JPS62114879A - 粒塊状砥石片を砥粒とする砥石の製造法 - 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】 （産業上の利用分野） 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。

（従来の技術） 従来よりダイヤモンド砥粒又は立方晶系窒化硼素砥粒を
金属粉末で焼結したメタルボンド砥石は砥粒の保持力が
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（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長が
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
いては特に注意が必要とされている。

ところが、従来のこの種メタルボンド砥石は単に砥粒を
金属粉末と混合して焼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
易ではないため、例えばメタルボンド砥石で超硬合金。

サーメツト材等を研削する場合に、目詰りを生じ易く、
特に細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ている。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、かかる実状に鑑み、上記欠点を解消し、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率的製造法を
提供せんとするものである。

（問題点を解決するための手段） 即ち、本発明の特徴とすることろは、ダイヤモンド砥粒
又は立方晶系窒化硼素砥粒を金属粉末と混合し、予め不
完全焼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鶴の粒塊状砥石片となし、これを次いで軟
質金属の結合剤で焼結成形せしめる点にある。

以下、上記本発明方法の具体的態様の詳細を順次詳述す
ると、先ず本発明方法の第１の特徴はダイヤモンド砥粒
又は立方晶系窒化硼素砥粒を結合剤で焼結結合してその
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来の砥石と製法を相通ずるとこ
ろがあるが、メタルボンド砥石とすることが好ましく、
従って通常かかるメタルボ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、ダイヤ凭ンド
砥粒又は立方晶系窒化硼素砥粒であり、その粒度は被削
材の材質、金属係合剤の種類等により適宜法めることが
できる。

そして、上記砥粒を第一段階としてメタルボンド砥石に
形成するに当たり、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＝４０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リブデン、六方晶窒化
硼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、
メタルボンド焼結後の容積で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焼結が
行われる。この場合、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こめ完全焼結であること
が必要であるが、本発明においては特に爾後において製
品として焼結工程に付される関係上、完全焼結でなく、
爾後の粉砕に適する如く不完全焼結にする。

かくして、以上のようにして得た不完全焼結の成形砥石
は本発明方法により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。

前記不完全焼結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結は５００
℃、１時間処理であるが、不完全焼結の場合には４００
℃、３０分程度で行われ、砥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、予め完全焼結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焼結
時において完全焼結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
旦篩を通して所要の平均粒径０．３〜３鶴程度のものに
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、平均粒径が余り少さ過ぎると砥
石としての研削能力及び寿命に問題があり、一方余り大
き過ぎると、例えば５龍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、この結合剤とＬ７で
軟質金属が使用される。かくして前記の粒塊状砥石片に
対し、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て砥石製品に完全焼
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　：　３０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
（、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軟質金属であるが、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
系窒化硼素砥粒を含んでいても本発明の目的を逸脱しな
い限り何等差し支えない。

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、通常の仕上げなら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。

以上の如き本発明方法によって作られた砥石は粒塊状砥
石片が軟質金属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
剤層が現れる。

この結合剤層は通称、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。

（実施例） 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３０μのダイヤモンド砥粒と銅粉末６０重量％
、錫粉末４０重量％からなる混合粉末とを焼結後の容積
が３５．７：６４．３となるような比率で混合し金型に
詰め、圧力１０００　ｋｇ／ｃｒＡで、４００℃、３０
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篩を
通して選粒して平均粒径０，３〜３　＋＋ｎの粒塊状砥
石片を得た。次にこの粒塊状砥石片とブロンズ結合剤と
を成形後の容積比で粒塊部７０％。

ブロンズ部３０％となるように混合し、この混合粉末を
外径１５（１ｍｍ、砥石中１０１１のカップ型形状とな
るような金型に詰め２００ｋｇ／ｃｏ！の成形圧と５０
０℃、１時間の加熱を加えることにより、メタルボンド
粒塊部とブロンズ部の結合を完了させて完全焼結成形し
た。

金型より取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３０μのダイヤモンド砥粒とフェ
ノール樹脂粉末を固結後の砥粒の容積が２５％となるよ
うな比率で混合し、加圧下、加熱固結したレジンボンド
砥石と３０μのダイヤモンド砥粒と銅粉末６０重量％、
錫粉末４０重量％の混合粉末を焼結後の砥粒の容積が２
５％となるような比率で混合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ツト
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１６００ｍ／ｍｉｎ押当圧１５　、　５　ｋ
ｇ／　ｃｒＫ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ョンタ
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１１０ｍ’／　５ｍ１ｎに低下す
る迄の連続研削時間は６０分であり、又従来のメタルボ
ンド砥石（Ｃ）のそれは約２０分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
却効果およ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） ３０μの立方晶系窒化硼素砥粒とコバルト粉末と銅粉末
の混合粉末を焼結後の砥粒容積が３５．７％になるよう
な比率で混合し、金型に詰めて２０００　ｋｇ　／　ｃ
Ａの加圧成型後、４００℃、３０分間で不完全焼結しメ
タルボンド砥石を製作した。

このメタルボンド砥石を次にハンマーで粉砕し、篩を通
して平均粒径が０．３〜３ｍ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をブロンズを結合剤とし成形後
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３０μの立方晶系窒化硼素砥粒と、コ
バルト粉末と銅粉末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３０μの立方晶系窒化硼素砥粒とフェノール樹
脂粉末を固結後の砥粒の容積が２５％となるような比率
で混合して加熱固結したレンジ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、立方晶系窒化硼素砥石の４９０ｍ’１５分に
対し、本発明砥石は６７（ｌｎ’１５分と従来の砥石に
比して這かに優れたものであった。

（発明の効果） 以上のように本発明方法による砥石はダイヤモンド砥粒
又は立方晶系窒化硼素砥粒と金属粉末とを混合し、一旦
不完全焼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、これを砥粒として軟質金属結合剤に
よって焼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
で極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、しかも所要径の粒塊状砥石片として形成し
易い利点を存し、かつ爾後の成形時において完全焼結さ
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
めることにより目詰りを減少し、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。

又、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
上げ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軟質金属
結合剤で焼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、細粒砥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、大直径の砥石、あ
るいは凸型、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軟質金属結合剤の組み合わせ
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冨
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′ｆＦＪ１ｍを示す
顕微鏡写真（４０倍）、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図は立方晶系窒化硼素砥粒各砥石の研削性能試験
の結果を示す棒グラフである。 特許出願人　大阪ダイヤモンド工業株式会社代理人　弁
理士　　　宮　　本　　泰　　−′−一〜ヤノノ ＄４目

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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、該混合物を一旦、４００℃、３０分間
   処理により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
   軟質金属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。