JPH01316174A

JPH01316174A - ビトリファイド超砥粒砥石

Info

Publication number: JPH01316174A
Application number: JP63146752A
Authority: JP
Inventors: Akira Nagata; 晃永田; Takao Yogo; 余語　隆夫
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 1988-06-16
Filing date: 1988-06-16
Publication date: 1989-12-21
Anticipated expiration: 2010-03-01
Also published as: US5095665A; JPH0716881B2

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］本発明は砥粒をビトリファイド結合剤で結合してなるビ
トリファイド砥石に関し、特に砥粒として超砥粒を用い
てなるビトリファイド超砥粒砥石に関する。

〔従来技術及び課題］ビトリファイド砥石には、宵機質の気孔形成剤を用いる
ことによって気孔を形成させたものがある。しかし、こ
の種のビトリファイド砥石は焼成時において気孔形成剤
が除去されてしまう関係上、砥粒の保持力が低下すると
いった問題があった。

一方、低集中度の超砥粒砥石の場合、経済的見地から無
機質耐摩耗材を混入するこ−とが行なわれている。しか
し、この場合には研削条件によっては、耐ｊ￥耗材が磨
滅摩耗して研削に支障をきたすので頻繁に目立てが必要
になりビトリファイド超砥粒砥石としての利点を充分に
発揮できない事態を生じていた。

そのため、気孔を形成する材料として無機質中空状物質
を使用し、砥↑６の保持力を低下させることなく、１」
立てを簡易化できる超多孔質な構造をもったビトリファ
イド砥石が開示されている（特開昭６２−２５１０７７
）。しかし、この砥石は、無機質中空状物質の二が原料
組成で４５〜５５％（容量％）までの範囲内では効果が
見られるものの、さらに低集中度ないしは多孔質の砥石
を製造するため無機質中空状物質の瓜を増加すると、砥
粒の保持力の低下、又彼加１ニ物の面粗度の低下を生ず
るおそれがある。

本発明の目的はかかる技術背景下において低集中度の砥
石とした場合であっても、超砥粒の特性を充分に活用で
き、特に被加工物の面粗度を高水準に維持し、しかも砥
粒保持力が低下せず、目立ての容易化を図ることができ
るビトリファイド超砥粒砥石を開発することにある。

［課題の解決手段］本発明者は、とトリファイド超砥拉砥石について、特に
低集中度のものを対象にして、その構造を変化すべく師
々の研究を重ねた結果、特定の充填材を含有せしめたと
ころ、極めて優れた結果を得たため、ここに提案するも
のである。即ち。

本発明は、」−述の課題を下記手段によって解決する。

砥粒及び第１．第２充填材をビトリファイド結合剤で結
合してなる砥石であって。

砥粒が超砥粒からなり。

第１．第２充填材の軟化点はともに超砥粒用ビトリファ
イド結合剤の固ｑ焼成温度よりも高く。

第１充填材が結合剤の焼成前後において中空状態を維持
するセラミックスであり。

第２充填材が非中空状態で存在するセラミックスである
。

ビトリファイド超砥粒砥石。

［好適な手段及び作用］本発明に係るビトリファイド超砥粒砥石は、特に低集中
度、又高気孔率のものを対象とする。−般砥？＋？、に
比して極めて高価な超砥粒の使用量を極力低減しつつ、
超砥粒の高研削性を活かし、汎用性ある超砥粒砥石を提
供するためである。砥粒の集中度は５〜１００未満、好
ましくは２５〜７５にするとよい。気孔率は３５％〜７
０％、好ましくは４０％〜６０％にするとよい。この気
孔率は通常の気孔形成剤（例えばナフタリン、レジン粉
末等）の揮発等により粒間及び結合剤の間隙に生ずるも
の（粒間気孔）、及び第１充填材の存在によるものの両
者を包含する。第１充填材は砥石中に中空状態で存在す
るからである。超は拉はＣＢＮ又はダイヤモンド砥粒な
どの超硬質の砥粒をいい、場合によってはこれらの混合
物であってもよい。好ましくはヌープ硬度３０００以」
二のものをいう。砥粒の粒度は使用１］的に応じて適宜
選択できるが、精密研削ないし超精密研削の場合・１例
えば＃６０〜＃　３０００の範囲にするとよい。又、ビ
トリファイド結合剤は砥粒として超砥粒を用いた場合に
適するもの９例えばホウケイ酸ガラス系、ナマリーホウ
ケイ酸ガラス系のガラスを用いるとよい。結晶化ガラス
であってもよい。例えば、特公昭５２−２７３９４に開
示されたものが挙げられる。結合剤率は適宜選択でき１
例えば砥石として１５〜３５％の範囲にするとよい。

本発明のビトリファイド超砥粒砥石は、第１充填祠及び
第２充填材を含有しなければならない。

低集中度又は高気孔率とした場合であっても。

研削性に優れ、砥粒保持力を適切な範囲のものとし、か
つ目立てを容易ないしは不要にするためである。第１．
第２充填材は原料組成（容量％）について合計で２５〜
８０％、好ましくは３０〜６０％含有されるとよい。又
、第１．第２充填材は、それらの軟化点がともに超砥粒
用ビトリファイド結合剤の固何焼成ｌ！ｉ度よりも高く
なければならない。結合剤の焼成による砥粒保持力等へ
の悪影響を防止するためである。超砥粒用ビトリファイ
ド結合剤の固有焼成温度（以下、「超ビト焼成温度」と
いう。）とは、砥粒として超砥粒、結合剤としてビトリ
ファイド結合剤を使用した場合における結合剤の最適な
焼成温度域をいう。超ビト焼成温度は砥粒として一般砥
粒を使用した場合におけるビトリファイド結合剤の固有
焼成温度よりも低く。

６５０℃〜１０００℃、好ましくは７００℃〜９５０℃
の範囲の焼成温度である。上限を超えると超砥粒に劣化
が起こり下限未満であると強度発現に支障をきたす。よ
り具体的には、使用されるビトリファイドの種類に応じ
て採択される。第１．第２充填材の軟化点は超ビト焼成
温度よりも５０℃以」二、好ましくは　１００℃以」二
高いものであるとよい。具体的には、第１充填材の軟化
点は７００℃以上、好ましくは１０００℃以」−にする
とよく、又第２充填材も同様に考えてよい。

第１充填材は結合剤の焼成前後において中空状態を維持
するセラミックスからなる。その含有率を変化させるこ
とによって砥石の気孔率を簡単に調節でき、特に高量・
孔率のものとなし得２　ビトリファイド結合剤と相俟っ
て目立てを容易ないしは不要にでき、しかも砥石の焼は
発生を防止できる。そのｍ（原料組成、８二％）は、１
〜５５％。

好ましくは１０〜３５％にするとよい。

第１充填材の例としては、下記のものがあげられる（カ
ッコ内は軟化点）。

ガラスバルーン　　　（１０００℃）シラスバルーン　　　　（９００℃）炭素系バルーン　　　（９００℃）アルミナ系バルーン　（１５００℃）石炭灰バルーン　　　（１３００℃）結合剤との反応性及び中空維持性を考慮した場合、ガラ
スバルーン、シラスバルーン、石炭灰バルーンが好まし
く、中でも石炭灰バルーンが量適である。

第１充填材の直径および壁厚は、研削時に容易に破壊さ
れて自生作用を阻害しない程度のものであることが好ま
しい。第１充填材の熱膨張係数（α）は１粒子間応力に
よって結合剤ブリッジにクラックを発生させないために
、ビトリファイド結合剤のそれとほぼ同程度のものであ
ることが好ましい。例えば、超砥粒のαに対して±２　
ｘ　１０＝に一’　（室温〜５００℃）の範囲内にする
とよい。石炭灰バルーンは熱膨張係数が超砥粒及びビト
リファイド結合剤のそれに近いことから好適である。第
１充填材の粒度は、超砥粒の平均粒径の１ノ２〜２倍程
度、より好ましくはほぼ一致させることが好ましい。多
孔質体であるパーライトも適用できるが、中空物質であ
るバルーンの方が好ましい。

第２充填材は非中空状態で存在するセラミックスからな
る。超砥粒の優れた研削性を活かしつつ、低集中度の砥
石とし、しかも砥石保持力の低下を極力抑制できる。そ
の塁（原料組成、容量％）は、５〜３５％、好ましくは
９〜３０％にするとよい。

第２充填材は、その耐・大度が７００℃以上、好ましく
は１０００℃以上であることが好ましい。焼結時におい
て第２充填材の変形割れ、溶融、結合剤中への溶は込み
等による変化、変質を避けるためである。また、耐火度
が７００℃以上であっても塩基性の強い材料（例えばＭ
ｇＯ，ＣａＯ等）についでは、その反応性によりビトリ
ファイド結合剤に溶は込み、その結合剤自体を改質して
しまうため不適である。

第２充填祠の例としては、Ａで２０３系、ＳｔＯ−八（
２０３系、ＳｉＣ系、ジルコン、コーデイエライトなど
のセラミックスが挙げられる。

第２充填材の熱膨張係数（α）についても。

第１充填材におけると同様に１粒子間応力によって結合
剤ブリッジにクラックを発生させないために、ビトリフ
ァイド結合剤のそれとほぼ同程度にするとよい。例えば
、超砥粒のαに対して±２’　Ｘ　ｌ０＝Ｋ　”　（室
温〜５００℃）の範囲内にするとよい。シリカアルミナ
系セラミックスのムライト、ＳｉＣはその条件に比較的
近いものであり好適であると言える。第２充填材の粒径
としては。

超砥粒の平均粒径に対し１１５〜２倍程度、好ましくは
ほぼ一致させることが好ましい。

第１．第２充填材について、最適な組合せを挙げれば次
の通りである。即ち、第１充填材として石炭灰バルーン
を超砥粒と同程度の粒径で３０〜４０％（原料組成）使
用し、かつ、第２充填材としてＳｉＣを超砥粒と同程度
の粒径で１０〜２５％（原料ｉｌｌ成）使用するとよい
。これによって乾式研削用において、焼けがなく、加工
物面粗度も良好な砥石が？１１られる。

ビトリファイド結合剤として好ましい組成は次のとおり
である（重量基準）。

（以下余白）Ｓ　Ｌ　０２　　　　　４０〜６０％Ａで２０３　　　２〜１４％８２０３　　　　９〜２５％Ｐ２Ｏ３１〜８％ＲＯ３〜１４％Ｒ２０２〜４％Ｚ　ｒ　０２　　　　　２〜２０％上記において、　ＲＯｉ！　Ｃａ　Ｏ、Ｍ　ｇ　Ｏおよ
びＢａＯより選ばれる１種以上の酸化物、Ｒ２０はＬｉ
　　Ｏ，Ｎａ　　Ｏ，に２０より選ばれる１種以上の酸
化物を示す。

第１．第２充填材の他、所望によりビトリファイド超砥
粒砥石に使用される通常の添加剤２例えば脆化剤、固体
潤滑剤を適量含有させてもよい。

又、製作に際し別途成形助剤ないし気孔形成剤（糊料な
ど）を使用してもよい。

本発明に係るビトリファイド超砥粒砥石は、少なくとも
研削に関与する部分が上述の構成になっていればよい。

例えば、保持体の表面に当該超砥粒砥石部を存在させた
ものであってもよい。

本発明のビトリファイド砥石は、高度な精密部品のり［
開用として好適なものであるが、特に金型研削等の乾式
研削においては、その効果は絶大である。

［発明の効果］本発明のビトリフッイド超砥粒砥石にあっては前述した
ような構成にしたことから１次の様な効果を奏する。

■　第１．第２充填材を存在させたので、超砥粒の優れ
た研削性を活かしつつ、低集中度で任意の気孔率（特に
高気孔率）を何する砥石を得ることができる。

■　第１充填材の存在によって気孔を形成させるので、
高気孔率でありながら均一に分散した微細な気孔が形成
され、気孔形成剤のみによる気孔形成に比して、焼成収
縮に基づく超砥粒保持力の低下を抑えることができる。

又、目立てが極めて容易となり、場合によっては不要と
なる他、第２充填祠単独で使用したものに比しても、使
用時に焼けの少ない砥石を提供できる。従って、特に焼
けの発生し易い研削１例えば乾式研削において有用であ
る。

■　第２充填材の存在によって、第１充填材単独使用の
場合に比して、特に低集中度ないしは多孔質の砥石にお
いて砥粒保持力の低下を極力抑制でき、研削比の増加及
び彼加工物の面粗度の向」二が図られる。

［実施例〕以下本発明を実施例に基づいて説明する。

実施例１　（ＣＢＮ砥粒：集中度５０）・ＣＢＮ砥拉砥
粒　　１４０／　１７０）　　　　　１７容量部・石炭
灰バルーン（９０〜１１５μ）４２′・５ｉＣ（９０μ
〜１１５μ）１７′ ・ビトリファイド結合剤　　　　　　　２４　　″・糊
料　　　　　　　　　　　　　　　　６　″比較例１　
（ＣＢＮ砥粒：集中度５０）・ＣＢＮ砥粒（＃　　１４
０／　１７０）　　　　　１７容量部・石炭灰バルーン
（９０〜１１５μ）５９′・ビトリファイド結合剤　　
　　　　　２４′・糊Ｍ　　　　　　　　　　　　　　
　　６　　″比較例２　（ＣＢＮ砥拉砥粒中度５０）・
ＣＢＮ砥粒（＃　　１４０／　１７０）　　　　　１７
容２部・電融ムライト（９０〜　１１５μ）５９′・ビ
トリファイド結合剤　　　　　　　２４′・糊料　　　
　　　　　　　　　　　　６　″」−記の実施例１．比
較例１．２に係る配合例についてプレス成形し、９００
℃で５時間焼成して外径１８０．厚さ１０．穴径３１．
７５　　（０１１）の砥石を作成し、平面研削を行ない
、研削性能すなわち（ａ）６１ｆ削比、（ｂ）消費電力
、（Ｃ）ドレス率及び（ｄ）被加工物の面粗度について
調べた。その結果を第１〜４図に示す。尚、研削条件及
びドレス条件は下記の通りである。

（以下余白）す［削条件使用機械　　　　・・・平面研削盤研削方法　　　　・・・乾式プランジ研削砥石周速度　
　　　−１６００ｍ　／　１ｎテーブル送り速度　・・
・２５ｍ／ｍｉｎ切　　込　　瓜　　　　　　　　・・
・　５μｍ／ｐａｓｓ肢　　削　　材　　　　　　　・
　Ｓ　　Ｋ　Ｄ　１１　　（ＨＲｏ６１）彼削材寸法　
　　　・・・長さ　Ｉ００ｍｍＸ幅５　ｍｍドレス条件ドレス工具　　　　・・・小石ダイヤ（１／２ｔ）ドレ
ス送りリード−０，２ｍ＋ａ／　ｒｃｖ　ｏｆ　ｗｈｅ
ｅｌ切込量　　　　　　・Ｒ５ｕｌ／　ｐａｓｓ　Ｘ　
ｌ０ｐａｓｓ実施例１の砥石は比較例１の砥石に比べ、
研削比が高く、また波加工物の仕上面？１１度も著しく
良好であることがイつかる（第１図、第３図）。

又、比較例２の砥石では目立てを行なわない場合焼けが
発生した（第２図）。これに対して、実施例１の砥石に
おいては、目立てを施すことなく使用することができる
。さらに実施例１の砥石は比較例２の砥石に目立てを施
したものと比較しても、消費電力が小さく、シかも研削
比が高く、優れた研削性能を示した（第１図、第２図）
。ドレス性に関しても比較例２に対して実施例１の砥石
は優れていることがわかる（第４図）。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は実施例１及び比較例１．２の各砥石につい
て、研削性及びドレス性を調べた結果を示すグラフであ
って。第１図は研削はと研削比との関係を示したもの。第２図は研削量と消費電力との関係を示したもの。第３図は研削量と面粗さとの関係を示したもの、及び第４図はドレス率を示したもの。を夫々表わす。出願人　　　■ノリタケカンパニーリミテド代理人　　
　弁理士　　加　藤　朝　道（外１名）ｌ　　　　　　　第３図研　削　ｌ第４凹 ■ １・＞　　ヌ　；（Ｉ／Ｉ）ｌ　ぜ　沢邪　瓢　−Ｒ３

Claims

【特許請求の範囲】

（１）砥粒及び第１、第２充填材をビトリファイド結合
剤で結合してなる砥石であって、砥粒が超砥粒からなり
、第１、第２充填材の軟化点はともに超砥粒用ビトリファ
イド結合剤の固有焼成温度よりも高く、第１充填材が結
合剤の焼成前後において中空状態を維持するセラミック
スであり、第２充填材が非中空状態で存在するセラミッ
クスである、ビトリファイド超砥粒砥石。
（２）前記固有焼成温度が６５０〜１０００℃の範囲内
にある請求項１記載の砥石。
（３）第１充填材がガラスバルーン、シラスバルーン、
炭素系バルーン、Ａｌ＿２Ｏ＿３系バルーン、石炭灰バ
ルーン又はこれらの混合物である請求項１記載の砥石。
（４）第２充填材がＡｌ＿２Ｏ＿３系、ＳｉＣ系、Ｓｉ
Ｏ＿２−Ａｌ＿２Ｏ＿３系セラミックス又はこれらの混
合物である請求項１記載の砥石。
（５）第１充填材及び第２充填材の熱膨張係数（α）が
超砥粒のαに対して±２×１０＾−＾６Ｋ＾−＾１（室
温〜５００℃）の範囲内にある請求項１記載の砥石。
（６）砥粒の集中度が１００以下である請求項１記載の
砥石。
（７）気孔率が砥石として３５％以上である請求項１記
載の砥石。