JPH05184B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上を利用分野） 本発明は、ダイヤモンド、CBN（キユービツ
ク、ボロン、ナイトライド）等の超砥粒を用いて
砥石を製造するのに好適な方法に関する。

（従来技術と問題点） 従来、超砥粒砥石としては、レンジを結合材と
したレンジボンド砥石、メタルを結合材としてメ
タルボンド砥石およびガラス質ボンドを結合材と
したビトリフアイドボンド砥石等があり、これら
の砥石は、いずれも、超砥粒と結合材を金型に充
填した後、加熱圧縮した固形化する方法あるいは
常温圧縮して固形化した後焼結あるいは焼成する
方法により製造されている。

したがつて、これらの製造方法では、圧縮機と
金型が必要であるため製造コストが高く、しか
も、金型を用いる上に離型上の観点から製造され
る砥石は形状、肉厚および大きさについて大幅な
制約を受けるなどの問題があつた。

また、前記の砥石の他にメタルメツキで超砥粒
を基材表面に結合させた電着砥石があるが、この
砥石では、砥粒層が一層だけ非常に薄いため寿命
が短い上にその砥粒層は剥離しやすく、しかも、
基材と砥粒層との間に芯ずれができたときに修正
ができないなどの問題もあつた。

（発明の目的） 本発明は上記の問題を解消するためになされた
もので、圧縮機や金型を必要とせず、しかも、形
状、肉厚、大きさの制約を受けることがなく、そ
の上、寿命の長い超砥粒砥石を製造する方法を提
供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明における超砥粒砥石の製造方法は、超砥
粒および金属粉末を含むスラリー状の混合物を基
材表面に被覆した後該混合物を乾燥硬化せしめて
基材表面に多孔状の砥粒層骨格を形成し、該砥粒
層骨格を前記金属粉末の焼結温度で焼結すると共
に該砥粒層骨格の多孔部に溶融金属を浸透させ、
該溶融金属の凝固により前記超砥粒と金属粉末と
の結合を強化することを特徴とするものである。

ところで、本発明において超砥粒としてダイヤ
モンド、CBNを用い、これらの粒度は５〜200μ
ｍである。また、金属粉末としてはコバルト粉
末、ニツケルおよびニツケル合金粉末、銅および
銅合金粉末、鉄および鉄合金粉末、アルミニウム
およびアルミニウム合金粉末などを用いる。これ
らの粒度は１〜200μｍである。超砥粒と金属粉
末の配合割合は、製造される砥石の種類に応じて
適宜設定される。また、砥石は被研削物の物理的
性質に応じて各種の強度のものが使用される。し
たがつて、超砥粒、金属粉末の混合物には、砥石
の硬度向上のために無機繊維、金属繊維を、また
砥石の研削性能向上のために公知のフイラー（炭
化珪素粉末、アルミナ粉末、ガラス粉末、超硬粉
末等）を必要に応じて適宜添加する。

また、前記混合物をスラリー状態にするための
液体としては、水あるいは有機溶剤を用いるが、
基材の形状に応じてスラリー状混合物を基材表面
に積極的に付着させるためにバインダを用いる。
バインダとしては、エチルシリケートの加水分解
物と酸硬化剤の混合溶液、水ガラス、アルギン酸
ソーダ、PVA等を必要に応じて稀釈して用いる。

基材としては、適宜の強度を有しかつ融点が金
属粉末及び後述する溶浸材のそれより高いものな
らどんなものでもよい。

スラリー状混合物を基材表面に被覆する方法と
して、デイツピング、刷毛塗り、かき取り成形、
流し込み等がある。デイツピングとはスラリー状
混合物中へ基材を入出する方法で、比較的薄肉状
態に混合物を被覆するのに適している。かき取り
成形とは、混合物を基材の必要部分に付着させへ
ら等で形作る方法で、混合物の粘性を高めること
によりかなり厚肉の砥粒層を成形できる。流し込
みとは、基材の周縁部に堰を設けて凹み部を形成
し、その凹み部にスラリー状混合物を流し込む方
法で、被覆する基材表面が平坦である場合に適し
ている。

基材表面に被覆された混合物の硬化方法として
は、自然乾燥または乾燥機による強制乾燥して液
体分を除去する方法がある。また、砥粒層骨格の
焼結は、砥粒層骨格を焼結炉により金属粉末の焼
結温度で加熱して行う。なお、砥粒層骨格の焼結
は溶浸工程と同時に行うこともできる。

溶融されて砥粒層骨格の多孔部に浸透せしめら
れる金属、すなわち溶浸材としては、鉄合金、ニ
ツケル合金、コバルト合金、銅、銅合金、銀ろ
う、アルミニウム合金、半田等を用いる。

溶浸材を溶融して砥粒層骨材の多孔部に浸透さ
せる方法、すなわち溶浸法としては、次のような
ものがある。すなわち、砥粒層骨格を基材と共に
溶浸材の融点以上の温度に加熱した後、その砥粒
層骨格を溶浸材に接触させる方法、予め溶浸材の
必要量を砥粒層骨格の表面に接触させておいて、
それら全体を溶浸材の融点以上の温度に加熱する
方法、あるいは、溶融状態の溶浸材中に砥粒層骨
格および基材を浸漬させる方法などがある。な
お、溶浸は常圧で行うことができるが、溶浸に際
して加圧あるいは減圧を働かせることにより溶浸
作用を向上させることができる。

また、溶浸材の量をコントロールすることによ
り、気孔の量を変えることもできる。

次に前述した超砥粒、金属粉末、基材等を用い
て砥石を製造する工程について説明すると、まず
所要の配合割合で超砥粒と金属粉末とを混合機で
混合するとともに液体を所要量添加してこれらを
混合し、スラリー状の混合物を作る。

次いで、所定の基材表面にスラリー状混合物を
被覆してこれを硬化せしめて、多孔状の混合物で
なる砥粒層骨格を基材表面に形成し、続いて、砥
粒層骨格を焼結せしめるとともに該基材表面に溶
浸材を溶浸せしめる。その後、砥粒層の表面をツ
ルーイング、ドレツシングすると、超砥粒と金属
粉末を溶浸材により結合強化して成る超砥粒砥石
が得られる。

実施例 １ ダイヤモンド砥粒（＃170／200）40重量部とコ
バルト粉末（＃350）60重量部とから成る混合物
に、６倍に稀釈した水ガラス水溶液35重量部を添
加してこれらを混合し、スラリー状の混合物を作
る。次いで、直径150mmのテーパ型円板状の基材
表面に前記スラリー状混合物をかき取り成形法で
厚さ２mmに被覆し、続いて、これらを乾燥機内で
温度90℃の下に３時間乾燥して混合物を硬化せし
め、基材表面にダイヤモンド砥粒とコバルト粉末
との混合物でなる多孔状の砥粒層骨格を形成す
る。次いで、砥粒層骨格の表面にブロンズ粉末を
被覆した後、還元性雰囲気の焼結炉内で温度1000
℃の下に30分間保持してコバルト粉末を焼結せし
めるとともに砥粒層骨格に溶浸せしめ、続いて、
砥粒層の表面をツルーイング、ドレツシングして
所定のダイヤモンド砥石にした。この砥石を用い
て超硬（JIS、Ｐ−30）および常圧窒化珪素の研
削を行つたところ、寿命は、市販のレンジボンド
砥石の３倍、市販のビトリフアイドボンド砥石の
10倍、また市販のメタルボンド砥石と同等であつ
た。

実施例 ２ CBN砥粒（＃325／400）30重量部とカルボニ
ルニツケル粉末70重量部とから成る混合物に、エ
チルシリケートの加水分解物30重量部と酸硬化剤
0.3重量との混合溶液を添加して混合し、スラリ
ー状の混合物を作る。次いで、丸棒状を成しかつ
一部周面に凹部を形成した基材（直径30mm）にお
ける凹部を含む凹部付近に、スラリー状混合物を
デイツピング法で厚さ３mm被覆し、続いて、これ
らを24時間自然放置した後、乾燥機内で温度90℃
の下に２時間乾燥して混合物を硬化せしめ、基材
表面の所定位置にCBN砥粒とカルボニルニツケ
ル粉末とを混合物でなる多孔状の砥粒層骨格を形
成する。次いで、これを還元性雰囲気の焼結炉内
で温度800℃の下に30分間焼結し、続いて、銀ろ
う（JIS、BAg−７）の溶湯中に砥粒層骨格部分
を浸漬して砥粒層骨格部分に銀ろうを浸透せしめ
る。次いで、それらを銀ろう溶湯中から取り出し
た後、砥粒層の表面をツルーイングおよびドレツ
シングして軸付CBN異形砥石にした。この砥石
も第１実施例と同様の物理的性質を有していた。

実施例 ３ ダイヤモンド砥粒（＃170／200）40重量部とブ
ロンズ粉末（＃270）60重量部とから成る混合物
に、水ガラス５重量部および水25重量部を添加し
て混合し、スラリー状の混合物を作る。次いで、
直径300mm、長さ200mmの丸棒状の鉄製基材周面に
混合物を付着させるとともにへらで成形して厚さ
20mm被覆し、続いて、これを乾燥機内で温度90℃
の下に３時間乾燥して混合物を硬化せしめ、基材
表面にダイヤモンド砥粒とブロンズ粉末との混合
物でなる多孔状の砥粒層骨格を形成する。次い
で、砥粒層表面に直径１mmの銀ろう（JIS、BAg
−８）を巻き付け、続いて、還元性雰囲気の焼結
炉内で温度820℃の下に30分間保持してブロンズ
粉末の焼結と銀ろうの溶浸とを同時に行う。その
後、砥粒層表面をツルーイングおよびドレツシン
グしてセンタレス用ダイヤモンド砥石とした。

（発明の効果） 以上の説明からも明らかなように本発明は、超
砥粒および金属粉末を含む混合物を、スラリー状
態にした後基材表面に被覆し、この被覆された混
合物を硬化しせめた後、前記金属粉末を焼結させ
るとともに砥粒層骨格の多孔部に溶融金属を浸透
させ、この溶融金属の凝固により超砥粒と金属粉
末との結合を強化させるようにしたから、圧縮機
や金型を用いることなく超砥粒砥石を適確に製造
できる。このため、製造コストが安くなり、しか
も、形状、肉厚、大きさ等について何らの制約を
受けることはない。その上、できた砥石は砥粒層
が金属粉末の焼結により構成されているため寿命
が長く、基材に対する超砥粒等の部分的修正も可
能であるなどの優れた効果を奏する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 超砥粒および金属粉末を含むスラリー状の混
   合物を基材表面に被覆した後該混合物を乾燥硬化
   せしめて基材表面に多孔状の砥粒層骨格を形成
   し、該砥粒層骨格を前記金属粉末の焼結温度で焼
   結すると共に該砥粒層骨格の多孔部に溶融金属を
   浸透させ、該溶融金属の凝固により前記超砥粒と
   金属粉末との結合を強化することを特徴とする超
   砥粒砥石の製造方法。