JPS6288579A - 研削工具 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、最も堅い研磨材として知られているダイヤモ
ンドまたは立方晶窒化ほう素を研磨材とする砥石を備え
た研削工具、特に両頭平面？ｉＪｌ削およびロータリ平
面研削用のカップ型砥石、スルーフィードタイプセンタ
レス円筒研削用のストレート型砥石で代表されるような
、工作物が砥石層の端縁から切り込まれ、切り込み側の
端縁部にｆｉＪｔ削負荷が集中する研削工具に関するも
のである。

［従来技術］ 近年、ダイヤモンド粒子および立方晶窒化ほうそ粒子を
研磨材とする、いわゆる超砥粒砥石の普及はめざましい
ものがあり、はとんど全種の？ｉＪｌ削盤においてニュ
ーセラミックス、ＦＲＰ、ＦＲＭ等の新素材、炭化タン
グステン、石材、タイル、ガラス（以上、ダイヤモンド
粒子の研削対象）、高速度鋼、ダイス鋼、チルド鋼、−
設備′ｖＵ（以上、立方晶窒化ほう素の研削対象）等の
高能率研削がら仕上げ研削に至るまで広範な応用分野を
確立してぎている。

ところで各種研削方式のうち、両頭平面研削、ロータリ
平面研削およびスルーフィードタイプセンタレス円筒研
削は重要かつ広範な応用分野が必るにかかわらず超砥粒
砥石の普及がかなり遅れている。

第５図は両頭平面研削およびロータリ平面研削に用いら
れるカップ形砥石を示すもので、カップ形のモ［（石ボ
デー１の環状の端面に砥石層２が形成されており、回転
する砥石の外周端縁２１から工作物が径方向に送り込ま
れる。第６図はスルーフィートタイプセンタレス円筒研
削（以下、センタレス円筒研削という）に用いられるス
トレート型砥石を示すもので、円筒状の砥石ボテ−１の
外周面に砥石層２が形成され、回転する砥石の一方の端
縁２１から軸方向に工作物が送り込まれる。

ところで、これ等両頭平面研削、ロータリ平面研削、セ
ンタレス円筒研削の如き研削方式に超砥粒砥石の普及が
遅れている主たる原因は砥石の局部的な摩耗による。即
ち、第７図に示すように、幅Ｗの起磁１☆砥石層２の中
で、工作物が送り込まれる側（切り込み側〉の第１送り
ピッチと称される限られた幅Ｐ　　　［ｐ１＝ｆ／ｎ、
ここでｆはカップ型砥石においては砥石の回転軸心方向
、ストレート型砥石においては回転軸線方向への工作物
の送り速度（ｍｍ　　／ｍｉｎ　）　、ｎはカップ型砥
石においては砥石の、ストレート型砥石においては工作
物の回転速度（ｒ−ｐ−ｍ）］に大部分の研削負荷が集
中し、次の第２送りピッチＰ２の部分は切り残し分を研
削し、順次Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、・・・・・・へと切り残
し分を研削する。この結果切り込み側が傾斜状に摩耗す
る。かくして超砥粒砥石層はその幅が大きく、高価であ
るにかかわらず、その中の僅かな部分に研削負荷が集中
して、工作物の焼けや砥石の平坦度不良等゛をひき起す
。

この不具合を修正するため砥石の形状修正（トウルーイ
ング）や目立て（ドレッシング）を頻繁に繰り返す必要
があり、このとぎほとんど摩耗していない部分Ｗｂも必
然的にトウルーイング、ドレッシングされることになる
。この結果、肝心な研削作業よりもトウルーイング、ド
レッシング作業による砥Ｅｌ’　ｌｉ５の消耗の方が著
しく大きいという極めて不経済な使い方となっているの
が実情である。

一方、上記両頭研削、ロータリ平面研削およびセンタレ
ス円筒研削用として従来用いられている超砥粒砥石には
（１）フェノール、ポリイミド系等の有ｌＮｆｆ１合体
を結合剤基材とするレジンボンド砥石、（２〉主として
ブロンズ系のメタル粉末を結合剤基材とするメダルボン
砥石が用いられている。

このうらレジンボンド砥石は、焼成温度が比較的低いの
で焼成萄の熱変形も少なく、かつ抗折力も高いため広幅
、薄厚の超砥粒砥石層を最も安価かつ安定した品質で容
易に制作可能である。しかしながら耐熱性はメタルボン
ド砥石に比べて大幅に劣り、かつ超砥粒研磨材の保持力
も弱いため、特に局部集中研削負荷が動いた場合の砥石
摩擦はメタルボンド砥石に比べ著しく大きくなる。

一方、メタルボンド砥石は超砥粒研磨材の保持力および
ボンド部の熱伝導性がすぐれているため砥石の耐摩耗性
の点ではすぐれているが、ボンド部が硬すぎて適度に摩
耗しないための超砥粒切れ刃の白生発刃効果が乏しくて
目つぶれし易く、かつボンド部に気孔が存在しないため
研削屑の逃がしか悪く、従って砥石の切れ味はレジンボ
ンド砥石に比して劣り、工作物に焼けが発生しやすい。

更にはトウルーイング、ドレッシングも困難である。

上記二種類の超砥粒砥石の他にビトリファイドボンド砥
石がある。これは長石、耐火粘土等のセラミック貿原料
またはＳ！０２　　Ａ、Ｌｉ２Ｏ３Ｌｉ２Ｏ系の結晶化
ガラス粉末等のガラス質原料を結合剤基材とするもので
ある。この砥石は一般に化学結合によって超砥粒研磨材
を保持するため保持力にすぐれ、かつ砥石層における超
砥粒の含有量（超砥粒率）も上記三者よりも高くするこ
とができる。例えばレジンボンドおよびメダルボンド超
砥粒砥石層においては保持力か維持される超砥粒の最大
可能含有量は約３８容量％であるのに対し、ヒドリファ
イドの場合は５５容研％前後まで高めることができる。

従って砥石寿命は前者に比し著しくすぐれている。また
砥石のボンド部は一般に多孔性で必るため研削屑の逃が
しがよく、従って切れ味もすぐれ、なおかつドレッシン
グもし易いという大ぎな利点がおる。

しかしながら一方にあいでて、ボンド部が脆く、かつ焼
成温度が６５０’ｃ〜１３００″Ｃと高いために冷却の
過程で微細クランクが生じて材質が不均一となり研削性
能にバラツキが生じる。従って両頭平面砥削、ロータリ
平面研削、センタレス円筒朗削用砥石に代表される広幅
（数１０ｍ〜数１゜Ｏｍｍ＞１厚（数ｌｌｌＩｎ〜１０
数ｍ）の砥石に研削性能を維持して適用することは極め
て困難とされている。

Ｆ本発明が解決しようとする問題点Ｊ 本発明は上記の実情に鑑みてなされたもので、研削機構
上、超砥粒砥石層の切り込み側の端縁部分に研削負荷が
集中する研削工具、具体的には両頭平面研削用、ロータ
リ平面研削用、センタレス円筒研削用等の研削工具にお
いて、従来の研削工具に比してコストの大幅な増大を伴
なうことなく、負荷集中部の摩耗を低減して工具の耐久
性を向上することにより、従来の問題点を解決すること
を目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 第１図および第２図の代表例に示すように研磨材として
ダイヤモンド粒子または立方晶窒化ほう素粒子を用いた
超砥粒砥石層２の工作物送り込み側（切り込み側）の端
縁２１の帯状部分をヒトリファ゛イドボンド超砥粒砥石
層２２で構成し、他の部分をレジンボンド超砥粒砥石層
２３で構成する。

ビトリファイド超砥粒砥石層２２の幅Ｗ１は第１送りピ
ッチｐ１　（＝ｆ／ｎ）ないし砥石層の総幅Ｗの１／３
とする。下限をＰｌとしたのは、この部分で最も摩耗が
大であって、少なくともこの部分の耐摩耗性の向上が必
要だからである。但し、Ｐｌが１１ｒＩＩｒ１よりも小
さい場合でも砥石層２２の幅は最低１Ｒ晶とする。１ｍ
以下の砥石層２２は製作が極めて困難でおるとともに製
作してもその脆性により破損が生じやすく実用的でない
からである。

上限を総幅Ｗの１／３としたのは、摩耗の発生はほぼこ
の範囲内にあるからである。但し、幅を５０ｒＮｒＩを
越えて広くすると砥石層製造過程でクラックが生じやす
いので、実用上の上限幅は５０履稈度、品質の安定性か
ら好ましくは３５ｓ程度である。用いる超砥粒の平均粒
径はビトリファイドボンド超砥粒砥石層２２にあっては
８０〜２００メツシュ程度、レジンボンド超砥粒砥石層
２３におっては１００〜２０００メツシユ程度で必る。

砥石層２３は仕上工程でおるから砥石層２２よりも粒径
を小さくすることが望ましい。また砥５層２３を二つに
分けて、砥石層２２側の中仕上工程領域の粒径を１００
〜４００メツシユ、仕上工程領域の粒径を４００〜２０
００メツシユ程度とすることもできる。ビトリファイド
ボンド超砥粒砥石層２３における超砥粒含有率は１８〜
５５容量％程度で必り、レジンボンド超砥粒砥石層２３
におけるそれは６〜３８容量％程度である。これ等砥石
層２２．２３は予め環状に作製し、これを接着剤を介し
て砥石ボデー１に固着する等の手段により砥石ボデー１
に装着する。

［作用効果］ 研削工具における超砥粒砥石層のうち、研削負荷が集中
する切り込み側端部分をビラ１〜１ノフアイドボンド超
砥粒砥石層で形成したので、該部分の摩耗が少なくなり
、砥石全体の寿命を向上さけることができる。

またビトリファイドボンド超砥粒砥石層は全砥石層の一
部であって限られた狭い幅のものであるからこれを焼成
して′！Ａ造する場合にクラックが発生するに至らず、
欠陥のない均一なビトリファイドボンド超砥粒砥石層を
備えたＵト削工具がｊｑられる。

［実施例］ 第１図はロークリ平面研削用および両頭平面研削用研削
工具のカップ型砥石であり、アルミニウム製ボデー１の
端面にダイヤモンドまたは立方晶窒化ほう素にりなる超
砥粒を研磨剤とする砥５層２が形成しである。砥石層２
は切り込み側たる外径側に形成した幅の狭い環状のビト
リファイドボンド超砥粒砥石層２２と伯の部分を構成す
るレジンボンド超砥粒砥石層２３とよりなり、これ等両
爪石層２２．２３は小デー１に接着により固定せしめて
おる。

第２図はセンタレス円筒研削用研削工具のストレート型
砥石であり、円筒状のポデー１の外周に形成した砥石層
２は切り込み側のビトリファイドボンド超砥粒砥石層２
２と他の部分を構成するレジンホント超砥粒砥石層２３
とよりなる。

第３図および第４図に示す砥石はそれぞれクーラントの
保持を良好にするためにビトリファイド超砥粒砥石層２
２を複数の分割砥石層２２１で構成し、各分割砥石層２
２１間には微少幅（１ｍｍ〜５ｍ程度）の溝２２２が形
成しておる。

次に発明者らが行なったロータリ平面研削の実験結果を
示す。

用いた本発明による研削工具の砥石は外径３００ｍｍ、
内径１３０＃、砥石層幅８５＃ｌ１１１で、砥石層は外
径側の幅５ｍの立方晶窒化ほう素超砥粒ビトリファイド
ボンド砥石層と内径側の幅８０ｍの立方晶窒化ほう素超
砥粒レジンボンド砥石層とよりなる。また、比較材とし
て、砥石層仝而が立方晶窒化ほう素超砥粒レジンポンド
砥石を用いた。結果を下表に示す。表において研削結果
は、再ｌ〜ウルーイング、ドレッシングまでに研削でき
た製品の本数を示す。

Ｆコロ 研削条イ１は次の通りとした。

゛（１）研削方式二ロータリ平面研削 （２）工作物　：形状・・・・・・直径１５ｍ、厚さ２
０Ｍの柱状 材質・・・・・・クロムモリブデン鋼 （焼入れ硬ざトＩＲＣ６０） （３）砥石周速：３８ｍ／ｓｅｃ （２４０Ｏｒ−Ｄ−ｍ） （４）工作物送り速Ｉｆ　：　２１００ｍｍ／ｍ　ｉ　
ｎ（５）切り込み量　　：０．２ｍ （６）クーラント　　：エマルジョンタイプ表より知ら
れるように、本発明の砥石と従来の砥石とでは、ともに
立方晶窒化ほう素超砥粒を用いた場合、耐久性には格段
の相違があり、本発明の砥石の方がすぐれている。なお
、レジンボンド砥石では、その砥粒保持ノ〕より超砥粒
含有率は３８容吊％程度が限度であり、４０容量％含有
せしめると超砥粒の脱落が生じる。

以上説明したように本発明は研削Ｉａ構上、局部的に研
削負荷が集中する形式の砥石の負荷集中部をビトリファ
イドボンド超砥粒砥石層で溝成し、耐摩耗性および切れ
味を強化したので、従来の砥石の如く負荷集中部のみの
摩耗のために砥石全体にトウルーイング、ドレッシング
を施したり、早期に砥石全体を取替える必要がなく、経
済性、作業性を大きく向上せしめることができる。また
ビ］・リファイドボンド超砥粒砥石層は幅の広い砥石層
を焼成するとクラックが生じて研削性能にバラツキが生
じるが、本発明ではビトリファイドボンド砥石層の幅は
研削負荷応力が集中する部分の幅で充分でおるから、該
砥石層焼成時にクラック発生の問題は生じないし、また
全体をビトリノアイド超砥粒砥石層とする場合よりも砥
石層のコストにおいて有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、第４図はそれぞれ本発明の研
削工具における砥石の斜視図、第５図および第６図はそ
れぞれ従来の砥石の斜視図、第７図は砥石の摩耗状態を
示す図である。 １・・・・・・砥石ボデー ２・・・・・・砥石層 ２２・・・・・・ビＩ・リファイドボンド超砥粒砥石層
２３・・・・・・レジンポンド超砥粒砥′６層第１図 第２１ｉｉａ 第３図 第４図 第５図 第６図 第７回

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）砥石ボデーの環状の端面または円筒状の外周面に
   ダイヤモンドまたは立方晶窒化ほう素よりなる超砥粒を
   研磨材とする超砥粒砥石層を形成した研削工具において
   、上記超砥粒砥石層のうち工作物切り込み側の環状帯部
   をガラス質またはセラミック質の結合剤を有するビトリ
   ファイドボンド超砥粒砥石層で構成し、他の部分を有機
   重合体を基材とする結合剤を有するレジンボンド超砥粒
   砥石層で構成したことを特徴とする研削工具。
2. （２）上記ビトリファイドボンド超砥粒砥石層よりなる
   環状帯部の幅が１ｍｍないし５０ｍｍである特許請求の
   範囲第１項記載の研削工具。
3. （３）上記ビトリファイドボンド超砥粒砥石層における
   超砥粒率が１８容量％ないし５５容量％、上記レジンボ
   ンド超砥粒砥石層における超砥粒率が６容量％ないし３
   ８容量％である特許請求の範囲第１項記載の研削工具。