JPH1148150A - ビトリファイドボンドダイヤモンドホイール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＰＣＤの研削加工において、切れ味が良好で、
かつ表面粗さも良好なビトリファイドボンドダイヤモン
ドホイールを提供する。 【解決手段】平均粒径が１００μｍ以上１５００μｍ以
下の粗いダイヤモンド砥粒を含むダイヤモンドチップ及
び前記平均粒径の３０％以上７０％以下の細かいダイヤ
モンド砥粒を含むダイヤモンドチップを混在して固着し
て、平均粒径が１００μｍ以上１５００μｍ以下の粗い
ダイヤモンド砥粒を含むダイヤモンドチップの数は、全
チップ数に対して４０％以上８０％以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に多結晶ダイヤ
モンド焼結体（ＰＣＤ）のような超硬質材料の研削加工
用ビトリファイドボンドダイヤモンドホイールに関する
ものであるが、多結晶立方晶窒化硼素焼結体（ＰＣＢ
Ｎ）の研削加工にも適用が可能である。

【０００２】

【従来の技術】ＰＣＤは、従来、天然ダイヤモンドが使
われていたあらゆる分野において重要な役割を果たして
いる。ＰＣＤは、微細で粒径のそろったダイヤモンド粉
末を超硬合金製の基台の上に載せ、超高温高圧下で焼結
した多結晶体であって、天然ダイヤモンドのようにある
方向に対して脆いという欠点が無く、しかも組織が均一
で極めて強靱な多結晶体である。

【０００３】また、ＰＣＢＮはダイヤモンドが鉄族金属
と容易に反応する弱点を解決するために発明されたもの
であって、立方晶窒化硼素（ＣＢＮ）の粉末をＰＣＤと
同様にして焼結したものであるがＰＣＤほど難削ではな
い。

【０００４】ＰＣＤは、超硬合金、サーメット、セラミ
ックスに比べ耐磨耗性、破壊靱性値およびヤング率が高
い等の優れた物理的特性を有するため、切削工具素材お
よび耐磨工具素材として使用されている。その使用形態
は、使用する目的に応じて適当な寸法に切断し、鋼製又
は超硬合金製のシャンクおよびカッターボディ等に固着
して切削工具等として使用される。このとき、使用する
機械、加工する材料、加工条件に応じて、刃先の形状を
基台の超硬合金とともに研削加工して仕上げる場合が大
半を占めている。

【０００５】このＰＣＤ切削工具は耐磨耗性に優れるの
で、超硬合金製切削工具に比べ寿命は数十倍であるが、
やはり使用するにつれて刃先は磨耗する。刃先が磨耗す
ると、加工された表面が粗くなったり、切削能率が低下
するため、ある一定時間使用すると再研磨が必要にな
る。しかし、この再研磨は、ＰＣＤ等の硬度が極めて高
いために、研削加工に長時間を必要とする。また、この
加工は専用に設計された高精度・高剛性の研削盤を用い
て行われる。

【０００６】この研削加工には、一般的に特殊メタルボ
ンドダイヤモンドホイール又は金属粉末をフィラーとし
て加えたレジンボンドダイヤモンドホイールが用いられ
ている。しかし、ＰＣＤの主成分はダイヤモンドであ
り、ダイヤモンドホイールと工作物の硬さがほぼ同じで
あるため、ダイヤモンドホイールは激しく目ずまりを生
じ、頻繁にドレッシングをしながらの研削加工を強いら
れる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ＰＣＤ切削工具等の再
研磨において、最も大きな問題点のひとつに粗加工の取
りしろが多い事がある。再研磨が必要と判断されたもの
は、刃先が磨耗しているだけでなく、大きなチッピング
を発生している場合が多く、これらを完全に取り除いて
新品時の刃先形状に戻すには、かなりの取り代があり、
粗加工を能率良く行うのが、加工時間を短縮するのに大
きな要素になる。加工能率を向上させるには、ダイヤモ
ンド粒度の粗いダイヤモンドホイールを用いれば良い
が、表面粗さが粗すぎたり、チッピングが大きい等の理
由により粗くするにはある限界がある。また、ダイヤモ
ンド粒度を細かくしすぎると粗加工の著しい能率低下と
なり好ましくない。

【０００８】ＰＣＤ切削工具以外にも、ＰＣＤチップの
ダイヤモンド層を平面研削したり、ダイヤモンド層を研
削加工して薄くする必要がある場合があり、これらの場
合についても、粗加工の取りしろが多いため、加工能率
が問題になることがしばしば発生している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題点
を解決するためになされたものである。すなわち、ＰＣ
Ｄ切削工具等の再研磨の粗加工において、能率良く短時
間で、良好な表面粗さが得られ、仕上げ工程も短縮でき
るビトリファイドボンドダイヤモンドホイールを提供し
ようとするものである。その特徴とするところは、ガラ
ス質又はセラミック質ボンド材で結合されたダイヤモン
ドチップが台金に固着されたビトリファイドボンドダイ
ヤモンドホイールであって、平均粒径が１００μｍ以上
１５００μｍ以下の粗いダイヤモンド砥粒を含むダイヤ
モンドチップ及び前記平均粒径の３０％以上７０％以下
の細かいダイヤモンド砥粒を含むダイヤモンドチップが
混在して固着され、平均粒径が１００μｍ以上１５００
μｍ以下の粗いダイヤモンド砥粒を含むダイヤモンドチ
ップの数は、全チップ数に対して４０％以上８０％以下
のものである。

【００１０】粗い粒度のダイヤモンドチップと、細かい
粒度のダイヤモンドチップの固着方法は、交互でも良い
し、あるいは、２個づつ交互でも良い。ただし、ホイー
ルのアンバランスを生じさせないように配慮する必要が
ある。粗粒チップを固着する割合は少なくとも全チップ
数の４０％以上必要であるが、加工能率を重視するとき
は６０％以上８０％以下であることが好ましい。

【００１１】ダイヤモンドチップのダイヤモンドの集中
度に関しては高い方が良好な結果が得られ、少なくと
も、集中度１００以上である必要がある。好ましくは集
中度１００〜１５０の範囲である。

【００１２】ビトリファイドボンドダイヤモンドホイー
ルは、使用に際しては、在来砥石をドレッサーとして用
いるブレーキ型ドレッシング装置又は駆動型ドレッシン
グ装置により、特に正確にツルーイング・ドレシングさ
れなければならない。ツルーイング・ドレッシングに使
用するドレッサー用砥石は、ビトリファイドボンドダイ
ヤモンドホイールのダイヤモンド粒度と同一か、又は若
干細粒のもので、結合度はＧ又はＨで良好な結果が得ら
れる。ツルーイング・ドレッシングするときに、ドレッ
シング装置が振動を発生するのであればより細かい粒度
でより軟らかい結合度のドレッサーを用いれば良い。ツ
ルーイング・ドレッシング完了後のダイヤモンド層表面
の精度は、円筒度又は平面度は５μｍ以内、かつ、振れ
精度は５μｍ以内、好ましくは、円筒度又は平面度は３
μｍ以内、かつ振れ精度は３μｍ以内であることが重要
である。

【発明の実施の形態】発明実施の形態については、実施
例の項で説明する。

【００１３】

【実施例】

（実施例１）本発明の外径Φ３００ｍｍ、幅１０ｍｍ、
１Ａ１型のビトリファイドボンドダイヤモンドホイール
を製作し、発明の効果を研削テストにより確認した。研
削テストは横軸平面研削盤でＰＣＤを研削することによ
って行った。実施例１のビトリファイドボンドダイヤモ
ンドホイールのチップの寸法は、外側Ｒ１５０、内側Ｒ
１４５、ダイヤ層の厚み３ｍｍ、ベース層の厚み２ｍ
ｍ、外円弧の長さが約３１ｍｍでビトリファイドボンド
ダイヤモンドホイールの外周を３０等分するようチップ
の大きさを決定した。そして、ダイヤモンド平均粒径３
００μｍのチップとダイヤモンド平均粒径１００μｍの
チップを各１５個、交互に台金に固着した。比較例１と
して、ダイヤモンド平均粒径３００μｍのチップを３０
個、固着したビトリファイドボンドダイヤモンドホイー
ルを製作した。また、比較例２として、ダイヤモンド平
均粒径１００μｍのチップを３０個、固着したビトリフ
ァイドボンドダイヤモンドホイールを製作した。そし
て、岡本工作製横軸平面研削盤に取り付けて、ＰＣＤチ
ップの上面を平面研削したところ、実施例１は、切れ
味、磨耗が比較例１とほぼ同じであり、しかも、表面粗
さも比較例２とほぼ同じ結果が得られた。

【００１４】（実施例２）本発明の外径Φ３００ｍｍ、
幅１０ｍｍ、１Ａ１型のビトリファイドボンドダイヤモ
ンドホイールを製作し、発明の効果を研削テストにより
確認した。研削テストは横軸平面研削盤でＰＣＤを研削
することによって行った。実施例２のビトリファイドボ
ンドダイヤモンドホイールのチップの寸法は、外側Ｒ１
５０、内側Ｒ１４５、ダイヤ層の厚み３ｍｍ、ベース層
の厚み２ｍｍ、外円弧の長さが約３１ｍｍでビトリファ
イドボンドダイヤモンドホイールの外周を３０等分する
ようチップの大きさを決定した。そして、ダイヤモンド
平均粒径３００μｍのチップを２２個とダイヤモンド平
均粒径１００μｍのチップを８個、混在して台金に固着
した。そして、岡本工作製横軸平面研削盤に取り付け
て、ＰＣＤチップの上面を平面研削したところ、実施例
２は、切れ味、磨耗が比較例１と同じであり、しかも、
表面粗さは比較例２と同じ結果が得られた。

【００１５】（実施例３）外径Φ１５０ｍｍ、幅１５ｍ
ｍ、６Ａ２型のビトリファイドボンドダイヤモンドホイ
ールを製作し、住友ハモンド研削盤でＰＣＤチップを研
削し本発明の効果を確認した。チップの寸法は外ＲがＲ
７５、内ＲがＲ６０であり、ダイヤモンド層の厚みが３
ｍｍ、接合層の厚みが、２ｍｍである。ダイヤモンド粒
度は粗いチップが＃８０、細かい方は＃１２０、集中度
はどちらも１００である。これを交互に固着してホイー
ルを完成させた。ＰＣＤの研削条件は、機械がＣＰＧ研
削盤、ホイール周速度８５０ｍ／ｍｉｎ、ホイール押し
つけ圧力は２０ｋｇｆ、ツルーイング・ドレシングに
は、駆動型ドレッシング装置にＷＡ砥石を付けて行っ
た。比較例３として全チップが粒度＃８０のビトリファ
イドボンドダイヤモンドホイールと比較例４として全チ
ップが＃１２０のビトリファイドボンドダイヤモンドホ
イールを製作して、同様な研削テストを実施し、本発明
のビトリファイドボンドダイヤモンドホイールと性能を
比較したところ、本発明のホイールは、粒度＃８０とほ
ぼ同一の切れ味と、粒度＃１２０とほぼ同一の表面粗さ
の両方を兼ね備えた性能を発揮した。

【００１６】ＰＣＤ以外のセラミックス、超硬合金、金
属材料、ガラス等を研削加工する場合、粗粒ダイヤモン
ドとそれよりも細かいダイヤモンドからなるチップが混
在して固着されたホイールにおいては、粗粒ダイヤモン
ドの研削特性が顕著に現れるのが一般的である。すなわ
ち、切れ味に優れ、加工能率は向上するが表面粗さが粗
く、チッピングが大きいというホイール特性が得られる
のである。しかし、ＰＣＤ研削加工の場合は、通常の研
削の概念とは異なり、ダイヤモンド砥粒とＰＣＤの硬さ
がほとんど同じであるので、粗粒ダイヤモンドを含むチ
ップと細粒ダイヤモンドを含むチップを混在させること
により、切れ味を低下させずに、良好な表面粗さが得ら
れるのである。

【００１７】

【発明の効果】ＰＣＤの研削加工において、粗粒ダイヤ
モンドの切れ味の良さと細粒ダイヤモンドの良好な表面
粗さの両者の長所を併せ持つ優れた研削特性を有するビ
トリファイドボンドダイヤモンドホイールである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 一樹 大阪府堺市鳳北町２丁80番地 大阪ダイヤ モンド工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガラス質又はセラミック質ボンド材で結合
   されたダイヤモンドチップが台金に固着されたビトリフ
   ァイドボンドダイヤモンドホイールであって、平均粒径
   が１００μｍ以上１５００μｍ以下の粗いダイヤモンド
   砥粒を含むダイヤモンドチップ及び前記平均粒径の３０
   ％以上７０％以下の細かいダイヤモンド砥粒を含むダイ
   ヤモンドチップが混在して固着され、平均粒径が１００
   μｍ以上１５００μｍ以下の粗いダイヤモンド砥粒を含
   むダイヤモンドチップの数は、全チップ数に対して４０
   ％以上８０％以下であり、かつ多結晶ダイヤモンド焼結
   体の研削加工に用いることを特徴とするビトリファイド
   ボンドダイヤモンドホイール。