JPH07504619A - 研磨工具の製作方法およびこの方法で製作された工具 - Google Patents

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】 研磨工具の製作方法およびこの方法で製作された工具本発明の対象は、本体が研 磨コーティングを支持し、この研磨コーティングがダイヤモンド粒子または立方 結晶の窒化ホウ素の粒子のような超硬質材料粒からなり、この超硬質材料粒が結 合剤内に微細に分配されて配置されている研磨工具を製作するための方法である 。

工業的な製作技術において、特に合成樹脂結合の砥石車が工具を研磨するために 使用される。この砥石車は例えば硬質金属またはセラミック材料のような硬質の 耐摩耗性材料を備えている。その他に、合成樹脂結合の砥石車が高合金鋼を加工 するために使用される。この目的のために、この種の砥石車の硬質材斜位は、研 磨剤としての自然のまたは人工のダイヤモンドまたは立方結晶の窒化ホウ素から なっている。合成樹脂結合砥石車のこの種の超研磨剤の結合剤としては、一般的 にフェノール樹脂のようなデュロプラスチック樹脂が使用される。この樹脂は微 細分布配置された硬質材料粒子に加えて、いわゆる充填剤を含んでいる。この充 填剤は合成樹脂組織と弾力性を安定化させるために寄与する。このような充填剤 は例えば粒子の大きさが異なるシリコンカーバイトからなっている。結合剤とし てはメラミン樹脂、ポリアミド、ポリイミドおよびポリスルホンを使用すること ができる。

このような材料を用いて砥石車または一般的な研磨工具を製作するために、公知 の方法では、樹脂、充填剤および超研磨剤が混合物として、硬化された鋼からな るプレス成形金型に入れられ、そして硬化されたデュロプラスチック状態に移行 させるために、高い圧力でおよび適当な温度で、本体または研磨剤支持体にプレ ス成形される。

そのために、フェノール樹脂、メラミン樹脂および類似の樹脂には、例えば１８ ０〜２００°Ｃのプレス成形温度と、１５００〜３０００ニユートン／ａｉの圧 力が適用される。これに対して、ポリイミド樹脂については、より高い温度、す なわち３５０℃以下の温度と、４０００ニユートン／ａｌ以下のようなより高い プレス成形圧力が必要である。

砥石車のこのよううな製作は、硬化および研磨されたプレス成形金型を使用する 必要があるという点でコストがかかる。このプレス成形金型は、その使用時に超 研磨剤との壁摩擦のために徐々に摩耗するので、少ない回数のプレス成形にしか 適していない。更に、その都度の砥石車の寸法に適したプレス金型を提供する必 要があるという欠点がある。

例えば２ｍｍのコーティング深さと数百ｍｍの研磨コーティング長さを有する外 周砥石車は、この公知の方法では、一体に製作することができず、複数の個々の 砥石車を組み立てて形成しなければならない。その際、継ぎ目での連結の問題が 生じ、その結果、継ぎ目が周方向において平行でなくなる。なぜなら、例えばい わゆるプランジカットの際に、視認可能な研磨痕跡が加工すべき工作物に生じる からである。

公知の方法の欠点は更に、１回のプレス加工工程では１個のプレスで非常に少数 の砥石車だけしか製作できないことにある。

本発明の課題は、研磨工具を製作するだめの方法を、一層経済的にすることであ る。そのために、本発明では、研磨コーティングを本体に塗布した後で、工具を フィルム内で真空包装してオートクレーブ内で静水圧熱間プレス成形する。

本発明による製作方法は、公知の方法に比べて、高合金材料鋼からなる硬化およ び研磨されたプレス金型の使用が不要であるという利点がある。なぜなら、本発 明による方法の場合には、研磨コーティングがその完成後要求される寸法に合う ように、本体を準備することができるからである。これは特に、研磨コーティン グを収容するために本体に凹部を予備成形する場合であり、熱間プレス成形後本 体を部分的に旋削除去し、研磨コーティングを正しい寸法に研磨することによっ て、研磨コーティングが露出する。予備成形された凹部は、加工すべき樹脂をそ の充填剤や超硬質剤と共に所望の厚さまたは高さに無圧で充填挿入することを可 能にする容積を有する。その際、完全な充填を保証するために、樹脂、充填剤お よび硬質材料粒子からなる乾燥したコーティングに、少量の液体樹脂を添加し、 ねばねばした練り粉状の状態にすることが望ましい。

フェノール樹脂とポリイミドのような他の種類の樹脂がその硬化中にガスを発生 ずることを考慮に入れるために、オートクレーブ内で熱間プレス成形する前に、 コーティングの予備圧縮や炉内でのガス抜きのような予備処理を行うことができ る。そのために、次の方法段階を行うことができる。

先ず最初に、本体が凹部に充填されたコーティングと共に合成樹脂フィルム内で 密閉され、同時に例えば１０”’）ルの真空まで排気される。そして、密閉した 工具を、同時に例えば３０００ニユートン／ｃｄの圧力を加えて、オートクレー ブ内でいろいろな形および大きさに冷間圧縮される。それによって、既に第１の 方法段階で、異なる種類および大きさの多数の研磨工具を、１回の加工工程でオ ートクレーブ内で冷間プレス成形または予備圧縮することができるという利点が ある。

後続の第２の加工工程では、フィルムを取り除いた後で、工具が電気的に加熱さ れた空気循環炉に入れられ、約２〜３時間のサイクルで約９０°の温度でガス抜 きされる。なぜなら、この温度で樹脂のガス抜きが行われるからである。

第３の方法工程では、ガス抜きされ予備圧縮されたコーティングまたは工具が、 再びフィルム内で密閉され、再び約ｔｏ−’）ルの真空まで排気される。それに よって、続いて他のプレス成形工程で、圧力と温度を加えてオートクレーブ内で 静水圧熱間プレス成形することができる。この場合、結合剤の樹脂の種類に依存 して、１５００〜４０００ニユートン／ａｌの圧力と、１８０〜３５０℃の温度 で加工される。

静水圧熱間プレス成形の後で、工具は機械的に仕上げ加工され、しかも特に研磨 コーティングを露出するために、研磨コーティングの範囲を仕上げ旋削および研 ぎなおすことによって仕上げ加工される。この仕上げ加工は、硬化された金型を 用いて公知の方法で製作される研磨工具の加工に相当する。

本発明による方法の特別な利点は特に、高価値のプレス成形金量の使用が不要に なり、それに伴いコストが大幅に低減されることにある。任意の形の多数の砥石 車がオートクレーブ内で予備圧縮され、かつ最終的にプレス成形されるので、製 作をきわめてフレキシブルに行うことができる。その際、外周砥石車については １：ｌＯＯ〜ｌ：４００の比のコーティング寸法も問題にならない。なぜなら、 このような研磨コーティングが本発明による方法に従って一体に製作されるから である。更に、品質も改善される。なぜなら、予備プレス成形および仕上げプレ ス成形時に、品質に悪い影響を与える壁摩擦が発生しないからである。

本発明による方法の実施は更に、コーティングが一時的な保持のために接着剤に よって本体に固定されることにより、一層間単化される。この接着剤は前記の凹 部に塗り込められる。この場合特に、接着剤として、フェノール樹脂をベースと して接着剤が考えられる。

次に、図を参照して本発明の詳細な説明する。

図１は製作の中間状態にあるコツプ状砥石車を示す図である。

図１に切断して部分的に示したコツプ状砥石車ｌは、本体２を備えている。この 本体は合成樹脂または金属あるいはこの合成樹脂と金属の組み合わせからなって いる。本体２はその外面に、リング状の凹部４を備えている。この凹部は旋削加 工され、本体１の上縁近くまで延びている。この凹部３には、ペースト状または 練り粉状の研磨コーティング８が挿入されている。研磨コーティング８は、フェ ノール樹脂製結合剤内に微細分布している超研磨剤からなっている。このフェノ ール樹脂には例えばシリコンカーバイドまたは酸化アルミニウムからなる充填剤 または充填材料が添加されている。

コーティング６を備えた本体２はホース状に形成さねへ排気されたポリイミドの ような合成樹脂フィルムによって取り囲まれている。このフィルム１０は、プレ ス成形時しかも冷間プレス成形時と静水圧熱間プレス成形時に、オートクレーブ のガス状プレス媒体がコーティングの微細孔に侵入しないようにする。すなわち 、フィルムの配置と排気は先ず最初に冷間プレス成形の前にオートクレーブ内で 行われると、そのために最初のフィルムは再び取り外される。オートクレーブ内 での熱間静水圧プレス成形のためには、フィルムｌＯによって本体を新たに被覆 し、フィルムホースを排気する。

３０００ニユートン／ａｌのオーダーの正圧でかつ約２００℃の温度で、合成樹 脂を硬化またはダイヤモンド粒を結合する際に、図１に示すように、コーティン グは低い高さまで圧縮される。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．本体が研磨コーティングを支持し、この研磨コーティングがダイヤモンド粒 子または立方結晶の窒化ホウ素の粒子のような硬質材料粒からなり、この硬質材 料粒が結合剤内に均一に分配されて配置されている研磨工具を製作するための方 法において、研磨コーティング（８）を本体（２）に塗布した後で工具（１）が フィルム（１０）内で真空包装されてオートクレーブ内で静水圧熱間ブレス成形 されることを特徴とする方法。
2. ２．研磨コーティング（８）が真空包装の前にオーブン内で脱気されることを特 徴とする請求の範囲第１項の方法。
3. ３．研磨コーティング（８）が最初の真空包装（１０）内で静水圧的に冷間で予 備圧縮され、その後オーブン内で脱気され、続いて再び真空包装して静水圧熱間 ブレス成形されることを特徴とする請求の範囲第２項の方法。
4. ４．研磨コーティング（８）が本体（２）の予備成形された凹部（４）に入れら れ、静水圧熱間ブレス成形した後で本体（２）の部分的な旋削除去およびコーテ ィングの後研磨によって露出させられることを特徴とする請求の範囲第１〜３項 の方法。
5. ５．研磨コーティング（８）がその再加工の前にねばねばした練り粉状の状態に されることを特徴とする請求の範囲第１〜４項の方法。
6. ６．研磨コーティング（８）が接着剤（６）によって本体（２）に塗布されるこ とを特徴とする請求の範囲第１〜５項の方法。
7. ７．コーティング（８）の熱間プレス成形がオートクレーブ内で１５００〜４０ ０ニュートン／ｃｍ２の圧力で行われることを特徴とする請求の範囲第１〜６項 の方法。
8. ８．本体が研磨コーティングを支持し、この研磨コーティングがダイヤモンド粒 子または立方結晶の窒化ホウ素の粒子のような硬質材料粒からなり、この硬質材 料粒が結合剤内に均一に分配されて配置されている研磨工具において、研磨コー ティング（８）が真空内で静水圧熱間ブレス成形されていることを特徴とする研 磨工具。
9. ９．研磨コーティングが本体（２）の予備成形された凹部（４）内に設けられて いることを特徴とする請求の範囲第８項の研磨工具。
10. １０．工具（１）が請求の範囲第１〜７項のいずれか一つの方法によって製作さ れていることを特徴とする請求の範囲第８項の研磨工具。