(57)【要約】【課題】研削比が高く、かつ研削抵抗が低く切れ味の良好なビトリファイドボンド砥石及びその製造方法を提供する。【解決手段】仕込みのボンド組成が重量％でＳｉＯ２が３０〜５０％、Ａｌ２Ｏ３が２３〜４０％、Ｂ２Ｏ３が７〜２５％、ＲＯ（ＲＯはＣａＯ、ＭｇＯ，ＢａＯより選ばれる１種以上の酸化物）の合計量が５〜１５％、Ｒ２Ｏ（Ｒ２ＯはＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏより選ばれる１種以上の酸化物）の合計量が２〜１０％から成るビトリファイドボンドで砥粒を結合されたビトリファイド砥石であって、ＪＩＳ−Ｒ６２１０で定義された結合度がＪからＮであることを特徴とする高性能ビトリファイド砥石である。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
仕込みのボンド組成が重量％でＳｉＯ２が３０〜５０％、Ａｌ２Ｏ３が２３〜４０％、Ｂ２Ｏ３が７〜２５％、ＲＯ（ＲＯはＣａＯ、ＭｇＯ，ＢａＯより選ばれる１種以上の酸化物）の合計量が５〜１５％、Ｒ２Ｏ（Ｒ２ＯはＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏより選ばれる１種以上の酸化物）の合計量が２〜１０％から成るビトリファイドボンドで砥粒を結合されたビトリファイド砥石であって、ＪＩＳ−Ｒ６２１０で定義された結合度がＪからＮであることを特徴とする高性能ビトリファイド砥石。
【請求項２】
焼成後の砥石におけるビトリファイドボンドのガラス部のＢ２Ｏ３量が７重量％から１６重量％であり、ボンド部に、ほう酸アルミニウムの針状結晶を含むことを特徴とする請求項１記載の高性能ビトリファイド砥石。
【請求項３】
構成される砥粒がアルミナ又は炭化珪素であることを特徴とする請求項１に記載の高性能ビトリファイド砥石。
【請求項４】
仕込みのボンド組成が重量％でＳｉＯ２が３０〜５０％、Ａｌ２Ｏ３が２３〜４０％、Ｂ２Ｏ３が７〜２５％、ＲＯ（ＲＯはＣａＯ、ＭｇＯ，ＢａＯより選ばれる１種以上の酸化物）の合計量が５〜１５％、Ｒ２Ｏ（Ｒ２ＯはＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏより選ばれる１種以上の酸化物）の合計量が２〜１０％から成るビトリファイドボンドと、砥粒とを用いて１２００℃〜１３５０℃で焼成することを特徴とする高性能ビトリファイド砥石の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はビトリファイドボンドで結合された研削性能に優れたビトリファイド砥石に関し、特にボンドが高強度であるため結合度が中程度から軟質の砥石において優れた研削性能を有するビトリファイド砥石及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ビトリファイドボンドで結合したアルミナ砥粒や炭化珪素を中心とした一般砥石は、砥粒とボンドの結合強度を出すために、ある硬さの砥石に対してはある一定以上のボンド量で砥粒を結合した研削砥石が提供されていた。例えば、砥粒１００重量部とボンド量１６重量部を嵩比重２．１〜２．３等で成形、焼成した砥石ではＪＩＳ−Ｒ６２１０に規定された結合度がＭ、組織が８となる砥石製造される等であった。
【０００３】
砥石は砥粒、ボンド及び気孔から構成され、適度な結合度を有するボンド及び適度な気孔の存在によって、連続的に良好な研削が維持される。この場合、砥粒が適度に脱落することで、切れ味が持続し、研削焼けが防止される。また被削材が排出されるためには適度な気孔の存在が必須である。
【０００４】
従来の砥石ではボンド量を減らしたり、嵩比重を軽くして、結合度を軟らかくすると砥粒の脱落は容易となり、切れ味が良好となるが、砥石の摩耗が激しく研削比が著しく低下する。また研削比を維持するためにボンド量を増やすと結合度が高く研削比は増大するが、切れ味が悪く、研削焼けが発生し砥石の性能が極度に低下するという問題があった。このような観点から研削抵抗が低く、切れ味が良好で、かつ研削比の高い砥石が望まれている(特許文献１参照)。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１５８３２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのように研削比が高く、かつ研削抵抗が低く切れ味の良好なビトリファイドボンド砥石及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討の結果、本発明の高強度ボンドを用いることによりこの目的が達成されることを見出した。
【０００８】
すなわち本発明は、仕込みのボンド組成が重量％でＳｉＯ２が３０〜５０％、Ａｌ２Ｏ３が２３〜４０％、Ｂ２Ｏ３が７〜２５％、ＲＯ（ＲＯはＣａＯ、ＭｇＯ，ＢａＯより選ばれる１種以上の酸化物）の合計量が５〜１５％、Ｒ２Ｏ（Ｒ２ＯはＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏより選ばれる１種以上の酸化物）の合計量が２〜１０％から成るビトリファイドボンドで砥粒を結合されたビトリファイド砥石であって、ＪＩＳ−Ｒ６２４０で定義された結合度がＪからＮであることを特徴とする高性能ビトリファイド砥石である。
【０００９】
また、焼成後の砥石におけるビトリファイドボンドのガラス部のＢ２Ｏ３量が７重量％から１６重量％であり、ボンド部に、ほう酸アルミニウムの針状結晶を含むことを特徴とする前記記載の高性能ビトリファイド砥石である。
【００１０】
また、構成される砥粒がアルミナ又は炭化珪素であることを特徴とする前記記載の高性能ビトリファイド砥石である。
【００１１】
また、仕込みのボンド組成が重量％でＳｉＯ２が３０〜５０％、Ａｌ２Ｏ３が２３〜４０％、Ｂ２Ｏ３が７〜２５％、ＲＯ（ＲＯはＣａＯ、ＭｇＯ，ＢａＯより選ばれる１種以上の酸化物）の合計量が５〜１５％、Ｒ２Ｏ（Ｒ２ＯはＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏより選ばれる１種以上の酸化物）の合計量が２〜１０％から成るビトリファイドボンドと、砥粒とを用いて１２００℃〜１３５０℃で焼成することを特徴とする高性能ビトリファイド砥石の製造方法である。
【００１２】
ビトリファイドボンドとして、仕込み組成の重量％でＳｉＯ２が３０〜５０％、Ａｌ２Ｏ３が２３〜４０％、Ｂ２Ｏ３が７〜２５％、ＲＯ（ＲＯはＣａＯ、ＭｇＯ，ＢａＯより選ばれる１種以上の酸化物）の合計量が５〜１５％、Ｒ２Ｏ（Ｒ２ＯはＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏより選ばれる１種以上の酸化物）の合計量が２〜１０％から成るボンドを用い、砥粒としてアルミナ砥粒または炭化珪素砥粒を用いたＪＩＳ−Ｒ６２１０で定義された結合度がＪからＮの砥石が提供される。また製造された砥石のビトリファイドボンドにおけるガラス部のＢ２Ｏ３量が７重量％から１６重量％であり、ボンド部にはほう酸アルミニウムの針状結晶が晶出することにより、ボンドの強度が向上し、研削性能に優れたビトリファイド砥石が得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を詳細に述べるが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明のビトリファイドボンドは仕込み重量％でＳｉＯ２が３０〜５０％、Ａｌ２Ｏ３が２３〜４０％、Ｂ２Ｏ３が７〜２５％、ＲＯ（ＲＯはＣａＯ、ＭｇＯ，ＢａＯより選ばれる１種以上の酸化物）の合計量が５〜１５％、Ｒ２Ｏ（Ｒ２ＯはＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏより選ばれる１種以上の酸化物）の合計量が２〜１０％から成り、Ｆｅ２Ｏ３、ＴｉＯ２等の不純物が含まれる。
【００１４】
本発明のビトリファイドボンドは高濃度のＡｌ２Ｏ３を含有することにより高強度を達成したものであり、Ａｌ２Ｏ３は好ましくは重量％で２５〜３５％である。このような高濃度のＡｌ２Ｏ３を含有する場合、ガラスの溶融性が低下するためＢ２Ｏ３を７％以上添加することが望ましい。また焼成後にＢ２Ｏ３の一部はほう酸アルミニウム（９Ａｌ２Ｏ３・２Ｂ２Ｏ３又は２Ａｌ２Ｏ３・Ｂ２Ｏ３）としてボンド部に晶出することにより高強度が達成されると考えられる。アルカリ及びアルカリ土類成分としては強度を低下させずにボンドの溶融性を増大できるＣａＯを５％以上添加することが望ましい。
【００１５】
本発明のビトリファイドボンド組成を高温（例えば１１００℃以上）で焼成した場合、Ｂ２Ｏ３は一般的に仕込み組成の１０〜５０％が蒸発し消失する。Ｂ２Ｏ３の蒸発を防止するためには、さや詰め焼成や蒸発を抑制するガラスフリット等を用いるが、本発明では予め蒸発を補うためにＢ２Ｏ３の仕込み組成を７〜２５重量％とした。また焼成後のガラス部のＢ２Ｏ３量は７〜１６重量％が好ましく、またＢ２Ｏ３の一部はＡｌ２Ｏ３と反応してほう酸アルミニウムの針状結晶としてボンド部に晶出する。その結果、ガラスの強度が高く、また研削時に切れ味の良いボンドとなると考えられる。
【００１６】
本発明はこのようなボンド組成を鋭意検討した結果、高強度が達成され、かつ研削性能が高く維持されるビトリファイドボンド組成を見出したものである。
本発明における砥粒は、一般砥石として通常用いられるＡｌ２Ｏ３砥粒や炭化珪素砥粒を用いることができる。すなわち、ＪＩＳ―Ｒ６１１１に規定された褐色アルミナ砥粒、白色アルミナ砥粒、解砕型アルミナ砥粒、淡紅色アルミナ砥粒、又は黒色炭化珪素、緑色炭化珪素等を用いることができる。
【００１７】
砥粒の粒度は従来の研削砥石で使用できる粒度、例えば＃８〜＃３０００は使用可能である。このような砥石の焼成温度は１２００℃以上、１３５０℃以下であるが、好ましくは１２５０〜１３００℃である。このように比較的高温で焼成することにより、高濃度Ａｌ２Ｏ３を含有した組成にもかかわらず溶融性を確保でき、組織の良好な砥石を作製できる。
【００１８】
本発明のビトリファイドボンドはボンド自体の強度が高く、かつ砥粒との界面での結合強度が高く砥粒の保持力が大きいため、通常の砥石におけるよりもボンド量を減らしても結合度が硬いまま維持される。
【００１９】
一般に研削砥石は砥粒、ボンド、気孔から構成されるが、ここで砥石の砥粒率をＶｇ、ボンド率をＶｂ、気孔率をＶｐ（いずれも体積率）とすると、
Ｖｇ＋Ｖｂ＋Ｖｐ＝１００            （１）
である。また砥石の組織は
組織（Ｎｏ．）＝（６２−Ｖｇ）／２        （２）
と定義される。
【００２０】
本発明のビトリファイドボンドを用いた砥石ではボンド率Ｖｂを通常より１０〜２０％程度減らしても同等の結合度と強度を維持できる。その結果、Ｖｇ及び結合度は等しいが気孔率の高い砥石が得られる。本発明のビトリファイドボンドでは砥粒を結合するボンドの架橋が従来のボンドよりも細くても、結合度及び強度を高く維持できる。
【００２１】
例えば、従来ボンドで砥粒の粒度＃８０のアルミナ砥粒１００重量部に対してボンド量１６重量部で結合した砥石の結合度がＭ、組織が８の場合、本発明のボンドを用いた場合には砥粒１００重量部に対してボンド量１２〜１３重量部で同一の結合度Ｍ及び組織８が得られる。このような本発明のボンドによって研削比が高く、研削抵抗の低い研削性能に優れた高性能砥石が可能になると考えられる。
【００２２】
【実施例】
（実施例１）
ビトリファイドボンドとして以下の組成、ＳｉＯ２：３９重量％、Ａｌ２Ｏ３：３０重量％、Ｂ２Ｏ３：１７重量％、ＣａＯ：６重量％、ＭｇＯ：３重量％、Ｋ２Ｏ：１重量％、Ｎａ２Ｏ：３重量％、その他（Ｆｅ２Ｏ３、ＴｉＯ２等）の成分１重量％を有するものを用い、砥粒として解砕型溶融アルミナ砥粒＃８０を用いた。これらを溶剤と共に混合し、直径１３０ｍｍ、厚さ１５ｍｍのプランジ研削用ビトリファイド砥石ホイールを作製した。
【００２３】
焼成温度は１２８０℃であった。得られたビトリファイド砥石ホイールの結合度はＭ、組織は８であった。また焼成後のボンドガラス部分の組成をＥＰＭＡにより分析した結果、Ｂ２Ｏ３残量は約１２．５重量％であり、ボンド表面にほう酸アルミニウムの針状結晶が観察された。
【００２４】
研削性能試験は以下の条件で行った。
鋼材としてＳＣＭ４１５焼き入れ鋼（ＨＲＣ＝５８．１）を用い、湿式プランジ研削により研削加工した。テーブル送り速度を８ｍ／分とし、砥石周速を１８００ｍ／分とし、設定切り込み量を１パス当たり３４μｍとして加工した。
【００２５】
砥石のドレスは、ドレッサーとして６．５ｍｍφのインプリドレッサー＃３０を用い、砥石周速度１８００ｍ／分、リード０．１ｍｍ／回転、切り込み量３０μｍ／パス、ドレス量１．５ｍｍとして行った。
【００２６】
以上のような条件で加工した場合の、研削比は［被研削物の研削量（体積）／砥石損耗量（体積）］、研削面粗さ［一定量の被研削物の研削後の表面粗さＲａ］、法線研削抵抗［一定量の被研削物の研削後の研削抵抗：電流値による］を調べた結果、表１に示すような結果が得られた。尚これらに示される数値は、ビトリファイドボンドのみを変更して、砥粒の構成及び粒度、結合度、組織を同一にした比較例１、２及び３の比較砥石の特性を、それぞれ１．００とした場合の相対値で表されている。
【００２７】
【表１】
2004188567.tif 000002
【００２８】
（比較例１）
ＳｉＯ２：６５重量％、Ａｌ２Ｏ３：１６重量％、ＭｇＯ：３重量％、ＣａＯ：３重量％、Ｋ２Ｏ：５重量％、Ｎａ２Ｏ：５重量％、Ｆｅ２Ｏ３：３重量％のビトリファイドボンドを用いたこと以外、実施例１と同様にしてビトリファイド砥石ホイールを作製した。得られたビトリファイド砥石の結合度はＭ、組織は８であった。このホイールを用いて得られた研削性能結果を表１に示す。
【００２９】
（実施例２）
ビトリファイドボンドとして以下の組成、ＳｉＯ２：４４重量％、Ａｌ２Ｏ３：２５重量％、Ｂ２Ｏ３：１５重量％、ＣａＯ：５重量％、ＭｇＯ：３重量％、Ｋ２Ｏ：２重量％、Ｎａ２Ｏ：３重量％、ＬｉＯ２：２重量％、その他（Ｆｅ２Ｏ３、ＴｉＯ２等）の成分１重量％を有するものを用い、砥粒として＃８０の緑色炭化珪素砥粒を用いて、実施例１と同様にビトリファイド砥石ホイールを作製した。得られたビトリファイド砥石ホイールの結合度はＫ、組織は８であった。また実施例１と同様にボンドガラス部分を分析した結果、Ｂ２Ｏ３残量は１１．２重量％であり、ボンド表面部にほう酸アルミニウムの針状結晶が観察された。研削性能結果を表１に示す。
【００３０】
（比較例２）
砥粒として＃８０の緑色炭化珪素砥粒を用い、ビトリファイド砥石ホイールの結合度がＫであること以外、比較例１と同様にして研削性能試験を行った。その結果を表１に示す。
【００３１】
（実施例３）
砥粒として褐色アルミナ砥粒を用い、砥石の結合度をＮ及び組織を９としたこと以外、実施例１と同様にしてビトリファイド砥石ホイールを作製した。実施例１と同様にボンドガラス部分を分析した結果、Ｂ２Ｏ３残量は１１．８重量％であり、ボンド表面にほう酸アルミニウムの針状結晶が観察された。研削性能結果を表１に示す。
【００３２】
（比較例３）
ボンドとして比較例１の組成を持つビトリファイドボンドを用いたこと以外、実施例３と同様にしてビトリファイド砥石ホイールを作製した。この砥石の結合度はＮ、組織は９であった。研削性能試験結果を表１に示す。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によると、研削比が高く、かつ研削抵抗が低く切れ味の良好なビトリファイドボンド砥石及びその製造方法が得られる。