JPH0829496B2

JPH0829496B2 - ベース円板形研削砥石

Info

Publication number: JPH0829496B2
Application number: JP5217790A
Authority: JP
Inventors: 晃永田; 康治佐藤
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 1990-03-02
Filing date: 1990-03-02
Publication date: 1996-03-27
Anticipated expiration: 2011-03-27
Also published as: JPH03256674A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は，研削面に，ダイヤモンド,CBN（立方晶窒化
ホウ素）等の超砥粒層，或いは一般砥粒層を接合したベ
ース円板形研削砥石に関する。

〔従来技術〕

従来，研削砥石は種々のものが提案，実用化されてい
る。そして，研削砥石としては，金属製のベース円板に
超砥粒層や一般砥粒層を接着したベース円板形研削砥石
（以下，単に研削砥石という）がある。

該超砥粒層としては、ダイヤモンドやCBNの砥粒をビ
トリファイドボンド結合したものが用いられている（例
えば特公昭58−34431号公報）。

しかして，上記金属製ベース円板としては，従来，
鋼，鋳鉄，αアルミニウム合金などが用いられている。

そして、上記超砥粒を用いた研削砥石は、砥粒自体が
一般の砥粒に比して非常に硬質であるため，砥石摩耗が
少ない。そのため，摩耗による寸法変化やバラツキも少
なく，高精度の研削加工が可能となる。それ故，主とし
て難削材の研削に使用されている。

〔解決しようとする課題〕

しかしながら，上記従来の回転研削用の研削砥石は，
回転時の遠心力に伴うベース円板の伸びが大きいため，
加工精度が低下するという問題があった。近年において
は，加工能率の向上や砥石寿命の向上が強く望まれてい
るため，研削砥石の高周速化はますます要求される。そ
れ故，回転時における研削砥石の伸びは，できるだけ小
さくする必要がある。

また，上記従来の研削砥石においては，そのベース円
板は，熱膨張係数が大きい。そのため，研削時の熱或い
は軸受装置の熱によってベース円板が膨張し，ベース円
板を含めた研削砥石全体が熱膨張する。このことは，加
工精度の低下をまねく原因となっている。

更に，従来のベース円板は，特に鋼，鋳鉄で作製され
たものは，その重量（比重）が大きい。そのため，研削
盤で研削砥石を回転する際に，モータへの負荷，砥石軸
への負荷が大きく，モータや軸受部分での発熱量が大き
い。それ故，これらの熱がベース円板へも伝熱し前記の
ごとくベース円板の熱膨張を更に大きくする原因ともな
っている。

また，上記の問題は，一般の砥粒を用いた研削砥石に
おいても生ずる。

そして，近年においては，加工能率の向上や砥石寿命
の向上がより強く望まれているため，研削砥石の高周速
化はますます要求される。更に，これに加えて，加工精
度はますます高い値が要求されるようになっている。

本発明は上記従来の問題点に鑑み，高周速下において
も，砥石の回転による砥石自身の膨張（伸び）を抑制
し，高精度の加工ができる，ベース円板形研削砥石を提
供しようとするものである。

〔課題の解決手段〕

本発明は，砥粒層をベース円板に接着してなる，ベー
ス円板形の回転研削用の、研削砥石において，上記ベー
ス円板は、母材である金属マトリクス中にセラミックス
の繊維又は粒子を分散させた複合材を用いてなり，また
該ベース円板は，熱膨張係数が15×10^-6以下で、かつ縦
弾性率に対する密度の比率が3.5×10^-9/cm以下であるこ
とを特徴とするベース円板形研削砥石にある。

本発明において最も注目すべきことは，ベース円板の
材質を上記複合材としたこと，熱膨張係数及び上記比率
を上記範囲としたことである。

本発明において，ベース円板を構成する複合材は，金
属マトリクス（母材）中にセラミックスの繊維又は粒子
を分散させたもので,FRM,MMCなどと称されているもので
ある。かかる金属マトリクスとしては，アルミニウム合
金，マグネシウム合金，チタン合金などがある。

また，上記セラミックスとしては，シリコンカーバイ
ド，ボロン，アルミナ，シリカ，カーボン，チタン酸カ
リウム，チタン酸バリウム等がある。この中，アルミニ
ウム合金中にシリコンカーバイドを分散させたものが，
最も好ましい。

次に，上記セラミックスは，ベース円板中に10〜35重
量％含有することが好ましい。10％未満では回転時の伸
びが大きく，一方35％を越えると製品としての安定性に
欠けることと，材料に脆さが出てくるため，好ましくな
い。

また，セラミックスの繊維は，直径１〜300μｍのも
のを用いることが好ましい。また，セラミックス粒子
は，粒径0.1〜300μｍのものを用いることが好ましい。
この範囲外では，本発明の目的を達成し難い。

また，本発明において，ベース円板は，その熱膨張係
数が15×10^-6以下で，かつ密度（kg/cm³）／縦弾性率
（kgf/cm²）の比率（Ｎ）が3.5×10^-9/cm以下であるこ
とが必要である。この両者が共に満足されない場合に
は，ベース円板の熱膨張又は，回転時の遠心力による伸
びが大きくなり，加工精度を表す表面粗さを1.0μRa以
下とすることができない。ここに，表面粗さの単位Ra
は,JISB0601により定められた中心線平均粗さをいう。

また，ベース円板と砥粒層との接着に当たっては，エ
ポキシ樹脂などの接着剤を用いる。

また，本発明において砥粒は，ダイヤモンドやCBN等
の超砥粒，或いはアルミナ，炭化珪素などの一般砥粒が
ある。

また，砥粒層における砥粒の結合は，ビトリファイド
ボンド，レジノイドボンド又はメタルボンドなどにより
行う。

本発明は，特に超砥粒を用いたビトリファイドボンド
の研削砥石に対して，その効果が大きい。

〔作用及び効果〕

本発明の研削砥石においては，ベース円板の材料とし
て前記複合材を用いている。そのため，該ベース円板
は，アルミニウム合金等で作製した従来の金属ベース円
板に比して，その熱膨張係数が低い。つまり，金属のみ
の場合に比して，該金属に前記セラミックスの繊維又は
粒子を添加した複合材の方が，熱膨張係数が低くなる
（実施例参照）。

また，本発明のベース円板は，従来のベース円板に比
して軽量であるため，研削砥石の回転に伴うモータへの
負荷，砥石軸への負荷が小さく，これらにおける発熱量
が少ない。そのため，ベース円板への伝熱量が少なく，
研削砥石の熱膨張も一層少ない。

そして，本発明のベース円板は，熱膨張係数が15×10
^-6以下で、かつ上記比率（Ｎ）が3.5×10^-9/cmである。
そのため，本発明のベース円板は，熱膨張が小さいだけ
でなく，回転時の遠心力による伸びが小さい。それ故，
本発明のベース円板形研削砥石は，加工精度に優れ，加
工表面の表面粗さを1.0μRa以下とすることができる。

それ故，本発明によれば，高周速下においても，表面
粗さが1.0μRa以下という，高精度の加工ができる研削
砥石を提供することができる。

〔実施例〕

本発明にかかる，第１図及び第２図に示すごとき研削
砥石を作製し、研削加工を行った。そして，加工表面の
表面粗さを測定した。その結果を第１表及び第３図，第
４図に示した。以下，これらを詳述する。

まず，上記研削砥石は第１図及び第２図に示すごと
く，超砥粒層からなるセグメントチップ１（第１図）を
作製し，これを第２図に示すごとくベース円板２に接着
した。接着剤としては，エポキシ樹脂系接着剤を用い
た。該ベース円板２は，中央部に回転軸用穴20を有す
る。

そして，上記研削砥石は，ベース円板２の種類を変え
て,5種類作製（No,1〜６）した。また，比較のため，従
来のベース円板を用いた研削砥石を５種類作製（No.C1
〜C5）した。

なお，セグメントチップ１は，いずれの研削砥石につ
いても同じである。

即ち，上記研削砥石は，その外径が305mm,回転軸用の
穴の径が76.2mm,厚みが15mmである。また，セグメント
チップの寸法は，長さ40mm,幅15mm,厚みは7mmである。

また，出来上りの超砥粒層の構造は次のようである。

CBN砥粒（＃325/400）・・・・50容量部，ビトリファイドボンド・・・・18容量部，気孔・・・・・・・・・32容量部，また，表面粗さ測定における研削条件は，下記のよう
である。

研削砥石周速度・・2700m/min, テーブル送り速度・・・20m/min, 切込量・・・・・・５μm/pass, 被削材・・・・・・SKH51, 被削材寸法・・・・・・長さ300×幅10mm, また，それぞれのベース円板の材質としては，第１
表に示すものを用いた。この材質中，アルミニウムはJI
S−A6061を，硬鋼はJIS−S55Cを用いた。

また,SiCはシリコンカーバイド，Al₂O₃はアルミナを
示す。また，粒状SiCは粒径５〜40μｍのものを用い
た。また，繊維状Al₂O₃は，直径５〜20μｍのものを用
いた。SiCウィスカーは，直径５〜20μｍのものを用い
た。

また，同表におけるSiC等の添加量（％）は，ベース
円板中に占める容積割合である。

同表において，比率Ｎは密度（kg/cm³）を縦弾性係数
（kgf/cm²）で除した値である。

前記研削条件における面粗さ測定の結果を，第１表に
示す。

第１表より知られるごとく，実施例１〜３のベース円
板と比較例C2とを比較すると，両者は同じアルミニウム
合金を用いているが，実施例１〜３のベース円板は熱膨
張係数が比較例C2に比して約半分ないし３分の１と著し
く小さい。

また，前記比率Ｎに関しては，実施例１〜６のベース
円板は比較例C1〜C5に比して約半分以下である。この比
率Ｎは，その値が低いほど加工表面粗さが小さいことを
示している。

なお，前記熱膨張に関しては，硬鋼を用いた比較例C1
のベース円板は実施例１より低く，スーパーインバー又
は球状黒鉛鋳鉄を用いた比較例C3又はC4のベース円板は
実施例2,3より低い。

そして，熱膨張係数及び比率Ｎと，表面粗さとの関係
を第１表及び，第３図，第４図より考察すると，両者の
値が共に低い場合ほど良好な面粗さが得られることが分
る。また，上記より，知られるごとく，表面粗さ1.0μR
a以下とするためには，熱膨張係数が15×10^-6以下で，
かつ上記比率Ｎが3.5×10^-9/cm以下であることが必要で
ある。

また，実施例１の研削砥石は，比較例C1に比して軽量
であるため，回転時にモータにかかる負担が小さく，例
えば空回転の場合のモータ電力は前者が0.6kw,後者が1.
0kwである。また，比較例C3の研削砥石1.3kwである。

このように，モータ電力が小さいということは，研削
砥石の回転に対するモータ負荷，軸受負荷が小さいとい
うことである。そのため，本発明の研削砥石を用いる場
合には，モータの発熱，軸受の発熱が小さくなる。その
結果，ベース円板の温度上昇も抑えられ，熱によるベー
ス円板の伸びも抑えられ，より高精度の研削ができるこ
とになる。

また，それ故に，研削砥石の高周速化を一層促進する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は実施例を示し，第１図はその超砥粒層
の斜視図，第２図は研削砥石の平面図，第３図及び第４
図は熱膨張係数又は比率Ｎと表面粗さとの関係を示す線
図である。１……セグメントチップ,2……ベース円板，

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】砥粒層をベース円板に接着してなる，ベー
ス円板形の回転研削用の，研削砥石において，上記ベース円板は，母材である金属マトリクス中にセラ
ミックスの繊維又は粒子を分散させた複合材を用いてな
り，また該ベース円板は，熱膨張係数が15×10^-6以下で，か
つ縦弾性率に対する密度の比率が3.5×10^-9/cm以下であ
ることを特徴とするベース円板形研削砥石。
【請求項２】第１請求項において，金属マトリクスは，
アルミニウム合金，マグネシウム合金，チタン合金のい
ずれかであることを特徴とするベース円板形研削砥石。
【請求項３】第１請求項において，セラミックスはシリ
コンカーバイド，ボロン，アルミナ，シリカ，カーボ
ン，チタン酸カリウム，チタン酸バリウムの１種又は２
種以上であることを特徴とするベース円板形研削砥石。
【請求項４】第１請求項において，砥粒はダイヤモン
ド,CBN等の超砥粒であることを特徴とするベース円板形
研削砥石。
【請求項５】第１請求項において，砥粒はアルミナ，炭
化珪素等の一般砥粒であることを特徴とするベース円板
形研削砥石。
【請求項６】第１請求項において，砥粒層における砥粒
の結合は，ビトリファイドボンド，レジノイドボンド又
はメタルボンドであることを特徴とするベース円板形研
削砥石。