JPH07171767A - メタルボンド超砥粒砥石及びその製造方法 - Google Patents
メタルボンド超砥粒砥石及びその製造方法Info
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- JPH07171767A JPH07171767A JP34422093A JP34422093A JPH07171767A JP H07171767 A JPH07171767 A JP H07171767A JP 34422093 A JP34422093 A JP 34422093A JP 34422093 A JP34422093 A JP 34422093A JP H07171767 A JPH07171767 A JP H07171767A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】熱膨張係数が砥粒層の熱膨張係数と実質上同程
度又はそれ以下であるケイ素を含有したアルミニウム合
金台金に、焼結により砥粒層を直接接合して成るメタル
ボンド超砥粒砥石、及び１０〜３５重量％のケイ素を含
有したアルミニウム合金粉末層の上部又は上端内部に、
メタルボンド含有超砥粒混合粉末層を設け、５００〜６
００℃の温度で加圧焼結して上記メタルボンド超砥粒砥
石を製造する方法。 【効果】軽量で取扱いが容易であり、かつ錆が発生しに
くい上に、砥石製作時における砥粒層の脱落や破損のな
いメタルボンド超砥粒砥石である。
度又はそれ以下であるケイ素を含有したアルミニウム合
金台金に、焼結により砥粒層を直接接合して成るメタル
ボンド超砥粒砥石、及び１０〜３５重量％のケイ素を含
有したアルミニウム合金粉末層の上部又は上端内部に、
メタルボンド含有超砥粒混合粉末層を設け、５００〜６
００℃の温度で加圧焼結して上記メタルボンド超砥粒砥
石を製造する方法。 【効果】軽量で取扱いが容易であり、かつ錆が発生しに
くい上に、砥石製作時における砥粒層の脱落や破損のな
いメタルボンド超砥粒砥石である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は新規なメタルボンド超砥
粒砥石及びその製造方法に関するものである。さらに詳
しくいえば、本発明は、アルミニウム合金台金に、焼結
により直接砥粒層を接合したものであって、従来の鉄系
金属台金などを有するものと異なり、軽量で錆が発生し
にくい上、砥石製作時における砥粒層の脱落や破損のお
それがないメタルボンド超砥粒砥石、及びこのものを効
率よく製造する方法に関するものである。
粒砥石及びその製造方法に関するものである。さらに詳
しくいえば、本発明は、アルミニウム合金台金に、焼結
により直接砥粒層を接合したものであって、従来の鉄系
金属台金などを有するものと異なり、軽量で錆が発生し
にくい上、砥石製作時における砥粒層の脱落や破損のお
それがないメタルボンド超砥粒砥石、及びこのものを効
率よく製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、研削加工には各種の砥石が用いら
れているが、近年、難削材の使用が盛んになるに伴い、
ダイヤモンドやＣＢＮなどの超砥粒を用いた砥石の需要
が増加してきている。ところで、ストレートタイプのメ
タルボンド超砥粒砥石の台金としては、これまで主とし
て鉄系金属が用いられてきたが、この鉄系金属台金は重
量が重く取扱いにくい上、錆が発生しやすいという欠点
があった。そこで、鉄系金属台金に超砥粒層を焼結によ
り接合したのち、機械加工により該鉄系金属台金を削り
落とし、アルミニウム合金鋳物とのボルト締め又は接着
剤又は焼きばめによる接合方法が採られてきた。しかし
ながら、このような方法においては、加工が煩雑であっ
てコスト高になるのを免れないという問題があった。ア
ルミニウム合金台金に、焼結により超砥粒層を直接接合
すれば、上記問題は解決されるが、該超砥粒層とアルミ
ニウム合金台金の熱膨張係数の差により、超砥粒層が脱
落したり、破損したりして、これまで焼結による直接接
合は困難であった。
れているが、近年、難削材の使用が盛んになるに伴い、
ダイヤモンドやＣＢＮなどの超砥粒を用いた砥石の需要
が増加してきている。ところで、ストレートタイプのメ
タルボンド超砥粒砥石の台金としては、これまで主とし
て鉄系金属が用いられてきたが、この鉄系金属台金は重
量が重く取扱いにくい上、錆が発生しやすいという欠点
があった。そこで、鉄系金属台金に超砥粒層を焼結によ
り接合したのち、機械加工により該鉄系金属台金を削り
落とし、アルミニウム合金鋳物とのボルト締め又は接着
剤又は焼きばめによる接合方法が採られてきた。しかし
ながら、このような方法においては、加工が煩雑であっ
てコスト高になるのを免れないという問題があった。ア
ルミニウム合金台金に、焼結により超砥粒層を直接接合
すれば、上記問題は解決されるが、該超砥粒層とアルミ
ニウム合金台金の熱膨張係数の差により、超砥粒層が脱
落したり、破損したりして、これまで焼結による直接接
合は困難であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情のもので、アルミニウム合金台金に焼結により直接
砥粒層を接合して成る軽量で錆が発生しにくい上、砥石
製作時における砥粒層の脱落や破損のおそれがないメタ
ルボンド超砥粒砥石、及びこのものを効率よく製造する
方法を提供することを目的としてなされたものである。
事情のもので、アルミニウム合金台金に焼結により直接
砥粒層を接合して成る軽量で錆が発生しにくい上、砥石
製作時における砥粒層の脱落や破損のおそれがないメタ
ルボンド超砥粒砥石、及びこのものを効率よく製造する
方法を提供することを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、アルミニウム
合金台金として、熱膨張係数が砥粒層の熱膨張係数と実
質上同程度又はそれ以下であるケイ素を含有したアルミ
ニウム合金を用いることにより、その目的を達成しうる
ことを見い出し、この知見に基づいて本発明を完成する
に至った。すなわち、本発明は、熱膨張係数が砥粒層の
熱膨張係数と実質上同程度又はそれ以下であるケイ素を
含有したアルミニウム合金台金に、焼結により砥粒層を
直接接合して成るメタルボンド超砥粒砥石を提供するも
のである。本発明に従えば、上記メタルボンド超砥粒砥
石は、１０〜３５重量％のケイ素を含有したアルミニウ
ム合金粉末層の上部又は上端内部に、メタルボンド含有
超砥粒混合粉末層を設け、５００〜６００℃の温度にお
いて加圧焼結することにより、製造することができる。
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、アルミニウム
合金台金として、熱膨張係数が砥粒層の熱膨張係数と実
質上同程度又はそれ以下であるケイ素を含有したアルミ
ニウム合金を用いることにより、その目的を達成しうる
ことを見い出し、この知見に基づいて本発明を完成する
に至った。すなわち、本発明は、熱膨張係数が砥粒層の
熱膨張係数と実質上同程度又はそれ以下であるケイ素を
含有したアルミニウム合金台金に、焼結により砥粒層を
直接接合して成るメタルボンド超砥粒砥石を提供するも
のである。本発明に従えば、上記メタルボンド超砥粒砥
石は、１０〜３５重量％のケイ素を含有したアルミニウ
ム合金粉末層の上部又は上端内部に、メタルボンド含有
超砥粒混合粉末層を設け、５００〜６００℃の温度にお
いて加圧焼結することにより、製造することができる。
【０００５】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
超砥粒砥石の砥粒層には、例えばダイヤモンド粉末やＣ
ＢＮ粉末などの超砥粒が用いられる。これらの砥粒は、
平均粒子径が１〜２００μｍの範囲にあるものが好まし
い。該ダイヤモンド粉末は天然産のものであってもよい
し、人造のものであってもよい。また、該砥粒層には、
ダイヤモンド粉末又はＣＢＮ粉末を単独で用いてもよい
し、これらを組み合わせて用いてもよい。また、該砥粒
層の結合剤として、メタルボンドが用いられる。このメ
タルボンドとしては、従来メタルボンド超砥粒砥石に慣
用されているもの、例えば、銅−スズ合金などのブロン
ズ系合金、銅−亜鉛などのブラス系合金、さらにはスチ
ール系、コバルト系のものなどを用いることができる。
これらのメタルボンドは１種用いてもよいし、２種以上
を組み合わせて用いてもよい。
超砥粒砥石の砥粒層には、例えばダイヤモンド粉末やＣ
ＢＮ粉末などの超砥粒が用いられる。これらの砥粒は、
平均粒子径が１〜２００μｍの範囲にあるものが好まし
い。該ダイヤモンド粉末は天然産のものであってもよい
し、人造のものであってもよい。また、該砥粒層には、
ダイヤモンド粉末又はＣＢＮ粉末を単独で用いてもよい
し、これらを組み合わせて用いてもよい。また、該砥粒
層の結合剤として、メタルボンドが用いられる。このメ
タルボンドとしては、従来メタルボンド超砥粒砥石に慣
用されているもの、例えば、銅−スズ合金などのブロン
ズ系合金、銅−亜鉛などのブラス系合金、さらにはスチ
ール系、コバルト系のものなどを用いることができる。
これらのメタルボンドは１種用いてもよいし、２種以上
を組み合わせて用いてもよい。
【０００６】本発明の超砥粒砥石においては、台金とし
てケイ素を含有したアルミニウム合金が用いられる。こ
のケイ素含有アルミニウム合金の熱膨張係数は、前記砥
粒層の熱膨張係数と実質上同程度又はそれ以下であるこ
とが必要である。該台金の熱膨張係数が砥粒層の熱膨張
係数より大きい場合、焼結後、台金の縮む量の方が砥粒
層の縮む量より大きく、接合が困難となる。また、砥粒
層が脆く、熱膨張係数が台金のそれよりも極端に大きい
場合は、締め付け力が強くなりすぎるために、砥粒層が
破損するおそれが生じる。したがって、台金の熱膨張係
数の方が、砥粒層のそれよりも僅かながら小さいのが有
利である。このような台金としては、本発明では１０〜
３５重量％のケイ素を含有したアルミニウム合金が用い
られる。ケイ素含有量が前記範囲を逸脱すると熱膨張係
数が前記条件を満たすことができなくなる。アルミニウ
ム合金は、一般にメタルボンドの材料に比べて、熱膨張
係数がかなり大きいことから、合金材料としてケイ素を
含有したアルミニウム合金を使用することが必要であ
る。また、ケイ素を含有したアルミニウム合金における
ケイ素含有量は１０〜３５重量％の範囲で選ばれるが、
メタルボンドの種類や集中度の相異により砥粒層の熱膨
張係数が異なってくることから、それぞれの砥粒層に適
したケイ素含有量を有するアルミニウム合金を選定する
必要がある。
てケイ素を含有したアルミニウム合金が用いられる。こ
のケイ素含有アルミニウム合金の熱膨張係数は、前記砥
粒層の熱膨張係数と実質上同程度又はそれ以下であるこ
とが必要である。該台金の熱膨張係数が砥粒層の熱膨張
係数より大きい場合、焼結後、台金の縮む量の方が砥粒
層の縮む量より大きく、接合が困難となる。また、砥粒
層が脆く、熱膨張係数が台金のそれよりも極端に大きい
場合は、締め付け力が強くなりすぎるために、砥粒層が
破損するおそれが生じる。したがって、台金の熱膨張係
数の方が、砥粒層のそれよりも僅かながら小さいのが有
利である。このような台金としては、本発明では１０〜
３５重量％のケイ素を含有したアルミニウム合金が用い
られる。ケイ素含有量が前記範囲を逸脱すると熱膨張係
数が前記条件を満たすことができなくなる。アルミニウ
ム合金は、一般にメタルボンドの材料に比べて、熱膨張
係数がかなり大きいことから、合金材料としてケイ素を
含有したアルミニウム合金を使用することが必要であ
る。また、ケイ素を含有したアルミニウム合金における
ケイ素含有量は１０〜３５重量％の範囲で選ばれるが、
メタルボンドの種類や集中度の相異により砥粒層の熱膨
張係数が異なってくることから、それぞれの砥粒層に適
したケイ素含有量を有するアルミニウム合金を選定する
必要がある。
【０００７】本発明のメタルボンド超砥粒砥石は、次の
方法により製造することができる。まず、ケイ素含有量
１０〜３５重量％で、かつ平均粒子径が０.１〜１００
μｍ程度のケイ素含有アルミニウム合金粉末層の上部又
は上端内部に、メタルボンド含有超砥粒混合粉末層を設
ける。この混合粉末層におけるメタルボンド粉末として
は、通常平均粒子径が１０〜５００μｍの範囲にあるも
のが用いられる。また、メタルボンド粉末と超砥粒粉末
との混合割合は、通常容量比１：９ないし４：６の範囲
で選ばれる。次に、５００〜６００℃の範囲の温度にお
いて、加圧焼結を行う。この温度が５００℃未満では焼
結性が不十分であったり、台金と砥粒層との密着性に劣
るし、６００℃を超えるとアルミニウム合金粉末層にお
いて液相が多く生成し、台金中にケイ素粒子の晶出が多
くなり、この晶出したケイ素粒子によって、機械加工
（一般的には施盤加工）時に加工用バイトが摩耗するな
ど、好ましくない事態を招来する。台金と砥粒層との密
着性をよくするためには、僅かに液相を生成する温度が
望ましい。さらに、該アルミニウム合金粉末層に微量の
銅又は銅系合金粉末を添加すると台金と砥粒層との密着
性が向上できる。また、焼結時の圧力は通常０.２〜３
トン／cm2の範囲である。このようにして得られた本発
明のメタルボンド超砥粒砥石は、完成品に近く、最小限
の機械加工で実用に供することができる。
方法により製造することができる。まず、ケイ素含有量
１０〜３５重量％で、かつ平均粒子径が０.１〜１００
μｍ程度のケイ素含有アルミニウム合金粉末層の上部又
は上端内部に、メタルボンド含有超砥粒混合粉末層を設
ける。この混合粉末層におけるメタルボンド粉末として
は、通常平均粒子径が１０〜５００μｍの範囲にあるも
のが用いられる。また、メタルボンド粉末と超砥粒粉末
との混合割合は、通常容量比１：９ないし４：６の範囲
で選ばれる。次に、５００〜６００℃の範囲の温度にお
いて、加圧焼結を行う。この温度が５００℃未満では焼
結性が不十分であったり、台金と砥粒層との密着性に劣
るし、６００℃を超えるとアルミニウム合金粉末層にお
いて液相が多く生成し、台金中にケイ素粒子の晶出が多
くなり、この晶出したケイ素粒子によって、機械加工
（一般的には施盤加工）時に加工用バイトが摩耗するな
ど、好ましくない事態を招来する。台金と砥粒層との密
着性をよくするためには、僅かに液相を生成する温度が
望ましい。さらに、該アルミニウム合金粉末層に微量の
銅又は銅系合金粉末を添加すると台金と砥粒層との密着
性が向上できる。また、焼結時の圧力は通常０.２〜３
トン／cm2の範囲である。このようにして得られた本発
明のメタルボンド超砥粒砥石は、完成品に近く、最小限
の機械加工で実用に供することができる。
【０００８】
【実施例】次に、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定され
るものではない。 実施例１ 図１に示す焼結概略図に従って超砥粒砥石を製造した。
ケイ素含有量が２５重量％、平均粒子径が３５μｍのケ
イ素含有アルミニウム合金粉末を用い、成形圧２トン／
cm2でアルミニウム合金粉末層１を形成し、その上に、
平均粒子径１５μｍのスチール系メタルボンド粉末と平
均粒子径９０μｍのダイヤモンド砥粒との容量比２：８
の混合粉末層２を設け、温度５５０℃、圧力２トン／cm
2の条件で焼結を行い、図２に示すようにアルミニウム
合金台金１'上に砥粒層２'が接合されたメタルボンド超
砥粒砥石（１５０Ｄ−１０Ｔ−９０Ｈ）を製作した。な
お、砥粒層及びアルミニウム合金台金の熱膨張係数は、
それぞれ２０×１０-6及び１９×１０-6であった。ま
た、比較のために、砥粒層は上記と同じであるが、台金
が鉄台金及びシルミン台金であるメタルボンド超砥粒砥
石を、それぞれ従来法に従って製作した。これら３種の
砥石の重量［台金及び砥粒層を含む全体重量(実測値)］
及び材料の密度［台金材料の密度(理論値)］を第１表に
示す。
明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定され
るものではない。 実施例１ 図１に示す焼結概略図に従って超砥粒砥石を製造した。
ケイ素含有量が２５重量％、平均粒子径が３５μｍのケ
イ素含有アルミニウム合金粉末を用い、成形圧２トン／
cm2でアルミニウム合金粉末層１を形成し、その上に、
平均粒子径１５μｍのスチール系メタルボンド粉末と平
均粒子径９０μｍのダイヤモンド砥粒との容量比２：８
の混合粉末層２を設け、温度５５０℃、圧力２トン／cm
2の条件で焼結を行い、図２に示すようにアルミニウム
合金台金１'上に砥粒層２'が接合されたメタルボンド超
砥粒砥石（１５０Ｄ−１０Ｔ−９０Ｈ）を製作した。な
お、砥粒層及びアルミニウム合金台金の熱膨張係数は、
それぞれ２０×１０-6及び１９×１０-6であった。ま
た、比較のために、砥粒層は上記と同じであるが、台金
が鉄台金及びシルミン台金であるメタルボンド超砥粒砥
石を、それぞれ従来法に従って製作した。これら３種の
砥石の重量［台金及び砥粒層を含む全体重量(実測値)］
及び材料の密度［台金材料の密度(理論値)］を第１表に
示す。
【０００９】
【表１】
【００１０】第１表から分かるように、本発明品は鉄台
金のものに比べて重量が約１／２に減少している。 実施例２ 図３に示す焼結概略図に従った以外は、実施例１と同様
にして、図４に示すようにアルミニウム合金台金１'の
上端内部に砥粒層２'を有するメタルボンド超砥粒砥石
（１５２Ｄ−１５Ｔ−９０Ｈ）を製作した。
金のものに比べて重量が約１／２に減少している。 実施例２ 図３に示す焼結概略図に従った以外は、実施例１と同様
にして、図４に示すようにアルミニウム合金台金１'の
上端内部に砥粒層２'を有するメタルボンド超砥粒砥石
（１５２Ｄ−１５Ｔ−９０Ｈ）を製作した。
【００１１】
【発明の効果】本発明のメタルボンド超砥粒砥石は、ア
ルミニウム合金台金に、焼結により直接砥粒層を接合し
たものであって、従来の鉄系金属台金などを有するもの
と異なり、軽量で取扱いが容易であり、かつ錆が発生し
にくい上、砥石製作時における砥粒層の脱落や破損のお
それがない。また、本発明方法に従えば、前記の好まし
い性質を有するメタルボンド超砥粒砥石を、完成品に近
い形で効率よく製作することができるので、最小限の機
械加工ですむという長所がある。特に本発明方法は総形
や角度形状を含むストレートタイプのメタルボンド砥石
の製作に適している。
ルミニウム合金台金に、焼結により直接砥粒層を接合し
たものであって、従来の鉄系金属台金などを有するもの
と異なり、軽量で取扱いが容易であり、かつ錆が発生し
にくい上、砥石製作時における砥粒層の脱落や破損のお
それがない。また、本発明方法に従えば、前記の好まし
い性質を有するメタルボンド超砥粒砥石を、完成品に近
い形で効率よく製作することができるので、最小限の機
械加工ですむという長所がある。特に本発明方法は総形
や角度形状を含むストレートタイプのメタルボンド砥石
の製作に適している。
【図１】図１は実施例１における焼結概略図である。
【図２】図２は実施例１で得られたメタルボンド超砥粒
砥石の完成図である。
砥石の完成図である。
【図３】図３は実施例２における焼結概略図である。
【図４】図４は実施例２で得られたメタルボンド超砥粒
砥石の完成図である。
砥石の完成図である。
１ アルミニウム合金粉末層 １’アルミニウム合金台金 ２ メタルボンド含有超砥粒混合粉末層 ２’砥粒層
Claims (3)
- 【請求項１】熱膨張係数が砥粒層の熱膨張係数と実質上
同程度又はそれ以下であるケイ素を含有したアルミニウ
ム合金台金に、焼結により砥粒層を直接接合して成るメ
タルボンド超砥粒砥石。 - 【請求項２】１０〜３５重量％のケイ素を含有したアル
ミニウム合金粉末層の上部又は上端内部に、メタルボン
ド含有超砥粒混合粉末層を設け、５００〜６００℃の温
度において加圧焼結することを特徴とする請求項１記載
のメタルボンド超砥粒砥石の製造方法。 - 【請求項３】ケイ素を含有したアルミニウム合金粉末層
が微量の銅又は銅系合金粉末を含有するものである請求
項２記載のメタルボンド超砥粒砥石の製造方法。
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| JP5344220A JP2884031B2 (ja) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | メタルボンド超砥粒砥石及びその製造方法 |
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| JP2884031B2 JP2884031B2 (ja) | 1999-04-19 |
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Family Applications (1)
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| JP5344220A Expired - Lifetime JP2884031B2 (ja) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | メタルボンド超砥粒砥石及びその製造方法 |
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-
1993
- 1993-12-17 JP JP5344220A patent/JP2884031B2/ja not_active Expired - Lifetime
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