JPH0265974A - セラミック焼結保持体部を有する超砥粒ビトリファイド砥石 - Google Patents

セラミック焼結保持体部を有する超砥粒ビトリファイド砥石

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JPH0265974A
JPH0265974A JP21237188A JP21237188A JPH0265974A JP H0265974 A JPH0265974 A JP H0265974A JP 21237188 A JP21237188 A JP 21237188A JP 21237188 A JP21237188 A JP 21237188A JP H0265974 A JPH0265974 A JP H0265974A
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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、セラミック焼結保持体部を有する超砥粒ビト
リファイド砥石車などの超砥粒ビトリファイド砥石に関
する。
(従来の技術) ビトリファイド砥石は砥粒結合剤として磁器質結合剤を
用いこれを融化焼結した砥石であり、ビトリファイド超
砥粒砥石は、−膜内に、高価な立方晶形窒化ホウ素、ダ
イヤモンド等の超砥粒を有効に使用できる様に、安価な
セラミック質の保持体の表面に前記超砥粒と磁器質結合
剤から成る比較的薄い超砥粒層を設は一体化された構造
をしている。
このような構造のビトリファイド超砥粒砥石として特公
昭52−3147号公報には、セラミック焼結体、アル
ミナ質若しくは炭化ケイ素質の砥粒または両者の混合砥
粒を骨材として用いたビトリファイド砥石類似物を保持
体とし予め焼結し、該保持体の表面に等軸晶系窒化ホウ
素砥粒又は等軸部系窒化ホウ素砥粒と骨材としてのアル
ミナ質、結合剤としてホウケイ酸ガラス質原料との混合
物を650〜950℃の比較的低い4度で融化焼結(ビ
トリファイド)して製造された等軸部系窒化ホウ素砥粒
を含むビトリファイド超砥粒砥石が記載されている。
(本発明が解決しようとする問題点) しかし、に記特公昭52−3147号公報に記載の超砥
粒ビトリファイド砥石は、超砥粒層の形状及び寸法精度
、保持体部と超砥粒層との接着力等が十分でなかった。
そのため、砥石使用時に使用周速度に耐えられず、保持
体部から超砥粒層が剥離する場合もあった。このような
剥離は超砥粒層が薄くなるほど顕著であった。
また、保持体部にはより強度の大きいものが望まれてい
た。特に保持体部が大型のものについてはより一層望ま
れていた。この対策として1例えば外径300 mm以
上、厚み30m+s以上の大物砥石は。
厚み方向で30 +n+i以下の砥石車を複数個製造し
、これを有機接着剤等で厚み方向に接着し製造していた
が、砥石の接着箇所が研削特高速回転に対し強度的にあ
るいは動的バランス上不安定でありかつ接着箇所が外周
研削面内に存在するため製造時および使用前後の研削面
の精度自体不十分で長時間の整形工程を要すると共に、
研削面に不均一な領域が存するため研削に使用した場合
高精度加工の弊害となっていた。
また、従来のh°法では超砥粒層の厚さが3 mm以上
の砥石しか製造できないので超砥粒を必要以上に使用し
なければならず、砥石のイニシャルコストを上Rさせて
いた。例えば厚さ3II1mのセンタレス砥石は、寿命
が数十年に達し、1mm以下で十分耐久性があるはずの
ものである。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決したセラ
ミック焼結保持体部を存する超砥粒ビトリファイド砥石
を提供することである。
(問題点を解決するための手段) 本発明によれば、無機質固体粒子骨材と磁器質結合剤と
から成るセラミック焼結保持体部と、超砥粒及び磁器質
結合剤から成る焼結超砥粒層との界面に、厚さ5〜15
μmの焼結セラミック質結合剤層を何することを特徴と
するセラミック焼結保持体部ををする超砥粒ビトリファ
イド砥石により上記目的が達成できる。前記無機質固体
粒子骨材は最密充填となるよう粒度配合されていること
が好ましい。
さらに、無機質固体粒子骨材が、50〜70容積%の粒
径30〜50μmの粒子と、30〜50容積%の粒径1
0〜30μmの粒子とから成ること、セラミック焼結保
持体部が、直径300市以上高さ305m以上の円筒形
であること、焼結超砥粒層の厚みが1.5111!1以
下であることはそれぞれ好ましい。
(好適な実施の態様) 焼結超砥粒層の砥粒は、立方晶窒化ホウ素と同等以上の
硬度をaする超砥粒であり、このような砥粒として立方
晶窒化ホウ素砥粒2人工若しくは天然のダイヤモンド砥
粒等がある。焼結超砥粒層は、砥粒率が25〜55容積
%、気孔率が25〜45容積%、結合剤率が12〜32
容積%、集中度が25〜220であることが好ましい。
セラミック焼結保持体部は、製造時および使用時の熱的
衝撃に起因する応力をより一層減少ないし緩和のため焼
結超砥粒層と同等の熱膨張係数。
即ち焼結超砥粒層に対して±I X 1o−6/’Cの
範囲内の熱膨張係数(焼結後)を有することが好ましい
。例えば300−800℃間の焼結超砥粒層(焼結後)
の熱膨張係数が5 X 1o−6/”Cの場合には、焼
結保持体部の熱膨張係数は5±I X 1o−6/”C
の範囲内が好ましい。そのため無機質固体粒子骨材とし
てムライト、SiC等を用いることができる。
セラミック焼結保持体部の構成は一例として。
砥粒45−55容積%、磁器質結合剤15〜25容積%
気孔率25−35容積%とすることが好ましい。
焼結超砥粒層の超砥粒の集中度が高い場合には、焼結保
持体部の無機質固体粒子骨材として超砥粒と同様の熱膨
張係数を示す骨材が、超砥粒層と保持体部との間の応力
緩和または減少のために好ましく、超砥粒が立方晶窒化
ホウ素の場合にはムライト又はSiCが好ましい。
セラミック焼結保持体部の固体粒子骨材の粒度配合は、
焼結保持体部の強度を最大にするため。
固体粒子骨材が最密充填するように行う。無機質固体粒
子骨材は3粒径30〜50μmの粒子が50〜70容積
%と9粒径lO〜30μmの粒子が30〜50容積%と
から成ることは好ましい。例えば、固体粒子骨材がムラ
イトビーズと電融ムライトの場合には、ムライトビーズ
より細粒の電融ムライトの粒度番手がムライトビーズの
番手の2〜3倍の粒度番手になることが好ましい。
セラミック焼結保持体部の超砥粒層を形成すべき研削面
対応面は、必要に応じ、精密加工されている。砥石外周
が研削面となる場合同軸度(ないし円筒度)が、砥石側
面が研削面となる場合には面の平坦度が所定の値以上に
仕上加工されている。その面にセラミック質結合剤層を
接合する。
セラミック焼結体保持部の寸法精度は外径と穴径の同軸
度では3/ LoomI1以内に仕上加工されている。
焼結セラミック質結合剤層のセラミック質結合剤は、砥
石として要求される所定の強度でセラミック焼結保持体
部及び焼結超砥粒層と焼結するものであればセラミック
焼結保持体及び焼結超砥粒層の結合剤と異なっても良い
が、セラミック焼結保持体部及び焼結超砥粒層の磁器質
結合剤と同−又は類似の結合剤であることが好ましい。
焼結セラミック質結合剤層は、焼結保持体部と焼結超砥
粒層との界面に設けられ一体化されている。焼結セラミ
ック質結合剤層は、砥石として要求される所定の強度を
発揮できる範囲の量で設ける。無機固形分換算で3×1
0〜7 X 10−2g / cシの範囲が好ましい。
この範囲より少ない場合には、焼結セラミック質結合剤
層を設けたことによる接合強度が十分発揮されず、また
この範囲より多い場合には、焼結保持体部と焼結超砥粒
層との接合強度が低下する。
セラミック焼結保持体部と焼結超砥粒層との界面にセラ
ミック質結合剤層を設けて成る一体成形体は、セラミッ
ク質結合剤層の厚さが5〜15μ−となるようにセラミ
ック結合剤層を介在させる。厚み5μm未満では接合力
が不十分であり、 15μmをこえるとやはり十分な接
合力が生じない。
熱膨張係数を考慮して、一体成形体を構成するセラミッ
ク焼結保持体部の無機質固体粒子骨材の材質としてはム
ライト又はSiCが好ましい。
本発明の砥石は、焼結超砥粒層の厚みが1.5am以下
はもちろん1市以下、さらに0 、5 +u以下のもの
を高精度に有することができ、かつセラミック焼結保持
体部との間に高い接合力をもっている。
(実施例) 図面の第1図及び第2図に基づいて次の実施例1及び2
の超砥粒ビトリファイド砥石を説明する。
実施例1 円筒形状であって、その円筒の軸方向に孔を有するセラ
ミック焼結保持体部(1)は、ムライトビーズ(880
)(JISR6001をセラミック原料に転用した)、
電融ムライト(11180)及び第1表の磁器質結合剤
から成る。焼結セラミック質結合剤層(2)は、前記セ
ラミック焼結保持体部(1)の磁器質結合剤と同一組成
であり、前記セラミック焼結保持体部(1)の外周面と
焼結超砥粒層(3)との界面に15μmの厚さで存在す
る。前記焼結超砥粒層(3)は、立方晶窒化ホウ素砥粒
($80) 、及び前記セラミック焼結保持体部(1)
の磁器質結合剤と同一組成の磁器質結合剤から成り、前
記焼結セラミック質結合剤層(2)を介して前記セラミ
ック焼結保持体部(1)と強力に接合する。
(以下余白) 第  1 表 実施例2 円筒形状であって、その円筒の軸方向に孔を存するセラ
ミック焼結保持体部(21)は、ムライトビーズ(1:
80) 、電融ムライト(喜180)及び第1表の磁器
質結合剤から成る。焼結セラミック質結合剤層(22)
は前記セラミック焼結保持体部の磁器質結合剤と同一組
成であり、前記セラミック焼結保持体部(21)の小川
な側面と焼結超砥粒層(23)との界面に5μmの厚さ
で存在する。前記焼結超砥粒層(23)は、17.方晶
窒化ホウ素砥粒($80) 、及び前記セラミック焼結
保持体部(21)の磁器質結合剤と同一組成の磁器質結
合剤から成り、前記焼結セラミック質結合剤層(22)
を介して前記セラミック焼結保持体部(21)と強力に
接合する。
(製造例) 製造例1 骨材としてムライトビーズ#60を34容量部及び電融
ムライト#180を22容量部、セラミック質結合剤と
してMgO−CaO−BaO−Li20−Z「0−P2
O3を含む5iO2−A℃203一8203の組成が第
1表の磁器質結合剤を16容量部、からなる外径349
m++s、厚み100關、穴径150mm、同軸度3/
1ooa+m以内であるセラミック焼結保持体部の外周
面(研削面に対応する表面)に厚みlO−のセラミック
質結合剤層を設ける。この外周面に超砥粒として立方晶
窒化ホウ素砥粒(1180) 55容量部、第1表の組
成の磁器質結合剤1B容量部、から成る厚さ1市の超砥
粒層を設け、外径351m+s、厚み100mm、穴径
150 mmの一体成形体を得る。この一体成形体を窒
素雰囲気中900℃で40時間焼成し、セラミック焼結
保持体部を有する超砥粒ビトリファイド砥石を製造した
。1年間研削加工に使用しているが、焼結超砥粒層の剥
離。
変形、亀裂は発生していない。
製造例2 製造例1の磁器質結合剤の代りに、MgO−Ca0−L
i  Oを含むS t OA i 20 aB 203
Z n OP b Oの組成が第1表である磁器質結合
剤を使用した一体成形体を750℃×30時間で焼成し
た以外は製造例1と同一のセラミック焼結保持体部を有
する超砥粒ビトリファイド砥石を製造した。1年間研削
加工に使用しているが、焼結超砥粒層の剥離、変形、亀
裂は起こっていない。
(接合強度比較試験) テストピース 実験例A 製造例1と同様の製造方法により、4mmX6mm×2
0市の直方体の焼結保持体部の4市×6市の面の一方と
、4mmX6mmx20關の直方体の超砥粒層の(横)
4mmx(縦)6mmの面の一方とが塗付量1、Qx 
、ロー2g/ cdのセラミック質結合剤層を介して一
体化し焼結して成るテストピースA0実験例B 前記テストピースAにおいて、セラミック結合剤層の塗
付量を5.OX lo−2g / c−として焼結して
成るテストピースB0 実験例C 前記テストピースAにおいて、セラミック結合剤層の塗
付量を10.OX 10−2g / cシとして焼結し
て成るテストピースC0 実験例D ムライトビーズ#60を電融ムライト#180に代えた
(骨材の粒度配合がない)以外は前記製造例1と同様の
製造により+  4 m+sX 6 mmX20mmの
直方体の焼結保持体部の4 mm x 6 mmの面の
一方と。
4mmX6mmX20市の直方体の超砥粒層の(横)4
mmX(縦)6市の而の一方とが塗付ffl 5.OX
lo−2g/c−のセラミック質結合剤層を介して一体
化し焼結して成るテストピースD0 比較実験例1 前記テストピースAと同一形状1寸法および組成である
が、セラミック質結合剤層を宵さない焼結テストピース
試験ノJ°法 前記各テストピースの接合部分に縦(6關)の方向にス
パン30 mmで荷重を加え界面が剥離する時の荷重を
測定し接着強度を求めた。
試験結果 試験結果を第3図に示す。第3図により、従来技術と同
様の比較実験例1に較べ1本発明の実験例は2.5〜4
倍程度の接合力を示す。
なお、一般に磁器質結合剤を用いた砥石をエポキシ系接
着剤で(保持体に相当する)支持体に接首した場合、支
持体(鋼、ビトリファイド砥石)に対する剥離を生ずる
接着強度は200kgf/cd程度である。本発明によ
れば200kgf’/cdをはるかに越えて400kg
f/cdレベル以上の接合強度が得られる。
(作用及び効果) 本発明において、セラミック焼結保持体部の無機質固体
粒子が最密充填する粒子形状、大きさ。
六角゛率等を有する場合は、該骨材とセラミック質結合
剤とから成るセラミック焼結保持体の強度が大きくなり
、砥石を大型化でき、また、形成されるセラミック焼結
保持体部が緻密になり精密な表面加工が可能となるので
、均一かつ精密な厚さの焼結セラミック質結合剤層と焼
結超砥粒層とを有し得る。
セラミック焼結保持体部と焼結超砥粒層との界面に存在
する焼結セラミック質結合剤層は、セラミック焼結保持
体部と焼結超砥粒層とを強力に接合するので1本発明の
砥石は、使用時にセラミック焼結保持体部から焼結超砥
粒層が剥離しない。
本発明の超砥粒ビトリファイド砥石においてセラミック
焼結保持体部の無機質固体粒子を最密充填する場合は、
保持体部の強度が大きく外径300mm以−L、厚み3
0mm以りの一体構造の超砥粒ビトリファイド砥石を可
能とし、かつその外径と穴径の同軸度が3/ 100m
m以内の高精度仕上げをも可能とする。本発明の超砥粒
ビトリファイド砥石は。
焼結超砥粒層の厚みが1.5m膳以下(さらに1m層以
下)にしても使用時に保持体部から剥離したり亀裂等も
発生しない。さらに、焼結超砥粒層が均一な厚みの砥石
にできるので、高価な超砥粒の余分な使用を削減でき、
超砥粒砥石のイニシャルコストを低減できる。
また9本発明の超砥粒ビトリファイド砥石は。
砥石外径は510 mm程度まで可能であり、軸方向厚
みは技術的には制限されず1例えば200關程度のもの
も一体構造にできる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は2本発明のセラミック焼結保持体部
を仔する超砥粒ビトリファイド砥石の実施例を示す図で
ある。第3図は接合強度比較試験の試験結果を示す図で
ある。 1.21・・・セラミック焼結保持体部2.22・・・
焼結セラミック質結合剤層3.23・・・焼結超砥粒層 出願人  株式会社ノリタケカンパニーリミテド代理人
  弁理士  加 藤 朝 道 第 図 第2図 弗 図 例 例 例 例

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)無機質固体粒子骨材と磁器質結合剤とから成るセ
    ラミック焼結保持体部と、超砥粒及び磁器質結合剤から
    成る焼結超砥粒層との界面に、厚さ5〜15μmの焼結
    セラミック質結合剤層を有することを特徴とするセラミ
    ック焼結保持体部を有する超砥粒ビトリファイド砥石。
  2. (2)前記無機質固体粒子骨材が最密充填する粒度配合
    からなる請求項1記載の超砥粒ビトリファイド砥石。
  3. (3)前記無機質固体粒子骨材は、50〜70容積%の
    粒径30〜50μmの粒子と、30〜50容積%の粒径
    10〜30μmの粒子とから成ることを特徴とする請求
    項2記載のビトリファイド砥石。
  4. (4)前記セラミック焼結保持体部が、直径300mm
    以上高さ30mm以上の円筒形であることを特徴とする
    請求項1ないし3の一に記載の砥石。
  5. (5)前記焼結超砥粒層の厚みが1.5mm以下である
    ことを特徴とする請求項1又は4記載の砥石。
JP21237188A 1988-08-29 1988-08-29 セラミック焼結保持体部を有する超砥粒ビトリファイド砥石 Expired - Lifetime JPH0716882B2 (ja)

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