JPS6362344B2 - - Google Patents
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- JPS6362344B2 JPS6362344B2 JP60201192A JP20119285A JPS6362344B2 JP S6362344 B2 JPS6362344 B2 JP S6362344B2 JP 60201192 A JP60201192 A JP 60201192A JP 20119285 A JP20119285 A JP 20119285A JP S6362344 B2 JPS6362344 B2 JP S6362344B2
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Description
〔産業上の利用分野〕
この発明はビトリフアイド砥石用結合剤および
この結合剤を用いた超仕上げ砥石に関するもので
ある。 〔従来の技術〕 立方晶窒化硼素（以下これをCBNと略記する）
は炭化珪素質または酸化アルミニウム質砥粒の約
２倍の硬さをもち、強靭で砕かれにくく、研削加
工の際鋼材用に広く利用されようとしていること
はよく知られている。一方、定圧切込みによる超
仕上げ加工の分野では、金属表面の最終仕上げ用
として硬くて強靭なCBN砥粒を使用すると、砥
粒が貫入性に優れてこわれにくいことから仕上げ
面は粗くなり、またこのような欠点を改善しよう
として細粒度砥石の選択仕様とすれば切削性が悪
くなり、さらにこの欠点を改善しようとして細粒
度、軟結合度のものとすれば砥石摩耗量は増加
し、研削比、経済性は著しく低下してしまう。 したがつて、これら問題点を解決するため、た
とえば特公昭57−49351号公報に記載されている
ように砥粒接着力の強大なことを利用し、特開昭
59−161269号公報に記載されているような多孔性
砥石とする方策がとられているが、砥石作用面積
の小さい、たとえば８mm2以下のミニチユア軸受も
しくは小径軸受軌道面の超仕上げ加工などに対し
てはその効果が現われ充分実用化されていく傾向
にある。 また、特開昭54−51090号公報においては、溶
融アルミナ質（以下Al2O3と略記する）または炭
化珪素質（以下SiCと略記する）などの一般の砥
粒の平均粒径に対して30〜55％に相当する平均粒
径のCBN砥粒を一般砥粒100部に対し2.5〜8.0部
の少量、すなわちCBN砥粒100部に対して普通砥
粒を1250〜4000部の割合で配合することが示され
ているが、このような砥粒をビトリフアイド結合
剤で強力に結合するためには、砥粒と結合剤との
熱膨脹係数が近似していて、結合剤のそれが砥粒
のそれを下回わることが基本的に重要であつて、
ビトリフアイド結合剤の熱膨脹係数はCBN砥粒
の3.5×10-6／℃、Al2O3砥粒の（８〜９）×
10-6／℃、およびSiC砥粒の（５〜６）×10-6／℃
などと関して、それぞれ異なる複数の砥粒を単一
種類の結合剤で強固に結合させることは非常に困
難である。そして一般に砥粒を結合するためのビ
トリフアイド結合剤には、結合剤成分中の主成分
である珪酸SiO2分のガラス化が容易となるよう
に、800℃付近の比較的低温で溶融する各種融剤、
たとえば硼酸B2O3、酸化鉛PbO、酸化リチウム
Li2O、弗素Ｆ、燐酸P2O5などが加えられ（特公
昭50−13991号、同50−13992号、同51−27244号、
同52−3147号、同52−9873号、同54−12928号、
特開昭54−39292号等参照）、さらに砥石焼成温度
が1000℃未満の低温焼成では、これら融剤成分の
含有量はたとえば15〜20重量％のようにかなり高
濃度のものとなつている。 さらに、CBN砥粒およびSiC砥粒はAl2O3砥粒
と異なつていずれも非酸化物であるから、酸化作
用によりCBN砥粒は900℃付近から砥粒表面に酸
化硼素の被膜が生じ、砥粒焼結性を増し、砥粒強
度が低下し、一方、SiC砥粒も1000℃付近の高温
から強固な焼結性が現われ、主成分であるSiCは
急減してSiO2を生成することなどは古くからよ
く知られている。このような砥粒の焼結性は砥粒
の平均径が20μｍ以下になるほど顕著であるか
ら、微細粒のCBN砥粒やSiC砥粒などの酸化およ
び焼結などを防ぐためには、結合剤中の強力な溶
融剤であるアルカリ分（B2O3、Na2O、K2Oもし
くはLi2O等）を多量に含むことは好ましくない。 〔発明が解決しようとする問題点〕 以上述べたように、特にCBN砥粒を含む異種
混合砥粒を強固な結合力で同時に結合させるうえ
で満足できるビトリフアイド砥石用結合剤はな
く、そのために耐摩耗性、切削力、仕上げ面粗
さ、表面性状などの仕上げ加工性能の優れたビト
リフアイド超仕上げ砥石が得られないという問題
点があつた。 〔問題を解決するための手段〕 上記の問題点を解決するために、この発明は、
まず第一に、成分組成がSiO2、Al2O3、CaO、
Na2O、K2O、FeOのほかにMgO3.5〜6.0モル％
とZnO0.5〜2.5モル％とを含有させたビトリフア
イド砥石用結合剤とする手段、および第二に、こ
のビトリフアイド砥石用結合剤によつて、砥石中
の砥粒容積割合で５〜10％SiC砥粒またはAl2O3
砥粒を混合したCBN砥粒を結合させた超仕上げ
砥石とする手段を採用したものである。以下にそ
の詳細を述べる。 まず、この発明においては、混合砥粒の酸化を
防止し、熱膨脹係数を小さくし、溶融状態で結合
剤の表面張力を下げ、砥粒に対する濡れ性を増し
強力な砥粒支持力が得られる酸化物としてMgO
およびZnOに着目したが、これら二つの酸化物
は、通常の低温で溶融する融剤を含まないで1000
℃よりも低い温度では耐火剤として作用し、1000
℃を越える高温では融剤として作用する。そし
て、MgOが3.5〜6.0モル％でZnOが0.5〜2.5モル
％の範囲でそれぞれ両成分が共存したとき結合剤
の熱膨脹係数は低下して、焼成による収縮は減少
し、均一で強固な結合剤の微細構造が形成され
る。したがつて、CBN砥粒中に緑色炭化珪素
（以下これをGCと略称する）を混入したときも、
GC砥粒の支持強度を劣化させることなく２種類
の混合砥粒によつて仕上げ性能と研削比の大きい
優れた砥石性能とを具備させることが可能とな
る。ここでGC砥粒の熱膨脹係数にくらべてCBN
砥粒のそれは約2/3と小さいので結合剤にZnOを
適量配合して溶融結合剤の粘度を下げ熱膨脹係数
を低下させ、焼成を終え冷却した後の砥粒の支持
力を高度に発現させるものであり、MgOが3.5モ
ル％未満のときは結合剤の融化作用が顕著でな
く、6.0モル％を越える多量では溶融時のガラス
質粘度が低下し過ぎて砥粒保持力を弱め、他方
ZnOが0.5モル％未満の少量では熱膨脹係数の低
下に伴う安定でしかも緻密な結合剤層の砥石構造
とする効果が少なく、逆に2.5モル％を越える多
量では耐火性が顕著になつて砥粒表面への融着作
用が妨げられて好ましくないからである。 つぎに、このようなビトリフアイド砥石用結合
剤を用いて、CBN砥粒とSiC砥粒またはAl2O3砥
粒との混合砥粒を結合させるときは、CBN砥粒
とSiC砥粒またはAl2O3砥粒との混合割合を砥石
中の砥粒容積割合で５〜10％程度が望ましい理由
は、SiC砥粒またはAl2O3砥粒が５％末満の少量
では仕上げ面粗さの改善もしくは光沢のある鏡面
仕上げの効果が期待できず、逆に10％を越える多
量では砥石損耗量を増し切削量も低下させて仕上
げ性能を悪化させて好ましくないからである。 ここで、混合する砥粒の粒子径は、分散をよく
する上から小さいほどよく、また同等の径にする
ことが好ましい。CBN砥粒に比較してSiC砥粒を
より小さい径のものとすると充填密度が上昇し、
ビトリフアイド超仕上げ砥石固有の多孔質な砥石
構造を損うことになる。また逆に粗粒にしたとき
は、均一な砥石表面の減耗作用が損われて、最終
仕上げ用砥石として仕上げ面粗さ、仕上げ面性状
もしくは仕上げ性能に悪影響を及ぼすことにな
る。したがつて、混合する砥粒は平均粒径20μｍ
以下で同等の粒径のものであることが望ましい。 以上述べたCBN砥粒、SiC砥粒およびビトリフ
アイド結合剤を混合して砥石を製造する方法は、
たとえば35重量％デキストリン水溶液のような一
時的結合剤で原料を練り合わせ、所望する砥石形
状に加圧成形して乾燥した後、窒素雰囲気下1000
〜1200℃で焼成すればよい。ここで焼成温度を
1000〜1200℃とする理由は、1000℃よりも低温で
は融化が不充分であり、ビトリフアイド結合剤と
しての満足のいく結合力は得られず、一方、1200
℃を越える高温では結合剤の溶融状の粘性は低下
するものの、冷却後結合剤（砥石）の微細構造は
粗くなつて砥石の機械的強度は弱くなり好ましく
ないからである。 〔実施例〕 ビトリフアイド結合剤組成物として第１表に示
すような２種類（試料１および試料２）を調製し
た。ここで、CBN砥粒は米国ゼネラル・エレク
トリツク社製：G6で平均粒径6μｍ（粒径４〜8μ
ｍ）であり、SiC砥粒はJIS−R6001に基づく
＃2500（平均粒径6μｍ）のもので
この結合剤を用いた超仕上げ砥石に関するもので
ある。 〔従来の技術〕 立方晶窒化硼素（以下これをCBNと略記する）
は炭化珪素質または酸化アルミニウム質砥粒の約
２倍の硬さをもち、強靭で砕かれにくく、研削加
工の際鋼材用に広く利用されようとしていること
はよく知られている。一方、定圧切込みによる超
仕上げ加工の分野では、金属表面の最終仕上げ用
として硬くて強靭なCBN砥粒を使用すると、砥
粒が貫入性に優れてこわれにくいことから仕上げ
面は粗くなり、またこのような欠点を改善しよう
として細粒度砥石の選択仕様とすれば切削性が悪
くなり、さらにこの欠点を改善しようとして細粒
度、軟結合度のものとすれば砥石摩耗量は増加
し、研削比、経済性は著しく低下してしまう。 したがつて、これら問題点を解決するため、た
とえば特公昭57−49351号公報に記載されている
ように砥粒接着力の強大なことを利用し、特開昭
59−161269号公報に記載されているような多孔性
砥石とする方策がとられているが、砥石作用面積
の小さい、たとえば８mm2以下のミニチユア軸受も
しくは小径軸受軌道面の超仕上げ加工などに対し
てはその効果が現われ充分実用化されていく傾向
にある。 また、特開昭54−51090号公報においては、溶
融アルミナ質（以下Al2O3と略記する）または炭
化珪素質（以下SiCと略記する）などの一般の砥
粒の平均粒径に対して30〜55％に相当する平均粒
径のCBN砥粒を一般砥粒100部に対し2.5〜8.0部
の少量、すなわちCBN砥粒100部に対して普通砥
粒を1250〜4000部の割合で配合することが示され
ているが、このような砥粒をビトリフアイド結合
剤で強力に結合するためには、砥粒と結合剤との
熱膨脹係数が近似していて、結合剤のそれが砥粒
のそれを下回わることが基本的に重要であつて、
ビトリフアイド結合剤の熱膨脹係数はCBN砥粒
の3.5×10-6／℃、Al2O3砥粒の（８〜９）×
10-6／℃、およびSiC砥粒の（５〜６）×10-6／℃
などと関して、それぞれ異なる複数の砥粒を単一
種類の結合剤で強固に結合させることは非常に困
難である。そして一般に砥粒を結合するためのビ
トリフアイド結合剤には、結合剤成分中の主成分
である珪酸SiO2分のガラス化が容易となるよう
に、800℃付近の比較的低温で溶融する各種融剤、
たとえば硼酸B2O3、酸化鉛PbO、酸化リチウム
Li2O、弗素Ｆ、燐酸P2O5などが加えられ（特公
昭50−13991号、同50−13992号、同51−27244号、
同52−3147号、同52−9873号、同54−12928号、
特開昭54−39292号等参照）、さらに砥石焼成温度
が1000℃未満の低温焼成では、これら融剤成分の
含有量はたとえば15〜20重量％のようにかなり高
濃度のものとなつている。 さらに、CBN砥粒およびSiC砥粒はAl2O3砥粒
と異なつていずれも非酸化物であるから、酸化作
用によりCBN砥粒は900℃付近から砥粒表面に酸
化硼素の被膜が生じ、砥粒焼結性を増し、砥粒強
度が低下し、一方、SiC砥粒も1000℃付近の高温
から強固な焼結性が現われ、主成分であるSiCは
急減してSiO2を生成することなどは古くからよ
く知られている。このような砥粒の焼結性は砥粒
の平均径が20μｍ以下になるほど顕著であるか
ら、微細粒のCBN砥粒やSiC砥粒などの酸化およ
び焼結などを防ぐためには、結合剤中の強力な溶
融剤であるアルカリ分（B2O3、Na2O、K2Oもし
くはLi2O等）を多量に含むことは好ましくない。 〔発明が解決しようとする問題点〕 以上述べたように、特にCBN砥粒を含む異種
混合砥粒を強固な結合力で同時に結合させるうえ
で満足できるビトリフアイド砥石用結合剤はな
く、そのために耐摩耗性、切削力、仕上げ面粗
さ、表面性状などの仕上げ加工性能の優れたビト
リフアイド超仕上げ砥石が得られないという問題
点があつた。 〔問題を解決するための手段〕 上記の問題点を解決するために、この発明は、
まず第一に、成分組成がSiO2、Al2O3、CaO、
Na2O、K2O、FeOのほかにMgO3.5〜6.0モル％
とZnO0.5〜2.5モル％とを含有させたビトリフア
イド砥石用結合剤とする手段、および第二に、こ
のビトリフアイド砥石用結合剤によつて、砥石中
の砥粒容積割合で５〜10％SiC砥粒またはAl2O3
砥粒を混合したCBN砥粒を結合させた超仕上げ
砥石とする手段を採用したものである。以下にそ
の詳細を述べる。 まず、この発明においては、混合砥粒の酸化を
防止し、熱膨脹係数を小さくし、溶融状態で結合
剤の表面張力を下げ、砥粒に対する濡れ性を増し
強力な砥粒支持力が得られる酸化物としてMgO
およびZnOに着目したが、これら二つの酸化物
は、通常の低温で溶融する融剤を含まないで1000
℃よりも低い温度では耐火剤として作用し、1000
℃を越える高温では融剤として作用する。そし
て、MgOが3.5〜6.0モル％でZnOが0.5〜2.5モル
％の範囲でそれぞれ両成分が共存したとき結合剤
の熱膨脹係数は低下して、焼成による収縮は減少
し、均一で強固な結合剤の微細構造が形成され
る。したがつて、CBN砥粒中に緑色炭化珪素
（以下これをGCと略称する）を混入したときも、
GC砥粒の支持強度を劣化させることなく２種類
の混合砥粒によつて仕上げ性能と研削比の大きい
優れた砥石性能とを具備させることが可能とな
る。ここでGC砥粒の熱膨脹係数にくらべてCBN
砥粒のそれは約2/3と小さいので結合剤にZnOを
適量配合して溶融結合剤の粘度を下げ熱膨脹係数
を低下させ、焼成を終え冷却した後の砥粒の支持
力を高度に発現させるものであり、MgOが3.5モ
ル％未満のときは結合剤の融化作用が顕著でな
く、6.0モル％を越える多量では溶融時のガラス
質粘度が低下し過ぎて砥粒保持力を弱め、他方
ZnOが0.5モル％未満の少量では熱膨脹係数の低
下に伴う安定でしかも緻密な結合剤層の砥石構造
とする効果が少なく、逆に2.5モル％を越える多
量では耐火性が顕著になつて砥粒表面への融着作
用が妨げられて好ましくないからである。 つぎに、このようなビトリフアイド砥石用結合
剤を用いて、CBN砥粒とSiC砥粒またはAl2O3砥
粒との混合砥粒を結合させるときは、CBN砥粒
とSiC砥粒またはAl2O3砥粒との混合割合を砥石
中の砥粒容積割合で５〜10％程度が望ましい理由
は、SiC砥粒またはAl2O3砥粒が５％末満の少量
では仕上げ面粗さの改善もしくは光沢のある鏡面
仕上げの効果が期待できず、逆に10％を越える多
量では砥石損耗量を増し切削量も低下させて仕上
げ性能を悪化させて好ましくないからである。 ここで、混合する砥粒の粒子径は、分散をよく
する上から小さいほどよく、また同等の径にする
ことが好ましい。CBN砥粒に比較してSiC砥粒を
より小さい径のものとすると充填密度が上昇し、
ビトリフアイド超仕上げ砥石固有の多孔質な砥石
構造を損うことになる。また逆に粗粒にしたとき
は、均一な砥石表面の減耗作用が損われて、最終
仕上げ用砥石として仕上げ面粗さ、仕上げ面性状
もしくは仕上げ性能に悪影響を及ぼすことにな
る。したがつて、混合する砥粒は平均粒径20μｍ
以下で同等の粒径のものであることが望ましい。 以上述べたCBN砥粒、SiC砥粒およびビトリフ
アイド結合剤を混合して砥石を製造する方法は、
たとえば35重量％デキストリン水溶液のような一
時的結合剤で原料を練り合わせ、所望する砥石形
状に加圧成形して乾燥した後、窒素雰囲気下1000
〜1200℃で焼成すればよい。ここで焼成温度を
1000〜1200℃とする理由は、1000℃よりも低温で
は融化が不充分であり、ビトリフアイド結合剤と
しての満足のいく結合力は得られず、一方、1200
℃を越える高温では結合剤の溶融状の粘性は低下
するものの、冷却後結合剤（砥石）の微細構造は
粗くなつて砥石の機械的強度は弱くなり好ましく
ないからである。 〔実施例〕 ビトリフアイド結合剤組成物として第１表に示
すような２種類（試料１および試料２）を調製し
た。ここで、CBN砥粒は米国ゼネラル・エレク
トリツク社製：G6で平均粒径6μｍ（粒径４〜8μ
ｍ）であり、SiC砥粒はJIS−R6001に基づく
＃2500（平均粒径6μｍ）のもので
【表】
【表】
ある。そして、CBN砥粒およびSiC砥粒の所定量
に対し、デキストリンの35重量％水溶液を被覆
後、ビトリフアイド結合剤組成物を添加し充分混
練した。この際焼成後の砥石で砥石結合度が同一
となり、SiC砥粒の割合が変化しうるように、容
積割合でCBN砥粒率29％および気孔率45％を一
定とし、SiC砥粒率を10％および15％となるよう
に生砥石の嵩比重を予め計算で求めておき、この
嵩比重をもとにして各配合割合および成形圧力を
定めて成形した。成形を終わつた生砥石を乾燥し
た後、窒素ガス雰囲気下にある電気炉によつて最
高温度1160℃で1.5時間保持し所要時間が36時間
となるような条件で焼成した。 一方対照品は特公昭57−49351号に基づき第１
表に併記した組成のものであり、成形条件は前記
試料１および２と同一であるが焼成は最高温度
1240℃で1.5時間保持し所要時間が42時間という
条件であつた。 ここで、試料１、試料２および対照品の３種類
の結合剤の室温乃至450℃の平均熱膨脹係数
（10-6cm／cm／℃）および昇温速度毎時125℃で測
定した融点（耐火性）は第２表のとおりである。 このような結合剤を使用して第３表に示すよう
な砥石Ａ、ＢおよびＣならびに対照品としての砥
に対し、デキストリンの35重量％水溶液を被覆
後、ビトリフアイド結合剤組成物を添加し充分混
練した。この際焼成後の砥石で砥石結合度が同一
となり、SiC砥粒の割合が変化しうるように、容
積割合でCBN砥粒率29％および気孔率45％を一
定とし、SiC砥粒率を10％および15％となるよう
に生砥石の嵩比重を予め計算で求めておき、この
嵩比重をもとにして各配合割合および成形圧力を
定めて成形した。成形を終わつた生砥石を乾燥し
た後、窒素ガス雰囲気下にある電気炉によつて最
高温度1160℃で1.5時間保持し所要時間が36時間
となるような条件で焼成した。 一方対照品は特公昭57−49351号に基づき第１
表に併記した組成のものであり、成形条件は前記
試料１および２と同一であるが焼成は最高温度
1240℃で1.5時間保持し所要時間が42時間という
条件であつた。 ここで、試料１、試料２および対照品の３種類
の結合剤の室温乃至450℃の平均熱膨脹係数
（10-6cm／cm／℃）および昇温速度毎時125℃で測
定した融点（耐火性）は第２表のとおりである。 このような結合剤を使用して第３表に示すよう
な砥石Ａ、ＢおよびＣならびに対照品としての砥
【表】
以上述べたことから明らかなように、この第一
の発明のビトリフアイド砥石用の結合剤を用い
て、第二の発明の砥粒容積割合で作つた超仕上げ
砥石はきわめて高性能であるから、これら発明の
意義はきわめて大きいと言うことができる。
の発明のビトリフアイド砥石用の結合剤を用い
て、第二の発明の砥粒容積割合で作つた超仕上げ
砥石はきわめて高性能であるから、これら発明の
意義はきわめて大きいと言うことができる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 成分組成がSiO2、Al2O3、CaO、Na2O、
K2O、FeOのほかにMgO3.5〜6.0モル％とZnO0.5
〜2.5モル％を含有することを特徴とするビトリ
フアイド砥石用結合剤。 ２ 砥石中の砥粒容積割合で５〜10％炭化珪素ま
たは溶融アルミナ質砥粒を混合した立方晶窒化硼
素砥粒を、成分組成がSiO2、Al2O3、CaO、
Na2O、K2O、FeOのほかにMgO3.5〜6.0モル％、
ZnO0.5〜2.5モル％を含有するビトリフアイド砥
石用結合剤によつて結合したことを特徴とする超
仕上げ砥石。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60201192A JPS6263065A (ja) | 1985-09-10 | 1985-09-10 | ビトリフアイド砥石用結合剤および超仕上げ砥石 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60201192A JPS6263065A (ja) | 1985-09-10 | 1985-09-10 | ビトリフアイド砥石用結合剤および超仕上げ砥石 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6263065A JPS6263065A (ja) | 1987-03-19 |
| JPS6362344B2 true JPS6362344B2 (ja) | 1988-12-02 |
Family
ID=16436870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60201192A Granted JPS6263065A (ja) | 1985-09-10 | 1985-09-10 | ビトリフアイド砥石用結合剤および超仕上げ砥石 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6263065A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4918874A (en) * | 1988-08-05 | 1990-04-24 | The Dow Chemical Company | Method of preparing abrasive articles |
| JP5728257B2 (ja) * | 2011-03-08 | 2015-06-03 | 本田技研工業株式会社 | ビトリファイド砥石の製造方法 |
| CN102729156B (zh) * | 2012-01-18 | 2015-06-10 | 山东大学 | 一种低融高强微晶氧化铝陶瓷磨具用结合剂及其制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3326703A (en) * | 1963-05-10 | 1967-06-20 | Corning Glass Works | Heat-absorbing glass |
-
1985
- 1985-09-10 JP JP60201192A patent/JPS6263065A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3326703A (en) * | 1963-05-10 | 1967-06-20 | Corning Glass Works | Heat-absorbing glass |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6263065A (ja) | 1987-03-19 |
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