JP2011235438A - 高速研削砥石 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】超高速操作速度は、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化鉄、酸化モリブデン、酸化バナジウム、酸化タングステン、炭化ケイ素などのビトレアスもしくはレジン結合された粒子から形成されたセグメント8を有するセグメント研削砥石で達成される。研磨材セグメントは、エポキシセメントのような接着剤で工具の中心に結合される。研磨材セグメントは、従来の超砥粒を有するセグメントよりも著しく大きな深さまで製造され得、その結果、長い寿命ならびに高性能を与える。加えて、一般砥石セグメントは、形直し、および目直し、そして複雑な形状の工作物を研削して複雑な輪郭研削をするのが、比較的容易である。
【選択図】図1
Description
少くとも60MPa-cm3/gのコア強度パラメータを有するコア;コアの周囲に付着された研磨材セグメントであり、セグメントは少くとも10MPa-cm3/gのリム強度パラメータを有する結合剤に埋込まれた一般砥粒を含み;および研磨材セグメントとコアの間の接合剤(cement);
より本質的になる砥石を供給すること、ならびに硬い材料に接触させて少くとも約125m/secの接線方向接触速度で研磨材セグメントを動かすこと、
を含む硬い材料を研磨する方法である。
もちろん、レジノイド結合剤も、結合剤が十分な強度と耐熱性を有していれば使用されうる。フェノール−アルデヒド、メラミン−アルデヒド、尿素−アルデヒド、ポリエステル、ポリアミドおよびエポキシ重合体のような、いかなる周知の架橋重合体も使用されうる。レジノイド結合剤は、氷晶石、硫化鉄、フッ化カルシウム、フッ化亜鉛、塩化アンモニウム、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、フルオロホウ酸カリウム、硫酸カリ、塩化亜鉛、カイヤナイト、ムライト、黒鉛、硫化モリブデン、およびこれらの混合物のような充填剤を含みうる。
とくに好適には、コアへ研磨材を接合する。当然に、接着剤は、特に、砥石のような回転工具において作業時に生じそうな破壊的な力に耐えるために非常に強くなければならない。二液性(two-part)エポキシ樹脂および「硬化剤」接合剤("hardener" cement)が好ましい。
[実施例1]
Norton Company(Worcester,MA)から入手された、50%SG粒子および50%TG粒子(それぞれ125μmの粒径(U.S.No.120ふるい)を有する)の砥粒混合物1693gが、ビトリファイド結合剤成分の混合物210gと、動力設備をつけた混合機中で5〜10分間、混合された。その結合剤は、米国特許第5,401,284号明細書に記述されており、多いほうの成分SiO2、および少ないほうの成分、Al2O3,K2O,Na2O,LiO2およびB2O3それぞれ、を含む。動物にかわおよび水、48gが、その組成中に、濃度を均一にされた湿式粉末混合物を提供するために含まれた。その混合物は、型に移され、図1に示すような種類の曲線状セグメントが形成された。このセグメントの大きさは、長さ25mm、幅10mmおよび深さ10mmであった。型は、約20〜30秒間、7〜14MPaで冷間加圧され「生の」セグメント前駆体が得られた。その前駆体は、完成されたセグメントを得るために8時間、1000℃で空気流通炉中で焼成された。焼成後に、セグメントの曲線は、輪郭がはっきりしており、不都合がないのは明白であった。
コアが、鋼に代えてANSI 7178アルミニウム合金である点を除けば実施例1と同様に製造された。破壊速度は306,311および311m/sであった。
[実施例3]
研削砥石は、リダックス(Redux)(登録商標)420エポキシおよび硬化剤(Chiba-Geigy Polymer Division, フランス)が使用された以外は実施例2に記述されたのと同様に製造された。接着剤は60℃、4時間で、硬化された。破壊速度は346m/sであった。
研磨砥石は、研磨材セグメントの深さが25mmに増加したほかは実施例1と同様に製造された。破壊速度は、246〜264m/sの範囲で測定され、これはそれぞれヨーロッパおよび米国における180m/sまで,および160m/sまでの接線方向接触速度での作業に資格が十分である。
それぞれ深さ10mmの25個の研磨材セグメントを有する実験用研削砥石5〜19(400mm径、127mm径の穴を有する10mm厚さ)が実施例1に実質的に述べるように製造された。各砥石に試用された砥粒の種類は表1に示される。CBN粒は125μmの粒径を有していた。実施例5,7,12〜17及び19に使用された一般砥粒は250μmの粒径(SG)もしくは180μmの粒径(TG)を有していた。これらの実施例に用いられたすべての他の一般砥粒は125μmの粒径を有していた。砥粒は研磨材セグメントの容積の約52%を構成した。各砥石は、230m/sの接線方向接触速度に等しい回転速度で試験され、セグメント破壊もしくは鋼コアのたわみは、何らみられなかった。
市販ビトリファイド結合剤を用いたCBN対照砥石を使用して150m/sec砥石速度での条件下で加工物を3.2mm幅の切削を行なうという試みは、砥石の破壊を生じさせた。このことは、150m/secの速度で、超砥粒砥石を本発明の砥石と直接に比較することを不可能にした。これらの市販CBN砥石(深さ5mmの研磨材セグメント、125μm粒CBN36vol.%および結合剤20vol.%を含み、実験例の砥石と同一の形状)は、接線方向接触速度120m/secでのみ試験され得た。そのCBN砥石は120m/secで最大金属除去速度122mm3/s.mmを示した。
結晶種を入れないゾルゲルアルミナ砥粒(3M Corporation,ミネアポリス、MNにより製造された321砥粒)を含む砥粒が、TGアルミナ粒が使用されない点を除いて、実施例6と同一の方法で製造された。上述と同一条件で(加工物を3.2mm幅で切削)の研削試験において、結晶種を入れないゾルゲルアルミナ砥粒砥石は、120m/secおよび150m/secで砥石6と少なくとも等しい研削性能を示し、120m/secで市販CBN砥石にむしろ劣らないものであった。このように、結晶種を入れない、多結晶の焼結ゾルゲルα-アルミナは、結晶種を入れた、繊維状のものと同様に、本発明の砥石に用いるのに好適である。
本発明の特定の形態は、図面および実施例における実例から選択され、しかも、前述の説明は、本発明のこれらの形態を説明する目的で特定の用語で描かれているけれども、これらの説明は請求の範囲で規定される発明の範囲を制限しようとするものではない。
Claims (20)
- 少なくとも60 MPa-cm3/gのコア強度パラメータを有するコア;
コアの周囲に付着された研磨材セグメントであり、研磨材セグメントは結合剤中に埋込まれた一般砥粒を含み、研磨材セグメントは少くとも約10 MPa-cm3/gのリム強度パラメータを有し;および
コアに研磨材セグメントを接着するための手段;
より本質的になる砥石を供給すること、ならびに硬い材料に接触させて少くとも約125m/sec の接線方向接触速度で研磨材セグメントを動かすこと、
を含む加工物を研削する方法。 - 一般砥粒が、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化鉄、酸化モリブデン、酸化バナジウム、炭化タングステン、炭化ケイ素、およびそれらの少くとも2つの混合物よりなる群から選ばれる請求項1記載の方法。
- 一般砥粒が、ゾルゲル法により製造される多結晶α−アルミナ粒子である請求項2記載の方法。
- 多結晶α−アルミナ粒子が結晶種を入れたゾルゲル法により製造される請求項3記載の方法。
- 多結晶α−アルミナ粒子の一部が、少くとも約3:1のアスペクト比を有する細長い形態である請求項4記載の方法。
- 多結晶α−アルミナ粒子は、(a)少くとも3:1のアスペクト比を有する細長い粒子および(b)ブロック状粒子の等部分から実質的になる請求項5記載の方法。
- 研磨材セグメントはさらに結合剤中に超砥粒粒子を含み、超砥粒粒子は研磨材セグメント中に砥粒の少ないほうの成分を構成する請求項2記載の方法。
- コアは、金属、金属複合体、合金、エンジニアリングプラスチック、繊維強化プラスチックおよびプラスチック複合体、ならびにそれらの組合せよりなる群から選ばれる耐久性材料である請求項1記載の方法。
- 耐久性材料が金属である請求項8記載の方法。
- 耐久性材料は、鋼、アルミニウムもしくはチタンを含む請求項9記載の方法。
- 研磨材セグメントはコアに接合された少くとも1つの研磨材セグメントを含む請求項8記載の方法。
- 研磨材セグメントはコアに接合された連続したリムである請求項9記載の方法。
- 研磨材セグメントは、少くとも約10mmの深さであり、砥石は約270m/sよりも大きな破壊速度を有する請求項11記載の方法。
- 接線方向接触速度は約150m/s〜約200m/sである請求項11記載の方法。
- 研磨材セグメントは、少くとも約25mmの深さであり、砥石は245m/sよりも大きい最小破壊速度を有する請求項13記載の方法。
- 接線方向接触速度は、約150m/s〜約180m/sである請求項15記載の方法。
- 結合剤は、1100℃以下の焼成温度を有するビトリファイド結合剤である請求項2記載の方法。
- 一般砥粒の粒子をビトリファイド結合剤組成と混合して均一な混合物を得ること;
その混合物を成形して研磨材セグメントプリフォームを形成させること;
そのプリフォームを、少くとも約60 MPa-cm3/gのリム強度パラメータを有する結合剤中に砥粒を固定するのに効果的な時間および温度で、焼成し、それによって研磨材セグメントを得ること;ならびに、
少くとも約10 MPa-cm3/gのコア強度パラメータを有するコアに、接合剤で研磨材セグメントを取付け、その接合剤は125m/sより大きい接線方向接触速度で加工物を研削するのに耐えるのに有効な、熱的安定性および接着強度を有している、
ことを含む砥石の製造方法。 - 焼成温度が高々1100℃である請求項18記載の方法。
- 一般砥粒はゾルゲルアルミナ砥粒を含む請求項18記載の方法。
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