JPH09267263A

JPH09267263A - プレス成形性に優れたビトリファイドボンド立方晶窒化硼素砥石用被覆砥粒

Info

Publication number: JPH09267263A
Application number: JP8686096A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Saito; 美紀齋藤
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1996-01-29
Filing date: 1996-04-09
Publication date: 1997-10-14

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のビトリファイドボンドｃＢＮ砥石は、
ｃＢＮ砥粒とガラス質結合材の粒径、流動性及び比重に
差がある物を混合するため、均一な混合が出来難く、成
形時のムラが起こり易く、それが原因で、製造される砥
石は、砥粒、ガラス質結合剤および気孔の分布が不均一
になり、砥石の品質にばらつきが生じる問題点を解決す
る手段を提供する。【解決手段】本発明は、ｃＢＮ素砥粒の平均粒径が４
０〜３００μｍで、個々の砥粒は、加熱凝固した溶融ガ
ラス層で全体が被覆されて成り、その被覆層の平均の厚
み（Ｂ）が、元の砥粒平均粒径（Ａ）に対して、１．０
６≦（Ａ＋２Ｂ）／Ａ≦１．４５からなるビトリファイ
ドボンドｃＢＮ砥石用被覆砥粒を用いてビトリファイド
ボンドｃＢＮ砥石を製造することにより、上記課題を解
決することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、砥粒の流動性が良
く、プレス成形性に優れているため、研削性能のばらつ
きの少ない砥石の製作を可能にするビトリファイドボン
ド立方晶窒化硼素砥石用砥粒とこれを用いたビトリファ
イドボンド砥石に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ビトリファイドボンド立方晶窒化
硼素砥石（以下、単に砥石と言う）が、いずれも全体に
占める割合で２０〜５０容量％の立方晶窒化硼素砥粒
（以下、ｃＢＮ砥粒という）を、１０〜４０容量％のガ
ラス質結合剤で固めたものからなり、かつ砥石中に存在
する１０〜７０容量％の気孔が、被削材に対する研削抵
抗の低下に寄与することが知られている。また、上記砥
石は、ｃＢＮ砥粒をガラス質結合剤および成形用バイン
ダーと共に混合、所定寸法に成形し、この成形体を脱脂
処理した後、焼結することによって製造されることも知
られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記、従来の技術で
は、使用するｃＢＮ砥粒とガラス質結合材の粒径、流動
性及び比重に差がある物を混合するため、均一な混合が
不十分となり、成形時のムラが起こり易く、それが原因
で、製作される砥石は、砥粒、ガラス質結合剤および気
孔の分布が不均一になり、砥石の密度、硬さにばらつき
を生じ、結果として、砥石の寿命が低下したり、更に
は、砥石のクラックや欠けの原因となつているのが現状
である。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述の様な観点から、上記従来の砥石の持つ問題点を解
決すべく研究を行った結果、ｃＢＮ砥粒の平均粒径が、
４０〜３００μｍで、この砥粒全体を、例えばガラス質
結合剤を転造粒法等により被覆し、所定の温度で脱脂処
理した後、ガラス軟化点温度以上で処理することによ
り、加熱凝固した緻密な溶融ガラス質結合剤でｃＢＮ砥
粒の表面を被覆し、この溶融ガラス質結合剤被覆ｃＢＮ
砥粒（以下、被覆砥粒という）の被覆層の厚み（Ｂ）
が、元の砥粒平均粒径（Ａ）に対して１．０６≦（Ａ＋
２Ｂ）／Ａ≦１．４５の被覆砥粒を用いて砥石を製造す
ると、上記被覆砥粒がプレス成形性に優れていることか
ら緻密で、硬度のバラツキの少ない安定した組織を有す
る砥石が得られるとの研究結果を得たのである。

【０００５】本発明は、上記の研究結果に基づいてなさ
れたものであって、ガラス質結合剤で結合した砥石用の
ｃＢＮ砥粒において、該ｃＢＮ砥粒の平均粒径が４０〜
３００μｍで、個々の砥粒は、加熱凝固した溶融ガラス
層で全体が被覆されて成り、その被覆層の平均の厚み
（Ｂ）が、元の砥粒平均粒径（Ａ）に対して、１．０６
≦（Ａ＋２Ｂ）／Ａ≦１．４５であるプレス成形性に優
れた砥石用被覆砥粒に特徴を有するものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明を実施するための代表的な
実施形態を具体的に説明すると、上記記載の平均粒径を
有するｃＢＮ砥粒とガラス質結合剤とを所定の配合とな
るように計量し、ガラス質結合剤にバインダーを加え混
合し、この混合物を該ｃＢＮ砥粒に添加して転造法等に
より該ｃＢＮ砥粒の表面に該ガラス質結合剤を被覆さ
せ、この被覆砥粒を所定の温度で脱脂処理した後、ガラ
ス軟化点以上の温度で処理することにより被覆砥粒を作
成する。この際ｃＢＮ砥粒とガラス質結合剤との配合量
は、製造する砥石の用途及び性状等に応じて定まる値で
あり、使用するバインダーとしては、粘着性を有する有
機性または無機性の溶剤であり、且つ砥石の品質に悪影
響を及ぼさない物であればあればいずれも使用可能であ
るが、現在一般に使用されている代表的なものとして、
ポリビニルアルコール（以下ＰＶＡという）、メラミン
樹脂等の水溶性樹脂及び水ガラス等がある。また、脱脂
処理の温度しては、使用するバインダー等を揮発させる
ために必要な温度であり、前記のバインダー等であれ
ば、通常５５０℃〜７００℃の温度で行っている。

【０００７】次に本発明の被覆砥粒を用いて砥石を製造
する手段として、例えば上記本発明の被覆砥粒にＰＶＡ
等の成形用バインダーを加えて混合し、所定の形状に加
圧成形した後、従来より実施されていると同様の条件
で、この成形物中のバインダー等を揮発させるため、所
定の温度で脱脂処理を行い、しかる後６００℃〜１２０
０℃の温度で焼結し砥石を製造することが出来る。加圧
成形時の加圧力の決定方法は、従来と同様に製造する砥
石の用途に応じて気孔率の因子として定めれば良い。ま
た砥石製造の際ガラス質結合剤の配合量が不足すれば、
適宜ガラス質結合剤を追加することは本発明の技術範囲
を逸脱するものでない。本発明の被覆砥粒及び砥石を製
造する際の焼結雰囲気として、大気中或は不活性雰囲気
の何れでも可能であるが、使用する不活性ガスとして
は、窒素、アルゴン等が挙げられるが、品質及び経済性
を考慮すれば窒素ガスを使用するのが望ましい。

【０００８】本発明の被覆砥粒は、ｃＢＮ砥粒全体が、
加熱凝固した緻密な溶融ガラス結合剤で被覆されている
ため、流動性に優れ、タップ密度が高いため、メカプレ
スに際し、充填が均一になって、プレス体の密度分布も
均一になり、また、タップ密度およびプレス密度が高い
ため、砥粒、ガラス質結合剤および気孔の分布が均一に
なり、焼結体の密度、硬さにバラツキも少なく、この焼
結体で砥石を構成すると、研削性能のバラツキの無い砥
石が得られるのである。

【０００９】次いで、上記の如く数値限定した理由を説
明する。（ａ）ｃＢＮ砥粒の平均粒径、この値は、この砥粒を用いて作製した砥石の研削性能を
向上させる作用があるが、その値が４０μｍ未満では、
ガラス質結合剤を被覆する際に、凝集が起こり易く、個
々の砥粒に均一にガラス質結合剤を被覆することが困難
であり、上記所望の作用効果が得られず、一方、その値
が３００μｍを越えると、砥石にした場合に、欠けや脱
落が発生し易くなるため、その値を４０〜３００μｍに
定めた。

【００１０】（ｂ）被覆ガラス結合相の平均被覆層厚さ被覆砥粒の被覆層の平均厚みの比を、１．０６≦（Ａ＋
２Ｂ）／Ａ≦１．４５としたのは、この砥粒を用いて作
製した砥石では、この比が１．０６未満では、ガラス質
結合層量が少なくなりすぎ、砥粒保持力が不足し、砥石
の寿命が短くなる。また、この比が、１．４５より大き
いと、ガラス質結合相量が多くなりすぎ、研削抵抗が高
くなり研削に適さなくなる。そこで、被覆砥粒の被覆層
の平均厚みは、１．０６≦（Ａ＋２Ｂ）／Ａ≦１．４５
と定めた。

【００１１】なお、ガラス質結合剤としては、Ｂ₂Ｏ₃や
Ｎａ₂Ｏなどの活性な酸化物を多く含んだ結合剤でも良
いし、ＳｉＯ₂、Ｂ₂Ｏ₃、Ｎａ₂Ｏのほかアルカリ金属酸化
物（Ｌｉ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ等）アルカリ土類金属酸化物（Ｍｇ
Ｏ、ＣａＯ、ＺｎＯ等）Ａｌ ₂Ｏ₃、Ｐ₂Ｏ₅、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｚ
ｒＯ₂、ＴｉＯ₂等の酸化物、ＡｌＦ₃、ＮａＦや各種金属
等の成分からなるガラス質結合剤でも良い。

【００１２】

【実施例】本発明の被覆砥粒及びこれを用いた砥石につ
いて、以下に示す実施例により具体的に説明する。（実施例１）本発明の被覆砥粒は次のように製造した。
ガラス質結合剤は、表１に示される成分組成のａまたは
ｂを用意し、これに無機バインダ−として５％水ガラス
水溶液をガラス質結合剤に対する割合で１０重量％加
え、混合して前記ガラス質結合剤の表面に接着性を付与
し、一方、前記ガラス質結合剤より粗粒にして、同じく
表２示にされる平均粒径を有するｃＢＮ砥粒をモ−タ−
と連動して回転するステンレス鋼製円盤上に分散させ、
該円盤を６０回／分の速度で回転させながら、上記接着
性を付与したガラス質結合剤を散布して、ガラス質結合
剤被覆ｃＢＮ砥粒を形成し、これを乾燥した後、大気
中、温度：６００℃に１時間保持の状態で脱脂処理し、
引き続いて窒素ガス雰囲気中、温度：１０００℃、圧力
１気圧に１時間保持の条件で処理することにより、本発
明及び比較被覆砥粒を製造した。しかる後、光学顕微鏡
で長軸と短軸との二軸平均法でサンプルの粒径を測定
し、その平均値を以て平均粒径とし、その結果を表２に
示す。

【００１３】

【表１】

【００１４】

【表２】

【００１５】（実施例２）実施例１にて製造した被覆砥
粒に成形用バインダーとしてＰＶＡ：１重量％を加え、
１０００ｋｇｆ／ｃｍ²の圧力で成形体とし、この成形
体を、大気中、温度：６００℃に１時間保持の状態で脱
脂処理し、引き続いて窒素ガス雰囲気中、温度：１００
０℃に５時間保持の条件で焼結することにより、長さ：
４５ｍｍ×幅：１３ｍｍ×厚さ：５ｍｍの寸法並びに１
００Ｒの曲率を有する本発明の被覆砥粒を用いた砥石片
１〜６及び比較砥石片１〜４を製造した。

【００１６】（従来例）一方、ガラス質結合剤は、表１
に示される成分組成のａまたはｂを、表２に示される平
均粒径を有するｃＢＮ砥粒に、表３に示される組み合わ
せおよび割合で加え、さらに成形用バインダーとしてポ
リビニルアルコール：１重量％加え、混合した後、１０
００ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力で成形体とし、この成形体
を、実施例２と同一条件で焼結することにより、同じく
実施例２と同一形状を有する従来砥石片１〜３を製造し
た。実施例２及び従来例で得られた本発明の被覆砥粒を
用いた砥石及び比較砥石、並びに従来砥石の組織的安定
性を比較する目的で、水銀ポロシメータを用いて各砥石
の気孔分布を測定し、その結果より気孔分布の標準偏差
を算出し、その算出結果を表３に示す。

【００１７】（実施例３）実施例２及び従来例で製造し
た各種の砥石片について、外径：１９０ｍｍ、内径：５
０．８ｍｍ、厚さ：１３ｍｍの寸法を有するＳＫＤー１
１（高速度鋼）製筒状台金に接着剤を用いて貼りつけて
組み立て砥石工具とし、次の条件で、被研削材：ＳＫＤー１１（固さ：ＨＲＣ５０、長さ：１
５０ｍｍ、幅：１００ｍｍ、厚さ：１０ｍｍ）製部材砥石周速：１５００ｍ／ｍｉｎテーブル送り速度：５ｍ／ｍｉｎ切り込み：３０μｍ研削液：ＪＩＳーＷ２相当湿式平面フランジ研削を行い、被削材の表面粗さＲａが
０．６μｍ（ＪＩＳ規格）に至るまでの、被削材加工量
と砥石の摩耗量より研削比を算出し、その結果を表３に
示す。

【００１８】

【表３】

【００１９】

【発明の効果】以上の実施例より明らかな様に、ｃＢＮ
砥粒全体が加熱凝固した緻密なガラス質結合剤で被覆し
た本発明被覆砥粒は、砥石製造の際、流動性に優れ、タ
ップ密度が高いため、プレス成形性に優れている。従っ
て、これを用いて製造した本発明の砥石１〜６は、従来
砥粒を用いた砥石１〜３に較べ、気孔のバラツキが少な
く、且つ、砥石を構成する各砥粒が、ガラス質結合剤を
介して結合された組織的に安定した構造を有し、しかも
この砥石を用いて研削加工を行った場合、従来砥石に比
べ過酷な研削条件下で高研削比を示し、品質に優れた高
品質の砥石となり、産業界において、大いに貢献するも
のである。また本発明の被覆砥粒は、砥粒全体が加熱凝
固した緻密なガラス質結合剤で被覆されているため、安
定した構造となっており長期の保存に耐え得る等の優れ
た効果を有する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】立方晶窒化硼素砥粒をガラス質結合剤で
結合したビトリファイドボンド立方晶窒化硼素砥石用の
砥粒において、該立方晶窒化硼素砥粒の平均粒径を４０
〜３００μｍとし、個々の砥粒は、加熱凝固した溶融ガ
ラス層で全体が被覆されて成り、その被覆層の平均の厚
み（Ｂ）が、元の砥粒平均粒径（Ａ）に対して、１．０
６≦（Ａ＋２Ｂ）／Ａ≦１．４５であることを特徴とす
るプレス成形性に優れたビトリファイドボンド立方晶窒
化硼素砥石用被覆砥粒。