JP2000263448A

JP2000263448A - 複合砥石

Info

Publication number: JP2000263448A
Application number: JP11068383A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Okamoto; 正岡本; Makoto Kondo; 近藤　　誠
Original assignee: Taihei Co Ltd
Current assignee: Taihei Co Ltd
Priority date: 1999-03-15
Filing date: 1999-03-15
Publication date: 2000-09-26

Abstract

(57)【要約】【課題】強度が強くて、しかも研削・研磨に優れた複
合砥石を提供することにある。【解決手段】無機質繊維１から成る無機質繊維群２
と、無機質繊維群２に含浸して固化した合成樹脂４と、
合成樹脂４に混入している砥粒５とで砥石体６を構成
し、無機質繊維１が砥石体６の長手方向に固定し、繊維
先端１ａが砥粒５と共に被加工材８を研削・研磨力する
ように砥石体６の少なくとも研磨面６ａに露出してい
る。無機質繊維１が被加工材８の研削・研磨力を有し、
砥粒５が無機質繊維１より高硬度のダイヤモンド粉５ａ
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、主に金属や石材
等の研削・研磨に用いる複合砥石に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の砥石は、粘土にアルミナ、炭化珪
素（ＳｉＣ）、ガーネット、珪石、炭化ホウ素、窒化ホ
ウ素、ダイヤモンド等の砥子を混入して焼固めたていた
が、近年、金属加工面の仕上げに用いる精密研磨砥石、
或いは歯科用工具用の精密研磨砥石には、ガラス繊維
（ガラスフィラメント）や炭素繊維（カーボンフィラメ
ント）、或いはアルミナ繊維（アルミナフィラメント）
等の繊維を、エポキシ樹脂やビニールエステル樹脂、或
いはフェノール樹脂等の合成樹脂で固めた複合砥石が使
用されるに至っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ダイヤモンド砥石にあ
っては、ダイヤモンド粉を均等に混入することが極めて
困難であるし、ダイヤモンド粉を粘土や合成樹脂で焼固
めてたものであるから、折れやすく、薄肉の砥石には不
適である問題点があると共に、研削能力が高いので、加
工面に損傷を与える問題点もあった。繊維を合成樹脂で
固めた複合砥石にあっては、薄肉にしても折れにくいの
で、特に深く凹んだ加工面の最深部の研削・研磨に最適
であるが、研削力がダイヤモンドに比較して劣る問題点
があった。そこでこの発明は、従来技術の有するこのよ
うな問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とす
るところは、強度が強くて、しかも研削・研磨に優れた
複合砥石を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の複合砥石は、請求項１として、無機質繊維
から成る無機質繊維群と、無機質繊維群に含浸して固化
した合成樹脂と、合成樹脂に混入している砥粒とで砥石
体を構成し、無機質繊維が砥石体の長手方向に固定し、
繊維先端が砥粒と共に砥石体の少なくとも研磨面に露出
している。請求項２として、請求項１の複合砥石におい
て、無機質繊維が被加工材の研削・研磨力を有してい
る。請求項３として、請求項１の複合砥石において、砥
粒が無機質繊維より高硬度のダイヤモンド粉であり、配
合比３〜２０で混入している。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明による複合砥石の実
施形態を図１に基づき説明すれば、請求項１の複合砥石
は、無機質繊維１から成る無機質繊維群２と、無機質繊
維群２に含浸して固化した合成樹脂４と、合成樹脂４に
混入している砥粒５とで砥石体６を構成し、無機質繊維
１が砥石体６の長手方向に固定し、繊維先端１ａが砥粒
５と共に被加工材８を研削・研磨力するように砥石体６
の少なくとも研磨面６ａに露出している。

【０００６】請求項２の複合砥石は、請求項１の複合砥
石において、無機質繊維１が被加工材８の研削・研磨力
を有している。無機質繊維１は、アルミナ繊維、ガラス
繊維、炭素繊維等の少なくとも１つ、又は２つ以上から
成るものである。無機質繊維１には可能な限り細くて強
い、例えば５〜１３μの極細繊維を用いる。特に高硬度
のアルミナ（ビッカス硬さで１４００〜２０００）を用
いると、砥石体６に適度な靭性を付与し、折れにくくす
ると共に、砥粒５で荒く研削した削面を研磨する。

【０００７】請求項３の複合砥石において、請求項１と
請求項２の複合砥石において、砥粒５が無機質繊維１よ
り高硬度のダイヤモンド粉であり、配合比３〜２０で混
入している。ダイヤモンド粉（以下、ダイヤ砥粒５ａ）
の粒径として採用し得る範囲は２〜６０μｍ、望ましい
範囲は２〜４０μｍ、最適な範囲は２〜１２μｍであ
り、荒削り用の砥石体６には粒径の大きいダイヤ砥粒５
ａを用い、仕上げ用の砥石体６には粒径の小さいダイヤ
砥粒５ａを用いる。

【０００８】

【実施例】砥粒５は無機質繊維１より高硬度のダイヤモ
ンド、炭化物、アルミナ、ホウ化物、窒化物等の少なく
とも１、又は２つ以上から成るものである。砥粒５は図
２の如く予め合成樹脂液３に均等に混入しておき、その
合成樹脂液３を無機質繊維群２の隅々まで含浸して固化
した時、砥石体６に均等に分散している。因みに、砥粒
５の硬度は、ダイヤモンド＞炭化珪素＞アルミナ＞ガラ
スの関係にある。無機質繊維群２は、糸状の無機質繊維
１を束ねたもの、無機質繊維１をロープ状に捩じったも
の、無機質繊維１を編成したもの等である。合成樹脂４
として、例えば熱硬化性合成樹脂のエポキシ樹脂、ビニ
ール樹脂、エステル樹脂、或いはフェノール樹脂等の合
成樹脂液３を用いる。砥石体６の形状は、断面矩形、円
形、楕円形、三角形等、自由であるが、肉厚が１０〜３
０ｍｍの板状砥石体６、特に０．３〜１０ｍｍの薄肉板
状砥石体６、０．１〜１０φの棒状砥石体６に有効であ
る。

【０００９】実験例１・実験の目的１−１．合成樹脂４の種類と樹脂率の違いによる比較。エポキシ樹脂（ｅｐｏｘｙｒｅｓｉｎｎ）と、フェノール樹脂（ｐｈｅｎｏｌｒｅｓｉｎｎ）を用い
る１−２．無機質繊維１の種類と含有率の違いによる比
較。アルミナ繊維とガラス繊維を用いる。１−３．砥粒５の種類と粒径、及び含有率の違いによる
比較。ダイヤ砥粒５ａと炭化珪素砥粒５ｂとアルミナ砥粒５ｃ
を用いる。２・試験試料比較試験に用いる砥石体６を、長さ８０ｍｍ、幅５０ｍ
ｍ、厚さ７ｍｍ、積層数２０ｐｌｙ、積層角度０度に形
成し、その砥石体６から縦４．５ｍｍ、横４．５ｍｍ、
長さ３０ｍｍの試料７を切取り、これを試験に用いた。
試料７の種類は表１の通りである。

【００１０】

【表１】

【００１１】３・被加工材被加工材８として厚さ８ｍｍ、外径１９９ｍｍ、中心に
内径１６ｍｍの取付孔を有するＳＫＤ１１（焼き入れな
し）の円板を用い、被摺動面をＧＣ砥石（アルミナ砥石
の一種）により研削加工を施し、被摺動面の表面粗さ
を、中心線平均粗さＲａで０．４５μｍ（０．２〜０．
６μｍ）、最大高さ粗さＲｙで４．２μｍ（２．３〜
５．５μｍ）とする。

【００１２】（１）試験方法被加工材８を図３の如くピンオンディスク式試験機に取
付け、回転速度８００〜１２００ｒｐｍで回転し、その
被加工材８に試料７を１ｋｇｆの加重を加えて接触さ
せ、摺動速度５００ｍ／ｍｉｎで３時間接触して、試料
７と被加工材８を摩耗させる。（２）試験回数試料Ｎｏ．１，４，５は１回、その他は２回行った。

【００１３】（３）摩耗高さ、比摩耗量の測定試料７の摩耗高さをダイヤルゲージにて測定し、比摩耗
量をＫ＝Ｈ／Ｐ・Ｖを求める。（測定値には被加工材８
の摩耗した深さも含まれるが、微量のため無視する）Ｋ：比摩耗量（ｍｍ２／ｋｇ）Ｈ：摩耗高さ（ｍｍ／ｍｉｎ）Ｐ：圧力（加重／面積）（ｋｇｆ／ｍｍ２）Ｖ：摺動速度（ｍ／ｍｉｎ）（４）摩耗深さ、表面粗さの測定表面形状測定機を用いて、被加工材８の摺動面の断面曲
線の測定（測定長さ８ｍｍ）を行い、摩耗深さと、表面
粗さ（Ｒｏｕｇｈ／Ｇａｕｓｓ、カットオフ値０．８ｍ
ｍ）の測定を行う。（５）摩耗高さと摩耗深さから研磨比を求める。Ｓ＝Ｄ／Ｈ・ＴＳ：研磨比Ｄ：摩耗深さ（ｍｍ）Ｈ：摩耗高さ（ｍｍ／ｍｉｎ）Ｔ：試験時間（１８０ｍｉｎ）

【００１４】試験結果、及び考察各試料７の摩耗高さと比摩耗量を上記試験方法により測
定した所、表２と図４の通りであった。

【００１５】

【表２】

【００１６】（Ａ）表２と図４から摩耗高さと比摩耗量
を考察すると、（ａ１）無機質繊維１がアルミナ繊維質
で、ダイヤ砥粒５ａを混入した試料Ｎｏ．１，２，１
０，１４〜１６が小さく、無機質繊維１がアルミナ繊維
質で、アルミナ砥粒５ｃを混入した試料Ｎｏ．４，５，
８，１１，１３が大きくなっている。（ａ２）非砥粒入りアルミナ繊維質試料Ｎｏ．０と非砥
粒入りガラス繊維質試料Ｎｏ．９では、試料Ｎｏ．９が
小さくなっている。（ａ３）無機質繊維１がアルミナ繊維質で、ダイヤ砥粒
５ａ、又は炭化珪素砥粒５ｂを混入した試料Ｎｏ．１〜
３は、非砥粒入り試料Ｎｏ．０に比べて小さくなってい
るが、アルミナ砥粒５ｃを混入した試料Ｎｏ．４，５は
大きくなっている。（ａ４）ガラス繊維質試料Ｎｏ．６〜９では、砥粒５を
混入した試料Ｎｏ．６〜８が非砥粒入り試料Ｎｏ．９に
比べ、何れも大きくなっている。（ａ５）アルミナ砥粒５ｃの含有率の高い試料Ｎｏ．１
１は、アルミナ砥粒５ｃの含有率の低い試料Ｎｏ．１，
５，８，１３に比べ大きくなっている。（ａ６）アルミナ砥粒５ｃの含有率が同じで、無機質繊
維１がフェノール樹脂質試料Ｎｏ．１３とエポキシ質試
料Ｎｏ．５では、試料Ｎｏ．１３が小さくなっている
が、非砥粒入りエポキシ質試料Ｎｏ．０に比べ大きくな
っている。（ａ７）ダイヤ砥粒５ａを混入した試料Ｎｏ．１４〜１
６が、非砥粒入り試料Ｎｏ．０に比べてかなり小さくな
っているが、試料Ｎｏ．１４〜１６の中では、砥粒５の
含有率の多い試料Ｎｏ．１５，１６が、含有量の少ない
試料Ｎｏ．１４に比べ小さくなっている。（ａ８）試料Ｎｏ．１５，１６の値が略同じであること
から、含有率を１０ｐｈｒ以上にしてもあまり変わらな
いと言える。

【００１７】（Ｂ）表２と図４から摩耗深さを考察する
と、（ｂ１）ダイヤ砥粒５ａを混入した試料Ｎｏ．６が大き
くなっている。（ｂ２）非砥粒入りアルミナ繊維質試料Ｎｏ．０と非砥
粒入りガラス繊維質試料Ｎｏ．９では、試料Ｎｏ．０が
大きくなっている。（ｂ３）砥粒５を混入した試料は、非砥粒入り試料Ｎ
ｏ．０，９，１２に比べて何れも大きくなっている。（ｂ４）砥粒５を混入したアルミナ繊維質試料Ｎｏ．１
〜５は、粒径の大きさの順番に、また砥粒５を混入した
ガラス繊維質試料Ｎｏ．６〜８は、砥粒５の硬さの順番
に大きくなっている。（ｂ５）ダイヤ砥粒５ａを混入したガラス繊維質試料Ｎ
ｏ．６と、炭化珪素砥粒５ｂを混入したガラス繊維質試
料Ｎｏ．７は、ダイヤ砥粒５ａを混入したアルミナ繊維
質試料Ｎｏ．１，２，１０と、炭化珪素砥粒５ｂを混入
したアルミナ繊維質試料Ｎｏ．３に比べ大きくなってい
る。（ｂ６）ダイヤ砥粒５ａを混入した試料Ｎｏ．１，２
と、アルミナ砥粒５ｃを混入した試料Ｎｏ．４，５で
は、粒径が大きい試料Ｎｏ．２，５が、粒径が小さい試
料Ｎｏ．１，４に比べ大きくなっている。（ｂ７）アルミナ砥粒５ｃの含有率が同一のフェノール
樹脂質試料Ｎｏ．１３とエポキシ質試料Ｎｏ．５では、
試料Ｎｏ．１３が少し小さいが、非砥粒入り試料Ｎｏ．
０に比べれば大きくなっている。（ｂ８）ダイヤ砥粒５ａを混入した試料Ｎｏ．１４〜１
６が、非砥粒入り試料Ｎｏ．０に比べ大きくなっている
し、試料Ｎｏ．１４〜１６の中では、含有率の少ない試
料Ｎｏ．１５が、他に比べ小さくなっているが、平均は
あまり変わらない。よって試料Ｎｏ．１４は、被加工材
８に深い傷を付けていると言える。

【００１８】（Ｃ）各試料７の摩耗高さと摩耗深さの関
係は表２と図５の通りであった。表２と図５から、アル
ミナ繊維質試料Ｎｏ．０〜５，１０〜１６では、摩耗高
さが大きくなると摩耗深さが小さくなる傾向にあるが、
ガラス繊維質試料Ｎｏ．６〜９は、摩耗高さが大きくな
ると摩耗深さも大きくなっていると言える。

【００１９】各試料７の研磨比は表３と表４、及び図６
の通りである。

【表３】

【表４】

【００２０】（Ｄ）表３と表４、及び図６から研磨比を
考察すると、（ｄ１）ダイヤ砥粒５ａを混入した試料Ｎｏ．２が特に
高くなっている。（ｄ２）無機質繊維１がアルミナ繊維質で、ダイヤ砥粒
５ａを混入した、及び炭化珪素砥粒５ｂを混入した試料
Ｎｏ．１〜３は、無機質繊維１がガラス繊維質で、ダイ
ヤ砥粒５ａを混入した、及び炭化珪素砥粒５ｂを混入し
た試料Ｎｏ．６〜９に比べ高くなっている。（ｄ３）ダイヤ砥粒５ａを混入したアルミナ繊維質試料
Ｎｏ．１，２，１０，１４〜１６は、ダイヤ砥粒５ａを
混入したガラス繊維質試料Ｎｏ．６に比べ高くなってい
る。（ｄ４）ダイヤ砥粒５ａを混入した試料Ｎｏ．１，２と
アルミナ砥粒５ｃを混入した試料Ｎｏ．４，５では、粒
径が大きい方が粒径の小さい方に比べ高くなっている。（ｄ５）アルミナ砥粒５ｃの含有率が同一のフェノール
樹脂質試料Ｎｏ．１３とエポキシ質試料Ｎｏ．５，８で
は、試料Ｎｏ．１３が少し大きくなっている。（ｄ６）ダイヤ砥粒５ａを混入した試料Ｎｏ．１４〜１
６は、非砥粒入り試料Ｎｏ．０に比べかなり高くなって
おり、試料Ｎｏ．１４〜１６の中では、砥粒５の含有率
の多い試料Ｎｏ．１６が最も高くなっている。（ｄ７）しかし試料Ｎｏ．１５，１６ではあまり変わら
ないことから、含有比を１０部以上にしても研磨比はあ
まり高くならないと言える。

【００２１】」（Ｅ）表３と表４、及び図７から被加工
材８の表面粗さを考察すると、（ｅ１）非砥粒入り試料Ｎｏ．９と、アルミナ砥粒５ｃ
を混入した試料Ｎｏ．８が他に比べて細かくなってい
て、試験前に比べても細かくなっている。（ｅ２）無機質繊維１がアルミナ繊維質で、砥粒５を混
入した試料Ｎｏ．１〜５、及び１０〜１６は、非砥粒入
り試料Ｎｏ．０，９，１２に比べ、何れも粗くなってい
る。これは、アルミナ砥粒５ｃが他の砥粒５に比べ、粒
径が小さいためであると言える。（ｅ３）ダイヤ砥粒５ａを混入した試料Ｎｏ．１，２，
６，１０、又は炭化珪素砥粒５ｂを混入した試料Ｎｏ．
３，７が粗く、アルミナ砥粒５ｃを混入した試料Ｎｏ．
４，５，８，１１が細くなっている。（ｅ４）アルミナ砥粒５ｃの含有率が同一のフェノール
樹脂質試料Ｎｏ．１３とエポキシ質試料Ｎｏ．５では、
あまり変わらないが、非砥粒入り試料Ｎｏ．０に比べれ
ば粗くなっている。（ｅ５）砥粒５を混入した試料Ｎｏ．１４〜１６は、非
砥粒入り試料Ｎｏ．０に比べ粗くなっており、試料Ｎ
ｏ．１４〜１６の中では、砥粒５の含有率の少ない試料
Ｎｏ．１４が粗くなっている。

【００２２】（Ｆ）表面粗さと摩耗深さの関係は以下の
通りである。（ｆ１）表面粗さと摩耗深さは同じ傾向になっていて、
表面粗さが粗くなると摩耗深さが大きくなり、表面粗さ
が細かくなると摩耗深さが小さくなっている。（ｆ２）ダイヤ砥粒５ａを混入した試料Ｎｏ．１，２，
６、又は炭化珪素砥粒５ｂを混入した試料Ｎｏ．３に異
音、びびり等がある。

【００２３】（Ｇ）まとめ（ｇ１）アルミナ繊維はガラス繊維に比べ研磨比が高
い。（ｇ２）砥粒５を入れると被加工材８の摩耗深さが大き
くなり、表面粗さも粗くなる。（ｇ３）ダイヤ砥粒５ａを入れると被加工材８の摩耗深
さが大きくなり、表面粗さが粗くなる。即ち、研磨比が
高くなる。（ｇ４）砥粒５の粒径が大きい方が摩耗深さが大きくな
る。（ｇ５）砥粒５の含有率を２０％から４０％に高くして
もあまり変化しない。（ｇ６）ダイヤ砥粒５ａを入れると砥磨体６の摩耗量が
小さく、被加工材８の摩耗深さが大きくなり、研磨比が
高くなる。（ｇ７）ダイヤ砥粒５ａの含有比は１０部までは効果が
上がるが、それ以上になるとあまり変わらない。（ｇ８）試料Ｎｏ．１２は、試験中に欠けるため、測定
不能となった。（ｇ９）合成樹脂４の種類、即ち、エポキシ質とフェノ
ール樹脂質の違いによる差はあまりないと言える。

【００２４】

【発明の効果】本発明による複合砥石は上記構造のとお
りであるから、次に記載する効果を奏する。請求項１の
複合砥石は、無機質繊維は砥石体の長手方向に入ってい
て、砥石体の引張り強度を維持しているので、砥石体を
薄肉化しても折れることがない。また砥石体の研磨面に
無機質繊維の繊維先端が露出しているので、砥粒で荒削
りした後を研削・研磨することができる。その結果、研
磨効率と研磨精度が向上し、超精密研磨が可能となる。
請求項２の複合砥石は、無機質繊維が被加工材の研削・
研磨力を有しているので、砥粒で荒く研削した削面を同
時に研磨し得る。請求項３の複合砥石は、砥粒が最も硬
いダイヤモンド粉であるから、一段と研削・研磨効率が
向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による複合砥石の斜視図である。

【図２】（イ）（ロ）複合砥石の成形工程図である。

【図３】試料の試験状態を示す斜視図である。

【図４】試料の摩耗高さと比摩耗深さを示す折線図であ
る。

【図５】被加工材の表面粗さを示す折線図である。

【図６】被加工材の表面粗さを示す折線図である。

【図７】研磨比を示す折線図である。

【符号の説明】

１無機質繊維、１ａ繊維先端２無機質繊維群３合成樹脂液４合成樹脂５砥粒６砥石体、６ａ研磨面７試料８被加工材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無機質繊維（１）から成る無機質繊維群
（２）と、無機質繊維群（２）に含浸して固化した合成
樹脂（４）と、合成樹脂（４）に混入している砥粒
（５）とで砥石体（６）を構成し、無機質繊維（１）が
砥石体（６）の長手方向に固定し、繊維先端（１ａ）が
砥粒（５）と共に砥石体（６）の少なくとも研磨面（６
ａ）に露出していることを特徴とする複合砥石。
【請求項２】無機質繊維（１）が被加工材（８）の研
削・研磨力を有していることを特徴とする請求項１記載
の複合砥石。
【請求項３】砥粒（５）が無機質繊維（１）より高硬
度のダイヤモンド粉であり、配合比３〜２０で混入して
いることを特徴とする請求項１又は２記載の複合砥石。