JPH0771789B2

JPH0771789B2 - 砥石

Info

Publication number: JPH0771789B2
Application number: JP61178550A
Authority: JP
Inventors: 務高橋; 数義足立; 正勝稲葉
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1986-07-29
Filing date: 1986-07-29
Publication date: 1995-08-02
Anticipated expiration: 2010-08-02
Also published as: JPS6334070A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は、メタルボンド砥石，レジノイドボンド砥石，
電着砥石，電鋳砥石等の砥石に関する。

「従来の技術」この種の砥石は、ダイヤモンド,CBN等の超砥粒を、熱硬
化性樹脂（レジノイドボンド砥石の場合）または金属
（メタルボンド砥石，電着砥石，電鋳砥石の場合）によ
り形成された結合剤相中に分散させてなる砥粒層を有す
るものである。

このような砥石によって、ガラス，セラミックス，石材
等の硬質脆性材料を研削する場合には、超砥粒が被研削
材に衝突するときの衝撃で被研削材表面にクラックを生
じさせ被研削材を削る。この時に超砥粒にかかる衝撃は
かなり大きく、超砥粒が容易に脱落するのを防ぐために
は、結合剤相により超砥粒を強固に保持しなければなら
ない。したがって、主に硬質脆性材料の研削に使用され
る砥石では、高強度の結合剤が使用され緻密な結合剤相
が形成されている。

「発明が解決しようとする問題点」ところが、上記のように結合剤相強度を高めた砥石で
は、必然的に結合剤相の耐摩耗性が高く、研削の際に結
合剤相が摩滅しにくい。このため、研削により超砥粒が
摩滅していくにつれ、砥粒層表面からの超砥粒の突出量
が減少し、砥石の切れ味が低下するといった問題があっ
た。

また、このように結合剤相が摩滅しにくいため、結合剤
相の表面に凹凸、すなわちチップポケットが形成されに
くく、切り屑の排出性および冷却水による冷却性が悪い
という問題もあった。

「本発明の目的」本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、超砥粒の突
出量を常に適正に保つことができ、切れ味の良い砥石を
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」本発明に係る砥石は、超砥粒の周囲にこの超砥粒平均粒
径の1/100〜2/3の平均粒径を有しかつ結合剤相よりも硬
い硬質粒子を複数配置し、前記超砥粒および前記硬質粒
子全体を包囲する金属被覆によって両者を固着させるこ
とより外周に複数の突起が形成された複雑形状の複合砥
粒を、前記金属被覆より軟質な結合剤相中に分散させた
砥粒層を有する砥石であって、前記金属被覆は、前記超
砥粒の外周に直接形成された第１金属層、前記硬質粒子
の外周に直接形成された第２金属層、および前記第１金
属層および前記第２金属層を接合させる第３金属層から
形成されていることを特徴とする。

「作用」本発明の砥石では、超砥粒の周囲に固着された硬質粒子
により、結合剤相と複合砥粒との接合面積を増大させ、
結合剤相による超砥粒保持力を高める。したがって、従
来よりも強度の低い結合剤を使用することができ、結合
剤相の摩滅速度を適正とし、常に超砥粒突出量を適正に
保つことができる。

「実施例」以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例の砥石（電着砥石）を示す拡
大断面図である。

図中符号１は砥石台金であり、この砥石台金１上には、
金属メッキ相（結合剤相）２中に複合砥石３…を分散さ
せてなる砥粒層４が形成されている。また、この砥粒層
４の内部には、部分的に気孔５…が形成されている。

前記複合砥粒３は、第２図に示すように、ダイヤモン
ド,CBN等の超砥粒６の表面に、多数の硬質粒子７…を金
属被覆８を介して固着させたものである。

前記硬質粒子７の材質としては、Si,Al,Ti,Crからなる
酸化物、B,Si,Zr,Ta,W等からなる炭化物、B,Al,Si,Ti等
からなる窒化物等が好適である。また、硬質粒子７の平
均粒径は、超砥粒６の平均粒径の1/100〜2/3であること
が望ましい。この平均粒径が超砥粒平均粒径の1/100未
満であると十分な超砥粒保持力増大効果が得られず、他
方、超砥粒平均粒径の2/3よりも大きいと、被研削材へ
の超砥粒６の食い込みを阻害するおそれがある。硬質粒
子７…の砥粒層４全体に占める割合は、１〜30vol％で
あることが望ましく、1vol％未満では十分な超砥粒保持
力増強効果が得られず、反対に硬質粒子７…の割合が30
vol％より多いと、砥石の切れ味が低下する。

前記金属被覆８は、超砥粒６の表面に直接形成された硬
質の磁気特性を有する金属層（第１金属層）8aと、硬質
粒子７の表面に直接形成された硬質の磁気特性を有する
金属層（第２金属層）8bと、これら金属層8a、8bを接合
する接合層（第３金属層）8cとから構成されている。前
記金属層8a,8bの材質としては、Ni,Co,Fe等が好適であ
る。また、接合層8cの材質としては、Ni,Fe,Cu,Cr,Co,Z
n,Sn等がコストの点から好ましい。そしてこれらを合わ
せた金属被覆８の肉厚は0.5μｍ以上とされることが望
ましく、0.5μｍ未満では超砥粒６の表面に硬質粒子７
を付着させておく力が弱くなり、複合砥粒３が壊れやす
くなる。

前記気孔５…が砥粒層４中に占める割合は、５〜60vol
％であることが望ましい。気孔５…の割合が5vol％未満
であるとチップポケット形成効果が不十分となり、60vo
l％よりも大きいと、金属メッキ相２が複合砥石３を保
持する力が弱くなる。

次に、このような電着砥石の製造方法を、工程順に説明
する。

まず、超砥粒６の表面に、無電解メッキ法，スパッタ法
等の薄膜形成法を用いて、硬質の磁気特性を有する金属
層8aを前記金属被覆８の数分の１程度の肉厚に形成す
る。そして、メッキされた超砥粒６を着磁装置にかけ、
金属層8aに着磁する。

一方、硬質粒子７の表面にも、前記と同様の方法を用い
て金属層8bを形成しておく（着磁はしない）。

次いで、前記超砥粒６と硬質粒子７を十分混合し、超砥
粒６の金属層8aの磁力で、硬質粒子７の金属層8bを引き
付け、超砥粒６の周囲に硬質粒子７を付着させる。そし
て、この混合粉末を再度、無電解メッキ液に加え、これ
らの粒子6,7を包みこむ接合層8cを形成し、複合砥石３
を製造する。

次に、こうしてできた複合砥石３を、Ni,Co等のイオン
を溶解したメッキ液に添加する。そして、砥石台金１を
このメッキ液中に浸漬し、この砥石台金１を電源の陰極
に接続するとともに、メッキ液内に陽極を配置し、砥石
台金１上に金属メッキ相２を形成しつつ、この金属メッ
キ相２中に複合砥粒３…を分散させて砥粒層４を形成す
る。この時、金属メッキ相２に付着した複合砥粒３…の
金属被覆８上にも、順次金属メッキがなされていくの
で、複合砥粒３と複合砥粒３との間の空隙は部分的に充
たされぬまま残り、気孔５が形成される。

このようにして、砥粒層４が所定の肉厚に達したら、通
電を停止し、砥粒層にドレッシング等の処理を施して電
着砥石を得る。

このような構成からなる電着砥石にあっては、個々の超
砥粒６の回りに硬質粒子７…を固着し、形状が複雑で表
面積が大きい複合砥粒３を形成し、この複合砥粒３を金
属メッキ相２中に埋め込んでいるので、金属メッキ相２
による超砥粒６の保持力が格段に高く、その分、金属メ
ッキ相２自体の強度を低下させること、すなわち従来同
目的に使用されている電着砥石の金属メッキ相よりも軟
質な金属メッキ相にすることができる。これにより、金
属メッキ相２の摩滅速度を、超砥粒６の摩滅に合わせ
て、常に超砥粒突出量を適正に保つことが可能であり、
砥石切れ味を良好に保つことができる。

また、この電着砥石では、砥粒層４内に部分的に気孔５
…を形成し、砥粒層４を多孔質構造としたので、これら
気孔５…が金属メッキ相２の摩耗につれて順次露出して
チップポケットとなる。同時に、露出した超砥粒と超砥
粒の間において金属メッキ相２が摩耗することにより、
砥粒層４の表面に凹凸が形成され、これらの凹凸もチッ
プポケットとして作用するので、切り屑の排出性を向上
し、砥粒層４表面での冷却水保持効果を高め、砥石の冷
却効率向上を図ることが可能である。

なお、前記実施例では、本発明を電着砥石に適用した例
を示したが、本発明はこれに限られず、レジノイドボン
ド砥石、メタルボンド砥石、電鋳砥石のいずれにも実施
可能である。

「実験例」次に、本発明の実験例を挙げて本発明の効果を実証す
る。

（実験例１）ダイヤモンド超砥粒粉末（200〜240メッシュ）をパラ
ジウム塩水溶液に浸し、超砥粒の表面に触媒活性を付与
した。

この超砥粒粉末を、無電解コバルトメッキ液（硫酸コ
バルト:25g/、コハク酸ナトリウム:25g/、硫酸ナト
リウム:15g/、ジメチルアミンボラン:2g/、PH:5.
0、液温:70℃）中に分散し、超砥粒表面に約３μｍのコ
バルト被覆層を形成した。

前記コバルト被覆した超砥粒粉末を、プラスチック瓶
に封入し、５キロエルステッドの磁場中にさらして着磁
した。

これとは別に、炭化ケイ素（SiC）粉末（平均粒径約1
0μｍ）に、前記と同様の処理を施し、その表面に
約２μｍのコバルト被覆を形成した。

以上の処理を施した超砥粒100gとSiC粉末20gとをプラ
スチック瓶に封入して、十分に混合し、超砥粒表面のコ
バルト被覆の磁力により、超砥粒の周囲に複数のSiC粒
子を付着させた。

この混合粉末を、再び前記パラジウム塩水溶液に浸
し、混合粉末の表面に触媒活性を付与した。

次いで、この混合粉末を、無電解Niメッキ液（日本カ
ニゼン株式会社製ブルーシューマー、液温:80℃）中に
分散し、表面に５μｍのNi被覆を形成した複合砥粒を得
た。

こうして製造した複合砥粒を、樹脂結合剤粉末（フェ
ノール樹脂粉末）中に30vol％（実質ダイヤ量は20vol
％）添加し、十分に混合し、型込めして砥石台金上に固
定したのち、ホットプレスおよび焼結を行ない、砥石形
状に整形し、円板状のレジノイドボンド研削砥石を得
た。

（比較例１）ダイヤモンド超砥粒（200〜240メッシュ）を、実験例と
同じフェノール樹脂結合剤粉末中に20vol％添加し、十
分に混合し、型込めして砥石台金上に固定したのち、ホ
ットプレスおよび焼結を行ない、砥石形状に整形し、実
験例と同形状のレジノイドボンド砥石を得た。

次いで、前記２つのレジノイドボンド砥石を用い、以下
の研削条件（湿式）により研削を行なった。

研削条件被研削材:96％アルミナ砥石周速:1500m/min. 送り速度:10m/min. クロス送り:2mm 切り込み:0.01mm 表１は、前記２つのレジノイドボンド砥石の研削結果を
示すものである。

上表から明らかなように、実験例のレジノイドボンド砥
石では、研削抵抗が低減し、研削比が向上した。

（実験例２）次に、本発明を適用した電鋳薄刃砥石を作成し、従来の
電鋳薄刃砥石と比較した。

第３図は、その際に使用した製造装置の縦断面図であ
る。符号10はメッキ槽であり、このメッキ槽10内には、
Ni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10には、図示しない超音波攪拌機等の攪拌機
が配設されている。

メッキ槽10内には、非導電性の台座11が水平に配置され
ており、この台座11上には、ステンレス製の平面基板12
が載置されている。この平面基板12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12の上方には、平面基板12
と平行に陽極板13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に際して、まず、メッキ槽10内
のメッキ液Ｍに、実験例１と同様の方法により25μｍの
ダイヤ超砥粒の表面に２μｍのアルミナ粉を配置した複
合砥粒を所定量添加し、攪拌機によってメッキ液Ｍ中に
均一に分散させた。次いで面基板12を電源の陰極に接続
し、陽極板13との間に通電し、平面基板12の表面にNiメ
ッキ相14を形成しつつ、このNiメッキ相14中に複合砥粒
を均一に分散させて取り込ませた。

やがて、金属メッキ相14が所定の肉厚に達したら通電を
停止し、平面基板12をメッキ槽10から取り出して水洗し
た。そして、この平面基板12から金属メッキ相14を剥が
し、ラッピングおよび外周研磨を施して所定形状に整形
し、電鋳薄刃砥石を得た。

（比較例２）前記実施例２と同様の方法により、複合取粒の代わりに
超取粒のみを使用して、比較例２の電鋳薄刃砥石を作成
した。

次いで、これら実験例２および比較例２の砥石を用い、
以下の研削条件により研削切断を行なった。

研削条件被研削材：フェライト砥石周速:1500m/min. 送り速度:100mm/min. 切り込み:2.0mm 表２は、これらの電鋳薄刃砥石による研削結果を示すも
のである。

表２に示される通り、実験例２の電鋳薄刃砥石では、比
較例２の砥石に比べて研削抵抗およびチッピングを低減
することができた。

「発明の効果」本発明の砥石によれば次のような優れた効果が得られ
る。

本発明で使用している複合砥粒は、第１金属層で被覆
された超砥粒の周囲に、第２金属層で被覆された硬質粒
子を配置し、さらに両者を第３金属層で結合した構成で
あるから、複合砥粒の外周面には、硬質粒子および第２
金属層の合計直径に相当する大きな突出量を有する突起
が多数形成される。このために、複合砥粒と結合剤相と
の接合面積が広く確保でき、さらにこれら突起が結合剤
相に深く食い込むことによって強いアンカー効果が得ら
れる。このように、複合砥粒の体積当たりの表面積が大
きいこと、および強力なアンカー効果が得られることに
より、結合剤相による超砥粒の保持力を格段に高めるこ
とができ、その分、軟質な結合剤を使用することが可能
である。そして、軟質な結合剤を使用することにより、
結合剤相の摩滅速度を適度に速めて、超砥粒の摩滅速度
に対応させて適正とすることができ、常に超砥粒突出量
を適正に保つことが可能で、砥石の切れ味を良好に保つ
ことができる。

また、結合剤相を軟質にすることにより、砥粒層の表
面から露出した超砥粒同士の間の結合剤相に凹凸が容易
に形成され、これらの凹凸がチップポケットとして作用
するので、切り屑の排出性を向上することができると同
時に、砥粒層表面での冷却水保持効果を高め、砥石の冷
却効率向上を図ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の電着砥石の部分拡大断面
図、第２図は同砥石の複合砥粒の断面図、第３図は本発
明実験例の電鋳薄刃砥石を製造するための製造装置を示
す縦断面図である。１……砥石台金２……金属メッキ相（結合剤相）３……複合砥粒、４……砥粒層５……気孔、６……超砥粒７……硬質粒子、８……金属被覆 8a……第１金属層、8b……第２金属層 8c……接合層（第３金属層）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】超砥粒の周囲にこの超砥粒平均粒径の1/10
0〜2/3の平均粒径を有しかつ結合剤相よりも硬い硬質粒
子を複数配置し、前記超砥粒および前記硬質粒子全体を
包囲する金属被覆によって両者を固着させることより外
周に複数の突起が形成された複雑形状の複合砥粒を、前
記金属被覆より軟質な結合剤相中に分散させた砥粒層を
有する砥石であって、前記金属被覆は、前記超砥粒の外
周に直接形成された第１金属層、前記硬質粒子の外周に
直接形成された第２金属層、および前記第１金属層およ
び前記第２金属層を接合させる第３金属層から形成され
ていることを特徴とする砥石。
【請求項２】前記金属被覆の肉厚は0.5μｍ以上である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の砥石。
【請求項３】前記砥粒層中における前記硬質粒子の含有
率は１〜30vol％であることを特徴とする特許請求の範
囲第１項または第２項記載の砥石。
【請求項４】前記砥粒層中には、５〜60vol％の気孔を
有することを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項
または第３項記載の砥石。