JPH0386465A

JPH0386465A - 超硬砥粒超仕上げ砥石

Info

Publication number: JPH0386465A
Application number: JP21914989A
Authority: JP
Inventors: Noboru Matsumori; 昇松森
Original assignee: MIZUHO KENMA TOISHI KK
Current assignee: MIZUHO KENMA TOISHI KK
Priority date: 1989-08-25
Filing date: 1989-08-25
Publication date: 1991-04-11

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は玉軸受軌道面の超仕上げ加工に使用する超硬
砥粒およびその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、立方晶窒化はう素（以下ＣＢＮと略記する）また
はダイヤモンドの超硬砥粒を使用した玉軸受軌道面加工
用の超仕上げ砥石は、第３図および第４図に示すように
、支持体１と砥石層２とからなる角柱状の砥石である。

そして、このような従来の砥石は、通常、予め成形加工
された酸化アルミニウム質もしくは炭化けい素質などの
砥石類似物、他のセラミ′ツク材料もしくは金属材料な
どからなる支持体１に、粉体圧縮法もしくはスラリー鋳
型法などによって成形され、焼成等の処理を経て得られ
る超硬砥粒の微粒子を含む大寸原石から製品寸法に切り
出し加工された砥石層２を接着剤によって接合した後、
さらに所望の寸法精度にまで仕上げられる。ここで一般
に使用される超仕上げ砥石における砥石層２の寸法は使
用高さ方向で５〜１〇−程度のものであるが、支持体１
に接合した後、砥石作用面３を２次元もしくは３次元の
複雑な曲面に精度よく加工をするために、かなりの量の
超硬砥粒が無駄に研削除去され、また長期使用後の砥石
寿命の到来時においては、砥石作用面３の背後にかなり
の量の未使用の超硬砥粒が残留したまま廃棄される結果
となる。したがって、このような高価な超硬砥粒の浪費
は資源的にも経済的にも決して好ましいことではない。

〔発明が解決しようとする諜Ｒ］以上述べたように、従来の技術においては、般に角柱状
を呈した砥石層支持体の端面上に接合された超硬砥粒超
仕上げ砥石の作用面を寸法形状仕上げする際および砥石
寿命到来の際に、研削除去されたり廃棄されたりして、
高価な超硬砥粒のかなりの量が未使用のまま浪費され、
資源的にも、また、経済的にもかなりの損失を招くばか
りでなく、砥石製造に要する工程も複雑であるという諸
問題があり、これらを解決することが課題となっていた
。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題を解決するために、この発明は被加工面に対
応して２次元もしくは３次元の曲面に仕上げられた砥石
層支持体の端面上に、超硬砥粒を含み０．５〜２．０ｍ
ｍの範囲で上記曲面に沿って均等の厚みの砥石層を設け
た超硬砥粒超仕上げ砥石とする手段、およびそのような
超仕上げ砥石を得るための被加工面に対応して２次元も
しくは３次元の曲面に仕上げられた砥石層支持体の端面
上に、超硬砥粒を含む流粘体を均等な厚みで被覆し、乾
燥固着させた後焼成して、０．５〜２．０ｍの範囲で上
記曲面に沿って均等の厚みの砥石層を形成して超硬砥粒
超仕上げ砥石とする手段を採用したものである。以下図
面を用いてその詳細を述べる。

まず、この発明における支持体１は砥石層２を支持固定
するものであり、形状寸法は随時決定されるもので特に
限定されるものではない、しかし、その材質は砥石層２
との接合がよく、使用時の温度変化に対しても亀裂等の
発生を見ることなく充分に耐え得るものであることが望
ましいので、具体的に適当な気孔（たとえば気孔率とし
て■５〜２５％）を有し、砥石層２の熱膨張係数より少
なくとも上回ることなく、かつ、差があるとしてもその
差のなるべく小さいもの、具体的には炭化けい素砥粒を
使用した砥石類似物または有気孔窒化けい素セラミック
ス材などを好ましいものとして挙げることができる。

つぎに、この発明において支持体１の端面に、被加工面
、たとえば玉軸受軌道面、に対応（後述する砥石作用面
３と同じ）した２次元もしくは３次元の曲面（Ｒ形状凸
曲面、Ｒ形状凹曲面またはこれらの複合曲面など）を設
ける操作は、支持体１を焼成した後に行なうことが望ま
しい。なぜならば、焼成前に行なうことは加工が容易で
あるという点で有利であるとしても、焼成によって生ず
る形状寸法の変化を修正するための操作が必要となり、
返って作業が複雑になって好ましくないからである。

一方、このような支持体１の端面に接合される砥石層２
は、超硬砥粒（ＣＢＮまたはダイヤモンドの微粒）を含
む砥石であり、通常、超硬砥粒とビトリファイド結合剤
とを主としたペースト状、クリーム状またはプラスチゾ
ル状の流粘体を塗布し、乾燥、焼成等の熱処理によって
固化させると容易に得られるものである。そして、この
流粘体には主要成分である砥粒およびビトリファイド結
合剤のほかに組織調整剤および糊化増粘剤を使用すると
よい、なお、ビトリファイドボンドには、たとえば特公
昭６３−６２３４４号公報に開示されている成分組成が
５ｌｏｚ、　Ａｌｔｏｓ、　Ｃａｂ、　ＮａｚＯｌＫｇ
ｏ、ＦｅＯのほかにＭｇＯ３，５〜６．０モル％とＺｎ
００．５〜２．５モル％を含有する超仕上げ砥石用結合
剤、すなわち、−例を挙げると、３１０□７７．０モル％、Ａ１□Ｏｓ　１０．９モル％
、ＭｇＯ４，５ＣａＯＯ，８’ Ｎａ＊０　２．２　　’　　　　にｔｏ　　　２．６　
　　’ＦｅＯＯ，５Ｆａｔ’ｓ　　Ｏ，１５ＺｎＯ１，４Ｎで表わされるビトリファイド結合剤を使用するとよい、
また組織調整剤および糊化増粘剤は、流粘体中の各混合
成分が均一分散系を維持できるまでに充分な粘性を与え
、しかも支持体１の端面に容易に付着して滴下しない程
度にまでペースト状、クリーム状またはプラスチゾル状
を保つことのできるようにするためのものである。ここ
で組ｔａ１１１整荊とは、たとえば人工気孔剤であり、
糊化増粘剤としては、たとえば、各種澱粉、トラガント
ガム、アルギン酸塩、ゼラチンなどの天然高分子、カル
ボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）のような半合成高分
子、またはポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサ
イ、ド、ポリエチレングリコール等の合成高分子などの
有機物質のほか、さらに粘性の微調整のための、各種の
無機もしくは有機の解膠剤をも例示することができる。

要するにこのような糊化増粘剤等で調整される法帖体の
粘度は、具体的には１００００〜１５０００ｃＰ（ｍＰ
ａ−ｓ）であることが望ましい、なぜならば、粘度が１
００００　ｃＰ未溝のときは、法帖体の付着量が不充分
で均等な厚みの被覆層が得られず、また１５０００ｃＰ
を越える高粘度では付着が返って悪く、被覆層分離など
を生じ易くなって好ましくないからである。したがって
、好ましい粘度の法帖体を得る具体的な方法としては、
澱粉等の糊化増粘剤の約４０００ｃＰに調整した水溶液
を、砥粒、ビトリファイド結合剤等の混合物に、含水量
が約２〜５重量％のプラスチゾルとなるように添加混合
するなどを挙げることができる。

つぎに、この法帖体を支持体１め端面に均等の厚みに被
覆するには、通常公知の塗装方法を利用すればよく、特
に限定するものではないが、法帖体面に支持面１の端面
を接触させ、端面に法帖体を付着させる方法（浸漬法）
は吹き付け（スプレー）法などに比べ法帖体の飛散等に
よる損失が少なく、実用的に好ましい方法であるといえ
る。

さらに、端面に法帖体被覆が形成された支持体１は、法
帖体の固着および固化（砥石化）を完成するため、乾燥
および焼成の工程に移される。これら工程の諸条件は特
に限定されるものではないが、亀裂または形状の変化な
どを起こすような急激な温度変化を避け、たとえば、乾
燥は室温下数時間程度の予備乾燥後に、７０±１０℃で
数時間以上の本乾燥を行ない、また、焼成はたとえば平
均温度上昇速度毎時８０±５℃、最高温度１１（１０〜
１３００℃、最高温度保持時間１〜３時間、所要焼成サ
イクル３０〜４０時間という条件で行なえば、得られる
砥石層２は良好な固着状態を示すと同時に、多気孔型ビ
トリファイド微粒砥石としての組織を示すことになる。

この際、焼成後の砥石層２の厚みが２．０層以下の場合
には、法帖体の粘度、法帖体に対する端面の浸漬条件を
変えることによって、厚みの調節が可能であることは勿
論であるが、いずれにしても、支持体１の端面に形成さ
れた曲面の形状そのままに均一な厚みの被覆が形成され
る結果、焼成後における砥石作用面３の仕上げ加工は殆
ど不要である。

この発明において砥石層２の厚みを０．５〜２．０閣と
限定する理由は、０．５ｍ未満の薄層では、砥石当りの
加工出来高が少ないため、砥石交換の頻度を増し、効果
が余り期待できず、また、２．０ｍを越える厚い層にな
ると均等な厚みの層を形成することが容易でなくなり、
焼成後の砥石作用面３の仕上げ加工の必要が生じたり、
砥石厚み方向で品質、性能のバラツキが生じ、砥石摩耗
の増加、切削性の不足、仕上げ面粗さの悪化などを招く
ことになって、好ましくないからである。

〔作用〕

この発明においては、支持体１の端面を予め加工処理し
て所望の曲面とした後、その曲面上に均等の厚みの砥石
層２を形成するので、焼成後の砥石作用面３に対する仕
上げ加工は不用となり、砥石の製造工程の短縮は勿論の
こと、高価な超硬砥粒を含む砥石層２の研削整形時およ
び寿命到来時における無駄な消費の排除にもきわめて有
効である。

〔実施例〕

まず、実施例に使用した砥石の支持体１はつぎのような
ものである。

緑色炭化けい素質砥粒（昭和電工社製、粒度＃２０００
）　１００重量部に対し、ビトリファイドボンド（主な
組成、５ｔ（ｈ　？４．３　、ＡＩオｏ、　＋７．２、
門ｇｏ　１．３、に１０２，３　、Ｎａｎｏ　２．２、
ＬｉＦ　１．４各モル％）３５重量部とを混合し、乾燥
（８０°Ｃ）、焼成（１２４０℃）したもので、見掛気
孔率３２％、３点曲げ強度５８０ｋｇｆ／ｃｍ”、熱膨
張係数（室温〜７００″ｃ）　３．９８ｘｌＯ−’／’
Ｃであった。そして、支持体１の寸法は、型番＃６２０
２の玉軸受外輪の軌道面の超仕上げ用とするために、被
加工物軸方向、すなわち溝幅寸法５．５ｍｍ、円周方向
の砥石幅５．０！Ｉｍ、長さ２０ｍの四角柱状とし、そ
の端面ば前記玉軸受の軌道面に沿って電着されたダイヤ
モンド総形治具により影付げして、３次元のＲ（アール
）曲面に仕上げた。

つぎに、実施例における砥石層２を形成するために用い
た法帖体はつぎのようにして調製した。

すなわち、ＣＮＢ砥粒（米国ゼネラル・エレクトリック
社製：商品名ボラゾンＢＯＲＡＺＯＮ、ミクロパウダー
、品番２−４μ）４０重量％に下記の＆ｌ戒（モル比）
で示される特公昭６３−６２３４４号公報に開示された
ビトリファイド砥石用結合剤１６重量％、さら記ＳｌＯ□　７６．６　％　　　　Ａ１□０　１１．２　
　％ＭｇＯ５，２％　　　　Ｃａ０　　０．６　　％Ｎ
ａｚ０　　１．９　　％　　　　Ｋ２Ｏ２，６％ＦｅＯ
Ｏ，６％　　　　ＺｎＯ１，３％に、澱粉糊３．５重量
％、残り水をよく混合分散させ、粘度１４２００ｃＰ（
ｗＰａ−ｓ）のクリーム状のものとした。

得られたクリーム状の法帖体に、前記支持体１の曲面に
整形された端面を浸漬させ、焼成後の砥石Ｎ２が表に示
した５種類の最大使用量（厚み）となるように、法帖体
を付着させて被膜を形成した後、その被膜の付着固定化
および砥石化のために、予備乾燥（室温下６時間）、本
乾燥（７０±５℃、１５時間）および焼１′Ｉｉ、（不
活性雰囲気下、最高温度１１６０℃、その保持時間１．
５時間、所要焼成サイクル時間３６時間）の熱処理を実
施した。焼成後の砥石層２の表面すなわち砥石作用面３
はいずれも特に仕上げ加工を要しなかった。砥石層２は
容積割合でＣＮＢ砥粒率３０％、気孔率５１％であった
。

焼成を終わった各砥石について、砥石作用面３が被加工
面に対して馴染むまでの加工当初からの加工数、加工物
１個当りの平均砥石摩耗ｆｌ（ｎ／個）、被加工物軌道
面の粗さ（Ｒａ、ｎ）などの砥石性能を調べ、その結果
を表にまとめた。なお、砥石性能の試験方法はつぎのと
おりである。

砥石性能試験方法：研削加工後の玉軸受型番（大きさ）　＃６２０２外輪（
〉内数値は成形後の最大使用量の軌道面を超仕上げ加工する。この際の加工物の加工表
面速度は毎分４２０ｍ、砥石振動数（回／分）は相で３
２０、仕上げで１６０である。軌道面における最大振動
速度（ｍ／分）は粗で１．９０および仕上げで０．９６
である。また、この超仕上げ条件下の加工物表面上にお
ける砥粒の運動軌跡である正弦波の切削方向角（最大傾
斜角）は粗で１５分、仕上げで８分であり、砥石押付は
圧力は１２　ｋｇ　ｆ　／　ｃ　ｓ　”で−定とした。

加工油は硫化脂肪油と低粘度鉱油との混合油である。そ
して、各砥石試料について加工物１００個をそれぞれ超
仕上げ加工し、加工物めから砥石作用面３が加工面に対
して馴染むまでの加工数、平均砥石摩耗量（−７個）お
よび加工物仕上げ面粗さをそれぞれ求めた。また、砥石
馴染みは、加工数に伴って加工物軌道面の粗さ形状の変
化から調べた。なお、加工時間は粗で１０秒、仕上げで
３秒とした。

比較例：前記の実施例と同じ種類のＣＮＢ砥粒およびビトリファ
イド砥石用結合剤、さらに−時的結合剤としてデキスト
リン３５重量％水溶液とを混合し、焼成後において前記
の試料砥石１〜５と同一の組織となるように生砥石の嵩
比重を予め計算で求めておき、各配合割合および成形圧
力を定めて砥石原石を製作し、焼成後、この原石から玉
軸受加工品の溝幅寸法５．５閣、円周方向の砥石幅５．
０ｍ、長さ約１０ｍｍの砥石層２を切り出し加工した。

一方、支持体１は前記実施例の試料ｌ〜５におけるもの
と全く同じ原料、配合割合、組織および寸法形状のもの
を準備し、この支持体１の先端に前記砥石層２をエポキ
シ樹脂により接着して硬化一体化させた後、砥石層２の
先端面を軌道面溝幅寸法５．５簡に対して半径３．１７
ｍの２次元Ｒ形凸面に仕上げ、砥石作用面３を形成した
。得られた従来方式の砥石について前記同様の砥石性能
試験を実施し、その結果を表に併記した。

表中において、砥石層２の厚み（最大使用量Ｈ）が０．
５ｕ未満の薄い砥石（試料１）は平均砥石摩耗量は少な
くて満足できるものの、厚みが薄いため砥石１本当りの
加工出来高は１０００個以下（推定）であり、砥石交換
の間隔が短く、総合効果としては好ましくない、また、
２．Ｏｎを越える厚みの試料の砥石は、砥石１本当りの
加工出来高は多くなり満足できるが、層の厚いことが原
因で、支持体１の端面に形成された？Ｊ［雑な曲面に沿
った均等な厚みの被覆を形成することが困難となり、焼
ｔｃ後に仕上げ加工をしなければならず、また、堆積被
覆層の砥石厚み方向で品質性能的に不安定であり、他の
試料１，２．３および４と比較して、平均砥石摩耗量も
大きく、仕上げ面粗さも好ましくない。

他方、比較例に示した従来製法に基づく砥石は、砥石が
被加工面に馴染むまでに１２個の加工物を必要とし、実
施例におけるいずれの試料よりも非常にかけ離れた結果
を示した。比較例における砥石は、砥石層２が厚いため
砥石１本当りの加工出来高は当然大きい値を示すが、平
均砥石摩耗量は約１．５倍と大きく、これに伴って仕上
げ面粗さも悪化している。なお、切削量は比較例におけ
る砥石も実施例における全砥石も直径で７〜９μの範囲
にあり、いずれも満足できるものであった。

〔効果〕

この発明の超硬砥粒超仕上げ砥石は、従来の砥石に比べ
て製造に要する工数は大幅に削減され、高能率であり経
済的であるばかりでなく、砥石層は完全に加工面に対応
した作用面形状および容積となり、その砥石層が寿命到
来の時点においては、完全に消耗し、高価な超硬砥粒を
未使用の状態で砥石とともに廃棄するようなことはなく
なるので、経済的には勿論のこと省資源的にもきわめて
有意義なものであるといえる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の超硬砥粒超仕上げ砥石
の構造を例示するための斜視図、第３図および第４図は
従来の超仕上げ砥石を例示するための斜視図である。１・・・・・・支持体、　　２・・・・・・砥石層、３
・・・・・・砥石作用面。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被加工面に対応して２次元もしくは３次元の曲面
に仕上げられた砥石層支持体の端面上に、超硬砥粒を含
み０．５〜２．０ｍｍの範囲で上記曲面に沿って均等の
厚みの砥石層を設けてなる超硬砥粒超仕上げ砥石。
（２）被加工面に対応して２次元もしくは３次元の曲面
に仕上げられた砥石層支持体の端面上に、超硬砥粒を含
む流粘体を均等な厚みで被覆し、乾燥固着させた後焼成
して、０．５〜２．０ｍｍの範囲で上記曲面に沿って均
等の厚みの砥石層を形成させる超硬砥粒超仕上げ砥石の
製造方法。