JP3009081B2 - 軽量超砥粒メタルボンドホイール及びその製造方法 - Google Patents
軽量超砥粒メタルボンドホイール及びその製造方法Info
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- JP3009081B2 JP3009081B2 JP4140449A JP14044992A JP3009081B2 JP 3009081 B2 JP3009081 B2 JP 3009081B2 JP 4140449 A JP4140449 A JP 4140449A JP 14044992 A JP14044992 A JP 14044992A JP 3009081 B2 JP3009081 B2 JP 3009081B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ストレートタイプ、カ
ップタイプ、両頭研削用ホイール等の各種研削作業に使
用される超砥粒メタルボンドホイール、特に台金をアル
ミニウム合金製とした超砥粒メタルボンドホイールに関
する。
ップタイプ、両頭研削用ホイール等の各種研削作業に使
用される超砥粒メタルボンドホイール、特に台金をアル
ミニウム合金製とした超砥粒メタルボンドホイールに関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、超硬，セラミックス，硝子或
いは工具鋼等の各種研削には、超砥粒層を台金に固着し
た超砥粒メタルボンドホイールが使用されている。
いは工具鋼等の各種研削には、超砥粒層を台金に固着し
た超砥粒メタルボンドホイールが使用されている。
【０００３】このようなメタルボンドホイールでは、強
度的に優れた鉄製の台金が一般に用いられ、この台金の
外周及び側面に超砥粒層が固着されている。
度的に優れた鉄製の台金が一般に用いられ、この台金の
外周及び側面に超砥粒層が固着されている。
【０００４】ところがこのような鉄製台金は、強度的に
は優れるものの反面重量があり、このため、スピンドル
剛性の低い研削機械では、ホイール回転中にスピンドル
が振れ安定した研削ができない、運搬や着脱作業が困難
であるという問題がある。また、研削液や湿気によって
ホイール取付け孔や基準面が錆びるため、正確な取り付
けができず高精度な研削が出来ない等の問題もある。
は優れるものの反面重量があり、このため、スピンドル
剛性の低い研削機械では、ホイール回転中にスピンドル
が振れ安定した研削ができない、運搬や着脱作業が困難
であるという問題がある。また、研削液や湿気によって
ホイール取付け孔や基準面が錆びるため、正確な取り付
けができず高精度な研削が出来ない等の問題もある。
【０００５】そこで、このような欠点を解消したものと
して、近年、アルミニウム合金製の軽量超砥粒メタルボ
ンドホイールが開発されている。このような台金による
とホイール重量が鉄製の約１／３となり大幅な軽量化が
可能で、スピンドル剛性の低い研削機械でも安定した研
削が可能である。
して、近年、アルミニウム合金製の軽量超砥粒メタルボ
ンドホイールが開発されている。このような台金による
とホイール重量が鉄製の約１／３となり大幅な軽量化が
可能で、スピンドル剛性の低い研削機械でも安定した研
削が可能である。
【０００６】このようなアルミニウム合金製台金からな
るメタルボンドホイールの製造方法として、従来鉄製の
台金に超砥粒層を直付製法で固着し、焼結後に台金の内
周部をくり抜き、これに代えてアルミニウム合金製の台
金を接着剤を用いて貼り合わせる手法や、超砥粒層を予
めリング状に焼結し、この砥粒層をアルミニウム合金製
の台金に接着剤を用いて接着する方法が知られている。
るメタルボンドホイールの製造方法として、従来鉄製の
台金に超砥粒層を直付製法で固着し、焼結後に台金の内
周部をくり抜き、これに代えてアルミニウム合金製の台
金を接着剤を用いて貼り合わせる手法や、超砥粒層を予
めリング状に焼結し、この砥粒層をアルミニウム合金製
の台金に接着剤を用いて接着する方法が知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
方法では、ホイール重量の大部分を占める外周が鉄製の
ままで、充分な軽量化が図れないばかりでなく、製造工
程が複雑になる。また、研削時の熱で接着剤の劣化が起
こり接着強度上も問題がある。また後者の方法では、超
砥粒層のリングが焼結時に熱収縮を起こして変形するた
め、アルミニウム合金製の台金も変形に合わせて加工す
る必要があり、製造工程が複雑になり、さらには、高い
レベルの接着技術を必要とし接着強度にも問題が残る。
方法では、ホイール重量の大部分を占める外周が鉄製の
ままで、充分な軽量化が図れないばかりでなく、製造工
程が複雑になる。また、研削時の熱で接着剤の劣化が起
こり接着強度上も問題がある。また後者の方法では、超
砥粒層のリングが焼結時に熱収縮を起こして変形するた
め、アルミニウム合金製の台金も変形に合わせて加工す
る必要があり、製造工程が複雑になり、さらには、高い
レベルの接着技術を必要とし接着強度にも問題が残る。
【０００８】そこで、本発明が解決すべき課題は、上記
従来の問題点を解消することにあり、超砥粒層の固着力
が強く且つ軽量性にすぐれた超砥粒メタルボンドホイー
ル、及びかかる超砥粒メタルボンドホイールを効率的に
製造する手段を得ることにある。
従来の問題点を解消することにあり、超砥粒層の固着力
が強く且つ軽量性にすぐれた超砥粒メタルボンドホイー
ル、及びかかる超砥粒メタルボンドホイールを効率的に
製造する手段を得ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、台金と該台金に固着した超砥粒層とから
なり、前記台金をアルミニウム合金製とし、かつ前記超
砥粒層を、前記台金の表面に形成した超砥粒層の焼結温
度よりも高融点の金属メッキ層を介して焼結により固着
したことを特徴とする。
決するために、台金と該台金に固着した超砥粒層とから
なり、前記台金をアルミニウム合金製とし、かつ前記超
砥粒層を、前記台金の表面に形成した超砥粒層の焼結温
度よりも高融点の金属メッキ層を介して焼結により固着
したことを特徴とする。
【００１０】また超砥粒メタルボンドホイールの製造方
法は、アルミニウム合金製台金表面に超砥粒層の焼結温
度よりも高融点の金属メッキ層を形成し、この台金を金
型内に組込んで前記メッキ層に接するように超砥粒と金
属粉末とを主成分とする超砥粒層原料を充填し、しかる
後該超砥粒層原料を加圧成形し、この成形体を３５０℃
から前記台金の融点よりも低い温度範囲で焼結し、超砥
粒層を形成すると同時に同超砥粒層を前記台金に固着す
ることを特徴とする。
法は、アルミニウム合金製台金表面に超砥粒層の焼結温
度よりも高融点の金属メッキ層を形成し、この台金を金
型内に組込んで前記メッキ層に接するように超砥粒と金
属粉末とを主成分とする超砥粒層原料を充填し、しかる
後該超砥粒層原料を加圧成形し、この成形体を３５０℃
から前記台金の融点よりも低い温度範囲で焼結し、超砥
粒層を形成すると同時に同超砥粒層を前記台金に固着す
ることを特徴とする。
【００１１】ここで、アルミニウム合金と超砥粒層の線
膨張係数の開きが大きいと、超砥粒層の割れや剥離の原
因ともなり、アルミニウム合金の線膨張係数としては、
超砥粒層の線膨張係数と同等以上から２１×１０-6／℃
以下の範囲であることが望ましい。超砥粒層原料の線膨
張係数は、メタルボンドの種類・超砥粒含有率（コンセ
ントレーション）や添加物（フィラー）量によっても変
化するので、それに見合った線膨張係数を持つアルミニ
ウム合金を使用する。台金の線膨張係数は、例えば、ケ
イ素を多く含んだアルミニウム合金等を使用することに
よって調整することができる。
膨張係数の開きが大きいと、超砥粒層の割れや剥離の原
因ともなり、アルミニウム合金の線膨張係数としては、
超砥粒層の線膨張係数と同等以上から２１×１０-6／℃
以下の範囲であることが望ましい。超砥粒層原料の線膨
張係数は、メタルボンドの種類・超砥粒含有率（コンセ
ントレーション）や添加物（フィラー）量によっても変
化するので、それに見合った線膨張係数を持つアルミニ
ウム合金を使用する。台金の線膨張係数は、例えば、ケ
イ素を多く含んだアルミニウム合金等を使用することに
よって調整することができる。
【００１２】台金表面に形成する金属メッキとしては、
従来の電解メッキにより形成させたものを用いることが
でき、アルミニウムホイールとの密着性に優れたニッケ
ルメッキやまた銅メッキが望ましい。
従来の電解メッキにより形成させたものを用いることが
でき、アルミニウムホイールとの密着性に優れたニッケ
ルメッキやまた銅メッキが望ましい。
【００１３】また、アルミニウム合金の融点より低い温
度で焼結可能なメタルボンドとしては、主成分が銅と錫
からなる錫比の高いブロンズ系のメタルボンドを使用す
ることができる。
度で焼結可能なメタルボンドとしては、主成分が銅と錫
からなる錫比の高いブロンズ系のメタルボンドを使用す
ることができる。
【００１４】上記材料を用いたホイールの製造は、従来
のホットプレス法によることができる。その際、台金表
面の金属メッキと超砥粒層原料との密着性を得るため
に、圧力は２５ＭＰａ以上が好ましい。
のホットプレス法によることができる。その際、台金表
面の金属メッキと超砥粒層原料との密着性を得るため
に、圧力は２５ＭＰａ以上が好ましい。
【００１５】
【作用】本発明の超砥粒メタルボンドホイールにおいて
は、焼結時の高温によって、超砥粒層原料が固体化する
とともに、アルミニウム合金製台金表面の金属メッキ層
が超砥粒層と金属的に結合して、形成された超砥粒層を
アルミニウム合金に固着させる。
は、焼結時の高温によって、超砥粒層原料が固体化する
とともに、アルミニウム合金製台金表面の金属メッキ層
が超砥粒層と金属的に結合して、形成された超砥粒層を
アルミニウム合金に固着させる。
【００１６】
【実施例】図１（ａ）は本発明の作業工程を示す図で、
まずアルミニウム合金製台金１の表面に従来法によって
金属メッキ層を形成する。次いで台金１の下方及び外周
に、下押し型２及び外型３を配置する。そして、台金１
と下押し型２と外型３によって作られた空間に超砥粒層
原料を充填する。さらに上押し型５で超砥粒層原料を上
部からプレスし、しかる後ホットプレス法によって焼結
する。これによって台金１の外周に超砥粒層４が固着さ
れる。その後傾斜部６を超砥粒層４の幅に合わせて切削
加工をし、図１（ｂ）の超砥粒メタルボンドホイール７
が完成する。
まずアルミニウム合金製台金１の表面に従来法によって
金属メッキ層を形成する。次いで台金１の下方及び外周
に、下押し型２及び外型３を配置する。そして、台金１
と下押し型２と外型３によって作られた空間に超砥粒層
原料を充填する。さらに上押し型５で超砥粒層原料を上
部からプレスし、しかる後ホットプレス法によって焼結
する。これによって台金１の外周に超砥粒層４が固着さ
れる。その後傾斜部６を超砥粒層４の幅に合わせて切削
加工をし、図１（ｂ）の超砥粒メタルボンドホイール７
が完成する。
【００１７】図２は、この超砥粒メタルボンドホイール
７の部分平面図で、１は台金、８はこの台金１外周部の
メッキ層、４は超砥粒層である。なお、図１及び図２の
実施例では、所謂ストレートタイプのホイールについて
述べたが、本発明は、無論これに限定されるものではな
く、カップタイプ、両頭研削用ホイール等にも勿論適用
可能である。
７の部分平面図で、１は台金、８はこの台金１外周部の
メッキ層、４は超砥粒層である。なお、図１及び図２の
実施例では、所謂ストレートタイプのホイールについて
述べたが、本発明は、無論これに限定されるものではな
く、カップタイプ、両頭研削用ホイール等にも勿論適用
可能である。
【００１８】〔試験例〕実施例品として、台金に線膨張
係数が１９×１０-6／℃のアルミニウム合金鋳物ＡＣ８
Ａを使用し、この台金表面に銅メッキ層を３０μｍ形成
した。さらに、この外周に、銅６５重量％、錫３５重量
％のブロンズ系のメタルボンドと、超砥粒として粒度♯
１７０（メッシュサイズ）の合成ダイヤモンドを含有率
２５体積％で充填した。これを上記方法によって、温度
５００℃、３０ＭＰａで２時間焼結した。その後切削加
工を行い、ホイール外径１５０ｍｍ、超砥粒層厚み３ｍ
ｍ、超砥粒層幅５ｍｍ、ホイール取り付け孔径３１．７
５ｍｍの超砥粒メタルボンドホイールを作成した。
係数が１９×１０-6／℃のアルミニウム合金鋳物ＡＣ８
Ａを使用し、この台金表面に銅メッキ層を３０μｍ形成
した。さらに、この外周に、銅６５重量％、錫３５重量
％のブロンズ系のメタルボンドと、超砥粒として粒度♯
１７０（メッシュサイズ）の合成ダイヤモンドを含有率
２５体積％で充填した。これを上記方法によって、温度
５００℃、３０ＭＰａで２時間焼結した。その後切削加
工を行い、ホイール外径１５０ｍｍ、超砥粒層厚み３ｍ
ｍ、超砥粒層幅５ｍｍ、ホイール取り付け孔径３１．７
５ｍｍの超砥粒メタルボンドホイールを作成した。
【００１９】比較例として、同一寸法、同一配合で予め
リング状に焼結した砥粒層を、アルミニウム合金製台金
に接着剤を介して固着したものを使用した。
リング状に焼結した砥粒層を、アルミニウム合金製台金
に接着剤を介して固着したものを使用した。
【００２０】この両製品を回転試験機に取り付け、ホイ
ールが破壊するまで回転数を上げた。結果は、実施例品
は、機械の回転数の上限である２１，０００ｒｐｍ（周
速：１６４ｍ／秒）でも破壊することはなかった。これ
に対し、比較例は１３，０００回転（周速：１０２ｍ／
秒）で超砥粒層が台金から外れ破壊した。
ールが破壊するまで回転数を上げた。結果は、実施例品
は、機械の回転数の上限である２１，０００ｒｐｍ（周
速：１６４ｍ／秒）でも破壊することはなかった。これ
に対し、比較例は１３，０００回転（周速：１０２ｍ／
秒）で超砥粒層が台金から外れ破壊した。
【００２１】次に、本実施例品と比較例品を用いて、実
際に研削試験を行なった。ホイール寸法及び配合内容
は、上記試験例品と同一である。研削条件は、２馬力の
平面研削盤を用い、アルミナセラミックスをホイール回
転数２０００ｒｐｍ（周速：１６ｍ／秒）、切り込み
０．０２ｍｍ／パスで１００ｃｃ研削試験した。
際に研削試験を行なった。ホイール寸法及び配合内容
は、上記試験例品と同一である。研削条件は、２馬力の
平面研削盤を用い、アルミナセラミックスをホイール回
転数２０００ｒｐｍ（周速：１６ｍ／秒）、切り込み
０．０２ｍｍ／パスで１００ｃｃ研削試験した。
【００２２】図３は、その際のチッピング（被削物研削
面の欠け）、面粗度（Ｒｍａｘ）、研削比（被削物削除
量／ホイール研磨量）及び研削時の平均消費電力を示
し、本実施例品に明らかな優位性がみられた。
面の欠け）、面粗度（Ｒｍａｘ）、研削比（被削物削除
量／ホイール研磨量）及び研削時の平均消費電力を示
し、本実施例品に明らかな優位性がみられた。
【００２３】
【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏すること
ができる。
ができる。
【００２４】（１）軽量化によりスピンドル剛性の低い
研削機械でも高精度な研削加工ができる。
研削機械でも高精度な研削加工ができる。
【００２５】（２）金属メッキ層とメタルボンドが金属
的に結合することによって、軽量性に優れたアルミニウ
ム合金製台金と超砥粒層とを確実に接着することがで
き、接着強度が高く安全性に優れる。
的に結合することによって、軽量性に優れたアルミニウ
ム合金製台金と超砥粒層とを確実に接着することがで
き、接着強度が高く安全性に優れる。
【００２６】（３）砥粒層の加圧焼結と、台金への固着
とが同時にできるため、製造工程が簡略化され生産性が
よい。
とが同時にできるため、製造工程が簡略化され生産性が
よい。
【００２７】（４）砥粒層の加圧焼結と、台金への固着
とが同時にできるため、砥粒層の形状を任意のものに成
形することができる。
とが同時にできるため、砥粒層の形状を任意のものに成
形することができる。
【図１】（ａ）は本発明の製造工程を説明するための断
面図、（ｂ）は本発明によって製造された超砥粒メタル
ボンドホイールの断面図である。
面図、（ｂ）は本発明によって製造された超砥粒メタル
ボンドホイールの断面図である。
【図２】本発明によって製造された超砥粒メタルボンド
ホイールの部分平面図である。
ホイールの部分平面図である。
【図３】試験結果を示す図である。
１ アルミニウム合金製台金 ２ 下押し型 ３ 外型 ４ 超砥粒層 ５ 上押し型 ６ 削除部分 ７ 超砥粒メタルボンドホイール ８ 金属メッキ層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−14289（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−139487（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−152374（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−15673（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−64779（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−15977（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−237770（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−7463（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭37−747（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B24D 3/06 B24D 3/00
Claims (3)
- 【請求項１】 台金と該台金に固着した超砥粒層とから
なり、前記台金をアルミニウム合金製とし、かつ前記超
砥粒層を、前記台金の表面に形成した超砥粒層の焼結温
度よりも高融点の金属メッキ層を介して焼結により固着
したことを特徴とする軽量超砥粒メタルボンドホイー
ル。 - 【請求項２】 前記アルミニウム合金製台金の線膨張係
数が、超砥粒層の線膨張係数と同等以上で２１×１０-6
／℃以下の範囲であることを特徴とする請求項１に記載
の軽量超砥粒メタルボンドホイール。 - 【請求項３】 アルミニウム合金製台金表面に超砥粒層
の焼結温度よりも高融点の金属メッキ層を形成し、この
台金を金型内に組込んで前記メッキ層に接するように超
砥粒と金属粉末とを主成分とする超砥粒層原料を充填
し、しかる後該超砥粒層原料を加圧成形し、この成形体
を３５０℃から前記台金の融点よりも低い温度範囲で焼
結する軽量超砥粒メタルボンドホイールの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4140449A JP3009081B2 (ja) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | 軽量超砥粒メタルボンドホイール及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4140449A JP3009081B2 (ja) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | 軽量超砥粒メタルボンドホイール及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0655457A JPH0655457A (ja) | 1994-03-01 |
| JP3009081B2 true JP3009081B2 (ja) | 2000-02-14 |
Family
ID=15268886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4140449A Expired - Fee Related JP3009081B2 (ja) | 1992-06-01 | 1992-06-01 | 軽量超砥粒メタルボンドホイール及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3009081B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08243926A (ja) * | 1995-03-08 | 1996-09-24 | Osaka Diamond Ind Co Ltd | 超砥粒砥石及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-06-01 JP JP4140449A patent/JP3009081B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0655457A (ja) | 1994-03-01 |
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