JPH079350A

JPH079350A - 砥粒工具

Info

Publication number: JPH079350A
Application number: JP5183497A
Authority: JP
Inventors: Fuminori Shimakura; 文則島倉; Hideo Igarashi; 秀雄五十嵐; Manabu Yasuoka; 学安岡; Shinobu Taniguchi; 忍谷口
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1993-06-30
Publication date: 1995-01-13

Abstract

(57)【要約】【目的】硬質砥粒の破砕および脱落の発生を防止し
た、長寿命の、研削用及び／又は切削用の砥粒工具を提
供。【構成】硬質砥粒をニッケル合金などのめっきにより
工具本体１、11に電着した電着工具、及び硬質砥粒と結
合剤とを混合し焼成したインプリチップ16を接着あるい
はろう付けにより工具本体に固着したインプリ工具、等
を含む研削用及び／又は切削用の砥粒工具において、少
なくとも電着工具の電着部10又はインプリ工具のインプ
リ部14を含む砥粒工具表面にセラミック化合物をコーテ
ィングしたコーティング層4 を有することを特徴とする
砥粒工具。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ダイヤモンドあるいは
CBN などの硬質砥粒を工具本体に固着することによっ
て、研削加工あるいは切削加工に使用する研削用及び／
又は切削用の砥粒工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の砥粒工具には、例えば実開平3 ─
40058 号公報又は実開平 2─47122 号公報等に示すよう
な、硬質砥粒を電着によって工具本体に固着する電着工
具及び硬質砥粒と金属などの結合剤を混合し焼成したチ
ップ即ちインプリグネイテッドチップを接着剤などによ
って工具本体に固着するインプリ工具などがある。近
年、これらの砥粒工具は、研削砥石のように研削用創成
工具として使用されるだけでなく、例えばリーマ、ブロ
ーチなどの切削用成形工具としても使用されるようにな
り、用途あるいは使用条件、特に研削速度、が広範囲に
わたっている。

【０００３】特に切削用成形工具として砥粒工具を使用
する場合は、研削砥石の特徴である硬質砥粒の破砕ある
いは硬質砥粒が適度に脱落し、新しい硬質砥粒の出現に
よって切れ刃となる自生作用が性能上の欠陥となった。
即ち、成形工具としての砥粒工具においては、硬質砥粒
の破砕および脱落の発生は加工形状および加工面粗さの
劣化となり、特に硬質砥粒の脱落は致命的な欠陥となっ
たので、電着工具では硬質砥粒の工具本体への固着強度
の向上が、そしてインプリ工具では結合剤の硬質砥粒の
保持強度の向上が、課題となり、改良が進められてい
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一般に、電着工具はニ
ッケルまたはニッケル合金などのめっきにより硬質砥粒
を工具本体に電着し、インプリ工具はブロンズまたは鉄
系合金などを結合剤として硬質砥粒を保持する板状又は
棒状のインプリグネイテッドチップ、いわゆるインプリ
チップ、に成形したものを接着剤などにより工具本体に
固着していた。硬質砥粒を固着、保持する材料にこれら
の金属が使用される理由には、製造上の利点の外に硬質
砥粒の固着強度あるいは保持強度の高いことがあげられ
た。一方、砥粒工具が切削用成形工具として使用される
場合は、加工中に発生する切屑は連続した形態で、そし
て研削用創成工具として使用される場合より長い切屑と
なる。切削用成形工具として発生する砥粒工具の切屑
は、加工硬化により加工物本来の硬さより硬くなる場
合、又は焼入鋼などの高硬度材料を低速で加工すること
により研削熱、摩擦熱などが殆んど発生しない場合等に
は、硬度が低下しない。

【０００５】これらの硬度が低下しない切屑が電着工具
のめっき層あるいはインプリ工具の結合層を擦過する場
合があり、これの繰返しによりめっき層あるいは結合層
が摩滅した。この摩滅の進行によって、めっき層あるい
は結合層による硬質砥粒の固着面積あるいは保持面積が
減少し、固着強度あるいは保持強度の低下へとつなが
り、ひいては硬質砥粒の脱落へと進展した。従来は、摩
滅防止のため熱処理によるめっき層の硬度上げあるいは
硬質物質の添加による結合層の耐摩耗性の向上を図るこ
となどを実施していた。しかし、これらの処理だけで
は、焼入鋼などの高硬度材料を低速で加工した場合に発
生する切屑に比べてかなり硬度が低いため高硬度切屑の
擦過により発生するめっき層あるいは結合層の摩滅には
ほとんど効果がない欠点があった。

【０００６】又、切屑の擦過時には摩擦による抵抗が発
生し、その反力が切り刃として作用している硬質砥粒に
負荷されることは研削理論あるいは切削理論から明らか
であり、この反力が研削力あるいは切削力の増加となっ
て現われる。加工物の材料として量の多い鉄系材料の主
成分である鉄とめっき層あるいは結合層として使われる
金属との動摩擦係数は、ニッケル（鉄−ニッケル）で0.
58、鉄（鉄−鉄）で0.52、銅（鉄−銅）で0.46と潤滑剤
として使用される炭素（鉄−炭素）の0.15に比べるとか
なり高い。したがって切屑がめっき層あるいは結合層を
擦過する際に発生する摩擦抵抗も大きくなり、硬質砥粒
に作用する反力も大きく、硬質砥粒脱落の原因となっ
た。

【０００７】本発明の課題は、硬質砥粒の破砕および脱
落の発生を防止した砥粒工具を提供することにあり、特
に固着強度自体あるいは保持強度自体の向上を図るので
はなく、電着工具におけるめっき層あるいはインプリ工
具の結合層が、本来持っている固着強度あるいは保持強
度を維持すること、及び加工中に発生する切削力などの
外部から負荷される力の増加を抑制すること、に着眼し
て硬質砥粒の脱落を防止した長寿命の、た研削用及び／
又は切削用の砥粒工具を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、特許
請求の範囲記載の砥粒工具を提供することによって上述
した従来技術の課題を解決した。

【０００９】

【実施例】以下添付した図１乃至図４に基づきこの発明
を詳細に説明する。図１の(a) は本発明をリーマ状の孔
加工工具に適用した実施例砥粒工具である工具電着リー
マの側面図、図１の(b) は(a) のＡ−Ａ線に沿った断面
図である。図１の電着リーマは、工具鋼などからなる工
具本体１の先端側にCBN 又はダイヤモンド等の硬質砥粒
２をニッケル合金等のめっき３により、電着して電着部
10を形成している。必要により、形状および寸法の調整
のため、電着部10を（後記するコーティングの前に）ツ
ルーイングして形状及び寸法が整形されてもよい。次に
電着リーマは、少なくとも電着部10を含めた工具本体１
先端部の表面にクロム窒化物をコーティングしたコーテ
ィング層４を有する。このコーティング処理は、工具本
体の変形を防止するため物理蒸着法即ちPVD 法で処理す
ることが望ましい。７は軸方向スプライン溝で切粉ポケ
ットを形成する。

【００１０】図２はコーティングした図１の電着リーマ
の電着部10のＡ−Ａ線付近の拡大軸方向断面図を示す。
電着部10は工具本体１の先端側にめっき３により電着し
た硬質砥粒２と、その上に被覆したコーティング層４を
有する。好ましくは、セラミック化合物を被覆したコー
ティング層４は物理蒸着法即ちPVD 法によりコーティン
グし、工具本体１は、このコーティング処理温度よりも
高い焼戻し温度を持つ工具鋼あるいは軸受鋼などで作ら
れており、工具本体１の変形を最小限とするようにする
ことが望ましい。更に選択的にコーティング層４はクロ
ム窒化物に代表されるような硬さがHV1500以上でかつ鉄
との動摩擦係数が0.4 以下であるセラミック化合物を含
むことが望ましい。

【００１１】図３の(a) は本発明をリーマ状の孔加工工
具に適用した他の実施例砥粒工具であるインプリリーマ
の側面図、図３の(b) は(a) のＢ−Ｂ線に沿った断面図
である。図３のインプリリーマは、CBN あるいはダイヤ
モンドの硬質砥粒12と結合剤であるブロンズ15を混合し
焼成したインプリグネイテッドチップ16、いわゆるイン
プリチップ16を、工具鋼などからなる工具本体11に接着
剤17で固着したインプリ部14、を有し、さらに選択的に
インプリ部14を（後記するコーティングの前に）ツルー
イングおよびドレッシングして形状及び寸法を整形して
もよい。次にインプリリーマは、少なくともインプリ部
14を含めた工具本体の表面の上に被覆したクロム窒化物
を含むコーティング層４を有する。図４は、図３のイン
プリリーマのインプリ部14のＢ−Ｂ線付近の拡大軸方向
断面図を示す。８は軸方向溝で切粉ポケットを形成す
る。

【００１２】図５に、＃100 のCBN 砥粒を電着したリー
マ20を使用し、焼入れした鋼（材料SCr20 、硬さHRC60
）でできたリング８の内径18を仕上げる仕上加工例を
示す。この加工において、電着部を含めた工具本体先端
側の表面にクロム窒化物をコーティングしたコーティン
グ層を有する電着リーマと、表面にクロム窒化物をコー
ティングしてない電着リーマと、をそれぞれ、回転数80
0rpm、送り速度600mm/min の同一切削条件における加工
精度および所要動力を比較し、その結果を図６に示す。
図６の結果から明らかなように、コーティングしてない
リーマに比べ、コーティング処理したリーマの方が、10
％以上トルクが小さくなっており、負荷の軽減に効果が
認められ、硬質砥粒の脱落を防止し、1.5 倍乃至２倍以
上長時間精度を落とすことなく長寿命で使用できること
が判った。又、使用後のそれぞれの電着リーマの電着部
表面を40倍の拡大鏡で観察するとクロム窒化物コーティ
ングしたリーマの表面は、殆んど異常がないのに対し、
コーティングしてないリーマの表面にはスクラッチ傷が
散見された。

【００１３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によると、硬質砥粒を固着あるいは保持する電着部又は
インプリ工具のインプリ部を含む砥粒工具表面にセラミ
ック化合物をコーティングしたので、コーティングした
セラミック化合物の硬さおよび耐摩耗性が高いことによ
って、切屑の擦過により発生する電着部の硬質砥粒保持
めっき層あるいはインプリ工具の硬質砥粒保持層の摩滅
を抑止し、硬質砥粒の保持力を維持することで硬質砥粒
の脱落を防止し、かつセラミック化合物の動摩擦係数が
小さいことによって、切屑の擦過により発生する摩擦抵
抗を低減し、負荷の重大、変動を軽減することで硬質砥
粒の脱落を防止し、1.5 倍乃至２倍以上長時間精度を落
とすことなく使用できる長寿命の砥粒工具を提供するも
のとなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) は本発明をリーマ状の孔加工工具に適用し
た実施例砥粒である工具電着リーマの側面図、(b) は
(a) のＡ−Ａ線に沿った断面図。

【図２】コーティングした図１の電着リーマ１の電着部
10のＡ−Ａ線付近の拡大軸方向断面図。

【図３】(a) は本発明をリーマ状の孔加工工具に適用し
た他の実施例砥粒であるインプリリーマの側面図、(b)
は(a) のＢ−Ｂ線に沿った断面図。

【図４】図３のインプリリーマのインプリ部14のＢ−Ｂ
線付近の拡大軸方向断面図。

【図５】＃100 のCBN 砥粒を電着したリーマ20を使用
し、焼入れした鋼（材料SCr20 、硬さHRC60 ）でできた
リング８の内径18を仕上げる仕上加工例を示す説明図。

【図６】コーティング層を有する電着リーマと、表面に
クロム窒化物をコーティングしてない電着リーマと、を
それぞれ、回転数800rpm、送り速度600mm/min の同一切
削条件における加工精度および所要動力を比較したチャ
ート。

【符号の説明】

１、11．．工具本体２、12．．硬質砥粒３．．ニッケル合金等のめっき４．．コーティング層 10．．電着部 14．．インプリ部 16．．インプリグネイテッドチップいわゆるインプリチ
ップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者谷口忍富山県富山市石金20番地株式会社不二越内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】硬質砥粒をニッケル合金などのめっきに
より工具本体に固着した電着工具、及び硬質砥粒と結合
剤とを混合し焼成したチップ即ちインプリグネイテッド
チップを接着あるいはろう付けにより工具本体に固着し
たインプリ工具、等を含む研削用及び／又は切削用の砥
粒工具において、少なくとも前記電着工具の電着部又は
前記インプリ工具のインプリ部を含む砥粒工具表面にセ
ラミック化合物をコーティングしたコーティング層を有
することを特徴とする砥粒工具。
【請求項２】前記コーティング層は物理蒸着法即ちPV
D 法によりコーティングされ、前記工具本体は前記コー
ティング処理温度よりも高い焼戻し温度を持つ工具鋼あ
るいは軸受鋼などで作られており、前記工具本体の変形
を最小限とするようにしたことを特徴とする請求項１記
載の砥粒工具。
【請求項３】前記コーティング層は、クロム窒化物に
代表されるような硬さがHV1500以上でかつ鉄との動摩擦
係数が0.4 以下であるセラミック化合物を含むことを特
徴とする請求項１又は請求項２記載の砥粒工具。
【請求項４】前記電着工具の電着部表面又は前記イン
プリ工具のインプリ部等の砥粒工具表面は、前記コーテ
ィング処理前に、ツルーイング又はドレッシングされ
て、形状及び寸法が整形されたことを特徴とする請求項
１、請求項２又は請求項３記載の砥粒工具。