JPS63102876A - 砥石とその成形方法 - 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、セラミック材料の如く、難削材を研削するた
めの砥石とその成形方法に関するものである。

「従来の技術」 セラミックのように硬い材料を研削する場合には、その
砥石として、所定の結合剤内に粉末である多数のダイヤ
モンド砥粒を埋設した構成のダイヤモンド゛砥石が広く
使用されている。

このダイヤモンド砥石にあっては、砥粒の種類、結合剤
内における砥粒の集中度、結合剤の砥粒に対する保持力
である結合度の三つの要素によってその性能が評価され
るが、その全てを満足させる製品は現在のところ存在せ
ず、研削対象、研削目的に応じて成る要素を妥協せざる
を得ないものになっていた。

即ち、セラミック等の硬い材料を研削する砥石にあって
、ダイヤモンド砥粒を切刃とした場合、その切刃の固定
、つまり結合度が強いと切刃は脱落しないので、ダイヤ
モンドと言えども使用に従って目潰れが生じ、切れ味の
悪いものになる。

これに対して、結合度が弱いと切刃が脱落し易いので新
たな切刃が露出し、切れ味を確保することができるが、
それだけ切刃である砥粒を消費することになるので不経
済であり、被加工物の寸法精度が劣化することになる。

例えば結合剤として金属または合金を使用した場合、従
来は、金属の粉末と砥粒とを混合して焼結したり、或い
は金属を溶融して砥粒を混合したりして成形することに
なり、それ故に結合度が強いので、切刃は脱落しないが
目潰れが生じ、消耗は少ないが切れ味は劣化する。

逆に、結合剤として合成樹脂であるレジンを使用した場
合、結合度が弱いので切刃が脱落し易（、切れ味を確保
して所謂自生作用があるが、不経済で加工精度が劣るも
のになってしまう。

「発明が解決しようとする問題点」 このように、硬い材料を研削する場合の砥石は、砥粒の
種類、集中度よりも結合度が砥石の研削性能の最も重要
な要素なのである。

この結合度の程度を強い順に比較するならば、金属の粉
末と砥粒とを混合して焼結成形した製品、金属を溶融し
て砥粒を混合して成形した製品、合成樹脂を溶融して砥
粒を混合して成形した製品と云うことになろう。

現実には、セラミックには多くの種類があり、特に硬い
製品に対しては、専らレジンを使用した結合剤が用いら
れている。これは、結合度が弱いために自゛生作用に優
れ、研削効率が高いためであり、このレジンを使用した
ために生じる不経済性や加工精度の劣化については容認
せざるを得なかったのである。

本発明は、上述した従来の欠点、不都合を解消、し、要
請に鑑みて発明された砥石とその成形方法であって、自
生作用があり、且つ微粒の消耗が少なく、被加工品の寸
法精度を極めて高くすることのできる砥石を得ることを
目的とする。

「問題点を解決するための手段及び作用」以下、本発明
を、本発明の一実施例を示す図面を参照しながら説明す
る。

先ず、本発明の砥石１０は、比較的軟質な金属で成形さ
れた環体８内に多数の砥粒９を埋没位置させ、この環体
８と各砥粒９との結合度を、溶融された合成樹脂内に多
数の砥粒９を埋設することによる結合度よりも強（、且
つ、溶融された比較的軟質な金属内に多数の砥粒９を埋
設することによる結合度よりも弱い値に設定した構成で
ある。

そして、本発明の砥石の成形方法は、所定のプレス金型
１によって金属性の環体８を一定条件下で加圧し、砥粒
９をこの環体８内に埋没させるものである。

プレス金型１は、芯金２と、この芯金２の外周に嵌合位
置する下部金型３と上部金型４と、この下部金型３と上
部金型４との外周に嵌合位置する外部金型５とにより構
成されている。

このプレス金型１にあって、比較的軟質な金属で成形し
た環体８を、前記した下部金型３と上部金型４との間に
挟持配置するのであるが、この際に、環体８の端面と、
下部金型３または上部金型４の端面との間に多数の砥粒
９を配置しておく。

そして、前記した環体８を、その金属の融点以下で、伸
び変形最大、且つ最小硬度となる温度に加熱した状態で
、下部金型３または上部金型４の端面に当接する砥粒９
のほぼ全域が環体８内に埋没位置するまで加圧し、更に
この加圧を継続しながら環体８を冷却するのである。

プレス金型１は上述した構成であるから、環体８は、下
部金型３と上部金型４とにより挟持されるだけでな（、
内周面が芯金２に、外周面が外部金型５に夫々面接して
おり、所定の圧力が加えられた場合にも変形することの
ないようになっている。

また、環体８を、この金属の融点以下で、伸び変形最大
、且つ最小硬度となる温度に加熱することにより環体８
は軟化し、圧力が加えられた際に砥粒９が食い込み、こ
の加圧を継続させることによって、下部金型３または上
部金型４の端面に当接する砥粒９のほぼ全域が内部に埋
没位置することになる。この温度設定は極めて重要であ
って、砥粒９の食い込みが容易であり且つ環体８の金属
が融けてしまわないようにすることが必要である。

即ち、溶融した状態で砥粒９が混合すると、結合力の高
いものになってしまい、従来の金属を結合剤とする砥石
と何等変らない性能になってしまうからである。

砥粒９の食い込み埋没が達成された後、冷却することに
なるが、単に冷却するだけであると環体８の金属の収縮
によって砥粒９の周囲に間隙が形成されてしまい、結合
度が極端に弱いものになってしまうので、上記冷却は、
加圧が継続されたままの姿勢で行われることになる。

上記した如くして成形された本発明の砥石１０は、結合
剤が金属であるから結合度は比較的高いものの、従来の
如く焼結や熔融による成形ではないので従来の製品程に
は強くない。

そして、結合度に余裕があるので、砥粒９の脱落が従来
の金属結合剤の砥石よりは生じ易く、且つ従来の合成樹
脂結合剤の砥石よりは生じにくく、これ等の中間的な性
質となっており、環体８内での砥粒９の周囲には間隙が
形成されておらず、密な状態なので、適度な保持力を維
持することになる。

従って、硬いセラミック材料を被加工物として研削する
場合、研削の継続によって砥粒９の脱落が生じるが、マ
トリックスである環体８が比較的軟質の金属であるため
に、脱落した砥粒９が被加工物と環体８との間に位置し
ていると、再度環体８内に食い込んで埋没されることに
なる。

即ち、砥粒９の環体８からの完全な脱落は砥石１０の消
耗を意味するが、ここでは、脱落した砥粒９は再度環体
８内に食い込んで完全な脱落を少なくするものであるの
で、無駄な消耗が極力避けられることになる。

そして、ひとたび脱落しかかった成る砥粒９は、その元
の埋没位置とは異なる別の位置に移動して再度埋没され
ることになる。

このことにより、切刃たる砥粒９の摩耗部分が移動する
ので自生作用を行うことになって、常に切れ味の優れた
部分が露出することになり、また、砥粒９の移動によっ
て所謂チップポケットの移動も行われることになる。

このチップポケットは、砥粒９の移動した後の環体８の
研削面に形成されるものであって、研削に際して発生す
る被加工物の切屑であるチップを排出するものであり、
この排出を速やかに達成することによって、良好な研削
が行われ、砥石の消耗を防ぎ、被加工物の表面に引っ掻
き傷を生じさせないようにすることができる。

「実施例」 図示実施例にあって、環体８は、比較的軟質な金属であ
る錫、鉛、及びその合金等で成形される真円リング板形
状であり、例えば真空鋳造のような製法で、酸化物や汚
れの混入を防止できるように製作され、また外径寸法は
実際の仕上がり寸法よりもやや大きい値に設定しておい
て、台金１１に装着した後最終仕上げし、規定の寸法に
するものである。

次に、環体８内に埋没される砥粒９の大きさ、種類、及
び集中度は、如何なる材料を如何に研削するかの研削条
件に従って、最適のものを選択することになる。

また、図示実施例では、砥粒９は下部金型３の上端面に
配置されるが、この下部金型３の上端面はできるだけ清
浄にして、不純物が環体８内に混入しないようにしなけ
ればならない。

プレス金型１は、円柱形状の芯金２の外周にリング形状
の下部金型３と上部金型４とを嵌合し、更にこれ等の外
周に円筒形状の外部金型５を嵌合したものであり、外部
金型５の近傍には、下部金型３と上部金型４との間に装
着される環体８を前記した温度に加熱制御するためのヒ
ーター６が配され、また、上部金型４の上方には環体８
を加圧するための加圧治具７が設けられている。

加圧治具７による圧力程度及び加圧時間によって、環体
８内に埋没される砥粒９の深さ及び集中度が設定される
ことになるが、可能な限り深く且つ集中度を高くするの
が望ましい。

「発明の効果」 以上の説明から明らかなように、本発明の砥石によれば
、結合剤である環体が軟質の金属であるから結合度は比
較的高いものの、従来の如く焼結や溶融による成形では
ないので従来の製品程には強くなく、結合度に余裕があ
るので、砥粒の脱落が従来の金属結合剤の砥石よりは生
じ易く、且つ従来の合成樹脂結合剤の砥石よりは生じに
くく、これ等の中間的な性質を保持し、環体内での砥粒
を適度な保持力で維持することになり、研削によって脱
落した砥粒は再度環体内に食い込んで完全な脱落を少な
くするものであるので、無駄な消耗が極力避けられ、自
生作用が行なわれて経済性良く常に優れた切れ味を発揮
し、所謂チップポケットの形成、移動も行われるので、
研削に際して発生する被加工物の切屑であるチップの排
出を速やかに達成して良好な研削が得られ、砥石の消耗
を防ぎ、被加工物の表面に引っ掻き傷を生じさせないよ
うにすることができ、また、本発明による成形方法によ
れば、上記した砥石を簡単に得ることができる等、多く
の優れた作用効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明における砥石の成形金型装置の断面図
である。 第２図は、要部の拡大断面図である。 第３図は、砥石を台金に装着した状態の断面図である。 符号の説明 ｌ；プレス金型、２：芯金、３：下部金型、４；上部金
型、５；外部金型、６；ヒーター、７：加圧治具、８；
環体、９；砥粒、１０；砥石、１１；台金。 ンチレｒθ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、比較的軟質な金属によって成形された環体（８
   ）内に多数の砥粒（９）を埋没位置させ、該環体（８）
   と各砥粒（９）との結合度を、溶融された合成樹脂内に
   多数の砥粒（９）を埋設することによる結合度よりも強
   く、且つ、溶融された比較的軟質な金属内に多数の砥粒
   （９）を埋設することによる結合度よりも弱い値に設定
   して成る砥石。
2. （２）、芯金（２）と、該芯金（２）の外周に嵌合位置
   する下部金型（３）と上部金型（４）と、該下部金型（
   ３）と上部金型（４）との外周に嵌合位置する外部金型
   （５）とによりプレス金型（１）を構成し、比較的軟質
   な金属で成形した環体（８）を、前記下部金型（３）と
   上部金型（４）との間に挟持配置する際に、前記環体（
   ８）の端面と、前記下部金型（３）または上部金型（４
   ）の端面との間に多数の砥粒（９）を配置し、前記環体
   （８）を、その金属の融点以下で、伸び変形最大、且つ
   最小硬度となる温度に加熱した状態で、前記下部金型（
   ３）または上部金型（４）の端面に当接する前記砥粒（
   ９）のほぼ全域が前記環体（８）内に埋没位置するまで
   加圧し、更に該加圧を継続しながら環体（８）を冷却す
   ることを特徴とする砥石の成形方法。