JPH01271177A

JPH01271177A - 超砥粒ビトリファイドボンド砥石及び製造方法

Info

Publication number: JPH01271177A
Application number: JP9571288A
Authority: JP
Inventors: Jiro Ida; 次郎井田; Tatsuya Shimizu; 達也清水; Katsuo Sugano; 菅野　勝男
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1988-04-20
Filing date: 1988-04-20
Publication date: 1989-10-30
Anticipated expiration: 2012-11-17
Also published as: JP2678288B2

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Ｊ本発明は、骨材を配合しても切粉の目詰まりや融着をお
こさない切れ味を改善した超砥粒ビトリファイドボンド
砥石及びその製造方法に関する。

［従来の技術］ビトリファイドボンド砥石は、結合材の主要成分がＳｉ
Ｏ□とＢよ０．でしめられ、溶化により砥粒を結合した
形式の砥石である。もっとも広範な用途と、特に精密な
研削には欠かすことの出来ない特徴を有している。

すなわち、ｆｉｔ連続気孔を計画的に出来る。

（１１）砥石構造の三要素（砥粒、結合材、気孔）の調
整が容易であること、ｆｉｉｉｌ熱の逸散がレジノイド
砥石より優れていること、ｆｉｖ）弾性がレジノイド砥
石より小さいため精密加工に適していることなどをあげ
ることが出来る。

ビトリファイドボンド砥石は、その結合材を焼成中に溶
化して砥粒間隙を融着し、冷却後強固な結合を示すが、
その作用は最終的には研削刃の顕現に適する力で砥粒を
保持することにあるが、その保持の形は砥石の構造の諸
要素に適したものでなければならない。

また、結合材は焼成後に砥粒間の結合を行なうことか主
な目的であるが、成形中および生砥石、焼成中の砥石の
構造までを最初から計画したとおりに完成品に至らせる
には適切な補助結合材が必要となる。このものは、乾燥
強度を有するが、焼成後に砥石に影響を与えないもの、
あるいは焼成中に消失するようなデキストリン、メリケ
ン粉。

ラドン粉、フ糊、アラビアゴム、メチルセルローズ、カ
ゼイン、ＣＭＣ１水ガラスその他が使用されてきた。

また、砥粒としては各種酸化物、カーバイド、窒化物、
硼化物などが用いられているが、近年は超砥粒と呼ばれ
るダイヤモンド、立方晶窒化硼素（以下ＣＢＮという）
などが盛んに用いられる様になってきた。

特に超砥粒は、硬度が極めて高いところから精密加工に
は欠かすことが出来ないものであるが。

砥粒そのものが極めて高価であるため、砥石強度の増大
と研削性もあるとのことで、アルミナ質砥粒や炭化ケイ
素砥粒を併用することが知られている。（特公昭５２−
３１４７、特公昭５６−４１また、切削性を改良するた
め気孔の増大をはかり、有機質粘着剤の添加（特公昭５
６−４１３９１）、砥粒径の２−４倍の粒子径を有する
有機性粒子を配合し、成形焼成する方法（特開昭５９−
１６１２６９）など種々の提案がなされている。

しかし、これらの提案はいずれも一長一短あって、成形
工程、例えば超砥粒、ビトリファイドボンド（結合材）
及び骨材を混合し、金型に充填し加圧成形するが、成形
がうまく行かなかったり、あるいは型抜きが困難になっ
たり、場合によっては気孔の不均一性、砥石の強度など
に欠陥を招じたり、何れかの障害が避けられなかった。

［発明が解決しようとする課題］上記の技術の中で、骨材を使用する砥石は骨材の使用に
起因する切粉の溶着や目詰まりが発生しやす（、切れ味
が充分とはいえなかった。一方高気孔の砥石を目的とし
た技術は、気孔に起因する砥石の強度低下、気孔の不均
一性などがうまく解決されず、問題がある。

さらに溶着や目詰まりの問題の解決のため軟らかな骨材
を使用する例も提案されてはいるが、溶着も目詰まりも
一部しか解決されず、切れ味も僅かしか改首されないの
でうまい解決策とはなっていない。

［課題を解決するための手段］気孔率を増やせば強度は低下するが切れ味は良くなるこ
とはよく知られているが、本発明は強度を落さず切れ味
の良い砥石を提供するものである。

本発明者らはこの課題に取り組み、砥石の強度を落すこ
となく、高気孔率で骨材が被削材や切粉と干渉しないた
めに、骨材を平均粒径がＩａｍ以下である微粉とするこ
とで一応の解決を見た。

さらに成形工程において、成形の容易性、型抜きの容易
性、生砥石の強度の向上などを得るため、熱硬化性樹脂
を使用し、その硬化温度にまで加熱し、熱硬化性樹脂を
硬化させ生砥石のそれ以降の工程の取扱の容易さを確保
した。この熱硬化性樹脂は、砥石の焼結工程が酸化性雰
囲気で行なわれるため完全に消失し、焼結後の砥石には
全く影響を与えない。

以下、製造方法と共に本発明の詳細な説明する。

本発明で超砥粒とは、ＣＢＮ、ダイヤモンド等の超硬物
質であり、粒度は通常砥石用として用いられているもの
全てに適用できる。近年特に細粉の利用が開発されてい
るが、本発明はその目的からみても粒度に制限はない。

量的には、１５〜５５ｖｏＩ２％である。１５ｖｏｌ％
より少ないときは、ＷＡＳＡなどの在来の砥石と性能的
に大差がなくなる。また、ビトリファイドボンドあるい
は骨材の配合ｌが当然に多くなるので各種の問題（後述
）が避けらね、なくなる２これとけ逆に５５ｖｏ！！％
以」二になると、この分ビトリファイドボンドの量の゛
減少、気孔率の減少などを伴うため、切削性のよい高気
孔砥石をｆｇＪ造するのが困難となってくる。

次に、結合材としてのビトリファイドボンドは通常超砥
粒用として使用されているものは全て使用できる９配合
すべき量は１０〜３０ｖｏＩ２％である。ｌ　０ｖｏｌ
％を下回ると、超砥粒の固定力が弱く砥粒の脱落が多く
なり、工具としては不遣当なものとなる。一方、３０ｖ
ｏＩ２％以」二になると、ボンドが多くなり過ぎて、砥
石が発泡し易くなり、またうまく成形できたとしても切
れ味が低下した砥石となりやすい。

骨材としては、酸化物系のものであって、アルミナ、ム
ライト、ジルコニア等が含まれ、平均粒径約２Ｌｊ、ｍ
以下の微粉を使用する。

骨材の粒度としては、はぼ２μｍ以下のものがよく、こ
れ以上の粒度となると被削材と干渉し始め、研削動力が
大きくなり切れ味も悪くなる。

配合量についても、２〜ｌ　Ｏｖｏβ％であって、これ
以下であると砥石が発泡し膨張し易く、仕様通りのサイ
ズの砥石を製造することか困難になる７一方、１ｏｖｏ
Ｉ２％を越えて配合すると、ボンドの溶けが悪くなり、
また製造した砥石の砥粒も脱落し易くなり、工具として
は劣ったものとなり易い。

この結果、従来の如く平均粒径の大である骨材を使用し
た場合と比較して、両方共にほぼ同じ様に強化するが、
研削に際しては１粒径が十分に微細であるためほとんど
研削に関与せず、したがって切れ味を損なう切粉の溶着
や目詰まりがなく、適度に切削刃が再生されるものと推
定している９補助結合材として使用する熱硬化製樹脂と
しては、フェノール樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂な
ど通常の熱硬化性樹脂を使用できる０通常使用されるデ
キストリン、メリケン粉などの補助結合材では充分な強
度が得られず、生砥石の取扱の困難性だけでなく、気孔
率を高く確保することも困難になる。

配合量は５〜３０ｖｏｆ２％である。５ｖｏβ％以下だ
と生砥石の強度、保持に充分でなく、また、３０　ｖ　
ｏ　１２％を越えた配合は、カサが大きくなるため成形
時に弾性を有し、加圧を解除したとき弾性回復が生じて
砥石割れの原因となる６熱硬化性樹脂を使用したため、
その硬化温度、例えば１５０〜１６０℃位まで加熱し、
硬化させてから型抜きすれば成形も型抜きも容易に行な
える。

この生砥石は次に焼成するが、その温度は使用したビト
リファイドボンド成分によって好ましい温度は若干異な
るが、通常は８００〜１０５０℃程度の）温度が必要で
ある。これより低温であると、ビトリファイドの溶けが
悪＜、出来た砥石の砥粒の保持力が小さいため、砥粒の
脱落が多くなる。一方、あまり高温であると発泡、膨張
を生じ易くなる。

これらの量的割合は、焼成後の砥石として容積で示せば
、砥粒１５〜５５ｖｏｉ！、％、ビトリファイドボンド
１０〜３０ｖｏｌ％、骨材（微粉）２〜１０　ｖ　ｏ　
（１，％、気孔２０−５０　ｖ　ｏ　１２％である。原
料組成として、超砥粒１５〜５５ｖｏｌ％、骨材２〜１
０ｖｏｌ％、ビトリファイドボンド１０〜３０ｖｏβ％
、熱硬化性樹脂５〜３０ｖｏＱ％であるが、熱硬化性樹
脂は焼成段階で燃焼して気孔になるためか、砥石構成と
あまり大きな差はないようである［実施例１以下、実施例により本発明を説明する。

（実施例１）ＣＢ　Ｎ砥粒（ＳＢＮ−Ｂ昭和電工製、粒度１７０／２
００）２５ｖｏｌ％とホウケイ酸系のビトリファイドボ
ンド（ＳｉＯ□７５％、Ａｆｆ。

０．３％、Ｂ２０３１０％、残アルカリ及びアルカリ土
類金属酸化物）２８ｖｏｊ２％に骨材（アルミナ、平均
粒径０．４５μ）７Ｖｏｆｆ％を加え、−次結合材とし
てフェノール樹脂を砥石容積の１５ｖ０２％を加えたも
のを原料（気孔２５ｖｏＩ２％）とした、ＣＢＮ砥粒、
ビトリファイドボンドおよび骨材の比率は焼成後の砥石
が容積割合で砥粒２５ｖｏＱ％、ビトリファイドボンド
２８ｖｏ１２％、骨材７ｖｏＪ２％、気孔率４０ｖｏｌ
％になった。加圧成型と同時に金型温度が１５０〜１６
０℃になるまで加熱した。この後、９５０℃で６時間保
持の条件で焼結した。

（比較例１）ＣＢＮ砥粒（ＳＵＮ−Ｂ昭和電工製、粒度１７０／２０
０）とホウケイ酸系のビトリファイドボンドにアルミナ
ＷＡの骨材（粒度＃２２０）を加え、−次結合材として
４％水溶液のアラビゴムを原料の５ｗｔ％を加えた。Ｃ
ＢＮ砥粒、ビトリファイドボンドおよび骨材の比率は焼
成後の砥石が容積割合で砥粒２５ｖｏＩ２％、結合材２
８ｖｏＩ２％、骨材１７ｖｏｌ％、気孔３０ｖｏｔ２％
になる様に配合割合を決定して作成したものである。加
圧成型後、９５０℃で６時間保持の条件で焼結した。

（比較例２）実施例１における骨材（平均粒径０６４５μｍ）に代え
て、平均粒径３μｍのアルミナ粉末を使用した以外は全
く同じ製造法を繰り返した６以上の方法で砥石用セグメ
ントを作成し、これをアルミ台金上にエポキシ系の接着
剤で張り付は砥石にした。研削性能を調べるため、以下
の条件で研削試験を行なった。

砥石＋　１４ＡＩ型１５０°ｘ　Ｌ２５’ｘ　１５”　
ｘ　５’ｘ　３Ｘｘ　７６．２’研削盤：横軸平面研削
盤（砥石軸モータ３．７ＫＷ　ｌ被削材：ＳにＨ５１ｆ
Ｈ１１Ｇ６２〜６４）被研削面２００慣×１００關５Ｋ
ＩＩＩＩ　ｆＨＲｃ６２−６４１被研削面２００ｍＸ　
１００ｍｍ研削方法：湿式平面トラバース研削砥石周速度：　１５００ｒＭ／分、テーブル速度：　１
５ｎ＋／分切　込：　　２０ＬＬ、クロス送り　２ｒｓ
ｒｓ／バス研削液：ソリュブルタイプ、５０倍液、９ρ
／分上記の条件で、被削材を各々＃６０ｃｃづつ削った
時に得られた試験結果を表１にまとめた。

（以下余白）表１研削比＝被削材研削量／砥石損耗量研削動カニ砥石軸モータの研削時の消費電力（Ｗ）（以
下余白）［効果Ｊ以上の結果からもわかる様に、本発明の砥石は研削量は
同一でも研削動力が小さくて済み、切れ味が優れている
ことが明らかであり、また研削比の値も大きく、砥石の
寿命が長いことも明らかである。

すなわち、骨材を微粉化することにより、骨材を研削に
関与させず、さらに熱硬化性樹脂を併用することにより
生砥石の取り扱いを容易にしながら気孔率を高くして研
削性を高めた。

本発明は、従来骨材の使用が砥石の強度向上には資して
も、研削に関与して切れ味を悪くしていたのを完全に刈
除したものである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）砥石の骨材として、平均粒径２μｍ以下の微粉を
使用した超砥粒ビトリファイドボンド砥石。
（２）超砥粒１５〜５５ｖｏｌ％、骨材として平均粒径
２μｍ以下の酸化物微粉２ｖｏｌ％〜１０ｖｏｌ％、ビ
トリファイドボンド１０〜３０ｖｏｌ％、残り気孔であ
る超砥粒ビトリファイドボンド砥石。
（３）超砥粒１５〜５５ｖｏｌ％、平均粒径２μｍ以下
の酸化物微粉２〜１０ｖｏｌ％、ビトリファイドボンド
１０〜３０ｖｏｌ％、熱硬化性樹脂５〜３０ｖｏｌ％を
混合し、成形して８００〜１０５０℃で焼結させること
を特徴とする超砥粒ビトリファイドボンド砥石の製造方
法。
（４）超砥粒１５〜５５ｖｏｌ％、平均粒径２μｍ以下
の酸化物微粉２〜１０ｖｏｌ％、ビトリファイドボンド
１０〜３０ｖｏｌ％、熱硬化性樹脂５〜３０ｖｏｌ％を
混合し、金型にて成型、１５０〜１６０℃に加熱後金型
より取り出し、ついで、８００〜１０５０℃で焼結させ
ることを特徴とする超砥粒ビトリファイドボンド砥石の
製造方法。