JP3101145B2 - Method for producing porous iron-based metal bond diamond wheel - Google Patents
Method for producing porous iron-based metal bond diamond wheelInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、各種材料の研磨または
研削するためのメタルボンド砥石に属する多孔質鉄系メ
タルボンドダイヤモンド砥石の製造方法に関する。さら
に詳しくは、本発明は砥石の気孔率を向上し、砥粒の自
生発刃作用を促進させ、またボンドの摩耗特性を生か
し、切れ味の優れた多孔質鉄系メタルボンドダイヤモン
ド砥石の製造方法に関する。The present invention relates to a method for manufacturing a polishing or porous iron metal bond diamond wheel belonging to metal bond grindstone for grinding various materials. More particularly, the present invention is to improve the porosity of the grinding wheel, to promote self-sharpening action of the abrasive grains, also taking advantage of the wear characteristics of the bond, a method of manufacturing a superior porous iron metal bonded diamond grinding wheel sharpness .
【０００２】[0002]
【従来の技術】研削砥石は各種工作物の研削加工に用い
られる砥石である。研削砥石は砥粒、結合剤および気孔
からなっている。そして砥粒は切れ刃、結合剤はその支
持体、気孔は多数の連続した気孔からなっており、切屑
の排出を助けるチップポケットの働きをするものであ
る。最近、セラミックス、超硬合金、高速度鋼などの研
削が困難な難削材を使用する度合が多くなり、これを研
削する必要がますます重要となり、これに伴ってダイヤ
モンド砥粒や立方晶系窒化ホウ素砥粒等の超砥粒を使用
した研削ホイールがますます使用されるようになった。2. Description of the Related Art A grinding wheel is a grinding wheel used for grinding various workpieces. A grinding wheel is composed of abrasive grains, a binder and pores. The abrasive grains are made up of cutting edges, the binder is made up of its support, and the pores are made up of a large number of continuous pores, which function as chip pockets to help discharge chips. Recently, the use of difficult-to-grind materials such as ceramics, cemented carbide, and high-speed steel has increased, and it has become increasingly important to grind such materials. Grinding wheels using superabrasives such as boron nitride abrasives have been increasingly used.
【０００３】かかる超砥粒使用の研削ホイールは、一般
の場合と同様結合剤の種類に応じてビトリファイドボン
ド系、レジノイドボンド系、メタルボンド系、シリケー
トボンド系、ラバーボンド系等のものがあるが、それぞ
れ一長一短があり、強度や保持力、寿命等から、脆性材
料（例えばセラミックス等）の研削には金属およびその
合金を結合剤として用いたメタルボンド系のものが主と
して用いられている。[0003] Such grinding wheels using superabrasives include vitrified bond type, resinoid bond type, metal bond type, silicate bond type, rubber bond type and the like, depending on the kind of binder as in the general case. Each of them has advantages and disadvantages, and in view of strength, holding power, service life, and the like, a metal bond type using a metal and its alloy as a binder is mainly used for grinding a brittle material (for example, ceramics).
【０００４】これらの砥石の中でメタルボンド砥石は、
金属粉末に砥粒を均一に分散して台金と共に型込めしプ
レス成形および焼結（またはホットプレス）を経て成形
される。メタルボンド砥石の金属結合剤としては、例え
ばＣｕ−Ｓｎ系、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｃｏ系、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｆ
ｅ−Ｃｏ系、Ｃｕ−Ｓｎ−Ｎｉ系、もしくはＣｕ−Ｓｎ
−Ｆｅ−Ｎｉ系、またはこれらに燐を添加したもの等が
用いられている。[0004] Among these grinding wheels, metal bond grinding wheels are:
Abrasive grains are uniformly dispersed in a metal powder, molded together with a base metal, and formed through press molding and sintering (or hot pressing). Examples of the metal binder of the metal bond grindstone include Cu-Sn-based, Cu-Sn-Co-based, and Cu-Sn-F.
e-Co system, Cu-Sn-Ni system, or Cu-Sn
-Fe-Ni-based materials or those obtained by adding phosphorus to them are used.
【０００５】これらの従来のメタルボンド砥石は、レジ
ノイドボンド砥石やビトリファイドボンド砥石に比べ
て、結合強度が格段に高く、超砥粒を用いて強力な研削
を行う場合に必要な優れた砥粒保持力を有している利点
があるが、結合剤自身の強度が強く、研削過程で結合材
が摩滅することはなく、砥粒が摩滅しても脱落できない
ためにドレッシング間隔を短くせざるを得ず高能率研削
は不可能である。[0005] These conventional metal-bonded grindstones have a remarkably high bond strength as compared with resinoid bond grindstones and vitrified bond grindstones, and have excellent abrasive grain retention necessary for performing strong grinding using super-abrasive grains. Although it has the advantage of having power, the strength of the binder itself is strong, the binder does not wear out during the grinding process, and the dressing interval has to be shortened because it can not fall off even if the abrasive grains wear out High efficiency grinding is impossible.
【０００６】したがって、従来のメタルボンド砥石にお
いては、切り屑の排出が悪くて目づまりし易いために、
研削抵抗が大きく、いわゆる切れ味が悪くて発熱が大き
くなり、仕上げ面が不良となり易く、また切り込みを増
やしたり、砥石と工作物との接触面積を大きくして高能
率研削を行うことは極めて難しい等の欠点がある。その
うえ、これらのボンドは研削時に軟化して塑性流動を起
こし砥石表面に目づまりを生ずる欠点もある。[0006] Therefore, in the conventional metal-bonded grindstone, chip discharge is poor and clogging is likely to occur.
Large grinding resistance, so-called poor sharpness, large heat generation, easy to make finished surface easy, and it is extremely difficult to perform high-efficiency grinding by increasing the depth of cut or increasing the contact area between the grinding wheel and the workpiece. There are disadvantages. In addition, these bonds have the disadvantage that they soften during grinding and cause plastic flow, causing clogging on the grinding wheel surface.
【０００７】これらの欠点を改善するため、連続多孔質
メタルボンド砥石が提案されているが（特開昭５９−１
８２０６４号公報）、粉末焼結法を利用するものではな
い。溶剤可溶無機化合物を所定の形状に焼結して成形し
たのち、得られた焼結体の空隙部に砥粒を充てんして予
熱し、ついでこの砥粒充填てん焼結体の空隙部にさらに
溶融した金属または合金を圧入し、凝固させたのち、溶
剤で前記無機化合物を溶出させて製造するという、気孔
付与剤をフィラーとして添加し砥粒層に気孔を介在させ
る方法が記載されている。In order to improve these drawbacks, a continuous porous metal-bonded grinding wheel has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 59-1).
82064), does not utilize the powder sintering method. After sintering the solvent-soluble inorganic compound into a predetermined shape and forming it, the obtained sintered body is filled with abrasive grains and preheated, and then the abrasive grain filled sintered body is filled with abrasive grains. Furthermore, a method is described in which a molten metal or alloy is press-fitted, solidified, and then produced by eluting the inorganic compound with a solvent, in which a pore-forming agent is added as a filler to interpose pores in the abrasive grain layer. .
【０００８】また、砥粒に何層もの金属コーティングを
施し、ホットプレスによってビトリファイドボンドのよ
うな構造に焼結させ気孔をもたせたもの（特公昭５４−
３１７２７号公報）等、切れ味の低下を防ぐ手段が提案
されている。[0008] A number of metal coatings are applied to the abrasive grains, sintered into a structure like a vitrified bond by hot pressing to form pores (Japanese Patent Publication No.
For example, means for preventing a decrease in sharpness has been proposed.
【０００９】さらに、目づまりを克服するための鋳鉄を
用いた砥石（特開平３−２６４２６３号公報）が提案さ
れている。その鋳鉄ボンドの砥石は、高強度で剛性が高
く、高切り込み重研削が可能であり、塑性流動を起こさ
ない脆性破壊的な摩耗であり、目づまりは生じにくい等
の様々な利点をもっているが、強度が大きすぎるために
銅系のボンドに比べてドレッシング性が悪く、またその
剛性の高さが既存の研削盤、方式では実用が難しいのが
現状である。Further, a grindstone using cast iron for overcoming clogging has been proposed (Japanese Unexamined Patent Publication No. 3-264263). The cast iron bond whetstone has various advantages such as high strength, high rigidity, high incision heavy grinding, brittle destructive wear that does not cause plastic flow, and hardly clogging, At present, the dressing property is inferior to that of a copper-based bond because the strength is too large, and its rigidity is difficult to use with existing grinding machines and methods at present.
【００１０】砥粒層の内部に多数の気孔を形成させるこ
とは、その気孔に研削液を含浸させて砥石の冷却性を高
めたり、この気孔で研削抵抗を小さくさせ良好な切れ味
を有することができ、言いかえると、発熱が少なく、高
品質の仕上げ面を得られることが予想できる。しかし、
従来の銅系のメタルボンド砥石においては、気孔を有す
ることは、当然強度の低下、ひいては砥粒保持力の低下
を招き、十分な研削性能を得るには至っていない。[0010] The formation of a large number of pores in the abrasive grain layer can be achieved by impregnating the pores with a grinding fluid to increase the cooling performance of the grindstone, or by reducing the grinding resistance with these pores and having good sharpness. In other words, it can be expected that a high-quality finished surface with less heat generation can be obtained. But,
In a conventional copper-based metal bond grindstone, having pores naturally lowers the strength and eventually lowers the abrasive grain holding power, and has not yet achieved sufficient grinding performance.
【００１１】また無気孔型鋳鉄ボンド砥石においては、
鋳鉄粉の焼結性の悪さから鋳鉄粉に鉄粉を加え、なおか
つ８，０００ｋｇｆ／ｃｍ２から１０，０００ｋｇｆ／
ｃｍ２の荷重で成形している。鉄粉を加えることで鋳鉄
本来の脆性破壊挙動を消失させ、銅系ボンドと同様な塑
性変形を起こす原因にもなり、鋳鉄の特徴が引き出され
るには至っていない。In a non-porous cast iron bond whetstone,
Due to the poor sinterability of the cast iron powder, iron powder was added to the cast iron powder, and 8,000 kgf / cm 2 to 10,000 kgf /
Molded with a load of cm 2 . The addition of iron powder causes the brittle fracture behavior inherent in cast iron to disappear, causing plastic deformation similar to that of copper-based bonds, and the characteristics of cast iron have not been brought out.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、多孔質鋳鉄
ボンドダイヤモンド砥石などの多孔質鉄系メタルボンド
ダイヤモンド砥石の製造方法の提供を目的とする。さら
に詳しくは本発明は砥石全体の気孔率を調節し、かつ、
砥粒であるダイヤモンドの炭素分が鉄系金属に反応して
いる状態にすることにより、いわゆる鋳鉄ボンドダイヤ
モンド砥石の性能を改善することを目的とする。[0007] The present invention has an object to provide a porous iron-based method for producing a metal-bonded diamond grinding wheel, such as a porous cast iron bond diamond wheel. More specifically, the present invention adjusts the porosity of the whole grindstone, and
An object of the present invention is to improve the performance of a so-called cast iron bond diamond grindstone by setting a state in which the carbon content of diamond, which is abrasive grains, is reacting with an iron-based metal.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたもので、以下その構成を具体的に
説明する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its structure will be specifically described below.
【００１４】一般に、砥石において、気孔は、結合剤の
結合強度を制御し研削過程で結合剤が抵抗なく適度に摩
滅していくため、目詰りを抑制し砥石の切れ味を向上す
る効果がある。また、研削時に発生する多量の研削熱を
放散させる作用もあり、研削焼けの防止が問題となる場
合は高気孔率の砥石が求められ、中には通常の気孔のほ
かに意図的に大孔径の気孔をつくったものもしばしば用
いられる。In general, pores in a grindstone have the effect of controlling the bonding strength of the binder and appropriately abrading the binder without resistance during the grinding process, thereby suppressing clogging and improving the sharpness of the grindstone. It also has the effect of dissipating a large amount of grinding heat generated during grinding.If the prevention of burning is a problem, a high porosity grindstone is required. Those with pores are often used.
【００１５】そこで、本発明は砥粒を取り囲む鉄系メタ
ルボンドに上記の気孔を無数に介在させ、かつ、砥粒を
鉄系金属に化学的および物理的結合して保持させたこと
を特徴とする多孔質鉄系メタルボンドダイヤモンド砥石
を提供する。Therefore, the present invention is characterized in that the above-mentioned pores are innumerably interposed in the iron-based metal bond surrounding the abrasive grains, and the abrasive grains are chemically and physically bonded to the iron-based metal and held. To provide a porous iron-based metal-bonded diamond wheel.
【００１６】メタルボンドの特徴は結合強度が格段に高
いため砥粒保持力が格段に高いことであり、その特徴と
する砥粒保持力の低下をもたらす気孔をメタルボンドに
積極的に含有させることはこれまで行われていない。本
発明は、気孔により、研削過程でメタルボンドが抵抗な
く適度に摩滅するように、メタルボンドの結合強度を制
御する。気孔率を下げすぎると、砥粒を保持する保持力
が強くなりすぎるため、切削部が摩耗した砥粒がバイン
ダーメタルが脱落せずに残り、この結果、砥石の切削能
力が低下し、また、気孔率を上げすぎると、砥粒を保持
する保持力が弱くなりすぎるため、バインダーメタルか
ら脱落する砥粒が多くなり、この結果、砥石の摩耗が増
大し、砥石の寿命が短くなる。A feature of the metal bond is that the bond strength is remarkably high, so that the abrasive holding power is extremely high. Has not been done so far. The present invention controls the bond strength of the metal bond such that the pores cause the metal bond to wear appropriately without resistance during the grinding process. If the porosity is too low, the holding force for holding the abrasive grains becomes too strong, so that the abrasive grains whose cutting portions have been worn remain without the binder metal falling off, and as a result, the cutting ability of the grindstone decreases, If the porosity is too high, the holding force for holding the abrasive grains is too weak, so that more abrasive grains fall off from the binder metal. As a result, wear of the grindstone increases, and the life of the grindstone is shortened.
【００１７】また、本発明は、砥粒を鉄系金属に化学的
および物理的結合させて、砥粒が摩滅するまでは脱落し
ないように、砥粒保持力を制御する。上記化学的結合
は、砥粒であるダイヤモンドの炭素分が鉄系金属と反応
しているものである。In the present invention, the abrasive grains are chemically and physically bonded to the iron-based metal, and the abrasive grain holding force is controlled so that the abrasive grains do not fall off until worn out. In the chemical bonding, the carbon content of diamond, which is an abrasive, is reacting with the iron-based metal.
【００１８】砥石として使用されているものの最大の気
孔率は特殊な場合を除いて、ビトリファイドボンド砥石
が最も大きく、最大で５０％程度である。実際に使用し
ている範囲は３５％〜４５％ぐらいが多く、５０％の気
孔率までいくと砥石の強度はかなり低下し、砥石が破壊
する恐れも生じてくる。Except for special cases, the maximum porosity of the vitrified bond grindstone is the largest, being about 50% at the maximum. The range actually used is about 35% to 45% in many cases. When the porosity reaches 50%, the strength of the grindstone is considerably reduced, and the grindstone may be broken.
【００１９】しかし、強力な研削が可能な超砥粒の性能
を十分に発揮させ、しかも高価な砥粒を有効に利用する
ためには、基本的には砥粒率は低めにし、結合剤は砥粒
保持力の強いメタルボンドとし、それを必要最小限に用
い、そして気孔率は大きくすることが望ましいと考え
る。However, in order to sufficiently exhibit the performance of superabrasive grains capable of powerful grinding and to effectively use expensive abrasive grains, the abrasive grain rate is basically set to be low and the binder is It is considered desirable to use a metal bond having a strong abrasive holding force, to use the metal bond to the minimum necessary, and to increase the porosity.
【００２０】鋳鉄ボンドの砥石における鋳鉄の特徴は、
強度だけではなくその脆性的な破壊にある。銅系のメタ
ルボンドでは塑性変形によってボンド成分が砥石表面を
覆ってしまい目づまりを起こし切れ味を低下させるが、
鋳鉄ボンドは脆性的な破壊によって目づまりを防止する
ことができる。こうした目づまりが生じにくいという利
点をいかすためには、強度が大きすぎるという欠点を強
度調整によって克服することが必要である。The characteristics of cast iron in the cast iron bond whetstone are as follows:
Not only in strength but in its brittle fracture. In a copper-based metal bond, the bond component covers the grindstone surface due to plastic deformation, causing clogging and reducing sharpness.
Cast iron bonds can prevent clogging due to brittle fracture. To take advantage of the advantage that such clogging is unlikely to occur, it is necessary to overcome the disadvantage that the strength is too large by adjusting the strength.
【００２１】上述のとおり本発明は、メタルボンド砥石
において、メタルボンドに多数の気孔を含ませることに
よりメタルボンドの強度を調整するものせある。すなわ
ち本発明は、砥粒としてダイヤモンドおよび結合剤とし
て鉄系金属粉末からなり、結合剤部分が粉末焼結によっ
て形成された多数の気孔を含んでおり、かつ、砥粒が結
合剤である鉄系金属に化学的および物理的結合して保持
されていることを特徴とする多孔質鉄系メタルボンドダ
イヤモンド砥石を提供する。As described above, in the present invention, the strength of a metal bond is adjusted by including a large number of pores in the metal bond in a metal bond grindstone. In other words, the present invention is based on iron-based steel in which diamond is used as abrasive grains and iron-based metal powder is used as a binder, the binder portion contains a large number of pores formed by powder sintering, and Provided is a porous iron-based metal-bonded diamond wheel characterized by being held chemically and physically bonded to a metal.
【００２２】本発明の多孔質鉄系メタルボンドダイヤモ
ンド砥石では、砥石全体の気孔率は５〜６０％、好まし
くは５〜４５％に調節する。本発明においては、砥石全
体の気孔率は結合剤の気孔率に相当する。その気孔率
は、鉄系金属の粒径、砥石の成形条件および砥石の焼成
条件によって調節する。これは、メタルボンドの機械的
強度および砥粒保持力を制御するためである。In the porous iron-based metal-bonded diamond wheel of the present invention, the porosity of the whole wheel is adjusted to 5 to 60%, preferably 5 to 45%. In the present invention, the porosity of the whole grindstone corresponds to the porosity of the binder. The porosity is adjusted by the particle size of the iron-based metal, the forming conditions of the grindstone, and the firing conditions of the grindstone. This is for controlling the mechanical strength and abrasive holding force of the metal bond.
【００２３】通常の鋳鉄ボンドダイヤモンド砥石の場
合、ボンド自身の気孔率はほとんどなく、砥粒を介在し
てその隙間を得るか、または気孔付与剤を添加するかで
あるのに対して、本発明は鉄系メタルボンド自身が多数
の気孔を含んでいることを特徴としている。In the case of a normal cast iron bond diamond grinding wheel, the porosity of the bond itself is scarce, and the gap is obtained by interposing abrasive grains or a porosity-adding agent is added. Is characterized in that the iron-based metal bond itself contains many pores.
【００２４】そして、本発明の砥石全体の気孔率は、５
％より少ないとボンド強度がかなり高くなり鉄系金属の
摩耗特性を十分に発揮できないので、下限は５％とす
る。また気孔率が高すぎると砥石の強度が低下し破壊す
るおそれのあるので６０％以下、好ましくは４５％以下
とする。The porosity of the whole grindstone of the present invention is 5
%, The bond strength becomes considerably high and the wear characteristics of the iron-based metal cannot be sufficiently exhibited, so the lower limit is set to 5%. On the other hand, if the porosity is too high, the strength of the grindstone may be reduced to cause breakage.
【００２５】本発明の砥粒は、結合剤である鉄系金属と
の化学的物理的な結合によって保持されている。すなわ
ち、砥粒であるダイヤモンドの表面の炭素分が鉄系金属
に固溶している。メタルボンドの機械的強度すなわち気
孔率、および砥粒保持力の制御が鉄系金属粉末の粒度お
よび炭素量を調節することにより行われる。鉄系金属
が、鉄粉、炭素被覆鉄粉、窒化鉄粉、炭素および鉄の混
合物からなる群から選ばれる一種または二種以上からな
る。The abrasive grains of the present invention are held by chemical and physical bonding with an iron-based metal as a binder. That is, the carbon content on the surface of the diamond, which is the abrasive, is dissolved in the iron-based metal. The mechanical strength of the metal bond, that is, the porosity, and the control of the abrasive grain holding power are controlled by adjusting the particle size and the carbon content of the iron-based metal powder. The iron-based metal comprises one or more selected from the group consisting of iron powder, carbon-coated iron powder, iron nitride powder, and a mixture of carbon and iron.
【００２６】一般に、鉄には炭素を全く含まない（純
鉄）から、少量の炭素を含んでいる炭素鋼、または１．
７％以上の炭素を含んだ鋳鉄まで多種多様の材質が存在
する。本発明では、ダイヤモンドの炭素成分と反応させ
て接合強度を向上させるわけであるから、鉄系金属粉末
は鋳鉄で代表されるがそれのみに限られない。Generally, iron does not contain any carbon (pure iron), so carbon steel containing a small amount of carbon, or
There are a wide variety of materials, up to cast iron containing more than 7% carbon. In the present invention, since the bonding strength is improved by reacting with the carbon component of diamond, the iron-based metal powder is represented by cast iron, but is not limited thereto.
【００２７】炭素を全く含まない（純鉄）から、少量の
炭素を含んでいる炭素鋼、または１．７％以上の炭素を
含んだ鋳鉄まで多種多様の材質が使用できる。鉄と炭素
の混合粉も、本発明の砥石焼成において、鉄とダイヤモ
ンドとの反応または鉄と炭素との反応を一緒に行うこと
が可能で、炭素と鉄の反応量によって、鋳鉄のように脆
性破壊挙動を示す鉄ボンドになりうる。A wide variety of materials can be used, from carbon-free (pure iron) to carbon steel containing a small amount of carbon or cast iron containing 1.7% or more carbon. The powder mixture of iron and carbon can also perform the reaction between iron and diamond or the reaction between iron and carbon in the firing of the grindstone of the present invention. It can be an iron bond that exhibits fracture behavior.
【００２８】鉄系金属の炭素濃度とダイヤモンドの濃度
勾配について、鉄は大体６〜７％の炭素を含有すること
ができる。つまり、例えば、炭素量が３％の場合には、
さらに３〜４％の炭素と反応することが可能である。ダ
イヤモンドと鉄粉末を混合して、焼結させた場合に焼結
温度に達した時に、鉄粉の表面が部分溶融しはじめ焼結
が始まる。この時、鉄の炭素量が許容範囲に満たない場
合は、近接する炭素と反応（拡散接合）することができ
る。Regarding the carbon concentration gradient of the iron-based metal and the diamond concentration gradient, iron can contain approximately 6 to 7% of carbon. That is, for example, when the carbon content is 3%,
It is also possible to react with 3-4% of carbon. When diamond and iron powder are mixed and sintered, when the sintering temperature is reached, the surface of the iron powder begins to partially melt and sintering begins. At this time, if the carbon content of iron is less than the allowable range, it can react (diffusion bond) with adjacent carbon.
【００２９】焼結温度に達しない時、ダイヤモンドと鉄
粉末の炭素濃度勾配は無限大である。焼結の際に拡散に
よる物質の移動によってダイヤモンドと鉄に濃度勾配が
生じる。鉄の炭素含有量が少ない時に特に、濃度勾配が
大きくより多くの炭素が鉄と反応することがでる。反応
が進みすぎると砥粒が劣化するので、表面で反応するよ
うな焼結条件を選ぶことが必要である。When the sintering temperature is not reached, the carbon concentration gradient of diamond and iron powder is infinite. During sintering, a concentration gradient occurs between diamond and iron due to the movement of substances by diffusion. Especially when the carbon content of iron is low, the concentration gradient is large and more carbon can react with the iron. If the reaction proceeds too much, the abrasive grains deteriorate, so it is necessary to select sintering conditions that cause a reaction on the surface.
【００３０】以下、本発明の砥石について、多孔質鋳鉄
ボンドダイヤモンド砥石を例に挙げて説明する。Hereinafter, the grindstone of the present invention will be described using a porous cast iron bond diamond grindstone as an example.
【００３１】本発明においては、多孔質鋳鉄ボンドダイ
ヤモンド砥石について、銅系のメタルボンド砥石と同等
の強度および砥粒保持力とするために、鋳鉄粉の炭素量
および粒径を調節する。鋳鉄粉の炭素量および粒径によ
って、鋳鉄ボンド自身の強度を制御することができる。
また、鋳鉄粉とダイヤモンドとの接合は、図１に示すよ
うに、ダイヤモンドと鋳鉄粉を反応させて結合させる。
この接合強度についても、鋳鉄粉の炭素量および粒径に
よって制御することができる。In the present invention, the carbon content and the particle size of the cast iron powder are adjusted so that the porous cast iron bond diamond grindstone has the same strength and abrasive holding power as the copper-based metal bond grindstone. The strength of the cast iron bond itself can be controlled by the carbon content and the particle size of the cast iron powder.
As shown in FIG. 1, the joining of the cast iron powder and the diamond is performed by reacting the diamond and the cast iron powder.
This bonding strength can also be controlled by the carbon content and the particle size of the cast iron powder.
【００３２】次に、本発明の多孔質鉄系ボンドダイヤモ
ンド砥石の製造方法について説明する。Next, a method for producing the porous iron-bonded diamond wheel of the present invention will be described.
【００３３】砥粒としてダイヤモンドおよび結合剤とし
て鉄系金属粉末を使用して多孔質鉄系メタルボンドダイ
ヤモンド砥石を製造するに際し、結合剤部分の機械的特
性および砥粒の保持力を制御することを特徴とする。砥
粒および結合剤を混合し所定の寸法形状に成形した後、
９００〜１１５０℃で加熱焼結することを特徴とする。
ダイヤモンド砥粒は、真空中でも不溶性雰囲気中でも１
１００〜１２００℃ぐらいで炭化するため、上記加熱温
度が採用される。In producing a porous iron-based metal-bonded diamond wheel using diamond as an abrasive and iron-based metal powder as a binder, it is necessary to control the mechanical properties of the binder and the holding power of the abrasive. Features. After mixing the abrasive grains and the binder and shaping them to the prescribed size and shape,
It is characterized by being heated and sintered at 900 to 1150 ° C.
Diamond abrasives can be used in a vacuum or in an insoluble atmosphere.
The above-mentioned heating temperature is adopted to carbonize at about 100 to 1200 ° C.
【００３４】結合剤部分の機械的特性の制御は気孔率の
制御により行われる。結合剤部分の機械的特性および砥
粒の保持力の制御は、鉄系金属粉の平均粒度を０．０１
μｍ〜５００μｍの範囲で調節することによりなされ
る。結合剤部分の機械的特性および砥粒の保持力の制御
は、鉄系ボンドの炭素量とダイヤモンドの濃度勾配によ
って調節することによりなされる。The control of the mechanical properties of the binder part is performed by controlling the porosity. The mechanical properties of the binder part and the control of the holding power of the abrasive grains are controlled by setting the average particle size of the iron-based metal powder to 0.01.
The adjustment is performed in the range of μm to 500 μm. The control of the mechanical properties of the binder portion and the holding power of the abrasive grains are performed by adjusting the carbon content of the iron-based bond and the concentration gradient of diamond.
【００３５】以下に、本発明の砥石の製造方法につい
て、多孔質鋳鉄ボンドダイヤモンド砥石の製造方法を例
に挙げて説明する。Hereinafter, the method for producing a grindstone of the present invention will be described with reference to an example of a method for producing a porous cast iron bond diamond grindstone.
【００３６】多孔質鋳鉄ボンドダイヤモンド砥石は、砥
粒としてダイヤモンドおよび結合剤として鋳鉄粉を混合
し所定の寸法形状に成形した後、９００〜１１５０℃で
加熱焼結することにより製造される。The porous cast iron bonded diamond grindstone is manufactured by mixing diamond as abrasive grains and cast iron powder as a binder, forming the mixture into predetermined dimensions, and then sintering it at 900 to 1150 ° C.
【００３７】上記焼結工程によって砥石形状に成形され
た成形体を焼結する。この焼結は常圧において行うもの
とし、焼結温度は少なくとも９００℃以上の温度とす
る。焼結温度は砥粒としてダイヤモンドを用いた場合の
熱劣化、および焼結温度が高くなると焼結が進行し、目
的とする砥石全体の気孔率５〜６０％が得られなくなる
こと等を考慮して決める。好ましい焼結温度は９００〜
１１５０℃の範囲といえる。なお、焼結温度は鉄系金属
の種類、その粉末の粒度などによって変化する。このよ
うに結合剤部分の機械的特性の制御は気孔率の制御によ
り行われる。The compact formed into a grindstone shape by the above sintering step is sintered. This sintering is performed at normal pressure, and the sintering temperature is at least 900 ° C. or higher. The sintering temperature is considered in consideration of, for example, thermal degradation when diamond is used as abrasive grains, and sintering progresses when the sintering temperature is increased, so that the desired porosity of the entire grindstone cannot be 5 to 60%. Decide. Preferred sintering temperature is 900-
It can be said that the range is 1150 ° C. The sintering temperature varies depending on the type of the iron-based metal, the particle size of the powder, and the like. Thus, the control of the mechanical properties of the binder portion is performed by controlling the porosity.
【００３８】結合剤部分の機械的特性および砥粒の保持
力の制御は、鋳鉄粉の平均粒度を０．０１μｍ〜５００
μｍの範囲で調節することによりおよび／または炭素量
を１％〜４．２％の範囲で調節することにより、なされ
る。The mechanical properties of the binder part and the control of the holding power of the abrasive grains are controlled by adjusting the average particle size of the cast iron powder to 0.01 μm to 500 μm.
It is done by adjusting in the range of μm and / or by adjusting the carbon content in the range of 1% to 4.2%.
【００３９】気孔率を下げすぎると、砥粒を保持する保
持力が強くなりすぎるため、切削部が摩耗した砥粒がバ
インダーメタルが脱落せずに残り、この結果、砥石の切
削能力が低下し、また、気孔率を上げすぎると、砥粒を
保持する保持力が弱くなりすぎるため、バインダーメタ
ルから脱落する砥粒が多くなり、この結果、砥石の摩耗
が増大し、砥石の寿命が短くなる。If the porosity is too low, the holding force for holding the abrasive grains becomes too strong, so that the abrasive grains whose cutting portions have been worn remain without the binder metal falling off, and as a result, the cutting ability of the grinding stone decreases. Also, if the porosity is too high, the holding force for holding the abrasive grains is too weak, so that the abrasive grains falling off the binder metal increases, and as a result, the wear of the grindstone increases and the life of the grindstone decreases. .
【００４０】鋳鉄粉の平均粒度および炭素量を上記の範
囲で調節することで、砥粒としてダイヤモンドと鋳鉄を
固相拡散させ、砥粒の保持力を向上させることが可能と
なる。鋳鉄は、砥粒を保持する役目を担うため、砥粒と
の接触面積を増すようにその粒径の小さいものが存在す
るこたが望ましい。By adjusting the average particle size and carbon content of the cast iron powder within the above ranges, diamond and cast iron as abrasive grains can be diffused in a solid phase, and the holding power of the abrasive grains can be improved. Since the cast iron plays a role of holding the abrasive grains, it is desirable that some of the cast iron have a small particle diameter so as to increase the contact area with the abrasive grains.
【００４１】本発明の多孔質鋳鉄ボンドダイヤモンド砥
石は、通常の砥石の作製法と同様に、鋳鉄粉とダイヤモ
ンド砥粒を均一に混合し、従来通りプレス装置に台金と
ともに型込めして圧粉成形して製造する。このようにし
て焼成したものを、砥石径１００ｍｍの６Ａ２タイプの
カップ型砥石に接着し、定圧研削試験によって評価す
る。通常の無気孔型鋳鉄ボンド砥石、ビトリファイド砥
石およびレジノイド砥石と比較して、本発明の多孔質鋳
鉄ボンド砥石の優位性を確認する。The porous cast iron bonded diamond grindstone of the present invention is prepared by uniformly mixing cast iron powder and diamond grindstone in the same manner as in a usual method for producing a grindstone, and embedding it together with a base metal in a press device as in the past. It is molded and manufactured. The thus baked product is adhered to a 6A2 type cup-type grindstone having a grindstone diameter of 100 mm, and evaluated by a constant pressure grinding test. The superiority of the porous cast iron bond grinding wheel of the present invention is confirmed in comparison with ordinary non-porous cast iron bond grinding wheels, vitrified grinding wheels and resinoid grinding wheels.
【００４２】砥石の作製に当たっては市販の鋳鉄粉を用
いた。その鋳鉄粉の平均粒径は１００μｍ以上であり、
しかも粒度分布が広範囲であるため、鋳鉄の融点まで温
度を上げても焼結しにくい。そのため鋳鉄粉の炭素量な
らびに粒径を制御することにより、鋳鉄粉の焼結性、機
械的強度ならびに気孔率を調整する。For the production of the grindstone, commercially available cast iron powder was used. The average particle size of the cast iron powder is 100 μm or more,
Moreover, since the particle size distribution is wide, sintering is difficult even when the temperature is raised to the melting point of cast iron. Therefore, the sinterability, mechanical strength, and porosity of the cast iron powder are adjusted by controlling the carbon content and the particle size of the cast iron powder.
【００４３】炭素量の影響を調べるため、炭素含有量が
３．０％，３．５％，４．０％である３種類の市販の鋳
鉄粉を３８μｍ以下のふるいによって整粒したものを用
いた。粒径の影響を調べるため、炭素量３．５％の鋳鉄
粉をふるいによって２０μｍ以下、２０μｍから３２μ
ｍ、３２μｍから３８μｍ、３８μｍから４５μｍにそ
れぞれ整粒した。In order to examine the effect of the carbon content, three types of commercially available cast iron powders having a carbon content of 3.0%, 3.5% and 4.0% were sized using a sieve of 38 μm or less. Was. In order to investigate the effect of the particle size, cast iron powder having a carbon content of 3.5% was sieved by 20 μm or less,
m, 32 to 38 μm, and 38 to 45 μm.
【００４４】各鋳鉄粉とメッシュサイズ１００／１２０
のダイヤモンド砥粒を集中度１２５になるように混合
し、１１２０℃の温度でアルゴン雰囲気中において焼成
した。Each cast iron powder and mesh size 100/120
Was mixed so as to have a concentration of 125, and fired at a temperature of 1120 ° C. in an argon atmosphere.
【００４５】また上記で作製した砥石についで、被削材
にアルミナセラミックスを用い、１１００ｍ／ｍｉｎの
砥石周速で定圧研削試験を行った。表１（試作した砥石
の物性と研削性能）は焼成後の多孔質鋳鉄ボンドダイヤ
モンド砥石の物性値と研削結果を示している。The grinding wheel prepared above was subjected to a constant pressure grinding test at a peripheral speed of the grinding wheel of 1100 m / min using alumina ceramic as a work material. Table 1 (physical properties and grinding performance of the prototype wheel) shows the physical property values and the grinding results of the porous cast iron bonded diamond wheel after firing.
【００４６】[0046]
【表１】 [Table 1]
【００４７】表１から明らかなとおり、鋳鉄粉の粒径が
小さくなるにつれて曲げ強さ、ヤング率は上昇し強度が
増加している。鋳鉄粉の炭素量が３．５％の時に曲げ強
度、ヤング率が最高の値を示した。また研削性能は鋳鉄
粉粒径が小さくなるにつれて研削エネルギー（被削材を
除去するのに必要なエネルギー）は減少し、約半分のエ
ネルギーで被削材を除去することができた。研削比も研
削エネルギーと同様な結果を示した。As is clear from Table 1, as the particle size of the cast iron powder becomes smaller, the bending strength and Young's modulus increase and the strength increases. When the carbon content of the cast iron powder was 3.5%, the bending strength and Young's modulus showed the highest values. As for the grinding performance, the grinding energy (energy required for removing the work material) decreased as the cast iron powder particle diameter became smaller, and the work material could be removed with about half the energy. The grinding ratio showed the same result as the grinding energy.
【００４８】図２に炭素量３．５％、鋳鉄粒径が２０μ
ｍの時の顕微鏡写真を示すが、ダイヤモンドと鋳鉄ボン
ドの接合が化学反応によって行われていることが確認で
きる。ダイヤモンド表面の炭素分が鋳鉄と反応し、接合
強度を高めている。その傾向は、粒径が小さくなるにつ
れて多くなりまた接触点も増加するために曲げ強度、ヤ
ング率が増加し、研削する際にはダイヤモンド砥粒の保
持力が高くなるために砥粒の脱落がなく被削材を除去す
るために研削エネルギーが低くなり、研削比が増加した
と思われる。このように多孔質鋳鉄ダイヤモンド砥石の
物性または研削性能は、鋳鉄粉の粒径と炭素量で制御す
ることができる。FIG. 2 shows a carbon content of 3.5% and a cast iron particle size of 20 μm.
As shown in the photomicrograph at time m, it can be confirmed that the bonding between the diamond and the cast iron bond is performed by a chemical reaction. The carbon content on the diamond surface reacts with the cast iron, increasing the bonding strength. The tendency increases as the particle size decreases, and the contact points also increase, so the bending strength and Young's modulus increase.When grinding, the holding power of the diamond abrasive particles increases, and the abrasive particles fall off. It is considered that the grinding energy was lowered to remove the work material without the work material, and the grinding ratio was increased. As described above, the physical properties or grinding performance of the porous cast iron diamond wheel can be controlled by the particle size and carbon content of the cast iron powder.
【００４９】[0049]
【実施例】本願発明の詳細を実施例で説明する。本願発
明はこれら実施例によって何ら限定されるものではな
い。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail with reference to embodiments. The present invention is not limited by these examples.
【００５０】実施例１ １２０メッシュのダイヤモンド砥粒と炭素量３．５％，
平均粒径２０μｍ以下の鋳鉄粉を使用して、１１２０℃
の温度でアルゴンガス雰囲気中で焼成し、多孔質鋳鉄ボ
ンドダイヤモンド砥石を得た。この多孔質鋳鉄ボンドダ
イヤモンド砥石を、市販のビトリファイド砥石、市販の
レジノイド砥石および市販の無気孔鋳鉄ボンド砥石と比
較した。それぞれの砥石の形状は直径１００ｍｍの６Ａ
２のカップ型砥石であり、集中度は１２５に統一した。
研削試験は、アルミナを被削材として、砥石周速１１０
０ｍ／ｍｉｎで定圧研削試験を行った。Example 1 120-mesh diamond abrasive grains and a carbon content of 3.5%
1120 ° C using cast iron powder having an average particle size of 20 μm or less
At a temperature of 2 ° C. in an argon gas atmosphere to obtain a porous cast iron bonded diamond grindstone. This porous cast iron bonded diamond wheel was compared with a commercially available vitrified wheel, a commercially available resinoid wheel and a commercially available non-porous cast iron bonded wheel. The shape of each whetstone is 6A with a diameter of 100mm
This was a cup-type grindstone of No. 2 and the degree of concentration was unified to 125.
The grinding test was performed using alumina as a work material and a grindstone peripheral speed of 110.
A constant pressure grinding test was performed at 0 m / min.
【００５１】その結果を図３（研削圧力と除去速度の関
係を表した説明図）に示す。The results are shown in FIG. 3 (an explanatory diagram showing the relationship between the grinding pressure and the removal rate).
【００５２】いずれの砥石も研削圧力が増加するにつれ
て除去速度は増加しているが、多孔質鋳鉄ボンドは、切
れ味が優れていると言われている市販のビトリファイド
砥石に比べて、約２倍の研削能力を示した。また、研削
比は、他のボンドに比べて２倍の性能を示した。Although the removal rate of any of the grinding wheels increases as the grinding pressure increases, the porous cast iron bond is about twice as large as a commercially available vitrified grinding wheel which is said to have excellent sharpness. The grinding ability was shown. In addition, the grinding ratio showed twice the performance as compared with other bonds.
【００５３】実施例２ 窒化ケイ素の研削試験を、実施例１で作製した砥石を使
用して、実施例１と同様な条件のもとで行った。Example 2 A grinding test of silicon nitride was performed under the same conditions as in Example 1 using the grindstone prepared in Example 1.
【００５４】その結果を図４（研削時間と研削除去量の
関係を表した説明図）に示す。The results are shown in FIG. 4 (an explanatory diagram showing the relationship between the grinding time and the removal amount of grinding).
【００５５】市販のビトリファイドボンド砥石および市
販のレジノイドボンド砥石は、研削開始後３０秒間まで
は、時間に比例して研削除去量が増加したが、その後は
砥石が目づまりし研削除去量が増加しなかった。本発明
の多孔質鋳鉄ボンド砥石は、研削開始直後から試験終了
まで、時間に比例して研削除去量が増加した。多孔質鋳
鉄ボンドは、ボンドの破砕性に優れているために、ダイ
ヤモンドの切れ刃が持続し、研削力が持続したと考えら
れる。With the commercially available vitrified bond grindstone and the commercially available resinoid bond grindstone, the grinding removal amount increased in proportion to the time up to 30 seconds after the start of grinding. Did not. With the porous cast iron bonded grindstone of the present invention, the grinding removal amount increased in proportion to the time from immediately after the start of grinding to the end of the test. It is considered that the porous cast iron bond is excellent in the crushing property of the bond, so that the diamond cutting edge is maintained and the grinding force is maintained.
【００５６】[0056]
【発明の効果】目的の強度、気孔率をもった多孔質鉄系
メタルボンドダイヤモンド砥石を提供することができ
る。目づまりすることなく、長時間の連続研削が可能で
ある多孔質鉄系メタルボンドダイヤモンド砥石を提供す
ることができる。ビトリファイドボンド砥石より切れ味
がよく、レジノイドボンド砥石より砥石摩耗が少ない砥
石を提供することができる。汎用の研削盤で充分に使用
でき、かつドレッシング性に優れているために、ビトリ
ファイドボンド、レジノイドボンドと同様に研削盤上で
のドレッシングが可能であり、また研削比も高いために
研削コストを大幅に改善できる。As described above, it is possible to provide a porous iron-based metal-bonded diamond wheel having the desired strength and porosity. A porous iron-based metal-bonded diamond grindstone capable of continuous grinding for a long time without clogging can be provided. It is possible to provide a grindstone that is sharper than a vitrified bond grindstone and has less grindstone wear than a resinoid bond grindstone. It can be used on a general-purpose grinder and has excellent dressing properties, so it can be dressed on a grinder in the same way as vitrified bond and resinoid bond. Can be improved.
【図１】本発明の多孔質鋳鉄ボンドダイヤモンド砥石に
おけるダイヤモンド砥粒と鋳鉄粉が反応して接合されて
いる状態を示した説明図である。FIG. 1 is an explanatory view showing a state in which diamond abrasive grains and cast iron powder are bonded by reacting in a porous cast iron bonded diamond grindstone of the present invention.
【図２】鋳鉄粉の炭素量３．５％および粒径２０μｍの
時のダイヤモンド砥粒と鋳鉄ボンドの接合の状態を示し
た顕微鏡写真である。FIG. 2 is a photomicrograph showing the state of bonding between diamond abrasive grains and a cast iron bond when the carbon content of the cast iron powder is 3.5% and the particle size is 20 μm.
【図３】本発明の実施例の砥石における研削圧力と除去
速度の関係を示した説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between a grinding pressure and a removal rate in the grindstone according to the embodiment of the present invention.
【図４】本発明の実施例の砥石における研削時間と研削
除去量の関係を示した説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship between a grinding time and a grinding removal amount in the grindstone according to the embodiment of the present invention.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｃ 1/05 Ｃ２２Ｃ 1/05 Ｐ (56)参考文献 特開 平２−15977（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−99177（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−15671（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−217271（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B24D 3/10 B24D 3/00 320 B24D 3/02 310 B24D 3/04 B24D 3/06 C22C 1/05 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI C22C 1/05 C22C 1/05 P (56) References JP-A-2-15977 (JP, A) JP-A-63-99177 ( JP, A) JP-A-58-15671 (JP, A) JP-A-58-217271 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B24D 3/10 B24D 3/00 320 B24D 3/02 310 B24D 3/04 B24D 3/06 C22C 1/05
Claims (5)
して鉄系金属粉末を使用して多孔質鉄系メタルボンドダ
イヤモンド砥石を製造するに際し、結合剤部分の機械的
特性および砥粒の保持力を、気孔率の調節に加えて鉄系
金属の炭素濃度とダイヤモンドの濃度勾配の調整により
制御することを特徴とする多孔質鉄系メタルボンドダイ
ヤモンド砥石の製造方法。 A diamond and a binder as abrasive grains.
Using porous iron-based metal bonder
When manufacturing the diamond wheel, the mechanical
In addition to adjusting the porosity,
By adjusting the carbon concentration of metal and the concentration gradient of diamond
Controllable porous iron-based metal bond die
A method of manufacturing a diamond whetstone.
状に成形した後、９００〜１１５０℃で加熱焼結せしめ
ることを特徴とする請求項１の多孔質鉄系メタルボンド
ダイヤモンド砥石の製造方法。 2. A mixture of abrasive grains and a binder, having a predetermined size and shape.
After sintering, heat and sinter at 900-1150 ° C
The porous iron-based metal bond according to claim 1, wherein
Manufacturing method of diamond whetstone.
件によって調節する請求項１または請求項２の多孔質鉄
系メタルボンドダイヤモンド砥石の製造方法。 3. The particle size of iron-based metal, molding conditions and firing conditions.
The porous iron according to claim 1 or 2, wherein the iron is adjusted according to conditions.
Method for producing metal-bonded diamond wheels.
μｍ〜５００μｍの範囲で調節する請求項３の多孔質鉄
系メタルボンドダイヤモンド砥石の製造方法。 4. The iron-based metal has an average particle size of 0.01.
4. The porous iron according to claim 3, wherein the porous iron is adjusted in the range of μm to 500 μm.
Method for producing metal-bonded diamond wheels.
鉄粉、炭素および鉄の混合物からなる群から選ばれる一
種または二種以上からなる請求項１、２、３または４の
多孔質鉄系メタルボンドダイヤモンド砥石の製造方法。 5. The iron-based metal is iron powder, carbon-coated iron powder, nitrided
One selected from the group consisting of iron powder, a mixture of carbon and iron
5. The method of claim 1, 2, 3 or 4 comprising a species or two or more species.
A method for manufacturing a porous iron-based metal-bonded diamond wheel.
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