(57)【要約】【課題】  外部からの圧力等による破壊を抑制して、研削性能を良好な状態で維持し、作業時の安全性を確保することが可能な回転砥石を提供する。【解決手段】  回転砥石１においては、円盤状の基板２の外周側に砥粒層３が設けられており、基板２の中心には、取付用の穴４が設けられている。砥粒層３内には、繊維状物質５が埋め込まれている。この繊維状物質５は、１本以上の単繊維の周囲を複数の繊維が囲むように配置されたものであるため、外圧等により回転砥石が曲げられて砥粒層３が破断しても、単繊維間ですべりが生じ、繊維状物質５が砥面に突出して残るため、砥粒層３が破断面で分断されることを防止することができる。【選択図】  図１
2007050482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤状の基板の外周側に砥粒層が設けられた回転砥石において、砥粒層内に１本以上の単繊維の周囲を複数の単繊維が囲むように配置された繊維状物質が埋め込まれていることを特徴とする回転砥石。
【請求項２】
前記繊維状物質の単繊維の直径は５μｍ以上５００μｍ以下であり、前記繊維状物質の長さは、砥粒層の高さの１／２以上であって、砥粒層の高さ方向に対して垂直な方向についての砥粒層の長さ以下であることを特徴とする請求項１記載の回転砥石。
【請求項３】
前記繊維状物質は、炭素繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、金属繊維のいずれかからなることを特徴とする請求項１または２記載の回転砥石。
【請求項４】
前記繊維状物質の含有量は、砥粒層を構成する結合材に対して０．１体積％以上１０体積％以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の回転砥石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部からの圧力等による破壊を抑制することを可能とした回転砥石に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転砥石においては、砥粒を結合材で結合して砥粒層が形成されているが、研削性能を良好な状態で維持し、作業時の安全性を確保するためには、砥粒層の強度が保証され破損しにくいことが求められる。
砥粒層の強度を確保する目的で、砥粒層に金属のメッシュを混入させたものや、繊維状の物質を含有させたものが知られている。
【０００３】
例えば、砥粒層に繊維状の物質を含有させたものの一例が、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４に記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−５２９７２号公報
【特許文献２】特開昭６３−３４０７３号公報
【特許文献３】特開平１１−１５１６７３号公報
【特許文献４】特許第３２６１７１２号公報
【０００５】
特許文献１には、結合材である硬化樹脂中にシリコン系繊維や炭素繊維などの短繊維を分散含有させたレジノイド砥石が記載されている。特許文献２には、金属被膜を施した炭素繊維を分散させたメタルボンド砥石が記載されている。特許文献３には、結合材であるポリビニルアセタール系樹脂に短繊維を含有した弾性砥石が記載されている。特許文献４には、熱硬化性樹脂にアルミナ質長繊維を含有した研磨材料が記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、金属のメッシュを混入させたものでは、円周方向の金属メッシュが加工時の抵抗となるため切れ味が低下する。また、特許文献１から４に記載された繊維状の物質を含有させたものではいずれも、繊維は結合材中で分散した状態で含有されているため、外圧等によって曲げられたときに、砥粒層と同様に破壊しやすく、砥粒層の破壊を防止するという観点からはその効果は十分ではない。
【０００７】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、外部からの圧力等による破壊を抑制して、研削性能を良好な状態で維持し、作業時の安全性を確保することが可能な回転砥石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】
【０００８】
以上の課題を解決するために、本発明は、円盤状の基板の外周側に砥粒層が設けられた回転砥石において、砥粒層内に１本以上の単繊維の周囲を複数の単繊維が囲むように配置された繊維状物質が埋め込まれていることを特徴とする回転砥石である。
【０００９】
砥粒層内に１本以上の単繊維の周囲を複数の単繊維が囲むように配置された繊維状物質が埋め込まれていることにより、外圧等により回転砥石が曲げられて砥粒層が破断しても、単繊維間ですべりが生じ、繊維状物質が砥面に突出して残るため、砥粒層が破断面で分断されることを防止することができ、研削性能を良好な状態で維持し、作業時の安全性を確保することができる。また、繊維状物質をこのような単繊維の集合体とすることにより、集合体の外周側の繊維は砥粒層と共に破壊しても、中心に位置する繊維は破壊されず、単繊維同士のすべりによって中心に位置する繊維が伸び、砥粒層の分断を防止する。
また、繊維状物質の硬度が低いため、研削時において摩耗しやすく、チップポケットとして機能するため、切粉の排出が良くなり切れ味が向上する。
【００１０】
本発明においては、前記繊維状物質の単繊維の直径は５μｍ以上５００μｍ以下であり、前記繊維状物質の長さは、砥粒層の高さの１／２以上であって、砥粒層の高さ方向に対して垂直な方向についての砥粒層の長さ以下であることを特徴とする。
【００１１】
繊維状物質の単繊維の直径が５μｍ未満であると、単繊維の断面積が小さくなり、引っ張り強度が不十分となって好ましくなく、５００μｍを超えると、砥粒層の焼結時または成形時の障害となって好ましくない。
また、繊維状物質の長さが砥粒層の高さの１／２未満であると、砥粒層の分断を防止する可能性が小さくなって好ましくない。また、砥粒層内に繊維状物質を直線的に配置するためには、繊維状物質の長さは、砥粒層の高さ方向に対して垂直な方向についての砥粒層の長さが上限となる。
【００１２】
本発明においては、前記繊維状物質は、炭素繊維、アルミナ繊維、シリカ繊維、金属繊維のいずれかからなることを特徴とする。これらの繊維は引っ張り強度が３００Ｎ／ｍｍ2以上であるため、砥粒層の分断を防止するためには好適である。
【００１３】
本発明においては、繊維状物質の含有量は、砥粒層を構成する結合材に対して０．１体積％以上１０体積％以下であることを特徴とする。
繊維状物質の含有量が０．１体積％未満であると、繊維状物質の量が少ないために、砥粒層の分断が起こりやすくなって好ましくなく、１０体積％を超えると、繊維状物質と砥粒層との界面が増加し、この界面から分断するようになるため好ましくない。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、外部からの圧力等による破壊を抑制して、研削性能を良好な状態で維持し、作業時の安全性を確保することが可能な回転砥石を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明をその実施形態に基づいて説明する。
図１に、本発明の実施形態に係る回転砥石の構造を示す。
図１（ａ）に示すように、回転砥石１においては、円盤状の基板２の外周側に砥粒層３が設けられており、基板２の中心には、取付用の穴４が設けられている。
【００１６】
図１（ｂ）、（ｃ）は砥粒層３の詳細を示しており、砥粒層３内には、繊維状物質５が埋め込まれている。図１（ｄ）は、繊維状物質５の長さを示しており、繊維状物質５の長さは、砥粒層３の高さの１／２以上であって、砥粒層３の高さ方向に対して垂直な方向についての砥粒層の長さ以下としている。ここで、砥粒層３の高さとは、図１（ｄ）において直線Ａで示す長さであり、砥粒層３の高さ方向に対して垂直な方向についての砥粒層の長さとは、図１（ｄ）において直線Ｂで示す長さである。
【００１７】
図２に、繊維状物質の詳細を示す。図２（ａ）は、砥粒層３表面での繊維状物質５の状況を示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）における矢印の方向から見た繊維状物質５の構造を示す。
繊維状物質５は、中心に位置する１本の単繊維６の周囲を複数の単繊維６が囲むように配置されたものであるため、外圧等により回転砥石が曲げられて砥粒層３が破断しても、単繊維６間ですべりが生じ、繊維状物質５が砥面に突出して残るため、砥粒層３が破断面で分断されることを防止することができ、研削性能を良好な状態で維持し、作業時の安全性を確保することができる。
【００１８】
図３に、砥粒層３内に繊維状物質５が埋め込まれたものと、繊維状物質５が埋め込まれていないものとを比較して、砥粒層３を撮影した写真を示す。図３（ａ）は、砥粒層３内に繊維状物質５が埋め込まれていないものを示し、図３（ｂ）は、砥粒層３内に繊維状物質５が埋め込まれたものの一例を示す。
表１に、繊維状物質５の種類、直径、長さ、含有量を変えたときの、砥粒層の形成状況を示す。
【００１９】
【表１】
2007050482.tif 000003
【００２０】
表１に示す集合繊維のうち、炭素集合繊維は、１０００本の単繊維を集合させて、その外径を４００μｍとしたものであり、金属集合繊維は、４９本の単繊維を集合させて、その外径を２７０μｍとしたものであり、シリカ集合繊維は、１０００本の単繊維を集合させて、その外径を５００μｍとしたものである。
表１において、○で示すものは、砥粒層３を形成する金属粉末が、繊維状物質５を混合しても紛体の状態を維持できているもの、△で示すものは、繊維が絡まり、一部綿状になっているが、ほぼ紛体のものであり、×で示すものは、ほとんどが絡まった繊維により綿状となっており、製造が非常に困難であるものである。
【００２１】
表１に示すものはいずれも、単繊維６の直径を５μｍ以上５００μｍ以下としているが、５００μｍを超える直径の集合繊維を用いると、１本の繊維を取り囲んで集合繊維を形成したときに、その集合繊維の直径は、１５００μｍ（１．５ｍｍ）にもなり、最も砥粒層強度が問題となる電動グラインダー用回転砥石の場合では、２ｍｍ程度しかない砥石の砥粒層の大部分を集合繊維で占めてしまうことになって好ましくない。
また、単繊維を含有させると砥粒層３を形成できないものであっても、集合繊維とすることによって、砥粒層３を形成できるものがある。
表１において○で示したものについて、切断試験の結果を、繊維を含まないものと比較して表２に示す。
【００２２】
【表２】
2007050482.tif 000004
【００２３】
表２においても、用いた集合繊維の本数と外径は、表１に示したものと同一である。
切断試験条件は、表３に示す通りである。
【００２４】
【表３】
2007050482.tif 000005
【００２５】
繊維を添加していないものの切断速度が０．７９ｍ／ｍｉｎであるのに対して、繊維状物質の含有量が、砥粒層を構成する結合材に対して０．１体積％以上１０体積％以下のものについては、その切断速度は繊維を添加していないものとほぼ同等であり、切れ味は維持されている。
【００２６】
次に、砥粒層についてのテストピースを作製して、繊維状物質５を含有するテストピースと、繊維状物質５を含有しないテストピースとについて、破壊試験を行った。用いたテストピースの寸法は、４０Ｌ×４Ｔ×７Ｗである。テストピースのベースボンドは、Ｎｉ−Ｗ−ブロンズ系ボンドを用いた。
試験条件は表４の通りである。
【００２７】
【表４】
2007050482.tif 000006
【００２８】
試験結果を表５に示す。
【００２９】
【表５】
2007050482.tif 000007
【００３０】
表５において、σ(Ｍｐａ)は、単位断面積当りの三点曲げ強度を意味する。
表５におけるａ、ｂは、それぞれのテストピースの破壊状況を示す図４におけるａ、ｂに対応する。
繊維が含有されていないときは、図４（ａ）に示すように、テストピースが分断されている。また、単繊維を含有させたものについても、図４（ａ）に示すように、テストピースが分断されている。
【００３１】
一方、集合繊維を含有させたものについては、図４（ｂ）に示すように、テストピースは破壊されているが、破断面において繊維が突出しており、繊維の伸びの後、破断したという状況となっている。
このように、繊維状物質５を含有することによって、外部からの圧力が加わったときに、砥粒層中で繊維状物質５が伸びを生じて破断するようになっており、繊維状物質５を砥粒層中に含有することによって、砥粒層の破断を抑制する効果を持つことが実証されている。
ただし、繊維状物質の含有量が１５体積％のものでは、繊維とベースボンドとの境界面が増加し、亀裂が進行しやすくなるため、強度が低下している。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、外部からの圧力等による破壊を抑制して、研削性能を良好な状態で維持し、作業時の安全性を確保することが可能な回転砥石として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係る回転砥石の構造を示す図である。
【図２】繊維状物質の詳細を示す図である。
【図３】砥粒層内に繊維状物質が埋め込まれたものと、繊維状物質が埋め込まれていないものとを比較して示す図である。
【図４】テストピースの破壊状況を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  回転砥石
２  基板
３  砥粒層
４  穴
５  繊維状物質
６  単繊維
【図１】
2007050482.tif 000008
【図２】
2007050482.tif 000009
【図３】
2007050482.tif 000010
【図４】
2007050482.tif 000011