JP4370713B2

JP4370713B2 - Resin bond grinding wheel

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Publication number: JP4370713B2
Application number: JP2000325897A
Authority: JP
Inventors: 尚登及川
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2000-10-25
Filing date: 2000-10-25
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2020-10-25
Also published as: JP2002127018A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、難削材の重研削に適したレジンボンド砥石に関し、より詳しくは超硬またはサーメットの切削工具や粉末焼結部品、鋳鉄部品の研削加工等に使用されるレジンボンド砥石に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レジンボンド砥石は、ダイヤモンドなどの砥粒をフェノール樹脂等の樹脂結合相中に分散配置させた砥粒層を有する砥石の総称であり、研削中に樹脂結合相が磨耗して砥粒が徐々に突き出す作用、いわゆる自生発刃作用が良好であることから、他種の結合剤を使用した砥石では研削しにくい難削材料の研削においても比較的良好な切れ味が得られるという特徴を有している。
【０００３】
ところで最近では、従来よりいっそう硬く加工が難しいサーメット、超硬合金並びに硬質セラミックスなどが数多く登場し、広範な分野に使用されつつあるだけでなく、加工効率を向上するためにより高剛性、高馬力の研削機械を用いるなど、研削条件が一段と厳しくなりつつある。このような厳しい研削条件下に耐えうるために、例えばＳｉＣのような硬質粒子をフィラーとして添加して樹脂結合相中に分散させ、樹脂結合相の剛性を高めて研削面における摩耗を減らすとともに、砥粒保持力を向上して超砥粒の早すぎる脱落を防止する効果を狙うことが行われているが、その寿命はある程度維持できるものの、十分な切れ味の良さを得ることはできなかった。
【０００４】
そこで、本出願人は特願２０００−３８６５３号に示されているようなレジンボンド砥石を開発した。このレジンボンド砥石は、樹脂結合相中にアモルファスカーボンをフィラーとして分散配置させ、さらにＳｉＣ，ＳｉＯ２，Ａｇ，Ｃｕ，Ｎｉのうち少なくとも１種類以上をフィラーとして分散配置させることにより、アモルファスカーボンの潤滑性の効果を得て、砥石の切れ味及び切り粉の排出性を良好に保つことが狙いとされているものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、アモルファスカーボンは粒子状（例えば球状）をなすものであるため、樹脂結合相中に維持するだけの能力に乏しく、樹脂結合相中から脱落しやすいために、アモルファスカーボンが含まれる分だけ樹脂結合相の強度が弱くなってしまい、超砥粒を十分に保持できなくなってしまう。これにより、砥石の形状崩れがより早く進行し、砥石の寿命に関して満足できるものが得られなかった。
【０００６】
また、とくに深い切り込みが与えられ、かつ送り速度が遅く、一方向のみに研削していくクリープフィード研削の場合（例えば切削工具としてドリルの切屑排出溝をクリープフィード研削で研削加工する場合）、アモルファスカーボン自身が脱落しやすく砥石の寿命が短くなることに加え、切り粉の排出性に欠けるため、樹脂結合相の表面に切り粉が付着して目詰まり現象が発生しやすく、砥石の切れ味が低下する。
さらに、金属バインダーとしてＮｉ，Ｃｏを含むサーメットを研削するような場合でも、Ｎｉ，Ｃｏが砥石の表面に付着するために、目詰まり現象が発生して切れ味が低下してしまう。
【０００７】
これらの目詰まり現象は、ワークへの加工損傷、例えばチッピング（欠け）、研削焼け、寸法精度不良等につながってしまうという問題がある。
目詰まりが起こったときの対応策として、切れ味不良を修復するためにドレッシングが行われるが、このドレッシングは一般的にＳｉＣやＡｌ₂Ｏ₃のセラミック粉末をガラス質の結合材で固めたスティック砥石で強制的に砥石の表面をこするために、超砥粒が脱落して、砥石の寿命が短くなる。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、難削材の研削においても良好な切れ味が得られ、なおかつ寿命の長いレジンボンド砥石を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決し、かかる目的を達成するために、本発明は、樹脂結合相中に超砥粒が分散配置されてなるレジンボンド砥石において、前記樹脂結合相中に、アモルファスカーボンとファイバーカーボンとがフィラーとして分散配置されており、その混合割合はファイバーカーボンを１としたときにアモルファスカーボンが０．８〜１．２であり、なおかつ、前記アモルファスカーボン及び前記ファイバーカーボンの両フィラーの含有比率が前記超砥粒を除く前記樹脂結合相の２５〜４５ｖｏｌ％であることを特徴とする。
【００１０】
アモルファスカーボンは固体潤滑性をもち、樹脂結合相に含まれることにより、砥石の切れ味を良くすることができるが、球状であるため樹脂結合相の保持力を低下させ抗折強度が小さいため、寿命が短くなるという性質を有し、また、ファイバーカーボンも同じく固体潤滑性をもち、樹脂結合相に含まれることで樹脂結合相の剛性を高めて研削面における摩耗を減らすとともに、砥粒保持力を向上させ超砥粒の早すぎる脱落を防止する効果が得られるという性質を有する。
【００１１】
本発明によれば、これらアモルファスカーボンとファイバーカーボンの両フィラーを、ファイバーカーボンが１に対してアモルファスカーボンが０．８〜１．２となる比率で樹脂結合相に混ぜ合わせることで、ファイバーカーボンが超砥粒を包む樹脂結合相の強度を上げるとともに、アモルファスカーボンを保持するような働きをするので、アモルファスカーボンのもつ固体潤滑性を有効に利用できる。これにより、研削抵抗を低減させて砥石の切れ味を良くし、研削比を向上させ寿命を長くできる。また、アモルファスカーボンを保持するような働きをするフィラーとしてカーボンファイバーの代わりにＳｉＣファイバーによるフィラーも考えられるが、ＳｉＣファイバーはカーボンファイバーと比較して固体潤滑性が小さいために、本発明には不適である。
【００１２】
また、ファイバーカーボンを１としたときのアモルファスカーボンの比率が０．８より小さいと、アモルファスカーボンの占める比率が小さくなって潤滑性が得られず、研削抵抗が大きくなって切れ味が悪化する。一方、ファイバーカーボンを１としたときのアモルファスカーボンの比率が１．２より大きいと、ファイバーカーボンの占める比率が小さくなり、ファイバーカーボンによってアモルファスカーボンを保持する役目を十分に果たさず、研削比が落ちて寿命が短くなる。
【００１３】
また、アモルファスカーボン及びファイバーカーボンの含有比率が４５％より大きいと、樹脂結合相の強度低下が無視できず、耐摩耗性と研削比が落ちて寿命が短くなり、一方、アモルファスカーボン及びファイバーカーボンの含有比率が２５％より小さいと、研削抵抗が上がって、切れ味が悪くなる。
【００１４】
また、本発明はクリープフィード研削のような、通常の往復研削よりもかなり深い切り込みが与えられ、かつテーブルの送り速度がきわめて遅く一方向に研削が進んでいくような場合や、サーメットや超硬などの難削材を研削する場合に用いられてよりよい効果を奏する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付した図面を参照しながら説明する。
図１は本実施形態によるレジンボンド砥石の砥粒層の要部拡大断面図である。
【００１６】
図１に示す本実施形態によるレジンボンド砥石１は、砥粒層２の組成に主たる特徴を有するものであり、砥石の形状や寸法はいかなるものであってもよい。例えば、台金の外周または端面に砥粒層２を形成したものであってもよいし、台金を使用せず砥粒層２そのものによって砥石を形成したものであってもよい。また、砥石の形状はホイール型、カップ型、総型、セグメント砥石、内周研削砥石など従来使用されている如何なる形式であってもよい。
【００１７】
そして、図１に示すように、レジンボンド砥石１は、ダイヤモンドやＣＢＮ等の超砥粒４が樹脂結合相３中に分散されてなる砥粒層２を有するレジンボンド砥石であって、樹脂結合相３は、熱硬化性樹脂を主組成物とする母相中に、アモルファスカーボン５とファイバーカーボン６とがフィラーとして分散配置されており、その混合割合はファイバーカーボン６を１としたときにアモルファスカーボン５が０．８〜１．２であり、なおかつ、アモルファスカーボン５及びファイバーカーボン６の両フィラーは、その含有比率が超砥粒４を除く樹脂結合相３の２５〜４５ｖｏｌ％である。
【００１８】
樹脂結合相３の母相を構成する熱硬化性樹脂としては、熱硬化性ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、またはポリスチルピリジン樹脂などが使用可能である。中でも本発明に特に好適なものは、熱硬化性ポリイミド樹脂またはフェノール樹脂である。
【００１９】
また、樹脂結合相３中に分散配置されるファイバーカーボン６は通常の長繊維状のファイバーカーボンを粉砕して繊維長の分布があるピーク値をもった正規分布を呈するものとし、その形状は線径（平均直径）が５〜１０μｍ、繊維長（平均長さ）が１０〜１０００μｍのものが好適である。このようなファイバーカーボン６を用いることにより、樹脂結合相３中での分散性が向上し、本実施形態においてよりよい効果を得ることができる。
【００２０】
アモルファスカーボン５は固体潤滑性があるが、球状をなすため樹脂結合相３の保持力を低下させ抗折強度が小さいため、樹脂結合相３に含まれることにより、レジンボンド砥石１の切れ味を良くすることができるが、寿命が短くなるという性質を有する。
これに対し、ファイバーカーボン６は樹脂結合相３の剛性を高めて研削面における摩耗を減らすとともに、砥粒保持力を向上させ超砥粒４の早すぎる脱落を防止する効果が得られるという性質を有する。
【００２１】
本実施形態のレジンボンド砥石１によれば、これらアモルファスカーボン５とファイバーカーボン６の両フィラーを、ファイバーカーボン６を１としたときにアモルファスカーボン５が０．８〜１．２となる比率で樹脂結合相に混ぜ合わせることで、ファイバーカーボン６が超砥粒４をつつむ樹脂結合相３の強度を上げるとともにアモルファスカーボン５を３次元的に保持するような働きをして樹脂結合相３の強度をより高めることができる。それら両フィラーの相乗効果によって、アモルファスカーボン５の固体潤滑性を有効に引き出し、研削抵抗を低減させてレジンボンド砥石１の切れ味を良くするとともに、ファイバーカーボン６が樹脂結合相３の剛性を高く保ち、研削比を向上させて寿命を長くすることができる。
【００２２】
また、ファイバーカーボン６を１としたときのアモルファスカーボン５の比率が０．８より小さいと、アモルファスカーボン５の占める比率が小さくなって潤滑性が得られず、研削抵抗が大きくなって切れ味が悪化する。一方、ファイバーカーボン６を１としたときのアモルファスカーボン５の比率が１．２より大きいと、ファイバーカーボン６の占める比率が小さくなり、ファイバーカーボン６によってアモルファスカーボン５を保持する役目を果たさず、研削比が落ちて寿命が短くなる。
【００２３】
また、アモルファスカーボン５及びファイバーカーボン６の含有比率が４５％より大きいと、樹脂結合相３の強度低下が無視できず、耐摩耗性と研削比が落ちて寿命が短くなり、一方、アモルファスカーボン５及びファイバーカーボン６の含有比率が２５％より小さいと、研削抵抗が上がって、切れ味が悪くなる。
【００２４】
【実施例】
以下、各種の組成を有するレジンボンド砥石を用いて、研削試験を行った。
【００２５】
〔試験１〕
難削材である被削材としてＴｉＣＮ（Ｎｉ−Ｃｏ系サーメット）を使用し、フィラーとしてアモルファスカーボンとファイバーカーボンとが樹脂結合相中に分散配置されたレジンボンド砥石（実施例１〜９，比較例１〜２１）を用いて、サーメットのクリープフィード研削試験を行い、得られた結果から研削抵抗（法線方向）及び研削比を比較した。その結果を表１に示す。
【００２６】
【表１】

【００２７】
・共通寸法、材料等
実施例１〜９、比較例１〜２１によるレジンボンド砥石はＪＩＳ規格１Ａ１型砥石でその寸法は、外径２００ｍｍ×砥石厚さ７ｍｍ×砥粒層厚さ３ｍｍ×内径５０．８ｍｍであり、超砥粒４として粒度２００メッシュの合成ダイヤモンド砥粒が用いられ、集中度が１００、グレードがＲである。
・研削条件
被削材として、ＴｉＣＮ（Ｎｉ−Ｃｏ系サーメット）を用い、砥石周速：２５ｍ／ｓｅｃ、切り込み：２ｍｍ、送り速度：５０ｍｍ／ｍｉｎ、アップカット方式の片側研削様式で湿式研削を行った。研削抵抗（法線方向）及び研削比はＴｉＣＮの加工量が３０ｃｃのときに計測を行った。
【００２８】
実施例１〜９及び比較例１〜２１の組成は表１に示されている通りであり、実施例１〜９及び比較例１〜２１のそれぞれにおいて樹脂結合相３中に含まれているアモルファスカーボン５の平均粒径が１０μｍ，３０μｍ，５０μｍである３種類の砥石を用いて上記のような研削条件で試験を行った。
ここで表１において、総フィラー比率とはアモルファスカーボン５及びファイバーカーボン６の両フィラーの超砥粒４を除く樹脂結合相３中の含有比率を示し、アモルファス／ファイバー割合とは、樹脂結合相３中に分散配置されているアモルファスカーボン５のファイバーカーボン６を１としたときの割合を示すものである。
さらに、実施例１〜９及び比較例１〜２１で樹脂結合相３中に含まれているファイバーカーボン６は線径（平均直径）が５〜１０μｍ、繊維長（平均長さ）が１０〜１０００μｍのものが用いられている。
【００２９】
表１に示されているように、とくに本発明の範囲内にある実施例１〜９は、研削抵抗（法線抵抗）が小さくて切れ味の良い砥石であることがわかり、さらに研削比が大きくて寿命の長い砥石であることもわかる。また、本発明の範囲から外れるにしたがい、研削抵抗（法線方向）が大きくなり、研削比が小さくなって試験結果が悪化した。
【００３０】
ここで、総フィラー比率が２５％と共通しているが、アモルファス／ファイバー割合が０．８である実施例１とアモルファス／ファイバー割合が０．６である比較例６とを比較すると、実施例１は比較例６よりも研削抵抗（法線方向）が小さく、研削比が大きいので、実施例１の方が比較例６より切れ味が良く、寿命も長いことがわかる。さらに、同じく総フィラー比率が２５パーセントと共通しているが、アモルファス／ファイバー割合が１．２である実施例３とアモルファス／ファイバー割合が１．４である比較例７とを比較すると、実施例３は比較例７よりも研削抵抗（法線方向）が小さく、研削比が大きいので、実施例３の方が比較例７より切れ味が良く、寿命も長いことがわかる。
【００３１】
また、総フィラー比率が３５％と共通しているが、アモルファス／ファイバー割合が０．８である実施例４とアモルファス／ファイバー割合が０．６である比較例８とを比較すると、実施例４は比較例８よりも研削抵抗（法線方向）が小さく、研削比が大きいので、実施例４の方が比較例８より切れ味が良く、寿命も長いことがわかる。さらに、同じく総フィラー比率が３５パーセントと共通しているが、アモルファス／ファイバー割合が１．２である実施例６とアモルファス／ファイバー割合が１．４である比較例９とを比較すると、実施例６は比較例９よりも研削抵抗（法線方向）が小さく、研削比が大きいので、実施例６の方が比較例９より切れ味が良く、寿命も長いことがわかる。
【００３２】
また、総フィラー比率が４５％と共通しているが、アモルファス／ファイバー割合が０．８である実施例７とアモルファス／ファイバー割合が０．６である比較例１０とを比較すると、実施例７は比較例１０よりも研削抵抗（法線方向）が小さく、研削比が大きいので、実施例７の方が比較例１０より切れ味が良く、寿命も長いことがわかる。さらに、同じく総フィラー比率が４５パーセントと共通しているが、アモルファス／ファイバー割合が１．２である実施例９とアモルファス／ファイバー割合が１．４である比較例１１とを比較すると、実施例９は比較例１１よりも研削抵抗（法線方向）が小さく、研削比が大きいので、実施例９の方が比較例１１より切れ味が良く、寿命も長いことがわかる。
【００３３】
ここで、アモルファス／ファイバー割合が０．８と共通しているが、総フィラー比率が２５％である実施例１と総フィラー比率が２０％である比較例２とを比較すると、実施例１は比較例２よりも研削抵抗（法線方向）が小さく、研削比が大きいので、実施例１の方が比較例２より切れ味が良く、寿命も長いことがわかる。また、アモルファス／ファイバー割合が１．２と共通しているが、総フィラー比率が２５％である実施例３と総フィラー比率が２０％である比較例４とを比較すると、実施例３は比較例４よりも研削抵抗（法線方向）が小さく、研削比が大きいので、実施例３の方が比較例４より切れ味が良く、寿命も長いことがわかる。
【００３４】
また、アモルファス／ファイバー割合が０．８と共通しているが、総フィラー比率が４５％である実施例７と総フィラー比率が５０％である比較例１３とを比較すると、実施例７は比較例１３よりも研削抵抗（法線方向）が小さく、研削比が大きいので、実施例７の方が比較例１３より切れ味が良く、寿命も長いことがわかる。また、アモルファス／ファイバー割合が１．２と共通しているが、総フィラー比率が４５％である実施例９と総フィラー比率が５０％である比較例１５とを比較すると、実施例９は比較例１５よりも研削抵抗（法線方向）が小さく、研削比が大きいので、実施例９の方が比較例１５より切れ味が良く、寿命も長いことがわかる。
以上、表１に示されているように、とくに本発明の範囲内にある実施例１〜９は、比較例１〜２１と比べて、研削抵抗（法線方向）、研削比のすべてにおいて良好な結果が得られた。このことにより本発明の範囲限定が好適であることがわかる。
【００３５】
〔試験２〕
難削材として棒状をなすＷＣ（Ｃｏ系超硬合金）を使用し、フィラーとしてアモルファスカーボンとファイバーカーボンとが樹脂結合相中に分散配置されたレジンボンド砥石（実施例１〜９，比較例１〜２１）、フィラーとしてアモルファスカーボンのみが樹脂結合相中に分散配置されたレジンボンド砥石（従来例１〜６）、フィラーとしてファイバーカーボンのみが樹脂結合相中に分散配置されたレジンボンド砥石（従来例７〜１２）、フィラーとしてアモルファスカーボンとＳｉＣとが樹脂結合相中に分散配置されたレジンボンド砥石（従来例１３〜４２）及びフィラーとしてアモルファスカーボンとＳｉＣファイバーとが樹脂結合相中に分散配置されたレジンボンド砥石（従来例４３〜７２）を用いて、フルーティング試験（超硬ドリルの切屑排出溝加工試験）を行い、得られた結果から主軸電流値（スピンドル動力値）及び溝加工できた本数を比較した。その結果を表２〜表６に示す。
【００３６】
【表２】

【００３７】
【表３】

【００３８】
【表４】

【００３９】
【表５】

【００４０】
【表６】

【００４１】
・共通寸法、材料等
実施例１〜９，比較例１〜２１及び従来例１〜７２によるレジンボンド砥石はＪＩＳ規格３ＦＦ１型砥石でその寸法は、外径２００ｍｍ×砥石厚さ６ｍｍ×砥粒層厚さ５ｍｍ×内径５０．８ｍｍであり、超砥粒４として粒度２３０メッシュの合成ダイヤモンド砥粒が用いられ、集中度が１００、グレードがＲである。
・研削条件
被削材として、直径８ｍｍの棒状をなすＷＣ（Ｃｏ系超硬合金）を用い、砥石周速：３０ｍ／ｓｅｃ、切り込み：３ｍｍ、送り速度：２００ｍｍ／ｍｉｎ、ダウンカット方式の片側研削様式で湿式研削を行った。
【００４２】
ここで、表２〜表６に示されている主軸電流値とは研削の際にスピンドルの動力変化（モーターへかかる負荷を評価している）を測定したものであり、砥石の研削特性のうちの切れ味を評価するのに用いられ、この主軸電流値が小さいほど切れ味のよい砥石である。
また、加工本数とは砥石の形状崩れが発生して切屑排出溝の形状不良が発生するまでに加工できた超硬ドリルの本数を示すものであり、詳しくは図２に示すように、代金Ｃに取り付けられて、超硬ドリルＡの切屑排出溝Ｂを研削加工しているレジンボンド砥石１の図２における砥石厚さｔ２（試験２による本実施例において、図２における砥石厚さｔ１は６ｍｍ）が３ｍｍを下回るまでに加工できた本数を示すものである。
【００４３】
まず、表２に示されたアモルファスカーボン５とファイバーカーボン６とが樹脂結合相３中に分散配置されているレジンボンド砥石１を用いて行った研削試験の結果について検討する。ここで、実施例１〜９，比較例１〜２１の各種組成は表２に示す通りであり、総フィラー比率とは、アモルファスカーボン５及びファイバーカーボン６の両フィラーの超砥粒４を除く樹脂結合相３中の含有比率を示し、アモルファス／ファイバー割合とは、樹脂結合相３中に分散配置されているアモルファスカーボン５のファイバーカーボン６を１としたときの割合を示すものである。また、実施例１〜９，比較例１〜２１のそれぞれについてはアモルファスカーボン５の平均粒経が１０μｍ，２０μｍ，３０μｍと３種類の砥石を用いて試験を行った。
さらに、実施例１〜９及び比較例１〜２１で樹脂結合相３中に含まれているファイバーカーボン６は線径（平均直径）が５〜１０μｍ、繊維長（平均長さ）が１０〜１０００μｍのものが用いられている。
【００４４】
表２に示されているように、とくに本発明の範囲内にある実施例１〜９は、比較例１〜２１と比べて、主軸電流値が小さく、切れ味の良い砥石であることがわかり、さらに、加工本数が多く、寿命の長い砥石であることもわかる。また、本発明の範囲から外れるにしたがい、主軸電流値が大きくなり、加工本数が少なくなって試験結果が悪化した。
【００４５】
ここで、総フィラー比率が２５％と共通しているが、アモルファス／ファイバー割合が０．８である実施例１とアモルファス／ファイバー割合が０．６である比較例６とを比較すると、実施例１は比較例６よりも主軸電流値が小さく、加工本数が多いので、実施例１の方が比較例６より切れ味が良く、寿命も長いことがわかる。さらに、同じく総フィラー比率が２５パーセントと共通しているが、アモルファス／ファイバー割合が１．２である実施例３とアモルファス／ファイバー割合が１．４である比較例７とを比較すると、実施例３は比較例７よりも主軸電流値が小さく、加工本数が多いので、実施例３の方が比較例７より切れ味が良く、寿命も長いことがわかる。
【００４６】
また、総フィラー比率が３５％と共通しているが、アモルファス／ファイバー割合が０．８である実施例４とアモルファス／ファイバー割合が０．６である比較例８とを比較すると、実施例４は比較例８よりも主軸電流値が小さく、加工本数が多いので、実施例４の方が比較例８より切れ味が良く、寿命も長いことがわかる。さらに、同じく総フィラー比率が３５パーセントと共通しているが、アモルファス／ファイバー割合が１．２である実施例６とアモルファス／ファイバー割合が１．４である比較例９とを比較すると、実施例６は比較例９よりも主軸電流値が小さく、加工本数が多いので、実施例６の方が比較例９より切れ味が良く、寿命も長いことがわかる。
【００４７】
また、総フィラー比率が４５％と共通しているが、アモルファス／ファイバー割合が０．８である実施例７とアモルファス／ファイバー割合が０．６である比較例１０とを比較すると、実施例７は比較例１０よりも主軸電流値が小さく、加工本数が多いので、実施例７の方が比較例１０より切れ味が良く、寿命も長いことがわかる。さらに、同じく総フィラー比率が４５パーセントと共通しているが、アモルファス／ファイバー割合が１．２である実施例９とアモルファス／ファイバー割合が１．４である比較例１１とを比較すると、実施例９は比較例１１よりも主軸電流値が小さく、加工本数が多いので、実施例９の方が比較例１１より切れ味が良く、寿命も長いことがわかる。
【００４８】
ここで、アモルファス／ファイバー割合が０．８と共通しているが、総フィラー比率が２５％である実施例１と総フィラー比率が２０％である比較例２とを比較すると、実施例１は比較例２よりも主軸電流値が小さく、加工本数が多いので、実施例１の方が比較例２より切れ味が良く、寿命も長いことがわかる。また、アモルファス／ファイバー割合が１．２と共通しているが、総フィラー比率が２５％である実施例３と総フィラー比率が２０％である比較例４とを比較すると、実施例３は比較例４よりも主軸電流値が小さく、加工本数が多いので、実施例３の方が比較例４より切れ味が良く、寿命も長いことがわかる。
【００４９】
また、アモルファス／ファイバー割合が０．８と共通しているが、総フィラー比率が４５％である実施例７と総フィラー比率が５０％である比較例１３とを比較すると、実施例７は比較例１３よりも主軸電流値が小さく、加工本数が多いので、実施例７の方が比較例１３より切れ味が良く、寿命も長いことがわかる。また、アモルファス／ファイバー割合が１．２と共通しているが、総フィラー比率が４５％である実施例９と総フィラー比率が５０％である比較例１５とを比較すると、実施例９は比較例１５よりも主軸電流値が小さく、加工本数が多いので、実施例９の方が比較例１５より切れ味が良く、寿命も長いことがわかる。
以上、表２に示されるように、とくに本発明の範囲内にある実施例１〜９は、比較例１〜２１と比べて、主軸電流値、加工本数のすべてにおいて、良好な結果が得られた。このことにより本発明の範囲限定は好適であることがわかる。
【００５０】
次に、表３に示されたアモルファスカーボンのみが樹脂結合相中に分散配置されているレジンボンド砥石を用いて行った研削試験の結果について検討する。ここで、従来例１〜６の各種組成は表３に示す通りであり、総フィラー比率とはアモルファスカーボンの超砥粒を除く樹脂結合相中の含有比率を示すものである。また、従来例１〜６のそれぞれについてアモルファスカーボンの平均粒経が１０μｍ，２０μｍ，３０μｍと３種類の砥石を用いて試験を行った。
【００５１】
表３に示されているように、従来例１〜６は樹脂結合相中にフィラーとして分散配置されるのがアモルファスカーボンのみであるために、樹脂結合相中から脱落しやすく、潤滑性が得られないので、主軸電流値が大きく、かつ加工本数が少ない。
また、表２に示すアモルファスカーボン５とファイバーカーボン６とがフィラーとして用いられた本発明によるレジンボンド砥石１の研削試験結果と、総フィラー比率が同じであるもの同士比較しても、従来例１〜６による砥石は主軸電流値が大きく、さらに加工本数が少ないので、切れ味が悪く、寿命の短い砥石であることがわかる。
【００５２】
次に、表４に示されたファイバーカーボンのみが樹脂結合相中に分散配置されているレジンボンド砥石を用いて行った研削試験の結果について検討する。ここで、従来例７〜１２の各種組成は表４に示す通りであり、総フィラー比率とはファイバーカーボンの超砥粒を除く樹脂結合相中の含有比率を示すものである。さらに、従来例７〜１２で樹脂結合相中に含まれているファイバーカーボンは線径（平均直径）が５〜１０μｍ、繊維長（平均長さ）が１０〜１０００μｍのものが用いられている。
【００５３】
表４に示されているように、従来例７〜１２はファイバーカーボンのみが樹脂結合相中に分散配置されているために、十分な固体潤滑性が得られず、主軸電流値が大きく、加工本数が少なくなった。
また、表２に示す本発明によるレジンボンド砥石１の研削試験結果と、総フィラー比率が同じであるもの同士比較しても、従来例７〜１２による砥石は主軸電流値が大きく、切れ味が悪く、さらに加工本数が少なく、寿命の短い砥石であることがわかる。
【００５４】
次に、表５に示されたアモルファスカーボンとＳｉＣとが樹脂結合相中に分散配置されているレジンボンド砥石を用いて行った研削試験の結果について検討する。ここで、従来例１３〜４２の各種組成は表５に示す通りであり、総フィラー比率とはアモルファスカーボン及びＳｉＣの両フィラーの超砥粒４を除く樹脂結合相中の含有比率を示し、アモルファス／ＳｉＣ割合とは、樹脂結合相中に分散配置されているアモルファスカーボンのＳｉＣを１としたときの割合を示すものである。また、従来例１３〜４２のそれぞれについてアモルファスカーボンの平均粒経が１０μｍ，２０μｍ，３０μｍと３種類の砥石を用いて試験を行った。
【００５５】
表５に示されているように、従来例１３〜４２はアモルファスカーボンとＳｉＣとが樹脂結合相中に分散配置されているが、アモルファスカーボンは樹脂結合相中に維持するだけの能力に乏しく、樹脂結合相中から脱落しやすいために、樹脂結合相の強度が弱くなってしまい、加工本数が少なくなり、かつ主軸電流値も大きくなった。
また、表２に示された本発明によるレジンボンド砥石１の研削試験結果と、総フィラー比率や、その両フィラーの混合割合が同じであるもの同士比較しても、従来例１３〜４２による砥石は主軸電流値が大きく、切れ味が悪く、さらに加工本数が少なく、寿命の短い砥石であることがわかる。
【００５６】
次に、表６に示されたアモルファスカーボンとＳｉＣファイバーとが樹脂結合相中に分散配置されているレジンボンド砥石を用いて行った研削試験の結果について検討する。ここで、従来例４３〜７２の各種組成は表６に示す通りであり、総フィラー比率とはアモルファスカーボン及びＳｉＣファイバーの両フィラーの超砥粒を除く樹脂結合相中の含有比率を示し、アモルファス／ＳｉＣファイバー割合とは、樹脂結合相中に分散配置されているアモルファスカーボンのＳｉＣファイバーを１としたときの割合を示すものである。また、従来例４３〜７２のそれぞれについてアモルファスカーボンの平均粒経が１０μｍ，２０μｍ，３０μｍと３種類の砥石を用いて試験を行った。
【００５７】
表６に示されているように、従来例４３〜７２はアモルファスカーボンとＳｉＣファイバーとが樹脂結合相中に分散配置されているが、ＳｉＣファイバーは本発明による砥石に含まれているファイバーカーボンと比較して潤滑性がなく、その効果が本発明より劣るものであるため、主軸電流値が大きくなり、加工本数が少なくなった。
また、表２に示された本発明によるレジンボンド砥石の研削試験結果と、総フィラー比率や、その両フィラーの混合割合が同じであるもの同士比較しても、従来例４３〜７２による砥石は主軸電流値が大きく、切れ味が悪く、さらに、加工本数が少なく、寿命の短い砥石であることがわかる。
【００５８】
以上、試験１と試験２の結果より本発明によるレジンボンド砥石１は、とくにサーメットや超硬の研削において、従来のレジンボンド砥石より切れ味がよくかつ寿命の長い砥石であることがわかる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によるレジンボンド砥石は樹脂結合相中に超砥粒が分散配置されてなるレジンボンド砥石において、前記樹脂結合相中にアモルファスカーボンとファイバーカーボンとがフィラーとして分散配置されており、その混合割合はファイバーカーボンを１としたときにアモルファスカーボンが０．８〜１．２であり、アモルファスカーボン及びファイバーカーボンの両フィラーの含有比率が超砥粒を除く樹脂結合相の２５〜４５ｖｏｌ％であるから、アモルファスカーボンとファイバーカーボンのフィラーの相乗効果により、砥石の切れ味を良くして、寿命を長くすることができる。
とくにクリープフィード研削のような、深い切り込みが与えられ、送り速度も遅いような研削様式である場合や、サーメットや超硬などの硬い難削材を研削する場合に用いられて上記のような効果が特に顕著となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態におけるレジンボンド砥石の砥粒層の要部拡大断面図である。
【図２】レジンボンド砥石を用いてドリルの切屑排出溝加工研削を行う際の説明図である。
【符号の説明】
１レジンボンド砥石
２砥粒層
３樹脂結合相
４超砥粒
５アモルファスカーボン
６ファイバーカーボン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a resin bond grindstone suitable for heavy grinding of difficult-to-cut materials, and more particularly to a resin bond grindstone used for grinding carbide or cermet cutting tools, powder sintered parts, cast iron parts and the like.
[0002]
[Prior art]
A resin bond grindstone is a general term for a grindstone having an abrasive grain layer in which abrasive grains such as diamond are dispersed in a resin binder phase such as a phenolic resin. Since the projecting action, so-called self-sharpening action, is good, it has a characteristic that a relatively good sharpness can be obtained even in grinding difficult-to-cut materials that are difficult to grind with a grindstone using other types of binders. .
[0003]
Nowadays, many cermets, cemented carbides and hard ceramics, which are harder and harder to process than before, have appeared and are not only used in a wide range of fields, but also have higher rigidity and higher horsepower to improve processing efficiency. Grinding conditions are becoming more severe, such as using a grinding machine. In order to withstand such severe grinding conditions, for example, hard particles such as SiC are added as a filler and dispersed in the resin binder phase, increasing the rigidity of the resin binder phase and reducing wear on the grinding surface, Aiming at the effect of improving the abrasive grain holding power and preventing the superabrasive grains from falling off prematurely has been carried out, but although the life could be maintained to some extent, sufficient sharpness could not be obtained.
[0004]
Therefore, the present applicant has developed a resin bond grindstone as shown in Japanese Patent Application No. 2000-38653. This resin-bonded grindstone disperses and arranges amorphous carbon as a filler in the resin-bonded phase, and further disperses and arranges at least one of SiC, SiO2, Ag, Cu, and Ni as fillers. It is aimed to obtain the above effect and to keep the sharpness of the grindstone and the dischargeability of the chips good.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, since amorphous carbon is in the form of particles (for example, spherical), it has poor ability to maintain in the resin-bound phase, and easily falls off from the resin-bound phase. The strength of the binder phase becomes weak, and the superabrasive grains cannot be sufficiently retained. As a result, the shape change of the grindstone progressed more quickly, and a satisfactory one for the life of the grindstone was not obtained.
[0006]
In addition, in the case of creep feed grinding in which a deep cut is given and the feed rate is slow and grinding is performed only in one direction (for example, when grinding a chip discharge groove of a drill by creep feed grinding as a cutting tool), amorphous In addition to the fact that the carbon itself is easy to fall off and the life of the grindstone is shortened, the chip dischargeability is lacking, so the chip is likely to clog due to the surface of the resin binder phase and the sharpness of the grindstone is reduced. To do.
Furthermore, even when grinding a cermet containing Ni and Co as a metal binder, since Ni and Co adhere to the surface of the grindstone, a clogging phenomenon occurs and the sharpness decreases.
[0007]
These clogging phenomena have a problem that they lead to processing damage to the workpiece, such as chipping (chip), grinding burn, and dimensional accuracy failure.
As a countermeasure when clogging occurs, dressing is performed to repair sharpness defects, but this dressing is generally made of SiC or Al. ₂ O _Three Forcibly rub the surface of the grindstone with a stick grindstone in which the ceramic powder is hardened with a glassy binder, so that the superabrasive grains fall off and the life of the grindstone is shortened.
[0008]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a resin-bonded grindstone that has a good sharpness even when grinding difficult-to-cut materials and has a long life.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems and achieve this object, the present invention provides a resin bond grindstone in which superabrasive grains are dispersed and arranged in a resin binder phase, wherein amorphous carbon and fiber carbon are contained in the resin binder phase. Are distributed as fillers, and the mixing ratio is 0.8 to 1.2 when the fiber carbon is 1, and the content ratio of both fillers of the amorphous carbon and the fiber carbon Is 25 to 45 vol% of the resin binder phase excluding the superabrasive grains.
[0010]
Amorphous carbon has solid lubricity and can improve the sharpness of the grindstone by being contained in the resin binder phase. In addition, fiber carbon has the same solid lubricity and is included in the resin binder phase to increase the rigidity of the resin binder phase and reduce wear on the ground surface. It has the property of improving and preventing the superabrasive grains from prematurely falling off.
[0011]
According to the present invention, both of these fillers of amorphous carbon and fiber carbon are mixed with the resin binder phase at a ratio of 0.8 to 1.2 of amorphous carbon to 1 of fiber carbon, so that the fiber carbon While increasing the strength of the resin binder phase surrounding the superabrasive grains and holding amorphous carbon, the solid lubricity of amorphous carbon can be used effectively. Thereby, grinding resistance can be reduced, the sharpness of the grindstone can be improved, the grinding ratio can be improved, and the life can be extended. In addition, a filler made of SiC fiber can be used instead of carbon fiber as a filler that functions to retain amorphous carbon. However, SiC fiber is less suitable for the present invention because it has lower solid lubricity than carbon fiber. It is.
[0012]
On the other hand, if the ratio of the amorphous carbon is less than 0.8 when the fiber carbon is 1, the ratio of the amorphous carbon is small, the lubricity cannot be obtained, the grinding resistance is increased, and the sharpness is deteriorated. On the other hand, if the ratio of amorphous carbon when the fiber carbon is set to 1 is greater than 1.2, the ratio occupied by the fiber carbon decreases, and the fiber carbon does not sufficiently hold the amorphous carbon and the grinding ratio decreases. This shortens the service life.
[0013]
Also, if the content ratio of amorphous carbon and fiber carbon is larger than 45%, the decrease in strength of the resin binder phase cannot be ignored, the wear resistance and grinding ratio are lowered, and the life is shortened. When the content ratio is less than 25%, the grinding resistance increases and the sharpness deteriorates.
[0014]
In addition, the present invention provides a deeper cut than ordinary reciprocating grinding, such as creep feed grinding, and the table feed speed is extremely slow, and grinding proceeds in one direction, or cermet or carbide. It can be used when grinding difficult-to-cut materials such as
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the abrasive layer of the resin bond grindstone according to the present embodiment.
[0016]
The resin-bonded grindstone 1 according to the present embodiment shown in FIG. 1 has main characteristics in the composition of the abrasive layer 2, and the grindstone may have any shape or size. For example, the abrasive grain layer 2 may be formed on the outer periphery or the end face of the base metal, or the grindstone may be formed by the abrasive grain layer 2 itself without using the base metal. The shape of the grindstone may be any type conventionally used, such as a wheel mold, a cup mold, a total mold, a segment grindstone, and an inner peripheral grindstone.
[0017]
As shown in FIG. 1, the resin bond grindstone 1 is a resin bond grindstone having an abrasive grain layer 2 in which superabrasive grains 4 such as diamond and CBN are dispersed in a resin binder phase 3. In phase 3, amorphous carbon 5 and fiber carbon 6 are dispersed as fillers in a matrix having a thermosetting resin as a main composition, and the mixing ratio is amorphous when fiber carbon 6 is 1. Carbon 5 is 0.8 to 1.2, and both fillers of amorphous carbon 5 and fiber carbon 6 are 25 to 45 vol% of the resin binder phase 3 excluding superabrasive grains 4.
[0018]
As the thermosetting resin constituting the matrix phase of the resin binder phase 3, a thermosetting polyimide resin, a phenol resin, or a polystilpyridine resin can be used. Of these, thermosetting polyimide resins or phenol resins are particularly suitable for the present invention.
[0019]
Further, the fiber carbon 6 dispersed and arranged in the resin binder phase 3 has a normal distribution having a peak value with a fiber length distribution obtained by pulverizing normal long fiber fiber carbon, and its shape is a line. It is preferable that the diameter (average diameter) is 5 to 10 μm and the fiber length (average length) is 10 to 1000 μm. By using such fiber carbon 6, the dispersibility in the resin binder phase 3 is improved, and a better effect can be obtained in this embodiment.
[0020]
Amorphous carbon 5 has solid lubricity, but since it has a spherical shape, the retention strength of the resin-bonded phase 3 is reduced and the bending strength is small. Therefore, the amorphous carbon 5 is included in the resin-bonded phase 3 to improve the sharpness of the resin bond grindstone 1. However, it has the property of shortening the lifetime.
On the other hand, the fiber carbon 6 has the property that the rigidity of the resin binder phase 3 is increased to reduce wear on the grinding surface, and the effect of preventing the preabrasion of the superabrasive grains 4 by improving the abrasive grain retention force. Have.
[0021]
According to the resin bond grindstone 1 of the present embodiment, both the fillers of the amorphous carbon 5 and the fiber carbon 6 are in a ratio such that the amorphous carbon 5 is 0.8 to 1.2 when the fiber carbon 6 is 1. By mixing with the binder phase, the fiber carbon 6 works to increase the strength of the resin binder phase 3 that encloses the superabrasive grains 4 and to hold the amorphous carbon 5 three-dimensionally. Can be increased. The synergistic effect of these two fillers effectively brings out the solid lubricity of the amorphous carbon 5, reduces the grinding resistance and improves the sharpness of the resin bond grindstone 1, and the fiber carbon 6 maintains the rigidity of the resin bonded phase 3 high. The life can be extended by improving the grinding ratio.
[0022]
Also, if the ratio of amorphous carbon 5 when fiber carbon 6 is set to 1 is less than 0.8, the ratio occupied by amorphous carbon 5 becomes small and lubricity cannot be obtained, and grinding resistance increases and sharpness deteriorates. To do. On the other hand, if the ratio of the amorphous carbon 5 when the fiber carbon 6 is set to 1 is larger than 1.2, the ratio occupied by the fiber carbon 6 decreases, and the fiber carbon 6 does not serve to hold the amorphous carbon 5 and is ground. The ratio drops and the life is shortened.
[0023]
On the other hand, if the content ratio of the amorphous carbon 5 and the fiber carbon 6 is larger than 45%, the strength reduction of the resin binder phase 3 cannot be ignored, the wear resistance and the grinding ratio are lowered, and the life is shortened. If the content ratio of the fiber carbon 6 is less than 25%, the grinding resistance increases and the sharpness deteriorates.
[0024]
【Example】
Hereinafter, a grinding test was performed using a resin bond grindstone having various compositions.
[0025]
[Test 1]
Resin bond grindstone in which TiCN (Ni-Co cermet) is used as a difficult-to-cut material and amorphous carbon and fiber carbon are dispersed and arranged in the resin-bonded phase as fillers (Examples 1 to 9, comparison) The cermet creep feed grinding test was performed using Examples 1 to 21), and the grinding resistance (normal direction) and the grinding ratio were compared from the obtained results. The results are shown in Table 1.
[0026]
[Table 1]

[0027]
・ Common dimensions, materials, etc.
The resin bond grindstones according to Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 21 are JIS standard 1A1 type grindstones whose dimensions are an outer diameter of 200 mm, a grindstone thickness of 7 mm, an abrasive layer thickness of 3 mm, and an inner diameter of 50.8 mm. Synthetic diamond abrasive grains having a particle size of 200 mesh are used as the abrasive grains 4, and the concentration degree is 100 and the grade is R.
・ Grinding conditions
As the work material, TiCN (Ni-Co cermet) was used, and the grinding wheel peripheral speed was 25 m / sec, the cutting was 2 mm, the feed rate was 50 mm / min, and wet grinding was performed in an up-cut type one-side grinding method. The grinding resistance (normal direction) and the grinding ratio were measured when the processing amount of TiCN was 30 cc.
[0028]
The compositions of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 21 are as shown in Table 1. Amorphous contained in the resin binder phase 3 in each of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 21 The average particle size of carbon 5 is 10 μm, 30 μm, 50 μm The test was conducted under the above-described grinding conditions using the three types of whetstones.
Here, in Table 1, the total filler ratio indicates the content ratio in the resin binder phase 3 excluding the superabrasive grains 4 of both fillers of amorphous carbon 5 and fiber carbon 6, and the amorphous / fiber ratio indicates the resin binder phase 3 The ratio when the fiber carbon 6 of the amorphous carbon 5 dispersed and arranged therein is set to 1 is shown.
Furthermore, the fiber carbon 6 contained in the resin binder phase 3 in Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 21 has a wire diameter (average diameter) of 5 to 10 μm and a fiber length (average length) of 10 to 1000 μm. Is used.
[0029]
As shown in Table 1, it can be seen that Examples 1 to 9, which are particularly within the scope of the present invention, are grinding wheels having a small grinding resistance (normal resistance) and good sharpness, and a large grinding ratio. It can also be seen that this is a long-life wheel. In addition, as it deviated from the scope of the present invention, the grinding resistance (normal direction) increased, the grinding ratio decreased, and the test results deteriorated.
[0030]
Here, when the total filler ratio is common with 25%, Example 1 in which the amorphous / fiber ratio is 0.8 is compared with Comparative Example 6 in which the amorphous / fiber ratio is 0.6. 1 has a smaller grinding resistance (normal direction) than Comparative Example 6 and a larger grinding ratio, so it can be seen that Example 1 is sharper and has a longer life than Comparative Example 6. In addition, when the total filler ratio is 25% in common, Example 3 in which the amorphous / fiber ratio is 1.2 is compared with Comparative Example 7 in which the amorphous / fiber ratio is 1.4. 3 has a smaller grinding resistance (in the normal direction) than Comparative Example 7 and a larger grinding ratio, so it can be seen that Example 3 has better sharpness and longer life than Comparative Example 7.
[0031]
Moreover, although the total filler ratio is common with 35%, Example 4 in which the amorphous / fiber ratio is 0.8 is compared with Comparative Example 8 in which the amorphous / fiber ratio is 0.6. Since the grinding resistance (in the normal direction) is smaller than that of Comparative Example 8 and the grinding ratio is large, it can be seen that Example 4 has better sharpness and longer life than Comparative Example 8. Furthermore, when the total filler ratio is 35% in common, Example 6 in which the amorphous / fiber ratio is 1.2 is compared with Comparative Example 9 in which the amorphous / fiber ratio is 1.4. 6 has a smaller grinding resistance (normal direction) than Comparative Example 9 and a larger grinding ratio. Therefore, it can be seen that Example 6 has better sharpness and longer life than Comparative Example 9.
[0032]
Moreover, although the total filler ratio is 45% in common, Example 7 in which the amorphous / fiber ratio is 0.8 is compared with Comparative Example 10 in which the amorphous / fiber ratio is 0.6. Since the grinding resistance (normal direction) is smaller than that of Comparative Example 10 and the grinding ratio is large, it can be seen that Example 7 has better sharpness and longer life than Comparative Example 10. Furthermore, when the total filler ratio is 45% in common, Example 9 where the amorphous / fiber ratio is 1.2 is compared with Comparative Example 11 where the amorphous / fiber ratio is 1.4. No. 9 has a smaller grinding resistance (in the normal direction) and a higher grinding ratio than Comparative Example 11, so that Example 9 is sharper and has a longer life than Comparative Example 11.
[0033]
Here, although the amorphous / fiber ratio is common with 0.8, when comparing Example 1 in which the total filler ratio is 25% and Comparative Example 2 in which the total filler ratio is 20%, Example 1 is Since the grinding resistance (normal direction) is smaller than that of Comparative Example 2 and the grinding ratio is large, it can be seen that Example 1 has better sharpness and longer life than Comparative Example 2. Moreover, although the amorphous / fiber ratio is common with 1.2, when comparing Example 3 in which the total filler ratio is 25% and Comparative Example 4 in which the total filler ratio is 20%, Example 3 is compared. Since the grinding resistance (normal direction) is smaller and the grinding ratio is larger than in Example 4, it can be seen that Example 3 is sharper and has a longer life than Comparative Example 4.
[0034]
Further, when Example 7 having a total filler ratio of 45% and Comparative Example 13 having a total filler ratio of 50% are compared with Example 7 having an amorphous / fiber ratio of 0.8, Example 7 is compared. Since the grinding resistance (in the normal direction) is smaller than that in Example 13 and the grinding ratio is large, it can be seen that Example 7 has better sharpness and longer life than Comparative Example 13. In addition, although the amorphous / fiber ratio is common with 1.2, when comparing Example 9 in which the total filler ratio is 45% and Comparative Example 15 in which the total filler ratio is 50%, Example 9 is compared. Since the grinding resistance (normal direction) is smaller and the grinding ratio is larger than in Example 15, it can be seen that Example 9 has better sharpness and longer life than Comparative Example 15.
As described above, as shown in Table 1, Examples 1 to 9 which are particularly within the scope of the present invention are good in all of the grinding resistance (normal direction) and the grinding ratio as compared with Comparative Examples 1 to 21. Results were obtained. This shows that the scope limitation of the present invention is suitable.
[0035]
[Test 2]
Resin bond grindstones (Examples 1-9, Comparative Example 1) in which rod-shaped WC (Co-based cemented carbide) is used as a difficult-to-cut material, and amorphous carbon and fiber carbon are dispersedly arranged in the resin binder phase as fillers. 21) Resin bond grindstone in which only amorphous carbon is dispersed and disposed in the resin bonded phase as filler (conventional examples 1 to 6), and resin bond grindstone in which only fiber carbon is dispersed in the resin bonded phase as filler (conventional) Examples 7 to 12), resin-bonded whetstones in which amorphous carbon and SiC are dispersed in the resin-bound phase as fillers (conventional examples 13 to 42), and amorphous carbon and SiC fibers as fillers are dispersed in the resin-bound phase Using a resin-bonded grinding wheel (conventional examples 43 to 72), a fluting test (carbide drill) Perform cutting chip discharging grooves test), the results obtained from the spindle current value (spindle power value) and compared the number that could be grooved. The results are shown in Tables 2-6.
[0036]
[Table 2]

[0037]
[Table 3]

[0038]
[Table 4]

[0039]
[Table 5]

[0040]
[Table 6]

[0041]
・ Common dimensions, materials, etc.
The resin bond grindstones according to Examples 1 to 9, Comparative Examples 1 to 21 and Conventional Examples 1 to 72 are JIS standard 3FF1 type grindstones, and the dimensions are as follows: outer diameter 200 mm × grindstone thickness 6 mm × abrasive layer thickness 5 mm × inner diameter 50 8 mm, synthetic diamond abrasive grains having a particle size of 230 mesh are used as the superabrasive grains 4, the concentration degree is 100, and the grade is R.
・ Grinding conditions
WC (Co-based cemented carbide) in the form of a rod with a diameter of 8 mm is used as the work material, grinding wheel peripheral speed: 30 m / sec, cutting depth: 3 mm, feed rate: 200 mm / min, wet by down-cut type one-side grinding method Grinding was performed.
[0042]
Here, the spindle current values shown in Tables 2 to 6 are those obtained by measuring the power change of the spindle during grinding (the load applied to the motor is evaluated). It is used to evaluate the sharpness of the wheel, and the smaller the main shaft current value, the better the sharpness of the grindstone.
Further, the number of machining indicates the number of carbide drills that can be machined until the shape of the grindstone is deformed and the chip discharge groove has a defective shape. Specifically, as shown in FIG. 2 of the resin bond grindstone 1 that is attached to the cemented carbide drill A and grinds the chip discharge groove B of the carbide drill A (in this embodiment according to Test 2, the grindstone thickness t1 in FIG. 2 is 6 mm). ) Indicates the number of pieces that can be processed before it falls below 3 mm.
[0043]
First, the results of a grinding test performed using the resin bond grindstone 1 in which the amorphous carbon 5 and the fiber carbon 6 shown in Table 2 are dispersed in the resin binder phase 3 will be examined. Here, various compositions of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 21 are as shown in Table 2, and the total filler ratio is a resin excluding superabrasive grains 4 of both fillers of amorphous carbon 5 and fiber carbon 6. The content ratio in the binder phase 3 is indicated, and the amorphous / fiber ratio indicates a ratio when the fiber carbon 6 of the amorphous carbon 5 dispersedly arranged in the resin binder phase 3 is set to 1. Moreover, about each of Examples 1-9 and Comparative Examples 1-21, the average particle diameter of the amorphous carbon 5 was tested using 3 types of grindstones, 10 micrometers, 20 micrometers, and 30 micrometers.
Furthermore, the fiber carbon 6 contained in the resin binder phase 3 in Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 21 has a wire diameter (average diameter) of 5 to 10 μm and a fiber length (average length) of 10 to 1000 μm. Is used.
[0044]
As shown in Table 2, it can be seen that Examples 1 to 9, which are particularly within the scope of the present invention, are smaller grinding wheel current values than Comparative Examples 1 to 21, and are sharp grinding wheels. Furthermore, it can be seen that this is a grindstone with a large number of processings and a long service life. Further, as the value deviated from the scope of the present invention, the spindle current value increased, the number of machining operations decreased, and the test results deteriorated.
[0045]
Here, when the total filler ratio is common with 25%, Example 1 in which the amorphous / fiber ratio is 0.8 is compared with Comparative Example 6 in which the amorphous / fiber ratio is 0.6. 1 shows that the spindle current value is smaller than that of Comparative Example 6 and the number of processed parts is larger, so that Example 1 is sharper and has a longer life than Comparative Example 6. In addition, when the total filler ratio is 25% in common, Example 3 in which the amorphous / fiber ratio is 1.2 is compared with Comparative Example 7 in which the amorphous / fiber ratio is 1.4. 3 shows that the spindle current value is smaller than that of Comparative Example 7 and the number of machining is larger, so that it is clear that Example 3 is sharper and has a longer life than Comparative Example 7.
[0046]
Moreover, although the total filler ratio is common with 35%, Example 4 in which the amorphous / fiber ratio is 0.8 is compared with Comparative Example 8 in which the amorphous / fiber ratio is 0.6. Since the spindle current value is smaller than that of Comparative Example 8 and the number of processed parts is large, it can be seen that Example 4 is sharper and has a longer life than Comparative Example 8. Furthermore, when the total filler ratio is 35% in common, Example 6 in which the amorphous / fiber ratio is 1.2 is compared with Comparative Example 9 in which the amorphous / fiber ratio is 1.4. 6 shows that the spindle current value is smaller than that of Comparative Example 9 and the number of processed parts is larger, so that Example 6 is sharper and has a longer life than Comparative Example 9.
[0047]
Moreover, although the total filler ratio is 45% in common, Example 7 in which the amorphous / fiber ratio is 0.8 is compared with Comparative Example 10 in which the amorphous / fiber ratio is 0.6. Since the spindle current value is smaller than that of Comparative Example 10 and the number of processed parts is large, it can be seen that Example 7 has better sharpness and longer life than Comparative Example 10. Furthermore, when the total filler ratio is 45% in common, Example 9 where the amorphous / fiber ratio is 1.2 is compared with Comparative Example 11 where the amorphous / fiber ratio is 1.4. 9 shows that the spindle current value is smaller than that of Comparative Example 11 and the number of machining is larger, so that it is clear that Example 9 has better sharpness and longer life than Comparative Example 11.
[0048]
Here, although the amorphous / fiber ratio is common with 0.8, when comparing Example 1 in which the total filler ratio is 25% and Comparative Example 2 in which the total filler ratio is 20%, Example 1 is Since the spindle current value is smaller than that of Comparative Example 2 and the number of machining is large, it can be seen that Example 1 is sharper and has a longer life than Comparative Example 2. Moreover, although the amorphous / fiber ratio is common with 1.2, when comparing Example 3 in which the total filler ratio is 25% and Comparative Example 4 in which the total filler ratio is 20%, Example 3 is compared. Since the spindle current value is smaller than in Example 4 and the number of machining is large, it can be seen that Example 3 is sharper and has a longer life than Comparative Example 4.
[0049]
Further, when Example 7 having a total filler ratio of 45% and Comparative Example 13 having a total filler ratio of 50% are compared with Example 7 having an amorphous / fiber ratio of 0.8, Example 7 is compared. Since the spindle current value is smaller than that in Example 13 and the number of machining is large, it can be seen that Example 7 has better sharpness and longer life than Comparative Example 13. In addition, although the amorphous / fiber ratio is common with 1.2, when comparing Example 9 in which the total filler ratio is 45% and Comparative Example 15 in which the total filler ratio is 50%, Example 9 is compared. Since the spindle current value is smaller than that in Example 15 and the number of machining is large, it can be seen that Example 9 is sharper and has a longer life than Comparative Example 15.
As described above, as shown in Table 2, in Examples 1 to 9, which are particularly within the scope of the present invention, good results were obtained in all of the spindle current value and the number of machining as compared with Comparative Examples 1 to 21. It was. This shows that the scope limitation of the present invention is suitable.
[0050]
Next, the results of a grinding test performed using a resin bond grindstone in which only amorphous carbon shown in Table 3 is dispersed and arranged in the resin binder phase will be examined. Here, various compositions of Conventional Examples 1 to 6 are as shown in Table 3, and the total filler ratio indicates a content ratio in the resin binder phase excluding superabrasive grains of amorphous carbon. In addition, each of the conventional examples 1 to 6 was tested using three types of grindstones with an average particle diameter of amorphous carbon of 10 μm, 20 μm, and 30 μm.
[0051]
As shown in Table 3, since Conventional Examples 1 to 6 are only amorphous carbon that is dispersed and disposed as a filler in the resin binder phase, it is easy to drop out of the resin binder phase, and lubricity is obtained. The spindle current value is big And the number of processing is small.
Moreover, even if it compares with the grinding test result of the resin bond grindstone 1 by this invention in which the amorphous carbon 5 and fiber carbon 6 which are shown in Table 2 were used as a filler, and the thing with the same total filler ratio, even if it compares the prior art example 1 It can be seen that the grindstone of No. 6 is a grindstone with a short spindle life and a short life because the spindle current value is large and the number of machining is small.
[0052]
Next, the results of a grinding test conducted using a resin bond grindstone in which only the fiber carbon shown in Table 4 is dispersedly arranged in the resin binder phase will be examined. Here, the various compositions of Conventional Examples 7 to 12 are as shown in Table 4, and the total filler ratio indicates the content ratio in the resin binder phase excluding the superabrasive grains of fiber carbon. Furthermore, the fiber carbon contained in the resin binder phase in Conventional Examples 7 to 12 has a wire diameter (average diameter) of 5 to 10 μm and a fiber length (average length) of 10 to 1000 μm.
[0053]
As shown in Table 4, in the conventional examples 7 to 12, since only fiber carbon is dispersedly arranged in the resin binder phase, sufficient solid lubricity cannot be obtained, the spindle current value is large, and processing The number has decreased.
Moreover, even if it compares with the grinding test result of the resin bond grindstone 1 by this invention shown in Table 2, and the thing with the same total filler ratio, the grindstone by the prior art examples 7-12 has a large spindle current value, and its sharpness is bad. Further, it can be seen that the grindstone has a smaller number of machining and a short life.
[0054]
Next, the results of a grinding test performed using a resin bond grindstone in which amorphous carbon and SiC shown in Table 5 are dispersedly arranged in the resin binder phase will be examined. Here, various compositions of Conventional Examples 13 to 42 are as shown in Table 5, and the total filler ratio indicates the content ratio in the resin binder phase excluding superabrasive grains 4 of both amorphous carbon and SiC fillers, and is amorphous. The / SiC ratio indicates a ratio when the SiC of amorphous carbon dispersed in the resin binder phase is 1. Each of the conventional examples 13 to 42 was tested using three types of grindstones having an average particle diameter of amorphous carbon of 10 μm, 20 μm, and 30 μm.
[0055]
As shown in Table 5, in the conventional examples 13 to 42, amorphous carbon and SiC are dispersedly arranged in the resin binder phase, but the amorphous carbon has a poor ability to maintain in the resin binder phase, Since the resin-bonded phase easily falls off, the strength of the resin-bonded phase is weakened, the number of processed wires is reduced, and the spindle current value is also increased.
Moreover, even if it compares with the grinding test result of the resin bond grindstone 1 by this invention shown in Table 2, and the total filler ratio and the mixing ratio of both the fillers are the same, the grindstone by Conventional Examples 13-42 It can be seen that this is a grindstone having a large spindle current value, poor sharpness, a small number of machining, and a short life.
[0056]
Next, the results of a grinding test conducted using a resin bond grindstone in which amorphous carbon and SiC fibers shown in Table 6 are dispersedly arranged in the resin binder phase will be examined. Here, the various compositions of Conventional Examples 43 to 72 are as shown in Table 6, and the total filler ratio indicates the content ratio in the resin binder phase excluding superabrasive grains of both fillers of amorphous carbon and SiC fiber, and is amorphous. The / SiC fiber ratio indicates the ratio when the amorphous carbon SiC fiber dispersed in the resin bonded phase is 1. Each of the conventional examples 43 to 72 was tested using three types of grindstones having an average particle diameter of amorphous carbon of 10 μm, 20 μm, and 30 μm.
[0057]
As shown in Table 6, in the conventional examples 43 to 72, amorphous carbon and SiC fiber are dispersed and arranged in the resin binder phase, but SiC fiber is composed of fiber carbon contained in the grindstone according to the present invention. Compared to the present invention, there is no lubricity and the effect is inferior to that of the present invention, so that the spindle current value was increased and the number of machining operations was reduced.
Moreover, even if it compares with the grinding test result of the resin bond grindstone by this invention shown in Table 2, and the total filler ratio and those with the same mixing ratio of the both fillers, the grindstone by the conventional examples 43-72 is the same. It can be seen that this is a grindstone with a large spindle current value, poor sharpness, a small number of machining, and a short life.
[0058]
As described above, it can be seen from the results of Test 1 and Test 2 that the resin bond grindstone 1 according to the present invention is sharper and has a longer life than conventional resin bond grindstones, especially in cermet and cemented carbide grinding.
[0059]
【The invention's effect】
As described above, the resin-bonded grindstone according to the present invention is a resin-bonded grindstone in which superabrasive grains are dispersed and disposed in the resin-bonded phase, and amorphous carbon and fiber carbon are dispersed and disposed as fillers in the resin-bound phase. The The mixing ratio is 0.8 to 1.2 for amorphous carbon when the fiber carbon is 1, and the content ratio of both fillers of amorphous carbon and fiber carbon is 25 to 25 of the resin binder phase excluding superabrasive grains. 45 vol% Therefore, the sharpness of the grindstone can be improved and the life can be extended by the synergistic effect of the filler of amorphous carbon and fiber carbon.
The above effects are used especially when grinding is performed with a deep cutting depth and a slow feed rate, such as creep feed grinding, or when grinding hard difficult-to-cut materials such as cermet and carbide. Becomes particularly prominent.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a main part of an abrasive layer of a resin bond grindstone in the present embodiment.
FIG. 2 is an explanatory view when grinding a chip discharge groove machining of a drill using a resin bond grindstone.
[Explanation of symbols]
1 Resin bond whetstone
2 Abrasive layer
3 Resin bonded phase
4 Super abrasive grains
5 Amorphous carbon
6 Fiber carbon

Claims

樹脂結合相中に超砥粒が分散配置されてなるレジンボンド砥石において、
前記樹脂結合相中に、アモルファスカーボンとファイバーカーボンとがフィラーとして分散配置されており、その混合割合はファイバーカーボンを１としたときにアモルファスカーボンが０．８〜１．２であり、
なおかつ、前記アモルファスカーボン及び前記ファイバーカーボンの両フィラーの含有比率が前記超砥粒を除く前記樹脂結合相の２５〜４５ｖｏｌ％であることを特徴とするレジンボンド砥石。In a resin bond grindstone in which superabrasive grains are dispersed and arranged in a resin binder phase,
In the resin-bonded phase, amorphous carbon and fiber carbon are dispersed and arranged as fillers, and the mixing ratio is 0.8 to 1.2 when amorphous carbon is 1 when the fiber carbon is 1.
And the resin bond grindstone characterized by the content ratio of both the filler of said amorphous carbon and said fiber carbon being 25-45 vol% of the said resin bond phase except the said superabrasive grain.

請求項１に記載のレジンボンド砥石は、
クリープフィード研削用であることを特徴とするレジンボンド砥石。The resin bond grindstone according to claim 1 is
A resin-bonded grindstone for creep feed grinding.