JPS5969266A - ビトリフアイドボンドダイヤモンド砥石の製造方法 - 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】 各種研削砥石の中で、砥石の三要素である砥粒。

ボンド、気孔を兼ねそなえ、砥粒とボンドの結合が強国
で、かつボンドの剛性が商いビトリファイドボンド砥石
は、研削能力や加工精度がすぐれ。

研削作卒の遂行に必要なドレス作業が可能であるだめ、
ｆｙ密研削加工には不可欠のものでおる。

近年、硬脆倒斜である各種セラミブクスを研削加工する
必要性が増大し、もっばらダイヤモンド砥石が使用され
ている。

ダイヤモンドは、現存の物質中で最も硬く、その表面ｉ
＝を不活性で他の物質との親和性に乏しく。

また本質的には炭素であるため、空気中では熱的損耗が
発生し、７００℃で顕著な酸化作用を受け。

９００”Ｃではほとんど燃焼してしまう。真空中あるい
は不活性ガスの雰囲気中では、熱的損耗の開始温度はか
なり高くなる。

ダイヤモンドは、前述のように低い耐熱性と不活性な表
面特性のため、高温での焼成を必要とするビトリファイ
ドボンド砥石の製造は至難とされていた。従来のダイヤ
モンド砥石は９合成樹脂や金属のマトリックスの中に、
ダイヤモンドを埋め込んだ措造のレジンボンドあるいは
メタルボンドのものであった。しかし、これらの砥石は
、ボンドの弾性または塑性のため、６１（石と工作物間
の接触域が広がり、研削圧力全７トリダクスのボンドが
受けるため、砥粒切れ刃１個にかかる研削圧力が減少す
る。レジンボンドの場合は、接触域の局部変形のだめ、
研削時の設定切り込みのごく一部しか切削が行われず、
またメタルボンドの場合は。

研削時にマトリックスのメタルが容易に摩滅しないため
、新しい砥粒切れ刃の研削作朶面への突出全妨害し、設
定切り込みのごく一部しか切削が行われない。また、い
ずれの砥石もマトリックス型のボンドであるため、切り
粉の排出が容易でなく。

研削作業面に付着して砥粒切れ刃の有効な切削作用全妨
害しているのも、切れ味を悪くしている要因である。い
ずれにせよ、加工エネルギーの大半は摩擦に費され、ダ
イヤモンドの有する高い切削能力が生かされていない。

この傾向は、とくに難削性のセラミックスの場合に顕著
であり、研削時に切り込みがかからず、研削すべりの現
象がおこって切削除去作用がほとんど行われないため、
切れ味の良いダイヤモンド砥石の出現が望まれている０ まだ、精密研削の分野では、砥石の形状修正や目立てが
必要であるにもかかわらず、レジンボンドやメタルボン
ドのダイヤモンド砥石では、これらの作業、すなわちド
レスが極めて困難であり。

このため、多大の経費と労力ヲ費しているのが現状であ
り、ドレスの可能なダイヤモンド砥石の出現が強く望ま
れている。

本発明によるビトリファイドボンドダイヤモンド砥石は
、これらの難点を解決した画期的な砥石で、難削性セラ
ミックスに対しても切れ味が良好で、ドレスも容易であ
る。

以下１本発明について図１により説明する。ビトリファ
イドボンドとの接合性ｋ　＋Ｇめるため、加熱によって
表面処理を施したダイヤモンド１と。

補助砥粒としての変性溶融アルミナ２を、ビトリファイ
ドボンド３で橋かけ結合を行うことにより。

気孔４を生成させる。ビトリファイドボンドによる橋か
けは、ガラスフリマドをその軟化点より旨い温度に焼成
して溶融状態にすることにより行われる。

ビトリファイドボンドダイヤモンド砥石の焼成条件は、
ダイヤモンドのすぐれた切削能力を減少させないため、
顕著な酸化作用を受けない温１ｗと雰囲気であることが
必要であり、空気中では７５０°Ｃ未満、真空中および
窒素などの不活性ガス雰囲気中では１１００℃未満が好
ましい。ビトリファイドボンドの主成分であるガラスフ
リットは、空気中で焼成の場合、軟化点３５０℃〜６０
０℃のものが。

真空中まだは不活性ガス中で焼成の場合は、軟化点６０
０’Ｃ；〜９５０℃のものが好ましい。

ダイヤモンドの表面は不活性であるため、ビトリファイ
ドボンドとの接合は強固でない。この接合力を向上する
だめ、ダイヤモンドに加熱処理を施して１表面贋金黒鉛
化して粗面化するとともに。

内蔵する触媒金属を表面層に滲出させ、これによって表
面の活性化をはかるものである。

研削砥石の有効切れ刃に関する理論によれば。

研削中に実際に切削に関与する砥粒切れ刃の間隔。

すなわち有効切れ刃間隔は意外と艮〈、砥粒として筒価
なダイヤモンドのみを使用せず、ダイヤモンドと一般砥
粒を併用しても、充分その効果を発揮する。一般砥粒と
しては、溶融アルミナ９炭化けい素、炭化チタニウム、
はう化炭素、はう化チタニウムなどがあるが、炭化物や
ほう化物はじん性に乏しいため、研削中の摩耗が甚しく
、砥石全体としての性能を低下させるほか、ガラスフリ
ットと反応して変質する傾向にある。溶融アルミナはビ
トリファイドボンドとの接合が強固で、砥粒のじん性も
高いので、ダイヤモンドと併用する補助砥粒として適し
ている。ビトリファイドボンドダイヤモンド砥石の被削
材としては、硬質のセラミックスであるだめ、混合する
補助砥粒の貫入硬度が尚く、セラミックスに対して切削
能力を有するものが好ましい。この目的のためには、溶
融アルミナの中に０．５％〜４％の酸化ニッケル、酸化
クロム、酸化バナジウムなどの金属酸化物全添加した変
性溶融アルミナを使用する。すなわち、このような金属
ｒｔν化物がアルミナに固溶することにより。

結晶格子に歪を発生して貫入硬度が固くなり、硬脆材料
であるセラミックスの研削にすぐれた性能を示すように
なる。例えば、純粋な溶融アルミナであるＷＡ砥粒のヌ
ープ硬さが２０５０’％イであるのに対し、酸化バナジ
ウム全２．８％添加した変性アルミナのそれは２４１Ｏ
−４である。この上うな砥粒は１本質的には溶融アルミ
ナであるだめ、ビトリファイドボンドとの接合力が大で
あり、この砥粒をビトリファイドボンドダイヤモンド砥
石の補助砥粒として用いることにより、研削中のダイヤ
モンドの脱落を防止する作用があり、砥石の寿命を永く
するとともに、ドレス性の向上にも役立つ。

ダイヤモンドと変性溶融アルミナの比率は、被削材の種
類ならびに研削条件により変えることができるが、一般
にその比率は６：４から２：８の範囲で製造される。

本発明によるビトリファイドボンドダイヤモンド砥石は
、ダイヤモンドに加熱処理を施しているため、ビトリフ
ァイドボンドとの接合性が良好であり、研削中にダイヤ
モンドが無為に脱落することがない。また、ダイヤモン
ドは剛性の旨いボンド橋で結合されているだめ、ダイヤ
モンド切れ刃が被削物と接触しても後退することなく切
削作用を行い、切り残しが少なく切れ味が良好である。

砥石に内蔵する気孔は、切り粉の排出に好都合に働き、
目詰まりをおこすことなくすぐれた切れ味が持続し、難
削性のセラミックスの加工も容易である。また、研削作
業の遂行に必須の要件であるドレスも可能であり、単石
、多石、ロータリ式などのダイヤモンドドレッサーによ
りドレスを行うことができる。このすぐれた研削性能お
よびドレス性は、前述のように補助砥粒として変性溶融
アルミナを用いることにより大幅に向上する。

本発明によるビトリファイドボンドダイヤモンド砥石は
、加工エネルギーの大半が切削に利用されるため１時間
当り研削量、すなわち研削率がｌ冒ｊく、研削比（加工
量と砥石減耗量の比）も大であり、研削作票の遂行に必
要なドレスも可能であり。

従来のダイヤモンド砥石では到達できない綜合研削能カ
ケ有する画期的なダイヤモンド砥石である。

以下１本発明の効果全実施例に基づき説明する。

実施例１ ”１７０ 人造ダイヤモンド（粒度　　　／２ｏｏ）ｆｆｉ鉄粉中
に入れ、空気中で８５０℃に３０分間保持し１表面層を
一部黒鉛化して粗面にするとともに、ダイヤモンド中の
金属触媒成分全表Ｊ＠に滲出させる。

ダイヤモンドは緑色から黒色に変色する。これ全充分に
水洗し乾燥する。

変性溶融アルミナとしては、酸化クロムｅ３．２％添加
した粒度“１２０のもの（ヌープ硬さ２ａｓｏ’％、１
）を用いる。

加熱処理全施しだダイヤモンド４８．５部と変性溶融ア
ルミナ５１，５部を混合し、醋酸ビニール４チ水溶液３
．５部でしめらす。一方、ガラスフリット（軟化点３７
０℃、熱膨張係数４．６　Ｘ　１０　／Ｃ）　１８ｆ４
Ｂと黄色デキストリン１．５部、ナフタリン粉末６部全
混合する。この混合結合剤をしめらした混合砥粒と混合
し、網通し後、金型に装填し、かさ密度２．１５で圧搾
成型し、１００℃で３時間乾燥する。

この生砥石全４σ時１時間の加熱速度で昇温し。

６５０℃で４時間保持後徐冷する。

このようにして製造したビトリファイドボンドダイヤモ
ンド砥石は、窒化けい未焼結体（ホ・ドブレス品）ヲ湿
式で平面研削を行った場合、レジンボンドダイヤモンド
砥石に比べ、研削率は３゜５倍、研削比は１，８倍であ
った１っ葦た。レジンボンドダイヤモンド砥石は、研削
開始後、研削抵抗が急増するため、Ｓ繁なドレスが必要
であり、事実上使用不可能であったが１本実施例による
砥石は。

良好な切れ味が持続した。まだ、多心ダイヤモンドドレ
ッサーでドレスが可能であった。

実施例２ Ｌ 人造ダイヤモンド砥粒（粒ＩＪ’ｆ　　３２５／４ｇ□
）’Ｉｔ：１Ｏ−５Ｔｏｒｒの真空中、ｔｏｏｏ℃に１
時間保持し。

表面に微細な粗面を有する黒鉛層を生成させるとともに
、ダイヤモンド中の金属触媒成分全表層に滲出させる。

ダイヤモンドは緑色から灰色に変色する。

変性溶融アルミナとしては、酸化ニッケル全１．５チ添
加した粒＋ｗ’２２ｏのもの（ヌープ硬さ２４００夕’
ｍｒｌ　）を用いる。

加熱処理を施したダイヤモンド；（７部と変性溶融アル
ミナ６３部ケ混合し、さらに液状ジアリルフタレート樹
脂７部を添加して混合する。一方。

ガラスフリフト（軟化点６３０″Ｇ、熱膨張係数３．２
×ｌＯブ／ｃ）１９部と粉末ジアリルフタレート樹脂＃ ４部、松相実末粒度　６０／１００６部を混合する。

これをしめらせだ混合砥粒と混合し、網通し俵。

金型に装填し、１５０℃で２０分間かさ密度２．３５に
なるように圧搾成型する。この生砥石全毎時１時間の加
熱速度で６５０°Ｃまで昇温しで２時間保持後。

徐々に窒素ガスを封入しながらさらに１時間保持する。

その後、毎時１時間の加熱速ｕ１′で９５０℃まで昇温
し、４時間保持後徐冷する。

このようにして製造したビトリファイドボンドダイヤモ
ンド砥石は、シリコンの溝入れ研削加工全乾式で行った
場合、メタルボンドダイヤモンド砥石に比べ、研削率は
５．０倍、　４ｄｆ削比は１．１倍であった。また、単
心ダイヤモンドドレッサーでドレスが可能であった。

とくに本発明は、これらの実施例に記載されたものに限
尾されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図■は１本考案の砥石の部分拡大図である。 １・・・ダイヤモンド、２・・・変性溶融アルミナ３・
・・ビトリファイドボンド、４・・・気孔。 特許用層１人　有限会社日本グレーン研究所代表取締役
　岡田昭次部 １！１１ ／２３　　　り 手続補正書（自発） 特許庁長官若杉和夫殿 ゛　事件の表示　昭和５７年持重願第１６０１３９号発
明の名称　ビトリファイドボンドダイヤモンド砥石の製
造方法補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所（居所）　香川県綾歌郡国分寺町新居２５０４番地
氏名（名称）　有限会ｔ１　　日本ブレーン研究所５　
補正の内容　（１）明細出渠９頁第１５行１ｊのＩ’　
ｊ＋ｊＯｊ７　］時間の加熱速度」を「毎時１００℃〕
の加熱速度］に袖山りる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 加熱処理により変質した表面性状を有するダイヤモンド
   と、一般溶融アルミナより硬質の変性溶融アルミナから
   なる混合砥粒を、ビトリファイドボンドでダイヤモンド
   の酸化がおこらない温度および雰囲気で焼成結合するこ
   とを特徴とする有気孔ビトリファイドボンドダイヤモン
   ド砥石の製造方法。