JPS6171973A - 切断砥石の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は切断砥石の製造法に関するものである。

（従来の技術とその問題点） 研削加工や切断加工の工具としてメタルボンド砥石およ
びレジンポンド砥石が知られている。

メタルボンド砥石は、一般に銅：スズが（７０〜８０）
；（３０〜２０）の台金粉と砥粒との混合物を金型中で
台金と共に加圧加熱し、これにより砥石本体を成形しか
つ溶解した銅／スズにより台金と同時に接合することで
作られ、従って、製作は比較的容易である。

しかしながら、砥石としての性能については、切刃自生
作用に乏しいため切れ味の持続性が悪く、また、砥石が
硬いため、セラミック材料のような硬脆材料の加工にお
いてチッピングが著しいという欠点があった。

一方、レジンボンド砥石は、フェノール樹脂などの合成
樹脂粉末と砥粒とをアランダム、水晶石などと混合し、
金型中で台金と砥石層との同時成形、同時接着すること
で作られ、砥石性能については、切れ味およびその持続
性において上記メタルボンドよりも秀れている。

しかしながら、セラミックスなどの硬脆材料の加工にお
いて、ボンドの消耗が著しいため寿命が短く、シかも台
金と砥石部が単なる接着で結合されているにすぎないた
め強度が弱く、精度維持が困難でこれらはとくに薄い砥
石の場合に問題があった。さらに、最近砥石のダイヤモ
ンド層を介して通電しながら加工する通電切断法が開発
されているが、レジンボンド砥石ではこの方法を適用で
きない問題があった。

そこで、従来の砥石を改善する方法として、鋳鉄ボンド
砥石の提案がなされている。この鋳鉄ボンド砥石は、鋳
鉄焼結組織中に砥粒を分散固定したもので、切刃自生作
用に富み、またレジンボンド砥石よりもはるかに摩耗が
少なく、切れ味の持続性が良い。さらに多孔質であるた
めセラミックス等の硬脆材料に対して当りが柔らかく、
チッピングなどを起しにくいメリットがある。

しかし、この鋳鉄ボンド砥石は、鋳鉄粉と砥粒との混合
物を成形後、高温で加熱焼結することにより作られる関
係から、一般のメタルボンド砥石のように台金と砥石と
を同時一体形成することができず、砥石本体と台金とを
別々に作り、後工程でこれらを接合することが必要とな
る。

この接合方法として、ろう付けやハンダ付けなどの手法
は、各部材の膨張係数の差が大きいため実施が不可能で
ある。そこで接着剤による接着が行われるが、砥石の厚
さが太きい場合はとも角としても、８闘以下の薄肉切断
砥石の場合には接着力が非常に弱く、砥石半径方向及び
厚さ方向の外力に対し十分に耐えることができない。ま
た、接着層の摩耗が激しいと共に耐熱性も乏しい。さら
に砥石本体と台金間の通電性がないため、通電切断法の
適用も行えない。

上記のようなことから、鋳鉄ボンド砥石は、ラップ定盤
などのように台金の表面に貼着する構造のものには適し
ているが、切断砥石のように台金と砥石とが半径方向に
配される場合には適用が難しく、特に厚さが１ｕ以下の
ごとき薄い切断砥石には全く適用ができなかったもので
ある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記のような問題点を解消するために研究と実
験を重ねて考案され逅もので、その目的とするところは
、切断加工特性が優れるうえに、砥石部と台金部とが別
体組付構造でありながら、精度が良くかつまた接合部分
の機械的並びに熱的強度が高く、シかも砥石部と台金部
間に良好な通電性を確保することができる新しい切断砥
石の製造法を提供することにある。

また、本発明の他の目的とするところは、上記特性を備
えた厚さ８關以下の薄肉切断砥石を容易かつ安価に得る
ことができる方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、砥粒と鋳鉄粉とカ
ルボニル粉とを混合し、成形後焼結してリング状の砥石
本体を作り、これと別に台金を作り、それら砥石本体と
台金とを高分子系接着剤でスポット状又は連続的に接着
し、次いでこの接着された砥石本体と台金にニッケルメ
ッキを施し、接着剤層をメッキ層でサンドインチ状に被
覆すると共に、砥石本体と台金間を結合させるようにし
たものである。

前記ニッケルメッキは、砥石本体と台金の全体に施し、
ドレッシング工程の際に要部を除いてメッキ層を除去し
てもよいし、予め砥石本体の内径域と台金の外径域を除
いてマスキングを施したのちニッケルメッキを施す方法
を採用してもよい。後者の方法は、余分なメッキ層の除
去工程を簡略化でき、また、台金の軸穴精度を維持する
うえから効果的である。

ニッケルメッキは無電解メッキ法又は／及び電解メッキ
法を採用することができる。

（実施例） 以下本発明の実施例を添付図面に基いて説明する。

第１図および第１ｃＬ図は本発明により製造した切断砥
石の一例を示すもので、１はリング状の砥石本体で鋳鉄
組織１ｃＬに砥粒１ｂを分散固定した構成からなってい
る。２は台金で中心部に軸穴２０が形成されている。３
は前記砥石本体１の内周部１１と台金２の外周部２１と
を接着した接着剤層である。４，４は接着剤層３の表裏
をサンドイッチ状に挾すように形成されたメッキ層で、
両端部が砥石本体１と台金２に到っている。

しかして、上記のような切断砥石を得るにあたり、本発
明は、第２図のように砥石本体１と台金２を夫々準備す
る。台金２は鋼材などの溶製材を機械加工して作ればよ
い。

砥石本体１は鋳鉄粉とカルボニル粉および砥粒を均一に
混合し、所望厚みのリング状に成形し、次いで水素気流
中の如き還元性雰囲気中で加熱焼結することにより得る
。

ここで「鋳鉄粉」としては、ねずみ鋳鉄、ニッケル２０
〜４０％を含有するニレジスト、低膨張鋳鉄などが用い
られ、上記材質の鋳造品を切削あるいは研削し、これを
粉砕したもの、あるいはさらにこれを脱炭処理したもの
などを用いることができる。さらには、アスペクト比の
小さい微細短繊維も用いることができる。鋳鉄粉の粒度
は、使用する砥粒や砥石の使用目的などに応じて適宜選
択されるが、一般的には、１５０メツシュバス以上の微
細粉が好ましいといえる。

「砥粒」は、通常天然又は人造のダイヤモンド粉が用い
られるが、立方晶形ちつ化はう素やホワイトアランダム
など、焼結工程において鋳鉄粉やカルボニル粉と反応し
にくいものであればどのようなものでも使用できる。

「カルボニル粉」は焼結助剤ないし砥粒分散剤として用
いる吃ので、鉄カルボニル、ニッケルカルボニルの分解
により得られる純鉄粉、純ニッケル粉が適している。カ
ルボニル鉄粉の代りに、場合によっては、電解鉄粉や還
元鉄粉を用いることも可能である。

前記鋳鉄粉と砥粒及びカルボニル粉はボールミルなど任
意の手段で均一に混合する。この配合比は任意であるが
、一般には重量比で、鋳鉄粉４０〜８８％、カルボニル
粉１０〜４０％、残部砥粒の如きとするのが適当である
。カルボニル粉があまり少量の場合には砥粒の保持力が
不十分となり、逆に過量の場合には、焼結時に砥粒と反
応してその損耗を引き起し、また母地が強固になりすぎ
、切刃自生作用が損われる。

次いで、前記混合物を成形手段に装入し、所望寸法のリ
ング状砥石本体に成形する。成形法はダイスとポンチに
よる圧縮成形やロール圧延など任意である。そして、成
形体を炉中に装入し、不活性ガス又は水素やアンモニア
分解ガスなどの還元性雰囲気中で、無加圧ままあるいは
加圧しながら加熱焼結する。焼結温度は一般に１０６０
°Ｃ〜１１４０”Ｃの範囲内で適宜選定する。

成形法としてロール成形法を採用したような場合は、前
記混合物を一次焼結して曲げ強さ０．１５１Ｃ９／−以
上のシート状素体を得しめ、次いでこのシート状素体を
必要に応じ荒加工（荒切り、穴明けおよび寸法、形状の
予備調整など）したのち、四−ル圧延し、その後二次焼
結を行うことが望ましい。

そして、焼結後レーザ一方式などによりリング状に切断
し、寸法、形状の仕上げを行う。

必要に応じ焼結後に鍛造や焼鈍工程を付加してもよい。

以上のようにしてリング状の砥石本体１が得られるが、
この砥石本体は、パーライト士遊離黒鉛士フェライトの
鋳鉄組織となり、混合時及び成形時に鋳鉄粉粒子間の空
隙にカルボニル粉と砥粒及び黒鉛との混合物が充填され
るため、砥粒が一様に分散され、次いで焼結時に黒鉛と
カルボニル粉とが反応して微少なボリュームの鋳鉄組織
となり、鋳鉄母地と一体不可分に結合されるため砥粒は
一様に分散された状態でしっかりと保持される。そして
、鋳鉄母地は多孔質であり、過不足のない硬さとなるた
め、切刃の自生作用が良く、切れ味の持続性がすぐれた
ものとなる。

次いで、上記のようにして得た砥石本体２と台金１を、
テーブル上や治具などにより組合せ、第８図のように、
台金２の外径部２０と砥石本体１の内径部１１のすき間
に高分子系接着剤を注入または塗布することにより、台
金１と砥石本体２を接着する。３は接着剤層である。

接着剤としては耐熱性を有するものが好ましく、その例
としては、エポキシ樹脂系のもの、アクリル系のものな
どがある。接着方法は、第４図（イ）のように連続的（
線又は帯）の接着であってもよいし、第４図（ロ）のよ
うにスポット状の接着でもよい。砥石本体１の厚さが薄
くたとえば０゜５　ｔｎｔｔｒ以下のような場合には後
者が適している。

次に本発明は、接着剤層３により接着された砥石本体１
と台金２を脱脂、活性化処理した後、ニッケルメッキを
施す。このニッケルメッキは少なくとも台金外径側と砥
石本体内径側にわたる領域に施すことが必要である。

そして、ニッケルメッキ後、研削盤などにより砥石本体
１をドレッシングして目立てをすると共に、不必要なメ
ッキ層を除去する。

第５図と第６図は上記工程の一例を示すもので、この実
施例では、接着された砥石本体１と台金２の全体にニッ
ケルメッキを施し、全体にメッキ層４を形成させた後、
ドレッシング時に砥石本体１を被うメッキ層４０を除去
するものである。

第１図ないし第９図は別の実施例であり、この場合は、
第１図のように要部たとえば砥石本体１の内径領域から
台金２の外径部所要範囲にかけてのゾーンＡを除く部分
に、面状ないしテープ状のマスキング材５を貼着し、こ
の状態でニッケルメッキを施すことにより第８図のよう
にマスキング材５を貼着しなかった砥石本体内径部領域
から台金外径部類域にかけてのゾーンＡのみメッキ層４
を形成させ、ドレッシングによりメッキ層４を砥石本体
１の厚み以下になるように除去するものである。

ニッケルメッキ方法は、ＯＸ）、ｆ１面やメッキの硬度
などからは無電解方式が、また能率の面などからは電解
方式が適当である。勿論、第１浴として無寛解式のメッ
キを行い、第２浴として電解式を採用し、あるいけその
逆の方式を採ってもよい。メッキ層の厚さは任意である
が、クラックや反り防止の点から一般には総厚みの１０
〜２０％の範囲が適当といえる。具体的には製造する砥
石の厚さや必要な強度などにもよるが１０〜５００μの
ごとき範囲が実用的である。なおメッキ厚さは、メッキ
速度により時間管理を行うことで自圧にコントロールで
きる。

（作用） 以上のような工程で切断砥石が得られるが、この切断砥
石は、砥石本体１と台金２とを接着剤層３により無熱接
合したものであるため精度が良く、シかも単なる接着だ
けでなく、次工程のニッケルメッキにより接着剤層３が
強度の高いニッケルメッキ層４，４により表裏からサン
ドイッチ状にカバーされ、そのニッケルメッキ層４．４
の端部が砥石本体１の内径部１１と台金２の外径部２１
にまで致っている。そのため、１ｍ以下、ことに０．５
酩以下のような薄肉砥石としてもニッケルメッキ層４，
４による補強効果で接合部分の機械的強度が高く、特に
半径方向からの外力に対する抵抗力が強い。

また、耐摩耗性と耐熱性の高いニッケルメッキ層４，４
で被われているため、接着剤層３の切粉による摩耗が確
実に防止されると共に、この部分の耐熱性が高くなる。

しかも、ニッケルメッキ層４，４が砥石本体１と台金２
に渡されているため、砥石本体１と台金２間に良好な通
電性が得られる。

そして、砥石本体１は、前述のように鋳鉄組織に砥粒を
分散固定した構造となっているため、切刃の自生作用が
良く、切れ味およびその持続性がきわめてすぐれており
、かつレジン砥石にくらべてはるかに摩耗が少なく、ま
たまた一方では通常のメタルボンド砥石に比べ当りがや
わらかい。

このようなことから本発明によれば、非常に切断加工性
能が良く、かつまたその性能や精度を長時間にわたり保
証することができる。

次に本発明により切断工具を製造した具体例を示す。

■。ＦＣ２０級の鋳鉄粉１５０メツシユパスを６０ｗｔ
％、カルボニル鉄粉を２０ｗｔ％、人造ダイヤモンド粉
す１４０／’１７０をＱＱｗｔ％の配合とし、これらを
均一に混合したのち金型中に装入しく５　ｔｏｎＡｍの
圧力で成形し、外径１５０１１＋１１．内径１４０　ｔ
＋ｍ、厚さＱ９ｓ＋ａの圧粉体を得た。次いでこの圧粉
体を１１２０°Ｃの水素雰囲気中で１５分間焼結し、リ
ング状の砥石本体を得た。

一方、８４６０材により外径１８９．８＃ｓ１内径’ｓ
　１”　、厚さ０．６鰭の台金を作った。

■。前記台金と砥石本体を組合せ、その隙間に二液性エ
ポキシ系接着剤を注入して接着した。

接着剤の硬化後、液状ゴム質のマスキング材を砥石本体
の内径部から台金の外径部にわたる約５　ｔＩｍのゾー
ンを除いて塗布した。

■。次に、前工程の組合せ体に電解脱脂、脱錆、活性化
の前処理を施したのち、浴温９０〜９５℃の無電解ニッ
ケルメッキ浴に漬浸し、ニッケル沈着速度１０μｍ／Ａ
　　となるように制御して８０μル厚のメッキ層を形成
させた。

メッキ後円筒研削盤上でドレッシングを行い、砥石本体
上のメッキ層を除去した。

■、得られた切断砥石（１５０關φＸ　Ｏｆ３　酩ｔ）
を用いて超硬ブロック（材質Ｄ４０厚さ２Ｑ＋ｎｍ、長
さ１００　ｍ　）及びセラミック材材（材質ｓｉｃ　）
をクリープフィード研削した。研削条件は周速１２００
１１／”ｓ送り８０闘／　ｍｍ　、切込み１０１１＠と
じた。

比較のため、砥石寸法を同じくしたメタルボンド砥石、
レジンボンド砥石およびニッケルメッキを施さずに接着
のみとした鋳鉄ボンド砥石を用いて上記研削を行った。

■、その結果、本発明による切断砥石は、超硬ブロック
について１０セラミツク材料についても同様の摩耗であ
って、かつ２００本の溝研削後も本研削後の砥石本体の
摩耗が直径で０．０１鴎、厚さで０゜００５　ｔｒｔｎ
であり、接合部の異常は全く生じなかった。

これに対し、メタルボンド切断砥石は同一条件で切断５
本程度で再ドレッシングを要するほど切れ味の低下があ
り、レジンボンド砥石では砥石の損耗が大きいため、長
さ１００闘の溝１本の切断で、溝入口と出口において０
゜０１關のテーバを生じた。また接着だけの鋳鉄ボンド
砥石は、２０〜８０本程度で砥石本体が剥離し、破壊し
た。

■０本末完砥石の通電性を実験したところ台金層ｔまの
鋳鉄ボンド砥石は電気抵抗が数１０〜数１０００で、実
質的に通電性は無かった。

（発明の効果） 以上説明した本発明によるときには、鋳鉄ボンド砥石の
メリットを生かしつつその難点をうまくカバーして、薄
く、寸法精度がよく接合部分の熱的、機械的強度が高く
、摩耗が少なくかつまた砥石部と台金部間に良好な通電
性があり、さらに切れ味が良くその持続性にすぐれた優
良な切断砥石を容易かつ安価に製造できるという′すぐ
れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により得られる切断砥石の一例を示す断
面図、第２図は同じくその一部拡大図、第２図は砥石本
体と台金の斜視図、第８図は砥石本体と台金とを接着し
た状態を示す断面図、第４図（イ）（ロ）は接着方法を
例示する平面図、第５図と第６図はニッケルメッキ工程
およびドレッシング工程での状態を示す断面図、第１図
ないし第９図はニッケルメッキ工程およびドレッシング
工程を別法で行った場合の状態変化を示す断面図である
。 １・・・鋳鉄組織に砥粒を分散固定した砥石本体、　　
２・・・台金、　３・・・接着剤層、４，４・・・メッ
キ層、　５・・・マスキング材、　　１１・・・砥石本
体の内径部、　２１・・・台金の外径部手続補正書 昭和５９年１０月１８日 特許庁長官　志　　賀　　学　殿　　　　　適４、事件
の表示 昭和５９年特許願第１８９２５０号 ２、発明の名称　　切断砥石の製造法 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 冨士ダイス株式会社 ５、補正命令の日付　　自　発 別紙のと石り 補正内容 ■１本願明細書中２第３頁第６行目に「水晶石」とある
のを「氷晶石」と訂正する。 ２、本願明細書中、第１６頁第８行目に、ｒ６ｔ。 ｎ／ｃｉｏＪとあるのを、［ｒ　６　ｔｏｎ／　ｃＴｌ
」と訂正する。 ３、本願明細書中、第１６頁第９行目に「厚さ０９　ｍ
　ｍ　Ｊとあるのを、「厚さ０．９ｍｍ、ＩＩと訂正す
る。 ４、本願明細書中、第１７頁第１９行目から第１８頁第
３行目を以下のように訂正する。 「ブロックについて１０本の溝研削後の砥石本体の摩耗
は直径で０．０１ｍｍ、厚さで０．００５ｍｍであり、
セラミック材料についても同様の摩耗であって、かつ２
００本の溝研削後も接合部の異常は全く生じなかった。 Ｊ ５、本願明細書中、第１８頁第１５行目に「接着ままの
ｊとあるのを「接着のままのｊと訂正すのように訂正す
る。 第３図 第　５　因 第　７　区 第　８　＠ 第　９　飄 乙

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鋳鉄粉とカルボニル粉と砥粒を混合し、成形焼結し
   てリング状の砥石本体を作り、この 砥石本体と台金とを高分子系接着剤で接着 し、次いで少なくとも台金外径側と砥石本 体内径側にわたる領域にニッケルメッキを 施し、接着剤層をメッキ層でサンドイッチ 状に被覆することを特徴とする切断砥石の 製造法。 ２、砥石本体と台金との接着がスポット接着である特許
   請求の範囲第１項記載の切断砥石 の製造法。 ３、砥石本体と台金との接着が連続接着である特許請求
   の範囲第１項記載の切断砥石の製 造法。 ４、ニッケルメッキを砥石本体と台金の全体に施し、要
   部以外のメッキ層をドレッシング により除去する特許請求の範囲第１項記載 の切断砥石の製造法。 ５、砥石本体と台金を接着後、要部以外にマスキングを
   施し、ニッケルメッキを行う特許 請求の範囲第１項記載の切断砥石の製造法。