(57)【要約】【課題】砥粒保持力を高めつつ、砥粒の目替わりを促進することが可能なレジンボンド両頭研削用ホイールを提供する。【解決手段】砥粒層１は、砥粒２がレジンボンド３によって結合されたものであり、レジンボンド３には、金属フィラー４と補助フィラー５とが含有されている。金属フィラー４は、砥粒保持力を高レベルに維持するために用いられており、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ｃｏ，Ａｇ，Ｆｅ，Ｔｉ，ブロンズ等を用いることができる。また、補助フィラー５は砥粒２の目立てを行うために用いられており、Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，ＳｉＣ，Ｂ4Ｃ，Ｆｅ2Ｏ3，Ｃｒ2Ｏ3等を用いることができる。補助フィラー５の平均粒径は、砥粒の平均粒径の３０％以上９０％以下であり、補助フィラー５の添加量は、ボンド全体に対して３体積％以上３７体積％以下である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥粒保持力を維持するための金属フィラーと、補助フィラーとを含有するレジンボンドによって砥粒が結合され、前記補助フィラーの平均粒径が、前記砥粒の平均粒径の３０％以上９０％以下であり、前記補助フィラーの硬度は、ヌープ硬度１０００以上であり、前記砥粒の硬度以下であることを特徴とするレジンボンド両頭研削用ホイール。
【請求項２】
前記補助フィラーの添加量は、ボンド全体に対して３体積％以上３７体積％以下であることを特徴とする請求項１記載のレジンボンド両頭研削用ホイール。
【請求項３】
前記補助フィラーに離型効果を有する物質がコートされていることを特徴とする請求項１または２記載のレジンボンド両頭研削用ホイール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、両頭平面研削に用いられるレジンボンド両頭研削用ホイールに関する。
【背景技術】
【０００２】
両頭平面研削は、軽研削であるために砥粒の目替わりがしにくく、そのため初期の砥面状態が重要であり、目立て性、すなわち目立てによる砥面の回復のしやすさによってドレスインターバルが大きく影響を受ける。また、砥粒層面積が被削材の面積より大きいため、加工精度は砥面形状の影響を受けやすい。
従来用いられているレジンボンドとしては、高寿命を目的として金属フィラーを添加したものや、添加するフィラーの粒径を８μｍ〜２０μｍ程度に小さくしたものがある。また、切れ味を重視したものとして、固体潤滑剤を添加した低強度ボンドを用いたものがある。
【０００３】
このようなレジンボンドを用いたものの一例が、特許文献１に記載されている。
また、粒径の異なる無機質充填材を含む流動性樹脂結合材組成物を用いた樹脂結合材薄刃砥粒工具が、特許文献２に記載されている。その他、結合材中にフィラーとして熱可塑性ポリイミド樹脂を分散させたレジンボンド砥石が特許文献３に記載され、フェノール樹脂粉末と、木粉、金属粉、および非金属粉からなる充填剤を用いたレジンボンドホイールが特許文献４に記載され、互いに粒径の異なる金属粉末とセラミック粉とを結合材に添加した研削工具が特許文献５に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３８６３５号公報
【特許文献２】特開２００３−３００１６３号公報
【特許文献３】特許第３２９２１３４号公報
【特許文献４】特開昭５５−３７２３９号公報
【特許文献５】特開昭６３−２６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、金属フィラーを添加したものは、砥面の形状崩れが小さく、寿命は長くなるものの、目立て性が悪く、ドレスインターバルが短い。一方、固体潤滑剤を添加したものは、目立て性が良く、ドレスインターバルは改善されるものの、砥粒保持力を低下させるため、砥面の形状崩れが大きく、寿命は短くなる。
【０００６】
また、特許文献１に記載のものは、樹脂結合相中に複数種類のフィラーが分散配置されたレジンボンド砥石であり、第一のフィラーはＳｉＯ2（二酸化珪素）であり、第二のフィラーは固体潤滑剤としてのＣａＦ2（フッ化カルシウム）であるが、特許文献１に記載のレジンボンド砥石は、砥粒の粒径の３０％以下の粒径のフィラーを用いているため、フィラーの転動による目替わりを促進することはできない。また、金属フィラーを用いていないため、砥粒保持力、形状維持力が小さい。
【０００７】
また、特許文献２に記載のものは、粒径の小さい無機質充填材と粒径の大きい無機質充填材とが最密充填されることによって、それぞれの無機質充填材の充填量を増やして、剛性を高くし、切断加工精度を高くしたものであり、目立てによる砥面の回復を目的としたものではない。
また、特許文献３から特許文献５に記載のものはいずれも、砥粒層の耐摩耗性を向上させるものであり、この構成のものを両頭研削用ホイールに用いても、フィラーの転動による目替わりを促進することはできない。
【０００８】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、砥粒保持力を高めつつ、砥粒の目替わりを促進することが可能なレジンボンド両頭研削用ホイールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決するために、本発明は、砥粒保持力を維持するための金属フィラーと、補助フィラーとを含有するレジンボンドによって砥粒が結合され、前記補助フィラーの平均粒径が、前記砥粒の平均粒径の３０％以上９０％以下であり、前記補助フィラーの硬度は、ヌープ硬度１０００以上であり、前記砥粒の硬度以下であることを特徴とするレジンボンド両頭研削用ホイールである。
金属フィラーによって砥粒保持力を高いレベルで維持しつつ、補助フィラーによって砥粒の目立てを効率良く行うことができる。そのため、砥粒保持力を高めつつ、砥粒の目替わりを促進することが可能なレジンボンド両頭研削用ホイールを実現することができる。
【００１０】
ここで、補助フィラーとは、転動することによって砥粒層中の樹脂を削り、摩滅した砥粒の脱落を促進させるとともに、摩滅していない砥粒の突き出しを促進させる機能を有するフィラーのことをいう。
補助フィラーの平均粒径が砥粒の平均粒径の３０％未満であると、目立て砥石を用いて目立てを行う際に、目立て砥石は多数の補助フィラーにぶつかるため樹脂との接触が妨げられ、樹脂を十分に削ることができない。そのため、ボンド材の後退が小さく、摩滅した砥粒が残存し、加工初期から研削負荷が大きく、精度不良が発生しやすい。その一方、補助フィラーの平均粒径が砥粒の平均粒径の９０％を超えると、目立て砥石を用いて目立てを行う際に、目立て砥石が粒径の大きい補助フィラーにぶつかり補助フィラーが脱落して転動し、これによって砥粒が脱落する。その結果、樹脂が十分に削られることなく砥粒が脱落するため、砥面上に砥粒が突き出さない状態となり、研削性能が低下する。
【００１１】
また、補助フィラーの硬度が、ヌープ硬度１０００未満であると、目立て用の補助フィラーとしては柔らかすぎて破砕しやすく転動しなくなるため、目立てを十分に行うことができない。一方、補助フィラーの硬度が砥粒の硬度を超えると、補助フィラーが砥粒にぶつかったときに砥粒が損傷を受けてしまうため好ましくない。
【００１２】
本発明においては、前記補助フィラーの添加量は、ボンド全体に対して３体積％以上３７体積％以下であることを特徴とする。補助フィラーの添加量が３体積％未満であると、補助フィラーは脱落するものの、その数が少なすぎるために転動による目立ての効果が得にくい。また、補助フィラーの添加量が３７体積％を超えると、目立てが過剰となって形状崩れを起こすため好ましくない。
【００１３】
本発明においては、前記補助フィラーに離型効果を有する物質がコートされていることを特徴とする。離型効果を有する物質で補助フィラーをコートすると、補助フィラーが脱落しやすくなり、補助フィラーの転動により目立ての効果が得られやすい。このコート材としてフッ素、シリコン、ＢＮ、テフロン（登録商標）、グラファイト、ケイ酸塩、ボロン等を用いることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、金属フィラーと補助フィラーを用いることによって、砥粒保持力を高めつつ、砥粒の目替わりを促進することができるため、砥面の形状崩れが小さく、高寿命であるとともに、目立て性が向上するため、ドレスインターバルが向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明をその実施形態に基づいて説明する。
図１に、本発明の実施形態に係るレジンボンド両頭研削用ホイールの砥粒層の構成を示す。図１において、砥粒層１は、砥粒２がレジンボンド３によって結合されたものであり、レジンボンド３には、金属フィラー４と補助フィラー５とが含有されている。金属フィラー４は、砥粒保持力を高レベルに維持するために用いられており、Ｃｕ，Ｎｉ，Ｓｎ，Ｃｏ，Ａｇ，Ｆｅ，Ｔｉ，ブロンズ等を用いることができる。また、補助フィラー５は砥粒２の目立てを行うために用いられており、Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2，ＳｉＣ，Ｂ4Ｃ，Ｆｅ2Ｏ3，Ｃｒ2Ｏ3等を用いることができる。
【００１６】
補助フィラー５の硬度は、ヌープ硬度が１０００以上であり、砥粒より低い硬度のものがよく、補助フィラー５の平均粒径は、砥粒２の平均粒径の３０％以上９０％以下であるものがよい。また、補助フィラー５の添加量は、ボンド全体に対して３体積％以上３７体積％以下としており、補助フィラー５に対してフッ素、シリコン、ＢＮ、テフロン（登録商標）、グラファイト、ケイ酸塩、ボロン等の剥離しやすいコート材を用いてコートを施してもよい。
【００１７】
図１（ａ）は、研削前の状態を示しており、研削を行うと、図１（ｂ）のように、研削に作用した砥粒２の先端が摩滅して研削抵抗が大きくなり、この状態で砥粒２の目替わりが行われないと、精度不良となってドレスインターバルとなる。そこで、図１（ｃ）に示すように、目立て砥石６を用いて目立てを行うと、目立て砥石６は樹脂を削り、補助フィラー５にぶつかる。これによって補助フィラー５は図１（ｄ）に示すように、転動して樹脂を削り、その結果図１（ｅ）に示すように、摩滅した砥粒２が脱落するとともに、補助フィラー５はさらに樹脂を削るため、図１（ｆ）に示すように、摩滅していない新しい砥粒２が突き出すようになる。このようにして、補助フィラー５の転動によって、砥粒２の目立てが効率良く行われる。また、金属フィラー４がレジンボンド３に含有されていることによって、砥粒保持力は高いレベルに維持されている。
【００１８】
図２に、補助フィラー５の平均粒径が砥粒２の平均粒径の３０％未満（例えば１０％）であるときの、砥粒層の状況を示す。
図２（ａ）は、研削前の状態を示しており、研削を行うと、図２（ｂ）のように、研削に作用した砥粒２の先端が摩滅して研削抵抗が大きくなり、精度不良となってドレスインターバルとなる。そこで、図２（ｃ）に示すように、目立て砥石６を用いて目立てを行うと、目立て砥石６は多数の補助フィラー５にぶつかるため樹脂との接触が妨げられ、樹脂を十分に削ることができない。そのため、ボンド材の後退が小さく、摩滅した砥粒２が残存する。従って、加工初期から研削負荷が大きく、精度不良が発生しやすい。
【００１９】
図３に、補助フィラー５の平均粒径が砥粒２の平均粒径の９０％を超える（例えば２倍）ときの、砥粒層の状況を示す。
図３（ａ）は、研削前の状態を示しており、研削を行うと図３（ｂ）のように、補助フィラー５は被削材との接触によって脱落して転動する。この補助フィラー５の転動に伴って砥粒２が脱落する。この砥粒層に対して、図２（ｃ）に示すように、目立て砥石６を用いて目立てを行うと、目立て砥石６が補助フィラー５にぶつかるため、補助フィラー５が脱落し転動する。これによって、砥粒２が脱落する。その結果、図３（ｄ）に示すように、レジンボンド３が十分に削られることなく砥粒２が脱落するため、砥面上に砥粒２が突き出さない状態となり、研削性能が低下する。
【００２０】
以上説明したメカニズムにより、補助フィラー５の平均粒径を、砥粒２の平均粒径の３０％以上９０％以下とすることにより、補助フィラー５の転動を利用して、砥粒２の目立てを効率良く行うことができる。
【００２１】
具体的な実施例と、その試験結果を表１に示す。
【表１】
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【００２２】
表１は、目立て用の補助フィラーの粒径、添加量、硬度を変えてレジンボンドを構成し、このレジンボンド両頭研削用ホイールについて、研削試験を行った結果を示す。表１において、目立て摩耗量とは、目立てによって砥粒が摩耗した量として定義される量である。また、砥面の回復に必要とする摩耗量は、砥粒突き出し量の２０％〜５０％（１８μｍ〜４５μｍ）である。ここで、安定した研削に必要な砥粒突き出し量は、一般的に砥粒径（＃８０の砥粒径は３００μｍ）の３０％（９０μｍ）である。
研削摩耗量とは、研削によって砥粒が摩耗した量として定義される量である。ドレスインターバルとは、安定して被削材の精度を満足することができる最大加工数を示す。ホイールの詳細を表２に、研削試験条件を表３に、目立て条件を表４に示す。
【００２３】
【表２】
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【００２４】
【表３】
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【００２５】
【表４】
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【００２６】
テスト品１、２が、補助フィラーを含有しない従来品であり、補助フィラーを含有するテスト品３は、テスト品１と比べて目立て摩耗量、ドレスインターバルが向上している。また、テスト品２と比べると、ドレスインターバル、研削摩耗量、形状崩れが改善している。なお、補助フィラーを含有するテスト品３からテスト品１６まではいずれも、金属フィラーと補助フィラーとの合計が４０体積％となるようにしている。
【００２７】
テスト品４は、補助フィラーをＧＣではなく水晶にしたものである。補助フィラーの硬度が低いために、破砕して転動しなくなり、目立て摩耗量が小さい。よって、砥面の回復が十分でない（目立て摩耗量１８μｍ未満）ため、ドレスインターバルが短くなる。
テスト品５、６、７、８は、補助フィラーの粒径を変えたものである。補助フィラーの粒径が、砥粒の平均粒径に対して３０％未満の場合、目立て摩耗量が小さく（目立て摩耗量１８μｍ未満）、砥面の回復が十分でないため、ドレスインターバルが短い。補助フィラーの粒径が、砥粒の平均粒径に対して９０％を超える場合、目立て摩耗量が大きく（目立て摩耗量が４５μｍを超える）、砥粒保持力が不安定になり、ドレスインターバルが短く、研削摩耗量、形状崩れが大きい。
【００２８】
テスト品９、１０、１１、１２は、補助フィラーの添加量を変えたものである。補助フィラーの添加量がボンド全体の３％未満の場合、目立て摩耗量が小さく（目立て摩耗量１８μｍ未満）、砥面の回復が十分でないため、ドレスインターバルが短い。補助フィラーの添加量がボンド全体の３７％を超える場合、目立て摩耗量が大きく（目立て摩耗量が４５μｍを超える）、砥粒保持力が不安定になり、ドレスインターバルが短く、研削摩耗量、形状崩れが大きい。
テスト品１３、１４、１５は、補助フィラーにコートを施し、コート材を異ならせたものである。剥離しやすいコート材を用いると、コートを施さずに他の条件を同一としたテスト品３と比べて、目立て摩耗量、ドレスインターバルが改善している。
テスト品１６は、樹脂の強度を高めたものであり、テスト品１〜テスト品１５での樹脂強度が１００ＭＰａであるのに対して、テスト品１６での樹脂強度は２００ＭＰａとしている。樹脂強度を高めると、補助フィラーが転動しにくくなるため、目立て摩耗量が小さくなり、ドレスインターバルが短くなっている。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、砥面の形状崩れが小さく、高寿命であるため被削材の加工単価が低くなり、また、目立て性が良好なレジンボンド両頭研削用ホイールとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態に係るレジンボンド両頭研削用ホイールの砥粒層の構成を示す図である。
【図２】補助フィラーの平均粒径が砥粒の平均粒径の３０％未満（例えば１０％）であるときの、砥粒層の状況を示す図である。
【図３】補助フィラーの平均粒径が砥粒の平均粒径の９０％を超える（例えば２倍）ときの、砥粒層の状況を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  砥粒層
２  砥粒
３  レジンボンド
４  金属フィラー
５  補助フィラー
６  目立て砥石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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