JPH0624700B2 - ビトリファイド砥石 - Google Patents

ビトリファイド砥石

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JPH0624700B2 JP61090083A JP9008386A JPH0624700B2 JP H0624700 B2 JPH0624700 B2 JP H0624700B2 JP 61090083 A JP61090083 A JP 61090083A JP 9008386 A JP9008386 A JP 9008386A JP H0624700 B2 JPH0624700 B2 JP H0624700B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は,砥材をビトリファイドボンドで結合してなる
ビトリファイド砥石に関し,特に砥材として超砥粒を用
いてなるビトリファイド砥石に関する。
[従来技術および問題点] ビトリファイド砥石には,有機質の気孔形成剤を含有
し,これによって気孔を形成させたものがある。しかし
ながら,この種のビトリファイド砥石は焼成時において
気孔形成剤が除去されてしまう関係上,砥材の保持力が
低下し,また砥石の焼成収縮が大きい等の問題がある。
そのため,気孔形成剤として天然ガラス質岩石を原料と
するパーライトを使用し,パーライトが結合剤としての
機能を兼備することを利用して,砥材の保持力を高めた
ビトリファイド砥石が存在する(特公昭37−746
号)。しかしながら,このビトリファイド砥石にあって
は,焼成時においてパーライトが軟化溶融することに基
づいて結合作用を果たすものであるため,必然的に砥石
の焼成収縮をきたし,所期の形状を維持し得なくなるほ
か,砥石構造(気孔率,砥材率など)の制御が困難であ
り,製品管理上問題であった。
さらに,これら従来のビトリファイド砥石(有機質また
はパーライトを気孔形成剤として利用してなるもの)に
あっては,燃抜けまたは軟化溶融に基づく砥石の焼成収
縮が不可避であることから,ホットプレス等によって高
気孔率の砥石を得ることは不可能であった。
ところで,ビトリファイド砥石(特に,高気孔率のも
の)は,目立て(ドレス)が容易であるという利点を有
する。しかるに,このビトリファイド砥石に近時砥材と
して多用されつつある超砥粒(ダイヤモンドまたはCB
N)を適用する場合には,経済的量産性の見地から,無
機質の充填材(たとえば,アルミナ質系成分,炭化ケイ
素質系成分)を混入することにより集中度を低下させる
ことになる。しかしながら,この場合には研削条件によ
っては充填材が磨減り摩耗して研削に支障をきたすの
で,目立てが頻繁に必要になりビトリファイドの上記利
点を充分に活用できない事態を生じていた。
本発明の目的は,かかる技術背景下において,砥材の保
持力を低下させることなく任意の気孔率の気孔を維持
し,焼成時の寸法収縮が極めて少なく,目立てを簡易化
するビトリファイド砥石を提供することにある。
[問題点を解決するための手段] 本発明者等は,ビトリファイド砥石について,砥材とし
て超砥粒を採用して気孔率を変化すべく種々研究を重ね
た結果,特定の物質を含有せしめたところ,ビトリファ
イド砥石として極めて優れた結果を得たため,ここに提
案するものである。
本発明のビトリファイド砥石は,砥材が超砥粒であり,
被削材との摩擦力により容易に破壊される無機質中空状
物質を含有し,かつ前記中空状物質の軟化点が前記超砥
粒用ビトリファイドボンドの固有焼成温度よりも高く,
前記中空状物質に因る以外の気孔を少なくともバインダ
相内に有し,気孔率が少なくとも30%より大きいこと
を特徴とする。
ここで,バインダ相内にある気孔とは,該気孔を形成す
る境界壁がバインダのみから成っている気孔をいうもの
である。尚,中空状物質に因る以外の気孔とは砥粒,中
空状物質,バインダ間に生じる空隙を排除するものでは
ない。
[好適な実施態様] 本発明のビトリファイド砥石に含有される無機質中空状
物質は,その軟化点が超砥粒用ビトリファイドボンドの
固有焼成温度よりも50℃以上,より好ましくは100
℃以上高いことが好ましい。焼成時において,無機質中
空状物質の軟化または異常膨張などによる砥石の変形を
極力発生させないためである。ここで,超砥粒用ビトリ
ファイドボンドの固有焼成温度は,一般砥粒を砥材とし
て使用したときにおけるビトリファイドボンドの固有焼
成温度よりも低温で,一般的には650〜1000℃,
より好ましくは700〜950℃の範囲の焼成温度であ
る。上限を超えると超砥粒に劣化が起こり,下限未満で
あると強度発現に支障をきたす。より具体的には,使用
されるビトリファイドの種類に応じて採択される。
無機質中空状物質としては,下記のものが挙げられる
(なお,括弧内の温度は軟化点である): ・ガラスバルーン (1000℃) ・シラスバルーン (900℃) ・炭素系バルーン (900℃) ・アルミナ系バルーン (1500℃) ・石炭灰バルーン (1300℃) 無機質中空状物質の直径および壁厚は,研削時に容易に
破壊されて自生作用を阻害しない程度のものでなければ
ならない。ビッカース平均硬度Hvでいえば,Hv30
0〜1000程度のものが好ましい。
無機質中空状物質の熱膨張係数は,粒子間応力によって
ボンドブリッジにクラックを発生させないために,ビト
リファイドボンドのそれ(たとえば,4〜6×10-6
℃)とほぼ同程度のものであることが好ましい。石炭灰
バルーンは,その熱膨張係数が超砥粒およびビトリファ
イドボンドのそれに近いことから,好適である。
本発明に用いる超砥粒の粒度は60メッシュ(平均粒径
220μm)から800メッシュ(平均粒径20μm)
の範囲にあるものが好ましい。
無機質中空状物質の粒度は,焼成収縮を極力抑止させる
観点から,超砥粒の平均粒径の1/2〜2倍程度,より
好ましくはほぼ一致させることが好ましい。
ところで,砥石は中空球の配合割合が大きくなるほど,
砥材保持力が低下する。従って,高気孔率の砥石を得る
ために配合できる中空球の割合には自ずから限界が生じ
る。
また,抗折強度を大きくするためには充分な加圧をして
焼結し,粒子間を密着して結合させなければならない。
従って,ある程度の硬度を有した砥石を得るためには粒
子間隙の占める割合にも自ずから限界が生じる。
しかし本発明のビトリファイド砥石は前記中空球及び粒
子間隙に因る気孔の他に,バインダ相内の気孔を必須と
するため,高気孔率及び,耐久性の双方を兼ね備えた砥
石を入手することが可能になった。
本発明のビトリファイド砥石は無機質中空状物質に因ら
ない砥石自身の気孔が気孔率で好ましくは少なくとも2
0%,より好ましくは20〜35%存在する。無機質中
空状物質は原料組成で少なくとも10%(容量%,以下
同じ)を超えて含有し,最大で45〜55%まで含有さ
せ得る。
従って,中空状物質の添加量を調整することにより用途
に応じて砥石全体の気孔率の調整が可能となり少なくと
も30%より大きく,最大では70%程度までの砥石を
得ることができる。特に好ましい気孔率は45〜55%
である。砥石全体の気孔率が30%以下であると目立て
が相当必要であり,研削性能が不十分である。
本発明のビトリファイド砥石は,高度な精密部品の研削
用として好適なものである。被削材としては,一般の鉄
系材料(鋳鉄・鋼など)およびアルミニウム・プラスチ
ックなどの非鉄系材料のほか,セラミックス・FRMな
どの難削性の新材料をも対象とする。
なお,参考のために,本発明砥石の模式図を第1図に示
しておく。同図において,1は超砥粒,2はビトリファ
イドボンド,3は無機質中空状物質に因る以外の気孔お
よび4は無機質中空状物質をそれぞれ示す。
[発明の効果] 本発明のビトリファイド砥石にあっては,前述したよう
な構成にしたことから,次のような種々の効果を奏す
る。
無機質中空状物質も気孔形成剤として機能するので,
その含有量を調整することによって,気孔率を容易に調
節できる。
無機質中空状物質が焼成後においても除去されること
なく砥石中に残存するので,砥材の保持力低下ひいては
砥石の強度低下が極めて少ない。
無機質中空状物質は超砥粒用ビトリファイドボンドの
固有焼成温度よりも高い軟化点を有するので,焼成時に
おいて軟化せず,したがって,焼成収縮を極力抑止でき
る。そのため,砥石構造を所期のものに維持でき,製品
管理が容易である。気孔率について云えば,砥石自身の
気孔に,更に無機質中空状物質に由来する気孔が付け加
わるので高気孔率とすることができ,少なくとも30%
より大きく,最大70%程度の砥石を得ることができる
(従来の有機系気孔形成剤にあっては最大40%程度で
ある)。
加えて,無機質中空状物質が軟化しないので,ホットプ
レス等によっても任意の気孔率の砥石を得ることができ
る。
無機質中空状物質が気孔形成剤として機能するととも
に,それ自体が無機質充填材としても機能するので,別
途に無機質充填材を添加することなく砥石の集中度を変
化させ得る。したがって,本発明のように砥材として超
砥粒を用いる場合には好都合である。
加えて,無機質中空状物質はその隔壁が研削時において
容易に破壊されるので,焼けを殆んど発生せず,研削不
良に陥らない。したがって,目立てをしなくても良好な
自生作用を発揮でき,研削効率の観点から好都合であ
る。
中空状物質に因る以外の気孔がバインダ相内に存在す
るので,高抗折強度(耐久性)及び,高気孔率(ドレッ
シング性)の双方を兼ね備えた砥石を入手することがで
きる。
[実施例] 以下,本発明を実施例に基づいて説明する。実施例1〜
3(CBN砥粒:集中度100) ・CBN砥粒(#80/100) 25容量部 ・無機質中空状物質(151〜165μm)27 〃 ・ビトリファイドボンド 18 〃 ・糊料 6 〃 砥石成分を上記割合で配合し,無機質中空状物質として
第1表に示したものを用い,気孔率約55%の砥石を得
た(ビトリファイドボンドは特公昭52−27394号
に準ずる)。なお,比較例1,2として無機質中空状物
質に代えて有機質気孔形成剤またはパーライト(焼成に
よって軟化溶融させる。)を配合したものを用いた。
実施例および比較例の各配合物を角柱型にプレス成形
し,950℃で5時間焼成して砥石を得た。その焼成収
縮の結果を同じく第1表に示す。
この表から明らかなように,実施例1〜3の砥石は,い
ずれも比較例1,2の砥石に比して焼成収縮が少ない。
特に,石炭灰バルーン,アルミナバルーンを使用した場
合(実施例1,3)に顕著である。
また,実施例1に係る配合例について,プレス成形し,
900℃で5時間焼成して,外径:305,厚さ:1
5,穴径:76.2(mm)の砥石を作成し,平面研削を
行ない,研削性能すなわち(a)砥石摩耗寸法,(b)
研削比および(c)消費電力について調べた。その結果
を第2〜4図に示す。
なお,比較例3として石炭灰バルーンに代えてムライト
(無機質充填材)を配合したものを用い,研削条件は下
記の通りである: 砥石周速度 1600m/min テーブル送り速度 20m/min 切 込 量 10μm/pass 被 削 材 SKH51 被削材寸法 長さ300×幅10(mm) 比較例3の砥石では目立てを行なわない場合焼けが発生
した(第4図)。これに対して,実施例1の砥石におい
ては目立てを施すことなく使用することができる。さら
に実施例1の砥石は比較例3の砥石に目立てを施したも
のと比較しても,砥石摩耗寸法および消費電力がともに
小さく,しかも研削比が高く,優れた研削性能を示した
(第2図〜第4図)。
実施例4(ダイヤモンド砥粒) 次に,超砥粒としてダイヤモンド砥粒(#80/10
0)を使用し,その他は前述したCBN砥粒の実施例と
同様にして成形・焼成し,気孔率約55%の砥粒を得
た。その焼成収縮についての結果を第2表に示す(な
お,比較例としてダイヤモンド砥粒とともに,有機質気
孔形成剤を配合したものを使用した)。
この実施例にあっても,比較例に比して焼成収縮が少な
くなることが認められた。すなわち,CBNと同様ダイ
ヤモンド砥粒においても,無機質中空状物質は有効であ
った。
実施例5(CBN砥粒:集中度150) ・CBN砥粒(#170/200)37.5 容量部 ・石炭灰バルーン 14.5 〃 ・ビトリファイドボンド 18 〃 ・糊料 6 〃 砥石成分を上記割合で配合し,前記実施例1〜3と同様
に成形・焼成して気孔率約44%の砥石を作成し(ただ
し,砥石寸法は外径:15,厚さ:10,穴径:6(m
m)とした。),内面研削を行ない,研削性能等につい
て調べた。その結果を第5図〜第8図に示す。
なお,比較例5として石炭灰バルーンに代えてムライト
(無機質充填材)を配合したものを用い,研削条件は下
記の通りである: 機 械 東洋工内面研削盤(T−111) 砥石周速 1700m/min ワーク 〃 50m/min ストローク量 2mm 切込み速度 粗研 φ20μm/sec 精研 φ 5μm/sec 取 代 φ 0.2mm スパーフアウト 5ストローク 被 削 材 SUJ2(HRC62)φ50×10×φ20 クーラント ノリタケクール SA-02 ドレス条件 ドレッサー単石1/2ct(八面体) 切込み φ4(μm/パス) ドレス送りリード 0.07mm/rev of wheel 上記条件のドレスにより,実施例5の砥石はその研削面
が全副にわたって略平坦面(0.3μm程度)を維持して
いるのに対し,比較例5の砥石はうねり(1μm程度)
を発生しており(第8図(a)(b)),実施例5の砥
石が非常にドレス性に優れていることが認められた。
また,実施例5の砥石は比較例5の砥石に比して,砥石
摩耗寸法,研削比および消費電力についても優れた結果
を示した(第5図〜第7図)。
【図面の簡単な説明】
第1図は,本発明のビトリファイド砥石を示す模式図, 第2図〜第4図は,実施例1の砥石と比較例3の砥石に
ついて研削性能を対比したグラフであって,第2図は研
削摩耗寸法,第3図は研削比,第4図は消費電力に係る
もの, 第5図〜第7図は,実施例5の砥石と比較例5の砥石に
ついて研削性能を対比したグラフであって,第5図は研
削摩耗寸法,第6図は研削比,第7図は消費電力に係る
もの,および 第8図は,目立て後における砥石研削面の断面形状を示
した図(倍率×5000)であって,(a)は実施例
5,(b)は比較例5に係るもの,第9図は別の本発明
のビトリファイド砥石を示す模式図 を表わす。 1…超砥粒,2…ビトリファイドボンド, 3…中空状物質に因る以外の気孔, 4…無機質中空状物質。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−107859(JP,A) 特開 昭57−178667(JP,A) 特開 昭57−21270(JP,A) 特公 昭38−23594(JP,B1)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】砥材が超砥粒であり、被削材との摩擦力に
    より容易に破壊される無機質中空状物質を含有するビト
    リファイド砥石であって、 前記中空状物質の軟化点が前記超砥粒用ビトリファイド
    ボンドの固有焼成温度よりも高く、かつ前記中空状物質
    に因る以外の気孔を少なくともバインダ相内に有し、気
    孔率が少なくとも30%より大きいことを特徴とするビ
    トリファイド砥石。
  2. 【請求項2】前記軟化点と前記固有焼成温度との差が少
    なくとも50℃以上である特許請求の範囲第1項記載の
    ビトリファイド砥石。
  3. 【請求項3】前記固有焼成温度が650℃以上1000
    ℃以下の範囲内にある特許請求の範囲第1項または第2
    項記載のビトリファイド砥石。
  4. 【請求項4】前記中空状物質が、シラスバルーン、アル
    ミナ系バルーンまたは石炭灰バルーンの少なくとも一種
    である特許請求の範囲第1項ないし第3項のいずれか一
    に記載のビトリファイド砥石。
  5. 【請求項5】前記中空状物質がガラスバルーン、炭素系
    バルーンの少なくとも一種である特許請求の範囲第1項
    ないし第3項のいずれか一に記載のビトリファイド砥
    石。
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