JPH11277440A - 混合砥粒超砥粒砥石 - Google Patents

混合砥粒超砥粒砥石

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JPH11277440A
JPH11277440A JP8747198A JP8747198A JPH11277440A JP H11277440 A JPH11277440 A JP H11277440A JP 8747198 A JP8747198 A JP 8747198A JP 8747198 A JP8747198 A JP 8747198A JP H11277440 A JPH11277440 A JP H11277440A
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JP
Japan
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abrasive
abrasive grains
abrasive grain
cbn
diamond
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JP8747198A
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English (en)
Inventor
Tsutomu Takeuchi
努 竹内
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Noritake Co Ltd
Noritake Diamond Industries Co Ltd
Original Assignee
Noritake Co Ltd
Noritake Diamond Industries Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 ボンドマトリックス中にCBN砥粒17
とダイヤモンド砥粒19を分散固定させ、かつCBN砥
粒17とダイヤモンド砥粒19の混合比を50:50〜
90:10の範囲とし、CBN砥粒17の保持力を10
0としたときにダイヤモンド砥粒19の保持力を60〜
95の範囲として、高破砕性砥粒であるCBN砥粒17
を低破砕性砥粒であるダイヤモンド砥粒19よりも高保
持力状態とした。 【効果】 CBN砥粒をダイヤモンド砥粒よりも高保持
力状態としたことによって、先に遊離したダイヤモンド
砥粒がCBN砥粒に衝突してドレッシング効果を発揮
し、長時間にわたってドレッシングなしで安定した切れ
味を維持することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は超砥粒砥石、より詳
しくは、難削材や、そり、焼け、変形、割れ、カケが発
生し易い被削材の研磨や研削に好適に使用される超砥粒
砥石に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、CBN(立方晶窒化ホウ素)
砥粒やダイヤモンド砥粒などの超砥粒を樹脂やメタルや
ビトリファイドなどのボンドで固めた超砥粒砥石が研削
・研磨用砥石として使用されている。ここで、工具鋼,
ダイス鋼,軸受鋼,鋳鉄などの鉄系材料の研削・研磨用
としてはCBN砥粒が、超硬,セラミックス,サーメッ
ト,フェライト,ガラスなどの研削・研磨用としてはダ
イヤモンド砥粒が使用されている。
【0003】このような超砥粒砥石には、切れ味に優
れ、しかもその切れ味が長期にわたって安定的に持続す
ることが要求される。ところが、CBN砥粒にしろ、ダ
イヤモンド砥粒にしろ、研削作業の進行に伴い切れ味が
低下する。その主な原因として、研削作業によって超砥
粒が磨耗し鋭利さが失われることがあげられる。
【0004】この対策として、特開平6−262527
号公報には、砥粒中にCBN砥粒とダイヤモンド砥粒を
混在させることが提案されている。CBN砥粒にダイヤ
モンド砥粒を含ませることにより、ダイヤモンド砥粒は
磨耗しにくく、研削に伴ってCBN砥粒が適宜崩壊して
研削性能が向上し、その結果、ドレッシングやツルーイ
ングの回数を減らすことが可能となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に開示された砥石は、ボンドマトリックスとして、レ
ジノイドボンドあるいはビトリファイドボンドを単独で
用い、このボンドマトリックス内に、CBN砥粒とダイ
ヤモンド砥粒を所定配合で混合したものを分散固定した
だけのものであり、このため、CBN砥粒とダイヤモン
ド砥粒の脱落する頻度は同等となり、ダイヤモンド砥粒
による充分な自生発刃作用を期待することができない。
【0006】この対策として、本発明者は、特願平8−
312040号において、高破砕性砥粒であるCBN砥
粒層と低破砕性砥粒であるダイヤモンド砥粒層を区画形
成し、低破砕性砥粒であるダイヤモンド砥粒の保持力を
高破砕性砥粒であるCBN砥粒の保持力の60〜95%
とした超砥粒砥石を提案した。このような構造によっ
て、使用に伴い保持力の低いダイヤモンド砥粒が先に脱
落して遊離状態となり、この遊離したダイヤモンド砥粒
がダイヤモンド砥粒よりも高破砕性を有し未脱落のCB
N砥粒に衝突し、CBN砥粒の一部を破壊して鋭利な状
態とする。これによって、長期間にわたりドレッシング
を施すことなく安定した切れ味を持続するものである。
【0007】しかしながら砥粒保持力に差異を設けた場
合にも、上記したように、CBN砥粒層とダイヤモンド
砥粒層が区画形成されていると、CBN砥粒層とダイヤ
モンド砥粒層との距離が長く、先に遊離したダイヤモン
ド砥粒がCBN砥粒に衝突する確率が低くなり、CBN
砥粒を効率良く破砕することができない。
【0008】本発明は、上記したように、破砕性の異な
る複数の砥粒を有する超砥粒砥石における問題点を解消
するもので、良好な切れ味を長期間にわたって安定的に
維持することのできる超砥粒砥石を提供することを目的
とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の混合砥粒超砥粒
砥石は、ボンドマトリックス中にCBN砥粒とダイヤモ
ンド砥粒を分散固定させ、かつ前記CBN砥粒の保持力
を前記ダイヤモンド砥粒の保持力よりも高くして砥粒層
を形成したことを特徴とする。
【0010】ここで、破砕性(Friability)
は、砥粒の脆弱さを示す指数であり、靭性あるいは衝撃
強度と逆の意味をもつ。この破砕性は、焼き入れをした
鋼製のカプセル中に、砥粒と鋼球とを入れ、一定振動数
で、一定振幅の振動を付加した後、一定の時間における
砥粒の粒度分布の変化を測定することにより求められる
ものである。
【0011】使用するボンドは特に限定されず、従来公
知の、メタルボンド、レジノイドボンド、ビトリファイ
ドボンドなどを使用することができ、本発明において
は、このボンド内に破砕性の異なるCBN砥粒とダイヤ
モンド砥粒を分散固定する。
【0012】分散の方法については、例えば、ボンド材
粉末と砥粒とを混合する工程において、それぞれの砥粒
を混合し、これを、砥石形状に成形することによって達
成できる。
【0013】また、砥粒保持力の差は、砥粒表面への金
属被覆の有無や被覆量、被覆金属の種類、砥粒表面への
離型剤塗布の有無、砥粒粒径の差、砥粒形状の差などに
よってコントロールすることができる。例えば、砥粒表
面へNiなどの金属を無電解メッキにより被覆すること
によって、被覆しない砥粒にくらべ保持力を高めること
ができる。また、砥粒表面へシリコン、テフロン(ポリ
テトラフルオロエチレン)、カーボンなどの離型剤を塗
布することによりボンドとの接着性を低下させて、保持
力を低下させることができる。さらに、一般に大粒径砥
粒は小粒径砥粒よりも保持力は高く、また、複雑な形状
の砥粒は単純形状の砥粒に比べ、機械的なかみ合いによ
って砥粒保持力に優れる。このような各手法を単独であ
るいは組み合わせることによって、砥粒の保持力を適宜
コントロールすることが可能となる。
【0014】この砥粒保持力の差を直接測定することは
困難であるので、本発明においては、砥粒保持力を間接
的に示す指標を用いて保持力の差を表すことにする。具
体的には、一定の研削条件で研削を行い、研削前後にお
ける砥粒の脱落程度を観察して、高破砕性砥粒を使用し
たときの砥粒の脱落程度を基準とし、低破砕性砥粒を使
用したときの砥粒の脱落程度をこの基準値と比較して、
低破砕性砥粒の砥粒保持力を高破砕性砥粒の砥粒保持力
(基準値100)に対する割合として表すことにする。
【0015】この砥粒保持力の差は、高破砕性砥粒であ
るCBN砥粒の保持力を100とした場合、低破砕性砥
粒であるダイヤモンド砥粒の保持力を60〜95の範囲
とするのが望ましい。ダイヤモンド砥粒の保持力がCB
N砥粒の保持力の60%未満であると切れ味には優れる
が寿命が短くなり、一方95%を越えると長寿命とはな
るが切れ味が悪くなる。
【0016】さらに、切れ味と寿命の点からは、高破砕
性砥粒と低破砕性砥粒の混合比を50:50〜90:1
0の範囲とするのが望ましい。低破砕性砥粒が10%未
満であると高破砕性砥粒の破砕確率が低く切れ味の向上
が小となり、また低破砕性砥粒が50%を越えると高破
砕性砥粒の破砕確率が高くなり切れ味の向上は大である
が、高破砕性砥粒の砥粒数が少ないため寿命が短くな
る。
【0017】
【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具体的に説明する。ここで、図1は
本発明の一実施の形態である超砥粒砥石の斜視図、図2
は同じく部分拡大図を示す。
【0018】図1、図2を参照して、11は円盤状の台
金で、この台金11の側面に砥粒層13が形成されてい
る。図2の拡大図に示すように、砥粒層13の内部は、
ボンドマトリックス15内に、高破砕性砥粒であるCB
N砥粒17、低破砕性砥粒であるダイヤモンド砥粒19
が分散固定されており、ダイヤモンド砥粒19の砥粒保
持力は、CBN砥粒17の砥粒保持力の60%とし、ま
た、CBN砥粒17とダイヤモンド砥粒19との混合比
を50:50としている。
【0019】図3はこの超砥粒砥石を用いた研削の状況
を示す説明図で、まず図3(a)に示すように、研削前
には砥粒層13の表面には、ほぼ同じ高さで、CBN砥
粒17とダイヤモンド砥粒19とが突出しており、これ
らによって研削作業が行われる。研削が進むと、図3
(b)に示すように、低破砕性砥粒でありかつ低砥粒保
持力状態のダイヤモンド砥粒19がCBN砥粒17より
も早く脱落して遊離状態となる。そして遊離したダイヤ
モンド砥粒19がダイヤモンド砥粒19よりも高い破砕
性を有するCBN砥粒17に衝突して破砕し、CBN砥
粒17をツルーイングやドレッシングと同様に鋭利な状
態に変化させることができる。
【0020】ここで、図4を参照して、CBN砥粒17
とダイヤモンド砥粒19との間に砥粒保持力の差が生じ
る機構について説明する。図4は砥粒層13の拡大断面
図である。本実施形態では、図4に示すように、砥粒層
13のボンドマトリックス15内に分散固定されている
CBN砥粒17およびダイヤモンド砥粒19のうち、C
BN砥粒17は、その表面に予め無電解メッキによりN
i層21を形成したものを使用している。このため、金
属層のないダイヤモンド砥粒19よりNi層21を有す
るCBN砥粒17の方がボンドマトリックス15と強く
接着し、この接着力の差により、CBN砥粒17とダイ
ヤモンド砥粒19との間の砥粒保持力の差を発生させて
いる。このように、無電解メッキによりNi層21を形
成した場合、Ni層21の存在とその表面の凹凸及び突
起形状により砥粒保持力を大幅に向上できるという特徴
がある。
【0021】次に、図5を参照して、CBN砥粒17と
ダイヤモンド砥粒19との間の砥粒保持力の差を発生さ
せる他の実施の形態について説明する。
【0022】同図に示すように、砥粒層33のボンドマ
トリックス15内に分散固定されているCBN砥粒17
およびダイヤモンド砥粒19のうち、ダイヤモンド砥粒
19は、その表面に予めシリコンを塗布して離型剤層2
3を形成したものを使用している。このため、ボンドマ
トリックス15との接着力は、何もないCBN砥粒17
より離型剤層21を有するダイヤモンド砥粒19の方が
弱い状態にあり、この接着力の差により、CBN砥粒1
7とダイヤモンド砥粒19との間の砥粒保持力の差を発
生させている。本実施形態の超砥粒砥石は、図4に示す
超砥粒砥石と比較すると、CBN砥粒17にNi層を形
成していないので、研削時にNi層による切れ味の低下
が生じないという特徴がある。
【0023】なお、ダイヤモンド砥粒の表面に離型剤層
を形成するための物質としては、シリコンのほかにテフ
ロン(ポリテトラフルオロエチレン)、カーボンなどの
離型剤を使用することもできる。
【0024】
【実施例】本発明の超砥粒砥石の効果を確認するため、
ニッケルコートしたCBN砥粒とニッケルコートの上に
シリコン離型剤を塗布したダイヤモンド砥粒を混合使用
した本発明品と、ニッケルコートしたCBN砥粒のみを
使用した比較品を用いて研削作業を行い切れ味の変化を
調査した。
【0025】〔研削条件〕 被削材:ロータリーコンプレッサー部品 50D ×45
T ×38H mm 研削取り代:0.05T mm 研削機:立軸両頭平面研削盤 切込速度:0.3mm/min 砥石:寸法 305D ×50T ×50H ×50W mm CBN砥粒およびダイヤモンド砥粒の粒度 #270 結合剤 レジンボンド 集中度 75 砥粒の種類 本発明品(1);NiコートCBN砥粒50%+Niコ
ートダイヤモンド砥粒50%(Niコートダイヤモンド
砥粒にはシリコン離型剤を塗布) 本発明品(2);NiコートCBN砥粒90%+Niコ
ートなしダイヤモンド砥粒10%(テフロン離型剤を塗
布) 比較品 ;NiコートCBN砥粒100% 砥粒保持力指標 NiコートCBN砥粒;100 Niコート(シリコン離型剤塗布)ダイヤモンド砥粒;
90 Niコートなし(テフロン離型剤塗布)ダイヤモンド砥
粒;60
【0026】研削結果を図6に示す。同図の横軸は研削
個数を示し、縦軸は研削に要した消費電力を示す。同図
から明らかなように、比較品は、発明品に比して消費電
力が多く、研削個数が増すにつれて徐々に研削音が高く
なり、170個加工した時点で鳴き音を発生し、継続使
用できなくなった。この砥石の砥粒層面を顕微鏡観察し
たところ、先端が磨滅した砥粒が多数観察され、これが
原因で被削材と砥粒の滑り現象により鳴き音が発生した
と考えられる。これに対し本発明品(1)は、消費電力
が少なく、400個加工しても鳴き音を発生せず、さら
に継続使用が可能であった。この時点の砥粒層面は、先
端が磨滅した砥粒は少なく、破砕、脱落した砥粒が観察
された。また、本発明品(2)は、本発明品(1)より
も消費電力がやや多く、300個加工した時点で消費電
力の上昇傾向が大となった。
【0027】以上のことから、高破砕性砥粒であるCB
N砥粒と低破砕性砥粒であるダイヤモンド砥粒を分散固
定させ、かつCBN砥粒の保持力を100とした場合、
ダイヤモンド砥粒の保持力を60〜95の範囲とするこ
とにより、砥石寿命を維持しつつ、良好な切れ味を持続
できることを確認できた。また、CBN砥粒とダイヤモ
ンド砥粒の混合比を50:50〜90:10の範囲とす
ることにより、砥石寿命の低下を招くことなく、切れ味
の向上性を高水準に保つことができることを確認でき
た。
【0028】
【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。
【0029】(1)高破砕性砥粒であるCBN砥粒と低
破砕性砥粒であるダイヤモンド砥粒を分散固定させ、か
つCBN砥粒をダイヤモンド砥粒よりも高保持力状態と
したことによって、先に遊離したダイヤモンド砥粒がC
BN砥粒に衝突してドレッシング効果を発揮し、長時間
にわたってドレッシングなしで安定した切れ味を維持す
ることができる。
【0030】(2)高破砕性砥粒であるCBN砥粒の保
持力を100とした場合、低破砕性砥粒であるダイヤモ
ンド砥粒の保持力を60〜95の範囲として砥粒保持力
の差をもたせることによって、砥石の寿命を維持しつつ
良好な切れ味を持続することができる。
【0031】(3)CBN砥粒とダイヤモンド砥粒の混
合比を50:50〜90:10の範囲とすることによっ
て、砥石寿命の低下を招くことなく、切れ味の向上性を
高水準に保つことができる。
【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砥石の斜視
図である。
【図2】図1に示す超砥粒砥石の部分拡大図である。
【図3】図1に示す超砥粒砥石を用いた研削の状況を示
す説明図である。
【図4】図1に示す超砥粒砥石の砥粒層の拡大断面図で
ある。
【図5】他の実施形態である超砥粒砥石の砥粒層の拡大
断面図である。
【図6】研削実験における研削個数と消費電力の関係を
示すグラフである。
【符号の説明】
11 台金 13,33 砥粒層 15 ボンドマトリックス 17 CBN砥粒 19 ダイヤモンド砥粒 21 Ni層 23 離型剤層

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ボンドマトリックス中にCBN砥粒とダ
    イヤモンド砥粒を分散固定させ、かつ前記CBN砥粒の
    保持力を前記ダイヤモンド砥粒の保持力よりも高くして
    砥粒層を形成したことを特徴とする混合砥粒超砥粒砥
    石。
  2. 【請求項2】 前記砥粒保持力の差異を、砥粒表面への
    金属被覆の有無、砥粒表面への離型剤塗布の有無、砥粒
    粒径の差、砥粒形状の差により達成していることを特徴
    とする請求項1記載の混合砥粒超砥粒砥石。
  3. 【請求項3】 前記CBN砥粒の保持力を100とした
    場合、前記ダイヤモンド砥粒の保持力を60〜95の範
    囲としたことを特徴とする請求項1,2記載の混合砥粒
    超砥粒砥石。
  4. 【請求項4】 前記CBN砥粒と前記ダイヤモンド砥粒
    の混合比を50:50〜90:10の範囲としたことを
    特徴とする請求項1〜3記載の混合砥粒超砥粒砥石。
JP8747198A 1998-03-31 1998-03-31 混合砥粒超砥粒砥石 Pending JPH11277440A (ja)

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