(57)【要約】【課題】焼結法により製造された焼結材料を焼結肌のまま研削加工しても工作物の入口側の超砥粒層の異常摩耗がなく、しかも損傷することがない、長寿命のセンタレス研削盤用超砥粒ホイールを提供することである。【解決手段】工作物の入口側端部の超砥粒層を、耐摩耗性と砥粒保持力に優れたメタルボンドとし、工作物の出口側端部の超砥粒層はレジンボンドとする。工作物が焼結肌のままの焼結体でも、入口側端部に設けられたメタルボンド超砥粒ホイールの部分で、焼結肌荒れ、焼結歪み、およびカエリを完全に除去でき、しかも、入口側端部の超砥粒層の異常摩耗、損傷がない。さらに、出口側端部に設けられたレジンボンド超砥粒ホイールにより、ワンパスのスルーフィード研削方式で、最終的に要求される製品精度や表面粗さが得られる。【選択図】図１
2008290168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の超砥粒層からなる、センタレス研削盤用の超砥粒ホイールであって、
工作物の入口側端部はメタルボンドを結合材とした超砥粒層からなり、
工作物の出口側端部はレジンボンドを結合材とした超砥粒層からなることを特徴とする、超砥粒ホイール。
【請求項２】
メタルボンド超砥粒ホイールが１枚以上、レジンボンド超砥粒ホイールが１枚以上の組み合わせからなることを特徴とする、請求項１記載の超砥粒ホイール。
【請求項３】
上記の入口側端部の超砥粒層の粒径は、上記の出口側端部の超砥粒層の粒径よりも大径であることを特徴とする、請求項１または２記載の超砥粒ホイール。
【請求項４】
上記複数の超砥粒層は、入口側端部から出口側端部に向かうにつれて、超砥粒の粒径が小径になることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の超砥粒ホイール。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のセンタレス用の超砥粒ホイールを用いて、焼結肌の焼結材料を研削加工することを特徴とする、焼結材料の研削加工法。
【請求項６】
上記焼結材料は、フェライト、ネオジウム磁石等の磁性材料、セラミックス、サーメット、超硬合金等の硬質材料であることを特徴とする、請求項５記載の焼結材料の研削加工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超砥粒ホイールに関するもので、特に、レジンボンド超砥粒ホイールと、メタルボンドの超砥粒ホイールの組み合わせからなる、センタレス研削盤用の超砥粒ホイール、およびこの超砥粒ホイールを用いた焼結材料の研削加工法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
センタレス研削盤は、超砥粒ホイール（または在来砥石）と、調整車の間に設置したワークレストで工作物を支持して、工作物の外周を研削するものである。工作物は、調整車とほぼ同じ周速度で回転する。調整車は、超砥粒ホイールの軸心に対して数度傾いており、工作物を一方向に押しつけたり送ったりするための力を発生させる。工作物外周と調整車外周を工作物全長にわたり接触させるために調整車はつづみ形をした特殊な形状に成形される。円筒状工作物のセンタレス研削では、調整車とワークレストとにより工作物を支持し、超砥粒ホイールにて工作物を研削することで、研削抵抗で工作物をほぼ調整車と同じ周速度で回転させ、同時に調整車の回転軸を傾斜させて工作物を軸方向に連続的に送ってスルーフィード研削を行う。スルーフィード研削では、超砥粒ホイールの幅以上の長さの工作物を連続的に加工できるので、長尺棒材の外径研削ができる。さらに、インフィード研削では、段付き工作物の総形研削も可能である。
センタレス研削盤用の組み合わせ超砥粒ホイールとしては、粗研削用の超砥粒ホイールと、中研削用の超砥粒ホイールと、仕上げ研削用の超砥粒ホイールからなるものが知られている。
（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
別のセンタレス研削盤用の組み合わせ超砥粒ホイールとしては、工作物の入口側端部がビトリファイドボンドを結合材とした超砥粒層で、その他の部分はレジンボンドを結合材とした超砥粒層としたものが知られている。
（例えば、特許文献２、３参照）
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２７７０８２号公報
【特許文献２】特開昭６２−８８５７９号公報
【特許文献３】実開平１−１４３３５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の文献に記載されている方法を採用しても、工作物の入口側の超砥粒層の摩耗が著しく、超砥粒ホイールの寿命が短くなる問題があった。
特に、フェライト、ネオジウム磁石等の磁性材料、セラミックス、サーメット、超硬合金等の焼結法により製造された硬質材料を焼結肌のまま研削加工する際には、工作物の入口側の超砥粒層の異常摩耗、損傷が著しく、超砥粒ホイールの寿命がいっそう短くなる問題があった。  
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、焼結法により製造された焼結材料を焼結肌のまま研削加工しても工作物の入口側の超砥粒層の異常摩耗がなく、しかも損傷することがない、長寿命のセンタレス研削盤用の超砥粒ホイールを提供することである。
例えば、超硬合金ソリッドドリル、超硬合金ソリッドエンドミルおよびＰＣＢドリル等の素材である超硬合金の製造方法が、押し出し式からプレス式に切り替わり、超硬合金焼結体丸棒の真円度悪化およびカエリの発生するようになった。これが主とした原因で、超硬合金焼結体の丸棒を焼結肌のままでセンタレス研削する際には、超砥粒ホイールのワーク入口側端部の異常摩耗が問題となった。例えば、図４に示すように、全体をレジンボンド超砥粒ホイールの組み合わせとすると、入口側端部が異常摩耗したり、欠損する問題が発生していた。
【０００７】
焼結肌のままの焼結体は、焼結肌荒れと焼結歪みの両方、またはいづれか一方を発生させている。焼結肌荒れとは、焼結過程に発生するガスによる、焼結体表面のざらつき、および凹凸のことである。ガスは、成型時に閉じこめられたガス、潤滑剤の蒸発もしくは分解により発生するガス、酸化物の還元作用により発生するガス、金属粉もしくは非金属粉に含まれる不純物の昇華もしくは分解により発生するガスなどがある。ガスが急激に発生すると、焼結体の表面に凸部が発生し、これが破裂するとクレータ状の突起物となって焼結体表面が荒れた状態となる。また非金属粉の不純物と金属部分との化学反応または雰囲気ガスとの反応によって、焼結体表面にざらつきを生じる場合がある。
焼結ひずみとは、焼結過程で焼結体が所望する形状または寸法から外れることである。原因としては、粉末充填密度のばらつきによる収縮の不均一、ガスの発生、焼結体内部の化学組成と温度の不均一、重力による変形などがあげられる。
【０００８】
本発明は、複数の超砥粒層からなる、センタレス研削盤用の超砥粒ホイールであって、工作物の入口側端部はメタルボンドを結合材とした超砥粒層からなり、工作物の出口側端部はレジンボンドを結合材とした超砥粒層からなることを特徴とする超砥粒ホイールである。
工作物の入口側端部は耐摩耗性と砥粒保持力に優れたメタルボンドを用いているので、焼結材料を焼結肌のまま研削加工しても、超砥粒層の異常摩耗がなく、しかも損傷することがないので、超砥粒ホイールが長寿命となる等の極めて優れた効果が得られる。
メタルボンドは、ブロンズ系メタルボンド、コバルト系メタルボンド、スチール系メタルボンドなど公知の各種のメタルボンドを用いることができる。ツルーイング・ドレッシングのし易さを要求される場合には、柔らかく作用するブロンズ系メタルボンドが好ましく、さらに固体潤滑剤（黒鉛、ＭｏＳ２、ｈ−ＢＮなど）を含有させるとより好ましい。
さらに、良好なツルーイング・ドレッシング性を付与したい場合には、銅：４０〜６５重量％、錫：２５〜５０重量％、黒鉛：５〜１８重量％として、高錫組成のブロンズとすることもできる。
レジンボンドは、各種のレジンボンドを用いることができる。例えば、熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂を主成分とし、これに有機質、無機質、金属質などの各種フィラーを含有させたフェノール系レジンボンド、および耐熱性と耐摩耗性に優れたポリイミド樹脂を主成分としたポリイミド系レジンボンドなどを用いることができる。
【０００９】
本発明は詳しくは、メタルボンド超砥粒ホイールが１枚以上、レジンボンド超砥粒ホイールが１枚以上の組み合わせからなることを特徴とする。
焼結肌のままの焼結体は、焼結肌荒れと焼結歪みの両方、またはいづれか一方を発生させているので、これらをメタルボンド超砥粒ホイールの部分で完全に除去できるように、枚数を最適に設定する。さらに残りの部分は、レジンボンド超砥粒ホイールが１枚以上とすることにより、最終の製品精度や表面粗さが得られるように枚数を最適に設定し、これらを組み合わせてセンタレス研削盤用の超砥粒ホイールとする。
【００１０】
本発明はさらに詳しくは、入口側端部の超砥粒層の粒径は、上記の出口側端部の超砥粒層の粒径よりも大径であることを特徴とする。
入口側端部の超砥粒層の粒径は最終の表面粗さなどの障害とならない範囲で、出来る限り大径の超砥粒を用いることで、超砥粒層の摩耗が少なく、しかも損傷することがない優れた効果が得られる。
【００１１】
本発明はさらに詳しくは、超砥粒層は、入口側端部から出口側端部に向かうにつれて、超砥粒の粒径が小径になることを特徴とする。
入口側端部から出口側端部に向かうにつれて、超砥粒の粒径が小径にすることにより、工作物をワンパス（一回の通過）のスルーフィード研削により、最終的に要求される製品精度が得られる。
【００１２】
本発明はさらに詳しくは、上述の超砥粒ホイールを用いて、焼結肌の焼結材料を研削加工することを特徴とする焼結材料の研削加工法である。
【００１３】
本発明はさらに詳しくは、上述の超砥粒ホイールを用いて、フェライト、ネオジウム磁石等の磁性材料、セラミックス、サーメット、超硬合金等の硬質材料を研削加工することを特徴とする焼結材料の研削加工法である。
【発明の効果】
【００１４】
工作物が焼結肌のままの焼結体であっても、入口側端部に設けられたメタルボンド超砥粒ホイールの部分で、焼結肌荒れ、焼結歪み、およびカエリを完全に除去でき、しかも、入口側端部の超砥粒層の異常摩耗、損傷がない。さらに、出口側端部に設けられたレジンボンド超砥粒ホイールにより、ワンパスのスルーフィード研削方式で、最終の製品精度や表面粗さが得られるセンタレス研削盤用の超砥粒ホイールを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
発明を実施するための最良の形態については、以下の実施例の項で説明する。
【実施例１】
【００１６】
外径３５５ｍｍ、幅２００ｍｍのセンタレス研削盤用の超砥粒ホイールを製造し、焼結肌のセラミックスを研削加工して本発明の効果を確認した。
図1を用いて以下に詳細に説明する。この場合において図1のＭは工作物の入口側端部の超砥粒層となるところである。Ｍは、ブロンズ系メタルボンド超砥粒ホイールで、外径３５５ｍｍ、幅４０ｍｍ、ダイヤモンド粒度は＃８０、集中度は１００とした。Ｒ１は、フェノール系レジンボンド超砥粒ホイールで、外径３５５ｍｍ、幅４０ｍｍ、ダイヤモンド粒度は＃１２０、集中度は１００とした。Ｒ２は、フェノール系レジンボンド超砥粒ホイールで、外径３５５ｍｍ、幅４０ｍｍ、ダイヤモンド粒度は＃１４０、集中度は１００とした。Ｒ３は、フェノール系レジンボンド超砥粒ホイールで、外径３５５ｍｍ、幅４０ｍｍ、ダイヤモンド粒度は＃１７０、集中度は１００とした。Ｒ４は、フェノール系レジンボンド超砥粒ホイールで、外径３５５ｍｍ、幅４０ｍｍ、ダイヤモンド粒度は＃２３０、集中度は１００とした。これらのＭ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４の５枚の超砥粒ホイールを組み合わせ、センタレス研削盤用の超砥粒ホイールＷとし、センタレス研削盤に取り付けた。
工作物は、焼結肌のままのアルミナ系セラミックスで、サイズが直径５ｍｍ、長さ３０ｍｍのものを用いた。この工作物には、カエリ、表面のざらつき、および焼結歪みなどが確認できた。この工作物をスルーフィード研削方式により、ワンパスで焼結肌の除去から仕上げ研削まで行うことを目的とした研削テストを実施したところ、切れ味は良好であり、所望する工作物の表面粗さも得られた。研削テストを長時間継続したが、工作物の入口側端部の超砥粒層の状態を確認したが、異常摩耗は無く、欠損も無かった。
【実施例２】
【００１７】
次に、外径４５５ｍｍ、幅２００ｍｍのセンタレス研削盤用の超砥粒ホイールを製造し、焼結肌の超硬合金を研削加工して本発明の効果を確認した。
実施例１と同様に、図1を用いて以下に詳細に説明する。Ｍは、黒鉛を含有するブロンズ系メタルボンド超砥粒ホイールで、外径４５５ｍｍ、幅４０ｍｍ、ダイヤモンド粒度は＃８０、集中度は１００とした。Ｒ１は、フェノール系レジンボンド超砥粒ホイールで、外径３５５ｍｍ、幅４０ｍｍ、ダイヤモンド粒度は＃８０、集中度は１００とした。Ｒ２は、フェノール系レジンボンド超砥粒ホイールで、外径４５５ｍｍ、幅４０ｍｍ、ダイヤモンド粒度は＃１００、集中度は１００とした。Ｒ３は、フェノール系レジンボンド超砥粒ホイールで、外径４５５ｍｍ、幅４０ｍｍ、ダイヤモンド粒度は＃１２０、集中度は１００である。Ｒ４は、フェノール系レジンボンド超砥粒ホイールで、外径４５５ｍｍ、幅４０ｍｍ、ダイヤモンド粒度は＃１４０、集中度は１００とした。これらのＭ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３およびＲ４の５枚の超砥粒ホイールを組み合わせ、センタレス研削盤用の超砥粒ホイールＷとし、センタレス研削盤に取り付けた。
工作物は、焼結肌の超硬合金で、サイズが直径３ｍｍ、長さ２０ｍｍのものを用いた。この工作物には、カエリ、表面のざらつき、および焼結による曲がり等が確認できた。この工作物をスルーフィード研削方式により、ワンパスで焼結肌の除去から仕上げ研削まで行うことを目的とした研削テストを実施したところ、切れ味は良好であり、所望する工作物の表面粗さも得られた。さらに研削テストを継続したが、切れ味は極めて良好であり、工作物の入口側端部の超砥粒層の異常摩耗は無く、欠損も無かった。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１の超砥粒ホイールにより、研削加工する際の斜視図である。
【図２】実施例１の超砥粒ホイールの超砥粒層付近の部分断面模式図である。
【図３】実施例１の超砥粒ホイールにより、研削加工する際の平面図である。
【図４】従来の超砥粒ホイールの超砥粒層の摩耗形態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  工作物
２  調整車
３  ワークレスト（センタレスブレード）
Ｗ  センタレス研削盤用の超砥粒ホイール
Ｍ  メタルボンド超砥粒ホイール
Ｒ１〜Ｒ４  レジンボンド超砥粒ホイール
【図１】
2008290168.tif 000003
【図２】
2008290168.tif 000004
【図３】
2008290168.tif 000005
【図４】
2008290168.tif 000006