JPS6334070A - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は、メタルボンド砥石、レジノイドボンド砥石、
電着砥石、電鋳砥石等の砥石に関する。

「従来の技術」 この種の砥石は、ダイヤモンド、ＣＢＮ等の超砥粒を、
熱硬化性樹脂（レジノイドボンド砥石の場合）または金
属（メタルボンド砥石、電着砥石、電鋳砥石の場合）に
より形成された結合剤用中に分散させてなる砥粒層を有
するしのである。

このような砥石によって、ガラス、セラミックス、石材
等の硬質脆性材料を研削する場合には、超砥粒か被研削
材に衝突するときの衝撃で被研削材表面にクラックを生
じさせ被研削材を削る。この時に超砥粒にかかる衝撃は
かなり大きく、超砥粒が容易に脱落するのを防ぐために
は、結合剤相により超砥粒を強固に保持しなければなら
ない。

したがって、主に硬質脆性材料の研削に使用される砥石
では、高強度の結合剤が使用され緻密な結合剤相が形成
されている。

「発明が解決しようとする問題点Ｊ ところが、上記のように結合剤相強度を高めた砥石では
、必然的に結合剤相の耐摩耗性が高く、研削の際に結合
剤相が摩滅しにくい。このため、研削により超砥粒が摩
滅していくにつれ、砥粒層表面からの超砥粒の突出量が
減少し、砥石の切れ味が低下するといった問題があった
。

また、このように結合剤用が摩滅しにくいため、結合剤
相の表面に凹凸、すなわちチップポケットが形成されに
（く、切り屑の排出性および冷却水による冷却性が悪い
という問題もあった。

「本発明の目的」 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、超砥粒の突
出量を常に適正に保つことができ、切れ味の良い砥石を
提供することを目的とする。

「問題点を解決するための手段」 本発明の砥石は、超砥粒に、この超砥粒平均粒径のｌ／
１００〜２／３の平均粒径を有し結合剤用よりも硬い硬
質粒子を金属被覆によって固着させてなる複合砥粒を、
結合剤中に分散させた砥粒層を有することを特徴とする
。

「作用　」 本発明の砥石では、超砥粒の周囲に固着された硬質粒子
により、結合剤用と複合砥粒との接合面積を増大させ、
結合剤用による超砥粒保持力を高める。したがって、従
来よりも強度の低い結合剤を使用することができ、結合
剤用の摩滅速度を適正とし、常に超砥粒突出量を適正に
保つことができる。

「実施例」 以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例の砥石（電着砥石）を示す拡
大断面図である。

図中符号ｌは砥石台金であり、この砥石台金Ｉ上には、
金属メッキ相（結合剤用）２中に複合砥粒３・・・を分
散させてなる砥粒層４が形成されている。

また、この砥粒層４の内部には、部分的に気孔５・・・
が形成されている。

前記複合砥粒３は、第２図に示すように、ダイヤモンド
、ＣＢＮ等、の超砥粒６の表面に、多数の硬質粒子７・
・・を金属被覆８を介して固着させたものである。

前記硬質粒子７の材質としては、Ｓ　ｉ、Ａ　Ｉ、Ｔ　
ｉ。

Ｃｒ等からなる酸化物、Ｂ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｗ等か
らなる炭化物、Ｂ　、Ａ　Ｉ、Ｓ　ｉ、Ｔ　ｉ等からな
る窒化物等が好適である。また、硬質粒子７の平均粒径
は、超砥粒６の平均粒径のｌ／１（１（１〜２／３であ
ることが望ましい。この平均粒径が超砥粒平均粒径の１
／１００未満であると十分な超砥粒保持力増大効果が得
られず、他方、超砥粒平均粒径の２／３よりも大きいと
、被研削材への超砥粒６の食い込みを阻害するおそれが
ある。硬質粒子７・・・の砥粒層４全体に占める割合は
、１〜３０ｖｏ１％であることが望ましく、ｌ　ｖｏ１
％未満では十分な超砥粒保持力増強効果が得られず、反
対に硬質粒子７・・・の割合が３０ｖｏ１％より多いと
、砥石の切れ味が低下する。

前記金属被覆８は、超砥粒６の表面に直接形成された硬
質の磁気特性を有する金属層８ａと、硬質粒子７の表面
に直接形成された硬質の磁気特性を有する金属層８ｂと
、これら金属層８ａ、８ｂを接合する接合層８Ｃとから
構成されている。前記金属層８　ａ、　８　ｂの材質と
しては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ等が好適である。また、接合
層８Ｃの材質としては、Ｎｉ。

Ｆ　ｅ、　Ｃｕ、　Ｃｒ、　Ｃｏ、　Ｚ　ｎ、　Ｓ　ｎ
等がコストの点から好ましい。そして、これらを合わ仕
た金属被覆８の肉厚は０．５μＩ以上とされることが望
ましく、０゜５μ２未満では超砥粒６の表、而に硬質粒
子７を付着させておく力が弱くなり、複合砥粒３が壊れ
やすくなる。

前記気孔５・・・が砥粒層４中に占める割合は、５〜６
０ｖｏ１％であることが望ましい。気孔５・の割合が５
　ｖｏ１％未満であるとチップポケット形成効果が不十
分となり、６０ｖｏ１％よりも大きいと、金属メッキ相
２が複合砥粒３を保持する力が弱くなる。

次に、このような電着砥石の製造方法を、工程順に説明
する。

まず、超砥粒６の表面に、無電解メツキ法、スパッタ法
等の薄膜形成法を用いて、硬質の磁気特性を有する金属
層８ａを前記金属被覆８の数分の１程度の肉厚に形成す
る。そして、メツキされた超砥粒６を着磁装置にかけ、
金属層８ａに着磁する。

一方、硬質粒子７の表面にも、前記と同様の方法を用い
て金属層８ｂを形成しておく（着磁はしない）。

次いで、面記超低拉６と硬質粒子７を十分混合し、超砥
粒６の金属層８ａの磁力で、硬質粒子７の金属層８ｂを
引き付け、超砥粒６の周囲に硬質粒子７を付着させる。

そして、この混合粉末を再度、無電解メツキ液に加え、
これらの粒子６．７を包みこむ接合層８ｃを形成し、複
合砥粒３を製造する。

次に、こうしてできた複合砥粒３を、Ｎｉ、Ｃ。

等のイオンを溶解したメツキ液に添加する。そして、砥
石台金１をこのメツキ液中に浸漬し、この砥石台金１を
電源の陰極に接続するとともに、メツキ液内に陽極を配
置し、砥石台金１上に金属メッキ相２を形成しつつ、こ
の金属メッキ相２中に複合砥粒３・・・を分散させて砥
粒層４を形成する。この時、金属メッキ相２に付着した
複合砥粒３・・・の金属被覆８上にも、順次金属メツキ
がなされていくので、複合砥粒３と複合砥粒３との間の
空隙は部分的に充たされぬまま残り、気孔５が形成され
る。

このようにして、砥粒層４が所定の肉厚に達したら、通
電を停止し、砥粒層にドレッシング等の処理な施して電
着砥石を得る。

このような構成からなる電着砥石にあっては、側々の超
砥粒６の回りに硬質粒子７・・・を固着し、形状が複雑
で表面積が大きい複合砥粒３を形成し、この複合砥粒３
を金属メッキ相２中に埋め込んでいるので、金属メッキ
相２による超砥粒６の保持力が格段に高く、その分、金
属メツキ相２自体の強度を低下させること、すなわち従
来同目的に使用されている電着砥石の金属メッキ相より
も軟質な金属メッキ相にすることができる。これにより
、金属メッキ相２の摩滅速度を、超砥粒６の摩滅に合わ
せて、常に超砥粒突出量を適正に保つことが可能であり
、砥石切れ味を良好に保つことができる。

また、この電着砥石では、砥粒層４内に部分的に気孔５
・・・を形成し、砥粒層４を多孔質構造としたので、こ
れら気孔５・・・が金属メッキ相２の摩耗につれて順次
露出してチップポケットとなる。同時に、露出した超砥
粒と超砥粒の間において金属メッキ相２が摩耗すること
により、砥粒層４の表面に凹凸が形成され、これらの凹
凸もチップポケットとして作用するので、切り屑の排出
性を向上し、砥粒層４表面での冷却水保持効果を高め、
砥石の冷却効率向上を図ることが可能である。

なお、前記実施例では、本発明を電着砥石に適用した例
を示したが、本発明はこれに限られず、レジノイドボン
ド砥石、メタルボンド砥石、電鋳砥石のいずれにも実施
可能である。

「実験例」 次に、本発明の実験例を挙げて本発明の効果を実証する
。

（実験例１） ■ダイヤモンド超砥粒粉末（２００〜２４０メツシユ）
をパラジウム塩水溶液に浸し、超砥粒の表面に触媒活性
を付与した。

■この超砥粒粉末を、無電解コバルトメツキ液（硫酸コ
バルト：２５ｙ＃！、コハク酸ナトリウム：２５９／Ｃ
１硫酸ナトリウム：１５ｙ／ｐ、ジメチルアミンボラン
・２９／Ｌ　ＰＨ：５．０、液温ニア０℃）中に分散し
、超砥粒表面に約３μｍのコバルト被覆層を形成した。

■前記コバルト被覆した超砥粒粉末を、プラスチック瓶
に封入し、５キロエルステツドの磁場中にさらして着磁
した。

■これとは別に、炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉末（平均粒径
的ｌＯμｍｌ）に、前記■■と同様の処理を施し、その
表面に約２μ次のコバルト被覆を形成した。

■以上の処理を施した超砥粒１００ｇとＳｉＣ粉末２０
９とをプラスチック瓶に封入して、十分に混合し、超砥
粒表面のコバルト被覆の磁力により、超砥粒の周囲に複
数のＳｉＣ粒子を付着させた。

■この混合粉末を、再び前記パラジウム塩水溶液に浸し
、混合粉末の表面に触媒活性を付与した。

■次いで、この混合粉末を、無電解Ｎｉメツキ液（日本
カニゼン株式会社製ブルーシューマー、液温：８０℃）
中に分散し、表面に５μｌのＮｉ被覆を形成した複合砥
粒を得た。

■こうして製造した複合砥粒を、樹脂結合剤粉末（フェ
ノール樹脂粉末）中に３０ｖｏ１％（実質ダイヤ量は２
０ｖｏ１％）添加し、十分に混合し、型込めして砥石台
金上に固定したのち、ホットプレスおよび焼結を行ない
、砥石形状に整形し、円板状のレノノイドポンド研削砥
石を得た。

（比較例１） ダイヤモンド超砥粒（２００〜２４０メツシユ）を、実
験例と同じフェノール樹脂結合剤粉末中に２０ｖＯ１％
添加し、十分に混合し、型込めして砥石台金上に固定し
たのち、ホットプレスおよび焼結を行ない、砥石形状に
整形し、実験例と同形状のレジノイドボンド砥石を得た
。

次いで、前記２つのレジノイドボンド砥石を用い、以下
の研削条件（湿式）により研削を行なった。

研削条件　　　被研削材：　９６％アルミナ砥石周速：
　１５００　ｘ／ｍｉｎ。

送り速度：　　Ｉ　Ｑｚ／ｍｉｎ。

クロス送り　：２２Ｒ 切り込み　：０．０１Ｒｘ 表１は、前記２つのレジノイドボンド砥石の研削結果を
示すものである。

表１ 上表から明らかなように、実験例のレジノイドボンド砥
石では、研削抵抗が低減し、研削比が向上した。

（実験例２） 次に、本発明を適用した電鋳薄刃砥石を作成し、従来の
電鋳薄刃砥石と比較した。

第３図は、その際に使用した製造装置の縦断面図である
。符号１０はメツキ槽であり、このメツキ槽ｌＯ内には
、Ｎｉイオンを含むメツキ液Ｍが満たされている。また
、このメツキ槽１０には、図示しない超音波撹拌機等の
撹拌機が配設されている。メッキ槽１０内には、非導電
性の台座１１が水平に配置されており、この台座１１上
には、ステンレス製の平面基板１２が載置されている。

この平面基板１２の上面には、製造すべき砥石の原型形
状をなす部分を残してマスキングが施されている。また
、平面基板１２の上方には、平面基板１２と平行に陽極
板１３が配置され、図示しない電源の陽極に接続されて
いる。

電鋳薄刃砥石を製造するに際して、まず、メツキ槽ｌＯ
内のメツキ液Ｍに、実験例１と同様の方法により２５μ
次のダイヤ超砥粒の表面に２μ次のアルミナ粉を配置し
た複合砥粒を所定量添加し、撹拌機によってメツキ液間
中に均一に分散させた。

次いで平面基板１２を電源の陰極に接続し、陽極板Ｉ３
との間に通電し、平面基板１２の表面にＮｉメッキ相１
４を形成しつつ、このＮｉメッキ相１４内に複合砥粒を
均一に分散させて取り込ませた。

やがて、金属メッキ相１４が所定の肉厚に達したら通電
を停止し、平面基板１２をメツキ槽１０から取り出して
水洗した。そして、この平面基板１２から金属メッキ相
１４を剥がし、ラッピングおよび外周研磨を施して所定
形状に整形し、電鋳薄刃砥石を得た。

（比較例２） 前記実験例２と同様の方法により、複合砥粒の代わりに
超砥粒のみを使用して、比較例２の電鋳薄刃砥石を作成
した。

次いで、これら実験例２および比較例２の砥石を用い、
以下の研削条件により研削切断を行なった。

研削条件　　被研削材：フエライト 砥石周速：ｌ　５００ｘ／ｍｉｎ。

送り速度：　ｌ　００　ｘｔｔｔ／　ｍｉｎ。

切り込み：２．Ｏｘｍ 表２は、これらの電鋳薄刃砥石による研削結果を示すも
のである。

表２ 表２に示される通り、実験例２の電鋳薄刃砥石では、比
較例２の砥石に比べて研削抵抗およびチッピングを低減
することができた。

「発明の効果」 本発明の砥石によれば次のような優れた効果が得られる
。

■個々の超砥粒の回りに硬質粒子を固着させ、形状が複
雑で表面積が大きい複合砥粒を形成し、この複合砥粒を
結合剤相中に埋め込んでいるので、結合剤用による超砥
粒の保持力を格段に高めることができ、その分、軟質な
結合剤を使用することが可能である。そして、軟質な結
合剤を使用することにより、結合剤用の摩減速度を適度
に速めて、超砥粒の摩減速度に対応させて適正とするこ
とができ、常に超砥粒突出量を適正に保つことが可能で
、砥石の切れ味を良好に保つことができる。

■また、結合剤用を軟質にすることにより、砥粒層の表
面から露出した超砥粒同士の間の結合剤用に凹凸が容易
に形成され、これらの凹凸がチップポケットとして作用
するので、切り屑の排出性を向上することができると同
時に、砥粒層表面での冷却水保持効果を高め、砥石の冷
却効率向上を図ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電着砥石の部分拡大断面図
、第２図は同砥石の複合砥粒の断面図、第３図は本発明
実験例の電鋳薄刃砥石を製造するための製造装置を示す
縦断面図である。 ｌ・・・砥石台金

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 超砥粒にこの超砥粒平均粒径の１／１００〜２／３の平
   均粒径を有しかつ結合剤相よりも硬い硬質粒子を金属被
   覆によって固着させてなる複合砥粒を、結合剤相中に分
   散させた砥粒層を有することを特徴とする砥石。