JPH05185B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 この発明は多孔性超仕上げ砥石に関するもので
ある。 〔従来の技術〕 一般に、超仕上げ加工においては、加工物表面
の最終仕上げ用砥石として、砥粒粒度（JIS−
R6001「研磨材の粒度」による）には＃800（平均
系の平均18〜22μｍ）から＃3000（平均系の平均
5.9〜4.7μｍ）という微粉粒度が適用され、かつ、
砥石使用面は加工物と面接触した状態で使用され
ることになつている。したがつて、安定して美麗
な仕上がり面を得るためには、砥石組織は均一で
あるとともに、面接触によつて目詰まりまたは目
潰れを生じないように多孔質であることが基本的
に重要であるとされている。 従来の技術においては通常の標準組織からなる
砥石の切削性を改善するために砥石中の気孔容積
を増加して多孔質とした軟位結合度の砥石が選択
の基準とされるが、このような砥石は切削性は向
上しても砥石摩耗量は非常に大きく経済的にはき
わめて不利なものとなり、好ましいものであると
は言えない。このような軟位結合度の砥石は、砥
粒を支持する結合力が結合剤の減少に伴つて弱く
なり、砥石摩耗を激増させることになるので、そ
の対策として、軟位結合度を維持しながら砥粒に
対する結合剤量の割合を増加する方法が採られる
が、結合剤の量の増加に伴つて、結合度が硬くな
らないように有機性粒子などの人工気孔剤が配合
される場合がある（たとえば特開昭59−161269号
公報）。この場合の人工気孔剤は、超仕上げ加工
などの微粒砥石では砥粒と結合剤とからなる砥石
固有の微細で均一な構造組織を維持するうえから
は、大きさが砥粒径よりも小さいかもしくは同等
程度の微細粒のものが適用されることになるの
で、製品砥石の表面は、滑らかで緻密であり、多
孔性砥石特有の微細な有気孔は肉眼では観察する
ことはできない。すなわち、砥石固有組織からの
本質的な改善がなされていないため、砥石結合度
が硬くならない範囲内の結合剤の増量では、砥石
の耐摩耗性は幾分向上はするものの、その効果は
顕著であるとは言えない。また、微細な気孔剤を
多量に使用するときは、砥石断面は焼成前の状態
で見掛け上密となり、亀裂が生じやすくなり、さ
らに焼成時においても骨材としての砥粒の減少に
よつて亀裂、変形などを起こす原因ともなりかね
ないのである。 〔発明が解決しようとする問題点〕 以上述べたように、従来の技術においては、超
仕上げ加工に際して、切削性を損うことなく、耐
摩耗性の優れた多孔性超仕上げ砥石は得られない
という問題点があつた。 〔問題点を解決するための手段〕 上記の問題点を解決するために、この発明は酸
化アルミニウム質、炭化珪素質またはダイヤモン
ド、立方晶窒化ホウ素等の硬質砥粒と、この砥粒
径の20〜50倍の粒子径を有する大粒径粒子および
砥粒径の1.5〜10倍の粒子径を有する小粒径粒子
からなる有機性粒子と、さらにビトリフアイドボ
ンドを配合し、成形および焼成した多孔性超仕上
げ砥石とする手段を採用したものである。以下そ
の詳細を述べる。 まず、この発明に用いる硬質砥粒の粒径は特に
範囲を限定するものではないが、前記した日本工
業規格に準拠して、＃800（約20μｍ）から＃3000
（約5μｍ）の範囲のものが最も多く利用される。
したがつて、多用される粒系の硬質砥粒を用いた
通常の超仕上げ砥石固有の緻密な組織を崩さない
ためには、気孔剤粒子の大きさは平均径で20μｍ
以下の微細粒子が好ましい。しかし、微細気孔剤
を多量に使用するときは、前記したように、砥石
断面は焼成前の状態で見掛け上密となり亀裂を生
じやすく、また焼成時においても骨材としての砥
粒の割合が減少して、そのために亀裂または変形
が起こりやすくなる。一方砥粒径の20〜50倍とい
う大粒径粒子を単味で気孔剤に使用するときは、
大粒径粒子は小粒径粒子とは異つて骨材としての
役割りを充分に果たすものであるから、その量が
多いときは勿論のこと製造時に亀裂、変形などの
欠陥を生じやすく、その量が少ないときは砥石内
の分散が不均一になり、均質な気孔の分布が達成
されにくくなつて、好ましくない。そこでこの発
明においては、小粒径粒子の粒子の大きさは、砥
石固有組織を大きく崩すことなく、各砥粒の切削
点での切屑の排出機能をより活発にするため、平
均径50μｍ以（砥粒径の1.5〜10倍）が好ましく、
また、形状の揃つた比較的大きい気孔を砥石内に
均一に分散させ、砥石作用に点在させるために
は、大粒径粒子は平均径100〜500μｍ（砥粒径の
20〜50倍）の範囲のものが好ましく、粒子の形状
も、気孔の形状が揃うことから、長径および短径
または径および高さの比が１に近いほど望ましい
ということができる。そして、この発明において
は、砥粒径の20〜50倍の粒子径を有する大粒径粒
子と砥粒径の1.5〜10倍の粒子径の小粒子径を有
する小粒径粒子とを混合して気孔剤とするが、混
合に際して最も好ましい配合割合は大粒径粒子１
容量部に対し小粒径粒子２〜５容量部である。こ
こで、大粒径粒子が砥粒径の20倍未満の小さい粒
子径では砥石結合度を容易に軟位とすることも困
難で低切削性となる一方、砥粒径の50倍を越える
大きい粒子径では、砥石製造時に亀裂、変形など
を生じやすく、砥石組織も粗大な網目状の不連続
組織となり砥石消耗量が増加して好ましくないか
らである。また、小粒径粒子が砥粒径の1.5倍未
満の小さい粒子径では砥石固有の緻密な組織とな
り、多孔性砥石素地としての効果が発揮されず、
また10倍を越える大きい粒子径では粗大粒子径の
気孔に接近して大きい径の気孔の形成が増大し、
その結果砥石摩耗量は増加し、前記したような大
粒径の粒子のみからなる多孔性砥石と同様の結果
を招き、効果は減少して好ましくない。さらに、
この発明の大粒径粒子と小粒径粒子との混合割合
において、後者が２容量部未満の小量では砥石母
体の素地は緻密なものとなり切削性は低下し目詰
まりまたは目潰れなどを起こしやすくなり、逆に
５容量部を越える多量では砥石摩耗量は増加し、
添加する効果は低下して好ましくない。 この発明においは、前述の粒径分布を有する有
機性粒子を気孔剤として利用するものである。 一般に気孔剤は成形された砥石を焼成する際に
焼失し、砥石組織内に気孔を形成させるものであ
るから、この発明における有機性粒子はたとえば
スチロール樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹
脂、変形ポリフエニレンオキシド、エポキシ樹脂
などのように完全に焼失してしまう物質であるこ
とが望ましい。 さらにこの発明で使用するビトリフアイドボン
ドは通常広く使用されているものであり、特に限
定されるものではない。 〔作用〕 この発明においては、砥石摩耗量の少なくて耐
摩耗性の大きい砥石固有の緻密組織に対して大粒
径粒子によつて形成された多孔性組織は砥粒容積
割合を低下させることなく容易に軟位結合度が得
られ、砥石耐摩耗性を損なうことなく、優れた切
削性能を付与する作用を示す。また、この発明に
おいては小粒径粒子によつて砥石素地に形成され
た多孔性組織は、大粒径粒子によつて形成された
砥石作用面に点在する比較的大粒径の気孔に切削
屑が集中して推積することを防ぎ、砥石作用面全
体で一様な切削屑の排出が適宜行なわれるから、
きわめて僅少な量の砥石摩耗状態で良好な切削作
用を維持することが出来るのである。 〔実施例〕 大粒径粒子として粒径400μｍの、また小粒径
子として粒径65μｍの粒状スチロール樹脂を用意
し、平均粒子径が日本工業規格＃1200（13μｍ）
の白色酸化アルミニウム（WAと略記）砥粒100
重量部に対し、表に示すように、大粒径粒子4.5
容量部および小粒径粒子13.5容量部とを配合した
試料１、さらにWA砥粒100重量部に対して小粒
径粒子のみ13.5容量部を配合し大粒径粒子を配合
しない試料２およびいずれの粒状スチーリ樹脂を
も配合しない試料３を調整した。そして試料砥石
は、

【表】 WA砥粒および粒状スチール樹脂のほかにビト
リフアイドボンド（WA砥粒100重量部に対し15
重量部）および30％濃度デキストリン液（５容量
部）を撹拌混合し、焼成の砥石で、砥粒、ボンド
および気孔の体積を砥石の体積で除した値（％）
が、それぞれ砥粒率において42.5％、ボンド率に
おいて7.5％、気孔率において50.0％となるよう
な生砥石の嵩比重を予め計算で求めておき、この
嵩比重を基準にして各配合割合および成形条件
（圧力）定め、角型砥石を成形した。その後得ら
れた生砥石を乾燥し、さらに電気炉によつて最高
温度1240℃で１時間保持後、合計所要時間が32時
間となる条件で焼成し、得られた砥石について硬
度（RH）、砥石摩耗量、切削量および仕上げ面
粗度を測定した。各測定方法はつぎのとおりであ
る。 硬度（RH）： ロツクウエル硬度形において直径1/8インチ
の鋼球を使用し、荷重60Kgとしたときのダイア
ルＢの指示数値によつた。なおマイナス（−）
の硬度は、長針が30のセツト点を過ぎ、さらに
０点を通過して停止する場合の軟硬度である。 砥石摩耗量、切削量および仕上げ面粗度： 超仕上げ盤（西部自動機器社製）で加工油
（鉱油90％、硫化脂肪油10％）を使用して軸受
鋼（SUJ2種、ロツクウエルＣスケルで58／62）
の内筒外面（外径14.5mm、幅12mm）を砥石作用
面（円周方向の幅３mm、軸方向の幅11mm）を使
用してプランジカツト超仕上げをした。この時
の主な超仕上げ条件は、砥石振動数1400cpm、
砥石振幅２mm、加工物回転数406rpmで、砥粒
の正弦波運動軌跡の形状を与える最大傾斜角
25°とした。なお、加工物の前加工は研削によ
り面粗度1.0Sに統一し、超仕上げ加工時間は２
分間とし、各測定値は加工物試験数４個につい
ての平均値である。 表に示した結果から、粒状スチール樹脂の大粒
径粒子と小粒径粒子との両者を含む試料１（この
発明に基づくもの）の砥石摩耗量は、小粒径粒子
のみを含む試料２の1/4、粒状スチロール樹脂を
全く含まない試料３の約1/5ときわめて少なく、
しかも試料１の切削量は他の試料２および３と比
較して低下することなく、むしろ増加している。
また仕上げ面粗度についても試料１は小さい値を
示し、他の試料２および３よりも優れていること
が明らかである。 〔効果〕 以上述べたことから明らかなように、この発明
の多孔性超仕上げ砥石は、従来の砥石摩耗量を犠
牲にした切削量の増加または仕上げ面粗度の獲得
という通説を覆して、砥石摩耗量が約1/4〜1/5程
度に激減するほどに改善されても切削性は低下す
ることがなく、同時に仕上げ面粗度も向上すると
いう効果を現わすので、この発明の超仕上げ加工
に対する貢献はきわめて大きいと言うことが出来
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 酸化アルミニウム質、炭化珪素質またはダイ
   ヤモンド、立方晶窒化ホウ素等の硬質砥粒と、こ
   の砥粒径の20〜50倍の粒子径を有する大粒径粒子
   および砥粒径の1.5〜10倍の粒子径を有する小粒
   径粒子からなる有機性粒子と、さらにビトリフア
   イドボンドを配合し、成形および焼成したことを
   特徴とする多孔性超仕上げ砥石。 ２ 有機性粒子中の小粒径粒子の配合量（容量）
   が大粒径粒子の配合量（容量）の２〜５倍である
   特許請求の範囲第１項記載の多孔性超仕上げ砥
   石。