JPS603557B2 - 粒塊状砥石片を砥粒とする砥石の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は粒塊状メタルボンド砥石片を砥粒とする新規な
砥石の製造法に関するものである。

従来よりダイヤモンド砥粒又は立方晶系窒化棚素砥粒を
金属粉末で暁結したメタルボンド砥石は低粒の保持力が
最も優れているため超硬合金、サーメット材、ガラス、
石材等の研削に広く使用されている。しかしながらこの
メタルボンド砥石は砥粒の保持力が強いという特徴があ
る反面、それが砥粒の目詰りを発生させ易い欠点ともな
り、その結果研削圧力及び研削発熱が高くなり被削材に
熱損傷の発生することがあり、研削時の冷却法等につい
ては特に必要とされている。ところが従来のこの種メタ
ルポンド磁石は単に砥粒を金属粉末と混合して暁結成形
したものであるから第１図顕微鏡写真に示すような砥面
を呈しており、研削時における被削材と砥石との間隔は
、砥石表面より突出している砥粒突出高さに相当する極
めて狭い間隙しかなく、従ってこの狭い間隙に研削液を
効率よく注入することは容易でないため、例えばメタル
ボンド砥石で超硬合金、サーメット材等を研削する場合
に、目詰りを生じ易く、特に紬粒の砥粒を用いた場合に
は、被削材と結合剤面が直接接触することとなり、目詰
りによる研削性能の低下が著しいという欠点を有しいる
。本発明は、かかる実状に鑑み、研削に際して、研削液
の流入を良好にして、冷却効果を高めると共に研削切粉
を効率よく除去し、研削時の研削焼けを防止して研削能
率を向上せしめる砥石の効果的製造法を提供するもので
あり、ダイヤモンド砥粒又は立方晶系窒化棚素砥粒を金
属粉末と混合し、不完全嘘結してメタルボンド砥石とし
た後、粉砕し平均粒径０．３〜３柵の粒塊状砥石片とな
し、これを樹脂又は軟質金属等の結合剤で嘘結成形せし
めることを特徴とする。

以下本発明方法の具体的態様について順次詳述すると、
先ず本発明方法の第１の特徴はダイヤモンド砥粒又は立
方晶系窒化棚秦礁粒を結合剤で隣結構合してそのまま砥
石とするのではなく、．これを次に予定される本格的砥
石製作の予備素材とすることである。

勿論この第一段階における工程は従釆の砥石と製法を相
通するところがあるが、メタルボンド砥石とすることが
好ましく、通常かかるメタルポンド砥石を第一段階とし
て製作する。この場合本発明方法に使用する砥粒は、ダ
イヤモンド砥粒又は立方晶系窒化棚素砥粒であり、その
粒度は被削材の材質、金属結合剤の種類等により適宜決
めることができる。そして上官己砥粒を第一段階として
メタルボンド砥石に形成するに当り、混合する金属粉末
は〜一般のメタルボンド砥石に使用する金属粉末例えば
ブロンズ、鉄、コバルト、タングステン等が含まれこれ
らの一種又は二種以上を使用するが、特に好適な成分と
しては銅粉末と錫粉末の６０：４の重量比の混合粉末で
あり、更に使用用途に応じて黒鉛粉末二硫化モルプデン
、六方晶窒化棚素の如き固体潤滑剤を添加混合すること
も望ましい。

この場合、金属粉末に混合する砥粒の混合割合は、後述
の如く粉砕後砥粒を含有しない結合剤で結合する関係上
、製品砥粒率は結合剤量の多少により変化するので予め
この点を考慮しておく必要があるが、一般的なメタルボ
ンド砥石における割合より多くすることが常法であり、
メタルボンド焼給後の容積で２０〜４０％の程度である
。上記の如く混合された砥粒と金属粉末との混合物は次
にメタルボンド砥石の製法に則り金型に詰めて加圧齢結
が行なわれる。

従来のメタルボンド砥石にあってはそれが製品として適
用されるため完全焼緒であることが必要であるが本発明
においては特に爾後において製品として健結工程に付さ
れる関係上、完全暁給でなく爾後の粉砕に適する如く不
完全暁鯖にする。以上のようにして得た不完全晩結の成
形砥石は本発明方法による成形砥石の素材として使用に
供されるため、その砥粒層部を適宜の粉砕手段例えばハ
ンマー等によって粉砕する。

前記不完全蛭給の場合には粉砕が完全焼結の場合より行
い易く有利である。何故ならば通常の完全焼給は５００
℃、１時間処理であるが、不完全焼結の場合には４００
℃、３雌ご程度で行なわれ低粒層は割れ易い状態に置か
れているからである。この不完全状態において粉砕した
ものを次の砥石成形に先立ち、予め完全焼給状態にする
ことも取扱い上考えられないこともないが爾後の砥石成
形時における競結時において完全暁績状態とすることが
工程面よりみて有利であることは勿論である。前記第一
段階において成形粉砕された粒塊状砥石片は一旦筋を通
して所要の平均粒径０．３〜３柳程度のものに選粒され
本発明における第二の工程である砥石成形工程に付され
る。

この際、平均粒径が余り小さ過ぎると砥石としての研削
能力及び寿命に問題があり、一方余り大きすぎると、例
えば５柳を越えるような場合には研削面の仕上精度が悪
化し、優れた研削仕上げを行なうことができない難点が
ある。従って前記範囲内の平均粒径を使用することが好
適である。次に、上記粒塊状砥石片を砥粒とし、砥石に
成形するに際し、結合剤が再び混合されるが、この結合
剤は樹脂又は欧質金属などが使用される。

かくして前記の粒塊状砥石片に対し、フェノール樹脂「
ポリィミド樹脂等の樹脂結合剤又はブロンズ、鉄等の軟
質金属結合剤を混合し〜 これを所定の金型に詰め加圧
下で加熱した砥石製品に焼結成形する。混合に際し、粒
塊状砥石片と結合剤との混合比率は成形後の容積で７０
：３の前後が最も効果的である。しかし必らずしもかか
る混合比率に制約されるものではなく、使用用途に応じ
適宜改変可能である。なお結合剤は前記の如く樹脂又は
鰍質金属が好ましいが既存砥石に含まれている例えば炭
化珪素粉末、氷晶石粉末が含有されていてもよく、又少
量のダイヤモンド又は立方晶系窒化棚素砥粒を含んでい
ても本発明の目的を逸脱しない限り何等差支えない。か
くして成形された粒塊状砥石片を素材とした砥石はその
後通常の仕上げ並びに構成手段に基づきアルミニウムボ
ディに接着して所要形状の製品として研削に供される。

以上の如き本発明によって作られた砥石は粒塊状砥石片
が結合剤層中に多数混在しており、砥石表面では各粒塊
状砥石片を包囲するような網状組織の結合剤層が現われ
る。

この結合剤層は通常砥粒を含んでいないので、その後に
おいてドレッシングを行なうとか、加工材を少し研削す
れば第２図顕微鏡写真に示されるように結合剤層は砥粒
層部より凹んでいる状態となる。

この凹んでいる網状結合剤層部は研削時に研削液の良好
な流通路となり、冷却効果を高めると共に研削切粉を効
率よく除去せしめて研削焼けを防止する役割を有し、研
削能率の向上を図ることができる。以下本発明方法を更
に実施例によって説明する。

（実施例１） 平均粒径３０りのダイヤモソド砥粒と鋼粉末６の重量％
、錫粉末４の重量％からなる混合粉末とを暁結後の容積
が３５．７：６４．３となるような比率で混合し金型に
詰め、圧力１０００ｋ９／ｃあで、４００ｑ０３０分間
焼結してメタルボンド砥石を製作した。

このメタルボンド砥石をハンマーで粒塊状に粉砕し筋を
通して透粒して平均粒径０．３〜３肌の粒塊状砥石片を
得た。次にこの粒塊状砥石片とフェノール樹脂粉末とを
成形後の容積比で粒魂部７０％樹脂部３０％となるよう
に混合し、この混合粉末を外径１５０肌砥石層中１仇蚊
のカップ型形状となるような金型に詰め２００ｋ９′地
の成形圧と１５０℃、１時間の加熱を加えることにより
フェノール樹脂を硬化させメタルポンド粒塊部と樹脂層
部の結合を完了させて齢結成形した。金属よりとり出し
た新砥石層部はリング状形状となしこれをアルミニウム
ボディに接着してカップ型砥石とした。

一方比較のため３０山のダイヤモンド砥粒とフェノール
樹脂粉末を嫁結後の砥粒の容積が２５％となるような比
率で混合して暁結したレジボンド砥石と３０仏のダイヤ
モンド砥粒と鋼粉末６曙重量％、錫粉末４の重量％の混
合粉末を焼結後の砥粒の容積が２５％となるような比率
で混合して焼結したメタルボンド砥石とを製作した。上
記の各砥石について、その性能試験としてサーメット材
を被削材とし各砥石を被削材に５分間押し当てた時の除
去量を示す研削除去速度と連続研削時間との関係を調べ
たところ第３図に示す結果を得た。なお研削方式は被削
材に砥石面を押し当てる押当方式であり、砥石周速１６
００ｍ′肋、押当圧１５．５ｋ９′めであった。また、
研削液としては通常使用されるソリューシヨンタイプを
用いた。

第３図に示す結果からみて従来のレジンボンド砥石Ｂは
、研削除去速度が１１０で′５脚に低下する迄の連続研
削時間は６０分であり、又従来のメタルポンド砥石砥石
Ｃのそれは約２雌ふと急激に研削能率が低下するのに対
し本発明方法による砥石Ａのそれは約１１０分と前者の
約２倍、後者の約５倍に連続研削時間が延長されること
が判った。

即ち本発明方法による砥石においては、前述した如く、
その砥面に多数の研削液流通路が形成される結果、冷却
効果及び切粉除去効果により目詰り現象が少くなり、そ
の研削能力が著しく向上することが明らかである。（実
施例２） ３０仏の立方晶系窒化棚素砥粒とコバルト粉末と銅粉末
の混合粉末を健結後の砥粒容積が３５．７％になるよう
な比率で混合し、金型に詰めて２０００ｋ９′洲の加圧
成型後４００℃、３０分間焼結しメタルボンド砥石を製
作した。

このメタルボンド砥石をハンマーで粉砕し、節を通して
平均粒径が０．３〜３側の範囲に選粒して粒塊状砥石片
を得た。

次いでこの粒塊状砥石片とフェノール樹脂粉末とを成形
後の粒塊状砥石片の容積が７０％となるような比率で混
合し、以下実施例１と同様にして砥石を製作した。

一方比較のため３０Ａの立方晶系窒化側素砥粒と、コバ
ルト粉末と銅粉末の混合粉末を暁結後の砥粒の容積が２
５％となるような比率で混合して焼結したメタルボンド
砥石と３０仏の立方晶系窒化棚素砥粒とフェノール樹脂
粉末を焼結後の砥粒の容積が２５％となるような比率で
混合して競結したレジンボンド砥石とを製作した。

これらの砥石について被削材として高速度鋼材（ＳＫＨ
−９）を用いて実施例１と同様にして性能試験を行ない
第４図に示す如くメタルボンド初期研削除去速度を調べ
たところ立方晶系窒化側素砥石の４２物帆３′８分及び
レジンボンド立方晶系窒化棚素砥石の４９仇吻３／耳分
に対し、本発明砥石は６７山肌３／法分と従来の砥石に
比してはるかに優れたものであった。

以上の様に本発明方法による砥石はダイヤモンド砥粒又
は立方晶系窒化棚素砥粒と金属粉末とを混合し、不完全
凝結して形成したメタルボンド砥石を粉砕して粒塊状砥
石片となし、これを砥粒として樹脂又は軟質金属結合剤
によって暁結成形したものであるから成形砥石の素材に
使用するための粉砕時の時間が著しく短縮され製作面で
きわめて有利であると共に、砥粒層も割れ易く粉砕工程
が楽であり、しかも所要蓬の粒塊状砥石片として形成し
易い利点を有し、かつ爾後の成形時において完全凝結さ
れるため、何らの不都合もなく、又、得られた砥石にし
ても、ドレッシングを行なうとか被削材を少し研削する
と砥面に多数の研削液流通路が形成される結果、研削時
の冷却効果を高めると共に研削切粉を効率よく除去せし
めることにより目語りを減少し研削焼けを防止して研削
能率を著しく向上させることができる。

また従来のメタルボンド砥石はその結合が脆い場合には
、製造工程時に成形割れを生じたり、又ドレッシング仕
上時に角部欠損が生じ製造が困難であったが本発明方法
によれば「粒塊状メタルボンド砥石片を樹脂又は欧質金
属結合剤で焼成又は暁結成形するものであるから、かか
る問題はなく、更に本発明方法による砥石は、上記の如
くして製造されるものであるから、細粒低粒を用いたメ
タルボンド砥石の製作が可能であるのみならず、大道径
の砥石、或いは凸型、凹型等の特殊形状の砥石の製作も
容易となり、しかも樹脂又は軟質金属結合剤による弾性
を具備する等粒塊状メタルボンド砥石片と樹脂又は軟質
金属結結合剤の組合せによる特長を有しており、本発明
方法による砥石は従来のメタルボンド砥石を著しく改善
した極めて有用性に富む砥石である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来のメタルボンドダイヤモンド砥
石及び本発明方法による砥石の砥面組織を示す顕微鏡写
真（４折音）、第３図はダイヤモンド砥粒各砥石の研削
除去速度と連続研削時間との関係を示すグラフ、第４図
は立方晶系窒化棚素砥粒各砥石の研削性能試験の結果を
示す樟グラフである。 多７図 弟２菌 繁子図 図 叶 聡

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ダイヤモンド砥粒又は立方晶系窒化硼素砥粒と金属
   粉末とを混合し、一旦、不完全焼結してメタルボンド砥
   石に形成し、これを適宜の粉砕手段を用いて粉砕し、平
   均粒径０．３〜３ｍｍの粒塊状砥石片となした後、該粒
   塊状砥石片を樹脂又は軟質金属等の結合剤によって完全
   焼結成形せしめることを特徴とする粒塊状砥石片を砥粒
   とする砥石の製造法。 ２ ダイヤモンド砥粒又は立方晶系窒化硼素砥粒と金属
   粉末との混合物の不完全焼結が４００℃、３０分間処理
   である特許請求の範囲第１項記載の粒塊状砥石片を砥粒
   とする砥石の製造法。