JPS60186376A - 研削研磨成形体 - Google Patents

研削研磨成形体

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JPS60186376A
JPS60186376A JP4129284A JP4129284A JPS60186376A JP S60186376 A JPS60186376 A JP S60186376A JP 4129284 A JP4129284 A JP 4129284A JP 4129284 A JP4129284 A JP 4129284A JP S60186376 A JPS60186376 A JP S60186376A
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JP
Japan
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abrasive
grindstone
resin
grinding
abrasive grains
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Pending
Application number
JP4129284A
Other languages
English (en)
Inventor
Junichi Sato
純一 佐藤
Shoji Aoki
青木 昭二
Junichiro Washiyama
潤一郎 鷲山
Takuhiko Motoyama
本山 卓彦
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Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/20Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially organic
    • B24D3/28Resins or natural or synthetic macromolecular compounds

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

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】 本発明は結合剤として特殊な樹脂を使用した研削研磨成
形体(以下研削成形体という)に関する。
この研削成形体は代表的には砥石であるが、その外シー
ト、テープ等も含む。
研削砥石は一般にフェノール樹脂等を結合材としたレジ
ノイド砥石、金属をマトリックスとするメタル?ンド砥
石、セラミックスを結合材とするビトリファイド砥石が
ある。
レジノイド砥石はレジンマトリックスの適当な弾性が砥
粒切刃の緩衝作用をなし金属製被剛材を精度よく且つ効
果的に研削加工することができ、しかも製造法が容易で
あるため重用され、多く用いられている。
しかし結合材が有機質の樹脂であるだめ、耐熱性に限界
があり、また加工条件にも限界があって深切り込み等高
負荷の加工ができないことである。
これを改善するために耐熱性をもたせたポリイミドを用
いる方法もあるが、これでも常用耐熱温度はせいぜい3
00〜350℃が限度である。
レジノイド砥石でダイヤモンドや立方晶窒化ホウ素(以
下CBNという)等のいわゆる超研削砥粒を使用したも
のは砥粒の熱放散性をよりシ、また砥粒の樹脂による保
持力を高めるなどのため、砥粒にNi等のメッキをした
ものが多く用いられる。
しかし砥粒にメッキをすればそれだけ切れ味などの性能
を低下させる。また目立て性、即ち砥石のドレッシング
性もレジノイド砥石はセラミック砥石に劣る。
メタルボンド砥石は強固々マトリックスで砥粒が保持さ
れているので難破剛材の高負荷加工に用いられるが目詰
りが起り易いのが欠点である。
ビトリファイド砥石は砥石の芯出しくトルーイング)、
目立てが比較的容易であること、セラミックであるので
型くずれが少ないので重研削、総型研削等で最近次第に
のびてきている。この砥石は製造する際の焼成温度が高
いこと、そのために砥粒に熱影響を与えること、焼成条
件等に高い技術が要求されるなどが難点である。
本発明は、砥石の結合剤として特殊な樹脂を用いること
を特徴とする。この樹脂はラダー型シリコン樹脂である
。この樹脂は耐熱性が極めて高い上に本発明者の研究に
よると樹脂による砥粒の保持力が高く、砥粒の脱落が少
ないので研削比(研削量/砥石摩耗量)が向上すること
がわかった。
砥粒の保持力が大きいので、超研削砥粒の場合一般に使
用されているような砥粒のメッキを施さないものでも使
用可能である。勿論、メッキした砥粒を用いることもで
きる。この意味で本発明は特に超研削砥粒を用いる場合
に好適である。
ラダー型シリコン樹脂は次の構造を有する分子量500
〜5000のポリオルガノシロキサンオリゴマーのフレ
ーク状物質を加熱又は酸性触媒存在下に加熱することに
よって得られるラダー(梯子)状構造をもつ不溶、不融
のポリマーである。
加熱は100〜300°C程度で行なわれるが、加熱温
度によって硬さがコントロールできるのも一つの特徴で
ある。
従来砥石の結合用レジンとして使われてきたフェノール
レジン、ポリイミドレジンが、たかだか耐熱性が350
’C(らいであるのにくらべ、7000C以上の耐熱性
を有している。硬化物は砥粒にすぐれた接着力をもつと
共に、機械的性質が良好であり、不燃性、耐水性、耐薬
品性、耐候性、高硬度等の特徴を有している。
ラダー型シリコン樹脂と砥粒との接着力が良好な理由に
ついては砥粒は無機質であり、またこの樹脂も無機質的
な性質があるため、両者の親和性が良いためではないか
と推定される。
本発明において砥石中の砥粒の量は容積で10〜80%
が適する。この範囲で少ない側は表面仕上げ研磨等の研
磨に適する。10チより少ないと研磨力が劣り、また8
0チを越えると樹脂による砥粒の保持力が十分でない。
上記において砥粒の容積はメッキ砥粒ではメッキ層を含
む。
砥粒としてはダイヤモンド、CBN等の超研削砥粒、A
t203、SiCXB4C、5t3N4等が用いられる
が、本発明の砥石は通常のレジノイド砥石よりは高価で
あり、従って高性能の砥石を目的とするので、これらの
砥粒の中では超研削砥粒が特に適する。この砥粒は金属
メッキの有無に拘らず使用できる。
(5) 砥粒の粒度は1μm〜1.0mm程度のかなり広範なも
のが適する。そして細かい粒度のものはラッピング研磨
に適する。
本発明において一般にレジノイド砥石において使用され
ているような各種のフィラー、例えばアルミナ、炭化珪
素、窒化珪素、シリカ、ジルコニア等を用いることがで
きる。これらは結合相部分を補強するものである。この
場合炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維等の耐熱性の短繊
維を結合相部分に混入させることにより補強効果が一層
高まる。
粒状のフィラーでは砥石で研削を行う砥粒の粒径よシか
なり細か目、例えば30μm以下、繊維では0.1〜5
fi位が適当である。
超研削砥粒を使用する場合はSiC、At203等の微
粉をフィラーとして使用することが多く、本発明でも使
用することが望ましい。この場合における前記した研削
砥粒の10〜80容量チは超研削砥粒の量のみを表わす
これらのフィラーは結合相に対して40チ以下程度で用
いられる。
(6) まだ本発明において結合相にラダー型シリコン樹脂に1
部有機高分子物を加えることもできる。
これによって結合相の剛性を緩和することができる。そ
の量は多過ぎると本発明の特徴である耐熱性を損なうの
で結合相に対して10%以下が望ましい。
高分子物としてはフェノール樹脂、エポキシ樹脂、アル
キド樹脂、ポリイミドなどが使用可能である。
本発明の砥石をつくるには前記したポリオルガノシロキ
サンオリゴマーに研削砥粒、さらに必要によりフィラー
、高分子物を加えて、よく混合し、所望の形状に成形す
る。一般的には成形と同時に各種の工具の先端に固定す
る。次にこれを硬化、焼成する。焼成温度は用途目的に
よって選ばれ、それによって結合相の弾性率が変るが、
通常は100〜300℃の範囲が適する。
実施例1゜ うf−型シリコーンオリゴマー(Owens −111
inojs社製Glass Re5in 908)を2
00メツシユに粉砕し、これに硬化触媒としてフェニル
フォス7オン酸2チを加える。研削砥粒としてはCBN
のJIS 120番の粒度のものを用い、フィラーとし
てJIS 600番のアルミナを用いた。配合割合は触
媒添加Glass Re5in 71容積部、砥粒19
容積部、フィラー10容積部である。
これらをよく混合した後金型を用い図1に示すよう々ド
ーナッツ状のアルミニウム製台金1の周囲に成形固定し
て砥石層2とした。成形圧力を150kg/crn2に
して200℃で50分加熱した。
成形物を金型から取り出し、240℃のオーブン中で2
0時間加熱して後冷却して砥石とした。これを砥石Aと
する。
次にCBN砥粒してNiメッキ(メッキ層は砥粒と同容
積)砥粒を用い、他の条件は上記と同じにして砥石を製
造した。砥粒はメッキを除いたCBNのみで19容量部
確である。
比較例としてメッキしない砥粒19容量部を用いシリコ
ン樹脂の代シにフェノール樹脂を用い、他は同じにした
砥石をCとする。但し、樹脂の硬化は190℃で12時
間キユアリングすることによシ行なったものである。
上記砥石A、B、Cを用いて次のような研削試験を行っ
た。
使用機械:開本工作機械製作所製横軸平面研削盤(PS
G −63A N型) 被研削材:高速度工具鋼SKH57(ロックウェル硬度
CスケールH’R(! : 54 ) 200 mm長
×100震巾×50■巾 研削条件:湿式トラバース研削 砥石周速: 1500 m1分 テーブル速度: 15 m1分、クロス送り: 2 I
III+I/ Pa5s切込み : 30 μ/Pa5
s 研削液 :JISW2種、50倍液、91/分得られた
研削結果を、通常よく用いられる被削量と砥石摩耗量の
比、即ち研削比Gを比較したところ、明きらかにメタル
コー) CBN砥粒を用い、フェノール樹脂をバインダ
ーとした砥石よりもかなり大巾な改善が得られている。
(9) 表1 J工S+120/14oノCBNを容積で19部、粒度
200メツシーアンダーの銀粉10部、二硫化モリブデ
ン20部、を実施例1で用いたバインダーとして実施例
と同様の成型、加熱条件にて図2に示したいわゆるカッ
プ型砥石を製作し、これを試料りとした。図で3はアル
ミニウム製台金、2は砥石層である。またCBN砥粒と
してメタルコート砥粒+1.20/140 (SBN 
−T N )をメタルコート部分を除いて19部、銀粉
、二硫化モリブデンは前述と同様にしたカップ型砥石を
作シ試料Eとした。
比較例としてCBN (す120/14.0 )をメタ
ルコート部分を除いて19部、銀粉10部、二硫化モリ
ブデン20部とし、バインダーとしてフェノール樹(1
0) 脂を用いて、実施例1のフェノール樹脂砥石と同様の条
件で図3に示した形状の砥石を作シ、試料Fとしだ。
砥石り、E、Fについて、以下の条件で乾式研削試験を
行ったところ、表2に示すように明きらかに本発明品の
方が秀れていることが判る。
試験条件: 使用機械:牧野フライス製作所製万能工具研削盤CFI
A −40型 被削材: SKH57(HRC= 64 )研削条件:
乾式トラバース研削 砥石周速:1,160m/分 テーブル速度:4m/分 切込:50μ/m 去m ラダー型シリコーンオリゴマー(Owfns −111
in4is社製Glass Re5in 650 )に
硬化触媒としてクエン酸1チを混合し、エアーオーブン
中で150℃で30分加熱し、OH含有量が2%になる
ように調製した。このレジンを200メツシユに粉砕し
たものを残部とし、ポリアミドイミド樹脂(三菱化成製
BTレジン)2容積≠120/140メツシユのダイヤ
モンド(市販のレジン用ノンコート品)25部、≠60
0メツシュのアルミナ10部を配合し、砥石用金型に充
填して200kg/crnの圧力下でブレスしつつ20
0℃で50分加熱した。得られた成形物を型から取り出
し、250℃のオーブン中で30時間加熱してのち冷却
して砥石を作り、これをGとした。但し砥石の寸法は、
ダイヤ層厚み5wn以外は、すべて実施例1と同じであ
る。
比較例として上記のバインダーをフェノールにし、ダイ
ヤモンドとアルミナは上記と同じとして実施例1に示し
たフェノール樹脂砥石成形、加熱条件で砥石を製作しこ
れをHとした。
これらの砥石を用いて超硬合金K −10(JIS)を
被剛材として実施例1に示した研削条件で加工したとこ
ろ表3に示したような特性が得られ、本発明品Hの秀れ
ていることがわかった。
表3 ラダー型シリコーンオリゴマー(OwJns −111
in41is社製Glass Re5in 950 )
をエアーオーブン中で180℃、50分加熱し、OH含
有量が2.5チになるように調製し、これを冷却して2
00メツシユに粉砕する。このレジンを容積残部、径1
0ミクロン、長さ3〜5mの炭素繊維10容量部、+1
20/140 CBN、≠600のアルミナ20部を配
合し、砥石用金型に充填して150kg/crn2の加
圧下に200℃で60分加熱した。得られた成形物を型
から取り出し、250℃のオーブン中で30(13) 時間加熱してのち冷却して砥石を製造しこれを■とする
。なお砥石の形状は実施例1に記したものと同じとした
次に径8ミクロン3〜5mmのガラス繊維を10部用い
、その他は上記と同じ条件にて製作した砥石をJ1径8
ミクロン、3〜5簡のステンレス製繊維を同様に10部
にして作った砥石をKとした。
さらに、ステンレス製繊維の場合に、+600メツシユ
の炭化珪素を入れたものもつくりこれをLとした。これ
らのI、J、に、L 、の砥石と繊維を用いない場合と
して実施例1で用いたA、Cを用い、切込みを20.3
0.40μと変えて、実施例1と同様の研削試験を行っ
たところ、研削比とその切込み深さによる低下が改善さ
れた。(表3)(14) (15)
【図面の簡単な説明】
図1は、ドーナツ状砥石で、図2はカップ状砥石であシ
、それぞれその先端に砥石層を固定したものである。 1・・・アルミニウム製台金、2・・・砥石層、3・・
・アルミニウム製台金。 出願人 昭和電工株式会社 (16) 手 続 補 正 書(自発) 昭和80年2月7日 特許庁長官 志賀 学 殿 1、事件の表示 昭和58年特許願第41292号 2、発明の名称 研削研磨成形体 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都港区芝大門−丁目13番8号名称 (20
0) 昭和電工株式会社 電話 東京 432−5111番(大代表)氏名 (7
037)弁理士 菊 地 精 −5、補正の対象 明細書の「特許請求の範囲」の欄と「発明の詳細な説明
」の欄。 6、補正の内容 (1)「特許請求の範囲」は別紙の通り。 (2)明細書第6頁の第5〜6行目めに[アルミナ、炭
化珪素、窒化珪素、」とあるのを削除する。 (3)明細書第6頁第7行目「ア」の次に「、二硫化モ
リブデン、銀、ニッケル、コバルト、銅」を加入し、「
等」の次に「の無機もしくは金属粉末」を加入す る。 (4)明細書第6頁の第8行目に「この場合炭素#jl
I維、ガラ」とあるのを、「この場合フィラーとして炭
素繊維、炭化珪素繊維、ガラ」と補正する。 (5)明細書第6頁第12行目「繊維では」の次に「長
さ」を加入する。 (6)明細書第8頁第14行目の「場合は」の次に「一
般に」を加入する。 (7)明細書第6頁第15行目の「微粉な」の次に、「
併用することが多く、またこれらの短m維を」を加入し
、「使用することが多く、」とあるのを[使用すること
があるが、」と訂正する。 (8)明細書第6頁第18行目のrでもJの次に「これ
らを」を加入する。 (8)明細書第6頁第16〜18行目に[この場合に・
・・・・・を表わす。」とあるのを削除する。 (10)明細書第8頁第3〜4行目の「を用い、・・・
・・・とじて」とあるのを削除する。 $44行目rJTSJの前に「及 び」、第5行目、第16行目、第18行目の「砥粒」の
前に夫々rcBNJを加入する。 第6行目の「フィラー」を「アルミ ナ」と訂正する。 第14行目のrcBN砥粒」の次に 「と」を加入する。 (11)明細書第10頁の実施例2の次の第3〜4行目
に「を実施例1で用いたバイン ダーとして実施例と同様の成型」とあるのを「実施例1
で用いた樹脂51部をバインダーとして実施例1と同様
の成型」と補正する。 (12)明細書第10頁下から7行目の「メタル」の次
にr (Ni) Jを加入する。 (13)明細書第11頁第1行目の「脂」の次に「51
部」を加入する。 (14)明細書第10頁第 7行目の「を残部とし」と
あるのを「63容量部」と訂正する。 第8行目に「2容積」とあるのを「2 容量部、」と訂正する。 0 第夕行目のr 25J r IOJとある次に夫々「容
量」を加入する。 (!5)明細書第13頁下から8行目の「容積歿」を「
50容量」と訂正する。 下から4行目に「アルミナ20部」とあるのを[アルミ
ナを夫々2o容量部」と補正する。 (1e)明細書第14頁第4行目の「次に」の次に「炭
素繊維に代えてJを加入し、rミクロン」の次に「長さ
」を加入する。 第4行目と第7行目の「1o」の次に 夫々「容量」を加入し、第8行目の 「3〜5111+1Jの前に「長さ」を加入する。 第6行目のr#800Jの前に「アルミナに代えて」を
加入する。 (別 紙) 特許請求の範囲 (1)ラダー型シリコン樹脂により結合され、成形体中
に砥粒が容積で10〜80%含有してなる研削研磨成形
体。 (2)無機!L以ん且遣1フィラーを含む特許請求の範
囲第1項記載の研削研磨成形体。 (3)無機質虻V左且澄1フィラーが耐熱性繊維である
特許請求の範囲第2項記載の研削研磨成形体。 (4)有機高分子物を含む特許請求の範囲第1項〜第3
項記載の研削研磨成形体。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) ラダー型シリコン樹脂により結合され、成形体
    中に砥粒が容積で10〜80チ含有してなる研削研磨成
    形体。
  2. (2)無機フィラーを含む特許請求の範囲第1項記載の
    研削研磨成形体。
  3. (3)無機質フィラーが耐熱性繊維である特許請求の範
    囲第2項記載の研削研磨成形体。
  4. (4)有機高分子物を含む特許請求の範囲第1項〜第3
    項記載の研削研磨成形体。
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