JPH061324Y2 - 電鋳薄刃砥石 - Google Patents

電鋳薄刃砥石

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JPH061324Y2
JPH061324Y2 JP1986100605U JP10060586U JPH061324Y2 JP H061324 Y2 JPH061324 Y2 JP H061324Y2 JP 1986100605 U JP1986100605 U JP 1986100605U JP 10060586 U JP10060586 U JP 10060586U JP H061324 Y2 JPH061324 Y2 JP H061324Y2
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grindstone
thin blade
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blade grindstone
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Description

【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は、特にシリコンやフェライト等の被削材におけ
る高精度の切断加工や溝入れ加工に用いられる電鋳薄刃
砥石に関するものである。
「従来の技術」 この種の超精密加工用砥石としては、従来から第3図に
示すような電鋳薄刃砥石が使用されている。
図中符号1は、NiやCoあるいはそれらの合金からなる金
属メッキ相中に、ダイヤモンドやCBN等の超砥粒を分
散して形成された、厚さ数十μm〜数百μmの輪環薄板
状の電鋳薄刃砥石である。そして、この電鋳薄刃砥石1
は、両側面に配設された一対の取付用フランジ2,2間
に挟まれたうえ、軸線まわりに回転される砥石軸4にナ
ット3によって締め付け固定され、使用に供される。
「考案が解決しようとする問題点」 ところが、このような電鋳薄刃砥石1では、金属メッキ
相が緻密に形成されているために、被切削材料との摩擦
係数が大きく、切削抵抗が大きい。したがって、切削中
に発生する摩擦熱によって砥石が過熱しやすいという問
題があった。
また、金属メッキ相により超砥粒が強固に保持されて脱
落しにくいので、新たに切削に関与すべき超砥粒の突出
が遅く、いわゆる超砥粒の自生発刃作用が不十分で、チ
ッピングが大きい。同様に、砥石面にチップポケットが
形成されにくいため、切り屑の排出性および冷却性が悪
いという問題もあった。
さらに、このような電鋳薄刃砥石1では、金属メッキ相
を析出させていく過程において 、メッキ相内に応力が累積されるため、電鋳薄刃砥石に
そりが生じやすいという欠点もあった。
また、研削盤にスピンドル精度不良や回転精度不良が生
じた場合、切断中の電鋳薄刃砥石に繰り返し曲げ応力が
かかることが避けられないが、従来の電鋳薄刃砥石は金
属メッキ相に金属疲労が蓄積しやすく、亀裂が生じて砥
石破断にいたるまでの寿命が短い。
「本考案の目的」 本考案は、研削盤にスピンドル精度不良や回転精度不良
が生じた場合にも、金属メッキ相に金属疲労が蓄積しに
くく、砥石破断に至るまでの寿命が長いうえ、超砥粒の
自生発刃作用が優れ、良好な切れ味が得られるとともに
チッピングが防止でき、しかもそりが生じにくい電鋳薄
刃砥石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」 本考案の電鋳薄刃砥石は、金属メッキ相中に、六方晶窒
化ホウ素からなる潤滑性粒子と、超砥粒とを分散させて
なる厚さ数十〜数百μmの円板状の電鋳薄刃砥石であっ
て、前記潤滑性粒子の平均粒径は1〜10μmでありか
つ前記超砥粒の平均粒径より小さく、潤滑性粒子の含有
率は5〜40vol%であることを特徴としている。
「実施例」 以下、本考案の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
第1図は本考案の一実施例の電鋳薄刃砥石を示す断面図
であり、この電鋳薄刃砥石は、Ni,Coおよびこれらの合
金から選ばれた金属メッキ相10中に、ダイヤモンドあ
るいはCBN等の超砥粒11…と、潤滑性粒子12…と
をそれぞれ分散してなる薄円板状のものであり、前記金
属メッキ相10は、第1図に示すように、実質的に無気
孔である。
前記潤滑性粒子12は六方晶窒化ホウ素粒子である。六
方晶窒化ホウ素は、切断時に電鋳薄刃砥石内に発生する
曲げ応力を界面滑りにより緩和する効果が高く、また、
他種の潤滑性材料に比して超砥粒に比重が近いため、電
鋳薄刃砥石の製造時に超砥粒と均一に混合しやすい特徴
を有する。
潤滑性粒子12の分散量は、砥石全体の5〜40vol
%とされる。この割合が5vol%未満であると、金属
メッキ相10の応力を緩和する効果および潤滑効果が不
十分となり、逆に40vol%より大では砥石強度が低
下して破断しやすくなる。また、潤滑性粒子12の平均
粒径は1〜10μmとされる。本校案者らの実験によれ
ば、この平均粒径が1μm未満では応力緩和効果および
潤滑効果が不十分になり、10μmを越えると応力緩和
効果が低下する。また、潤滑性粒子12の平均粒径は超
砥粒11の平均粒径より小さく設定される。潤滑性粒子
12が超砥粒11よりも大きいと超砥粒11の被削材へ
の食い込みを阻害するおそれがある。
次に、このような電鋳薄刃砥石の製造方法を、第2図を
用いて説明する。
同図は製造装置の縦断面図である。符号20はメッキ槽
であり、このメッキ槽20内には、Ni,Co等の金属イオ
ンを含むメッキ液Mが満たされている。また、このメッ
キ槽20には、図示しない超音波攪拌機等の攪拌機が配
設されており、メッキ液Mの攪拌がなされるようになっ
ている。
メッキ槽20内には、非導電性の台座21が水平に配置
されており、この台座21上には、ステンレス製の平面
基板22が載置されている。この平面基板22の上面に
は、製造すべき砥石の原型形状をなす部分を残してマス
キングが施されている。また、平面基板22の上方に
は、平面基板22と平行に陽極板23が配置され、図示
しない電源の陽極に接続されている。
電鋳薄刃砥石を製造する際には、まず、メッキ槽20内
のメッキ液Mに、超砥粒および所定量の潤滑性粒子を添
加し、攪拌機によってメッキ液M中に均一に分散させ
る。次いで平面基板22を電源の陰極に接続し、陽極板
23との間に通電し、平面基板22の表面に金属メッキ
相24を形成しつつ、この金属メッキ相24内に超砥粒
および潤滑性粒子を均一に分散させて取り込ませる。
やがて、金属メッキ相24が所定の肉厚に達したら、通
電を停止し、平面基板22をメッキ槽20から取り出し
て水洗する。そして、この平面基板22から金属メッキ
相24を剥がし、所定形状に整形して電鋳薄刃砥石を得
る。
このような構成からなる電鋳薄刃砥石によれば、金属メ
ッキ相10の表面に露出した潤滑性粒子12によって、
被切削材料との摩擦係数を低下させ、切削抵抗を小さく
することができる。このため、切削中に発生する摩擦熱
を減じることができ、砥石の過熱を防ぐことが可能であ
る。
また、金属メッキ相10中に潤滑性粒子12を分散させ
ることにより、金属メッキ相10による超砥粒11の保
持力を適度に低下させ、また砥石を軟質化することがで
きる。したがって、超砥粒11の自生発刃作用を促進
し、砥石の切れ味を良好にするとともに、チッピングを
減じることができ、切削面の平滑性向上が図れる。
さらに、砥石面にチップポケットが形成されやすくなる
ので、切り屑の排出性および冷却性の向上が図れるとい
った利点もある。
また、この電鋳薄刃砥石では、メッキ相10中に分散し
た潤滑性粒子により、メッキ相10を析出させていく過
程でメッキ相10内に生じる応力を緩和することができ
るので、砥石にそりが生じにくい。
また、電鋳薄刃砥石に曲げ応力等の応力が繰り返しかか
った場合にも、この応力の一部を潤滑性粒子12と金属
メッキ相10との界面滑りにより吸収し緩和するため、
金属メッキ相10内に金属疲労が蓄積することが少な
く、破断に至るまでの砥石寿命を大幅に延長することが
できる。
「実施例」 次に実施例を挙げて、本考案の電鋳薄刃砥石の効果をよ
り明確にする。
まず、以下の組成からなる円板状の電鋳薄刃砥石を製造
した。サイズは各電鋳薄刃砥石とも等しく、外径76.2mm
φ、内径40.0mmφ、肉厚200μmとした。また、金属
メッキ相は全てNi、超砥粒は全て平均粒径25μmの
ダイヤモンド砥粒、超砥粒の分散量は全て15vol%
に統一した。
(実験例1) 上記の金属メッキ相および超砥粒の他に、以下の潤滑性
粒子を添加した。
潤滑性粒子の種類;六方晶窒化ホウ素 潤滑性粒子の平均粒径;2μm 潤滑性粒子の分散量;25vol% (比較例1) 潤滑性粒子を含まず、前記金属メッキ相と超砥粒とから
なる。
次いで、上記2つの電鋳薄刃砥石について、それぞれ、
以下の切削条件(湿式)において切削試験を行なった。
切削条件:被削材;石英ガラス 周速;1500m/min. 送り速度;100mm/min. 切り込み;2.0mm/min. その結果を第1表に示す。
上表から明らかなように、実験例1では比較例1に比べ
て、切削抵抗およびチッピングが減少した。
次に、前記実験例1と同様の製造方法により、潤滑性粒
子として六方晶窒化ホウ素を使用し、実験例2〜5、お
よび比較例3〜6の電鋳薄刃砥石を作成した。また、比
較例1と同様の方法により、比較例2の電鋳薄刃砥石を
作成した。
これらの電鋳薄刃砥石を、その回転軸線が研削盤のスピ
ンドルの回転軸線に対して11°傾くようにスピンドル
に固定し、回転につれ電鋳薄刃砥石に繰返し曲げ応力が
かかるようにして切断試験を行い、電鋳薄刃砥石の耐疲
労性を評価した。なお、実験条件は以下の通りである。
砥石:外径 101mm 内径 40mm 肉厚 300μm ダイヤ粒径 40/60μm ダイヤ含有率 15vol% 被削材: Al23・TiC 50mm×50mm×厚さ4mm 切断条件: 周速 1800m/min 送り速度 15mm/min 切込み 3.5mm 刃先出し量 5mm 評価基準は、金属疲労によって砥石が破断するまでの切
断ライン数とした。なお、各砥石とも、Al23・Ti
Cを1ライン切断する毎に、一般砥石(WA220)を
15mm切断して目立てを行った。
その結果を第2表および第4図に示す。第2表中、「粒
径」および「含有率」は潤滑性粒子についての値であ
る。
これらの結果から明らかなように、平均粒径が1〜10
の球状潤滑性粒子を5〜40vol%含有した場合に、
各比較例に比して著しく砥石寿命が延びた。
潤滑性粒子の平均粒径が10μmを越えた比較例5で
は、1〜10μmの場合に比して砥石寿命の低下が顕著
である。た、潤滑性粒子の平均粒径が1μm未満の比較
例3も、1〜10μmの場合に比して応力緩和効果の低
下が顕著である。さらに、潤滑性粒子の含有率が5vo
l%未満または40vol%より大であると、いずれも
実施例に比して砥石寿命は短かくなった。
次に、前記各実験例と同様の方法で実験例6〜8を作成
する一方、比較例1と同様の方法で比較例7,8を作成
し、これら電鋳薄刃砥石を用いて、その他の効果につい
て調べた。実験条件は次の通りである。
砥石:外径 101mm 内径 40mm 肉厚 0.25mm ダイヤ粒径 20/30μm 被削材:ソーダガラス 100×100×10mm 切断条件:周速 1800m/min 送り速度 50mm/min 切込み 5mm 刃先出し量 6.5mm 切断距離 20m 結果を第3表に示す。表中「累計摩耗量」は、20mの
切断が終了した後の砥石の半径摩耗量を示す。「摩耗速
度のバラツキ」は、切断距離1m毎に砥石の半径摩耗量
を測定し、それから得られた半径摩耗速度(μm/m)
のうち、最小の半径摩耗速度で最大の半径摩耗速度を割
った値であり、切れ味の安定度を示す。「溝の曲がり」
は溝の開口幅中心から降ろした垂線と底幅中心とのずれ
量を示す値である。
第3表から明らかなように、実験例6〜8の電鋳薄刃砥
石では、比較例6,7に比して切れ味のばらつきが減少
し、切断面の面粗およびチッピングが改善された。
「考案の効果」 本考案の電鋳薄刃砥石は、金属メッキ相中に六方晶窒化
ホウ素からなる潤滑性粒子と、超砥粒とを分散させてな
る厚さ数十〜数百μmの円板状の電鋳薄刃砥石であっ
て、前記潤滑性粒子の平均粒径は1〜10μmでありか
つ前記超砥粒の平均粒径より小さく、潤滑性粒子の含有
率は5〜40vol%であるものなので、以下のような
優れた効果が得られる。
金属メッキ相の表面に露出した潤滑性粒子によっ
て、被切削材料との摩擦係数を低下させ、切削抵抗を小
さくすることができる。同時に、切削中に発生する摩擦
熱を減じることができ、砥石の過熱を防ぐことが可能で
ある。
金属メッキ相中に潤滑性粒子を分散させることによ
り、超砥粒の保持力を適度に低下させるとともに砥石を
軟質化し、超砥粒の自生発刃作用を促進する。これによ
り、砥石の切れ味を良好にするとともに、チッピングを
減じ、切削面の平面性向上が図れる。同時にまた、砥石
面にチップポケットを形成されやすくなるので、切り屑
の排出性を高め、冷却水による冷却効率の向上が図れ
る。
メッキ相を析出させていく製造過程においてメッキ
相内に生じる応力を、金属メッキ相内に分散させた潤滑
性粒子によって緩和でき、砥石内に応力が発生すること
が防げる。したがって、砥石にそりが生じにくい。
電鋳薄刃砥石に曲げ応力等の応力が繰り返しかかっ
た場合にも、この応力の一部を、潤滑性粒子と金属メッ
キ相との界面滑りにより吸収し緩和するため、金属メッ
キ相内に金属疲労が蓄積することが少なく、破断に至ま
での砥石寿命を大幅に延長することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案の一実施例の電鋳薄刃砥石の部分断面
図、第2図は同砥石を製造するための製造装置を示す縦
断面図、第3図は従来の電鋳薄刃砥石を砥石軸に固定し
た状態を示す縦側面図、第4図は本考案の実験例の結果
を示すグラフである。 10…金属メッキ相 11…超砥粒 12…潤滑性粒子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 片山 武志 埼玉県北本市下石戸上1925番地3 三菱金 属株式会社ダイヤモンド工具製作所内 (56)参考文献 特開 昭61−65776(JP,A) 特公 昭50−13995(JP,B1)

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属メッキ相中に、六方晶窒化ホウ素から
    なる潤滑性粒子と、超砥粒とを分散させてなる厚さ数十
    〜数百μmの円板状の電鋳薄刃砥石であって、前記潤滑
    性粒子の平均粒径は1〜10μmでありかつ前記超砥粒
    の平均粒径より小さく、潤滑性粒子の含有率は5〜40
    vol%であることを特徴とする電鋳薄刃砥石。
JP1986100605U 1986-06-30 1986-06-30 電鋳薄刃砥石 Expired - Lifetime JPH061324Y2 (ja)

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