JPH05116073A - メタルボンド砥石の製造方法および製造用ペレツト - Google Patents

メタルボンド砥石の製造方法および製造用ペレツト

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JPH05116073A
JPH05116073A JP23057591A JP23057591A JPH05116073A JP H05116073 A JPH05116073 A JP H05116073A JP 23057591 A JP23057591 A JP 23057591A JP 23057591 A JP23057591 A JP 23057591A JP H05116073 A JPH05116073 A JP H05116073A
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JP
Japan
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metal
abrasive grains
mixed
binder
grindstone
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Pending
Application number
JP23057591A
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English (en)
Inventor
Tsutomu Takahashi
務 高橋
Masanobu Osada
正信 長田
Naoto Oikawa
尚登 及川
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 メタルボンド砥石を射出成形により効率良く
製造するとともに、砥粒層中における砥粒の分散を均一
にし、さらに気孔率を高めて切れ味を高める。 【構成】 所定量の予め金属被覆されてなる砥粒1、金
属結合剤粉末、および添加剤を混合し、この混合粉に回
転容器内で加圧転動運動を加え機械的な摩擦圧接作用に
より、個々の予め金属被覆してなる砥粒1の外周に金属
結合剤および添加剤の被覆層2を形成して複合砥粒を形
成する。次に、これら複合砥粒と樹脂結合剤とを混合
し、射出成形機を用いてこれらを金型内に射出成形し、
得られた砥石原型を脱脂および焼結する。これにより、
樹脂結合剤を除去して金属結合剤を相互結合させ、メタ
ルボンド砥石を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、砥石チップを含む各種
形状のメタルボンド砥石を、射出成形法により効率良く
製造するための製造方法および製造用ペレットに関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般的なメタルボンド砥石の製造は、次
のような工程を経て行なわれている。まず、ダイヤモン
ドまたはCBN等の砥粒、結合剤となる金属粉、潤滑剤
や硬質粒子等の各種添加剤をそれぞれ秤量し、これらを
機械で均一に混合する。
【0003】次に、得られた混合粉を秤量した後、この
混合粉を手作業により台金とともにプレス金型内に充填
し、高温でホットプレスを行なうか、あるいは低温で圧
粉成形した後、焼結あるいは熱間鍛造して成形体とす
る。さらに表面を削るなどの整形加工を行ない、砥石製
品とする。なお、台金を使用せず、砥粒層だけで構成さ
れる形式の砥石もある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
製造方法では、混合する各粉末の粒子比重や粒径が種々
異なるため、金型への充填に際して粒子を均一に分散さ
せることが困難で、最終的に得られる砥粒層の組織に偏
りが生じることが避けられなかった。特に、金型の隅の
部分に砥粒が集中しやすく、切れ味のばらつきが大きす
ぎて、成形品をそのまま使用に供することができなかっ
た。
【0005】したがって、砥粒の偏析部分を除去するた
めに前述の整形加工が必須であり、工程数が多くて生産
性が悪く、その分コストがかかる問題があった。さら
に、整形加工を経てた後も組織の不均一さは完全には解
消できず、不良品が生じて歩留まりが悪いうえ、さらに
砥粒の偏在が原因となって、被削材の仕上げ面粗さを十
分に高めることができなかった。
【0006】なお、射出成形法を利用して砥石の製造を
行なうことは、レジノイドボンド砥石の分野でさえ通常
は行なわれていない。ダイヤモンド等の砥粒を混入した
樹脂を射出成形すると、硬質の砥粒により射出成形機内
部のバルブやノズルが削られ、射出成形機の損耗が激し
いうえ、摩耗により生じる金属粉が結合相に混入し、結
合相の物性を低下させるためである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためになされたもので、まず本発明のメタルボンド
砥石の製造方法は、所定量の予め金属被覆してなる砥
粒、金属結合剤粉末、および添加剤を混合し、この混合
粉に回転容器内で加圧転動運動を加え、機械的な摩擦圧
接作用により、個々の金属被覆してなる砥粒の外周に金
属結合剤および添加剤の被覆層を形成して複合砥粒を形
成した後、これら複合砥粒と樹脂結合剤とを混合し、射
出成形機を用いてこれらを金型内に射出成形し、得られ
た砥石原型を脱脂および焼結することにより、樹脂結合
剤を除去して金属結合剤を相互結合させ、メタルボンド
砥石を製造することを特徴としている。
【0008】なお、前記複合砥粒と樹脂結合剤を混合し
た後、これらを造粒してペレット化し、射出成形機に供
してもよい。
【0009】一方、本発明のメタルボンド砥石製造用ペ
レットは、砥粒の表面に、金属結合剤および添加剤から
なる全被覆層を、前記砥粒の平均体積の20〜2000
%の体積に形成した複合砥粒を、樹脂結合剤と混合して
粒状に成形したことを特徴とする。
【0010】
【作用】本発明のメタルボンド砥石の製造方法では、砥
粒の外周に、結合相となる金属結合剤および添加物を被
覆層として予め形成しておくから、砥粒同士の間を隔て
る被覆層の厚さは常に一定に保たれ、最終的に得られる
砥粒層内における砥粒分布が均一になり、砥粒層の全域
に亙って組織の偏りが生じない。このため、砥粒の偏在
による切れ味のばらつきが防止でき、被削材の仕上げ面
粗さが高められるとともに、成形後の砥粒偏在部分を除
去するための整形加工を殆ど行なわずに済むので、生産
性が向上できる。
【0011】また、射出成形法を使用するため、砥石の
大量生産が容易であるうえ、個々の砥粒の外周には軟質
の被覆層を形成しておくから、砥粒により射出成形機の
ノズルやバルブ等を摩耗させるおそれがなく、装置寿命
が延長できるうえ、射出成形機から生じる摩耗粉等の不
純物混入による結合相の物性低下が防止できる。
【0012】さらに、複合砥粒を樹脂結合剤と混合し、
射出成形して砥石原型を作成した後、この砥石原型を加
熱して樹脂結合剤を除去して結合相を焼結するため、焼
結条件を適宜選択することにより樹脂結合剤の抜けた後
に比較的大きな気孔の形成も可能である。したがって、
従来のメタルボンド砥石の製造方法よりも、気孔率の大
きい砥石が容易に製造できる。このように気孔率の大き
なメタルボンド砥石によれば、切粉の排出性や砥粒層の
自生発刃作用が良好で、切れ味がよい。
【0013】一方、複合砥粒と樹脂結合剤とを射出成形
機に供する際に、これらをペレット化した場合には、こ
れら原料の流動性が良好となり、射出成形機のトラブル
が未然に防止できる。
【0014】
【実施例】以下、本発明に係わるメタルボンド砥石の製
造方法の一実施例を詳細に説明する。
【0015】この方法ではまず、所定量の予め金属被覆
してなる砥粒、金属結合剤粉末、および添加剤を秤量し
て均一に混合した後、この混合粉を図3に示す回転容器
11に充填し蓋をする。なお、図3中符号12は動かな
い固定シャフト、13は固定シャフト12に固定された
加圧アーム、14は固定シャフト12に固定された掻き
取り具、15は加圧アーム13に固定された加圧板であ
る。
【0016】次いで、回転容器11を回転させると混合
粉体が加圧板15と回転容器11の隙間で加圧され、混
合粉体に転動運動が加わりつつ互いに擦り合わされる。
次にかき取り具14で混合粉体は再度分散される。この
繰返しにより核となる硬質粒子(この場合では砥粒)の外
周に、軟質の粒子(この場合には金属結合剤と添加剤)を
物理的衝撃により固着され、厚い被覆層が効率良く形成
される。このような操作を行うと、図1に示すように個
々の砥粒1の外周に、金属結合剤および添加剤からなる
被覆層2が一定の厚さに形成され、複合砥粒が得られ
る。
【0017】被覆層2の厚さは、形成すべき砥石の砥粒
層の砥粒含有率から逆算して決定されるが、一般的には
その体積が、砥粒1の平均体積の20〜2000%程
度、望ましくは100〜1000%とされる。100%
未満では結合相が不足して十分な強度が得られない。1
000%より大では砥粒含有率が低下して切れ味が低下
するとともに砥石の摩耗速度が増大する。添加剤として
は、SiC,Al23等の硬質剤や、hBN,グラファ
イト等の潤滑剤、P等の還元剤等が挙げられ、その添加
率は、従来のメタルボンド砥石と同様でよい。
【0018】金属結合剤としては、従来のメタルボンド
砥石と同様、Sn,Cu,Ni,Alあるいはこれらの合金等
が使用可能である。必要に応じては、上記混合粉末の組
成を段階的に変化させることにより、2種以上の金属の
被覆層を交互に重ねて摩擦圧接作用により形成し、多層
被覆層としてもよい。ただし、添加剤および金属結合剤
の種類は、上記のものだけに限定されることはない。
【0019】次に、得られた複合砥粒と樹脂結合剤とを
均一に混合し、これらを造粒してペレット化する。ペレ
ット化の操作は必ずしも必要ではなく、混合粉を直接、
射出成形機に供給することも可能であるが、ペレット化
すれば原料の流動性がよく、しかも複合砥粒と樹脂結合
剤の混合が均一になるから、射出成形機への供給が容易
になる。
【0020】樹脂結合剤の種類としては、後の焼結時に
除去しやすいように、パラフィンワックス,ポリビニル
アルコール,アクリル樹脂等が好適である。樹脂結合剤
の混合量は、混合物全体の0.5〜20vol%、好まし
くは5〜15vol%とされる。5vol%未満ではペレット
化が困難になり、15vol%より大では脱脂が難しくな
るとともに砥粒層の気孔率が必要以上に増し、十分な強
度が得られなくなることがある。
【0021】ペレット化するには、通常の造粒装置を使
用して、複合砥粒と樹脂結合剤との混合物を加熱して樹
脂結合剤を溶融し、押し出し成形する。ペレットの形状
や寸法は、一般的に射出成形機に使用されるものと同様
でよい。
【0022】次に、ペレットを射出成形機に供給し、通
常の樹脂製品の射出成形と同様に金型で射出成形する。
金型内には、必要であれば台金を配置し、この台金の所
定部位に砥粒層が一体成形されるようにキャビティを形
成し、このキャビティ内に溶融したペレットを射出す
る。射出成形の条件等は、従来と同様でよい。なお、射
出成形後の砥石原型の寸法は、焼結によって除去される
樹脂の分だけ寸法縮小するため、その縮小率を考慮して
決定すべきである。
【0023】射出成形後、得られた砥石原型を加熱し
て、脱脂および焼結を行い、樹脂結合剤を除去して金属
結合剤を相互結合させ、メタルボンド砥粒層を成形す
る。加熱条件は使用する樹脂結合剤および金属結合剤の
種類によって決定される。この加熱操作により、図2に
示すように被覆層2が相互に結合するとともに、樹脂結
合剤が抜けた部分に気孔3が生じる。この気孔3の大き
さは、焼結条件の設定により調整可能であり、高温で焼
結するほど気孔3が小さくなり、砥粒層の気孔率が小さ
くなる。
【0024】上記構成からなるメタルボンド砥石の製造
方法によれば、砥粒1の外周に結合相となる結合剤およ
び添加物を被覆層2として予め形成しておくから、最終
的に得られる砥粒層内における砥粒分布が均一になり、
砥粒層の全域に亙って組織の偏りが生じない。このた
め、切れ味のばらつきが防止でき、被削材の仕上げ面粗
さが高められるとともに、成形後の偏析部分を除去する
ための加工を殆ど行なわずに済むので、生産性が向上で
きる。
【0025】また、射出成形法を使用するため大量生産
が容易であるうえ、個々の砥粒1の外周には砥粒よりも
軟質の被覆層2を形成しておくから、砥粒1が射出成形
機のノズルやバルブ等を摩耗させるおそれがなく、射出
成形機から生じる摩耗粉の混入による不純物濃度の増加
が防止できる。
【0026】さらに、複合砥粒を樹脂結合剤と混合し、
射出成形して砥石原型を作成した後、この砥石原型を加
熱して樹脂結合剤を除去して結合相を焼結するため、樹
脂結合剤の抜けた後に比較的大きな気孔3の形成も可能
である。したがって、従来のメタルボンド砥石の製造方
法よりも、気孔率の大きい砥石が容易に製造でき、前述
のように気孔率の制御も容易である。このように気孔率
の大きなメタルボンド砥石によれば、切粉の排出性や砥
粒層の自生発刃作用が良好で、切れ味がよい。
【0027】なお、本発明は、ホイール型のドライカッ
タ、カップ型砥石、ホーニング砥石、セグメント型砥石
の砥石チップ等いかなる形状、用途のものにも適用可能
である。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わるメ
タルボンド砥石の製造方法および製造用ペレットによれ
ば、砥粒の外周に、結合相となる結合剤および添加物を
被覆層として予め形成しておくから、最終的に得られる
砥粒層内における砥粒分布が均一になり、砥粒層の全域
に亙って組織の偏りが生じない。このため、切れ味のば
らつきが防止でき、被削材の仕上げ面粗さが高められる
とともに、成形後の偏析部分を除去するための加工を殆
ど行なわずに済むので、生産性が向上できる。
【0029】また、射出成形法を使用するため大量生産
が容易であるうえ、個々の砥粒の外周には砥粒よりも軟
質の被覆層を形成しておくから、砥粒が射出成形機のノ
ズルやバルブ等を摩耗させるおそれがなく、射出成形機
から生じる摩耗粉の混入による不純物濃度の増加が防止
できる。
【0030】さらに、複合砥粒を樹脂結合剤と混合し、
射出成形して砥石原型を作成した後、この砥石原型を加
熱して樹脂結合剤を除去して結合相を焼結するため、樹
脂結合剤の抜けた後に比較的大きな気孔の形成も可能で
ある。したがって、従来のメタルボンド砥石の製造方法
よりも、気孔率の大きい砥石が容易に製造できる。この
ように気孔率の大きなメタルボンド砥石によれば、切粉
の排出性や砥粒層の自生発刃作用が良好で、切れ味が高
められる。
【0031】また、複合砥粒と樹脂結合剤とを射出成形
機に供する際に、これらをペレット化した場合には、こ
れら原料の流動性が良好となり、射出成形機のトラブル
が未然に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わるメタルボンド砥石の製造方法の
一実施例に使用される複合砥粒を示す断面拡大図であ
る。
【図2】同実施例の砥粒層の断面拡大図である。
【図3】砥粒に被覆層を形成するための装置の一例を示
す断面図である。
【符号の説明】
1 砥粒 2 被覆層 3 気孔

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定量の予め金属被覆してなる砥粒、金
    属結合剤粉末、および添加剤を混合し、この混合粉に回
    転容器内で加圧転動運動を加え、機械的な摩擦圧接作用
    により、個々の金属被覆してなる砥粒の外周に金属結合
    剤および添加剤の被覆層を形成して複合砥粒を形成した
    後、これら複合砥粒と樹脂結合剤とを混合し、射出成形
    機を用いてこれらを金型内に射出成形し、得られた砥石
    原型を脱脂および焼結することにより、樹脂結合剤を除
    去して金属結合剤を相互結合させ、メタルボンド砥石を
    製造することを特徴とするメタルボンド砥石の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 前記複合砥粒と樹脂結合剤を混合した
    後、これらを造粒してペレット化し、射出成形機に供す
    ることを特徴とする請求項1記載のメタルボンド砥石の
    製造方法。
  3. 【請求項3】 砥粒の表面に、金属結合剤および添加剤
    からなる全被覆層をその体積が前記砥粒の平均体積の2
    0〜2000%となるように形成した複合砥粒を、樹脂
    結合剤と混合して粒状に成形したことを特徴とするメタ
    ルボンド砥石製造用ペレット。
JP23057591A 1991-09-10 1991-09-10 メタルボンド砥石の製造方法および製造用ペレツト Pending JPH05116073A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1162249A3 (en) * 2000-06-05 2003-10-29 General Electric Company Moldable abrasive pellets
CN115533768A (zh) * 2017-12-18 2022-12-30 西安锐凝超硬工具科技有限公司 一种用于切割bga封装的含有金属结合剂的金刚石切割片的制备方法

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