JPS6322273A - 焼結型研摩体 - 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、被加工物を所要の形状、寸法に加工する研削
作業に使用される研削砥石等の研摩体に関し、特に超硬
材料や硬脆材料の研削加工等に使用される微細金属短繊
維を結合材とする焼結型研摩体に関するものである。

（従来の技術） 一般に、被加工物を所要の形状、寸法に加工してその表
面を良好な平滑面に仕上げる研摩体としては、ダイヤモ
ンド、ＣＢＮ、熔融アルミナ、炭化ケイ素等の砥粒を磁
器質結合材、合成樹脂結合材、金属結合材など適宜の結
合材で固めて形成されている。このうち、ダイヤモンド
、ＣＢＮなどの高性能砥粒の結合材としては、結合力の
点より鉄系金属あるいは青銅、黄銅などの銅合金系金属
等の金属粉末よりなる金属結合材が主として使われてい
る。そしてこれら粉末状の金属結合材による研摩体は、
必要に応じ適宜の補助剤の混入の下に電着法や焼結法に
より製造されているが、砥粒の含有量に限度があって研
摩性能の向上が望めず、また、砥粒の分散性や保持力が
良好でなく、シたがって、研摩体の摩耗、機械的強度、
研削抵抗等に問題があった。そこで最近では、母材をび
びり振動切削して製造したアスペクト比がほぼ４〜７０
の微細金属短繊維を結合材として用い、この微細金属短
繊維の焼結Ｍｉ織を骨格として砥粒を分散包蔵せしめて
なる微細金属短繊維焼結型研摩体の開発がすすめられて
いる。この場合、びびり振動切削による微細金属短繊維
の製造は、柱状や棒状をなす母材ブロックを回転させる
か又は高い固有振動数を持つ弾性工具を母材金属のまわ
りで回転させ、この弾性工具に所定量の微少な送りを与
えながら積極的にびびり振動を発生させ、びびり１サイ
クルごとに母材表層を強制的に分断して繊維化するもの
で、振動数に対応した本数と切込み幅に対応した長さの
微細で均一な寸法、物性の微細金属短繊維が製造される
。このようなびびり振動切削による微細金属短繊維は加
工硬化により母材以上の強度を示し、かつ、乾式でブロ
ックから直接分離創生されるため表面の接合に対する活
性度が高いと同時に酸化物や他の異物が少ない。そして
、断面が平滑面と破さい面及び粗面とからなる略三角形
類似をなし、表面積が大きい。ただ、このびびり振動切
削で製造した微細金属短繊維は粒子よりも流動性が低い
ため、長めで太さが細いと繊維のからみ合いが強すぎて
ファイバーボールと称する塊を形成し、砥粒の効果的な
分散封入を図れなくなる。また、逆にあまり短く太さを
大にすると、粒子に近くなるため成形性、焼結性が低下
し、砥粒の高含存率化を達成できないという問題がある
ので、これらの点を考慮して、びびり振動切削で製造し
た微細金属短繊維のアスペクト比はほぼ４〜７０の範囲
としである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、前記のような研摩体は、結合材である微
細金属短繊維をびびり振動切削法で製造する作業が厄介
であるとともにびびり振動切削するためのチップ等の工
具の消耗が激しく、ダイヤモンドを砥粒とする研摩体の
金属結合材として使用するには、２０μｍ等価径以上が
経済的に限度である。しかも、びびり振動切削により得
られる微細金属短繊維は、例えば第４図に示す球状黒鉛
鋳鉄（ＦＣＤ　　５０）をびびり振動切削した場合の例
に示すように各繊維は直線形状とされ、そのため、これ
ら微細金属短繊維により形成される多層網目状の骨格が
崩れやすく、砥粒との混合、成形により得られる成形体
中の砥粒均一分布不良および砥粒脱落や高密度成形化に
は高圧が必要など種々の問題点がある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、以上のような問題点のない微細金属短繊維を
結合材とする焼結型研摩体を目的として完成されたもの
で、研削加工により得られる扁平なカール状の微細金属
短繊維を結合材として砥粒とともに成形焼結したことを
特徴とするものである。

（作用） このような微細金属短繊維を結合材とする焼結型研摩体
は従来の研摩体と何ら変わることなく使用すればよい。

（実施例） 次に、本発明を図面を参考にしながらその製造法ととも
に詳細に説明すれば、第１図は鋳鉄を母材金属として研
削加工した場合の微細金属短繊維の一例を示す拡大斜視
図で、微細金属短繊維（１１は図示のようにカール状す
なわち緩やかに湾曲又は屈曲した扁平な帯状で、寸法的
にも１〜２０μｍ等価径、弧長０．１〜１．５Ｎ程度の
微細な繊維状を呈している。この微細金属短繊維（１）
は研削条件や研削に用いる砥石の粒度を変えることによ
り異なった性状を示し、例えば、母材金属を球状黒鉛鋳
鉄（ＦＣＤ　　５０）としてこれを研削する研削砥石に
直径１５０１凋、幅３０　ｍｍ、粒度＃８０のＣＢＮ電
着砥石を使用し、研削速度１４８４　ｍ　／ｍｉｎで湿
式研削した場合において、切込み深さと送り速度を変え
ることにより第３図に拡大写真で示されるような微細金
属短繊維（１）が得られる。なお、バイト切削によって
もカール状に切削できるが、本発明に供する１〜２０μ
ｍ等価径程度の微細金属短ｗＡ！　（１１を得ることは
技術的にも経済的にも難しい、また、第２図は無数の微
細金属短繊維（１１を絡合させた多層網目状の骨格体（
３）に砥粒（２）を分散して包蔵させた状態を示すもの
で、前記のようにして製造された微細金属短繊維（１）
を所定の分級機により分級後脱脂洗浄を行い、続いて還
元焼戻し処理をする。その後、微細金属短繊維（１）に
所定量のダイヤモンドやＣＢＮ等の砥粒（２）を配合し
、適宜の混合撹拌機等により混合分散を行う。この操作
により微細金属短繊維（１）は第２図に示すように、互
いに複雑に絡み合って接触し合い、掻めて目の細い多層
綱目状の骨格体（３）が形成され、前記網目によって示
される多数の微小空隙部（４）に砥粒（２）が分散充填
され、微細金属短繊維（１）と砥粒（２）との混合物（
５）となる。次に該混合物（５）を所定量計量して所要
の金型に充填し、所定の圧力で加圧成形する。このとき
の加圧力は結合材が粉末粒子ではなく、扁平なカール状
の微細金属短繊維（１）であるため低圧力で所要の形状
に成形され、また、各砥粒（２）は微小間隙部（４）に
おける結合材の湾曲又は屈曲した内側部分にしっかり包
蔵保持され、均一な分布状態に分散配置される０次に、
このように形成された成形体は、前記金型より脱型して
適当な支持体又は容器に移されたうえ焼成窯内へ送られ
るが、前記したように湾曲又は屈曲した扁平な帯状の微
細金属短繊維（１）の複雑な絡み合いにより成形体の強
度が比較的大であるため、金型からの取出しゃ運搬、移
し変え等の取扱操作が容易で、これら取扱い中に損傷を
生ずることはない。しかして、焼成窯内において焼結が
行われると、微細金属短繊維＋１１により形成された骨
格体（３）が互いに溶着するとともに、均一に分散配合
された砥粒（２）も該骨格体（３）に強固に一体状に溶
着され、かつ、骨格体（３）間における残りの微小空隙
部（４）はそのまま多数の気孔部となり、所定の焼結組
織が構成されるから、この焼結体を必要に応じ所定の形
状、寸法に仕上げて砥石等の製品として使用する。なお
、微細金属短繊維（１）と砥粒（２）との混合分散時に
必要に応じ適宜の補助剤を混入してもよく、また、本実
施例のような製品のほか、無給油自己潤滑材料や漱細粉
複合焼結品などへも適用できる。

次に、このようにして得られた本発明に係る焼結型研摩
体と、従来の各種研摩体との性能結果を下表に示す。こ
の場合の研削条件は製品としての砥石の周速を６３６　
ｍ　／ｗｉｎ　とし、研削幅３．０龍、切込み３．０ｆ
ｉ、送り速度４２ｔｍ／ｌｌ１ｎであり、また、いずれ
も砥粒としてダイヤモンド砥粒を使用して研削を行った
もので、その粒度はＳＤ＃１００／１、集中度は１００
である。また、研削比とは加工製品の除去体積を研摩体
（砥石）の摩耗体積で割った値、すなわち、砥石の単位
消耗量光たりの加工除去能力を示しその値が大きい程砥
石の寿命が長く研削能力があることを示している。

この表によれば、Ｉは強度が不足でこの研削条件以上で
はレジンの焼付が発生し、使用不可である、また、■も
前記同様に強度不足であり、かつ、研削初期では研削抵
抗は少ないが、砥粒摩耗後は研削抵抗が大きく、再ドレ
ンシングは表中の■〜■の各砥石に比べ困難で簡単に再
生し難く、これらに対し■は若干強度が大であるが成形
性がやや不良である。■は砥石強度良好、かつ、研削能
率が大で全体としてすぐれた性質を有しているが、本発
明の実施例である■は■より更に砥石強度が大であると
ともに成形性にすぐれ、更に、焼結性、砥粒保持力が良
好で、しかも切れ味（研削抵抗）もよく、かつ、砥石寿
命（研削比）もすぐれている。

（発明の効果） 以上より明らかなように、本発明によれば、結合材とし
て母材金属を研削することにより得られる扁平なカール
状の微細金属短繊維を使用しているので、振動切削の場
合よりも極めて工程が簡単で多量に製造できて経済的で
ある。また、寸法的にも前記びびり振動切削の場合より
も微細な１〜２０μｍ等価径の範囲が主体とされるとと
もに、形状が単なる直線状繊維ではなくてカール状すな
わち湾曲又は屈曲した扁平帯状であるため、砥粒との混
合分散時に前記形状の微細金属短繊維が互いに複雑に絡
み合い、接触し合って容易に分離崩壊しない多層網目状
の極めて目の細かい骨格体を形成し、したがって、成形
性が良好となって成形品の取出し、運搬等の取扱いが容
易である。更に、ダイヤモンド等の砥粒は微細金属短繊
維の湾曲又は屈曲内方側にしっかりと包み込まれて均一
に分散保持されるとともに、焼結時に収縮率が大きくて
砥粒が硬く保持焼結されるため砥粒保持力が高く、そし
て砥粒脱落ができないので、研削抵抗も低くて切れ味を
長時間持続でき、かつ、研削比も高いため、重研削であ
るクリープフィード研削加工などにも容易に経済的に使
用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に使用されるカール状の微細金属短繊維
の一例を示す拡大斜視図、第２図は同じくカール状の微
細金属短繊維により形成される多層網目状の骨格体に砥
粒が分散包蔵された混合物の拡大斜視図、第３図は従来
のびびり振動切削による微細金属短繊維の拡大写真図で
ある。 （１）二カール状の微細金属短繊維、（２）：砥粒。 特許出願人　　新東プレークー株式会社代　　理　　人
　　　　名　　嶋　　　明　　　部間　　　　　　　　
　　綿　　貫　　達　　離開　　　　　　　　　　山　
　零　　文　　夫ｌ°フーノ１＝メ」パ）　オ９〔ネ＝
ｌづを：、１”、、’＜：５４ぜさζ球第１図　　　　
２°豚郡 第２図 り ′図面の浄１！Ｆ（内容に変更なし） 手続補正占（方式） 昭和６１年６月２日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　研削加工により得られる扁平なカール状の微細金属短
   繊維を結合材として砥粒とともに成形焼結したことを特
   徴とする焼結型研摩体。