JPS6316973A

JPS6316973A - 研削砥石

Info

Publication number: JPS6316973A
Application number: JP16074986A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Kayaba; 萱場　信雄; Masayasu Fujisawa; 藤沢　政泰
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-07-10
Filing date: 1986-07-10
Publication date: 1988-01-23

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、研削加工、溝入れ加工、切断加工などに使用
される研削砥石に係り、研削能力の経時的な低下がなく
、ガラス、セラミックスなどの硬脆材や超硬金属などの
難削材の加工に好適な研削砥石に関するものである。

［従来の技術］セラミックス、超硬金属などの硬脆材、難削材の加工に
は、ダイヤモンドなどの砥粒を使用して形成した研削砥
石（台金の外周面上に砥粒層を形成した研削砥石も含む
）が用いられ、その砥粒を保持する結合材の種類あるい
は方法によって、レジンボンド砥石、メタルボンド砥石
、ビトリファイドボンド砥石、電着砥石などに分類され
ている。

これらの研削砥石あるいは砥粒層は、いずれも砥粒と、
金属もしくは有機重合体もしくは無機材料の結合材とか
らなり、砥粒の間を気孔と結合材とが覆っている。この
ため、砥石表面に結合材が露出しており、加工物と結合
材が接触し、研削能力の経時的な低下をきたすものであ
った。

なお、メタルボンド砥石を多孔質にすることに、より研
削能力の向上を図るようにしたメタルボンド砥石の製造
方法が、特開昭６０−１１８４．６９号公報に記載され
ている。

［発明が解決しようとする問題点］上記従来技術は、研削能力の低下を防止するために、充
分な配慮がなされていなかった。すなわち、加工物と結
合材との接触面積が大きいので、切粉の逃げとしてのチ
ップポケットが形成されにくく、研削能力が経時的に低
下してしまう。これを防止するためには、加工中に何度
もドレッシングを必要とした。また、摩擦熱の発生によ
り、加工物にいわゆる研削焼けが生じたり、加工物が熱
膨張して寸法精度が劣化したりするものであった。

本発明は、−上記した従来技術の問題点を改善して、研
削能力の経時的な低下がなく、ドレッシングの不要な研
削砥石の提供を、その目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］上記問題点を解決するための第１の発明に係る研削砥石
の構成は、円板状の台金の外周面に、硬質材料の砥粒層
を形成した研削砥石において、砥粒層を、金属もしくは
セラミックスの被覆膜で被覆した砥粒をその被覆膜同士
で焼結して形成した砥粒層にしたものである。

また、第２の発明に係る研削砥石の構成は、硬質材料の
砥粒を使用して形成した研削砥石において、金属もしく
はセラミックスの被覆膜で被覆した砥粒をその被覆膜同
士で焼結して形成したものである。

［作用コ砥粒を内在したままで多孔質であり、Ｈつ適正な砥粒保
持力を有する研削砥石が得られ、前記砥粒の自生作用、
すなわち、砥粒の強さと砥粒保持力とがバランスして、
砥粒の摩耗が進んで抵抗が大きくなったときその砥粒が
脱落し、常に新しい砥粒が加工に関与する作用が生じる
ので、切粉の逃げとしてのチップポケットが容易に形成
される。

したがって、研削能力が経時的に低下することはなく、
安定した加工を継続することができる。

［実施例］以下、本発明を実施例によって説明する。

第１図は、第１の発明の一実施例に係る研削砥石の砥粒
層の部分を示す拡大断面図、第２図は、第１図に係る砥
粒層を形成した研削砥石の側面図、第３図は、従来の砥
粒層の部分を示す拡大平面図である。

第２図において、１は、中央部に加工機砥石軸（図示せ
ず）へ取付けるための穴４を穿設した、円板状のアルミ
ニウムなどの金属製の台金、３Ａは、この台金１の外周
面に形成された砥粒層である。この砥粒層３Ａは、第１
図に示すように、金属に係るＮｉの被覆＠６で被覆した
、硬質材料に係るダイヤモンドの砥粒２を前記被覆膜６
同士で焼結してなるものである（このように構成した研
削砥石の製造方法については、後述する）。

そして、前記被覆膜６同士は、同相焼結によりブリッジ
状になって結びつき、それらの間に気孔８Ａが閉じ込め
られている。

これに対して、従来の砥粒層３は、第３図に示すように
、結合材１０が砥粒２間に密に存在しており、気孔８は
、本実施例の砥粒層３Ａにおける気孔８Ａと比べてきわ
めて小さいものである。

具体例を示す。

粒度＃８００’（平均砥粒径２０μｍ）のダイヤモンド
砥粒２を膜厚０，１μｍのＮｉの被覆膜６で被覆したも
のを、外径１８０ｍｎφ、厚さ８ｍｍのアルミニウム類
の台金１の外周面に焼結して砥粒層３Ａ（気孔率２０％
）を形成した研削砥石を使用して、次の研削条件で平面
研削を実施した。すなわち、加工物はホットプレス５ｉＣ１砥石周速度は１５００　
ｍ　／　ｍ　ｉ　ｎ、加工物速度は１０　ｍ　／　ｍ　
ｉ　ｎ、切込み速度は５μｍ　／　ｐ　ａ　ｓ　ｓ。そ
の結果を、従来のレジンボンド砥石を使用した研削結果
と比較して、第４図に示す。

第４図は、第２図に係る研削砥石による研削結果の一例
を、従来のレジンボンド砥石による研削結果と比較して
示す研削特性図である。

この第４図において、１１は、本実施例の研削砥石の研
削抵抗を、１２は、レジンボンド砥石の研削抵抗を、そ
れぞれ示す。

この図から明らかなように、本実施例の研削抵抗１１は
、レジンボンド砥石の研削抵抗１２と比較して経時的な
変化が少なく、研削能力の低下がきわめて小さい。また
、研削比（＝加工物の除去体積／研削砥石の摩耗体積）
も増大し、砥石寿命が大幅に向上した。

以上説明した実施例によれば、砥粒２を包んでいた被覆
膜６が固相焼結によりブリッジ状になって他の被覆膜６
同士結び付き、それらの間に多くの気孔８Ａを閉じ込め
ているので、加工中に脱落した砥粒２の跡にチップポケ
ット９　（第１図参照）が容易に形成されて、研削能力
が経時的に低下することがないという効果がある。した
がって、ドレッシングが不要である。これに対して、従
来の研削砥石は、前記第３図に示すように、結合材１０
が砥粒２間に密に存在して、結合材１０が加工物と広い
面積で接触するので、加工を阻害し、研削能力が低下す
るものである。

なお、本実施例においては、硬質材料としてダイヤモン
ドを使用したが、他の硬質材料、たとえば、立方晶窒化
はう素などを使用してもよい。また、被覆膜６の材料と
しては、Ｎｉに限らず、他の金属、たとえばＴｉ、ある
いはセラミックスであってもよい。

次に、前記した第１図に係る研削砥石の製造方法の概要
を説明する。

まず、ダイヤモンドの砥粒２にＮｉの被覆膜６を形成す
る方法を、無電解めっきによって形成する場合を例にと
って説明する。硫酸ニッケルと酢酸ナトリウムとを純水
に溶かし、これに、還元剤として次亜りん酸塩の濃厚溶
液（１０〜３０ｇ／Ｑ）を添加したのち、活性炭（０，
１〜１ｇ／Ｑ）を加えて約１時間覚伴、静置、ろ過する
ことにより、混在する不純物、じんあいなどを除き、清
澄なめっき液を作る。このめっき液中に、予め粒度を揃
えたダイヤモンドの砥粒２を投入して覚伴すると、めっ
き液中のＮｉイオンがダイヤモンドの砥粒２上に還元析
出され、表面の凹凸に関係なく、その表面がめつき液と
相接している限り、均一な厚さの被覆膜６が形成される
。この被覆膜６の膜厚は、後述する焼結後の砥石強度お
よび切れ味を考慮すると、重量割合で５〜３０％とする
のが好ましい。

たとえば、Ｎｉの被覆膜６の場合、平均砥粒径１２５μ
ｍ（粒度ｔ＄１２０）のもので、膜厚０．１〜２μｍ、
平均砥粒径２０μｍ（粒度＃８００）のもので、膜厚０
．０１〜０．３μｍがよい。

そして、めっき液から取出されたのち、洗浄、乾燥され
て、次工程の圧縮成形に供せられる。

なお、形成される被覆膜６の膜厚は、無電解めっき速度
とめっき時間とによって決まるものであり、前記無電解
めっき速度に係る主な要因は、のめっき液の温度、＠ｐ
　）（、＠ニッケル塩濃度および次亜りん酸塩濃度であ
る。したがって、上記■〜■を適正に管理することによ
り、所望の膜厚の被覆膜６が得られる。

次いで、被覆膜６が形成された砥粒２を、台金１の外周
面」二に圧縮成形する。

台金１の外周面には、予め細かい逆くさび状の突起（図
示せず）を多数個分布して形成しておく。

焼結時（焼結については後述する）の寸法収縮を見込ん
で作られた金型（図示せず）内に、前記台金１をセット
し、この台金１の外周面と前記金型との隙間へ、Ｎｉの
被覆膜６が形成されたダイヤモンドの前記砥粒２を充填
する。これを常温で＝８− 圧縮して、所望の気孔率（詳細後述）になるように圧縮
成形圧力を負荷して圧粉体（第５図参照）を圧縮成形す
る。

第５図は、第２図に係る研削砥石の焼結前の圧粉体の部
分を示す拡大断面図、第６図は、この圧粉体を圧縮成形
するときの、圧縮成形圧力と気孔率との関係を示す気孔
率特性図である。

第５図において、第１図と同一番号を付したものは同一
部分である。そして５は、被覆膜６の膜厚である。この
膜厚は、たとえば、Ｎｉの被覆膜６を、粒度＃１２０の
ダイヤモンドの砥粒２に形成する場合には、前述したよ
うに、０．１〜２μｍが望ましい。

また、第６図を使用すれば、たとえば気孔率２０％にし
たい場合には、圧縮成形圧力を約４．　ｔ　／ｃＪにす
ればよいことがわかる。

気孔率の大きさは、砥粒２の粒度、砥粒保持力を考慮し
て、気孔８Ａをチップポケット９として活用できるよう
な値に決める。たとえば、砥粒２の脱落し易い研削砥石
では、砥粒２が脱落した跡がそのままチップポケット９
として加工に関与するので、気孔率は小さくてもよい（
たとえば１０％）。これに反して、砥粒径の小さい研削
砥石では、切粉が排出されにくいので、気孔率を大きく
とった方がよい。

最後に、前気圧粉体を前記金型から取出し、それを、窒
素、アルゴンなどの不活性ガスを流しである炉内へ入れ
、６００〜１０００℃に加熱して焼結させる。これを機
械加工によって、研削砥石の厚さ、外径および台金１の
穴４を加工して所望寸法の研削砥石に仕」二ぼればよい
。

なお、上記被覆膜６を形成するために、無電解めっき方
法を採用したが、ほかの方法、たとえば蒸着、気相反応
法（ＣＶＤ）、物理蒸着法（ＰＶＤ）などの方法によっ
て形成してもよい。

セラミックスの皮覆膜を形成するためには、気相反応法
が適している。

他の実施例を説明する。

第７図は、第２の発明の一実施例に係る研削砥石の側面
図である。

この研削砥石は、台金を使用することなく、全体を、被
覆膜（前記実施例における被覆膜６と同様の被覆膜）で
被覆した砥粒２を前記被覆膜同士で焼結し、中央部に加
工機砥石軸へ取付けるための穴４を穿設してなるもので
ある。

この研削砥石も、前記第２図に係る研削砥石と同様に、
研削能力が経時的に低下しないという効果を奏するもの
である。特に、台金を使用しないこの種の研削砥石は、
小径あるいは厚さの薄い研削砥石に適している。その製
造方法は、圧縮成形時に、金型内に台金をセットしない
こと以外は、前記第２図に係る研削砥石と全く同様であ
る。

［発明の効果］以上詳細に説明したように本発明によれば、研削能力の
径時的な低下がなく、ドレッシングの不要な研削砥石を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１の発明の一実施例に係る研削砥石の砥粒
層の部分を示す拡大断面図、第２図は、第１図に係る砥
粒層を形成した研削砥石の側面図、第３図は、従来の砥
粒層の部分を示す拡大平面図、第４図は、第２図に係る
研削砥石による研削結果の一例を、従来のレジンボンド
砥石による研削結果と比較して示す研削特性図、第５図
は、第２図に係る研削砥石の焼結前の圧粉体の部分を示
す拡大断面図、第６図は、この圧粉体を圧縮成形すると
きの、圧縮成形圧力と気孔率との関係を示す気孔率特性
図、第７図は、第２の発明の一実施例に係る研削砥石の
側面図である。１・・・台金、２・・・砥粒、３Ａ・・・砥粒層、６・
・・被覆膜。

Claims

【特許請求の範囲】１、円板状の台金の外周面に、硬質材料の砥粒を使用し
て砥粒層を形成した研削砥石において、砥粒層を、金属
もしくはセラミックスの被覆膜で被覆した砥粒をその被
覆膜同士で焼結して形成した砥粒層にしたことを特徴と
する研削砥石。２、硬質材料の砥粒を使用して形成した研削砥石におい
て、金属もしくはセラミツスの被覆膜で被覆した砥粒を
その被覆膜同士で焼結して形成したことを特徴とする研
削砥石。