JP4869695B2 - Vitrified grinding wheel manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、砥粒が溶融ガラス体により結合されたビトリファイド砥石の製造方法に関し、特に面粗さを細かく仕上げ加工可能な超仕上加工用のビトリファイド砥石に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a vitrified grindstone in which abrasive grains are bonded by a molten glass body, and more particularly to a vitrified grindstone for superfinishing capable of finely finishing the surface roughness.
ビトリファイド砥石を用いた研削加工においては、被加工物の削除量の増大と面粗さの向上とは相反する事項であり、砥粒を粗くしたりして被加工物の削除量が増大する組成にすれば面粗さが悪化し、砥粒を細かくしたりして被加工物の面粗さを細かくすると削除量が減少する性質がある。この点では、平滑な鏡面を得るための超仕上げ加工においても同様であり、最終的に目的とする鏡面を得るために、加工時間を長くしたり、粗仕上げ加工や上仕上げ加工を含む多段加工としたりすることが多い。このため、仕上比（＝被加工物削除量／砥石摩耗量）の高い砥石が望まれている。 In grinding using vitrified grindstones, increasing the amount of workpiece removal and improving surface roughness are contradictory matters, and the composition increases the amount of workpiece removal by roughening the abrasive grains. In this case, the surface roughness deteriorates, and if the surface roughness of the workpiece is reduced by making the abrasive grains finer, the amount of deletion is reduced. In this respect, the same applies to super-finishing to obtain a smooth mirror surface, and in order to finally obtain the target mirror surface, the processing time is increased, and multi-step processing including rough finishing and top finishing is performed. I often do it. For this reason, a grindstone having a high finish ratio (= workpiece removal amount / whetstone wear amount) is desired.
これに対し、特許文献１、特許文献２、特許文献３では、従来の一般砥粒を使用した超仕上砥石に微量の超砥粒すなわち窒化ホウ素砥粒（ＣＢＮ砥粒）およびダイヤモンド砥粒の少なくとも一方を混合させて、前記の問題を解決しようとしている。 In contrast, in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3, a superfinishing grindstone that uses conventional general abrasive grains is added to a trace amount of superabrasive grains, that is, boron nitride abrasive grains (CBN abrasive grains) and diamond abrasive grains. One of them is mixed to solve the above problem.
特許文献４では、微細砥粒を焼成させて凝集させた砥粒凝集体を用いた超仕上げ砥石にて鏡面加工が可能となることが報告されている。また、特許文献５では、砥粒凝集体の結合剤が砥石の結合剤よりも高い融点を有するガラスを用いたビトリファイド超仕上砥石の製造方法が開示されている。また、特許文献６では、砥粒の４乃至５倍の凝集粒径を有する砥粒凝集体からなる超仕上砥石の製造方法が開示されている。 In Patent Document 4, it is reported that mirror finishing can be performed with a superfinishing grindstone using an abrasive aggregate obtained by firing and agglomerating fine abrasive grains. Further, Patent Document 5 discloses a method for producing a vitrified superfinishing grindstone using a glass in which the binder of the abrasive agglomerates has a higher melting point than the binder of the grindstone. Patent Document 6 discloses a method for producing a superfinishing grindstone made of an abrasive agglomerate having an agglomerated particle size 4 to 5 times that of abrasive grains.
また、特許文献７では、前記問題を解決するために２種の径サイズの気孔を設けた超仕上砥石が開示されている。また、特許文献８では、一次気孔を有する造粒小砥石から製造した２種の気孔を有する超仕上砥石の製造方法が開示されている。また、特許文献９では、砥粒凝集体を含む多孔製研磨製品および砥粒凝集体の製造方法が開示されている。
ところで、前述のように、超仕上加工は、被加工面を鏡面に仕上げることを目的とする工程であり、前工程で形成された面の粗さを除去するための加工削除量と最終面粗さと低砥石摩耗量とが同時に要求される。すなわち、仕上比が高く細かい面粗さで加工ができる超仕上砥石が求められる。しかし、上記従来の超仕上砥石においては、加工時間をかけたり工程を２以上に増加させたりする場合は、超仕上げ能率が下がり、ＣＢＮやダイヤモンドなどの超砥粒を加える場合は、超仕上砥石の製造コストや加工コストが高くなり、砥粒凝集体を含む砥石を用いる場合は、凝集体を製造する工程や工数がかかるため超仕上砥石の製造コストや加工コストが高くなるという問題が残されていた。このような問題は、必ずしも超仕上砥石だけのものではなく、被加工面が鏡面よりも粗い表面粗さを有する研削加工のための砥石でも同様に存在する。 By the way, as described above, the superfinishing process is a process aiming to finish the surface to be processed into a mirror surface, and the processing deletion amount and the final surface roughness for removing the roughness of the surface formed in the previous process. And a low grinding wheel wear amount are required at the same time. That is, there is a demand for a super-finishing grindstone that has a high finishing ratio and can be processed with fine surface roughness. However, in the conventional superfinishing grindstone, when the processing time is increased or the number of processes is increased to 2 or more, the superfinishing efficiency is lowered, and when superabrasive grains such as CBN and diamond are added, the superfinishing grindstone When using a grindstone that contains abrasive agglomerates, the process and man-hours for producing the agglomerates are required, which raises the problem that the production costs and processing costs of superfinishing grindstones increase. It was. Such a problem is not necessarily limited to the super-finishing grindstone, but also exists in the grindstone for grinding that has a surface roughness rougher than the mirror surface.
本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、製造コストや加工コストが低くしかも仕上比の高いビトリファイド砥石の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made against the background described above, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a vitrified grindstone having a low manufacturing cost and a low processing cost and a high finishing ratio.
本発明者等は以上の事情を背景として種々検討を重ねた結果、砥粒よりも粒径が十分に大きくし、粒度の分布範囲を順次狭くして行ったビトリファイド結合剤（粉体）を用いると、複数の砥粒が溶融ガラス体によって結合された砥粒凝集体を多数含むビトリファイド砥石を容易に製造でき、しかも、超砥粒をそれほど用いなくても、そのビトリファイド砥石は高い仕上比と細かい面粗さの被加工面とが得られることが見出された。このような現象は、超仕上砥石において特に顕著である。本発明はこの知見に基づいて為されたものである。 As a result of various investigations, the present inventors have used a vitrified binder (powder) obtained by making the particle size sufficiently larger than the abrasive grains and sequentially narrowing the particle size distribution range. In addition, a vitrified grindstone containing a large number of abrasive grains aggregates in which a plurality of abrasive grains are bonded together by a molten glass body can be easily manufactured. It has been found that a surface having a rough surface can be obtained. Such a phenomenon is particularly remarkable in the superfinishing grindstone. The present invention has been made based on this finding.
すなわち、上記目的を達成するための請求項１に係る発明の要旨とするところは、砥粒が溶融ガラス体により結合されたビトリファイド砥石の製造方法であって、前記溶融ガラス体の材料として、前記砥粒の平均粒径に対して１．４乃至２．６倍の範囲内の平均粒径を有するビトリファイド結合剤が用いられ、そのビトリファイド結合剤は、６７乃至９９％の範囲内の変動係数を有することを特徴とする。
That is, the gist of the invention according to claim 1 for achieving the above object is a method for producing a vitrified grindstone in which abrasive grains are bonded by a molten glass body, and the material for the molten glass body includes A vitrified binder having an average particle size in the range of 1.4 to 2.6 times the average particle size of the abrasive grains is used, and the vitrified binder has a coefficient of variation in the range of 67 to 99 %. It is characterized by having.
また、請求項２に係る発明の要旨とするところは、前記請求項１に係る発明において、(a) 前記砥粒、前記ビトリファイド結合剤、成形バインダー、気孔形成剤を混合する攪拌工程と、(b) その攪拌工程において混合された混合材料を所定の形状に加圧成形して成形品を作成する成形工程と、(c) その成形工程において成形された成形品を焼成して前記ビトリファイド結合剤を溶融させ、該成形品を焼結させる焼成工程とを、含むことを特徴とする。
Further, the gist of the invention according to claim 2 is that, in the invention according to claim 1 , (a) a stirring step of mixing the abrasive grains, the vitrified binder, a molding binder, and a pore forming agent; b) a molding step in which the mixed material mixed in the stirring step is pressure-molded into a predetermined shape to form a molded product; and (c) the vitrified binder obtained by firing the molded product molded in the molding step. And a firing step of sintering the molded product.
また、請求項３に係る発明の要旨とするところは、前記請求項１または２のいずれかに係る発明において、前記ビトリファイド砥石は超仕上げに用いられるものであることを特徴とする。
The gist of the invention according to claim 3 is that, in the invention according to claim 1 or 2 , the vitrified grindstone is used for superfinishing.
また、請求項４に係る発明の要旨とするところは、前記請求項３に係る発明において、前記砥粒は、アルミナまたはシリコンカーバイト、或いはそれらの混合物である。
The gist of the invention according to claim 4 is the invention according to claim 3 , wherein the abrasive grains are alumina, silicon carbide, or a mixture thereof.
上記請求項１に係る発明のビトリファイド砥石の製造方法によれば、前記溶融ガラス体の材料として、前記砥粒の平均粒径に対して１．４乃至２．６倍の範囲内の十分に大きい平均粒径を有するビトリファイド結合剤が用いられることから、複数の砥粒が溶融ガラス体によって結合された砥粒凝集体が好適に多数形成されるので、その砥粒凝集体を通常の焼成工程を経ることにより多数含むビトリファイド砥石を容易に且つ安価に製造でき、しかも、超砥粒をそれほど用いなくても、そのビトリファイド砥石は高い仕上比と細かい面粗さの被加工面とが同時に得られる。また、前記ビトリファイド結合剤は、６７乃至９９％の範囲内の変動係数を有することから、一層高い仕上比と細かい面粗さの被加工面とが同時に得られる。
According to the manufacturing method of the vitrified grindstone of the invention according to claim 1, the material of the molten glass body is sufficiently large in the range of 1.4 to 2.6 times the average grain size of the abrasive grains. Since a vitrified binder having an average particle size is used, a large number of abrasive agglomerates in which a plurality of abrasive grains are bonded by a molten glass body are suitably formed. As a result, a large number of vitrified grindstones can be produced easily and inexpensively, and the vitrified grindstone can simultaneously obtain a work surface having a high finish ratio and fine surface roughness without using superabrasive grains so much. Further, since the vitrified binder has a coefficient of variation within the range of 67 to 99 %, it is possible to obtain a higher finish ratio and a work surface with finer surface roughness at the same time.
また、請求項２に係る発明のビトリファイド砥石の製造方法によれば、(a) 前記砥粒、前記ビトリファイド結合剤、成形バインダー、気孔形成剤を混合する攪拌工程と、(b) その攪拌工程において混合された混合材料を所定の形状に加圧成形して成形品を作成する成形工程と、(c) その成形工程において成形された成形品を焼成して前記ビトリファイド結合剤を溶融させ、該成形品を焼結させる焼成工程とを、含むことから、高い仕上比と細かい面粗さの被加工面とが同時に得られるビトリファイド砥石を製造することができる。
Moreover, according to the manufacturing method of the vitrified grindstone of the invention which concerns on Claim 2 , (a) The stirring process which mixes the said abrasive grain, the said vitrified binder, a shaping | molding binder, and a pore formation agent, (b) In the stirring process A molding step in which the mixed material is pressure-molded into a predetermined shape to create a molded product; and (c) the molded product molded in the molding step is fired to melt the vitrified binder, and the molding is performed. Since it includes a firing step for sintering the product, a vitrified grindstone that can simultaneously obtain a work surface having a high finishing ratio and fine surface roughness can be produced.
また、請求項３に係る発明のビトリファイド砥石の製造方法によれば、前記ビトリファイド砥石は、超仕上げに用いられるものであることから、超仕上加工において高い仕上比と細かい面粗さの被加工面とが同時に得られる超仕上用のビトリファイド砥石を製造することができる。
Moreover, according to the manufacturing method of the vitrified whetstone of the invention which concerns on Claim 3 , since the said vitrified whetstone is used for super finishing, the to-be-processed surface of high finishing ratio and fine surface roughness in super finishing Can be manufactured at the same time.
また、請求項４に係る発明のビトリファイド砥石の製造方法によれば、前記砥粒は、アルミナまたはシリコンカーバイト、或いはそれらの混合物であることから、超砥粒をそれ程用いなくても、超仕上加工において高い仕上比と細かい面粗さの被加工面とが同時に得られる超仕上用のビトリファイド砥石を製造することができる。 Further, according to the method for producing a vitrified grindstone of the invention according to claim 4 , since the abrasive grains are alumina, silicon carbide, or a mixture thereof, super finishing is achieved without using super abrasive grains so much. It is possible to manufacture a vitrified grindstone for superfinishing that can obtain a high finishing ratio and a work surface with fine surface roughness at the same time.
ここで、前記ビトリファイド結合剤は、好適には高い耐衝撃性及び耐熱性に優れたガラスの粉末であり、たとえば酸化物組成がＳｉＯ２５０〜８０重量％、Ｂ２Ｏ３１０〜２０重量％、Ａｌ２Ｏ３５〜１５重量％、ＣａＯ，ＭｇＯ，Ｋ２Ｏ，Ｎａ２Ｏから選択される金属酸化物の合計が８〜１５重量％とされたガラスフリット、或いは酸化物組成がＳｉＯ２７０〜９０重量％、Ｂ２Ｏ３１０〜２０重量％、Ａｌ２Ｏ３１〜５重量％、Ｎａ２Ｏ３１〜５重量％とされたガラスフリットなど、すなわち溶融後にフリット化した粉末ガラスから構成される。 Here, the vitrified binder is preferably a glass powder having high impact resistance and excellent heat resistance. For example, the oxide composition is 50 to 80% by weight of SiO 2 and 10 to 20% by weight of B 2 O 3. A glass frit in which the total of metal oxides selected from 5 to 15% by weight of Al 2 O 3 and CaO, MgO, K 2 O and Na 2 O is 8 to 15% by weight, or the oxide composition is SiO 2 70-90 wt%, B 2 O 3 10 to 20 wt%, Al 2 O 3 1 to 5 wt%, such as Na 2 O 3 1 to 5% by weight glass frit, i.e. fritted powder glass after melting Consists of
また、前記砥粒としては、一般砥粒、超砥粒などが用いられるが、ＷＡ砥粒で代表される酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）系のもの、ＧＣ砥粒で代表される炭化ケイ素（ＳｉＣ）系のもの、ジルコニアなどが好適に用いられる。また、必要に応じて、ＣＢＮやダイヤモンドなどの超砥粒、その他の砥粒が上記酸化アルミニウム系の砥粒および／または炭化ケイ素系の砥粒の混入されてもよい。 Further, as the abrasive grains, generally abrasive, silicon carbide superabrasive such as are used, those of aluminum oxide (Al 2 O 3) system represented by WA abrasive grains typified by GC abrasive grains ( SiC) -based materials, zirconia, and the like are preferably used. If necessary, superabrasive grains such as CBN and diamond, and other abrasive grains may be mixed with the aluminum oxide-based abrasive grains and / or silicon carbide-based abrasive grains.
また、好適には、砥粒は１５μｍ以下の平均粒径を有するものが用いられる。前記請求項１に係る発明において、たとえば砥粒の平均粒径が4 μｍであるとすると、その１．３乃至３．０倍の範囲すなわち５．２乃至１２μｍの範囲内の平均粒径を有するビトリファイド結合剤が用いられ、砥粒の平均粒径が１５μｍであるとすると、その１．３乃至３．０倍の範囲すなわち２０乃至４５μｍの範囲内の平均粒径を有するビトリファイド結合剤が用いられることなるが、ビトリファイド結合剤を平均粒径５０μｍ以上で製造する観点から言うと、特に粘土等の天然原料の粒度の調整で経済的にきわめて困難であることから、それから逆算して砥粒は１５μｍ以下の平均粒径を有するものあることが望まれるのである。 Preferably, abrasive grains having an average particle diameter of 15 μm or less are used. In the invention according to claim 1, for example, if the average grain size of the abrasive grains is 4 μm, it has an average grain size within a range of 1.3 to 3.0 times, that is, within a range of 5.2 to 12 μm. If a vitrified binder is used and the average particle size of the abrasive grains is 15 μm, a vitrified binder having an average particle size in the range of 1.3 to 3.0 times, that is, in the range of 20 to 45 μm is used. However, from the viewpoint of producing a vitrified binder with an average particle size of 50 μm or more, it is extremely difficult to adjust the particle size of natural raw materials such as clay. It is desirable that some have the following average particle size:
また、上記砥粒は、１５μｍ以下の平均粒径を有するものとすることにより超仕上げが好適に可能とされるが、たとえば＃４００〜＃６０００程度（メッシュ換算で平均粒径４０〜２μｍ程度）の粒度が使用目的に応じて用いられる。たとえば、粗仕上（Ｒmax 0.6 〜0.8 μ）には＃８００〜＃１５００程度の粒度が選択され、中仕上（Ｒmax 0.3 〜0.5 μ）には＃１２００〜＃２５００程度の粒度が選択され、上仕上（Ｒmax 0.2 μ以下）には＃２０００〜＃６０００程度の粒度が選択される。 Moreover, although the said abrasive grain shall have an average particle diameter of 15 micrometers or less, super finishing is enabled suitably, For example, about # 400- # 6000 (average particle diameter is about 40-2 micrometers in mesh conversion), for example Depending on the intended use. For example, a particle size of about # 800 to # 1500 is selected for rough finishing (Rmax 0.6 to 0.8 μ), and a particle size of about # 1200 to # 2500 is selected for medium finishing (Rmax 0.3 to 0.5 μ). A particle size of about # 2000 to # 6000 is selected for (Rmax 0.2 μ or less).
また、前記ビトリファイド結合剤は、好適には、前記砥粒の平均粒径に対して１．５乃至２．６倍の範囲内の十分に大きい平均粒径を有するものとされる。これによれば、一層、複数の砥粒が溶融ガラス体によって結合された砥粒凝集体が好適に多数形成されるので、一層高い仕上比と細かい面粗さの被加工面とが同時に得られる。
In addition, the vitrified binder is preferably 1.5 to 2 with respect to the average particle size of the abrasive grains. It has a sufficiently large average particle diameter within the range of 6 times. According to this, since a large number of abrasive agglomerates in which a plurality of abrasive grains are bonded by a molten glass body are suitably formed, a higher finish ratio and a processed surface with a finer surface roughness can be obtained simultaneously. .
また、前記ビトリファイド結合剤は、好適には、６７乃至９９％の範囲内の変動係数を有するものとされる。これによれば、一層、複数の砥粒が溶融ガラス体によって結合された砥粒凝集体が好適に多数形成されるので、一層高い仕上比と細かい面粗さの被加工面とが同時に得られる。
The vitrified binder preferably has a coefficient of variation within a range of 67 to 99 %. According to this, since a large number of abrasive agglomerates in which a plurality of abrasive grains are bonded by a molten glass body are suitably formed, a higher finish ratio and a processed surface with a finer surface roughness can be obtained simultaneously. .
なお、前記変動係数は、全分布に対して使用したビトリファイド結合剤の粒度のばらつきの範囲の割合を示す指標であり、累積曲線で示される体積分布における１６累積％値と８４累積％値との和を体積分布における中央値（５０累積％値）で割った値の百分率である。すなわち、変動係数は、粉末粒子の体積分布における標準偏差相当の幅の上限値および下限値の中心値に対する割合を示す値であり、分布の拡がりを示す指標である。 The coefficient of variation is an index indicating the ratio of the variation range of the particle size of the vitrified binder used with respect to the entire distribution, and the 16 cumulative% value and the 84 cumulative% value in the volume distribution shown by the cumulative curve. It is the percentage of the value obtained by dividing the sum by the median (50 cumulative% value) in the volume distribution. That is, the variation coefficient is a value indicating the ratio of the upper limit value and the lower limit value of the width corresponding to the standard deviation in the volume distribution of the powder particles to the central value, and is an index indicating the spread of the distribution.
また、前記ビトリファイド結合剤および砥粒の平均粒径は、累積曲線で示される体積分布における中央値（５０累積％値）の径を示している。この体積分布や平均粒径は、レーザー回折／散乱方を原理とするマイクロトラック粒度分析計を用いて測定されたものである。 Moreover, the average particle diameter of the vitrified binder and the abrasive grains indicates the diameter of the median value (50 cumulative% value) in the volume distribution indicated by the cumulative curve. The volume distribution and average particle diameter are measured using a microtrack particle size analyzer based on the principle of laser diffraction / scattering.
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiments, the drawings are appropriately simplified or modified, and the dimensional ratios, shapes, and the like of the respective parts are not necessarily drawn accurately.
図１は、超仕上げの一例であって、本発明の一実施例の超仕上砥石１０を用いて、ボール軸受の内周輪１２の外周面にボール（鋼球）を受けるために形成された断面円弧状の凹溝１４の内壁面を超仕上げにより研磨する状態を説明する図である。本実施例の超仕上砥石１０は、全体として長手状の角柱形状を成し、上記内周輪１２の凹溝１４の内壁面と同じ曲率半径を有する断面円弧状の研磨面２０を端面として備えている。 FIG. 1 is an example of superfinishing, and is formed to receive a ball (steel ball) on the outer peripheral surface of an inner peripheral ring 12 of a ball bearing using a superfinishing grindstone 10 of one embodiment of the present invention. It is a figure explaining the state which grind | polishes the inner wall surface of the concave groove | channel 14 of circular arc shape by superfinishing. The superfinishing grindstone 10 of the present embodiment has a longitudinal prismatic shape as a whole, and has an arcuate cross-sectionally polished surface 20 having the same radius of curvature as the inner wall surface of the concave groove 14 of the inner peripheral ring 12 as an end surface. ing.
超仕上研磨装置では、上記内周輪１２が軸心Ｃまわりに回転駆動される一方で、上記超仕上砥石１０は、その研磨面２０が凹溝１４の内壁面に対して比較的低い所定の面圧で当接し、且つ油性或いは水性の所定の工作液が十分に供給された状態で、その研磨面２０の曲率中心を通る回動中心線Ｋまわりに所定角度だけ所定の周波数で往復駆動される。これにより、被削材である内周輪１２の凹溝１４の内壁面は、その周方向とそれに交差する方向とにおいて超仕上砥石１０により研磨され、超仕上げが施される。 In the superfinishing polishing apparatus, the inner peripheral ring 12 is rotationally driven around the axis C, while the superfinishing grindstone 10 has a predetermined polishing surface 20 that is relatively low with respect to the inner wall surface of the groove 14. In contact with the surface pressure and sufficiently supplied with a predetermined oily or aqueous working fluid, it is reciprocally driven at a predetermined frequency by a predetermined angle around a rotation center line K passing through the center of curvature of the polishing surface 20. The Thereby, the inner wall surface of the concave groove 14 of the inner peripheral ring 12 that is a work material is polished by the superfinishing grindstone 10 in the circumferential direction and the direction intersecting the circumferential direction, and superfinishing is performed.
上記超仕上砥石１０は、たとえば図２に示す工程図に従って製造される。すなわち、先ず、攪拌工程Ｐ１では、予め用意された砥粒、ビトリファイド結合剤、成形助剤、気孔形成剤がたとえば表１の調合割合に示すように所定の割合で調合された後攪拌されることにより、混練或いは混合される。表１において、重量（ｗｔ）％で混合割合が示されており、気孔形成剤は焼成後の砥石内に気孔を形成するためのスチロール、ポリエステル、エポキシ等の合成樹脂から成るレジンボールやクルミ粉等であり、デキストリン（合成澱粉）、水、フェノールレジンは混合性、成形性、保形性等を高めるための成形バインダー或いは成形助剤として機能する。 The superfinishing grindstone 10 is manufactured, for example, according to the process chart shown in FIG. That is, first, in the stirring step P1, the abrasive grains, vitrified binder, molding aid, and pore forming agent prepared in advance are mixed at a predetermined ratio as shown in Table 1, for example, and then stirred. Kneading or mixing. In Table 1, the mixing ratio is shown by weight (wt)%, and the pore forming agent is a resin ball or walnut powder made of a synthetic resin such as styrene, polyester or epoxy for forming pores in the grindstone after firing. Dextrin (synthetic starch), water, and phenol resin function as a molding binder or molding aid for improving the mixing property, moldability, shape retention, and the like.
（表１）
アルミナ砥粒＃３０００ ６６．３ｗｔ％
ＳｉＣ砥粒＃３０００ ７．４ｗｔ％
ビトリファイド結合剤 １５．０ｗｔ％
気孔形成剤 ７．１ｗｔ％
デキストリン ０．７ｗｔ％
水 ２．０ｗｔ％
フェノールレジン １．５ｗｔ％
(Table 1)
Alumina abrasive grain # 3000 66.3 wt%
SiC abrasive grain # 3000 7.4 wt%
Vitrified binder 15.0wt%
Pore forming agent 7.1 wt%
Dextrin 0.7wt%
Water 2.0wt%
Phenol resin 1.5wt%
なお、上記ビトリファイド結合剤は、たとえば表２に示す割合で耐衝撃性及び耐熱性の高い所定のガラスフリットに蛙目粘度（粉体）を混合したものであり、結果としての酸化物組成は、表３に示すものである。このときの砥粒の粒度は粒度＃３０００（マイクロトラック粒度分析計による平均粒径４μｍ）が用いられ、平均粒径が約１０μｍのビトリファイド結合剤が用いられている。したがって、この場合のビトリファイド結合剤と砥粒との間の粒径比は、２．５（＝１０μｍ／４μｍ）となっている。 The vitrified binder is obtained by mixing the mesh viscosity (powder) with a predetermined glass frit having a high impact resistance and heat resistance at a ratio shown in Table 2, for example. It is shown in Table 3. At this time, the grain size of the abrasive grains is 3000 (average particle diameter of 4 μm by Microtrac particle size analyzer), and a vitrified binder having an average particle diameter of about 10 μm is used. Therefore, the particle size ratio between the vitrified binder and the abrasive grains in this case is 2.5 (= 10 μm / 4 μm).
（表２）
ガラスフリット ９０ｗｔ％
蛙目粘度 １０ｗｔ％
(Table 2)
Glass frit 90wt%
Square mesh viscosity 10wt%
（表３）
ＳｉＯ２ ６０ｗｔ％
Ａｌ２Ｏ３ １３ｗｔ％
ＣａＯ，ＭｇＯ，
Ｋ２Ｏ，Ｎａ２Ｏ １２ｗｔ％
Ｂ ２ Ｏ ３ １５ｗｔ％
(Table 3)
SiO 2 60 wt%
Al 2 O 3 13 wt%
CaO, MgO,
K 2 O, Na 2 O 12 wt%
B 2 O 3 15 wt%
続く成形工程Ｐ２では、上記攪拌工程Ｐ１の攪拌により得られた混合材料から分割された予め設定された一定の分量に対して、プレス装置を用いて加圧され、所定の形状の成形品が作成される。次いで、乾燥工程Ｐ３では、その成形品が所定の乾燥温度たとえば６０℃で２４時間乾燥された後、焼成工程Ｐ４において、所定の焼成炉内において９００℃の２時間保持で示される焼成条件で焼成され、ビトリファイド結合剤が溶融させられて成形品が焼結される。そして、仕上げ工程Ｐ５において所定寸法に切り出されるとともに仕上げられ、且つ検査工程Ｐ６において所定の検査項目の検査が行われることにより、前記超仕上砥石１０が得られる。 In the subsequent molding step P2, a predetermined amount divided from the mixed material obtained by the stirring in the stirring step P1 is pressurized using a pressing device to create a molded product of a predetermined shape. Is done. Next, in the drying step P3, the molded product is dried at a predetermined drying temperature, for example, 60 ° C. for 24 hours, and in the baking step P4, firing is performed in a predetermined firing furnace under the firing conditions indicated by holding at 900 ° C. for 2 hours. The vitrified binder is melted and the molded product is sintered. Then, the super-finishing grindstone 10 is obtained by cutting and finishing to a predetermined dimension in the finishing step P5 and inspecting predetermined inspection items in the inspection step P6.
以下、ビトリファイド結合剤と砥粒との間の粒径比（＝ビトリファイド結合剤の平均粒径／砥粒平均粒径）およびビトリファイド結合剤の粒度分布の指標である変動係数の範囲について本発明者等が行った実験例を説明する。 Hereinafter, the present inventor will discuss the range of the coefficient of variation which is an index of the particle size distribution of the vitrified binder and the particle size ratio between the vitrified binder and the abrasive (= average particle size of the vitrified binder / average particle size of the abrasive grains) Examples of experiments conducted by the above will be described.
先ず、上記表２および表３に示す組成のビトリファイド結合剤を用いて、表１の調合に従って混合した材料から、図２と同じ工程を用いて、図３に示す長方形の形状すなわち長さ９５ｍｍ×幅４８ｍｍ×厚み２０ｍｍの複数種類の試料３０を作成した。この複数種類の試料３０は、表４に示すように、実施例１乃至２、比較例１、比較例２という名称で示され、砥粒は共通のものを用いてあるが、平均粒径（μｍ）、粒径比、変動係数（％）が相互に異なるビトリファイド結合剤が用いられている。
First, from the material mixed according to the formulation of Table 1 using the vitrified binders having the compositions shown in Tables 2 and 3 above, the rectangular shape shown in FIG. A plurality of types of samples 30 having a width of 48 mm and a thickness of 20 mm were prepared. As shown in Table 4, the plurality of types of samples 30 are indicated by the names of Examples 1 and 2 , Comparative Example 1, and Comparative Example 2, and the same abrasive grains are used. μm), particle size ratio, and coefficient of variation (%) are different from each other.
（表４）
試料名称 平均粒径 粒径比 変動係数
実施例１ ５．６ １．４ ９９％
実施例２ １０．２ ２．６ ６７％
比較例１ ４．３ １．１ １０２％
比較例２ １５．４ ３．９ １０１％
( Table 4)
Sample name Average particle size Particle size ratio Coefficient of variation
Example 1 5.6 1.4 99%
Example 2 10.2 2.6 67%
Comparative Example 1 4.3 1.1 102%
Comparative Example 2 15.4 3.9 101%
次いで、上記各試料について、砥石硬度（ＲＨ）および嵩密度（ｇ／ｃｍ３）を測定した。それらの測定値は表５に示されている。ＲＨ硬度は、通常１／８インチ径の鋼球を使用する（Ｈスケール）が、マイナス硬度の場合では砥石が軟らか過ぎて測定中に破損が発生することがあるため、１／４インチ径の鋼球を使用してＲＬ硬度を求め、換算式ＲＨ＝（ＲＬ−５９）／０．５９から実際に測定されたＲＬ硬度に基づいてＲＨ硬度を算出した。また、嵩密度は、水銀法を用いて測定した。表５に示すように、各試料間において、ＲＨ硬度および嵩密度についは格別の差異は認められない。 Next, the grinding wheel hardness (RH) and the bulk density (g / cm 3 ) were measured for each of the above samples. These measurements are shown in Table 5. For RH hardness, steel balls with a diameter of 1/8 inch are usually used (H scale). However, when the hardness is negative, the grinding wheel is too soft and may break during measurement. The RL hardness was calculated using a steel ball, and the RH hardness was calculated based on the RL hardness actually measured from the conversion formula RH = (RL−59) /0.59. The bulk density was measured using a mercury method. As shown in Table 5, there is no particular difference in RH hardness and bulk density between the samples.
（表５）
試料名称 ＲＨ硬度 嵩密度ｇ／ｃｍ ３
実施例１ −６３ １．５１
実施例２ −６２ １．５０
比較例１ −５８ １．５１
比較例２ −６２ １．５０
( Table 5)
Sample name RH hardness Bulk density g / cm 3
Example 1-63 1.51
Example 2 -62 1.50
Comparative Example 1 -58 1.51
Comparative Example 2-62 1.50
図４および図５は、上記比較例２の試料の表面と上記実施例２の試料の表面とをそれぞれ１５００倍の光学顕微鏡を用いて拡大して見た写真を示している。それら試料の表面においては、４μｍ程度の径の砥粒４０に対し、ビトリファイド結合剤が溶融した溶融ガラス体４２が砥粒４０を取り込んで形成された砥粒凝集体４４がそれぞれ生成されているが、比較例２の試料を示す図４では、５０μｍ以上の巨大は砥粒凝集体４４が形成されているのに対し、実施例２の試料を示す図５では、１０〜１５μｍ程度の大きさの比較的均一な砥粒凝集体４２が多数形成され、それにより比較的均一且つ平滑な研磨面が構成されていることが観察される。なお、図４および図５には埋もれている砥粒の輪郭が明確に表れていないが、上記砥粒凝集体４２内には多数の砥粒４０が立体的に含まれており、このような砥粒凝集体４２が相互に立体的に結合されている。
4 and 5 show photographs obtained by enlarging the surface of the sample of Comparative Example 2 and the surface of the Sample of Example 2 with an optical microscope of 1500 times, respectively. On the surfaces of these samples, abrasive aggregates 44 formed by incorporating abrasive grains 40 into molten glass bodies 42 in which a vitrified binder is melted are produced for abrasive grains 40 having a diameter of about 4 μm. In FIG. 4 showing the sample of Comparative Example 2, an abrasive aggregate 44 is formed in a giant of 50 μm or more, whereas in FIG. 5 showing the sample of Example 2 , the size is about 10 to 15 μm. It is observed that a large number of relatively uniform abrasive aggregates 42 are formed, thereby forming a relatively uniform and smooth polished surface. Although the outline of the buried abrasive grains is not clearly shown in FIGS. 4 and 5, a large number of abrasive grains 40 are three-dimensionally contained in the abrasive aggregate 42. The abrasive agglomerates 42 are sterically bonded to each other.
次に、上記各試料から５．５ｍｍ×５．５ｍｍ×Ｌｍｍの小片の角柱状の超仕上砥石をそれぞれ切り出し、表６に示す加工条件にて図１に示す装置で、被加工物（被削材）である内周輪１２の凹溝１４の内壁面に対して超仕上げ加工を行った。表７はその加工結果を示している。 Next, a 5.5 mm × 5.5 mm × Lmm small prismatic superfinishing grindstone is cut out from each sample, and the workpiece (workpiece) is cut with the apparatus shown in FIG. 1 under the processing conditions shown in Table 6. The superfinishing process was performed on the inner wall surface of the concave groove 14 of the inner peripheral ring 12 that is a material. Table 7 shows the processing results.
（表６）
加工条件
研削機械： 超仕上盤
被加工物： ＃６２０３内輪
被加工物材料名： ＳＵＪ−２
被加工物硬度： ＨＲＣ６０以上
砥石寸法： ５．５ｍｍ×５．５ｍｍ×Ｌｍｍ
研削油： 不活性型不水溶性
被加工物回転速度：５７００ｒｐｍ
砥石揺動数： ５００ｒｐｍ（８．３Ｈｚ）
砥石振り角： ±１５度
砥石面圧： １．９ＭＰａ
加工時間： ６ｓｅｃ
加工個数： 10個
(Table 6)
Processing conditions
Grinding machine: Super finishing machine Workpiece: # 6203 Inner ring Workpiece material name: SUJ-2
Workpiece hardness: HRC60 or more Grinding wheel dimensions: 5.5mm x 5.5mm x Lmm
Grinding oil: Inactive water-insoluble Workpiece rotation speed: 5700 rpm
Grinding wheel swing number: 500rpm (8.3Hz)
Grinding wheel swing angle: ± 15 degrees Grinding wheel surface pressure: 1.9 MPa
Processing time: 6sec
Number of machining: 10
（表７）
試料名称 削除量μｍ 砥石摩耗μｍ 仕上比 面粗さＲａμｍ
実施例１ ６．５ ５．１ １．２３ ０．０３１
実施例２ ７．１ ５．５ １．３６ ０．０３５
比較例１ ３．６ ４．４ ０．８２ ０．０３６
比較例２ ７．２ ７．５ ０．９６ ０．０５４
(Table 7)
Sample name Deleted amount μm Grinding wheel wear μm Finishing ratio Surface roughness Raμm
Example 1 6.5 5.1 1.23 0.031
Example 2 7.1 5.5 1.36 0.035
Comparative Example 1 3.6 4.4 0.82 0.036
Comparative Example 2 7.2 7.5 0.96 0.054
表７に示されるように、比較例１は仕上比が小さく、比較例２は面粗さが荒いという欠点がある。これに対し、実施例１、実施例２のように、粒径比を１．４〜２．６倍の範囲の上下限値付近の値であるときは、それとほぼ同一の面粗さである比較例１と比較すると、面粗さは同等であるが、１．５倍程度の仕上比の増加が見られる。さらに、変動係数を６７〜９９％の範囲の上下限値および中間値付近の値とした実施例１、実施例２では、比較例２と比較して面粗さが４５％改善されており、１．３倍程度の仕上比の増加が見られる。
As shown in Table 7, Comparative Example 1 has a disadvantage that the finishing ratio is small, and Comparative Example 2 has a rough surface roughness. On the other hand, when the particle size ratio is a value in the vicinity of the upper and lower limit values in the range of 1.4 to 2.6 times as in Example 1 and Example 2 , the surface roughness is almost the same as that. Compared with Comparative Example 1, the surface roughness is the same, but an increase in the finishing ratio of about 1.5 times is observed. Furthermore, in Example 1 and Example 2 in which the coefficient of variation was a value in the vicinity of the upper and lower limit values in the range of 67 to 99 % and the intermediate value, the surface roughness was improved by 45% compared to Comparative Example 2 . There is an increase in the finishing ratio of about 1.3 times .
上述のように、本実施例の超仕上砥石（ビトリファイド砥石）１０の製造方法によれば、前記溶融ガラス体の材料として、前記砥粒の平均粒径に対して１．４乃至２．６倍の範囲内の十分に大きい平均粒径を有するビトリファイド結合剤が用いられることから、図５に示すように複数の砥粒４０が溶融ガラス体４２によって結合された砥粒凝集体４４が通常の焼成工程を経ることにより多数形成されるので、その砥粒凝集体４４を多数含むビトリファイド砥石１０を容易に且つ安価に製造でき、しかも、超砥粒をそれほど用いなくても、そのビトリファイド砥石１０は高い仕上比と細かい面粗さの被加工面とが同時に得られる。
As described above, according to the method of manufacturing the superfinishing grindstone (vitrified grindstone) 10 of the present embodiment, the material of the molten glass body is 1. Since a vitrified binder having a sufficiently large average particle diameter within the range of 4 to 2.6 times is used, a plurality of abrasive grains 40 bonded by a molten glass body 42 as shown in FIG. Since a large number of aggregates 44 are formed through a normal firing process, the vitrified grindstone 10 including a large number of the abrasive aggregates 44 can be easily and inexpensively manufactured, and even without using superabrasive grains so much, The vitrified grinding wheel 10 can simultaneously obtain a high finishing ratio and a work surface with fine surface roughness.
また、本実施例の超仕上砥石１０の製造方法によれば、前記ビトリファイド結合剤は、６７乃至９９％の範囲内の変動係数とを有することから、一層高い仕上比と細かい面粗さの被加工面とが同時に得られる。 Further, according to the method of manufacturing the superfinishing grindstone 10 of the present embodiment, the vitrified binder has a coefficient of variation within the range of 67 to 99 %, so that the coating ratio of higher finishing ratio and finer surface roughness can be obtained. A machined surface can be obtained at the same time.
また、本実施例の超仕上砥石１０の製造方法によれば、(a) 前記砥粒、前記ビトリファイド結合剤、成形バインダー、気孔形成剤を混合する攪拌工程Ｐ１と、(b) その攪拌工程Ｐ１において混合された混合材料を所定の形状に加圧成形して成形品を作成する成形工程Ｐ２と、(c) その成形工程Ｐ２において成形された成形品を焼成して前記ビトリファイド結合剤を溶融させ、該成形品を焼結させる焼成工程Ｐ４とを、含むことから、高い仕上比と細かい面粗さの被加工面とが同時に得られるビトリファイド砥石を製造することができる。 Moreover, according to the manufacturing method of the superfinishing grindstone 10 of the present embodiment, (a) the stirring step P1 for mixing the abrasive grains, the vitrified binder, the molding binder, and the pore forming agent, and (b) the stirring step P1. A molding step P2 in which the mixed material mixed in step 1 is pressed into a predetermined shape to form a molded product, and (c) the molded product molded in the molding step P2 is baked to melt the vitrified binder. Since the sintering step P4 for sintering the molded product is included, a vitrified grindstone capable of simultaneously obtaining a high finishing ratio and a work surface with fine surface roughness can be produced.
また、本実施例の超仕上砥石１０の製造方法によれば、(a) 砥粒は１５μｍ以下の平均粒径を有するものであり、(b) 超仕上砥石（ビトリファイド砥石）１０は、超仕上げに用いられるものであることから、超仕上加工において高い仕上比と細かい面粗さの被加工面とが同時に得られる超仕上用のビトリファイド砥石を製造することができる。 In addition, according to the method of manufacturing the super finishing whetstone 10 of this embodiment, (a) the abrasive grains have an average particle size of 15 μm or less, and (b) the super finishing whetstone (vitrified whetstone) 10 is superfinished. Therefore, it is possible to produce a vitrified grindstone for superfinishing that can simultaneously obtain a work surface having a high finishing ratio and fine surface roughness in superfinishing.
また、本実施例の超仕上砥石１０の製造方法によれば、砥粒は、アルミナまたはシリコンカーバイト、或いはそれらの混合物であることから、超砥粒をそれ程用いなくても、超仕上加工において高い仕上比と細かい面粗さの被加工面とが同時に得られる超仕上砥石１０を製造することができる。 Moreover, according to the manufacturing method of the super-finishing grindstone 10 of the present embodiment, since the abrasive grains are alumina, silicon carbide, or a mixture thereof, in super-finishing processing without using super-abrasive grains so much. It is possible to manufacture a super-finishing grindstone 10 that can simultaneously obtain a work surface having a high finishing ratio and a fine surface roughness.
以上、本発明を図面を参照して詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施でき、その主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail with reference to drawings, this invention can be implemented also in another aspect, A various change can be added in the range which does not deviate from the main point.
１０：超仕上砥石（ビトリファイド砥石）
４０：砥粒
４２：溶融ガラス体
Ｐ１：攪拌工程
Ｐ２：成形工程
Ｐ４：焼成工程
10: Super finishing whetstone (Vitrified whetstone)
40: Abrasive grain 42: Molten glass body P1: Stirring process P2: Molding process P4: Firing process
Claims (4)
前記溶融ガラス体の材料として、前記砥粒の平均粒径に対して１．４乃至２．６倍の範囲内の平均粒径を有するビトリファイド結合剤が用いられ、
該ビトリファイド結合剤は、６７乃至９９％の範囲内の変動係数を有することを特徴とするビトリファイド砥石の製造方法。 A method for producing a vitrified grindstone in which abrasive grains are bonded by a molten glass body,
As the material of the molten glass body, a vitrified binder having an average particle size in a range of 1.4 to 2.6 times the average particle size of the abrasive grains is used,
The vitrified binder has a coefficient of variation within a range of 67 to 99 %.
該攪拌工程において混合された混合材料を所定の形状に加圧成形して成形品を作成する成形工程と、
該成形工程において成形された成形品を焼成して前記ビトリファイド結合剤を溶融させ、該成形品を焼結させる焼成工程と
を、含むことを特徴とする請求項１のビトリファイド砥石の製造方法。 A stirring step of mixing the abrasive grains, the vitrified binder, a molding binder, and a pore forming agent;
A molding step of pressure-molding the mixed material mixed in the stirring step into a predetermined shape to create a molded product;
The method for producing a vitrified grindstone according to claim 1, further comprising: a firing step of firing the molded product formed in the forming step to melt the vitrified binder and sintering the molded product.
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