JPH10217130A

JPH10217130A - 加工材並びに加工用工具

Info

Publication number: JPH10217130A
Application number: JP3282997A
Authority: JP
Inventors: Kenji Kikuzawa; 賢二菊澤
Original assignee: JIIBETSUKU TECHNOL KK
Current assignee: JIIBETSUKU TECHNOL KK
Priority date: 1997-01-30
Filing date: 1997-01-30
Publication date: 1998-08-18

Abstract

(57)【要約】【課題】オイルストーンの領域においても利用でき、
研ぎ荒さの自由度が著しく高く、焼き入れを施した金型
等、従来の無機長繊維を樹脂マトリックス内に配した加
工材では不可能であった領域においての加工に適した加
工材並びに加工用工具を提供する。【解決手段】加工要素としてアルミナ質繊維等の無機
長繊維を樹脂マトリックス内に配した加工材であって、
前記樹脂マトリックス内に砥粒を含ませてなる加工材を
所望形状の加工用工具に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は加工材とこの加工材
から構成される加工用工具に関する。さらに具体的に
は、鉄または鉄合金や、アルミニウムまたはアルミニウ
ム合金や、銅または銅合金等の金属、或いは、石材や、
単結晶または多結晶のシリコンや、セラミック等の非金
属を切削、窄孔、研削、或いは、研磨するのに適した研
磨用スティックや回転工具等の加工用工具を形成するた
めの加工材とこの加工材から構成される加工用工具に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の加工用工具としては、例
えば、特公平７ー１０２５０４号公報に開示されている
ように、加工要素としてアルミナ長繊維等の無機長繊維
を樹脂マトリックス内に配した加工用工具が本発明者に
より提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の加工用工具の場合、樹脂マトリックス内に加工要素
として無機長繊維が配されているだけなので、金型仕上
げの最終工程でのラッピング材的な使用しかできず、い
わゆる荒消りの領域において利用できないという不都合
を有していた。また、長繊維の先端部分でしか研磨がで
きず、繊維が引き揃えられた側面では研磨することがで
きないという欠点があった。また、平面研磨には適する
ものの、曲面を有する金型の曲面部分に沿った研磨には
剛性が高いため金型面になじまず、使用することが不可
能であった。また、平面研磨においてもいわゆるオイル
ストーンに比べると研磨スピードが著しく落ちるという
欠点を有していた。また、無機長繊維が加工要素として
の働きをするため、被加工材の硬度が無機長繊維の１／
２〜１／３でないと加工を施せないという欠点を有して
いた。本発明は、前記従来技術の不都合を解消し、いわ
ゆるオイルストーンの領域においても利用でき、研ぎ荒
さの自由度が著しく高いため研ぎ荒さを自由に選べ、か
つ、焼き入れを施した金型等、前記従来技術では不可能
であった領域においての加工に適した硬度を備えた砥粒
を選定することにより加工を可能とするものである。ま
た、従来技術の側面磨き等の加工が不可能であった点に
おいても側面での平面磨き等の加工を可能にしようとす
るものである。本発明はこのような加工用工具とこの工
具を構成することのできる加工材を提供することを目的
とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の加工材は、前記
目的を達成するべく、加工要素として無機長繊維を樹脂
マトリックス内に配した加工材であって、前記樹脂マト
リックス内に砥粒を含ませてなることを特徴とする。ま
た、請求項２記載の加工材は、前記無機長繊維はアルミ
ナ質繊維、炭化ケイ素質繊維、ボロン質繊維、ガラス繊
維、カーボン繊維の少なくとも何れかであることを特徴
とする。また、請求項３記載の加工材は、前記砥粒はダ
イヤモンド砥粒、ＣＢＮ砥粒、炭化ケイ素質砥粒、アル
ミナ質砥粒、ジルコニアーアルミナ質砥粒、ジルコニア
質砥粒の少なくとも何れかであることを特徴とする。ま
た、請求項４記載の加工材は、前記熱硬化性樹脂は不飽
和ポリエステル樹脂、或いは、エポキシ樹脂からなるこ
とを特徴とする。また、本発明の加工用工具は、前記加
工材を所望形状に形成したことを特徴とする。

【０００５】

【発明の実施の形態】使用する無機長繊維としては、弾
性率が高くかつ加工の際にすり減って磨耗しやすい繊維
が特に適している。具体的には、アルミナ質繊維、炭化
ケイ素質繊維、ボロン質繊維、ガラス繊維、カーボン繊
維が特に適している。尚、糸によりがかかっていると単
繊維同士の間に砥粒が入りずらくなり性能が悪くなるの
で、よりのない状態で巻かれた糸をボビンを回転させな
がら糸を横取りして引き揃えたものが最適である。

【０００６】また、前記砥粒としては、ダイヤモンド砥
粒、ＣＢＮ砥粒、炭化ケイ素質砥粒、アルミナ質砥粒、
ジルコニアーアルミナ質砥粒、ジルコニア質砥粒等が使
用される。さらには、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化タ
ングステン等の炭化物、窒化ホウ素、窒化チタン等の窒
化物、ホウ化ジルコニウム、ホウ化チタン、ホウ化タン
グステン等のホウ化物等の粉体、或いは、炭化ケイ素、
窒化ケイ素、酸化マグネシウム、ホウ酸アルミニウム、
チタン酸カリウム、アルミナ等のウイスカーの使用も可
能である。また、この砥粒のサイズは＃６０〜＃２０
０，０００の範囲で添加が可能であるが、＃６０未満と
いう砥粒の大きいものについては無機長繊維への砥粒を
含んだ樹脂組成物の含浸時の樹脂槽での沈殿が激しく、
うまく成形材料が作れないので＃８０を超える砥粒の使
用が好ましい。また、配合量は２０重量％〜４０重量％
程度が好ましい。これは、２０重量％未満であると、目
詰まりなしでの、切削、窄孔、研削、研磨等の加工性が
十分に得られず、また、４０重量％を越えると強度を受
け持つ無機長繊維が十分入らず強度的に満足できるもの
は得られないからである。

【０００７】また、前記砥粒を含有させる熱硬化性樹脂
は、バインダ、すなわち無機長繊維と砥粒のマトリック
スとして作用するもので、熱硬化性樹脂であれば特に限
定されるものではないが、不飽和ポリエステル樹脂やエ
ポキシ樹脂が一般的である。

【０００８】これらの構成材料を用いて加工材を得る方
法としては、例えば、硬化剤を含むエポキシ樹脂、特に
酸無水物を硬化剤として加えたものは粘度を低くできる
ので砥粒の添加量を増すことができて好ましく、このエ
ポキシ樹脂中に前記砥粒を分散させ、この砥粒を分散さ
せた樹脂組成物を入れた樹脂槽の中を無機長繊維を通過
させることにより、樹脂組成物を無機長繊維の表面及び
繊維の隙間に含浸せしめ、これを円筒状のドラムに巻き
付けて作成した成形材料を円筒の軸方向に切り開いてシ
ート状となし、このシートを一定の大きさに裁断して加
熱したポジティブ金型にチャージし、プレスすることに
より砥粒を含有し、無機長繊維が一方向に並んだ加工材
を得ることができる。

【０００９】このようにして作成された加工材は、例え
ばアルミナ砥粒を入れた場合、放電加工を施された荒面
の平面磨きに現在使われているオイルストーンに代わっ
て使い得る研磨能力を示す。特に、研磨液をかけながら
磨くような場合には目詰まりを起こさず、放電加工面の
最初の平面研磨にその偉力を発揮する。また、従来の繊
維のみからなる加工材のように繊維が並んでいる側面で
は研磨できないというようなことがないため、どの平面
でも研磨等の加工ができるという特徴を有し、板状にし
ての面研磨も可能である。また、繊維方向の曲げ強度も
従来の繊維のみを引き揃えた加工材の９０〜１００ｋｇ
ｆ／ｍｍ²に対し、４０〜４５ｋｇｆ／ｍｍ²程度はあ
るので、この加工材より繊維方向に切り出して得られた
丸棒等の回転工具としても十分な強度を有し、しかも丸
棒の側面での研磨も可能であるという特徴を有する。ま
た、無機繊維のみからなる加工材は焼き入れを施した金
型の研磨は不可能であるが、本発明の加工材は加工材に
含ませる砥粒として硬度の高いものを使用することによ
り、焼き入れを施した金型の研磨等の加工も可能となっ
た。いずれの場合も、繊維が入っていることにより通常
の砥石の欠点である加工中に折れることもなく、またひ
び割れを起こすこともない。尚、本発明の加工材並びに
加工用工具は全体を緻密質に構成しても、気孔率３〜３
０容量％程度の気孔を有するものに構成してもよい。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例につき説明する。（実施例１）先ず、６００Ｔｅｘの９μｍのアルミナ繊
維（ＨＴ９−３Ｋ大明化学工業株式会社製）１０本を
下記樹脂組成物の樹脂槽を通して樹脂組成物を含浸せし
めた。エポキシ樹脂（ＤＥＲ３８３Ｊダウケミカル日本）１００重量部テトラヒドロメチル無水フタル酸（ＨＮ２２００日立化成工業）８０重量部イミダゾール（２Ｅ４ＭＺ−ＣＮ四国化成工業）１重量部湿潤剤（ＢＹＫーＷ９６５ビックケミジャパン）１重量部アルミナ砥粒（ＷＡ＃２４０フジミインコーポレーテッド）１５０重量部次に、前記樹脂を含浸したアルミナ繊維を直径１０６ｍ
ｍの円筒に２８８ｍｍ幅に１回転毎に２４ｍｍずれるよ
うに卷き取った。２８８ｍｍ幅で折り返し、全体で２
５．５往復させた。この時の回転数は６１２回転であっ
た。これを円筒の軸方向に切り開いて繊維が引き揃えら
れたシートを得た。得られたシートを繊維方向に長さ３
１ｃｍにカットし、これを１２０℃に加熱した３００ｍ
ｍ×３２０ｍｍ、深さ３０ｍｍのポジティブ金型にチャ
ージして１００ｋｇ／ｃｍ²で加圧し樹脂を絞り出し１
時間そのまま加熱した。こうして得られた板は、平均厚
味が１２．９１ｍｍであった。

【００１１】この板より、厚味２ｍｍ、幅６ｍｍ、長さ
１００ｍｍの研磨用スティックを切り出し、放電加工に
よる曲面を有するスチール製金型を磨いたところ表面の
凸凹を取る、いわゆるオイルストーンが使われている分
野においてオイルストーンに取って替わる磨き性を発揮
した。尚、研磨用スティックの組成は、エポキシ樹脂２
２．１重量％、アルミナ繊維４２．９重量％、アルミナ
砥粒３５．１重量％であった。

【００１２】（実施例２）実施例１の樹脂組成物中のア
ルミナ砥粒ＷＡ＃２４０の代わりにアルミナ砥粒ＷＡ＃
１２０（フジミインコーポレーテッド）を用い、かつこ
の添加重量部を１０８重量部として、他は実施１と同じ
ようにして板を得た。この板の厚味は１０．１１ｍｍで
あった。この板から実施例１と同様にして研磨用スティ
ックを作成し、放電加工による曲面を有するスチール製
金型を磨いたところ、オイルストーンの＃２００番に当
たる磨き性を示し、実施例１と同様にオイルストーンに
取って替わる磨き性を発揮した。尚、研磨用スティック
の組成は、エポキシ樹脂２１．０重量％、アルミナ繊維
４４．４重量％、アルミナ砥粒３４．６重量％であっ
た。

【００１３】（実施例３）実施例１の樹脂組成物中のア
ルミナ砥粒ＷＡ＃２４０の代わりにアルミナ砥粒ＷＡ＃
８０（日本研磨砥粒株式会社）を用い、かつこの添加重
量部を１５０重量部として、他は実施例１と同じように
して板を得た。この板の厚味は９．９２ｍｍであった。
この板から実施例１と同様にして研磨用スティックを作
成し、放電加工による曲面を有するスチール製金型を磨
いたところ、磨き性は良好であったが、磨き傷が深く、
荒磨きに適した砥石であることが判明した。尚、研磨用
スティックの組成は、エポキシ樹脂１９．５重量％、ア
ルミナ繊維４０．７重量％、アルミナ砥粒３９．７重量
％であった。

【００１４】（実施例４）実施例１〜３で作成した板か
ら、４ｍｍ角で長さ１００ｍｍの棒を切り出し、これを
旋盤とセンターレスマシンでφ３ｍｍの丸棒に仕上げ、
この丸棒を回転研磨装置（ＥＳＰＥＲＴ４００株式会
社ナカニシ製）に取り付け、２４，０００回転で実施例
１と同様の金型を研磨したところ無機繊維のみからつく
られた丸棒と比較してこれに勝る磨きスピードが得られ
た。

【００１５】

【発明の効果】このように、本発明の加工材並びに加工
用工具によれば、従来の無機繊維が引き揃えられ樹脂で
硬化したものでは磨くことが不可能であった放電加工直
後の荒面の磨きにおいても折損しない砥石としてその偉
力を発揮する。その際に従来の砥石の最大の欠点であっ
た砥粒のサイズの不揃いにより金型に線状の傷を生じさ
せるという欠点も解消された。これは例えば海水に浮か
ぶ氷山と同様、本発明の加工材においては砥粒は樹脂中
に埋もれ、氷山のように先端だけが加工面（砥面）上に
出ているためと思われる。また、大型金型の磨きにおい
ても面での磨き、特に研磨液を使用しての研磨加工にお
いて、目詰まりを生じないためその偉力を発揮するもの
である。また、この板より切り出して作製した丸棒は強
度が十分あるため回転研磨装置等に取り付けての加工が
可能でしかも従来品では不可能であった工具側面での磨
きも可能となった。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加工要素として無機長繊維を樹脂マトリ
ックス内に配した加工材であって、前記樹脂マトリック
ス内に砥粒を含ませてなる加工材。
【請求項２】前記無機長繊維はアルミナ質繊維、炭化
ケイ素質繊維、ボロン質繊維、ガラス繊維、カーボン繊
維の少なくとも何れかであることを特徴とする請求項１
記載の加工材。
【請求項３】前記砥粒はダイヤモンド砥粒、ＣＢＮ砥
粒、炭化ケイ素質砥粒、アルミナ質砥粒、ジルコニアー
アルミナ質砥粒、ジルコニア質砥粒の少なくとも何れか
であることを特徴とする請求項１または２記載の加工
材。
【請求項４】前記熱硬化性樹脂は不飽和ポリエステル
樹脂、或いは、エポキシ樹脂からなることを特徴とする
請求項１乃至３の何れかに記載の加工材。
【請求項５】請求項１乃至４の何れかに記載の加工材
を所望形状に形成したことを特徴とする加工用工具。