(57)【要約】【課題】砥粒保持力を低下させることなく、被削材がボンドと擦れることを防止して、研削抵抗が小さく、研削時の摩擦熱の発生を抑制することが可能な超砥粒レジンボンドホイールを提供する。【解決手段】難削材のクリープフィード研削に用いられる超砥粒レジンボンドホイールは、砥粒２がレジンボンド３によって結合されており、レジンボンド３には固体潤滑剤５が含有されている。固体潤滑剤５としてグラファイトを用いることができる。固体潤滑剤５の粒径は、砥粒２の平均粒径の５０％以上６００％以下であり、砥粒２を除く砥粒層中での固体潤滑剤の添加率が２０％以上５０％以下である。また、レジンボンド３に金属フィラーが添加され、砥粒２を除く砥粒層中での金属フィラーの添加率が２０％以上６０％以下であり、固体潤滑剤５と金属フィラーとの合計の添加率が８０％以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
難削材のクリープフィード研削に用いられる超砥粒レジンボンドホイールにおいて、超砥粒の平均粒径の５０％以上６００％以下の粒径の固体潤滑剤がレジンボンドに添加され、砥粒を除く砥粒層中での固体潤滑剤の添加率が２０％以上５０％以下であることを特徴とする超砥粒レジンボンドホイール。
【請求項２】
前記レジンボンドに金属フィラーが添加され、砥粒を除く砥粒層中での金属フィラーの添加率が２０％以上６０％以下であり、固体潤滑剤と金属フィラーとの合計の添加率が８０％以下であることを特徴とする請求項１記載の超砥粒レジンボンドホイール。
【請求項３】
前記難削材は、超硬合金、サーメット、ＰＣＤ、ＰＣＢＮ、セラミックスのいずれかであることを特徴とする請求項１または２記載の超砥粒レジンボンドホイール。
【請求項４】
前記クリープフィード研削の切り込み送り速度が２００ｍｍ／ｍｉｎ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超砥粒レジンボンドホイール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主にクリープフィード研削に用いられる超砥粒レジンボンドホイールに関する。
【背景技術】
【０００２】
ドリル、エンドミル、タップボールエンドミル、ＴＡチップのブレーカー等の溝加工は、クリープフィード研削によって行われる。クリープフィード研削は、極めてゆっくりとした速度で、大きな切り込み量にて被削材を研削するため、被削材と広い面積で面接触し、砥粒切り込み深さが小さくなることに大きな特徴がある。鉄系材料を研削する場合には、切粉がカール状になるため、目替わりが促進されて、切れ味が良好に維持されるが、耐摩耗性の高い超硬合金やＰＣＤ、ＰＣＢＮ、セラミックスなどの難削材質のものをクリープフィード研削する場合には、切粉が微少であり、目替わりしにくいため、加工しにくいという問題がある。
砥粒切り込み深さは、切り込み送り速度が速いと大きくなり、遅くなると小さくなる。研削時に発生する切粉は、砥石の切れ味を回復させるための目替わりの促進に大きく作用する。研削切粉の大きさは、砥粒切り込み深さに比例するため、砥粒切り込み深さが小さいということは、切粉が小さくなり、目替わりしにくくなるため、切れ味持続性が低下することを意味する。これにより、研削焼け等の問題が発生する。
【０００３】
図２に、難削材質を被削材としてクリープフィード研削する際の状況を示す。
クリープフィード研削では、超硬合金のような難削材質の被削材１０を研削する場合には、図２（ａ）に示すように、砥粒２の切り込み深さが小さくなり、砥面でのボンド３の擦れが生じる。この擦れによって、研削抵抗が上昇し、摩擦による焼けの原因となる。
【０００４】
このような擦れを防止するためにいくつかの方法が考えられる。第一の方法は、図２（ｂ）のように、ボンド３内に気孔４を設けることである。しかし、この方法では、砥面でのボンド３の接触面積は減るものの、気孔４が存在することによってボンド３がスポンジ状となって、砥粒２が沈み込み、これによる擦れが生じて研削抵抗が増大する。
【０００５】
第二の方法は、ボンド３の摩擦係数を低下させるために、固体潤滑剤を添加することである。固体潤滑剤を添加しない場合には、図２（ｃ）のように、砥面でのボンド３の接触面積が大きく擦れが生じやすいが、固体潤滑剤を添加することにより、この擦れを低減することができる。しかし、固体潤滑剤を用いる場合には、粒径の小さいものが通常用いられており、粒径が小さいと、図２（ｄ）のように、砥粒が脱落しやすくなり、砥粒１個当たりの応力が大きくなって砥粒が沈み込むようになる。
【０００６】
また、第三の方法として、ボンドの強度を低下させることが考えられるが、砥粒保持力が低下して摩耗しやすくなり、これを改善するために砥粒を増やすと食い込みが悪くなって切れ味が低下する。
金属粉末や固体潤滑剤を添加した超砥粒砥石の一例が、特許文献１、特許文献２、特許文献３に記載されている。また、特許文献４には、硬脆性材料の鏡面研削などに用いられるレジンボンド砥石が記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３４２６１号公報
【特許文献２】特開２００４−９０１５９号公報
【特許文献３】特開２００４−５０３３１号公報
【特許文献４】特開２００１−１３８２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１、特許文献２、特許文献３に記載のものでは、ボンドの接触面積が大きくなるため、クリープフィード研削で難削材質を研削するには適さない。また、特許文献４に記載のものでは、カーボンの粒径が小さいために、やはりクリープフィード研削で難削材質を研削するには適さない。
従って、これらの技術を用いても、砥粒の沈み込みを防ぐことができず、ボンドの接触面積を減らすことができないため、クリープフィード研削においてボンドの擦れを有効に抑制することができない。
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたもので、砥粒保持力を低下させることなく、被削材がボンドと擦れることを防止して、研削抵抗が小さく、研削時の摩擦熱の発生を抑制することが可能な超砥粒レジンボンドホイール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】
【０００９】
以上の課題を解決するために、本発明の超砥粒レジンボンドホイールは、難削材のクリープフィード研削に用いられる超砥粒レジンボンドホイールにおいて、超砥粒の平均粒径の５０％以上６００％以下の粒径の固体潤滑剤がレジンボンドに添加され、砥粒を除く砥粒層中での固体潤滑剤の添加率が２０％以上５０％以下であることを特徴とする。
【００１０】
砥粒の平均粒径の５０％以上６００％以下の粒径の固体潤滑剤がレジンボンドに含有されているため、研削時に砥面において固体潤滑剤が被削材に接触し、被削材に対するレジンボンドの接触面積が小さくなる。そのため、レジンボンドの擦れを抑制することができる。また、固体潤滑剤の粒径が大きいため、砥粒と離れた位置に固体潤滑剤が存在するようになり、固体潤滑剤によって砥粒が脱落することがない。また、金属フィラーが添加されていることにより、耐摩耗性を高めることができる。
【００１１】
固体潤滑剤の粒径が砥粒の平均粒径の５０％未満であると、砥粒保持力が低下して好ましくなく、６００％を超えると、分散不良となり、比表面積が低下するため好ましくない。
砥粒を除く砥粒層中での固体潤滑剤の添加率が２０％未満であると、ボンド面積の低下率が小さいため好ましくなく、５０％を超えると砥粒を保持するボンドが少なくなり、成形不良となるため好ましくない。
【００１２】
本発明においては、前記レジンボンドに金属フィラーが添加され、砥粒を除く砥粒層中での金属フィラーの添加率が２０％以上６０％以下であり、固体潤滑剤と金属フィラーとの合計の添加率が８０％以下であることを特徴とする。
金属フィラーの添加率が２０％未満であると、砥粒保持力が低下して好ましくなく、６０％を超えると成形不良となって好ましくない。
固体潤滑剤と金属フィラーとの合計の添加率が８０％を超えると、成形不良となって好ましくない。
【００１３】
本発明においては、前記難削材は、超硬合金、サーメット、ＰＣＤ、ＰＣＢＮ、セラミックスのいずれかであり、前記クリープフィード研削の切り込み送り速度が２００ｍｍ／ｍｉｎ以下であるときに大きな効果が得られる。
このような難削材を２００ｍｍ／ｍｉｎ以下となるような遅い切り込み送り速度で研削するときに、砥粒の沈み込みによるボンドの擦れが顕著であり、従って、上述した粒径の固体潤滑剤をレジンボンドに添加することによってボンドの擦れを有効に抑制することができる。
切り込み送り速度が２００ｍｍ／ｍｉｎより大きいと、砥粒切り込み深さが大きくなり、切粉が大きく、目替わりが促進され、切れ味が良好であるため、本発明の構成としたことによる効果が現れにくい。また、被削材が鉄の場合は、切粉が大きなカール状となり、目替わりが促進され、切れ味が良好であるため、本発明の構成としたことによる効果が現れにくい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、砥粒保持力を低下させることなく、被削材がボンドと擦れることを防止して、研削抵抗が小さく、研削時の摩擦熱の発生を抑制することが可能な超砥粒レジンボンドホイール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超砥粒レジンボンドホイールの構成を示す。
図１において、被削材１０を研削する超砥粒レジンボンドホイール１は、砥粒２がレジンボンド３によって結合されており、レジンボンド３には固体潤滑剤５が含有されている。固体潤滑剤５としてグラファイトを用いることができる。固体潤滑剤５の粒径は、砥粒２の平均粒径の５０％以上６００％以下である。また、レジンボンド３には金属フィラーが含有されており、金属フィラーの粒径は砥粒２の平均粒径の６０％以下とするのが好ましい。
【００１６】
砥粒２の平均粒径の５０％以上６００％以下の粒径の固体潤滑剤５がレジンボンド３に含有されているため、研削時に砥面において固体潤滑剤５が被削材１０に接触し、被削材１０に対するレジンボンド３の接触面積が小さくなる。そのため、レジンボンド３の擦れを抑制することができる。また、固体潤滑剤５の粒径が大きいため、砥粒２と離れた位置に固体潤滑剤５が存在するようになり、固体潤滑剤５によって砥粒２が脱落することがない。
【００１７】
以下に、試験例を示す。
表１に試験条件を示す。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
表２に、使用したホイールと被削材を示す。
【００２０】
【表２】
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【００２１】
平均粒径が５０μｍの砥粒を使用し、固体潤滑剤としてグラファイトを含有したホイールを用いて試験を行い、その試験結果を表３に示す。なお、表３における研削抵抗、外径摩耗量は、溝加工における１００溝目での測定結果である。また、粒径割合とは、固体潤滑剤の平均粒径を砥粒の平均粒径で割った量を％で表示したものである。
【００２２】
【表３】
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【００２３】
表３において、テスト品１からテスト品７は固体潤滑剤の粒径を変えたものであり、テスト品８からテスト品１０は固体潤滑剤を含有する体積割合を変えたものである。また、テスト品１１からテスト品１４は固体潤滑剤を含有する体積割合を６０％として金属フィラーを含有する体積割合を変えたものであり、テスト品１５からテスト品１８は固体潤滑剤を含有する体積割合を５０％として金属フィラーを含有する体積割合を変えたものであり、テスト品１９からテスト品２２は固体潤滑剤を含有する体積割合を２０％として金属フィラーを含有する体積割合を変えたものである。テスト品２３、２４は、固体潤滑剤を含有する体積割合を１０％として金属フィラーを含有する体積割合を変えたものである。
また、テスト品２５〜２７は、砥粒をｃＢＮにし、被削材をＳＫＨとした以外の試験条件は、他のものと同じである。また、テスト品２８〜３０は、切り込み深さ３０μｍ、送り速度１０ｍ／ｍｉｎ、クロスフィード２ｍｍ、総切り込み量２ｍｍとしている。
【００２４】
超砥粒の平均粒径の５０％以上６００％以下の粒径の固体潤滑剤が添加されているときに、研削抵抗と摩耗量が良好な値となっていることがわかる。これに対し、固体潤滑剤の粒径がこの範囲より小さいと砥粒保持力が低下し、研削抵抗が大きく、摩耗量も大きい。また、固体潤滑剤の粒径がこの範囲より大きいときにも、固体潤滑剤の分散が不良となり、比表面積の低下によって、抵抗が大きくなる。また、固体潤滑剤の添加率が低いと研削抵抗が増加している。
【００２５】
金属フィラーの添加率については、この添加率が２０％以上６０％以下のときに、研削抵抗と摩耗量が良好な値となっていることがわかる。添加率がこれより少ないと、砥粒保持力が低下し、摩耗量が大きくなる。ただし、固体潤滑剤と金属フィラーとの合計の添加率が８０％を超えると、成形不良となってしまう。
また、試験条件を変えて行ったテスト品２５〜３０については、特に優れた結果は得られなかった。従って、クリープフィード研削で難削材質を研削する際に、本発明の構成による超砥粒レジンボンドホイールを用いることによって、研削性能が向上することが実証されている。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、砥粒保持力を低下させることなく、被削材がボンドと擦れることを防止して、研削抵抗が小さく、研削時の摩擦熱の発生を抑制することが可能な超砥粒レジンボンドホイールとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係る超砥粒レジンボンドホイールの構成を示す図である。
【図２】難削材質を被削材としてクリープフィード研削する際の状況を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  ホイール
２  砥粒
３  レジンボンド
４  気孔
５  固体潤滑剤
１０  被削材
【図１】
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【図２】
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