WO2017163487A1 - 超砥粒ホイール - Google Patents

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中村　暢秀
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株式会社アライドマテリアル
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    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/04—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic
    • B24D3/06—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic metallic or mixture of metals with ceramic materials, e.g. hard metals, "cermets", cements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D18/00—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for
    • B24D18/0018—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for by electrolytic deposition

Definitions

  • the present invention relates to a superabrasive wheel.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2016-060379, which is a Japanese patent application filed on March 24, 2016. All the descriptions described in the Japanese patent application are incorporated herein by reference. More specifically, the present invention relates to a superabrasive wheel having diamond abrasive grains and CBN (cubic boron nitride) abrasive grains.
  • Patent Document 1 JP-A-6-262527
  • Patent Document 2 JP-A-2008-200780
  • Patent Document 3 JP-A-2015-9325
  • Patent Document 4 JP-A-2002-178265
  • Patent Document 5 JP-A-6-155305
  • Patent Document 6 JP-A-7-75971
  • Patent Document 8 JP-A-11-277440
  • the superabrasive wheel according to the present invention comprises a base metal and a superabrasive layer provided on the surface of the base metal.
  • the superabrasive layer includes diamond abrasive grains and CBN abrasive grains, and the diamond abrasive grains and the CBN abrasive grains are fixed to the base metal in a single layer with a binder.
  • the diamond abrasive grains and the CBN abrasive grains are fixed to the base metal in a single layer with a binder, so that the diamond abrasive grains and the CBN abrasive grains complement each other. Long tool life.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a portion of a superabrasive wheel according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the overall configuration of a superabrasive wheel (flat wheel) having the superabrasive layer shown in FIG.
  • An object of the present invention is to provide a superabrasive wheel having a long tool life. [Effects of the present disclosure] According to this invention, a superabrasive wheel having a long life can be provided.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a portion of a super abrasive wheel according to an embodiment.
  • the superabrasive wheel 1 includes a base metal 10 and a superabrasive layer 15 provided on the surface of the base metal.
  • the superabrasive layer 15 includes superabrasive grains (diamond abrasive grains 20 and CBN abrasive grains 30), and the diamond abrasive grains 20 and the CBN abrasive grains 30 are fixed to the base metal 10 with a binder 40 in a single layer. .
  • the superabrasive wheel 1 is made of metal materials such as tool steel, high speed steel, various alloy steels, hardened steel, Ni and Co based superalloys and heat resistant alloys, cemented carbides, cermets, semiconductor materials, ceramics, carbon, Used for grinding various materials such as rubber, resin, GFRP (Glass fiber reinforced plastics).
  • metal materials such as tool steel, high speed steel, various alloy steels, hardened steel, Ni and Co based superalloys and heat resistant alloys, cemented carbides, cermets, semiconductor materials, ceramics, carbon, Used for grinding various materials such as rubber, resin, GFRP (Glass fiber reinforced plastics).
  • the base metal 10 is a member for supporting the superabrasive grain layer 15.
  • the base metal 10 is made of a metal such as ceramics, cemented carbide, aluminum or steel.
  • the base 10 may be made of a single material or may be made of a plurality of materials.
  • the cutting edge of the diamond abrasive grain 20 is mainly subject to wear and tear.
  • the wear of the cutting edge of the CBN abrasive grains 30 is mainly wear of a crushing type (large crushing depending on grinding conditions).
  • the diamond abrasive grains 20 and the CBN abrasive grains 30 are fixed in a single layer by the binder 40, and the diamond abrasive grains 20 are scattered in the structure of the superabrasive wheel 1 mainly including the CBN abrasive grains 30. It is. Thereby, generation
  • the diamond abrasive grains added to the CBN abrasive grains are uniformly dispersed.
  • the superabrasive wheel 1 of this embodiment is a superabrasive wheel in which diamond abrasive grains 20 and CBN abrasive grains 30 are fixed in a single layer by a binder 40. Diamond abrasive grains 20 and CBN abrasive grains 30 are fixed to the surface of a base metal 10 such as steel, cemented carbide, aluminum alloy or the like processed into a required shape by electroplating or chemical plating.
  • a base metal 10 such as steel, cemented carbide, aluminum alloy or the like processed into a required shape by electroplating or chemical plating.
  • the electroplating method uses a base metal as a cathode in an electrolyte and a nickel plate as an anode. An appropriate current is passed between both electrodes in the electrolyte to deposit a nickel layer on the base metal surface, thereby fixing superabrasive grains.
  • Manufacturing method The chemical plating method is a manufacturing method for fixing superabrasive grains by reducing and precipitating nickel ions with a reducing agent contained in a plating solution. It is also called electroless plating.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the overall configuration of a superabrasive wheel (flat wheel) having the superabrasive layer shown in FIG.
  • the base metal 10 of the superabrasive wheel 1 has a boss portion 12.
  • a through hole 11 is provided in the boss portion 12.
  • the flat wheel is shown as the superabrasive wheel 1 in FIG. 2, the superabrasive wheel 1 may be a general wheel or a cup-shaped wheel.
  • this ratio is less than 50%, the diamond abrasive grains 20 may be too small to exhibit the above functions of the diamond abrasive grains 20. If this ratio exceeds 110%, the average grain size of the diamond abrasive grains 20 becomes larger than that of the CBN abrasive grains 30, so that the diamond abrasive grains 20 mainly come into contact with the workpiece. As a result, the surface of the workpiece may become rough.
  • a laser diffraction particle size distribution measuring device for example, SALD series, manufactured by Shimadzu Corporation
  • Mass ratio of diamond abrasive grains 20 and CBN abrasive grains 30 in superabrasive grain layer 15 The mass ratio of diamond abrasive grains 20 and CBN abrasive grains 30 in superabrasive grain layer 15 is preferably 1:99 to 50:50. . When the mass ratio is 1:99 (1/99) or less, the diamond abrasive grains 20 are reduced, and the above functions of the diamond abrasive grains 20 may not be exhibited. When the mass ratio exceeds 50:50 (50/50), the diamond abrasive grains 20 increase too much, and when the work material is steel, iron may react with the diamond abrasive grains 20 to increase the wear of the wheel. There is. More preferably, the mass ratio is from 3:97 to 40:60.
  • Diamond abrasive grains 20 and CBN abrasive grains 30 obtained from an abrasive manufacturer (for example, Tomei Diamond Co., Ltd.) are taken out so as to have a predetermined mass ratio. Since this mass ratio is the mass ratio of the diamond abrasive grains 20 and the CBN abrasive grains 30 in the completed superabrasive wheel 1, the mass ratio can be adjusted in the stage of preparing the raw materials.
  • the diamond abrasive grain 20 and the CBN abrasive grain 30 are taken out by dissolving the binder 40 of the superabrasive grain layer 15 with an acid or the like.
  • the superabrasive wheel 1 is large, the superabrasive layer 15 is cut out by a predetermined volume (for example, 0.5 cm 3 ), and the diamond abrasive grain 20 and the CBN abrasive grain 30 are taken out from that portion, and each is magnified.
  • the diamond abrasive grains 20 and the CBN abrasive grains 30 can be classified and the mass ratio can be measured.
  • the occupied area ratio of the diamond abrasive grains 20 and the CBN abrasive grains 30 is preferably 10% or more and 70% or less. If the occupation area ratio is less than 10%, the number of superabrasive grains is small and the life may be shortened. If the occupation area ratio exceeds 70%, there is a possibility that the sharpness is lowered due to too many superabrasive grains.
  • the occupied area ratio is defined as the ratio of the area occupied by the superabrasive grains per unit area of the superabrasive grain layer 15 when the superabrasive grain layer 15 is observed from directly above, for example, per 1 mm 2 .
  • the occupied area ratio of the diamond abrasive grains 20 and the CBN abrasive grains 30 In order to measure the occupied area ratio of the diamond abrasive grains 20 and the CBN abrasive grains 30, first, image electronic data is obtained from SEM (scanning electron microscope) observation of the surface of the superabrasive grain layer 15.
  • the superabrasive grains (diamond abrasive grains 20 and CBN abrasive grains 30) and the binder 40 are classified by image analysis software.
  • the area ratio of superabrasive grains is divided by the area of the visual field to calculate the occupation area ratio. For example, in the field of view of 1000 ⁇ m ⁇ 1000 ⁇ m, the occupied area ratio is measured at three arbitrary locations, and the occupied area ratio at the three locations is averaged.
  • the bonding material 40 is metal plating or brazing material. Nickel plating is preferred as the metal plating, and silver brazing is preferred as the brazing material.
  • the diamond abrasive grains 20 and the CBN abrasive grains 30 are fixed to the base metal 10 in a single layer by the binder 40, so that the diamond abrasive grains 20 act on the workpiece.
  • the excessive fine crushing and large crushing of the CBN abrasive grains 30 can be suppressed.
  • the diamond abrasive grains 20 and the CBN abrasive grains 30 complement each other, thereby extending the tool life.
  • the target workpiece is preferably an iron-based metal and an alloy containing iron-based metal as a main component, and a superalloy and heat-resistant alloy mainly containing nickel or cobalt are particularly effective.
  • sample numbers 1 to 10 A steel base metal was prepared. Mixed superabrasive grains of CBN abrasive grains and diamond abrasive grains were fixed to the outer periphery of the base metal by brazing material (Ag—Cu—Ti system). The occupied area ratio of the superabrasive layer of the mixed superabrasive grains was 10%. The average grain diameter of the diamond abrasive grains was 200 ⁇ m, the average grain diameter of the CBN abrasive grains was 200 ⁇ m, and the ratio of (average grain diameter of diamond abrasive grains) / (average grain diameter of CBN abrasive grains) was 100%.
  • the wheel shape is a flat wheel (FIG. 2) defined in JIS B4140 (2006), the outer diameter (D) is 200 mm, the thickness (T) is 10 mm, and the width (W ) was 3 mm.
  • the workpiece was high speed steel.
  • the peripheral speed of the wheel was 40 m / sec, and the speed of the workpiece was 10 m / min.
  • the lifetime was determined by the time until grinding burn occurred on the workpiece.
  • the life evaluation “A” indicates that the relative life is “0.8 or more” when the life of the sample number 4 is “1”.
  • Evaluation “B” indicates that the relative life is “less than 0.8” when the life of Sample No. 4 is “1”.
  • Evaluation “C” indicates that the relative life is “less than 0.6” when the life of Sample No. 4 is “1”.
  • Evaluation “D” indicates that the relative life is “less than 0.4” when the life of Sample No. 4 is “1”.
  • sample numbers 11 to 20 A steel base metal was prepared.
  • Mixed superabrasive grains of CBN abrasive grains and diamond abrasive grains were fixed to the outer periphery of the base metal by brazing material (Ag—Cu—Ti system).
  • the occupation area ratio of the superabrasive layer of the mixed superabrasive grains was 30%.
  • the average grain size of the diamond abrasive grains was 196 ⁇ m
  • the average grain size of the CBN abrasive grains was 200 ⁇ m
  • the ratio of (average grain diameter of diamond abrasive grains) / (average grain diameter of CBN abrasive grains) was 98%.
  • Experimental conditions for sample numbers 11 to 20 The same as for sample numbers 1 to 10 in Example 1.
  • Experimental result The lifetime was determined by the time until grinding burn occurred on the workpiece.
  • the life evaluation “A” indicates that the relative life is “0.8 or more” when the life of the sample number 14 is “1”.
  • Evaluation “B” indicates that the relative life is “less than 0.8” when the life of the sample number 14 is “1”.
  • Evaluation “C” indicates that the relative life is “less than 0.6” when the life of the sample number 14 is “1”.
  • Evaluation “D” indicates that the relative life is “less than 0.4” when the life of the sample number 14 is “1”.
  • the life was longer when diamond was contained as compared with the CBN wheel of sample number 20. It was found that the mass ratio of diamond abrasive grains to CBN abrasive grains is preferably 1:99 to 50:50, and most preferably 3:97 to 40:60.
  • sample numbers 21 to 30 A steel base metal was prepared.
  • the above mixed super abrasive grains of CBN abrasive grains and diamond abrasive grains were fixed to the outer peripheral portion of the base metal by nickel plating.
  • the occupied area ratio of the superabrasive layer of the mixed superabrasive grains was 50%.
  • the average grain size of the diamond abrasive grains was 196 ⁇ m
  • the average grain size of the CBN abrasive grains was 200 ⁇ m
  • the ratio of (average grain diameter of diamond abrasive grains) / (average grain diameter of CBN abrasive grains) was 98%.
  • Experimental conditions for sample numbers 21-30 Same as sample numbers 1-20 above. Experimental result: The lifetime was determined by the time until grinding burn occurred on the workpiece. In the “tool life” column, the life of each tool is evaluated. The life evaluation “A” indicates that the relative life is “0.8 or more” when the life of the sample number 24 is “1”. Evaluation “B” indicates that the relative life is “less than 0.8” when the life of the sample number 24 is “1”. Evaluation “C” indicates that the relative life is “less than 0.6” when the life of the sample number 24 is “1”. Evaluation “D” indicates that the relative life is “less than 0.4” when the life of the sample number 24 is “1”.
  • sample numbers 31 to 40 A steel base metal was prepared, and the above mixed super abrasive grains of CBN abrasive grains and diamond abrasive grains were fixed to the outer peripheral portion of the base metal by nickel plating.
  • the occupation area ratio of the superabrasive layer of the mixed superabrasive grains was 70%.
  • the average grain diameter of the diamond abrasive grains was 180 ⁇ m, the average grain diameter of the CBN abrasive grains was 200 ⁇ m, and the ratio of (average grain diameter of diamond abrasive grains) / (average grain diameter of CBN abrasive grains) was 90%.
  • sample numbers 31 to 40 are the same as those of sample numbers 1 to 30 described above. Experimental result: The lifetime was determined by the time until grinding burn occurred on the workpiece. In the “tool life” column, the life of each tool is evaluated. The life evaluation “A” indicates that the relative life is “0.8 or more” when the life of the sample number 34 is “1”. The evaluation “B” indicates that the relative life is “less than 0.8” when the life of the sample number 34 is “1”. Evaluation “C” indicates that the relative life is “less than 0.6” when the life of the sample number 34 is “1”. Evaluation “D” indicates that the relative life is “less than 0.4” when the life of the sample number 34 is “1”.
  • sample numbers 41 to 50 A steel base metal was prepared, and the above mixed super abrasive grains of CBN abrasive grains and diamond abrasive grains were fixed to the outer periphery of the base metal by nickel plating.
  • the occupation area ratio of the superabrasive layer of the mixed superabrasive grains was 70%.
  • the average grain diameter of diamond abrasive grains is 90 ⁇ m to 200 ⁇ m
  • the average grain diameter of CBN abrasive grains is 200 ⁇ m
  • the ratio of (average grain diameter of diamond abrasive grains) / (average grain diameter of CBN abrasive grains) is 45 to 110%. did.
  • Test conditions of sample numbers 41 to 50 The shape of the wheel is a flat wheel defined in JIS B4140 (2006), with an outer diameter (D) of ⁇ 300 mm, a thickness (T) of 20 mm, and a width (W) of 3 mm. is there. Using a horizontal axis surface grinding machine, grinding experiment was conducted while supplying water-soluble grinding fluid.
  • the workpiece is Inconel (registered trademark “INCONEL”).
  • the peripheral speed of the wheel is 50 m / sec and the speed of the workpiece is 8 m / min.
  • the lifetime was determined by the time until the superabrasive layer was worn and the grinding resistance was remarkably increased, making it difficult to continue grinding.
  • the life evaluation “A” indicates that the relative life is “0.8 or more” when the life of the sample number 43 is “1”.
  • the evaluation “B” indicates that the relative life is “less than 0.8” when the life of the sample number 43 is “1”.
  • the evaluation “C” indicates that the relative life is “less than 0.6” when the life of the sample number 43 is “1”.
  • Evaluation “D” indicates that the relative life is “less than 0.4” when the life of the sample number 43 is “1”.
  • sample numbers 61 to 70 A steel base metal was prepared, and the above mixed super abrasive grains of CBN abrasive grains and diamond abrasive grains were fixed to the outer periphery of the base metal by nickel plating.
  • the occupation area ratio of the superabrasive layer of the mixed superabrasive grains was 70%.
  • the average grain diameter of the diamond abrasive grains was 180 ⁇ m
  • the average grain diameter of the CBN abrasive grains was 200 ⁇ m
  • the ratio of (average grain diameter of diamond abrasive grains) / (average grain diameter of CBN abrasive grains) was 90%.
  • the shape of the wheel is a flat wheel (FIG. 2) defined in JIS B4140 (2006), outer diameter (D) is ⁇ 200 mm, thickness (T) is 10 mm, width (W ) was 3 mm.
  • outer diameter (D) is ⁇ 200 mm
  • thickness (T) is 10 mm
  • width (W ) was 3 mm.
  • grinding experiment was conducted while supplying water-soluble grinding fluid.
  • the workpiece was high speed steel.
  • the peripheral speed of the wheel was 40 m / sec and the speed of the workpiece was 13 m / min. That is, the speed of the workpiece is 30% higher than that of the first embodiment, which is a severe grinding condition.
  • the lifetime was determined by the time until grinding burn occurred on the workpiece.
  • the life evaluation “A” indicates that the relative life is “0.8 or more” when the life of the sample number 63 is “1”.
  • Evaluation “B” indicates that the relative life is “less than 0.8” when the life of the sample number 63 is “1”.
  • the evaluation “C” indicates that the relative life is “less than 0.6” when the life of the sample number 63 is “1”.
  • Evaluation “D” indicates that the relative life is “less than 0.4” when the life of the sample number 63 is “1”.
  • the mass ratio of diamond abrasive grains to CBN abrasive grains is most preferably 3:97 to 30:70.
  • sample numbers 81 to 89 A steel base metal was prepared, and the above mixed super abrasive grains of CBN abrasive grains and diamond abrasive grains were fixed to the outer periphery of the base metal by nickel plating.
  • the occupation area ratio of the superabrasive layer of the mixed superabrasive grains was 70%.
  • the average grain diameter of diamond abrasive grains is 90 ⁇ m to 200 ⁇ m
  • the average grain diameter of CBN abrasive grains is 200 ⁇ m
  • the ratio of (average grain diameter of diamond abrasive grains) / (average grain diameter of CBN abrasive grains) is 45 to 110%. did.
  • Test conditions of sample numbers 81 to 90 The shape of the wheel is a flat wheel specified in JIS B4140 (2006), the outer diameter (D) is ⁇ 300 mm, the thickness (T) is 20 mm, and the width (W) is 3 mm. is there.
  • the workpiece is Inconel (registered trademark “INCONEL”).
  • the peripheral speed of the wheel is 50 m / sec and the speed of the workpiece is 10.5 m / min. In other words, the speed of the workpiece is 30% higher than that of Example 5, which is a severe grinding condition.
  • the lifetime was determined by the time until the superabrasive layer was worn and the grinding resistance was remarkably increased, making it difficult to continue grinding.
  • the life evaluation “A” indicates that the relative life is “0.8 or more” when the life of the sample number 86 is “1”.
  • Evaluation “B” indicates that the relative life is “less than 0.8” when the life of the sample number 86 is “1”.
  • the evaluation “C” indicates that the relative life is “less than 0.6” when the life of the sample number 86 is “1”.
  • Evaluation “D” indicates that the relative life is “less than 0.4” when the life of the sample number 86 is “1”.
  • the ratio of the average particle diameter of diamond abrasive grains to the average particle diameter of CBN abrasive grains is most preferably 80% or more and 110% or less.

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Abstract

超砥粒ホイールは、台金と、台金の表面に設けられた超砥粒層とを備え、超砥粒層は、ダイヤモンド砥粒とＣＢＮ砥粒とを含み、ダイヤモンド砥粒とＣＢＮ砥粒とは台金に結合材で単層に固定されている。

Description

超砥粒ホイール
　本発明は、超砥粒ホイールに関する。本出願は、２０１６年３月２４日に出願した日本特許出願である特願２０１６－０６０３７９号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。より特定的には、ダイヤモンド砥粒と、ＣＢＮ（cubic　boron　nitride）砥粒とを有する超砥粒ホイールに関するものである。
　従来、ダイヤモンド砥粒とＣＢＮ砥粒とを有する工具は、たとえば、特開平６－２６２５２７号公報（特許文献１）、特開２００８－２００７８０号公報（特許文献２）、特開２０１３－１４６８１７号公報（特許文献３）、特開２０１５－９３２５号公報（特許文献４）、特開２００２－１７８２６５号公報（特許文献５）、特開平６－１５５３０５号公報（特許文献６）、特開平７－７５９７１号公報（特許文献７）、特開平１１－２７７４４０号公報（特許文献８）に開示されている。
特開平６－２６２５２７号公報 特開２００８－２００７８０号公報 特開２０１３－１４６８１７号公報 特開２０１５－９３２５号公報 特開２００２－１７８２６５号公報 特開平６－１５５３０５号公報 特開平７－７５９７１号公報 特開平１１－２７７４４０号公報
　この発明に従った超砥粒ホイールは、台金と、台金の表面に設けられた超砥粒層とを備える。超砥粒層は、ダイヤモンド砥粒とＣＢＮ砥粒とを含み、ダイヤモンド砥粒とＣＢＮ砥粒とは台金に結合材で単層に固定されている。
　このように構成された超砥粒ホイールでは、ダイヤモンド砥粒とＣＢＮ砥粒とは台金に結合材で単層に固定されているため、ダイヤモンド砥粒とＣＢＮ砥粒とが相互に補完することで工具寿命が長くなる。
図１は、実施の形態に従った超砥粒ホイールの一部分の断面図である。 図２は、図１で示す超砥粒層を有する超砥粒ホイール（平形ホイール）の全体構成を示す断面図である。
[本開示が解決しようとする課題]
　従来の技術では、工作物の種類、加工条件および工具仕様によっては、工具寿命が短くなる問題があった。
　そこで、この発明は上記の問題点を解決するためになされたものである。この発明の目的は、工具寿命が長い超砥粒ホイールを提供することを目的とする。
[本開示の効果]
　この発明に従えば、寿命が長い超砥粒ホイールを提供することができる。
　［本発明の実施形態の説明］
　最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
　１．超砥粒ホイール１の構成
　図１は、実施の形態に従った超砥粒ホイールの一部分の断面図である。図１で示すように、超砥粒ホイール１は、台金１０と、台金の表面に設けられた超砥粒層１５とを備える。超砥粒層１５は、超砥粒（ダイヤモンド砥粒２０とＣＢＮ砥粒３０）を含み、ダイヤモンド砥粒２０とＣＢＮ砥粒３０とは台金１０に結合材４０で単層に固定されている。
　超砥粒ホイール１は、工具鋼、高速度鋼、各種合金鋼、焼き入れ鋼などの金属材料、Ｎｉ，Ｃｏベースの超合金および耐熱合金、超硬合金、サーメット、半導体材料、セラミックス、カーボン、ゴム、樹脂、ＧＦＲＰ（Glass　fiber　reinforced　plastics）などの各種材料の研削加工に用いられる。
　台金１０は、超砥粒層１５を支持するための部材である。台金１０は、セラミックス、超硬合金、アルミニウムまたは鋼などの金属で構成される。台金１０は単一の材質で構成されていてもよく、複数の材質で構成されていてもよい。
　ダイヤモンド砥粒２０の切れ刃には、主に磨滅型の摩耗が認められる。一方、ＣＢＮ砥粒３０の切れ刃の摩耗は破砕型(研削条件によっては大破砕)の摩耗が主体である。ダイヤモンド砥粒２０とＣＢＮ砥粒３０とを結合材４０で単層に固定することによって、ＣＢＮ砥粒３０のみが結合材４０で単層に固定されている場合と比較して、効果的にダイヤモンド砥粒２０が作用して、ＣＢＮ砥粒３０の過剰な破砕および大破砕を防止できる。ダイヤモンド砥粒２０とＣＢＮ砥粒３０が単層ではない状態で固定されていると、ＣＢＮ砥粒３０の過剰な微細破砕、および大破砕が発生しやすい。
　もっとも好ましくは、ダイヤモンド砥粒２０およびＣＢＮ砥粒３０が結合材４０で単層に固定され、かつ、ＣＢＮ砥粒３０を主として含む超砥粒ホイール１の組織中にダイヤモンド砥粒２０を散在する状態である。これにより、ＣＢＮ砥粒３０の過剰な微小破砕、および大破砕の発生を抑制することができる。その結果、ホイールの摩耗を少なくすることができると考えられる。もっとも好ましくは、ＣＢＮ砥粒に添加されたダイヤモンド砥粒が均一に分散していることである。
　この実施の形態の超砥粒ホイール１は、ダイヤモンド砥粒２０およびＣＢＮ砥粒３０が結合材４０によって単層に固定された超砥粒ホイールである。所要の形状に加工された鋼、超硬合金、アルミニウム合金などの台金１０の表面に、電気めっき法、化学めっき法によってダイヤモンド砥粒２０およびＣＢＮ砥粒３０が固着されている。
　電気めっき法とは、電解液中で台金を陰極、ニッケル板を陽極として電解液中で両極間に適切な電流を流し、台金表面にニッケル層を析出させることによって、超砥粒を固着する製造方法である。化学めっき法とは、めっき液に含まれる還元剤によってニッケルイオンを還元析出させることによって、超砥粒を固着する製造方法である。無電解メッキ法とも呼ばれている。
　図２は、図１で示す超砥粒層を有する超砥粒ホイール（平形ホイール）の全体構成を示す断面図である。図２で示すように、超砥粒ホイール１の台金１０は、ボス部１２を有する。ボス部１２に貫通孔１１が設けられている。なお、図２では超砥粒ホイール１として平形ホイールを示しているが、超砥粒ホイール１は総形ホイールおよびカップ形ホイールであってもよい。
　２．超砥粒層１５におけるダイヤモンド砥粒２０とＣＢＮ砥粒３０の平均粒径比
　ダイヤモンド砥粒２０およびＣＢＮ砥粒３０の平均粒径の比率（（ダイヤモンド砥粒の平均粒径）／（ＣＢＮ砥粒の平均粒径）））は、５０～１１０％であることが好ましい。
　この比率が５０％未満であればダイヤモンド砥粒２０が小さくなりすぎてダイヤモンド砥粒２０の上記の機能を発揮できないおそれがある。この比率が１１０％を超えるとＣＢＮ砥粒３０よりもダイヤモンド砥粒２０の平均粒径が大きくなるため、ダイヤモンド砥粒２０が主として工作物と接触する。その結果、工作物の表面が粗くなってしまうおそれがある。
　なお、「おそれがある」とは、僅かながらそのようになる可能性があることを示し、高い確率でそのようになることを意味するものではない。
　（超砥粒の平均粒径を制御する方法）
　砥粒メーカ（たとえば、トーメイダイヤ株式会社等）から入手したダイヤモンド砥粒２０およびＣＢＮ砥粒３０を所定の質量だけ取り出して、レーザー回折式粒度分布測定装置（たとえば、株式会社島津製作所製、ＳＡＬＤシリーズ）で測定して、超砥粒（原料）の平均粒径を測定することができる。種々の平均粒径の超砥粒（原料）を用いて超砥粒ホイール１を作製することにより、超砥粒ホイール１のダイヤモンド砥粒２０およびＣＢＮ砥粒３０の平均粒径を制御することができる。
　（超砥粒ホイールの超砥粒の平均粒径を測定する方法）
　完成した超砥粒ホイール１の平均粒径を測定するには、超砥粒層１５の結合材４０を酸等によって溶かしてダイヤモンド砥粒２０およびＣＢＮ砥粒３０を取り出す。超砥粒ホイール１が大きい場合には、超砥粒層１５を所定の体積(たとえば、０．５cm3)だけ切り取って、その部分からダイヤモンド砥粒２０およびＣＢＮ砥粒３０を取り出し、それぞれをルーペで観察することによりダイヤモンド砥粒２０とＣＢＮ砥粒３０とを分類する。レーザー回折式粒度分布測定装置（たとえば、株式会社島津製作所製、ＳＡＬＤシリーズ）で砥粒を測定して、平均粒径を測定する。
　３．超砥粒層１５におけるダイヤモンド砥粒２０とＣＢＮ砥粒３０の質量比
　超砥粒層１５におけるダイヤモンド砥粒２０とＣＢＮ砥粒３０の質量比は、１：９９から５０：５０であることが好ましい。質量比が１：９９（１/９９）以下であれば、ダイヤモンド砥粒２０が少なくなり、ダイヤモンド砥粒２０による上記の機能を発揮できないおそれがある。質量比が５０：５０（５０／５０）を超えると、ダイヤモンド砥粒２０が多くなりすぎて、工作材が鋼である場合に鉄がダイヤモンド砥粒２０に反応してホイールの摩耗を大きくするおそれがある。より好ましくは、質量比は３：９７から４０：６０である。
　（超砥粒の質量比を制御する方法）
　砥粒メーカ（たとえば、トーメイダイヤ株式会社等）から入手したダイヤモンド砥粒２０およびＣＢＮ砥粒３０を所定の質量比となるように取り出す。この質量比は完成した超砥粒ホイール１でのダイヤモンド砥粒２０およびＣＢＮ砥粒３０の質量比となるため、原料を準備する段階において質量比を調整することができる。
　（超砥粒ホイールの超砥粒の質量比を測定する方法）
　完成した超砥粒ホイール１の質量比を測定するには、超砥粒層１５の結合材４０を酸等によって溶かしてダイヤモンド砥粒２０およびＣＢＮ砥粒３０を取り出す。超砥粒ホイール１が大きい場合には、超砥粒層１５を所定の体積(たとえば、０．５cm3)だけ切り取って、その部分からダイヤモンド砥粒２０およびＣＢＮ砥粒３０を取り出し、それぞれをルーペで観察することによりダイヤモンド砥粒２０とＣＢＮ砥粒３０とを分類して質量比を測定できる。
　（ダイヤモンド砥粒２０とＣＢＮ砥粒３０との超砥粒層１５における占有面積率）
　超砥粒層１５において、ダイヤモンド砥粒２０とＣＢＮ砥粒３０の占有面積率は、１０％以上７０％以下であることが好ましい。占有面積率が１０％未満であれば超砥粒が少なく寿命が低下するおそれがある。占有面積率が７０％を超えると超砥粒が多すぎて切れ味が低下するおそれがある。
　ここで、占有面積率とは、超砥粒層１５を真上から観察したときに超砥粒層１５の単位面積当たり、たとえば１ｍｍ２当たりに超砥粒が占有する面積の割合と定義する。
　ダイヤモンド砥粒２０とＣＢＮ砥粒３０の占有面積率を測定するには、まず、超砥粒層１５の表面のＳＥＭ(scanning　electron　microscope)観察から画像の電子データを得る。画像解析ソフトにて超砥粒（ダイヤモンド砥粒２０とＣＢＮ砥粒３０）と結合材４０を分類する。超砥粒の面積を視野の面積で除して占有面積率を計算する。たとえば、１０００μｍ×１０００μｍの視野で、任意の３ヶ所で占有面積率を測定し、３ヶ所の占有面積率を平均する。
　４．結合材
　結合材４０は金属めっき、またはロウ材である。金属めっきとしてはニッケルめっきが好適であり、ロウ材としては銀ロウが好適である。
　このように構成された超砥粒ホイール１では、ダイヤモンド砥粒２０とＣＢＮ砥粒３０とは台金１０に結合材４０で単層に固定されているため、ダイヤモンド砥粒２０が工作物に作用することで、ＣＢＮ砥粒３０の過剰な微小破砕、および大破砕を抑制することができる。その結果、ダイヤモンド砥粒２０とＣＢＮ砥粒３０とが相互に補完することで工具寿命が長くなる。対象となる工作物は、鉄系金属および鉄系金属を主成分とする合金であることが好ましく、特に効果が大きいのはニッケルまたはコバルトを主成分とする超合金および耐熱合金である。
　［本発明の実施形態の詳細な説明］
　（実施例１）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　試料番号１～１０の作製：鋼製の台金を準備した。台金の外周部にロウ材（Ａｇ－Ｃｕ－Ｔｉ系）によって、ＣＢＮ砥粒とダイヤモンド砥粒の混合超砥粒を固着した。混合超砥粒の超砥粒層の占有面積率は１０％とした。ダイヤモンド砥粒の平均粒径は２００μｍ、ＣＢＮ砥粒の平均粒径は２００μｍで、（ダイヤモンド砥粒の平均粒径）／（ＣＢＮ砥粒の平均粒径）の比率は、１００％とした。
　試料番号１～１０の実験条件：ホイールの形状は、ＪＩＳ　Ｂ４１４０（２００６）で規定されている平形ホイール（図２）で外径（Ｄ）がΦ２００ｍｍ、厚さ（Ｔ）が１０ｍｍ、幅（Ｗ）が３ｍｍであった。横軸平面研削盤を用いて、水溶性研削液を供給しながら研削加工実験を行った。工作物は高速度鋼であった。ホイールの周速度は４０ｍ／秒、工作物の速度は１０ｍ／分とした。
　実験結果：寿命は工作物に研削焼けが発生するまでの時間で判定した。「工具寿命」の欄において、各工具の寿命の評価を示す。寿命の評価「Ａ」は、試料番号４の寿命を「１」としたときに、相対寿命が「０．８以上」であることを示す。評価「Ｂ」は、試料番号４の寿命を「１」としたときに、相対寿命が「０．８未満」であることを示す。評価「Ｃ」は、試料番号４の寿命を「１」としたときに、相対寿命が「０．６未満」であることを示す。評価「Ｄ」は、試料番号４の寿命を「１」としたときに、相対寿命が「０．４未満」であることを示す。
　表１から、試料番号１０のＣＢＮホイールと比較して、ダイヤモンドが含まれていれば、寿命が長くなることが分かった。ダイヤモンド砥粒とＣＢＮ砥粒との質量比は１：９９～５０：５０がより好ましく、３：９７～４０：６０が最も好ましいことが分かった。
　（実施例２）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　試料番号１１～２０の作製：鋼製の台金を準備した。台金の外周部にロウ材（Ａｇ－Ｃｕ－Ｔｉ系）によって、ＣＢＮ砥粒とダイヤモンド砥粒の混合超砥粒を固着した。混合超砥粒の超砥粒層の占有面積率は３０％とした。ダイヤモンド砥粒の平均粒径は１９６μｍ、ＣＢＮ砥粒の平均粒径は２００μｍで、（ダイヤモンド砥粒の平均粒径）／（ＣＢＮ砥粒の平均粒径）の比率は９８％とした。
　試料番号１１～２０の実験条件：実施例１の試料番号１～１０と同様である。
　実験結果：寿命は工作物に研削焼けが発生するまでの時間で判定した。「工具寿命」の欄において、各工具の寿命の評価を示す。寿命の評価「Ａ」は、試料番号１４の寿命を「１」としたときに、相対寿命が「０．８以上」であることを示す。評価「Ｂ」は、試料番号１４の寿命を「１」としたときに、相対寿命が「０．８未満」であることを示す。評価「Ｃ」は、試料番号１４の寿命を「１」としたときに、相対寿命が「０．６未満」であることを示す。評価「Ｄ」は、試料番号１４の寿命を「１」としたときに、相対寿命が「０．４未満」であることを示す。
　表２から、試料番号２０のＣＢＮホイールと比較して、ダイヤモンドが含まれていれば、寿命が長くなることが分かった。ダイヤモンド砥粒とＣＢＮ砥粒との質量比は１：９９～５０：５０が好ましく、３：９７～４０：６０が最も好ましいことが分かった。
　（実施例３）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　試料番号２１～３０の作製：鋼製の台金を準備した。台金の外周部にニッケルめっきによって、上記のＣＢＮ砥粒とダイヤモンド砥粒の混合超砥粒を固着した。混合超砥粒の超砥粒層の占有面積率は５０％とした。ダイヤモンド砥粒の平均粒径は１９６μｍ、ＣＢＮ砥粒の平均粒径は２００μｍで、（ダイヤモンド砥粒の平均粒径）／（ＣＢＮ砥粒の平均粒径）の比率は９８％とした。
　試料番号２１～３０の実験条件：上記の試料番号１～２０と同様である。
　実験結果：寿命は工作物に研削焼けが発生するまでの時間で判定した。「工具寿命」の欄において、各工具の寿命の評価を示す。寿命の評価「Ａ」は、試料番号２４の寿命を「１」としたときに、相対寿命が「０．８以上」であることを示す。評価「Ｂ」は、試料番号２４の寿命を「１」としたときに、相対寿命が「０．８未満」であることを示す。評価「Ｃ」は、試料番号２４の寿命を「１」としたときに、相対寿命が「０．６未満」であることを示す。評価「Ｄ」は、試料番号２４の寿命を「１」としたときに、相対寿命が「０．４未満」であることを示す。
　表３から、試料番号３０のＣＢＮホイールと比較して、ダイヤモンドが含まれていれば、寿命が長くなることが分かった。ダイヤモンド砥粒とＣＢＮ砥粒との質量比は１：９９～５０：５０がより好ましく、３：９７～４０：６０が最も好ましいことが分かった。
　（実施例４）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　試料番号３１～４０の作製：鋼製の台金を準備して、台金の外周部にニッケルめっきによって、上記のＣＢＮ砥粒とダイヤモンド砥粒の混合超砥粒を固着した。混合超砥粒の超砥粒層の占有面積率は７０％とした。ダイヤモンド砥粒の平均粒径は１８０μｍ、ＣＢＮ砥粒の平均粒径は２００μｍで、（ダイヤモンド砥粒の平均粒径）／（ＣＢＮ砥粒の平均粒径）の比率は９０％とした。
　試料番号３１～４０の実験条件は、上記の試料番号１～３０と同様である。
　実験結果：寿命は工作物に研削焼けが発生するまでの時間で判定した。「工具寿命」の欄において、各工具の寿命の評価を示す。寿命の評価「Ａ」は、試料番号３４の寿命を「１」としたときに、相対寿命が「０．８以上」であることを示す。評価「Ｂ」は、試料番号３４の寿命を「１」としたときに、相対寿命が「０．８未満」であることを示す。評価「Ｃ」は、試料番号３４の寿命を「１」としたときに、相対寿命が「０．６未満」であることを示す。評価「Ｄ」は、試料番号３４の寿命を「１」としたときに、相対寿命が「０．４未満」であることを示す。
　表４から、試料番号４０のＣＢＮホイールと比較して、ダイヤモンドが含まれていれば、寿命が長くなることが分かった。ダイヤモンド砥粒とＣＢＮ砥粒との質量比は１：９９～５０：５０がより好ましく、３：９７～４０：６０が最も好ましいことが分かった。
　（実施例５）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　試料番号４１～５０の作製：鋼製の台金を準備して、台金の外周部にニッケルめっきによって、上記のＣＢＮ砥粒とダイヤモンド砥粒の混合超砥粒を固着した。混合超砥粒の超砥粒層の占有面積率は７０％とした。ダイヤモンド砥粒の平均粒径は９０μｍ～２００μｍ、ＣＢＮ砥粒の平均粒径は２００μｍで、（ダイヤモンド砥粒の平均粒径）／（ＣＢＮ砥粒の平均粒径）の比率は４５～１１０％とした。
　試料番号４１～５０の実験条件：ホイールの形状は、ＪＩＳ　Ｂ４１４０（２００６）で規定されている平形ホイールで外径（Ｄ）がΦ３００ｍｍ、厚さ（Ｔ）が２０ｍｍ、幅（Ｗ）が３ｍｍである。横軸平面研削盤を用いて、水溶性研削液を供給しながら研削加工実験を行った。工作物はインコネル（登録商標「ＩＮＣＯＮＥＬ」）である。ホイールの周速度は５０ｍ／秒、工作物の速度は８ｍ／分である。
　実験結果：寿命は、超砥粒層が摩耗して研削抵抗が著しく上昇し、研削加工の継続が困難になるまでの時間で判定した。「工具寿命」の欄において、各工具の寿命の評価を示す。寿命の評価「Ａ」は、試料番号４３の寿命を「１」としたときに、相対寿命が「０．８以上」であることを示す。評価「Ｂ」は、試料番号４３の寿命を「１」としたときに、相対寿命が「０．８未満」であることを示す。評価「Ｃ」は、試料番号４３の寿命を「１」としたときに、相対寿命が「０．６未満」であることを示す。評価「Ｄ」は、試料番号４３の寿命を「１」としたときに、相対寿命が「０．４未満」であることを示す。
　表５から、試料番号５０のＣＢＮホイールと比較して、ダイヤモンドが含まれていれば、寿命が長くなることが分かった。ダイヤモンド砥粒の平均粒径とＣＢＮ砥粒の平均粒径との比は４８％以上１１０％以下がより好ましく、５０％以上１１０％以下が最も好ましいことが分かった。
　（実施例６）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　試料番号６１～７０の作製：鋼製の台金を準備して、台金の外周部にニッケルめっきによって、上記のＣＢＮ砥粒とダイヤモンド砥粒の混合超砥粒を固着した。混合超砥粒の超砥粒層の占有面積率は７０％とした。ダイヤモンド砥粒の平均粒径は１８０μｍ、ＣＢＮ砥粒の平均粒径は２００μｍで、（ダイヤモンド砥粒の平均粒径）／（ＣＢＮ砥粒の平均粒径）の比率は９０％とした。
　試料番号６１～７０の実験条件：ホイールの形状は、ＪＩＳ　Ｂ４１４０（２００６）で規定されている平形ホイール（図２）で外径（Ｄ）がΦ２００ｍｍ、厚さ（Ｔ）が１０ｍｍ、幅（Ｗ）が３ｍｍであった。横軸平面研削盤を用いて、水溶性研削液を供給しながら研削加工実験を行った。工作物は高速度鋼であった。ホイールの周速度は４０ｍ／秒、工作物の速度は１３ｍ／分とした。すなわち、実施例１よりも工作物の速度が３０％大きく、過酷な研削条件である。
　実験結果：寿命は工作物に研削焼けが発生するまでの時間で判定した。「工具寿命」の欄において、各工具の寿命の評価を示す。寿命の評価「Ａ」は、試料番号６３の寿命を「１」としたときに、相対寿命が「０．８以上」であることを示す。評価「Ｂ」は、試料番号６３の寿命を「１」としたときに、相対寿命が「０．８未満」であることを示す。評価「Ｃ」は、試料番号６３の寿命を「１」としたときに、相対寿命が「０．６未満」であることを示す。評価「Ｄ」は、試料番号６３の寿命を「１」としたときに、相対寿命が「０．４未満」であることを示す。
　表６から、ダイヤモンド砥粒とＣＢＮ砥粒との質量比は３：９７～３０：７０が最も好ましいことが分かった。
　（実施例７）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　試料番号８１～８９の作製：鋼製の台金を準備して、台金の外周部にニッケルめっきによって、上記のＣＢＮ砥粒とダイヤモンド砥粒の混合超砥粒を固着した。混合超砥粒の超砥粒層の占有面積率は７０％とした。ダイヤモンド砥粒の平均粒径は９０μｍ～２００μｍ、ＣＢＮ砥粒の平均粒径は２００μｍで、（ダイヤモンド砥粒の平均粒径）／（ＣＢＮ砥粒の平均粒径）の比率は４５～１１０％とした。
　試料番号８１～９０の実験条件：ホイールの形状は、ＪＩＳ　Ｂ４１４０（２００６）で規定されている平形ホイールで外径（Ｄ）がΦ３００ｍｍ、厚さ（Ｔ）が２０ｍｍ、幅（Ｗ）が３ｍｍである。横軸平面研削盤を用いて、水溶性研削液を供給しながら研削加工実験を行った。工作物はインコネル（登録商標「ＩＮＣＯＮＥＬ」）である。ホイールの周速度は５０ｍ／秒、工作物の速度は１０．５ｍ／分である。すなわち、実施例５よりも工作物の速度が３０％大きく、過酷な研削条件である。
　実験結果：寿命は、超砥粒層が摩耗して研削抵抗が著しく上昇し、研削加工の継続が困難になるまでの時間で判定した。「工具寿命」の欄において、各工具の寿命の評価を示す。寿命の評価「Ａ」は、試料番号８６の寿命を「１」としたときに、相対寿命が「０．８以上」であることを示す。評価「Ｂ」は、試料番号８６の寿命を「１」としたときに、相対寿命が「０．８未満」であることを示す。評価「Ｃ」は、試料番号８６の寿命を「１」としたときに、相対寿命が「０．６未満」であることを示す。評価「Ｄ」は、試料番号８６の寿命を「１」としたときに、相対寿命が「０．４未満」であることを示す。
　表７から、ダイヤモンド砥粒の平均粒径とＣＢＮ砥粒の平均粒径との比は８０％以上１１０％以下が最も好ましいことが分かった。
　今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１　超砥粒ホイール、１０　台金、１５　超砥粒層、２０　ダイヤモンド砥粒、３０　ＣＢＮ砥粒、４０　結合材。

Claims (8)

  1. 　台金と、
    　前記台金の表面に設けられた超砥粒層とを備え、
    　前記超砥粒層は、ダイヤモンド砥粒とＣＢＮ砥粒とを含み、
    　前記ダイヤモンド砥粒と前記ＣＢＮ砥粒とは前記台金に結合材で単層に固定されている、超砥粒ホイール。
  2. 　前記ダイヤモンド砥粒と前記ＣＢＮ砥粒との前記超砥粒層における占有面積率は、１０％～７０％である請求項１に記載の超砥粒ホイール。
  3. 　前記ダイヤモンド砥粒と前記ＣＢＮ砥粒との質量比は１：９９から５０：５０である、請求項１または請求項２に記載の超砥粒ホイール。
  4. 　前記ダイヤモンド砥粒と前記ＣＢＮ砥粒との質量比は３：９７から４０：６０である、請求項３に記載の超砥粒ホイール。
  5. 　前記ダイヤモンド砥粒と前記ＣＢＮ砥粒との質量比は３：９７から３０：７０である請求項４に記載の超砥粒ホイール。
  6. 　前記結合材は、ロウ材または金属めっきである、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の超砥粒ホイール。
  7. 　前記ダイヤモンド砥粒の平均粒径と前記ＣＢＮ砥粒の平均粒径との比率（（前記ダイヤモンド砥粒の平均粒径）／（前記ＣＢＮ砥粒の平均粒径））は、５０％～１１０％である、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の超砥粒ホイール。
  8. 前記ダイヤモンド砥粒の平均粒径と前記ＣＢＮ砥粒の平均粒径との比率（（前記ダイヤモンド砥粒の平均粒径）／（前記ＣＢＮ砥粒の平均粒径））は、８０％から１１０％である、請求項７に記載の超砥粒ホイール。
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