
【０００７】また、鋼製の基台は、比重が大きく重量が
あるため、高速研削盤のスピンドルが高速回転した場
合、基台の重量によってスピンドルに振れが生じ、回転
精度やスピンドルの寿命にも悪影響を及ぼす不具合があ
る。
あるため、高速研削盤のスピンドルが高速回転した場
合、基台の重量によってスピンドルに振れが生じ、回転
精度やスピンドルの寿命にも悪影響を及ぼす不具合があ
る。
【０００８】加えて、研削盤のスピンドルが高速回転し
た場合、砥石軸が高温度になるが、鋼製の基台は熱変形
を生じやすいために、その変形が直接加工精度に悪影響
を及ぼす問題もある。
た場合、砥石軸が高温度になるが、鋼製の基台は熱変形
を生じやすいために、その変形が直接加工精度に悪影響
を及ぼす問題もある。
【０００９】そこで、この発明は、周速度が８０m/s を
越える高速研削加工においても基台の変形が小さく、高
精度で安定した研削加工が行なえる超砥粒砥石を提供す
ることを目的としている。
越える高速研削加工においても基台の変形が小さく、高
精度で安定した研削加工が行なえる超砥粒砥石を提供す
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、この発明は、砥石の基台を、引張り強度に対する比
重の比率が１２kgf/mm2 以上で、かつ縦弾性係数に対す
る比重の比率が２７００kgf/mm2 以上の材料で形成した
のである。
め、この発明は、砥石の基台を、引張り強度に対する比
重の比率が１２kgf/mm2 以上で、かつ縦弾性係数に対す
る比重の比率が２７００kgf/mm2 以上の材料で形成した
のである。
【００１１】また、この発明の第２の手段は、基台の材
料を、上記の機械的特性に加えて、密度３．５ｇ／cm3
以下のものとしたのである。
料を、上記の機械的特性に加えて、密度３．５ｇ／cm3
以下のものとしたのである。
【００１２】さらに、この発明の第３の手段は、上記基
台の材料を、炭素繊維強化プラスチック、窒化ケイ素、
炭化ケイ素の１種又は２種以上により形成した構造とし
たのである。
台の材料を、炭素繊維強化プラスチック、窒化ケイ素、
炭化ケイ素の１種又は２種以上により形成した構造とし
たのである。
【００１３】
【作用】円板状の基台が回転した場合、基台には、接線
方向に最大応力が作用する。この最大応力（σθmax ）
は、基台の外半径をＤ、基台の内半径をｄとした場合、
次の式で与えられる。
方向に最大応力が作用する。この最大応力（σθmax ）
は、基台の外半径をＤ、基台の内半径をｄとした場合、
次の式で与えられる。
【００１４】 σθmax ＝ρｗ2 ｛（３＋ν）Ｄ2 ＋（１−ν）ｄ2 ｝ …… ここで、ρは密度、ｗは角速度、νはポアソン比であ
る。
る。
【００１５】いま、基台の破壊を考えると、上記最大応
力（σθmax ）が、基台の引張り強度を越えたとき破壊
が生じることになる。このため、基台の安全性を保持す
るには、基台の引張り強度が高いか、密度を低くする必
要がある。
力（σθmax ）が、基台の引張り強度を越えたとき破壊
が生じることになる。このため、基台の安全性を保持す
るには、基台の引張り強度が高いか、密度を低くする必
要がある。
【００１６】ここで、基台の引張り強度に対する比重の
比率（以下、比強度とする）を、１２kgf/mm2 以上とす
ると、周速度が８０m/s から２５０m/s を越える高速回
転域において上記最大応力が基台の引張り強度を越える
ことがなく、基台の安定した使用が可能となる。
比率（以下、比強度とする）を、１２kgf/mm2 以上とす
ると、周速度が８０m/s から２５０m/s を越える高速回
転域において上記最大応力が基台の引張り強度を越える
ことがなく、基台の安定した使用が可能となる。
【００１７】また、加工精度に影響を及ぼす基台の伸び
量（ε）は、縦弾性係数（ヤング率）をΕとした場合、
次の式で与えられる。
量（ε）は、縦弾性係数（ヤング率）をΕとした場合、
次の式で与えられる。
【００１８】 ε＝ρｗ2 Ｄ｛（３＋ν）（１−ν）（Ｄ2 ＋ｄ2 ）＋ （３＋ν）（１＋ν）ｄ2 −（１−ν2 ）Ｄ2 ｝／４Ε …… 上記式から、基台の伸び量（ε）は、密度に比例し、
縦弾性係数に反比例するため、伸び量を小さくするに
は、縦弾性係数が高いか、密度を低くする必要がある。
すなわち、縦弾性係数に対する比重の比率（以下、比弾
性率とする）を高くする必要がある。
縦弾性係数に反比例するため、伸び量を小さくするに
は、縦弾性係数が高いか、密度を低くする必要がある。
すなわち、縦弾性係数に対する比重の比率（以下、比弾
性率とする）を高くする必要がある。
【００１９】この場合、上記比弾性率を２７００kgf/mm
2 以上とすれば、基台の伸び量を著しく小さくでき、ま
た基台の表面の変形量を、厚みの薄い超砥粒砥石にクラ
ックや破壊を生じさせない範囲で抑えることができる。
2 以上とすれば、基台の伸び量を著しく小さくでき、ま
た基台の表面の変形量を、厚みの薄い超砥粒砥石にクラ
ックや破壊を生じさせない範囲で抑えることができる。
【００２０】一方、上記第２の手段のように、基台の材
料の密度を３．５ｇ／cm3 以下に設定すると、砥石を軽
量化でき、研削盤スピンドルの回転精度や寿命の向上を
図ることができる。
料の密度を３．５ｇ／cm3 以下に設定すると、砥石を軽
量化でき、研削盤スピンドルの回転精度や寿命の向上を
図ることができる。
【００２１】また、上記第３の手段における炭素繊維強
化プラスチック（以下、Ｃ−ＦＲＰとする）や窒化ケイ
素、炭化ケイ素は、上述した比強度や比弾性率、密度な
どの条件を十分に満たすと共に、熱膨脹係数が鋼やアル
ミニウム等に比べて著しく小さい特性がある。このた
め、上記の各材料を選択することにより、砥石の熱変形
を小さくでき、加工精度の悪化や砥粒層の破壊事故を防
止することができる。
化プラスチック（以下、Ｃ−ＦＲＰとする）や窒化ケイ
素、炭化ケイ素は、上述した比強度や比弾性率、密度な
どの条件を十分に満たすと共に、熱膨脹係数が鋼やアル
ミニウム等に比べて著しく小さい特性がある。このた
め、上記の各材料を選択することにより、砥石の熱変形
を小さくでき、加工精度の悪化や砥粒層の破壊事故を防
止することができる。
【００２２】
〔実験例１〕Ｃ−ＦＲＰ、鋼、アルミニウム合金をそれ
ぞれ材料として円板状の基台を形成し、その基台を高速
回転させて、各材料の機械的強度や熱的変形量等を測定
した。
ぞれ材料として円板状の基台を形成し、その基台を高速
回転させて、各材料の機械的強度や熱的変形量等を測定
した。
【００２３】作成した基台の寸法は、外径が４００mm、
内径が１５２mm、厚みが２５mmの円板形状である。ま
た、使用材料であるＣ−ＦＲＰ、鋼、アルミニウム合金
の特性は表１に示す通りである。
内径が１５２mm、厚みが２５mmの円板形状である。ま
た、使用材料であるＣ−ＦＲＰ、鋼、アルミニウム合金
の特性は表１に示す通りである。
【００２４】
【表１】
【００２５】実験は、基台を外周速度２５０m/s で回転
させたときの上記各基台の最大応力と伸び量、及び温度
が２０℃変化した場合の熱変化量、総重量を測定した。
その測定値の結果を、表２に示す。
させたときの上記各基台の最大応力と伸び量、及び温度
が２０℃変化した場合の熱変化量、総重量を測定した。
その測定値の結果を、表２に示す。
【００２６】
【表２】
【００２７】上記表２に示すように、Ｃ−ＦＲＰ製の基
台は、鋼やアルミニウム合金製の基台に比べて最大応力
が小さく、また引張り強度に対する最大応力の比率も他
の材料に比較して著しく小さい値を示した。このため、
高速回転させて場合、基台の破壊に至る危険性が、他の
材料の基台に比べてＣ−ＦＲＰ製の基台が最も小さく、
より高速回転でも使用可能なことが解る。
台は、鋼やアルミニウム合金製の基台に比べて最大応力
が小さく、また引張り強度に対する最大応力の比率も他
の材料に比較して著しく小さい値を示した。このため、
高速回転させて場合、基台の破壊に至る危険性が、他の
材料の基台に比べてＣ−ＦＲＰ製の基台が最も小さく、
より高速回転でも使用可能なことが解る。
【００２８】また、Ｃ−ＦＲＰ製の基台の外径の伸び量
や熱変位量は、他の材料のものに比べてはるかに小さ
く、基台の変形による加工精度の悪化や砥粒層の破壊等
が少ないことが明らかである。
や熱変位量は、他の材料のものに比べてはるかに小さ
く、基台の変形による加工精度の悪化や砥粒層の破壊等
が少ないことが明らかである。
【００２９】さらに、Ｃ−ＦＲＰの基台は、鋼やアルミ
ニウム合金のものに比べて重量が格段に小さいため、砥
石の回転に対する電動機の負荷を小さくでき、スピンド
ルの発熱を小さくすることができる。このため、基台の
温度上昇を低く押さえることができ、温度変化による基
台の変形を小さくすることができる。
ニウム合金のものに比べて重量が格段に小さいため、砥
石の回転に対する電動機の負荷を小さくでき、スピンド
ルの発熱を小さくすることができる。このため、基台の
温度上昇を低く押さえることができ、温度変化による基
台の変形を小さくすることができる。
【００３０】〔実験例２〕図１に示す形状の基台１を、
Ｃ−ＦＲＰと鋼とで製作し、その各基台に対して高速回
転による耐久試験を行った。
Ｃ−ＦＲＰと鋼とで製作し、その各基台に対して高速回
転による耐久試験を行った。
【００３１】上記基台１の寸法は、外径Ｄ＝３２０mm、
内径ｄ＝８０mm、幅Ｌ＝５０mmとし、砥石の最大外径Ｄ
1 を３８０mmとした。また、図１において、２はＣＢＮ
砥粒層、３は砥粒層を接合するベース層であり、ＣＢＮ
砥粒層２の厚みｔは３mmとした。
内径ｄ＝８０mm、幅Ｌ＝５０mmとし、砥石の最大外径Ｄ
1 を３８０mmとした。また、図１において、２はＣＢＮ
砥粒層、３は砥粒層を接合するベース層であり、ＣＢＮ
砥粒層２の厚みｔは３mmとした。
【００３２】試験は、各材料のもつ砥石の回転を次第に
上昇させていき、ＣＢＮ砥粒層２の破壊が生じる時点を
測定した。結果を図２に示す。
上昇させていき、ＣＢＮ砥粒層２の破壊が生じる時点を
測定した。結果を図２に示す。
【００３３】この図２に示されるように、鋼製の基台
は、回転数が７２００rpm で砥粒層が破壊したのに対
し、Ｃ−ＦＲＰ製の基台は１２０００rpm まで回転させ
ても砥粒層に全く異常が生じず、Ｃ−ＦＲＰの基台が鋼
製の基台に対してはるかに優れた耐久性を示した。
は、回転数が７２００rpm で砥粒層が破壊したのに対
し、Ｃ−ＦＲＰ製の基台は１２０００rpm まで回転させ
ても砥粒層に全く異常が生じず、Ｃ−ＦＲＰの基台が鋼
製の基台に対してはるかに優れた耐久性を示した。
【００３４】
【効果】以上のように、この発明の超砥粒砥石は、高速
回転時に発生する慣性力によって基台に作用する応力に
対して大きな強度をもち、弾性変形量も小さいために、
砥粒層の破壊がない安定した加工と、高い加工精度を得
ることができ、高能率、高品位、かつ経済的な高速研削
加工を実現できる効果がある。
回転時に発生する慣性力によって基台に作用する応力に
対して大きな強度をもち、弾性変形量も小さいために、
砥粒層の破壊がない安定した加工と、高い加工精度を得
ることができ、高能率、高品位、かつ経済的な高速研削
加工を実現できる効果がある。
【図１】実験で使用した砥石を示す断面図
【図２】実験の試験結果を示すグラフ
１ 基台 ２ ＣＢＮ砥粒層 ３ ベース層
Claims (3)
- 【請求項１】 円板状基台の表面に超砥粒を固着して成
る超砥粒砥石において、上記基台が、引張り強度に対す
る比重の比率が１２kgf/mm2 以上で、かつ縦弾性係数に
対する比重の比率が２７００kgf/mm2 以上の材料で形成
されていることを特徴とする超砥粒砥石。 - 【請求項２】 上記基台の材料が、密度３．５ｇ／cm3
以下であることを特徴とする請求項１に記載の超砥粒砥
石。 - 【請求項３】 上記基台の材料を、炭素繊維強化プラス
チック、窒化ケイ素、炭化ケイ素の１種又は２種以上に
より形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の
超砥粒砥石。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23943092A JPH0691535A (ja) | 1992-09-08 | 1992-09-08 | 超砥粒砥石 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23943092A JPH0691535A (ja) | 1992-09-08 | 1992-09-08 | 超砥粒砥石 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0691535A true JPH0691535A (ja) | 1994-04-05 |
Family
ID=17044661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23943092A Pending JPH0691535A (ja) | 1992-09-08 | 1992-09-08 | 超砥粒砥石 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0691535A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6796891B2 (en) | 2001-08-01 | 2004-09-28 | Noritake Co., Ltd. | Grinding wheel, a process of manufacturing the grinding wheel and a process of reclaiming the grinding wheel |
| JP2011235438A (ja) * | 1998-01-30 | 2011-11-24 | Saint-Gobain Abrasives Inc | 高速研削砥石 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0379277A (ja) * | 1989-08-22 | 1991-04-04 | Mizuho Kenma Toishi Kk | 高速研削用超硬砥粒砥石 |
| JPH04146081A (ja) * | 1990-10-05 | 1992-05-20 | Nissan Motor Co Ltd | 電着砥石 |
-
1992
- 1992-09-08 JP JP23943092A patent/JPH0691535A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0379277A (ja) * | 1989-08-22 | 1991-04-04 | Mizuho Kenma Toishi Kk | 高速研削用超硬砥粒砥石 |
| JPH04146081A (ja) * | 1990-10-05 | 1992-05-20 | Nissan Motor Co Ltd | 電着砥石 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011235438A (ja) * | 1998-01-30 | 2011-11-24 | Saint-Gobain Abrasives Inc | 高速研削砥石 |
| US6796891B2 (en) | 2001-08-01 | 2004-09-28 | Noritake Co., Ltd. | Grinding wheel, a process of manufacturing the grinding wheel and a process of reclaiming the grinding wheel |
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