(57)【要約】【課題】砥石ホイールの回転破壊に強いビトリファイド砥石ホイールを提供する。【解決手段】重量％でＳｉＯ２が３０〜５０％、Ａｌ２Ｏ３が２３〜４０％、Ｂ２Ｏ３が５〜２５％、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が結合されたビトリファイド砥石ホイールであって、７２００ｍ／分以上の破壊周速度を有することを特徴とする高強度ビトリファイド砥石ホイールである。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
重量％でＳｉＯ２が３０〜５０％、Ａｌ２Ｏ３が２３〜４０％、Ｂ２Ｏ３が５〜２５％、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が結合されたビトリファイド砥石ホイールであって、７２００ｍ／分以上の破壊周速度を有することを特徴とする高強度ビトリファイド砥石ホイール。
【請求項２】
構成される砥粒がアルミナ系砥粒であって、該アルミナ系砥粒の粒度がＪＩＳ−Ｒ６００１で規定された＃６０から＃１５０で、砥粒の７０重量％以上が解砕型単結晶溶融アルミナであり、ＪＩＳ−Ｒ６２１０で規定された砥石の結合度がＫ以上、組織Ｎｏ．が６以上であることを特徴とする請求項１記載の高強度ビトリファイド砥石ホイール。
【請求項３】
ビトリファイドボンド部に、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記載の高強度ビトリファイド砥石ホイール。
【請求項４】
重量％でＳｉＯ２が３０〜５０％、Ａｌ２Ｏ３が２３〜４０％、Ｂ２Ｏ３が５〜２５％、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から１３５０℃で焼成することを特徴とする高強度ビトリファイド砥石ホイールの製造方法。
【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高強度ビトリファイド砥石に関し、砥石ホイールの回転破壊に強いビトリファイド砥石ホイールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、砥石ホイールは研削作業の効率化の観点から高い回転速度が求められ、すなわち破壊周速度の高い砥石ホイールが求められている。
砥石ホイールの破壊周速度を高める方法としては、砥石ホイールの構造を考慮した方法、砥石ホイールの内周部に樹脂等を含浸させ補強を施す方法、内周部と外周部を組み合わせた砥石ホイール等が考案されている（非特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、これらの方法は製造工程が煩雑である。また、製造コストの面からも、通常の製造方法で一体ものの破壊周速度の高い砥石ホイールが求められている（特許文献１参照）。一般に破壊周速度は通常の研削作業時におけるホイール周速度の２倍で定義される。例えば破壊周速度が７２００ｍ／分であれば、研削作業時における砥石ホイールの周速度は３６００ｍ／分が保証される。
【０００４】
一般に砥粒の粒径が細かくなれば破壊周速度は増大するが、砥粒の粒径が粗くなるにつれて破壊周速度は低下する。その結果、砥粒の粒度が＃１５０より粗い場合、特に粒度が＃６０〜＃１２０では高強度のボンドが望まれている。また結合度を硬くすれば破壊周速度は増大するが、ＪＩＳ−Ｒ６２１０で規定された結合度が中程度より軟らかいＫ、Ｌ、Ｍ等の結合度では高強度のボンドを用いて破壊周速度を高くする必要があった。
【０００５】
さらに砥石の組織は砥粒率Ｖｇを用いて、組織（Ｎｏ．）＝（６２−Ｖｇ）／２  で定義されるが、組織がＮｏ．８〜１１の相対密度が比較的低い砥石では従来のボンドでは破壊周速度が十分ではなかった。
このように従来砥石で高強度で破壊周速度の高い砥石を得ようとすると、結合度が硬い砥石となり、研削性能が著しく低下するという問題点があった。
【０００６】
【非特許文献１】
「セラミック工学ハンドブック」技報堂出版
【特許文献１】
特開平３−１７７３８３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような高い破壊周速度に耐える高強度砥石ホイールを提供する事を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意研究の結果、高強度なビトリファイドボンドとアルミナ砥粒との組み合わせにより、この目的が達成されることを見出した。
【０００９】
即ち、本発明は、重量％でＳｉＯ２が３０〜５０％、Ａｌ２Ｏ３が２３〜４０％、Ｂ２Ｏ３が５〜２５％、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が結合されたビトリファイド砥石ホイールであって、７２００ｍ／分以上の破壊周速度を有することを特徴とする高強度ビトリファイド砥石ホイールである。
【００１０】
また、構成される砥粒がアルミナ系砥粒であって、該アルミナ系砥粒の粒度がＪＩＳ−Ｒ６００１で規定された＃６０から＃１５０で、砥粒の７０重量％以上が解砕型単結晶溶融アルミナであり、ＪＩＳ−Ｒ６２１０で規定された砥石の結合度がＫ以上、組織Ｎｏ．が６以上であることを特徴とする前記記載の高強度ビトリファイド砥石ホイールである。
【００１１】
また、ビトリファイドボンド部に、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記載の高強度ビトリファイド砥石ホイールである。
【００１２】
また、重量％でＳｉＯ２が３０〜５０％、Ａｌ２Ｏ３が２３〜４０％、Ｂ２Ｏ３が５〜２５％、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から１３５０℃で焼成することを特徴とする高強度ビトリファイド砥石ホイールの製造方法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明を詳細に説明する。
本発明では、砥石ホイールにおいて７２００ｍ／分の高い破壊周速度を得るために、ビトリファイドボンドの組成及び高強度アルミナ砥粒を用い、比較的高温で焼成することにより、上記の目的を達成したものである。
【００１４】
本発明のビトリファイドボンドは重量％でＳｉＯ２が３０〜５０％、Ａｌ２Ｏ３が２３〜４０％、Ｂ２Ｏ３が５〜２５％、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。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。
【００１５】
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５％以上添加することが望ましい。また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。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。
【００１６】
Ａｌ２Ｏ３砥粒としては解砕型溶融アルミナ砥粒が強度と研削性能の両面から好ましく、７０重量％以上の解砕型溶融アルミナ砥粒、特に砥粒形態が鋭角の解砕型砥粒を含有することが望ましい。残部はＡ砥粒等の靱性の高い砥粒を含むことができる。鋭角形態の解砕型溶融アルミナ砥粒は本発明のビトリファイドボンドと共に使用することにより、砥石の組織が破壊に強い構造となり、高強度が得られると考えられる。
【００１７】
砥粒の粒度が細目になるに従って、砥石ホイールの破壊周速度は向上するため、通常のビトリファイドボンドでも高い破壊周速度が得られる。しかし本発明の砥石ホイールにおいては砥粒の粒度は＃６０から＃１５０であり、この範囲では本発明の高強度ビトリファイドボンドが効果を発揮する。
【００１８】
また本発明のビトリファイドボンドではほう酸アルミニウム（９Ａ１２０３・２Ｂ２Ｏ３又は２Ａｌ２Ｏ３・Ｂ２Ｏ３）の針状結晶が晶出するが、ガラスボンド部に適当な針状結晶が存在することによって、破壊強度が向上すると考えられる。
【００１９】
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、組織の良好な砥石ホイールを作製できる。
【００２０】
【実施例】
本発明の製造に関する実施例を記載するが、該実施例は本発明を限定するものではない。
【００２１】
(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１００％用いた。
【００２２】
これらを溶剤と共に混合し、回転試験用の直径４００ｍｍ、厚さ２０ｍｍのビトリファイド砥石ホイール及び直径１３０ｍｍ、厚さ１５ｍｍの平面研削用ビトリファイド砥石ホイールを作製した。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。
【００２３】
上記のように作製された砥石ホイールを用いて、回転破壊試験及び研削性能試験を行った。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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
【表１】
2004188568.tif 000002
【００２７】
(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回転試験及び研削性能結果を表１に示す。
【００２８】
(比較例１)
ジルコニア表面層の粗粒骨材を１００メッシュのイットリア安定化ジルコニア７０重量％、微粒ボンド相を平均粒径３μｍのイットリア安定化ジルコニア粉末３０重量％とし、焼結助剤を０．３重量％とした事以外は実施例１と同様にして電子部品焼成用治具を作製した。
【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の解砕型溶融アルミナ砥粒を９０重量％、＃８０のＡ砥粒１０重量％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。回転試験及び研削性能結果を表１に示す。
【００３０】
（比較例２）
砥粒として＃８０の解砕型溶融アルミナ砥粒を９０重量％、＃８０のＡ砥粒１０重量％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と同様にして回転試験及び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＃８０の解砕型溶融アルミナ砥粒７５重量％、＃８０のＡ砥粒２５重量％を用い、結合度をＫ、組織を１１としたこと以外、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回転試験及び研削性能結果を表１に示す。
【００３２】
（比較例３）
砥粒として＃８０のＡ砥粒１００重量％を用いたこと以外、実施例３と同様に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Ｋ、組織は１１であった。回転試験及び研削性能結果を表１に示す。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によると、砥石ホイールの回転破壊に強いビトリファイド砥石ホイールが得られる。