JPS6354488A - 切断および研削砥石とその製造法 - 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、ダイヤモンド砥石およびボラゾン砥石等の切
断および研削砥石を構成するための砥材とその製造方法
、ならびに同砥材を使用した切断および研削砥石に関す
る。

〔従来の技術〕

研削砥石は、一般的に裸の砥材と単一の結合剤から構成
されている。

研削砥石における結合剤の主要な役割は、（１）砥材の
保持 Ｃ）砥材埋まり込み防止のだめの支持 （３）砥石の摩耗速度コントロール の３点にある。

ところが、単一の結合剤でこれら３つの役割を同時に調
整することは非常に難しい。例えば砥石の切味向上のた
めに砥石の摩耗速度を大きくしようとするとき、軟質の
ボンドにするのが一般的であるが、同時に砥材の保持力
および砥材の支持力が低下し、目的とする切味向上が達
成できないという問題があった。

このため、例えば特開昭５５−６５０７５号公報、特開
昭５６−３９８６２号公報等に記載のように、レジンポ
ンド用砥材として電着、スパッタリング、化学蒸着。

電解メッキ、無電解メッキなどによってＮ＋、　Ｃｕ。

Ｔ１を被覆したメタルコート砥材が開発され、物理的、
化学的に砥材の保持する強度の向上が図られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、これらのメタルコート砥材は、結合剤が
最も軟質のレジン結合剤の砥石においては効果があるが
、さらに強度の高いメタル結合剤、ヒドリファイド結合
剤の砥石では、前述のメタルコート砥材よりマトリック
ス結合剤の方が強度が強い構造となる。したがって、こ
れらの被覆砥材においては被覆の効果が殆どないか、あ
るいは効果以上に、コスト高となって実用化できないと
いうのが現状である。

本発明の目的は、かかる従来の被覆砥材の問題点を解消
して、レジン結合剤はもとより、メタル結合剤、ビトリ
ファイド結合剤でも利用でき、切味、耐用ともに優れた
高い性能の砥石を得ることにある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明は、砥石における結合剤自体の機能を砥材周辺部
とそれ以外の部分とで別々に考え、砥粒周辺部は強力な
造粒結合剤からなる砥材を得るものである。

さらに、前記同砥材から得た切断および研削砥石は砥材
周辺部と砥材周辺部以外の領域でのマトリックス結合剤
が別異の二重構造の結合剤組織を有する。

造粒結合剤としては、主として砥材の保持力。

支持力の高いものを選定し、マトリックス結合剤として
は砥石の摩耗を適度に制御するための結合剤を選定する
ことによって高い性能の砥石を得ることができる。

本発明に係る砥材は、砥石を形成する砥材粒子を核とし
、同砥材粒子の周りに焼結可能な粉体を付着造粒したも
のである。

核となる砥材としては、ダイヤモンド、ボラゾン、炭化
タングステン、炭化珪素、アルミナなど一般に使用され
る粒径０．０３〜２順の砥材粒子を核として使用する。

砥材粒子の周りに付着させる造粒結合剤の粉体としては
、金属、金属化合物、無機質、有機質およびこれらの物
質を所定の組成で混合した混合粉末などで、砥材粒子表
面に均一に付着させる点から粉末の粒径が砥材粒子の径
よりも小さいものが良い。造粒結合剤としての粉体の種
類は幅広く、砥石の用途及び目的とする性能に応じて、
任意に選択的に使用でき、砥石の製造のためのマトリッ
クス結合剤とは異なったものが使用できるが、後の砥石
焼成時にマトリックスとなる結合剤と同時に焼成される
性質を有することが必要である。

造粒に際して使用する接着性液体は、後工程の焼成で完
全に飛散し焼成に悪影響を及ぼさない性質のものを使用
する。好適には、パラフィン系有ｉ溶剤、ポリビニルア
ルコール（ＰＶＡ）、セルロース系有機溶剤等があり、
溶媒によって適度の粘性を有するように調整する。

造粒工程は、砥材に回転運動を与えながら、熱分解性の
接着性溶液と造粒結合剤の粉末を交互に散布して、雪だ
るま式に造粒成長させる。具体的には、核となる砥材粒
子に上記の液状の接着剤を砥材の全表面が均一に濡れる
量散布し、多過ぎた公憤は取り去る。次いで造粒結合剤
である粉体を容器に投入する。粉体と表面の濡れた砥材
を混合撹拌し、砥材表面に造粒粉体を均一に付着させる
。

造粒された砥材と、余剰の粉末を砥粒サイズより細かい
篩上に移し、造粒砥材と余剰粉末を分離する。造粒砥材
は再度接着剤の散布と粉体の付着工程を繰り返す。これ
により、２層、３層と造粒粉末が付着していき、所定の
量の造粒結合剤粉末の付着した砥材を得ることができる
。

第１図に造粒処理回数と造粒結合剤の付着量の関係と共
に、砥材粒度と造粒の成長速度との関係を示す。同図は
、砥材として合成ダイヤモンドを、また造粒結合剤とし
て、１．７μｍ平均粒径を有する５０重量％ＷＣ−５０
重量％ＣＯを、容ｆｆ１１５００ｃｃノ造ＦＬ機中に投
入して、回転数２Ｏｒｐｍ　で処理したものである。同
図から、各粒径の砥材に対して付着させる造粒結合剤の
量を自由に変化させることができることを示しており、
造粒結合剤の付着量によっても、砥材の保持力、支持力
に変化を与えることができ、これも本砥材製法の大きな
特長である。

このようにして得られた造粒砥材は、通常の方法により
、マトリックス結合剤を用いて成形し、焼成して砥石を
得ることができる。

マ）　ＩＪフックス合剤は、砥石の摩耗を制御する結合
剤であって、これを前記造粒砥材と混合し、同時に焼成
することによって、造粒砥材を含む砥石を得ることがで
きる。この砥石の使用態様を第２図に示す。同図を参照
して、砥材Ｉが造粒結合剤２による支持力ａによって保
持され、さらに、この造粒結合剤２がマトリックス結合
剤３で固められた二重構造の結合剤組織を形成し、砥材
１の結合剤中への沈み込みが少ない砥石を得ることがで
きる。

第１表に、メタル結合剤における造粒のための結合剤と
マトリックス結合剤との好ましい組み合わせ例を示す。

造粒結合剤は砥材の保持の向上を目的とするために、マ
トリックス結合剤より硬さと強度とが高いものを選定す
る。しかしながら、あまりにも高すぎると、目詰まりの
原因となるので硬さと強度の差が極端に大きくない範囲
に抑える必要がある。

（以下、この頁余白） 〔実施例〕 実施例　ｌ ダイヤモンド砥石の中でも、重研削用に属する切断ブレ
ードを製造した。

第３図のミクロ外形に示す平均粒度４００μｍ　（＄４
０）のダイヤモンド砥粒に、５０重量％ｌＩｃ−５０重
量％Ｃ。

の造粒結合剤を砥粒に対し６００重量％付着させて第４
図に示す造粒砥材を調製した。

同造粒砥材６．６ｇと１０重量％ＩＩｃ〜９０重量％Ｃ
ｏのマトリックス結合剤４３ｇを混合、成形して、水素
雰囲気中８００℃で焼成して、１７５”　Ｘ３８ＬＸ２
．１’　Ｘ５．０”Ｘ１２°のサイズ切断ブレードを作
成した。

比較のために、上記砥粒をマ）ＩＪフックス合剤のみで
焼成したものを同一条件で作成した。これらの切断ブレ
ードを乾式と湿式の切断試験に供した。

第５図と第６図にその試験条件と結果を示す。

乾式と湿式との両方のテスト結果は、本発明によるもの
は、比較例の場合の約２倍の砥石寿命を示し、切断速度
も１５〜３０％向上した。

乾式試験後に、結合剤から突出した砥材の高さを測定し
た。測定方法は両センターのアーバーにブレードを取付
け、ブレードの外周に触針を当てて行った。その測定結
果を第７図と第８図に示す。

本発明による第７図に示すものは、平均１２０μｍ高さ
であったのに対して、第８図に示す比較例の場合は７０
μｍであるに過ぎなかった。

また、砥粒に対する造粒結合剤の付着量と乾式切断に於
ける切断性能の関係を調べた。第５図と同一の条件で試
験を行い、第９図に示すような結果を得た。同図から明
らかなように、付着量が６００重量％の時に切断速度の
ピークがある。造粒結合剤の付着量が６００重量％まで
は砥材の保持力の向上が切断速度にプラスとして作用し
、それ以上では、保持力が高過ぎて目詰まりが生じ、切
断速度が低下することを示している。

第１０図と第１１図の写真に、上記それぞれの切削後の
破断面構造を示す。本発明の場合を示す第１０図には破
断面に破砕した砥材Ａが存在するのに対して、比較例を
示す第１１図の場合には破断面に完全な形の砥材Ａが残
り、また、部分的には砥材が抜は去った跡Ｂが示されて
いる。

これは本発明による造粒砥材中に砥材が強力に保持され
たために、ダイヤモンド砥粒が破壊されたもので、本発
明により得られた砥石の切削性の良さを示している。

実施例　２ 難削材であるセラミックスの研削用として、メタルホイ
ールを本発明に基づいて製造した。

粒度８００μｍ（＄８０）のダイヤモンド砥粒に、３０
重量％Ｃｏ−Ｎｉ、　７０重量％ブロンズからなる造粒
結合剤を５００重量％付着せしめ、これに１００重量％
のブロンズのマトリックス結合剤を用いて、水素雰囲気
中７００℃で、１５０’Ｘ１．５”Ｘ５０．８１′　の
サイズのホイールを作成し、また、比較例として砥粒を
マトリックス結合剤のみを用いて同様のホイールを製造
した。

両ホイールを用いてアルミナセラミックスの研削試験を
行った。試験条件とその結果を第１２図に示す。本発明
のホイールの消費電力は比較品より２０％高い。この消
費電力が高いということは、砥粒が被削材に良く食い込
んだことを示し、その分だけホイールの切れ味が良いこ
とを示している。

また、研削比も本発明によるホイールは比較例に対し、
約３０％向上した。

第１３図および第１４図に両ホイールにおける研削面の
面粗度を示す。第１３図に示す本発明のホイールによる
場合の方が第１４図に示す比較例の場合よりも面粗度が
粗いことが判る。このことは、本発明によるホイールの
方が被削材に深く喰い込み研削性が本発明の場合の方が
良いことが判る。

第１５図および第１６図は研削試験後の両ホイールの表
面状態を示す図であり、第１５図に示す本発明による場
合は、砥材ｌの数が多く、個々の砥材１が多く、ボンド
テールｌＯが目立っている。これに対して第１６図に示
す比較例の場合には砥材１の脱落が多い。

このように、本発明のホイールは比較例と比較して砥材
の目立ちが良く、また、脱落が少ないため、高い研削性
能を示す。さらにセラミックス等の高い剛性材料では、
その高い切削抵抗によっても比較例の場合のような砥材
の沈み込み現象が改善されたことが判る。

〔発明の効果〕

本発明によって、特性の調整を簡単に行なうことができ
、しかも任意の厚みで且つ任意の特性を有する砥粒砥材
を安価に、しかも効率よく製造できる。

この造粒物から得た二重構造の結合剤組織を有する砥石
は、 （１〉　砥材の保持力が高いために、砥材の突出量を大
きく取ることができ、しかも砥材の脱落も小さくなる、 （２）　　砥材そのものは研削抵抗による結合剤中への
沈み込みがなく、常に砥材が高く突き出した状態を維持
でき、従って、被研削材への砥材の食い込みが良い、さ
らに、 （３）本発明によって得た造粒砥材は、焼結用粉体との
比重差を小さくできるために、砥石とした場合の砥材の
分散が良く、個々の砥材の作動効率が良い、 等によって、砥石の切れ味と耐用性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は造粒処理回数と造粒結合剤の付着量の関係と共
に、砥材粒度と造粒の成長速度との関係を示す。第２図
は結合剤の二重構造を有する砥石の組織の説明図である
。第３図〜第１６図は本発明の実施例における各特徴を
示す図であり、第３図。 第４図、第１０図、第１１図、第１５図及び第１６図は
粒子構造を示す顕微鏡写真である。 １：砥材　　　　２：造粒結合剤 ３：マトリックス結合剤 特許出願人　　ノリタケダイヤ株式会社代　理　人　　
小　堀　　　益（ほか２名）付。ユ　い□、　　　第　
１　図 第　　２　　図 沈み込み　小 第　　３　　図 第　　５　　図 第　　６　　図 第　　７　　図 第　　８　　因 第　　９　　因 璽１ 扉 急程ルｔ１酋則１町介■！ 第　　１０　　図 −（改） 第　　１１　　図 第　　１２　　図 第　　１３　　図 Ｒｔ　＝　８．４８ｕｍ　　　Ｒｚ　＝　６．４０ｕｍ
第　　１４　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、砥材粒子を核とし、同砥材粒子周りに焼結可能な粉
   体を付着造粒してなる切断および研削砥石用造粒砥材。 ２、粒径が０．０３〜２ｍｍの砥材粒子表面を接着性液
   体によって均一に湿化し、同湿化した砥材粒子を粒径が
   砥材粒子径より小さく、焼結可能な粉体と混合して造粒
   し、乾燥後接着性液体による均一な湿化と前記焼結可能
   な粉体との混合造粒を繰り返したのち、整粒することを
   特徴とする切断および研削砥石用造粒砥材の製造方法。 ３、砥材粒子が周辺が造粒結合剤によって支持され、さ
   らに同造粒結合剤外領域が、前記造粒結合剤より低硬度
   のマトリックス結合剤によって、固定された二重構造の
   結合剤組織を有することを特徴とする切断および研削砥
   石。