(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂結合相中に超砥粒が分散配置されてなるレジンボンド砥石において、
前記樹脂結合相中に、カーボンファイバーとＳｉＣとがフィラーとして分散配置されており、
カーボンファイバーは、線径（平均直径）が５〜１０μｍ、繊維長（平均長さ）が１０〜１０００μｍであり、ＳｉＣは、粒度が＃４００、＃６００、＃８００であり、
カーボンファイバーとＳｉＣの混合割合は、ＳｉＣを１としたときにカーボンファイバーが０．８〜１．２であり、
なおかつ、前記カーボンファイバー及び前記ＳｉＣの両フィラーの含有比率が前記超砥粒を除く前記樹脂結合相の２５〜４５ｖｏｌ％であることを特徴とするレジンボンド砥石。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、難削材の重研削に適したレジンボンド砥石に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レジンボンド砥石は、ダイヤモンドなどの砥粒をフェノール樹脂等の樹脂結合相中に分散させた砥粒層を有する砥石の総称であり、研削中に樹脂結合相が磨耗して砥粒が徐々に突き出す作用、いわゆる自生発刃作用が良好であることから、他種の結合剤を使用した砥石では研削しにくい難削材料の研削においても比較的良好な切れ味が得られるという特徴を有している。
【０００３】
ところで最近では、従来よりいっそう硬く加工が難しいサーメット、超硬合金並びに硬質セラミックスなどが数多く登場し、広範な分野に使用されつつあるだけでなく、加工効率を向上するためにより高剛性、高馬力の研削機械を用いるなど、研削条件が一段と厳しくなりつつある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
こうした厳しい研削条件下では、フェノール樹脂等を結合相として使用した従来のレジンボンド砥石は樹脂結合相の剛性及び砥粒保持能力が不足するため、研削抵抗が大きく、さらに研削比が小さくて寿命が短かった。
【０００５】
そこで、例えばＳｉＣのような硬質粒子をフィラーとして添加して樹脂結合相中に分散させ、樹脂結合相の剛性を高めて研削面における摩耗を減らすとともに、砥粒保持力を向上して超砥粒の早すぎる脱落を防止する効果を狙うことも行われている。
【０００６】
しかしながら、上記のようなレジンボンド砥石でも、その寿命はある程度維持できるものの、十分な切れ味の良さを得ることはできなかった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、難削材の研削においても良好な切れ味が得られ、なおかつ寿命の長いレジンボンド砥石を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決し、かかる目的を達成するために、本発明は、樹脂結合相中に超砥粒が分散配置されてなるレジンボンド砥石において、前記樹脂結合相中に、カーボンファイバーとＳｉＣとがフィラーとして分散配置されており、カーボンファイバーは、線径（平均直径）が５〜１０μｍ、繊維長（平均長さ）が１０〜１０００μｍであり、ＳｉＣは、粒度が＃４００、＃６００、＃８００であり、カーボンファイバーとＳｉＣの混合割合は、ＳｉＣを１としたときにカーボンファイバーが０．８〜１．２であり、なおかつ、前記カーボンファイバー及び前記ＳｉＣの両フィラーの含有比率が前記超砥粒を除く前記樹脂結合相の２５〜４５ｖｏｌ％であることを特徴とする。
【０００９】
カーボンファイバーは固体潤滑性があり、樹脂結合相に含まれることにより、砥石の切れ味を良くすることができるが、抗折強度が小さいため、寿命が短くななるという性質を有し、また、ＳｉＣは樹脂結合相の剛性を高めて研削面における摩耗を減らすとともに、砥粒保持力を向上させ超砥粒の早すぎる脱落を防止する効果が得られるが、砥石の切れ味は十分ではなくなるという性質を有する。
本発明によれば、これらカーボンファイバーとＳｉＣの両フィラーを、ＳｉＣが１に対してカーボンファイバーが０．８〜１．２となる比率で樹脂結合相に混ぜ合わせることで、その相乗効果によって、研削抵抗を低減させて砥石の切れ味を良くし、研削比を向上させ寿命を長くできる。さらに、カーボンファイバーが超砥粒をつつむ樹脂結合相の強度を上げＳｉＣを保持するような働きをするので樹脂結合相の剛性をより高めることができる。
また、ＳｉＣを１としたときのカーボンファイバーの比率が０．８より小さいと、ＳｉＣの占める比率が大きくなり研削抵抗が大きくなって切れ味が悪化し、一方、ＳｉＣを１としたときのカーボンファイバーの比率が１．２より大きいと、カーボンファイバーの占める比率が大きくなり研削比が落ちて寿命が短くなる。
また、カーボンファイバー及びＳｉＣの含有比率が４５％より大きいと、樹脂結合相の強度低下が無視できず、耐摩耗性と研削比が落ちて寿命が短くなり、一方、カーボンファイバー及びＳｉＣの含有比率が２５％より小さいと、研削抵抗が上がって、切れ味が悪くなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付した図面を参照しながら説明する。
図１は本実施形態によるレジンボンド砥石の砥粒層の要部拡大断面図である。
【００１１】
図１に示す本実施形態によるレジンボンド砥石１は、砥粒層２の組成に主たる特徴を有するものであり、砥石の形状や寸法はいかなるものであってもよい。例えば、台金の外周または端面に砥粒層２を形成したものであってもよいし、台金を使用せず砥粒層２そのものによって砥石を形成したものであってもよい。また、砥石の形状はホイール型、カップ型、総型、セグメント砥石、内周研削砥石など従来使用されている如何なる形式であってもよい。
【００１２】
そして、図１に示すように、レジンボンド砥石１は、ダイヤモンドやＣＢＮ等の超砥粒４が樹脂結合相３中に分散されてなる砥粒層２を有するレジンボンド砥石であって、樹脂結合相３は、熱硬化性樹脂を主組成物とする母相中に、カーボンファイバー６とＳｉＣ５とがフィラーとして分散配置されており、その混合割合はＳｉＣ５を１としたときにカーボンファイバー６が０．８〜１．２であり、なおかつ、カーボンファイバー６及びＳｉＣ５の両フィラーは、その含有比率が超砥粒４を除く樹脂結合相３の２５〜４５ｖｏｌ％である。
【００１３】
樹脂結合相３の母相を構成する熱硬化性樹脂としては、熱硬化性ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、またはポリスチルピリジン樹脂などが使用可能である。中でも本発明に特に好適なものは、熱硬化性ポリイミド樹脂またはフェノール樹脂である。
【００１４】
また、樹脂結合相３中に分散配置されるカーボンファイバー６は通常の長繊維状のカーボンファイバーを粉砕して繊維長の分布があるピーク値をもった正規分布を呈するものとし、その形状は線径（平均直径）が５〜１０μｍ、繊維長（平均長さ）が１０〜１０００μｍのものが好適である。このようなカーボンファイバー６を用いることにより、樹脂結合相３中での分散性が向上し、本実施形態においてよりよい効果を得ることができる。
【００１５】
カーボンファイバー６は固体潤滑性があり、抗折強度が小さいため、樹脂結合相３に含まれることにより、レジンボンド砥石１の切れ味を良くすることができるが、寿命が短くなるという性質を有し、また、ＳｉＣ５は樹脂結合相３の剛性を高めて研削面における摩耗を減らすとともに、砥粒保持力を向上させ超砥粒４の早すぎる脱落を防止する効果が得られるが、レジンボンド砥石１の切れ味は十分ではなくなるという性質を有する。
本実施形態のレジンボンド砥石１によれば、これらカーボンファイバー６とＳｉＣ５の両フィラーを、ＳｉＣ５を１としたときにカーボンファイバー６が０．８〜１．２となる比率で樹脂結合相に混ぜ合わせることで、その相乗効果によって、研削抵抗を低減させてレジンボンド砥石１の切れ味を良くし、研削比を向上させて寿命を長くできる。さらに、カーボンファイバー６が超砥粒４をつつむ樹脂結合相３の強度を上げＳｉＣ５を保持するような働きをして樹脂結合相３の強度をより高めることができる。
また、ＳｉＣ５を１としたときのカーボンファイバー６の比率が０．８より小さいと、ＳｉＣ５の占める比率が大きくなり研削抵抗が大きくなって切れ味が悪化し、一方、ＳｉＣ５が１に対するカーボンファイバー６の比率が１．２より大きいと、カーボンファイバー６の占める比率が大きくなり研削比が落ち寿命が短くなる。
また、そのカーボンファイバー６及びＳｉＣ５の含有比率が４５％より大きいと、樹脂結合相３の強度低下が無視できず、耐摩耗性と研削比が落ちて寿命が短くなり、一方、カーボンファイバー６及びＳｉＣ５の含有比率が２５％より小さいと、研削抵抗が上昇し、切れ味が悪くなる。
【００１６】
【実施例】
難削材として超硬合金を使用し、各種の組成を有するレジンボンド砥石（実施例１〜９，比較例１〜２１）を用いて研削試験を行い、得られた結果から研削抵抗（法線方向）、研削比を比較した。その結果を表１に示す。
【００１７】
【表１】
0004415474.tif 000002
【００１８】
〔共通寸法、材料等〕
実施例、比較例によるレジンボンド砥石はＪＩＳ規格１Ａ１型砥石でその寸法は、外径１００ｍｍ×砥石厚さ７ｍｍ×砥粒層厚さ３ｍｍ×内径５０．８ｍｍであり、超砥粒４として粒度２００／２３０メッシュの合成ダイヤモンド砥粒が用いられ、集中度が１００、グレードがＲである。
また、実施例及び比較例で樹脂結合相３に含まれているカーボンファイバー６は線径（平均直径）が５〜１０μｍ、繊維長（平均長さ）が１０〜１０００μｍのものが用いられている。
【００１９】
実施例１〜９及び比較例１〜２１の組成は表１に示されている通りであり、実施例及び比較例のそれぞれにおいて樹脂結合相３に含まれているＳｉＣの粒度が＃４００，＃６００，＃８００のものを用いて以下に示す条件で研削試験を行った。ここで表１において、総フィラー比率とはカーボンファイバー６及びＳｉＣ５の両フィラーの超砥粒４を除く樹脂結合相３中の含有比率を示し、ファイバー／ＳｉＣ割合とは、樹脂結合相３中に分散配置されているカーボンファイバー６のＳｉＣ５を１としたときの割合を示すものである。
〔研削条件〕
被削材として、超硬合金：ＷＣ−６％Ｃｏを用い、砥石周速：２５ｍ／ｓｅｃ、切り込み：２０μｍ、送り速度：０．１７ｍ／ｓｅｃ、クロス送り：２ｍｍ／パスで湿式研削を行った。研削抵抗（法線方向）及び研削比は超硬合金の加工量が３０ｃｃのときに計測を行った。
【００２０】
表１に示されているように、本発明の範囲内にある実施例１〜９は研削抵抗（法線抵抗）が小さく、切れ味の良い砥石であることがわかり、さらに、研削比が大きく、寿命の長い砥石であることもわかる。また、本発明の範囲から外れるにしたがい、研削抵抗（法線方向）が大きくなり、研削比が小さくなって試験結果が悪化した。
ここで、総フィラー比率が２５％と共通しているが、ファイバー／ＳｉＣ割合が０．８である実施例１とファイバー／ＳｉＣ割合が０．６である比較例６とを比較すると、実施例１は比較例６よりも研削抵抗（法線方向）が小さく、研削比が大きいので、実施例１の方が比較例６より切れ味が良く、寿命も長いことがわかる。さらに、同じく総フィラー比率が２５パーセントと共通しているが、ファイバー／ＳｉＣ割合が１．２である実施例３とファイバー／ＳｉＣ割合が１．４である比較例７とを比較すると、実施例３は比較例７よりも研削抵抗（法線方向）が小さく、研削比が大きいので、実施例３の方が比較例７より切れ味が良く、寿命も長いことがわかる。
また、総フィラー比率が３５％と共通しているが、ファイバー／ＳｉＣ割合が０．８である実施例４とファイバー／ＳｉＣ割合が０．６である比較例８とを比較すると、実施例４は比較例８よりも研削抵抗（法線方向）が小さく、研削比が大きいので、実施例４の方が比較例８より切れ味が良く、寿命も長いことがわかる。さらに、同じく総フィラー比率が３５パーセントと共通しているが、ファイバー／ＳｉＣ割合が１．２である実施例６とファイバー／ＳｉＣ割合が１．４である比較例９とを比較すると、実施例６は比較例９よりも研削抵抗（法線方向）が小さく、研削比が大きいので、実施例６の方が比較例９より切れ味が良く、寿命も長いことがわかる。
また、総フィラー比率が４５％と共通しているが、ファイバー／ＳｉＣ割合が０．８である実施例７とファイバー／ＳｉＣ割合が０．６である比較例１０とを比較すると、実施例７は比較例１０よりも研削抵抗（法線方向）が小さく、研削比が大きいので、実施例７の方が比較例１０より切れ味が良く、寿命も長いことがわかる。さらに、同じく総フィラー比率が４５パーセントと共通しているが、ファイバー／ＳｉＣ割合が１．２である実施例９とファイバー／ＳｉＣ割合が１．４である比較例１１とを比較すると、実施例９は比較例１１よりも研削抵抗（法線方向）が小さく、研削比が大きいので、実施例９の方が比較例１１より切れ味が良く、寿命も長いことがわかる。
【００２１】
ここで、ファイバー／ＳｉＣ割合が０．８と共通しているが、総フィラー比率が２５％である実施例１と総フィラー比率が２０％である比較例２とを比較すると、実施例１は比較例２よりも研削抵抗（法線方向）が小さく、研削比が大きいので、実施例１の方が比較例２より切れ味が良く、寿命も長いことがわかる。また、ファイバー／ＳｉＣ割合が１．２と共通しているが、総フィラー比率が２５％である実施例３と総フィラー比率が２０％である比較例４とを比較すると、実施例３は比較例４よりも研削抵抗（法線方向）が小さく、研削比が大きいので、実施例３の方が比較例４より切れ味が良く、寿命も長いことがわかる。
また、ファイバー／ＳｉＣ割合が０．８と共通しているが、総フィラー比率が４５％である実施例７と総フィラー比率が５０％である比較例１３とを比較すると、実施例７は比較例１３よりも研削抵抗（法線方向）が小さく、研削比が大きいので、実施例７の方が比較例１３より切れ味が良く、寿命も長いことがわかる。また、ファイバー／ＳｉＣ割合が１．２と共通しているが、総フィラー比率が４５％である実施例９と総フィラー比率が５０％である比較例１５とを比較すると、実施例９は比較例１５よりも研削抵抗（法線方向）が小さく、研削比が大きいので、実施例９の方が比較例１５より切れ味が良く、寿命も長いことがわかる。
以上のように本発明の範囲内にある実施例１〜９は研削抵抗（法線方向）、研削比のすべてにおいて良好な結果が得られた。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるレジンボンド砥石は樹脂結合相中に超砥粒が分散配置されてなるレジンボンド砥石において、前記樹脂結合相中にカーボンファイバーとＳｉＣとがフィラーとして分散配置されており、カーボンファイバーは、線径（平均直径）が５〜１０μｍ、繊維長（平均長さ）が１０〜１０００μｍであり、ＳｉＣは、粒度が＃４００、＃６００、＃８００であり、カーボンファイバーとＳｉＣの混合割合は、ＳｉＣを１としたときにカーボンファイバーが０．８〜１．２であり、なおかつ、前記カーボンファイバー及び前記ＳｉＣの両フィラーは、その含有比率が前記超砥粒を除く前記樹脂結合相の２５〜４５ｖｏｌ％であるから、カーボンファイバーとＳｉＣのフィラーの相乗効果により、砥石の切れ味を良くして、寿命を長くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施形態におけるレジンボンド砥石の砥粒層の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１  レジンボンド砥石
２  砥粒層
３  樹脂結合相
４  超砥粒
５  ＳｉＣ
６  カーボンファイバー
【図１】
0004415474.tif 000003