JPH07112370A - 超砥粒メタルボンドホイールの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複雑なプロセスを経ることなく、かつ材料の
分離を効果的に防止可能な手段を見出す。 【構成】 超砥粒表面に比重調整用の金属被覆層を形成
して複合砥粒を得、この複合砥粒と前記比重調整用の金
属粉よりも見掛け比重の低い金属粉からなる造粒ボンド
粒とを混合攪拌し、これを成形の後焼成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、超砥粒メタルボンドホ
イールの製造方法、より詳しくは、砥粒層中における超
砥粒の均一な分散が可能なメタルボンド超砥粒ホイール
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来メタルボンドホイールは、ダイヤモ
ンドやｃＢＮ等の超砥粒と、ボンド粉末（金属粉末）と
を攪拌混合し、これを型内に充填成形し、さらにこれを
加圧、焼成することによって製造されている。

【０００３】とろこがこのような製造方法における攪拌
・混合には以下の問題があり、砥粒の均一な分散が充分
に達成されているとは言いがたい。

【０００４】すなわち、使用されているメタルボンド成
分の真比重は、銅８．９４，錫７．２９，鉄７．８７，
コバルト８．９であり、一方超砥粒は、ダイヤモンド
３．５２，ｃＢＮ３．４８とボンド粒の１／２以下に過
ぎない。このため、振動、ボールミル、擂潰式等の各種
攪拌方式にて混合攪拌した場合にも、比重の違いにより
攪拌中にボンド粉と砥粒との分離が起こり均一な攪拌が
困難である。

【０００５】また、メタルボンド粉としては主として電
解粉（電気分解法により作成され、粉体形状は一般的に
樹枝状）、搗砕粉（搗砕棒によるスタンピングにより作
成され、粉体形状は一般的に偏平状）、アトマイズ粉
（溶融金属を噴射冷却することにより製作され、条件に
より各種形状となる）、還元粉（金属塩を還元すること
により製作され、粉体形状は一般的にスポンジ状）など
種々のものが組み合わされて使用されており、超砥粒に
対し、形状、粒度が大きく異なったメタルボンド粉を使
用した場合特に均一な分散は困難である。

【０００６】このような砥粒とボンド粉との分離を防止
するために、従来、攪拌時に湿潤剤を添加する方法も試
みられているが、材料そのものの比重差は解消されず、
充分な効果を発揮しているとは言えない。また、攪拌が
充分に行われたとしても、混合粉を型内に充填，ならし
作業をする際に、比重差に起因する分離が発生し、均一
な分散を妨げることとなる。

【０００７】一方、ダイヤモンドホイールの研削性能を
改善する目的で、ボンド中に種々の添加物が投入される
が、これらのものの中には、メタルボンドに比べ比重が
大きく異なるものがある。例えば、固体潤滑剤として切
れ味の改善に用いられる黒鉛は２．４であり、この場合
も比重差に起因する分離が発生しやすい。

【０００８】この対策として、例えば、特公平４−２０
７４５号公報、特開平４−３５４８０１号公報には、砥
粒の外周にボンドとなる金属被覆を多層状に施し、この
金属被覆を施した砥粒のみを成形することにより、均一
な分散を図る手法が述べられている。

【０００９】しかしながら、金属被覆の多層化は、製作
過程において非常な手間と高度の技術を必要とし効率的
な製造が困難である。特に、低集中度の場合被覆金属量
が増大し、更に工数がかかる。更には集中度が異なるホ
イールを製作する場合、被覆量を一つ一つ変更する必要
があり実務的には問題がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明におい
て解決すべき課題は、上記公報に開示されたような複雑
なプロセスを経ることなく、かつ材料の分離を効果的に
防止可能な手段を見出すことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者は、かかる材料
の分離を比較的簡単にかつ効果的に防止できる方法につ
いて種々の研究を行った結果、ボンド材用の金属粉末に
おいて、見掛密度の異なる金属粉末を使い分け、超砥粒
に被覆した複合砥粒と金属粉末を造粒したボンド粒の比
重を同等にすることにより、上記公報に開示されたよう
な複雑なプロセスを経ることなく、材料の分離が防止で
きることを知見し、本発明を完成したものである。

【００１２】すなわち本発明は、超砥粒表面に比重調整
用の金属被覆層を形成して複合砥粒を得、この複合砥粒
と、金属被覆層用の金属粉よりも見掛密度が低い造粒ボ
ンド粒とを混合攪拌し、これを成形の後焼成することに
よって上記課題を解決したものである。

【００１３】ここで、材料の分離を効果的に防止するた
めには、表面に比重調整用の金属被覆層を形成した超砥
粒の比重が、造粒ボンド粒の比重の７０〜１３０％の範
囲であることが望ましい。この範囲であれば、実用上材
料が分離することなく、略均一に分散させることができ
る。

【００１４】また、金属被覆層の被覆量が超砥粒の５０
〜３００重量％であることが望ましい。ここで、金属被
覆量が５０重量％未満であると、複合砥粒の比重が小さ
く充分な均一攪拌が難しく、また金属被覆量が３００重
量％を越えると被覆工程に長時間が必要となり、コスト
アップの原因となる。

【００１５】金属粉末は、その製法により、種々の形状
のものが市販されており、これらは形状、粒度分布によ
り見掛密度が異なる。一般的には電解法、還元法による
樹枝状、スポンジ状のものは見掛密度が小さく、アトマ
イズ法等により得られる球状のものは見掛密度が大きく
なる。

【００１６】したがって、金属被覆層用としてアトマイ
ズ法等により得られる球状のものを使用し、一方ボンド
粒としては、電解法、還元法による見掛密度の小さい金
属粉末を使用することによって、比重の小さい造粒ボン
ド粒を製作することができ、複合砥粒と同等の比重を持
つ造粒ボンド粒とすることができる。

【００１７】例えば粒径♯１４０（平均粒径約１４８μ
ｍ）のダイヤモンド砥粒（比重３．５２）に球状アトマ
イズ銅粉（見掛密度２．８〜３．８）と球状アトマイズ
錫粉（見掛密度３．０〜４．０）を約３６μｍ被覆し、
一方ボンド粒として電解銅粉（見掛密度１．４〜１．
７）と搗砕錫粉（見掛密度０．８〜１．２）を使用する
ことにより、実質的に複合砥粒とボンド粒とは比重差が
無しのものとなる。

【００１８】造粒ボンド粒の粒径は、特に限定されるも
のではないが、複合砥粒径に対し極端に小さいものは、
混合攪拌時及び型への充填、ならし作業時に分離を起こ
しやすい、また造粒ボンド粒径が複合砥粒に比べ大きす
ぎるものは、造粒ボンド粒の回りに複合砥粒が多数配列
される場合も考えられ、局所的に不均一となる可能性が
生じ、このため、造粒ボンド粒の大きさは１０〜２００
％が好ましい。

【００１９】また、メタルボンドホイールを製造するに
当たり、固体潤滑剤として使用される黒鉛等の添加剤に
も、同様に金属被覆層を形成することによって、材料の
比重差を無くし、均一な分散が可能となる。

【００２０】

【作用】本来比重が金属粉末の約１／２程度の砥粒に、
見掛密度の高い金属粉を用い比重調整用の金属被覆層を
形成することにより、得られた複合砥粒の比重を造粒ボ
ンド粒と実質的に同等のものとすることができ、これに
よって、複合砥粒と造粒ボンド粒とを混合攪拌する際
の、比重差に起因する材料の分離がなくなる。また、金
属被覆層はボンド材組成と一致するよう複数の金属成分
粉末を使用することも可能であるため、複合単一層の形
成のみで目的を達成できる。

【００２１】

【実施例】♯１４０のダイヤモンド砥粒を核とし、造粒
法により２００重量％の銅，錫金属粉末（アトマイズ銅
粉：見掛密度２．８〜３．８ｇ／ｃｃ、粒度−♯３５
０，アトマイズ錫粉：見掛密度３．０〜４．０ｇ／ｃ
ｃ、粒度−♯３５０，銅：錫＝８０：２０重量比）を被
覆した。

【００２２】金属被覆は、いわゆる流動型を用い、ダイ
ヤモンド砥粒を噴霧空気流中に浮遊させ、銅，錫粉をバ
インダー溶液と共に砥粒外周面に吹き付け、複合砥粒径
を約２２０μｍとした。図１は金属被覆された複合砥粒
を示し、ダイヤモンド砥粒１が核となり、銅、錫粉末が
バインダーにより外周層に固着され、金属被覆層２を形
成している。本実施例では、複合砥粒の比重は４．６と
なり、金属粉末真比重の５３％となった。

【００２３】次いで複合砥粒に被覆した銅，錫金属粉に
比べ、見掛密度の小さい銅、錫粉（電解銅粉：見掛密度
１．４〜１．７ｇ／ｃｃ、粒度−♯３５０、搗砕錫粉：
見掛密度１．６〜２．５ｇ／ｃｃ、銅：錫＝８０：２０
重量比）のボンド材を砥粒径約１００μｍに造粒した。
ここで使用した造粒法も流動型による手法をとった。こ
の場合造粒ボンド粒の比重は４．８となり、複合砥粒と
ほぼ同等の比重であった。

【００２４】上記にて製作した複合砥粒と、造粒ボンド
粒をロッキングミキサ内に投入し、混合攪拌した。ここ
で、複合砥粒と造粒ボンド粒の重量比は２．５：７．５
とし、焼成後のダイヤモンドホイールの集中度が７５と
なるように調整した。

【００２５】図２は混合攪拌された状態を示す模式図
で、５は図１に示す複合砥粒、６は造粒ボンド粒を示
し、複合砥粒が偏ることなく全体に均一に分散された。

【００２６】混合攪拌した混合粒を金型に充填し、冷間
で５００ｋｇｆ／ｃｍ² で加圧後、電気炉内に投入、７
５０℃まで昇温、加圧し焼成を行った。炉内で加圧、焼
成することにより複合砥粒、造粒ボンド粒内に残存して
いたバインダ成分は気化され外へ排出され金属粉は互い
に合金化され、ダイヤモンド砥粒はメタル成分により強
固に保持された。

【００２７】このような手法によって、図３に示すよう
に台金７の外周に砥粒層８が固着された外径２００ｍｍ
×厚み６ｍｍのストレート型のダイヤモンドホイール１
０を得た。

【００２８】図４は図３に示すダイヤモンドホイール１
０の表面状態を示す拡大図で、図１に示す超砥粒１が全
体に均一に分散しているのが判る。これに対し、金属被
覆層を形成しない従来手法により製作したものは、図５
に示すように、超砥粒１に偏りが観られた。

【００２９】研削性能を確認するために、上記したダイ
ヤモンドホイール１０と、金属被覆層を形成しない従来
手法により製作した同じ条件のダイヤモンドホイールを
用い、フロートガラスを用いて試験を行った。表１は研
削条件を、また表２は試験結果をそれぞれ示す。また図
６は研削時の消費電力の推移を示すグラフである。

【００３０】

【表１】

【表２】 表２及び図６で明らかな通り、本発明による均一分散を
図ったダイヤモンドホイールは、従来手法のものに比
べ、研削抵抗の変化が少なく安定していることが判る。
また表２より研削材仕上面粗さは、本発明のものの方が
小さな値となり、良好であった。以上より、超砥粒の分
散を均一化させることにより、安定した切れ味と良好な
仕上精度を達成できることが判る。

【００３１】

【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏すること
ができる。

【００３２】 見掛密度の異なる金属粉末を使い分
け、超砥粒に比重調整用の金属被覆を形成し、また見掛
密度の小さい金属粉末により造粒されたボンド粒の比重
を同等にすることにより、比重差に起因する混合攪拌及
び金型への充填、ならし作業時に発生する分離を少なく
し、均一に分散した超砥粒ホイールが簡便に製作でき
る。また複合砥粒、造粒ボンド粒を使用することによ
り、従来の超砥粒ボンド粉末の混同攪拌等の製造工程に
於いても、取り扱いが容易となり、作業の迅速化が図
れ、かつ均質なものが製作できる。

【００３３】 複合砥粒と造粒ボンド粒との重量比の
調整により、超砥粒ホイールの集中度が任意に設定で
き、低集中度から高集中度まで同様の効果を発揮でき
る。特に、少量多品種である超砥粒ホイールの製作にあ
たっては、個々の研削作業に対応する適正な集中度が容
易に設定できる。

【００３４】 研削性能を改善するためのボンド添加
剤を加える場合においても、同様の手法により均一分散
を図ることが可能である。

【００３５】 砥粒分散の均一化が図られたホイール
は、研削性能が安定し、良好な仕上粗さ、被加工材の高
精度が容易に維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】金属被覆された複合砥粒を示す拡大図である。

【図２】複合砥粒と造粒ボンド粒とが混合攪拌された状
態を示す模式図である。

【図３】本発明によるダイヤモンドホイールの斜視図で
ある。

【図４】図３に示すダイヤモンドホイールの表面状態を
示す拡大図である。

【図５】従来法により製造したダイヤモンドホイールの
表面状態を示す拡大図である。

【図６】研削時の消費電力の推移を示すグラフである。

【符号の説明】

１ ダイヤモンド砥粒 ２ 金属被覆層 ５ 複合砥粒 ６ 造粒ボンド粒 ７ 台金 ８ 砥粒層 １０ ダイヤモンドホイール

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超砥粒表面に比重調整用の金属被覆層を
   形成して複合砥粒を得、この複合砥粒と前記比重調整用
   の金属粉よりも見掛け比重の低い金属粉からなる造粒ボ
   ンド粒とを混合攪拌し、これを成形の後、焼成すること
   を特徴とする超砥粒メタルボンドホイールの製造方法。
2. 【請求項２】 超砥粒表面に比重調整用の金属被覆層を
   形成した複合砥粒の比重が、造粒ボンド粒の比重の７０
   〜１３０％の範囲であることを特徴とする請求項１記載
   の超砥粒メタルボンドホイールの製造方法。
3. 【請求項３】 金属被覆層の被覆量が、超砥粒の５０〜
   ３００重量％であることを特徴とする請求項１記載の超
   砥粒メタルボンドホイールの製造方法。
4. 【請求項４】 前記造粒ボンド粒の粒径が複合砥粒の粒
   径の１０〜２００％の範囲であることを特徴とする請求
   項１記載の超砥粒メタルボンドホイールの製造方法。