(57)【要約】【課題】  研削加工時に被削材のエッジにおける欠けの発生を抑制できるとともに、長期間使用することができる研削用砥石、およびそれによって加工された切刃を有する切削工具を提供する。【解決手段】  砥粒を結合材で結合してなる砥石部３を有する研削用砥石１であって、砥石部３の断面についての研磨面において、砥粒の粒径分布に複数のピークが存在し、小粒径のピークトップの粒径ｐ１と大粒径のピークトップの粒径ｐ２との粒径比ｄｐ（ｐ１／ｐ２）が０．０１〜０．６であるとともに、砥粒の小粒径ピークの面積ｓ１と大粒径ピークの面積ｓ２との面積比ｓｐ（ｓ１／ｓ２）の比が１．２〜９の研削用砥石１である。【選択図】  図１
2015202528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥粒を結合材で結合してなる砥石部を有する研削用砥石であって、前記砥石部の断面の研磨面において、前記砥粒の粒径分布に複数のピークが存在し、小粒径のピークトップの粒径ｐ１と大粒径のピークトップの粒径ｐ２との粒径比ｄｐ（ｐ１／ｐ２）が０．０１〜０．６であるとともに、前記砥粒の小粒径ピークの面積ｓ１と大粒径ピークの面積ｓ２との面積比ｓｐ（ｓ１／ｓ２）の比が１．２〜９である研削用砥石。
【請求項２】
前記砥粒の粒径分布において、前記小粒径のピークトップのピーク高さと前記大粒径のピークトップのピーク高さとの比が１０〜５０である請求項１に記載の研削用砥石。
【請求項３】
前記砥石部における前記砥粒の含有量が２０〜４０体積％であり、前記結合材の含有量が６０〜８０体積％である請求項１または２に記載の研削用砥石。
【請求項４】
砥粒を結合材で結合してなる砥石部を有する研削用砥石であって、前記砥粒が、ＩＳＯ
８４８６−２の規定において、＃２５００〜＃１００００のいずれかの番手の研削用砥石に使用される第１砥粒を５５〜９０体積％と、＃６００〜＃２０００のいずれかの番手の研削用砥石に使用される第２砥粒を１０〜４５体積％との割合で混合してなる研削用砥石。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の研削用砥石を用いて研削加工し、少なくとも切刃を形成した切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研削用砥石およびそれによって加工された切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、研削用砥石を用いて研削加工する方法が広く用いられている。研削用砥石（以下、砥石と略すことがある。）の研削性は、砥石を構成する砥粒の粒径が影響することが知られており、クラス分けされて粒径の揃った砥粒が使用される。砥粒の粒径が大きいと加工効率は高いが仕上がり面が粗くなり、砥粒の粒径が小さいと仕上がり面は平滑になるが加工効率が低下することが知られている。
【０００３】
特許文献１では、砥粒の粒径分布に複数のピーク粒径が存在する研削用砥石を用いて、電解インプロセスドレッシング研削することによって、仕上がり面粗さが小さくかつ高能率な研削加工ができることが開示されている。また、特許文献２では、主粒度、粗粒度、細粒度の超砥粒をビトリファイド結合剤で結合した砥石が開示され、この砥石によれば、目立てが容易で、研削焼や切粉の目詰まり、溶着が発生しにくく砥粒の保持力に優れることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−０８５６２７号公報
【特許文献２】特開２０００−２４６６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１、２に記載されている研削用砥石を用いて、切削工具等のエッジを有する被削材を研削加工すると、エッジに欠けが発生する場合があった。また、近年において、砥石の寿命をさらに延ばすことが求められていた。
【０００６】
本発明は、研削加工時に被削材のエッジにおける欠けの発生を抑制できるとともに、長期間使用することができる研削用砥石、およびそれによって加工された切刃を有する切削工具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】
【０００７】
本発明の研削用砥石は、前記砥石部の断面についての研磨面において、前記砥粒の粒径分布に複数のピークが存在し、小粒径のピークトップの粒径ｐ１と大粒径のピークトップの粒径ｐ２との粒径比ｄｐ（ｐ１／ｐ２）が０．０１〜０．６であるとともに、前記砥粒の小粒径ピークの面積ｓ１と大粒径ピークの面積ｓ２との面積比ｓｐ（ｓ１／面積ｓ２）が１．２〜９である。
【０００８】
本発明の他の研削用砥石は、砥粒を結合材で結合してなる砥石部を有する研削用砥石であって、前記砥粒が、ＩＳＯ  ８４８６−２の規定において、＃２５００〜＃１００００のいずれかの番手の研削用砥石に使用される第１砥粒を５５〜９０体積％と、＃６００〜＃２０００のいずれかの番手の研削用砥石に使用される第２砥粒を１０〜４５体積％との割合で混合してなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、砥石部の表面に露出する砥粒にかかる荷重が分散されて、各砥粒が被
削材に対して局部的に過剰な負荷をかけることがない。そのために、研削加工時に被削材のエッジにおける欠けの発生が抑制できる。それゆえ、本発明の研削用砥石を用いて加工された切削工具の切刃においては、切刃稜線の凹凸を小さくできる。これによって、切削加工時の切刃のチッピングや偏摩耗が抑制される。また、研削用砥石においては、砥粒の脱落も抑制できるため、砥石部の摩耗を抑制でき、研削用砥石を長く使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る研削用砥石の一実施態様について、（ａ）概略斜視図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】本発明に係る研削用砥石によって研削加工された切削工具の一実施態様ついての概略斜視図である。
【図３】本発明に係る研削用砥石の砥石部に含有される砥粒の粒径分布の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１の研削用砥石１は、（ａ）概略斜視図、（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面図に示すように、リング状の台金２の外周面に砥石部３が接着または接合されている。砥石部３は、砥粒を結合材で結合してなる。砥粒は、ダイヤモンド、立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）等の硬質材からなる。結合相は、ビトリファイド結合材、メタル結合材、レジン結合材が使用できる。
【００１２】
本実施態様においては、砥石部３の断面について研磨した研磨面の走査型顕微鏡写真について、画像解析装置を用いて砥粒の粒径分布を測定した際に、複数のピークが存在する。これらのピークは小粒径のピークトップの粒径ｐ１と大粒径のピークトップの粒径ｐ２との粒径比ｄｐ（ｐ１／ｐ２）が０．０１〜０．６である。また、上記写真における砥粒の含有面積は、小粒径のピークの面積ｓ１（図示せず）と、大粒径のピークの面積ｓ２（図示せず）との面積比ｓｐ（ｓ１／ｓ２）が１．２〜９である。
【００１３】
これによって、砥石部３の表面に突出した砥粒の突出部にかかる荷重が分散されて、砥粒が被削材に対して過剰に押圧することがないので、研削加工時に被削材のエッジにおける欠けの発生が抑制できる。そのため、例えば、図２の切削工具１１の切刃部１６を、砥石１を用いて加工した際には、切刃稜線の凹凸が小さくなるので、チッピングや偏摩耗が抑制される。また、砥石１の砥粒の脱落も抑制できるため、砥石１の摩耗を抑制でき、砥石１を長く使用することができる。ｄｐの望ましい範囲は、０．１〜０．２５、特に望ましくは０．１２〜０．２２である。ｓｐの望ましい範囲は、１．５〜３である。
【００１４】
なお、本発明における砥粒の粒径分布は、砥石部３の研磨面の走査型電子顕微鏡写真から各砥粒の面積を算出し、この面積を円に換算したときの直径をその砥粒の粒径とする。このとき、粒径は有効数字１ケタ（ただし、粒径が１０μｍ以上では２ケタ）に四捨五入した値とする。砥石部３の研磨面の任意の箇所における砥粒の粒径を、砥粒５０個以上について測定する。なお、１か所で砥粒が５０個以上存在しないときは、複数箇所を観察して、合計で砥粒５０個以上について測定する。そして、横軸に砥粒の粒径を、縦軸に砥粒の個数を取って、粒径分布を求める。また、研磨面においては、砥粒が脱落した空隙が存在することがあるが、この空隙も砥粒が脱落したものとみなして、空隙の面積を測定し、この面積を円に換算したときの直径を算出することにより脱落した砥粒の粒径を算出する。また、小粒径の砥粒と大粒径の砥粒は、小粒径のピークトップの粒径ｐ１、大粒径のピークトップの粒径ｐ２を頂点とする各ピークの裾野までの粒径の範囲内の砥粒と定義する。すなわち、小粒径の砥粒と大粒径の砥粒、さらに他の粒径の砥粒との境界は、隣接するピークの谷部とする。これらの粒径の範囲の小粒径の砥粒と大粒径の砥粒を上記写真にて
特定し、それらの面積を求めて、ｓ１、ｓ２、ｓｐを算出する。
【００１５】
本実施態様によれば、上記砥粒の粒径分布において小粒径のピークと大粒径のピークとの２つのピークを有するものとするために、砥粒が、ＩＳＯ  ８４８６−２の規定において、＃６００〜＃２０００のいずれかの番手の研削用砥石に使用される第１砥粒を５５〜９０体積％と、＃２５００〜＃１００００のいずれかの番手の研削用砥石に使用される第２砥粒を１０〜４５体積％との割合で混合する方法が挙げられる。
【００１６】
ここで、本実施態様によれば、小粒径のピーク、大粒径のピーク以外に他のピークが少なくとも１つ存在していてもよい。他のピークは、小粒径のピークの面積ｓ１、大粒径のピークの面積ｓ２よりも面積が小さい。すなわち、本発明においては、小粒径ピークと大粒径のピークは、砥石部３の研磨面の走査型電子顕微鏡写真において面積の大きい２つのピークと定義される。他のピークはｐ１よりも小粒径側に存在しても良く、ｐ１とｐ２との間に存在していてもよく、ｐ２よりも大粒径側に存在していてもよい。
【００１７】
本実施態様によれば、小粒径のピークトップのピーク高さｈ１と大粒径のピークトップのピーク高さｈ２との比ｈｐ（ｈ１／ｈ２）が１０〜５０である。これによって、砥石部３の表面に露出した砥粒にかかる荷重がさらに分散されて、研削加工時に被削材のエッジにおける欠けの発生をさらに抑制できる。ピーク高さｈは砥粒の個数である。ｈｐの望ましい範囲は、２０〜４０である。
【００１８】
また、本実施態様によれば、砥石部３における砥粒の含有量が２０〜４０体積％であり、結合材の含有量が６０〜８０体積％である。すなわち、砥粒全体の集中度は３０度〜２２０度である。これによって、砥粒の保持力が高く、かつ砥石１の研削効率を高めることができる。砥粒全体の集中度の望ましい範囲は、１００度〜１５０度である。
【００１９】
次に、砥石１を用いて研削加工した切削工具の一実施態様について説明する。図２の切削工具１１は、切削工具１１の一方の主面がすくい面１２、側面が逃げ面１３、他方の主面が着座面１４とされており、すくい面１２と逃げ面１３とのなす交差稜線部が切刃部１６をなしている。すくい面１２には、切刃部１６に隣接してブレーカ溝１５が存在する。図２の切削工具１１は一方の主面と他方の主面が対称な形状からなり、切削工具１１をひっくり返して、他方の主面をすくい面１２に、一方の主面を着座面１４にすることができる。切刃部１６のブレーカ溝１５に隣接する部位は、上記砥石１にて加工されている。
【００２０】
切削工具１１を製造する際の加工工程について説明する。まず、所望により、すくい面１２は、両頭研削盤を用いて着座面１４と平行になるように研削加工する、いわゆる両頭研削を施す。次に、所望により、上記研削用砥石または従来の研削用砥石を用いて逃げ面１３を研削加工する。そして、切削工具１１のすくい面１２の切刃部１６に隣接する位置に、ブレーカ溝の凹形状を形成するための凸形状からなる上記砥石１を用いてブレーカ溝１５を形成する。ブレーカ溝１５の端部である逃げ面１３との交差部には、ブレーカ溝１５の形成に伴って切刃部１６が形成される。本実施態様では、ブレーカ溝１５を形成する際に切刃部１６に欠けが発生しにくく、滑らかな切刃部１６となる。そのため、切刃部１６の切削抵抗が低く、切削工具１１の欠損を抑制することができるとともに、切刃部１６によって切削加工される被削材の切削加工面は平滑となる。さらに、切刃部１６には、所望により、ブラシ研磨、ブラスト研磨、砥石研磨等によって、切刃部１６にホーニング加工を施してもよい。
【実施例】
【００２１】
まず、表１に示す番手のダイヤモンド砥粒を表１に示す混合比率で混合し、この混合砥粒３０体積％に対して、ビトリファイド結合材を７０体積％の比率で添加し、これに有機
バインダを添加し、造粒して、成形用の顆粒粉末を調整した。これを所定の形状に成形し、焼成してリング状の砥石部を作製した。砥石部に含有される砥粒の集中度は１２５度であった。得られた砥石部は、接着剤を用いてリング状の台金の外周面に貼り付けて砥石を作製した。
【００２２】
得られた砥石に対して、砥石部３の断面を研磨した研磨面を走査型電子顕微鏡にて観察し、各砥粒の面積を算出して各砥粒の粒径を求めた。そして、横軸に砥粒の粒径を、縦軸に砥粒の個数を取って、粒径分布を求めた。この粒径分布から、小粒径ピークトップの粒径ｐ１、大粒径ピークトップの粒径ｐ２、およびこれらよりも個数が少ないピークトップの粒径ｐ３の有無とそのピーク高さ（ｈ１、ｈ２、ｈ３）、比ｄｐ（ｐ１／ｐ２）、比ｈｐ（ｈ１／ｈ２）を求めた。また、粒径分布から、小粒径ピークの粒径の範囲と大粒径ピークの粒径の範囲とを定め、走査型電子顕微鏡写真における小粒径ピークの面積ｓ１と大粒径ピークの面積ｓ２とを求めて、その比ｓｐを算出した。結果は表１、２に示した。
【００２３】
【表１】
2015202528.tif 000003
【００２４】
次に、上記砥石を用いて、サーメット（京セラ製サーメット：材種ＴＮ６０）製切削工具（型番TPGH110302L）のブレーカ溝を研削加工した。４００個研削加工して、各切削工
具の３つの切刃部を金属顕微鏡で観察し、欠けの有無を確認し、欠けの発生率を表２に示した。また、砥石で研削して形成されるブレーカ溝の曲面の曲率半径は初期値１．４ｍｍφであるが、この曲率半径が１．６ｍｍφに変化したときを砥石の寿命として、各砥石の寿命に至るまでに加工できた切削工具のコーナー数を表２に示した。
【００２５】
次に、加工開始から４００個目の切削工具を用いて、下記の条件において、切削試験を行い、切削性能を評価した。結果は表２に示した。
被削材  ：合金鋼（ＳＣＭ４３５）
切削速度：３００ｍ／分
送り速度：０．３ｍｍ／ｒｅｖ
切り込み：１．５ｍｍ
切削時間：２５分
その他  ：水溶性切削液使用
評価項目：切削可能な被削材の個数を測定。
【００２６】
【表２】
2015202528.tif 000004
【００２７】
表１、２の結果によれば、砥粒の粒径分布において１つのピークのみが存在する試料Ｎｏ．１、ｓｐが１．２よりも小さい試料Ｎｏ．２、ｐ１とｐ２との粒径比ｄｐが０．０１よりも小さい試料Ｎｏ．３では、切削工具の切刃の欠けが多く、砥石の寿命も短いものであった。
【００２８】
一方、本発明の範囲内である試料Ｎｏ．４〜８においては、切削工具の切刃の欠けが抑制され、砥石の寿命が長く、切削工具の寿命も良好であった。
【符号の説明】
【００２９】
１・・・研削用砥石（砥石）
２・・・台金
３・・・砥石部
１１・・切削工具
１２・・すくい面
１３・・逃げ面
１４・・着座面
１５・・ブレーカ溝
１６・・切刃部
【図１】
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【図３】
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【図２】
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