(57)【要約】【課題】ツルーイング性やドレッシング性を損なうことなく、砥粒の耐脱落性を高めて長寿命を実現することができる有気孔ビトリファイドボンド砥石を提供すること。【解決手段】砥粒１と、該砥粒１同士をビトリファイドボンドが繋いで形成されるビトリファイドボンドブリッジ２と、気孔を含んで構成された有気孔ビトリファイドボンド砥石において、前記気孔としてビトリファイドボンドブリッジ２外の気孔３とビトリファイドボンドブリッジ２に内包される独立気孔４とを有するものとする。又、前記ビトリファイドボンドブリッジ２外の気孔３とビトリファイドボンドブリッジ２に内包された独立気孔４の総容積を砥石全体の容積の５〜４０（望ましくは２３〜４３）容積％とする。更に、前記ビトリファイドボンドブリッジ２に内包された独立気孔４の容積をビトリファイドボンド容積の１０〜５０（望ましくは７〜４４）容積％とする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥粒と、該砥粒同士をビトリファイドボンドが繋いで形成されるビトリファイドボンドブリッジと、気孔を含んで構成された有気孔ビトリファイドボンド砥石において、
前記気孔としてビトリファイドボンドブリッジ外の気孔とビトリファイドボンドブリッジに内包される独立気孔とを有することを特徴とする有気孔ビトリファイドボンド砥石。
【請求項２】
前記ビトリファイドボンドブリッジ外の気孔とビトリファイドボンドブリッジに内包された独立気孔の総容積を砥石全体の容積の５〜４０容積％としたことを特徴とする請求項１記載の有気孔ビトリファイドボンド砥石。
【請求項３】
前記ビトリファイドボンドブリッジに内包された独立気孔の容積をビトリファイドボンド容積の１０〜５０容積％としたことを特徴とする請求項１又は２記載の有気孔ビトリファイドボンド砥石。
【請求項４】
前記ビトリファイドボンドブリッジに内包された独立気孔の容積をビトリファイドボンド容積の２３〜４３容積％としたことを特徴とする請求項１又は２記載の有気孔ビトリファイドボンド砥石。
【請求項５】
前記ビトリファイドボンドブリッジに内包された独立気孔の平均粒径を５〜６０μｍとしたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の有気孔ビトリファイドボンド砥石。
【請求項６】
前記ビトリファイドボンドブリッジに内包された独立気孔の平均粒径を７〜４４μｍとしたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の有気孔ビトリファイドボンド砥石。
【請求項７】
前記砥粒を平均粒径が３０〜２００μｍのダイヤモンド又はＣＢＮの少なくとも１つを含んで構成したことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の有気孔ビトリファイドボンド砥石。
【請求項８】
前記砥粒を、平均粒径が３０〜２００μｍのダイヤモンド又はＣＢＮの少なくとも１つと、それ以外の砥粒とで構成したことを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の有気孔ビトリファイドボンド砥石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビトリファイドボンドブリッジ内に独立気孔を内包させることによってビトリファイドボンドブリッジの砥粒保持力を高めた有気孔ビトリファイドボンド砥石に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有気孔ビトリファイドボンド砥石は、ガラス質ボンドを使用しているために剛性の高さから加工精度が高く、気孔を有するために切屑の排出が容易で研削熱の放熱性が高く、ツルーイング性やドレッシング性が良好であるという特長を有している。
【０００３】
この種の有気孔ビトリファイドボンド砥石は、砥粒とビトリファイドボンドのフリットとを混合し、その混合物を加圧成形した後に焼成して製造される。このようにして製造される有気孔ビトリファイドボンド砥石の組織を顕微鏡で観察すると、図５に示すように、加圧成形した時点で砥粒１の周りにビトリファイドボンドフリット５の粒径より大きい空隙６とビトリファイドボンドフリット５の粒径より小さい空隙７とが形成される。
【０００４】
ビトリファイドボンドフリット５の粒径より大きい空隙６は、焼成によって図６に示すようにそのままビトリファイドボンドブリッジ２の外に形成される気孔３となるが、ビトリファイドボンドフリット５の粒径より小さい空隙７は、焼成の初期段階で、融けたビトリファイドボンドに内包される独立気孔４となる。そして、独立気孔４は、焼成の進行と共に互いに合体し、その径を増しながら遂にはビトリファイドボンドの外に押し出される。その結果、図７に示すように、独立気孔４を殆ど内包しないビトリファイドボンドブリッジが砥粒１を繋いでビトリファイドボンドブリッジ８を形成し、このビトリファイドボンドブリッジ８の外に気孔３が形成された状態となって焼成が完了する。
【０００５】
ところで、特許文献１には、ボンド中にボンド容量の０．２〜１５容量％を占める固体潤滑剤を含有させることによって研削抵抗を大幅に低減させた超砥粒ビトリファイドボンド砥石が提案されている。
【０００６】
又、特許文献２には、独立気孔の気孔率を７５〜９５容量％とすることによって自生発刃作用を高めたビトリファイドボンド砥石が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−１３６４１０号公報
【特許文献２】特開２００６−００１００７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の有気孔ビトリファイドボンド砥石においては、独立気孔がビトリファイドボンドの外に押し出されるに従ってビトリファイドボンドは見掛け上収縮して細くなるため、該ビトリファイドボンドの砥粒との接触面積が減少して砥粒把持力が低下し、研削使用中にビトリファイドボンドブリッジが破断して砥粒が脱落する現象が生じるという問題があった。
【０００８】
一方、有気孔ビトリファイドボンド砥石には、研削加工装置の自動化の点からより一層の長寿命化が求められ、同時に研削加工の高能率化の要求から研削切込量も大きくなる等、研削条件も過酷になる状況にあるが、前述のように従来の有気孔ビトリファイドボンド砥石は研削使用時に砥粒が脱落し易いために超寿命化に十分対応することができず、過酷な研削条件に十分耐えることもできない。
【０００９】
そこで、ビトリファイドボンド添加量を増やしてビトリファイドボンドブリッジを太くして砥粒同士の結合力を高めることが考えられるが、ビトリファイドボンドブリッジを太くすると、ツルーイングやドレッシングに使用される単石ドレッサの磨耗を早めるという問題が発生する。
【００１０】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、ツルーイング性やドレッシング性を損なうことなく、砥粒の耐脱落性を高めて長寿命を実現することができる有気孔ビトリファイドボンド砥石を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、砥粒と、該砥粒同士をビトリファイドボンドが繋いで形成されるビトリファイドボンドブリッジと、気孔を含んで構成された有気孔ビトリファイドボンド砥石において、前記気孔としてビトリファイドボンドブリッジ外の気孔とビトリファイドボンドブリッジに内包される独立気孔とを有することを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ビトリファイドボンドブリッジ外の気孔とビトリファイドボンドブリッジに内包された独立気孔の総容積を砥石全体の容積の５〜４０容積％としたことを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記ビトリファイドボンドブリッジに内包された独立気孔の容積をビトリファイドボンド容積の１０〜５０容積％としたことを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記ビトリファイドボンドブリッジに内包された独立気孔の容積をビトリファイドボンド容積の２３〜４３容積％としたことを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載に発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記ビトリファイドボンドブリッジに内包された独立気孔の平均粒径を５〜６０μｍとしたことを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載に発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記ビトリファイドボンドブリッジに内包された独立気孔の平均粒径を７〜４４μｍとしたことを特徴とする。
【００１７】
請求項７記載に発明は、請求項１〜６の何れかに記載の発明において、前記砥粒を平均粒径が３０〜２００μｍのダイヤモンド又はＣＢＮの少なくとも１つを含んで構成したことを特徴とする。
【００１８】
請求項８記載に発明は、請求項１〜７の何れかに記載の発明において、前記砥粒を、平均粒径が３０〜２００μｍのダイヤモンド又はＣＢＮの少なくとも１つと、それ以外の砥粒とで構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１記載の発明によれば、ビトリファイドボンドブリッジに独立気孔を内包させたため、ビトリファイドボンドブリッジの見掛け上の体積が増加し、該ビトリファイドボンドブリッジの砥粒との接触面積が増えて砥粒の支持力が高められ、砥粒の耐脱落性が向上して当該有気孔ビトリファイドボンド砥石の長寿命化が実現する。又、本発明に係る有気孔ビトリファイドボンド砥石は、独立気孔以外にも気孔を有するために切屑の排出が容易で研削熱の放熱性が高く、高いツルーイング性やドレッシング性が確保される。尚、有気孔ビトリファイドボンド砥石の製造工程において焼成温度、焼成時間及びビトリファイドボンドフリットの粒径を制御することによって、ビトリファイドボンドブリッジの外に形成される気孔と共にビトリファイドボンドブリッジ内に独立気孔を内包させることができる。
【００２０】
請求項２記載の発明によれば、ビトリファイドボンドブリッジ外の気孔とビトリファイドボンドブリッジに内包された独立気孔の総容積が砥石全体の容積に占める割合を、両気泡が共存可能な下限値である５容積％を超える値とするとともに、焼成時に熱変形が発生しない上限値である４０容積％未満としたため、長寿命で熱変形の無い有気孔ビトリファイドボンド砥石を得ることができる。総気孔量を増やすと、切り屑の排出が促進されて研削熱の放熱性が高められ、ツルーイング性やドレッシング性も高められるという長所が得られる反面、砥石の強度が低下するという短所も発生する。このため、本発明では、この長所と短所のバランスを取り、本発明の目的を達成するための総気孔量の有効な範囲を前記値に設定した。
【００２１】
請求項３記載の発明によれば、ビトリファイドボンドブリッジに内包される独立気孔の容積がビトリファイドボンド容積に占める割合を、砥粒の支持力向上に必要とされるビトリファイドボンドブリッジの見掛け上の増加の下限値に対応する１０容積％よりも高く設定するとともに、ビトリファイドボンドブリッジの骨格強度の低下を招くことがない上限値の５０容積％未満としたため、長寿命で高強度の有気孔ビトリファイドボンド砥石を得ることができる。
【００２２】
請求項４記載の発明によれば、ビトリファイドボンドブリッジに内包された独立気孔の容積をビトリファイドボンド容積の２３〜４３容積％に設定すれば、当該有気孔ビトリファイドボンド砥石の相対研削比が更に高められ、その研削性能の向上を実感することができる。
【００２３】
請求項５記載の発明によれば、ビトリファイドボンド内の独立気孔の平均粒径を、ビトリファイドボンドブリッジに所望の骨格強度を保ちながら本発明の目的を達成することができる５〜６０μｍの範囲に設定したため、長寿命で高強度の有気孔ビトリファイドボンド砥石を得ることができる。
【００２４】
請求項６記載の発明によれば、ビトリファイドボンドブリッジに内包された独立気孔の平均粒径を７〜４４μｍに設定すれば、当該有気孔ビトリファイドボンド砥石の相対研削比が更に高められ、その研削性能の向上を実感することができる。
【００２５】
請求項７記載の発明によれば、砥粒を平均粒径が３０〜２００μｍのダイヤモンド又はＣＢＮの少なくとも１つを含んで構成したため、砥粒の耐脱落性を高めて長寿命を実現するとともに、所望の研削精度を得ることができる。即ち、砥石を研削に使用したときに１個の砥粒に加わる研削抵抗は砥粒の平均粒径に関わらずほぼ同じであり、砥粒の平均粒径が小さいほど該砥粒の表面積が減少してビトリファイドボンドとの接触面積が減少するため、砥粒の支持力を所定値以上に保つためには該砥粒の平均粒径を３０μｍよりも大きく設定する必要がある。又、砥粒の平均粒径が２００μｍを超えると、研削された面が粗くなって所望の研削精度を得ることができない。
【００２６】
請求項８記載の発明によれば、砥粒として、平均粒径が３０〜２００μｍの超砥粒であるダイヤモンド又はＣＢＮ以外に、例えば酸化アルミナ、炭化珪素、酸化ジルコニウム、酸化セリウム等の超砥粒以外の砥粒或いはそれらの混合砥粒を用いることによって、使用目的に合致した有気孔ビトリファイドボンド砥石を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２８】
図１は砥石ホイールの正面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図であり、図示の砥石ホイール１０は、超硬製の円板状基台１１の外周に本発明に係るリング状の有気孔ビトリファイドボンド砥石１２を装着して構成され、その中心部には、不図示の回転軸が挿通するための円孔が貫設されている。
【００２９】
而して、本発明に係る有気孔ビトリファイドボンド砥石１２は、砥粒とビトリファイドボンドのフリットとを混合し、その混合物を加圧成形した後に焼成して製造される。このようにして製造される有気孔ビトリファイドボンド砥石１２の組織を顕微鏡で観察すると、図５に示すように、加圧成形した時点で砥粒１の周りにビトリファイドボンドフリット５の粒径より大きい空隙６とビトリファイドボンドフリット５の粒径より小さい空隙７とが形成される。
【００３０】
ビトリファイドボンドフリット５の粒径より大きい空隙６は、焼成によって図６に示すようにそのままビトリファイドボンドブリッジ２の外に形成される気孔３となるが、本発明者等は、焼成温度、焼成時間及びビトリファイドボンドフリット５の粒径を制御することによって、ビトリファイドボンドブリッジ２の外に形成される気孔３と共にビトリファイドボンドブリッジ２内に独立気孔４を内包させることができることを見出した。
【００３１】
而して、本発明に係る有気孔ビトリファイドボンド砥石１２は、気孔としてビトリファイドボンドブリッジ２外の気孔３とビトリファイドボンドブリッジ２に内包される独立気孔４とを有することを特徴としており、両気孔３，４の総容積は砥石１２全体の容積の５〜４０容積％に設定される。
【００３２】
而して、本発明に係る有気孔ビトリファイドボンド砥石１２においては、上述のようにビトリファイドボンドブリッジ２に独立気孔４を内包させたため、ビトリファイドボンドブリッジ２の見掛け上の体積が増加し、該ビトリファイドボンドブリッジ２の砥粒１との接触面積が増える。この結果、砥粒１の支持力が高められ、砥粒１の耐脱落性が向上して当該有気孔ビトリファイドボンド砥石１２の長寿命化が実現するという効果が得られる。
【００３３】
又、本発明に係る有気孔ビトリファイドボンド砥石１２は、独立気孔４以外にも気孔３を有するために切屑の排出が容易で研削熱の放熱性が高く、高いツルーイング性やドレッシング性が確保される。
【００３４】
ところで、ビトリファイドボンドブリッジ２外の気孔３とビトリファイドボンドブリッジ２に内包された独立気孔４の総容積が砥石１２全体の容積に占める割合が５容積％未満である場合には、両気孔３，４が共存することができず、逆に４０％を超えると焼成時に熱変形が発生する。このため、本発明では、両気孔３，４が砥石１２全体の容積に占める割合を、両気孔３，４が共存可能な下限値である５容積％を超える値とするとともに、焼成時に熱変形が発生しない上限値である４０容積％未満とした。この結果、本発明によれば、長寿命で熱変形の無い有気孔ビトリファイドボンド砥石１２を得ることができる。
【００３５】
因みに、両気孔３，４が砥石１２全体の容積に占める割合を増やすと、切り屑の排出が促進されて研削熱の放熱性が高められ、ツルーイング性やドレッシング性も高められるという長所が得られる反面、砥石１２の強度が低下するという短所も発生する。このため、本発明では、この長所と短所のバランスを取り、両気孔３，４が砥石１２全体の容積に占める割合として本発明の目的を達成するために有効な５〜４０容積％の範囲に設定した。
【００３６】
又、本発明に係る有気孔ビトリファイドボンド砥石１２は、ビトリファイドボンドブリッジ２に内包された独立気孔４の容積をビトリファイドボンド容積の１０〜５０（望ましくは２３〜４３）容積％としたことを特徴としている。
【００３７】
ビトリファイドボンドブリッジ２に内包される独立気孔４の容積がビトリファイドボンド容積に占める割合が１０容積％未満である場合には、ビトリファイドボンドブリッジ２の見掛け上の増加による砥粒１の支持力向上の効果が小さい。又、その割合が５０容積％を超えると、ビトリファイドボンドブリッジ２の骨格強度の低下を招く。従って、本発明では、ビトリファイドボンドブリッジ２に内包された独立気孔４の容積をビトリファイドボンド容積の１０〜５０容積％の範囲に設定した。
【００３８】
ここで、図３にビトリファイドボンドブリッジ２に内包された独立気孔４の容積率（容積％）に対する相対研削比を示すが、同図に示すように、相対研削比は独立気孔４の容積率が５０容積％である付近をピークとし、独立気孔４の容積率がそれよりも増加又は減少するに従って相対研削比が下がる。そして、独立気孔４の容積率が１０〜５０容積％の範囲では高い相対研削比１．２が得られることが分かり、従来の砥石に比較して研削性能の向上を明確に感じることができる。又、独立気孔４の容積率を２３〜４３％の範囲に絞れば、より高い相対研削比１．４が得られ、研削性能の格段の向上を実感することができる。ここで、「研削比」とは、砥石の磨耗量に対する被研削材の研削量の比率を言い、「相対研削比」とは、従来の砥石の研削比に対する本発明に係る砥石の研削比の比率を言う。
【００３９】
又、本発明に係る有気孔ビトリファイドボンド砥石１２は、ビトリファイドボンドブリッジ２に内包された独立気孔４の平均粒径を、ビトリファイドボンドブリッジ２に所望の骨格強度を保ちながら本発明の目的を達成することができる５〜６０（望ましくは７〜４４）μｍの範囲に設定したことを特徴としている。
【００４０】
ここで、独立気孔４の平均粒径に対する相対研削比の関係を図４に示すが、同図より平均粒径が５〜６０μｍの範囲において高い相対研削比１．２が得られることが分かり、従来の砥石に比較して研削性能の向上を明確に感じることができる。又、独立気孔４の平均粒径を７〜４４％の範囲に絞れば、より高い相対研削比１．４が得られ、研削性能の格段の向上を実感することができる。
【００４１】
ところで、本発明に係る有気孔ビトリファイドボンド砥石１２の砥粒１には、平均粒径が３０〜２００μｍのダイヤモンド又はＣＢＮの少なくとも１つ、或いはこれらの超砥粒であるダイヤモンドやＣＢＮとそれ以外の例えば酸化アルミナ、炭化珪素、酸化ジルコニウム、酸化セリウム等の超砥粒以外の砥粒或いはそれらの混合砥粒が用いられる。
【００４２】
上述のように、砥粒１として平均粒径が３０〜２００μｍのダイヤモンド又はＣＢＮの少なくとも１つを用いれば、砥粒１の耐脱落性を高めて長寿命を実現するとともに、所望の研削精度を得ることができる。即ち、砥石１２を研削に使用したときに１個の砥粒１に加わる研削抵抗は砥粒１の平均粒径に関わらずほぼ同じであり、砥粒１の平均粒径が小さいほど該砥粒１の表面積が減少してビトリファイドボンドとの接触面積が減少するため、砥粒１の支持力を所定値以上に保つためには該砥粒１の平均粒径を３０μｍよりも大きく設定する必要がある。又、砥粒１の平均粒径が２００μｍを超えると、研削された面が粗くなって所望の研削精度を得ることができない。
【００４３】
そして、砥粒１として、平均粒径が３０〜２００μｍの超砥粒であるダイヤモンド又はＣＢＮ以外に、例えば酸化アルミナ、炭化珪素、酸化ジルコニウム、酸化セリウム等の超砥粒以外の砥粒或いはそれらの混合砥粒を用いることによって、使用目的に合致した有気孔ビトリファイドボンド砥石１２を得ることができる。
【００４４】
次に、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００４５】
本実施例では、粒度が＃１７０（平均粒径８８μｍ）のＣＢＮ砥粒と粒度が＃１５０（平均粒径１００μｍ）の酸化アルミ砥粒及びビトリファイドボンドフリットを混合し、これを金型に充填して加圧成形した後、温度８５０℃にて焼成してリング状の砥石層とした。そして、この砥石層を超硬製軸に接着して、外径φ６ｍｍ、幅６ｍｍ、砥粒層厚み１．５ｍｍの軸付き砥石を得た。尚、ＣＢＮ砥粒量は２５容量％、酸化アルミ砥粒量は２５容量％、ビトリファイドボンド量は３５容量％、総気孔量は１５容量％であった。
【００４６】
砥石面を顕微鏡で観察した結果、ビトリファイドボンドブリッジ内に形成された独立気孔がビトリファイドボンドに対する容積％で２９容積％であり、その独立気孔の平均粒径は１０μｍであった。
【００４７】
比較例として、サイズ、砥粒種、砥粒径、砥粒量、ビトリファイドボンド量及び総気孔量を実施例のものと同一とし、温度９５０℃で焼成して砥石を製作した。
【００４８】
製作された砥石面を顕微鏡で観察した結果、ビトリファイドボンドブリッジ内に形成された独立気孔がビトリファイドボンドに対する容積％で１４容積％であり、その独立気孔の平均粒径は２２μｍであった。両者を表１の条件にて研削加工試験を行った。
【００４９】
【表１】
2009107077.tif 000003
研削試験後の研削比を表２に示す。
【００５０】
【表２】
2009107077.tif 000004
表２に示す結果から、実施例の砥石によれば比較例の砥石に対して１．９倍の研削比が得られることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】砥石ホイールの正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】独立気孔の容積率（容積％）と相対研削比との関係を示す図である。
【図４】独立気孔の平均粒径と相対研削比との関係を示す図である。
【図５】製造過程における有気孔ビトリファイドボンド砥石の組織を顕微鏡で観察した図である。
【図６】本発明に係る有気孔ビトリファイドボンド砥石の組織を顕微鏡で観察した図である。
【図７】従来の有気孔ビトリファイドボンド砥石の組織を顕微鏡で観察した図である。
【符号の説明】
【００５２】
１      砥粒
２      ビトリファイドボンドブリッジ
３      ビトリファイドボンドブリッジ外の気孔
４      ビトリファイドボンドブリッジに内包されている独立気孔
５      ビトリファイドボンドフリット
６      ビトリファイドボンドフリットの粒径より大きい空隙
７      ビトリファイドボンドフリットの粒径より小さい空隙
８      独立気孔を殆ど内包しないビトリファイドボンドブリッジ
１０    砥石ホイール
１１    円板状基台
１２    有気孔ビトリファイドボンド砥石
１３    円孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
2009107077.tif 000007
【図４】
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【図５】
2009107077.tif 000009
【図６】
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【図７】
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