JPH0691542A - 超砥粒砥石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、繊維強化プラスチックのもつ基台
としての性能を維持しつつ、砥石の価格を低減できる超
砥粒砥石を提供する。 【構成】 基台１を、金属やアルミニウム合金から成る
芯材２と、その芯材２の外周を取り込む炭素繊維強化プ
ラスチック製の外層３とから形成する。また、外層３の
炭素繊維４を円周方向に巻いて積層し、接線方向に応力
に対する強度を強化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ダイヤモンドや立方
晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）等の超砥粒を研削面固着した超
砥粒砥石の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の超砥粒砥石は、ダイヤモンドや
ＣＢＮ等の砥粒を含んだ砥粒層と、その砥粒層を保持す
る基台とから構成されるが、上記砥粒層は、それ自体高
い硬度と靱性をもち、優れた高速研削性をもっているた
め、砥石の基台には、砥粒層を安定して研削加工に使用
できる性能、すなわち、高速回転時の力により作用する
応力に対して十分な強度をもち、かつ変形が小さく、し
かも変形が均一で軽量である、などの特性が求められ
る。

【０００３】このような特性を得るため、最近では、上
記基台材料として、機械的強度や熱的強度に優れ比重の
軽い繊維強化プラスチックを用いることが行なわれてお
り、従来、図３及び図４に示すように炭素繊維の織物１
２を厚み方向に積層し、それをエポキシ樹脂等で固めた
基台１１が形成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
に基台１１の全体を繊維強化プラスチックで形成した構
造では、確かにプラスチック自体のもつ特性により基台
として優れた性能をもつことができるが、その反面、砥
石の価格が非常に高くなる問題がある。これは、プラス
チックに含有される強化繊維が高価格の原因となるもの
であり、低価格化を図る上で強化繊維の使用量を如何に
減らすかが課題になっている。

【０００５】そこで、この発明は、繊維強化プラスチッ
クのもつ基台としての優れた性能を保持しつつ、砥石の
価格を大きく引き下げることができる超砥粒砥石を提供
することを目的としている。

【０００６】

【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、強化繊維を含まない芯
材と、その芯材の外周を取囲む繊維強化プラスチックの
層とから構成したのである。

【０００７】また、この発明の第２の手段は、上記繊維
強化プラスチックの層を、強化繊維が基台の円周方向に
巻かれて積層されている構造としたのである。

【０００８】

【作用】上記のように基台を、強化繊維を含まない芯材
と、繊維強化プラスチックの外層との複合構造にするこ
とにより、強化繊維の使用量を少なくでき、砥石の価格
を引き下げることができる。

【０００９】また、第２の手段のように、外層のプラス
チック層の強化繊維を、基台の円周方向に巻いて積層す
ると、基台外周部の接線方向の引張り強度や縦弾性係数
（ヤング率）を飛躍的に高くすることができる。したが
って、芯材に比強度（引張り強度に対する密度の比率）
や比弾性率（縦弾性係数に対する密度の比率）の小さい
材料を用いても、高速回転時の慣性力により発生する応
力に対して基台の変形を小さくすることができ、高い研
削性能の維持を図ることができる。

【００１０】

【実施例】図１及び図２は、実施例の超砥粒砥石の基台
を示している。この基台１は、金属やアルミニウム合金
で形成された芯材２と、その芯材２の外周を取巻くよう
に形成された炭素繊維強化プラスチック（以下、Ｃ−Ｆ
ＲＰとする）の外層３とから構成されている。

【００１１】また、Ｃ−ＦＲＰから成る外層３は、炭素
繊維４を円周および円筒方向に渦巻状に巻いて積層し、
それをエポキシ樹脂等の樹脂で固めて形成されている。

【００１２】上記のように基台１を、芯材２とＣ−ＦＲ
Ｐ製の外層３との複合構造とすることにより、図３及び
図４に示す従来の構造に比べて、炭素繊維の使用量を大
幅に少なくでき、価格を引き下げることができる。

【００１３】また、上記外層３の炭素繊維が基台１の円
周方向の接線方向に沿って配列されることにより、上記
接線方向の引張り強度や縦弾性率を強化でき、基台１の
変形を小さく抑えることができる。

【００１４】さらに、基台１の円周方向の繊維組織が均
一になるため基台１の半径方向の変位に等方性を持たせ
ることができる。

【００１５】表１は、上記実施例のように、炭素繊維を
渦巻状に積層したＣ−ＦＲＰ製基台（渦巻Ｃ−ＦＲＰ）
と、図３に示すように炭素繊維を厚み方向に積層したＣ
−ＦＲＰ製の基台（従来Ｃ−ＦＲＰ）と、全体を鋼で形
成した基台（鋼）との間で、機械的及び熱的な特性値を
比較したものである。

【００１６】

【表１】

【００１７】この表１で明らかなように、炭素繊維を渦
巻状に積層したＣ−ＦＲＰ製基台は、従来のＣ−ＦＲＰ
製基台や鋼製基台に比べて引張り強度や縦弾性係数の点
で大きな増大を示しており、大きな耐変形強度があるこ
とを示している。

【００１８】〔実験例〕図１及び図２に示す構造におい
て、芯材２をジュラルミンで形成し、外層３が炭素繊維
を渦巻き状に積層したＣ−ＦＲＰから成る複合構造の基
台１を試作した。（複合Ｃ−ＦＲＰ） 形成した基台１の寸法は、図２において、外層３の外径
Ｄ＝３８４mm、芯材２の外径Ｄ₁ ＝３１４mm、内径ｄ＝
１５３mmとした。

【００１９】また、上記基台１と同じ寸法で、図３及び
図４に示す従来構造のＣ−ＦＲＰ製基台（Ｃ−ＦＲＰ単
体）と、全体を鋼及びジュラルミンで形成した基台をそ
れぞれ形成し、それらの各基台と上記基台１とで高速回
転状態の伸び量や熱変位を比較した。

【００２０】実験では、基台を１２４００rpm （外周速
度２５０m/s ）で回転させたときの基台外径面の変位
と、温度２０℃変化したときの熱変位、及び総重量を測
定した。測定結果を表２に示す。

【００２１】

【表２】

【００２２】上記表２に示すように、本願の複合Ｃ−Ｆ
ＲＰ製の基台は、外径面の変位が従来のＣ−ＦＲＰ単体
の基台に比べても小さく、熱変位も鋼製基台と同程度の
値を示した。

【００２３】また、複合Ｃ−ＦＲＰ製基台の製作コスト
は、従来のＣ−ＦＲＰ単体の基台に比べて５０％程度で
あった。

【００２４】

【効果】以上のように、この発明は、基台を、強化繊維
を含まない芯材と繊維強化プラスチックの外層とで形成
したので、強化繊維の使用量を減少でき、砥石の価格低
減を図ることができる。

【００２５】また、第２の手段のように基台外層の強化
繊維を円周方向に巻くことにより、回転の慣性力により
発生する接線方向の応力に対して大きな強度を得ること
ができ、安定した高速研削加工を可能にする効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の基台の斜視図

【図２】同上の断面図

【図３】従来例の基台の斜視図

【図４】同上の断面図

【符号の説明】

１ 基台 ２ 芯材 ３ 外層 ４ 炭素繊維

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 別所 久美 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 日 本複合材料株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円板状基台の表面に超砥粒層を固着して
   成る超砥粒砥石において、上記基台を、強化繊維を含ま
   ない芯材と、その芯材の外周を取囲む繊維強化プラスチ
   ックの層とから構成したことを特徴とする超砥粒砥石。
2. 【請求項２】 上記繊維強化プラスチックの層は、強化
   繊維が基台の円周方向に巻かれて積層されていることを
   特徴とする請求項１に記載の超砥粒砥石。