(57)【要約】      （修正有）【課題】  砥石チップを構成する砥粒層と下地層が異種材料からなる２層によって構成されていても、研削時の衝撃的負荷が加わっても、界面部で剥離を防止できる超砥粒ビトリファイド砥石を提供する。【解決手段】  超砥粒を含む砥粒層１２と、超砥粒を含まない下地層１３とからなる砥石チップをコアに貼着した砥石において、超粒層１２と下地層１３の界面部に凹凸４３を形成して、砥粒層１２と下地層１３の密着性を向上し、界面部の強度を高めた。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超砥粒を含む砥粒層と、超砥粒を含まない下地層からなる複数の砥石チップをコアに貼付した超砥粒砥石において、前記砥粒層と下地層の界面部に凹凸を少なくとも一方向に形成したことを特徴とする超砥粒砥石。
【請求項２】
前記砥粒層が超砥粒をビトリファイドボンドで結合して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の超砥粒砥石。
【請求項３】
前記凹凸の深さを、前記超砥粒の粒径に対し、１〜５倍としたことを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の超砥粒砥石。
【請求項４】
前記凹凸を、前記砥粒層と下地層の界面部の全面に網目状に形成したことを特徴とする請求項１、請求項２もしくは請求項３に記載の超砥粒砥石。
【請求項５】
型内に超砥粒を含む砥粒層用粉体および超砥粒を含まない下地層用粉体のいずれか一方を充填し、該砥粒層用粉体および下地層用粉体のいずれか一方を表面に突起を形成した押型によりプレス成形して表面に溝が形成されるように仮成形し、次いで仮成形された砥粒層用粉体および下地層用粉体のいずれか一方の上側に前記砥粒層用粉体および下地層用粉体のいずれか他方を充填し、その後上型により砥粒層用粉体と下地層用粉体とを同時にプレス成形して、砥粒層と下地層が突起と溝によって結合された砥石チップを形成し、該砥石チップをコアに貼付したことを特徴とする超砥粒砥石の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セグメントタイプの砥石チップからなる超砥粒砥石およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
セグメントタイプの砥石チップからなるビトリファイドボンド超砥粒砥石は、超砥粒を含む砥粒層と、超砥粒を含まない下地層の２層構造からなっている。かかるビトリファイドボンド超砥粒砥石は、砥粒層用粉体と下地層用粉体をそれぞれプレスして砥石チップを成形し、しかる後、砥石チップを焼成して完成される。そして、これら砥石チップを円盤状のコアの外周に貼り付けて超砥粒砥石が製造される。この場合、砥粒層用粉体をプレスする金型の表面は平滑面であるため、砥粒層と下地層の界面も平滑な面に成形される。このようなビトリファイドボンド超砥粒砥石が特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００３−３００１６５（段落００２１、００２７、００２８、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記したビトリファイドボンド超砥粒砥石においては、砥粒層と下地層のそれぞれの組成が異なり、異種材料からなる２層によって構成されているので、界面部は砥粒層および下地層の強度よりも低くなり、衝撃的な負荷が加わると、界面部で剥離する現象が生ずる場合がある。
【０００４】
本発明は、上記した従来の不具合を解消するためになされたもので、界面部の接触面積を増大させることにより、界面部の強度を向上させた超砥粒砥石およびその製造方法を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明に係る超砥粒砥石の構成上の特徴は、超砥粒を含む砥粒層と、超砥粒を含まない下地層からなる複数の砥石チップをコアに貼付した超砥粒砥石において、前記砥粒層と下地層の界面部に凹凸を少なくとも一方向に形成したことを特徴とするものである。
【０００６】
請求項２に記載の発明に係る超砥粒砥石の構成上の特徴は、請求項１において、前記砥粒層が超砥粒をビトリファイドボンドで結合して形成されていることを特徴とするものである。
【０００７】
請求項３に記載の発明に係る超砥粒砥石の構成上の特徴は、請求項１もしくは請求項３において、前記凹凸の深さを、前記超砥粒の粒径に対し、１〜５倍としたことを特徴とするものである。
【０００８】
請求項４に記載の発明に係る超砥粒砥石の構成上の特徴は、請求項１、請求項２もしくは請求項３において、前記凹凸を、前記砥粒層と下地層の界面部の全面に網目状に形成したことを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項５に記載の発明に係る超砥粒砥石の製造方法の構成上の特徴は、  型内に超砥粒を含む砥粒層用粉体および超砥粒を含まない下地層用粉体のいずれか一方を充填し、該砥粒層用粉体および下地層用粉体のいずれか一方を表面に突起を形成した押型によりプレス成形して表面に溝が形成されるように仮成形し、次いで仮成形された砥粒層用粉体および下地層用粉体のいずれか一方の上側に前記砥粒層用粉体および下地層用粉体のいずれか他方を充填し、その後上型により砥粒層用粉体と下地層用粉体とを同時にプレス成形して、砥粒層と下地層が突起と溝によって結合された砥石チップを形成し、該砥石チップをコアに貼付したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る超砥粒砥石によれば、砥粒層と下地層の界面部に凹凸を少なくとも一方向に形成したので、界面部の接触面積が増大され、砥粒層と下地層の密着性が向上し、界面部の強度を高めることができる効果がある。
【００１１】
請求項２に係る超砥粒砥石によれば、前記砥粒層が超砥粒をビトリファイドボンドで結合して形成されているので、請求項１に記載の発明の効果に加え、切り屑排出性に優れて切れ味が良好であり、砥石摩耗量を少なくして良好な表面あらさに研削加工することができる効果がある。
【００１２】
請求項３に係る超砥粒砥石によれば、前記凹凸の深さを、前記超砥粒の粒径に対し、１〜５倍としたので、請求項１に記載の発明の効果に加え、砥石寿命に大きな影響を与えることなく、砥粒層と下地層の密着性を向上できる効果がある。
【００１３】
請求項４に係る超砥粒砥石によれば、前記凹凸を、前記砥粒層と下地層の界面部の全面に網目状に形成したので、請求項１に記載の発明の効果に加え、砥粒層と下地層の界面部の全面で密着性を向上でき、界面部の強度を一層高めることができる効果がある。
【００１４】
また、請求項５に係る超砥粒砥石の製造方法によれば、砥粒層用粉体および下地層用粉体のいずれか一方を仮成形する際に、表面に突起を形成した押型によりプレス成形して表面に溝が形成されるように砥粒層用粉体および下地層用粉体のいずれか一方を仮成形し、次いで仮成形された一方の粉体の上側に他方の粉体を充填し、その後上型により両粉体を同時にプレス成形することにより、砥粒層と下地層が突起と溝によって結合された砥石チップを形成するようにしたので、砥粒層用粉体あるいは下地層用粉体を仮成形する押型の表面に突起を形成するだけで、砥粒層と下地層の密着性を高めるための特段の工程を不要にでき、界面部の強度を容易に高めることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、セグメントタイプの砥石チップ１１からなる超砥粒砥石１０を示し、この超砥粒砥石１０の砥石チップ１１は、超砥粒をビトリファイドボンドで結合した砥粒層１２が外周側に形成され、超砥粒を含まない下地層１３が砥粒層１２の内側に重ねて一体的に形成されている。これら砥粒層１２と下地層１３からなる複数の円弧状の砥石チップ１１を、鉄またはアルミニウム等の金属、あるいは樹脂等で成形された円盤状コア２１の外周面に並べ、下地層１３の底面で接着剤により貼付して超砥粒砥石１０を構成している。
【００１６】
図２は、円弧状の砥石チップ１１を示すもので、前記砥粒層１２は、ＣＢＮ、ダイヤモンド等の超砥粒１４をビトリファイドボンド１５で３〜５ｍｍの厚さに結合したもので、ビトリファイドボンド１５中には酸化アルミニウム（Al2O3）等の粒子１６が骨材として混入されている場合もある。また、前記下地層１３は、下地粒子１９をビトリファイドボンド１５で１〜３ｍｍの厚さに結合したものである。ビトリファイドボンド１５を採用すると、有気孔の特性から、切り屑の排出性に優れ、切れ味が良好となるため、砥石摩耗量を少なくして良好な表面あらさに研削加工することができる。しかしながら、結合剤としては、ビトリファイドボンド１５の他に、レジンボンドまたはメタルボンド等を使用することもできる。
【００１７】
次に、砥石チップ１１を製造する装置及び方法を図３、図４に基づいて説明する。図３（ａ）に示すように、長方形状の外型３１の内側底部に下型３２が嵌合され、超砥粒砥石１０の外径になる砥石チップ１１の円弧面をプレス成形するための円弧状の凹型面３２ａが下型３２の上面に形成されている。この下型３２上に、砥粒層１２を構成する超砥粒１４、ビトリファイドボンド１５及び骨材等を混合した砥粒層用粉体３４が充填され、砥粒層用粉体３４の厚さが均一になるようにレべリングされる（図４の工程４６参照）。この状態で、図３（ｂ）に示すように、第１上型３５である押型が外型３１の内面に沿って下降され、前記砥粒層用粉体３４を仮プレスして砥粒層１２を円弧状に仮成形する（図４の工程４７参照）。
【００１８】
この際、押型（第１上型）３５の円弧状の押付け面３５ａの全面には、図５に示すように、突起４１が編み目状に形成されている。従って、押型３５により砥粒層用粉体３４を仮プレスすると、砥粒層１２の表面に、図６に示すような溝４２が編み目状に形成されることになる。ここで、前記押型３５の押付け面３５ａに形成された突起４１は、好ましくは、溝４２の深さが超砥粒１４の粒径に対して１〜５倍程度となるように定められている。例えば、超砥粒１４の粒度が♯１２０（粒径で０．１２５ｍｍ）の超砥粒砥石１０においては、溝４２の深さが０．１２５ｍｍ〜０．６ｍｍ程度に、また、配列ピッチが１ｍｍ程度に設定されている。
【００１９】
続いて、図３（ｃ）に示すように、下地粒子１９を含む下地層用粉体３６が、仮プレス成形された砥粒層１２の上側に充填され、下地層用粉体３６の厚さが均一になるようにレベリングされる（図４の工程４８参照）。その状態で、図３（ｄ）に示すように、第２上型３７が外型３１の内面に沿って下降され、下地層用粉体３６と砥粒層用粉体３４とを同時にプレスする。これにより、下地層１３が砥粒層１２の内側に重ねて一体的に成形され、円弧状の砥石チップ１１がプレス成形される（工程４９参照）。
【００２０】
このようにして、下地層１３が砥粒層１２の内側に一体的に成形されると、図６に示すように、砥粒層１２の表面に形成された溝４２内に下地層１３が食い込み、砥粒層１２と下地層１３の界面部は、凹凸４３によって接触されるようになる。従って、砥粒層１２と下地層１３の接触面積が増大され、砥粒層１２と下地層１３の密着性を向上できるようになる。
【００２１】
次いで、前記第２上型３７が上昇され、砥石チップ１１が外型３１、下型３２から離型される（図４の工程５０参照）。その後、砥石チップ１１を下地層１３の底面の半径と同じ半径の台に載せて乾燥するとともに、焼成し（図４の工程５１、５２参照）、砥石チップ１１の製造が完了する。
【００２２】
本実施の形態によれば、砥石チップ１１を構成する砥粒層１２と下地層１３の界面部が凹凸４３によって接触され、両者の接触面積が増大されるので、砥粒層１２と下地層１３の密着性を向上でき、これらのアンカー効果によって界面部の強度を高めることができる。
【００２３】
図７は、超砥粒１４の粒度♯１２０、溝４２の深さを０．４ｍｍ、ピッチを１ｍｍの砥石チップ（Ａ）を用いて、引張強度を測定したもので、界面部が平滑な従来の砥石チップ（Ｂ）のものと比較すると、約２０％界面部の引張強度が増大した結果が得られた。
【００２４】
なお、溝深さは、大きくすればそれだけアンカー効果が増大し、界面部の強度を高めることができるが、あまり溝深さを大きくすると、砥石寿命に影響を及ぼすため、上記したよう超砥粒１４の粒径の５倍程度が限度であり、砥石寿命を重視すれば、超砥粒１４の粒径の１〜３倍が最も好ましい。すなわち、図１に示す超砥粒砥石１０によって工作物を研削加工すると、砥粒層１２が徐々に磨耗し、最終的には砥粒層１２がなくなって寿命となるが、溝深さを大きくすると、砥粒層１２が未だ残存しているにも拘らず、下地層１３が早く現れるようになり、砥石寿命を早めることになる。
【００２５】
上記した実施の形態においては、砥粒層１２と下地層１３の界面部の全面に凹凸４３を形成した例について述べたが、凹凸４３は必ずしも全面に形成する必要はなく、超砥粒砥石１０の円周方向、母線方向、あるいは螺旋方向に形成しても、全面に形成した場合に比べてアンカー効果は劣るが、上記した実施の形態で述べたと同様に、界面部の強度を高めることができるものである。従って、凹凸４３は、砥粒層１２と下地層１３の界面部の少なくとも一方向に形成すれば足りるものである。
【００２６】
また、上記した実施の形態においては、砥粒層用粉体３４を仮成形した後に、下地層用粉体３６を充填して本プレス成形する例について述べたが、凸状の下型と凹状の上型を用いて、充填順序を上記と逆にし、まず最初に、下地層用粉体を仮成形し、しかる後に、砥粒層用粉体を充填して本プレス成形することも可能である。なお、この場合には、下地層用粉体側に溝が形成される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態を示すセグメントタイプの砥石チップからなる超砥粒砥石の全体図である。
【図２】図１のＡ部を拡大して示す図である。
【図３】砥石チップをプレス成形する装置を示す図である。
【図４】砥石チップの製造工程を示す図である。
【図５】プレス成形に使用する押型を示す図である。
【図６】砥石チップの界面部を示す拡大断面図である。
【図７】本発明の実施の形態における砥石チップの引張強度の従来との比較例を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０・・・超砥粒砥石、１１・・・砥石チップ、１２・・・砥粒層、１３・・・下地層、１４・・・超砥粒、１５・・・ビトリファイドボンド、３１・・・外型、３２・・・下型、３４・・・砥粒層用粉体、３５・・・第１上型（押型）、３６・・・下地層用粉体、３７・・・第２上型、４１・・・突起、４２・・・溝、４３・・・凹凸。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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