JPH09225837A - 超砥粒砥石及びその製造方法 - Google Patents
超砥粒砥石及びその製造方法Info
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Abstract
鉄系金属材料の研削に好適な超砥粒砥石を提供する。 【解決手段】 超砥粒が、非品質結合剤を焼成中に反応
析出した結晶質骨材を含有する非晶質結合相によって結
合され、かつ該結晶質骨材は結合相の15〜70体積%であ
ることを特徴とする。そして超砥粒はCBN、結晶質骨
材はβ−スポジュメンS.S.を主体とすることを今一
つの特徴とする。
Description
ど各種材料の研削に用いられるダイヤモンド、CBN
(立方晶系ちっ化ほう素)などの超砥粒をもって超砥粒
層を形成した研削砥石に関する。そして特に鋼材、鋳鋼
品など鉄系金属材料の研削加工用のCBN砥石に係る。
を用いたいわゆるレジノイド砥石がよく知られている。
またより高精度の研削加工を行うため、合成樹脂に替え
ガラス質又はセラミックス質の非晶質結合剤を用いたい
わゆるビトリファイド砥石も使用されている。
ば特公52-27394号公報において、述べられているよう
に、結合相焼成時の収縮を減じ、強度を向上させるため
に、非晶質結合剤にアルミナ質砥粒や炭化けい素質砥粒
よりなる骨材を添加することが知られている。また同公
報においては、これらの骨材による長所を伸ばし、短所
を捨てるものとして、ジルコン、ムライトなどの修正モ
ース硬度11以下、融点 900℃以上の結晶を主成分とする
特定の骨材を用いることが提案されている。
は機械的強度が弱いために、結合相が破砕されやすく、
寿命が短かくて、研削加工面の表面粗さも悪化し易かっ
た。寿命を向上させるために結合相量を増加させると、
逆に研削抵抗が高くなり、切れ味が鈍る。
低いために、ツルーイング時の高い加工熱により結合相
が軟化し、砥粒表面に結合相の被りを生じたり、気孔の
穴を埋めてしまうことがあった。その結果ツルーイング
直後、加工初期において研削抵抗が高いという欠点もあ
った。逆にこの結合相自体の強度を上げようと、軟化点
を高くした配合にすれば、CBN砥石の焼成温度範囲で
充分に焼成出来ないと言う問題を生じる。
質骨材を添加し、焼成してなる砥石は、上記非晶質結合
相による従来の砥石の多くの問題点を解消する秀れたも
のである。然し乍ら、この結晶質骨材は例示説明されて
いるように、CBNと非晶質結合剤と骨材の三者を混
合、焼成してなるもので、骨材は焼成時に非晶質結合剤
と全く反応又は溶解しないか、1部のみしかしないもの
を用いることにより、骨材の働きをせしめたものであ
る。
よって骨材はCBNに直接接した状態で焼成されるな
ど、偏析を生じる心配があり、骨材を結合相中内に均一
に分散させるには困難性がある。また骨材と非晶質結合
剤との濡れ性は必らずしもよなく、安定した強度の向上
が充分とは言い難い。
題を解決しようとしてなされたもので、その特徴とする
ところは次の通りである。 (1)超砥粒と非晶質結合剤とを混合し、焼成して超砥
粒層を形成する。この焼成中に非晶質結合剤中より結晶
質骨材を反応析出せしめる。従って、超砥粒層は、超砥
粒とこれを結合する非晶質結合相とよりなり、かつ該結
合相中には結晶質骨材を分散含有した構成となる。この
結合相中における結晶質骨材の含有量は体積%で15〜70
である。
て、β−スポジュメンS.S.を主体とすることを第2
の特徴とする。ZrSiO4 など他の骨材と共存しても
よい。 (3)そして超砥粒として最も効果的に使用されるもの
はCBNであることを第3の特徴とする。
合剤との混合時、充填材としてアルミナ質砥粒及び又は
炭化けい素質砥粒も併せて混合し、超砥粒層中に充填材
を含有せしめることである。超砥粒の集中度の低い場合
などにおける、超砥粒層の熱膨張係数の変動の緩和など
にも効果がある。
した超石を製造する方法としては、以下のことを特徴と
する。その1つは、超砥粒と混合する結合剤としては、
予め準備された次の構成の結晶質骨材は含まない調整結
合剤を用いることである。即ち調整結合剤はガラスを粉
砕してなる下記A,B,C,D,E,F,Gよりなる非
結晶質結合剤を1時結合剤と混和してなるものである。
そしてこの調整結合剤と超砥粒の混合物を型に装填して
成形し、該成形品を加熱焼成する工程中において、Gの
存在により非晶質結合剤中より結晶質骨材が析出する反
応が行われることである。 A SiO2 40〜60 重量% B Al2 O3 8〜18 重量% C B2 O3 1〜10 重量% D P2 O5 1〜6 重量% E CaO,MgO,BaOの1種以上 2〜12 重量% F Li2 O又はこれにNa2 O,K2 Oの 1種を加えたもの 1〜6 重量% G ZrO2 ,TiO2 の1種以上 1〜6 重量%
ると思われるが、1時結合剤としてはデキストリン水溶
液又は合成樹脂を有機溶剤に溶かしたものが好ましい。
焼成は 900〜1200℃に1〜5時間保持して行われ、焼成
時反応析出される結晶質骨材は、β−スポジュメンS.
S.主体とするものである。
いる。 (8)又上記結合剤と超砥粒の混合に際し、例えば超砥
粒の集中度が低い場合において、超砥粒層の熱膨張係数
の変動を緩和するためなどで、充填材としてのアルミナ
質砥粒及び又は炭化けい素質砥粒を併せて添加混合す
る。
形態を説明する。
m、穴径Hが 127mmの鉄製ボディ1の外周端面に、超砥
粒層3をベース層2を介して固着してなる外径D2 が 3
50mmのストレート砥石である。超砥粒層3とベース層2
は、予め次のように構成されたビットチップ4を、ボデ
ィ外周端面上に28枚、密接して貼り付け固着して形成し
た。
ように、長さLが40mm、幅Wが16mmで、上面側の厚さX
2 が3mmの超砥粒層3と、下面側の厚さX1 が4mmのベ
ース層2とよりなっており、かつその28枚が図1に示す
ように鉄製のボディ1の外周端面上に隙間なく密接して
貼付け固着されるように、上面の円弧R2 は 175mm、下
面の円弧R1 は 167mmに形成されている。
て製作されたものである。表1の実施例の組成を有する
ガラス粉砕品20部と、1時結合剤としての50%デキスト
リン水溶液10部とを混合して、予め調整結合剤を準備し
ておき、この調整結合剤に超砥粒として#80/100 のC
BN80部を加えて混合する。この混合物を金型に装填
し、かさ比重 2.5となるように成形する。この成形部分
が超砥粒層3を形成する部分である。
ラス粉砕品20部と、1時結合剤としての50%デキストリ
ン水溶液15部と# 100/140 の電融ムライト80部とを混
合しておき、この混合物を上記超砥粒層3形成部上に装
填して、かさ比重 2.2になるように成形する。この重ね
た成形部分がベース層2を形成する部分である。
度100 〜300 ℃/hrで1000℃まで昇温し、4時間保持し
て焼成し、降温速度100 〜300 ℃/hrで冷却後図2の形
状寸法に仕上げる。焼成中に、ガラス粉砕品中のTiO
2 、またはこれにZrO2 を加えたものが核形成剤とな
って、化学反応を起し、結合層中にβ−スポジュメン
S.S.を主体とした結晶性骨材が析出される。本実施
例においては、体積%で40のβ−スポジュメンS.S.
と、10のZrSiO4 の結晶性骨材が析出されていた。
なお図7はそのX線回折値を示す。
して、成形、焼成の条件並びに形状寸法は同一で、ビッ
トチップ4の超砥粒層3の構成に関する部分を次のよう
に替えた比較例を作製した。
比較例の組成のものを使用した以外は実施例と同様とし
た。この比較例1においては、成形体の焼成時結晶質骨
材は析出されていなかった。
比較例の組成のものを使用し、この粉砕品10部と、結晶
質骨材としてのβ−スポジュメンS.S.とZrSiO
4 の混合粉末10部と、1時結合剤としての50%デキスト
リン水溶液10部と、超砥粒として#80/100 のCBN80
部を混合し、この混合物を金型に装填し、超砥粒層3形
成用の成形体とした。他は実施例と同様とした。この比
較例においては混合した結晶質骨材は焼成後も存在して
いた。
ける砥粒層の物性を示すもので、実施例によるものは高
温強度、砥粒保持力が高く、熱膨張係数は低いので接合
性がよい。
も、図4に示す砥石半径摩耗量、図5に示す比研削抵
抗、図6に示すワーク表面粗さ、によって明らかなよう
に、何れにおいても実施例品が秀れている。
え、実際の研削に当って高い性能と寿命を顕らわす理由
は明確ではないが次のように考えられる。図3は、実施
例の超砥粒層3の1000倍の組織写真で、画面下側より両
側部にわたって、大きく角張っているのがCBN砥粒
で、それに直接接して殆ど全面を占めている白い部分が
非晶質の結合相である。そして、その白い結合相中に
は、多数の灰色の小さい角張ったものが分散されてい
る。この角張ったものが、焼成中に析出されたβ−スポ
ジュメンS.S.を主体とする結晶質骨材である。
合剤と超砥粒を混合、成形、焼成され、該焼成中に結合
剤中より結晶質骨材が析出することにより、形成される
ものと考えられる。即ちこの形成法によるものは超砥粒
と結合剤の充分な混合、濡れ性の保持ができ、骨材が均
一に分散し、充分な強度を持つ結合相が生成されるもの
と思われる。
で、超砥粒層の機械的強度の向上に寄与すると共に、熱
膨張係数も 1.1×10-6/Cと低いため、 3.5×10-6/C
のCBNに近い、3.78×10-6/Cの超砥粒層が得られ
る。
の超砥粒の集中度の低い超石の場合、超砥粒層の機械的
強度の保持と、熱膨張係数の上昇を防ぐため、結合剤中
にアルミナ質砥粒や炭化けい素質砥粒を、充填剤として
添加しておくことが好ましい。
ものについて示したが、ダイヤモンド砥粒を用いてもよ
いことは言うまでもない。調整結合剤の組成、焼成条
件、結晶質骨材量の範囲を特定したのは、この範囲を外
れたものにおいては、本発明の目的とする効果を奏し得
ないからである。
によれば、超砥粒が結晶質骨材を均一分散した非晶質結
合相により強固に保持された、研削性能が高く、寿命の
長い超砥粒砥石が提供され、効率的な高品質の研削加工
を行うことが出来る。
る。
図、Bはその側面図である。
1000部の組織写真である。
示す図表である。
図表である。
材のワーク表面粗さを示す図表である。
る。
Claims (8)
- 【請求項1】 超砥粒が、非晶質結合剤を焼成中に反応
析出した結晶質骨材を含有する非晶質結合相によって結
合され、かつ結晶質骨材は該結合相の15〜70体積%であ
る、超砥粒層を具備することを特徴する超砥粒砥石。 - 【請求項2】 結晶質骨材はβ−スポジュメンS.S.
を主体としてなることを特徴とする請求項1記載の超砥
粒砥石。 - 【請求項3】 超砥粒はCBN(立方晶系ちっ化ほう
素)であることを特徴とする請求項1又は2記載の超砥
粒砥石。 - 【請求項4】 超砥粒層中には充填材としてのアルミナ
質砥粒及び又は炭化けい素質砥粒が含有されてなること
を特徴とする請求項1,2又は3記載の超砥粒砥石。 - 【請求項5】 超砥粒層の形成が、超砥粒を、下記A、
B、C、D、E、F、Gよりなる非晶質結合剤に、1時
結合剤を加えてなる調整結合剤と混合する工程と、該混
合物を型に装填して成形する工程と、該成形品を加熱焼
成する工程とを具備してなり、かつ該加熱焼成する工程
においては、Gの存在により、非晶質結合剤中より結晶
質骨材が析出する反応が行われることを特徴とする超砥
粒砥石の製造方法。 A SiO2 40〜60 重量% B Al2 O3 8〜18 重量% C B2 O3 1〜10 重量% D P2 O5 1〜6 重量% E CaO,MgO,BaOの1種以上 2〜12 重量% F Li2 O又はこれにNa2 O,K2 Oの 1種を加えたもの 1〜6 重量% G ZrO2 ,TiO2 の1種以上 1〜6 重量% - 【請求項6】 核形成剤は酸化チタン及び又は酸化ジル
コニウム、1時結合剤はデキストリン水溶液又は合成樹
脂を有機溶剤に溶かしたもの、結晶質骨材はβ−スポジ
ュメンS.S.を主体とするもの、加熱焼成の工程は、
900〜1200℃における保持時間が1〜5時間であること
を特徴とする請求項5記載の製造方法。 - 【請求項7】 超砥粒はCBNであることを特徴とする
請求項5又は6記載の製造方法。 - 【請求項8】 混合する工程において、充填材としての
アルミナ質砥粒及び又は炭化けい素質砥粒も併せて添加
混合することを特徴とする請求項5,6又は7記載の製
造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8059985A JP3050371B2 (ja) | 1996-02-21 | 1996-02-21 | 超砥粒砥石及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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JPH09225837A true JPH09225837A (ja) | 1997-09-02 |
JP3050371B2 JP3050371B2 (ja) | 2000-06-12 |
Family
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Family Applications (1)
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JP8059985A Expired - Lifetime JP3050371B2 (ja) | 1996-02-21 | 1996-02-21 | 超砥粒砥石及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3050371B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100375662C (zh) * | 2005-07-28 | 2008-03-19 | 郑州富莱特超硬磨具有限公司 | 立方氮化硼外圆磨砂轮的制造方法 |
CN100377839C (zh) * | 2005-07-19 | 2008-04-02 | 郑州富莱特超硬磨具有限公司 | 磨盘式立方氮化硼砂轮的生产方法 |
JP2012152882A (ja) * | 2011-01-28 | 2012-08-16 | Mitsui Kensaku Toishi Kk | ビトリファイド多層砥石車 |
-
1996
- 1996-02-21 JP JP8059985A patent/JP3050371B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN100375662C (zh) * | 2005-07-28 | 2008-03-19 | 郑州富莱特超硬磨具有限公司 | 立方氮化硼外圆磨砂轮的制造方法 |
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