JPH10146766A

JPH10146766A - 超砥粒ホイール

Info

Publication number: JPH10146766A
Application number: JP30507396A
Authority: JP
Inventors: Keizo Takeuchi; 恵三竹内; Kenichiro Kumamoto; 健一郎熊本
Original assignee: Noritake Co Ltd; Noritake Diamond Industries Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd; Noritake Diamond Industries Co Ltd
Priority date: 1996-11-15
Filing date: 1996-11-15
Publication date: 1998-06-02

Abstract

(57)【要約】【解決手段】結合剤としてＣｏを含む超硬合金からな
る台金の表面に超砥粒層を固着した超砥粒ホイールにお
いて、超硬合金のＣｏ含有量を１０〜２５％の範囲とし
た。【効果】従来のようなプレコーティングなどを施すこ
となく、従来の接合方法によって充分な接合強度を有
し、かつ台金自体が高靭性、高強度となり、安全性、信
頼性の高い超砥粒ホイールが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は各種被削材の研削等
に使用される超砥粒ホイール、特に台金として超硬合金
を使用した超砥粒ホイールに関する。

【０００２】

【従来の技術】台金の周面にダイヤモンド砥粒やＣＢＮ
砥粒からなる超砥粒層を固着形成したダイヤモンドホイ
ールが、従来より各種被削材の研削に使用されている。

【０００３】このような台金の材質としては、一般に、
剛性に優れた鉄系のものや、軽量性に優れたアルミ系の
ものが使用されているが、近年、特に精密加工に用いら
れる超砥粒ホイールの台金として、特公昭６３−３３９
８９号公報、実公平２−３４２８号公報などに開示され
ているように、超硬合金（ｃｅｍｅｎｔｅｄｃａｒｂ
ｉｄｅ）が使用される場合もある。

【０００４】超硬合金は、炭化タングステン、炭化チタ
ンなどの非常に硬い化合物の粉末と、コバルトなどの金
属粉末を結合剤として高圧で圧縮し、高温に加熱して、
焼結・成形させたもので、高硬度、高剛性、高耐磨耗性
が最大の特徴である。したがって、超砥粒ホイールの台
金に超硬合金を採用することにより、従来の材質では所
定の剛性が得られない薄い台金や細長い形状の台金の場
合にも、変形が生じにくく磨耗も少ないため、高剛性、
高耐磨耗性台金、すなわち高精度、高能率加工に対応で
きる超砥粒ホイールを得ることができる。

【０００５】ところが、台金材料として超硬合金を使用
した場合、砥粒層と超硬合金製台金との密着性が悪く、
このため、使用中に砥粒層が剥離し、甚だしい場合には
台金部分の破損に至る場合もある。密着性が悪い原因と
しては、超硬合金成分中の炭化物への接着剤若しくはボ
ンド剤の濡れ（親和性）が悪く、炭化物以外のＣｏなど
の金属成分との接合しかなされないことにある。

【０００６】この対策として、特公昭６３−３３９８９
号公報には、ニッケルメッキにより砥粒を電着した電着
砥石において、台金とニッケルメッキ層との結合力及び
強度を高めるためにチッ化チタンをコーティングする技
術が開示されている。超硬合金とチッ化チタン及びチッ
化チタンとニッケルメッキ層とはそれぞれ密着性に優
れ、これによって、極めて強固に固着された砥粒層を有
する電着砥石を得ることができるとされている。

【０００７】また、実公平２−３４２８号公報では、超
硬合金製台金の表面に、研削時の発熱によって溶融した
り軟化しない金属が溶着され、さらにその表面に砥粒が
電着された砥石が開示されている。ここで、研削時の発
熱によって溶融したり軟化しない金属としては、銀、銀
合金、あるいは、銅、銅合金が使用される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記方法
では、それぞれチッ化チタンのコーティングプロセス、
または超硬合金製台金の表面に金属を溶着させるプロセ
スが必要となる。また多少の接合強度向上とはなるが、
基本的には超硬合金と中間コーティング材との密着性に
は限界があり、充分とは言えない。

【０００９】本発明は、上記したようなコーティングプ
ロセスを経ることなく、接合強度に優れた超砥粒ホイー
ルを得ることを第１の目的とし、さらに、レジノイドボ
ンド砥粒層、メタルボンド砥粒層、ビトリファイドボン
ド砥粒層、及び電着砥粒層の全てについて接合力の向上
が期待できる超砥粒ホイールを得ることを第２の目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記目的を達
成するために、超硬合金中の金属成分に着目し、種々の
材料について接合強度の比較検討を行った結果、超硬合
金製台金と砥粒層の接合力は、超硬合金成分中のＣｏ成
分に左右されることを知見し本発明を完成するに至った
ものである。

【００１１】すなわち、本発明は、結合剤としてＣｏを
含む超硬合金からなる台金の表面に超砥粒層を固着した
超砥粒ホイールにおいて、前記超硬合金のＣｏ含有量を
１０％以上としたことを特徴とする。

【００１２】Ｃｏ含有量が接合強度にどのような影響を
与えるかの論理的な解明は、今後の研究に待たねばなら
ないが、炭化物に比べ、接着性、界面反応性、メッキ析
出性のいずれにも優れるＣｏ成分が増加することによ
り、全てのボンド剤に対して接合力が向上するものと推
察される。

【００１３】超硬合金中のＣｏ成分が増加することは、
レジノイドボンドやビトリファイドボンドなどのよう
に、接着剤による接合の場合、超硬合金製台金と接着剤
間の接合力が向上することにより、台金と砥粒層間の接
合力が向上する。メタルボンドのように焼結による場
合、超硬合金製台金と、Ｃｕ，Ｓｎ，Ｆｅ，Ｃｏなどの
メタルボンド主成分と反応焼結が進みやすくなり、その
接合力が向上する。また、電着の場合、メッキの析出面
が広くなることにより、析出密着性が強固になり、接合
力が向上する。これによって、いずれのボンド材を用い
た場合にも、プレコーティングなどの処理を施すことな
く超硬合金製台金と砥粒層との接合強度を向上させるこ
とができる。

【００１４】ここで接着剤としては、フェノール系接着
剤やエポキシ系接着剤を使用することができるが、特
に、接着強度、耐熱性、耐磨耗性の点からはフェノール
系接着剤が望ましい。

【００１５】また、焼結による場合には、従来公知の技
術を用いることができるが、特にボンド成分としては、
Ｃｏ成分との反応性に優れ、メタルボンド成分として一
般的に使用されているＣｏ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｓｎ，
Ｚｎ及びその複合成分とするのが望ましい。

【００１６】さらに電着メッキの場合には、特に、Ｎ
ｉ，Ｃｕ，Ｃｒなどの電気メッキ及び無電解メッキとす
るのが望ましい。

【００１７】本発明においては、実用上支障のない接合
強度、すなわち、５ｋｇ／ｍｍ²の強度を発揮すること
ができるＣｏ含有量１０％以上をもって本発明の範囲と
した。Ｃｏ含有量は多くなるとさらに接合強度、靭性は
向上するものの、硬度、剛性が低下するために、上限と
しては２５％程度が望ましい。Ｃｏ含有量が２５％以上
になると、硬度はＨＲＡ８１程度となり、焼入鋼と同程
度のレベルとなる。また、剛性の低下も大きく、超硬合
金製台金の特徴が削減される。

【００１８】超硬合金としては、ＷＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−
ＴｉＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系のいず
れも使用することができるが、いずれもＣｏを結合剤と
して含有していることが必要である。

【００１９】また砥粒層としては、従来公知のレジノイ
ドボンド砥粒層、メタルボンド砥粒層、ビトリファイド
ボンド砥粒層、電着砥粒層のいずれにも使用することが
可能であり、加工用途により適宜砥粒層ボンドを選択す
ることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下本発明の特徴を図面に示す実
施の形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一
実施の形態である超砥粒ホイールによる加工状況を示す
斜視図、図２は図１に示す超砥粒ホイールの部分断面図
を示す。

【００２１】同図において１０は円盤状の台金、１１は
台金１０の外周に固着された超砥粒層で、台金材料とし
て、ＷＣとＣｏの合金からなる超硬合金を使用してい
る。

【００２２】この基本形状を有する超砥粒ホイールにお
ける台金のＣｏ含有量を、表１に示すように５〜２５％
まで変化させ、それぞれ、レジノイドボンドの接着剤接
合、メタルボンドの焼結接合、および電着により、図１
及び図２に示すものを製作した。表１には、それぞれの
Ｃｏ含有量における、硬度（ＨＲＡ）、抗折力（Ｋｇ／
ｍｍ²）、破壊靭性値Ｋ₁Ｃ（ＭＮ・ｍ^-1.5）を示して
いる。

【００２３】

【表１】

【００２４】なお、レジノイドボンドの接着剤としては
フェノール系接着剤を用い、これを超硬合金台金表面に
塗布後、レジノイドボンド砥粒層を昇温、加圧成形する
ことにより接合した。

【００２５】メタルボンドの焼結条件としては、金型中
へ超硬合金台金を装入後、メタルボンド砥粒層成分混合
体を充填、昇温加圧成形することにより接合した。

【００２６】また、電着の条件は、電気Ｎｉメッキ浴槽
中へ超硬合金台金を浸漬後、Ｎｉメッキにて砥粒を固着
した。

【００２７】表２は製作の試験結果を示し、接着剤接合
および焼結接合の場合、Ｃｏの含有量が１０％未満では
接合不良により製作そのものができす、また、電着の場
合でもＣｏの含有量が８％で一部製作ができたに過ぎな
かった。

【００２８】

【表２】

【００２９】表３は上記方法により製作した超砥粒ホイ
ールを用いて実際に研削試験を行った結果を示す。試験
条件は以下の通りである。機械：横軸平研ホイール：１５０Ｄ×０．６Ｔ×３ＸＳＤ１７０Ｃｏｎｃ．１００被削材：アルミナセラミックス方式：湿式切断研削条件：周速１６００ｍ／ｍｉｎ送り３０ｍｍ／ｍｉｎ切り込み５ｍｍ

【００３０】

【表３】

【００３１】表３に示すように、Ｃｏ含有量が１０％を
越えるものについては、砥粒層の剥離もなく良好な研削
結果が得られたのに対し、Ｃｏの含有量が８％である電
着ホイールでは砥粒層の剥離が見られた。

【００３２】図３は、上記試験により製作した、レジノ
イドボンドおよびメタルボンドにおける超硬合金製台金
のＣｏの含有量の変化と接合強度の関係を示すグラフで
ある。

【００３３】同図に示すように、Ｃｏ含有量が１０％を
越えるものについては、実用的な接合強度の目安といえ
る５ｋｇ／ｍｍ²を確保することができた。特に、メタ
ルボンドの場合、１０％を境として急激な接合強度の上
昇が確認された。

【００３４】なお上記実施の形態では、ＷＣとＣｏの合
金について述べたが、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−Ｔ
ｉＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系についても同様の効果が確認され
た。

【００３５】さらに上記実施の形態では、円盤状台金の
外周に砥粒層を固着した超砥粒ホイールについて述べた
が、本発明はこれに限定されず、例えば、図４に示すよ
うに、棒状の台金１３の先端に超砥粒層１４を固着した
内面研削用の超砥粒ホイールについても無論適用可能で
ある。

【００３６】

【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。

【００３７】（１）超硬合金のＣｏ含有量を１０％以上
としたことによって、従来のようなプレコーティングな
どを施すことなく、従来の接合方法によって充分な接合
強度を有する超砥粒ホイールが得られる。

【００３８】（２）超硬合金のＣｏ含有量を１０〜２５
％とすることによって、超硬合金製台金の特徴である高
剛性、高耐磨耗性を維持し、かつ、接合強度を向上させ
るだけでなく、台金自体が、高靭性、高強度となること
により、安全性、信頼性の高いものとなる。

【００３９】（３）超硬合金にＣｏを含有するものであ
れば、ＷＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−Ｔ
ｉＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系の全てに使用することができる。

【００４０】（４）同様に、レジノイドボンド砥粒層、
メタルボンド砥粒層、ビトリファイドボンド砥粒層、電
着砥粒層に適用することができる。

【００４１】（５）また、レジノイドボンドやビトリフ
ァイドボンドの接着剤接合、メタルボンドの焼結接合、
電着によるメッキ接合にも適用できる。

【００４２】（６）高い接合強度が得られるため、接合
面積が少なく従来製造できなかったような超砥粒ホイー
ルにも適用が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である超砥粒ホイール
による加工状況を示す斜視図である。

【図２】図１に示す超砥粒ホイールの部分断面図であ
る。

【図３】レジノイドボンドおよびメタルボンドにおけ
る超硬合金台金のＣｏの含有量の変化と接合強度の関係
を示すグラフである。

【図４】本発明の他の実施の形態である超砥粒ホイー
ルによる加工状況を示す斜視図である。

【符号の説明】

１０台金１１超砥粒層１３台金１４超砥粒層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】結合剤としてＣｏを含む超硬合金からな
る台金の表面に超砥粒層を固着した超砥粒ホイールにお
いて、前記超硬合金のＣｏ含有量を１０％以上としたこ
とを特徴とする超砥粒ホイール。
【請求項２】前記超硬合金のＣｏ含有量が１０〜２５
％の範囲であることを特徴とする請求項１記載の超砥粒
ホイール。
【請求項３】前記超硬合金が、ＷＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−
ＴｉＣ−Ｃｏ系、ＷＣ−ＴｉＣ−ＴａＣ−Ｃｏ系のいず
れかであることを特徴とする請求項１，２記載の超砥粒
ホイール。
【請求項４】前記砥粒層が、レジノイドボンド砥粒
層、メタルボンド砥粒層、ビトリファイドボンド砥粒
層、電着砥粒層のいずれかであることを特徴とする請求
項１〜３記載の超砥粒ホイール。
【請求項５】前記砥粒層と台金との接合が、接着剤接
合、焼結接合、メッキ接合、溶接接合、溶射接合のいず
れかであることを特徴とする請求項１〜４記載の超砥粒
ホイール。