JPS59107859A - 研削砥石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、粒の内部に独立気泡空間もしくは中空孔をも
つバルーンと、砥粒と、フリットなどの位結バインダー
と、用途に応じて適当に添加する金属、セラミック、複
合セラミック、高分子合成樹脂化合物またはこれらの混
合組成物とを、よく混合し焼結し成形した砥石に関する
。

従来、常用されてきた研削砥石は、中実の砥粒とバイン
ダーとを、一定の割合で混合して得た粒体組成物を適温
で焼結成形したものが用いられてきた。この種の砥石は
、その焼結時に、温度、加圧力、空間率および組成など
の要素について、狭い範囲ではあるがそれぞれの要素を
制御して、高硬度で高強度のものを製造することができ
る。そして、常Ｋ、よυ高い強度のもので耐薬品、耐高
温性、耐衝撃性をもち、摩耗抵抗性が高く硝削比（砥石
の消耗量と加工量との割合を研削比と呼ぶ。）が向上し
た砥石が求められてきた。そのために、空化けい素、特
に立方晶窒化けい素、窒化チタンのような♀化物セラミ
ック、酸化けい素、アルミナのような酸化物セラミック
、炭化けい素、炭化チタン、炭化はう素のような炭化物
セラミック、ダイヤモンドなどが用いられる提案がされ
ている。

まだ、前記のような窒化物、炭化物または酸化物の中か
ら、任意に、少なくとも二種を選択し、或は選択した一
種とカーボンと混合して形成する複合セラミックが、前
記のセラミックと混合しまたは独立して、砥粒と混合し
た組成物が用いられる提案がされている。

前記のような通常の砥粒焼結、セラミック混合砥粒焼結
または複合セラミック混合砥粒焼結において、研削性を
維持するために所要の気孔率を必要とするが、焼結強度
を高めるために加圧力を高めるとチップポケットが埋め
られてしまう欠点があった。したがって従来の砥石はい
ずれも砥粒の結合強化、機械的強度（主として抗折力）
、摩耗抵抗性、衝撃抵抗性などについて、まだ、十分に
良好なものが提供されるに到ってい々い。

本発明は、前記の現状にてらし、高い強度、高い硬度、
良好な研削比、良質の仕上度をもたらす焼結砥石が、た
やすく焼結され、しかも耐用期間が長い砥石であって、
チップポケットを最良に制御し、焼結時に重要要素とし
て前記した従来よりも広い範囲にわたり制御して得られ
る研削砥石の提供を目的とする。また、この目的の達成
をするために、砥粒とバインダーとバルーンと、制御要
素を一定範囲の適正なものに変化して、バルーンを添加
混合して得た焼結物を提供する。

本発明には、セラミックバルーン、複合セラミックバル
ーン、焼結用バインダー組成のノ（ルーノの適当な選択
をしたものを用いる。代表的なものを挙げると第１表の
ようである。

第１表　適当な化合物 次に本発明を一実施例について説明する。第１図はバル
ーンを用いない在来の砥石で、砥粒、メタル微粒子およ
びビドソファイドとの組成物の焼結体の断面モデル図を
、第２図、第３図および第４図は、本発明のバルーンを
混合した組成物の焼結体の一部拡大断面モデル図を示す
。

本発明のバルーン混合焼結砥石は、第１表のセラミック
もしくは複合セラミックの化合物の中から、その用途に
適応して、任意に少々くとも一つの化合物を選択し、普
通に用いられている砥粒と、焼結バインダーのフリット
、高分子化合物、合成樹脂、もしくは金属を、適量混合
する。

第１図は、数種の砥粒１１と、砥粒１２と、金属微粒子
１３と、バインダー１５とから成る混合組成物を、焼結
したものの一部拡大断面図で、粒間１７には、バインダ
ーが、焼結により各砥粒間を結合する。

１４は粒間に形成さね、た空隙で、これがチップポケッ
トと力る。

第２図において、バルーン６は、外殻６とその内部気孔
８とから成シ、砥粒ｌと砥粒２と結合用フリット３とを
一定の割合で混合し、焼結したものの一部拡大断面図を
示す。

第３図は、バルーン６は、気孔８を内蔵し、砥粒ｌと２
と５とを、高分子化合物もしくは合成樹脂から成るバイ
ンダー９とよく混和した組成物をもって、高温焼結して
、バインダー９の中の揮発分と分解物とを発散させた焼
結成形体の一部拡大断面を示す。

従来のものである第１図に示す実施例では、砥粒１１と
１２とメタル１３とバインダー１５との組成割合の変化
、砥粒の形状の変形、混粒割合、焼結流度および焼結時
の加圧が制御要件になり、砥粒間の空隙１４の割合は制
御できるが、その制御範囲は狭く、空隙率を大にすると
強度、耐衝撃性は低下し、摩耗抵抗性と耐用性が劣化す
る。第２図の場合は高温分解性の地はないが、中空８を
内蔵する粒子はバルーン６として、空隙率を高める作用
をするから、焼結は充分な加圧をして粒間を密着して結
合させることができ、焼結体は、第１図の状態に近く、
実質的に粒子間が充実して、抗折強度は大となる。第３
図の場合は、高分子化合物または合成樹脂の地９を砥粒
１，２．５とバルーン６との間に介在させ、焼結時に分
解させて砥粒間に定着させる。一定の範囲の粒の大小混
粒による焼結組織が第３図のように形成され、粒間に比
較的大きい空間が得らｔ、また抗折力も大である。

第２図と第３図は第１図と対比して、砥粒１と２、フリ
ット３と、バルーン６とは、例として砥粒の断面は斜線
で、フリット３を黒塗りで示したが、砥粒は２種にこだ
わらず、１種または３種以上でもよい。砥粒にＴｉＣの
ような導電性砥粒を混ぜることによって電解研削砥石と
して利用することができる。バルーンは砥粒と同質のも
のとか異方る材質のものが利用でき、あるいはアルミナ
のようなフリット成分を用いることによってバインダを
兼ねることができる。砥粒の結合を特に考慮しなければ
々らない砥粒の絹合せを用いるときは、フリット、ボン
ドメタル、または合成樹脂のそれぞれの粒の単独物また
は適当な割合で用途に応じて選択してバインダー組成物
を混合して用いる。

こうして、中空孔８を内蔵するバルーン６を混合した数
種の砥粒を利用したときについて、試験結果を示して、
第２表に、抗折力の向上を比較した。表中のバインダー
のフリットとして成分が重量比でＮａ２Ｏ３，８部、Ｋ
２Ｏ３，８部、Ｍ２Ｏ３，５部、ＣａＯ３，５部、ＢＯ
２，５部、ｋ１２０３３１．５部、ＳｉＯ＋　４１．９
部、Ｐ２Ｏ３，９部、長石３６部、粘土１９部、酸化鉄
１７部、亜鉛華２６部のものを用い、バルーンにはＡＩ
！２０３系のものを使用した。砥石の気孔率はバルーン
内気孔と焼結粒間に生成した隙間空間との合計空間を容
ｉ％で表わす。バルーンを混合しないときは砥粒間に焼
結時に形成された空間の容積チで表わす。

第２表　砥粒とバインダと気孔率チと強度の関係第２表
で、炭化けい素砥粒を、中実砥粒とバルーン粒を用いて
同一空隙率に成形したときは抗折力が約１０％程度向上
した。また砥粒としては炭化けい素に代えて、窒化けい
素または窒化チタンを用いた場合、また、立方晶窒化は
う素などを用いた場合にも、同様な傾向であった。バル
ーンは、ガラスピーズの製造と一同様に比較的容易に各
種すイズのものが製造できる。

炭化チタンの場合および炭化けい素に炭化はう未混合の
ものは、はぼ同様な傾向を示す。窒化物および酸化物の
場合も、はぼ同様な傾向を示す。

なお、ダイアモンド、立方晶窒化はう素のような高性能
砥粒は、いずれも３．　ＯＯＯメツシュ以下の微細な砥
粒にして用いることが良く、さらにチップポケット（粒
間空間）をバルーンを混合することによって任意に且つ
十分に制御して焼結砥石を用途に適応したものとなるよ
うに製造する。こうして多数の刃で切削すること、チッ
プポケットを任意に制御して形成すること、そして適当
な硬度分布をするように砥粒を混合して製品化すること
によりバルーン含有砥石を有効に適用することができる
。次の第３表に例のように、砥粒組成を、ビッカース平
均硬度Ｈｖが高い砥粒の組合せとして、フリットとかレ
ジノイドで焼結形成をする。ＮＯ。

Ａ、ＢおよびＣは、いずれもバルーンにアルミナＨｖ２
０００を用い、ＮＯ，ＡＨｌそのアルミナにチタン窒化
物および炭化物を加えＨｖ３．０００としたバルーンを
用いた。

第３表　組合せ例（）内の数字はＨｖ Ａ、Ｂ、Ｃまたはこれらを組合せを用いることができる
。前記炭化物は導電性があシ、これの混入量制御によっ
て所要の導電性をもたせることができる。バインダは一
般に体積比で５〜３０％程度混合し気孔率１０〜６０％
程度に焼結する。組織は、第４図に例示したようなもの
である。

第４図では、中実で斜針形で角ばった砥粒１と２と、バ
ルーン６と分散含有した表中の炭化物、窒化物、酸化物
またはこれらの混合したものの微粒１９、気孔８とが一
部の粒間７を密結し、地の空間４を形成する。第３図も
、はぼ同じものであるが、この場合は微粒を含有し表い
が、第３図のものと第４図のものは、第１図と第２図に
示した丸形に近いものに比較して粒が角ばっておシ、斜
長形で微細である点を示した。しかし各図とも、モデル
として提示し試験をしたもので、実用上は、どのような
形状のものの割合が大であるかという、いわゆる混粒に
々る場合が多いであろう。

第３表の砥石Ａ、　　ＢおよびＣを、従来のバルーン含
有をしない組成（砥粒を普通の方法で焼結した砥石りを
研削加工に用いた場合と比較して第４表に示、す。

第４表　仕上度と研削比の比較 明瞭に、きわめて顕著に、研削比が向上する。

そして研削速度を著しく早くすることができる。

さらに、ＮａＣｌ３％溶液で電解研削をした場合の例で
は、第５表に示したように、きわめて良好々研削比が得
られた。

第５表　３％ＮａＣ１溶液中電解並用研削第４表に示し
た研削比と比較すると、きわめて顕著に向上することが
明白である。

すでに、実施例を挙げて、バルーンを含有する４１石に
ついて、本発明を説明した。本発明では、＊　辿の砥粒
として、酸化物、窒化物、炭化物才たはこれらの混合物
すなわちセラミックの中から、その用途に適応して、少
なくとも一種の砥粒を選択して、通常は、その中実の砥
粒とそれと同種もしくは異種の中空孔を内蔵するバルー
ンとを、そ。

れぞれの適量を混合して用いる。壕だバルーンにはアル
ミナのようなフリット成分を用いバインダを兼用させる
ことができる。また普通の場合には、円形、多面形、な
どの断面形状の砥粒の普通の寸法の砥粒を用いるが、高
い研削性を具えた砥石を製造するときで、高強度と高摩
耗抵抗性と良好々耐用性とを併せ得たいときは、針状、
斜長刃状、角ばった微細な砥粒を用いる。また電解加工
を並用するものには導電性砥粒を用いる。捷だ耐薬品性
を良好にしたいときは、それに適した砥粒を選択して用
いることができる。中実砥粒と中空砥粒（バルーン）と
を同種の材質にするのが通常であるが、これが不可能な
場合は、バルーンにはアルミナのようなものを用いるこ
とができる。この際、別の適当な材質を選んでバルーン
をガラスピーズ状に形成して用いることができる。通常
はブレーンな（単純な、混合含有物のないという意味）
バルーンを用いるが、用途に応じて必要な場合には、バ
ルーンに微細で適量な多量の砥粒を含有させて形成する
。

こうして形成した砥粒（中実砥粒とバルーンの混合分散
体）に、必要なフリット、ボンドメタル、適量彦合成樹
脂もしくは高分子化学物質またはこれらの混合物から成
るバインダーを混合した組成物を、所定の形状に焼結成
形をして、本発明のセラミック砥石を製造する。また、
同様に、セラミックに代えてカーボンとセラミックの複
合材を用いて本発明の砥石を得ることができる。

こうして製造した砥石は、強度、耐衝撃性、摩耗抵抗性
、高硬度である。必要な耐薬品性を伺与することができ
る。混合バルーンによって所要のチップポケットを存在
させきわめて良好ガ研削性を有し、加工速度を早くする
ことができる。耐用性もきわめて犬である。また機械的
研削を単独でまたは電解加工と並用で、研削効率を高め
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、在来法による中実砥粒から成る砥石の一部拡
大断面を示すモデル図。第２図、第３図および第４図は
、本発明の一実施例を示すバルーン含有一部拡大断面を
示すモデル図。 １、２．１１．１２．９．１９・・・中実砥粒３、１３
．１５・・・バインダ ４・・・砥粒中１ｔＪｔ　　　　　６・・・バルーン７
・・・砥粒開位置　　　８・・・中空孔！ｂ許出出願人
　株式会社　井上ジャパックス研究所代理人　弁理士　
中　西　　　− 宴！■ 檎′４図 茅２（２） 沫

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　　砥粒として、酸化物、炭化物、窒化物、ダイヤモ
   ンドもしくはこれらセラミックを混合したセラミックの
   組成物の中から任意にその用途に適応して選択した少な
   くとも一種の中実の砥粒と、必要量のバインダと、前記
   砥粒と同一もしくは異なる材質のセラミックまたは前記
   バインダの成分から成る中空孔を内蔵するバルーンとの
   混合組成物を俳結成形したことを特徴とした研削砥石。