JP7023829B2

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Publication number: JP7023829B2
Application number: JP2018238054A
Authority: JP
Inventors: 正人氏橋; 大介越野; 健太郎藤山
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2022-02-22
Anticipated expiration: 2038-12-20
Also published as: JP2020099954A

Description

本発明は、砥粒とガラス質結合剤を含む焼成体からなるビトリファイド砥石及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a vitrified grindstone composed of a fired body containing abrasive grains and a vitreous binder, and a method for producing the same.

ビトリファイド砥石は、砥粒を主成分とするとともに、砥粒同士を物理的に結合するガラス質結合剤（いわゆるビトリファイドボンド）を含有し、さらに、気孔を内包する多孔質の焼成体からなり、研削材として広汎に使用されるに至っている。前記気孔は、研削の際に発生する研削屑を一時的に捕捉して貯留する貯留空間として機能する。また、研削中に加工点が高温となる、いわゆる研削焼けを抑制するべく加工点にクーラントを噴射するようにしているが、前記気孔は、このクーラントを一時的に蓄える貯留部ともなる。 The vitrified grindstone is composed of a porous calcined body containing abrasive grains as a main component, a vitreous binder (so-called vitrified bond) that physically bonds the abrasive grains to each other, and further contains pores, and is ground. It has come to be widely used as a material. The pores function as a storage space for temporarily capturing and storing grinding debris generated during grinding. Further, the coolant is sprayed to the machining point in order to suppress the so-called grinding burn, which is the high temperature of the machining point during grinding, and the pores also serve as a storage portion for temporarily storing the coolant.

この種の砥石の性能は、一般的に研削比（寿命）と研削能率で評価される。研削比を良好にするには、換言すれば、ビトリファイド砥石の長寿命化を図るには、砥粒の保持力を高めればよい。これを達成するべく、ガラス質結合剤の含有量を大きくすることが想起される。この場合、必然的に気孔の体積が低減する。 The performance of this type of grindstone is generally evaluated by the grinding ratio (life) and grinding efficiency. In order to improve the grinding ratio, in other words, in order to extend the life of the vitrified grindstone, it is sufficient to increase the holding power of the abrasive grains. To achieve this, it is recalled to increase the content of the vitreous binder. In this case, the volume of the pores is inevitably reduced.

一方、研削能率を向上するには、研削屑を貯留するための気孔の個数（全体積）を大きくする必要がある。これを達成するためには、ガラス質結合剤の含有量を小さくしなければならない。このように、研削比を良好にすることと研削能率を向上させることは二律背反の関係にあり、双方を同時に向上させることは容易ではない。 On the other hand, in order to improve the grinding efficiency, it is necessary to increase the number of pores (total product) for storing the grinding debris. To achieve this, the content of vitreous binder must be reduced. As described above, improving the grinding ratio and improving the grinding efficiency are in a trade-off relationship, and it is not easy to improve both at the same time.

そこで、本出願人は、特許文献１において、平均粒径が互いに相違する２種のガラス質結合剤を用いることを提案している。この技術では、第１のガラス質結合剤として平均粒径が砥粒に比して小さいものを選定し、且つ第２のガラス質結合剤として平均粒径が砥粒に比して大きいものを選定する。そして、第１のガラス質結合剤を先ず砥粒に付着させ、その後、第２のガラス質結合剤を添加するようにしている。 Therefore, the applicant proposes in Patent Document 1 that two types of vitreous binders having different average particle sizes are used. In this technique, a first vitreous binder having an average particle size smaller than that of the abrasive grains is selected, and a second vitreous binder having an average particle size larger than that of the abrasive grains is selected. Select. Then, the first vitreous binder is first attached to the abrasive grains, and then the second vitreous binder is added.

特許第５７２８２５７号公報Japanese Patent No. 5728257

本発明は上記した技術に関連してなされたもので、研削能率を維持しながら長寿命化を図ることが可能なビトリファイド砥石及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in connection with the above-mentioned technique, and an object of the present invention is to provide a vitrified grindstone capable of extending the life while maintaining the grinding efficiency and a method for manufacturing the same.

前記の目的を達成するために、本発明の一実施形態によれば、砥粒と、前記砥粒同士を結合するガラス質結合剤とを含む焼成体からなるビトリファイド砥石の製造方法において、
砥粒とガラス質結合剤を混合して混合物を得る混合工程と、
前記混合物に対して焼成処理を施し、焼成体を得る焼成工程と、
前記焼成体中の前記ガラス質結合剤に対してイオン交換を行うイオン交換工程と、
を有するビトリファイド砥石の製造方法が提供される。In order to achieve the above object, according to one embodiment of the present invention, in a method for producing a vitrified grindstone composed of a fired body containing an abrasive grain and a vitreous binder that binds the abrasive grains to each other.
A mixing step of mixing abrasive grains and a vitreous binder to obtain a mixture,
A firing step of subjecting the mixture to a firing process to obtain a fired body,
An ion exchange step of performing ion exchange with the vitreous binder in the fired body, and
A method for manufacturing a vitrified grindstone having the above is provided.

また、本発明の別の一実施形態によれば、砥粒と、前記砥粒同士を結合するガラス質結合剤とを含む焼成体からなるビトリファイド砥石において、
砥粒とガラス質結合剤を混合して混合物を得る混合工程と、
前記混合物に対して焼成処理を施し、焼成体を得る焼成工程と、
前記焼成体中の前記ガラス質結合剤に対してイオン交換を行うイオン交換工程と、
を経て得られたビトリファイド砥石が提供される。Further, according to another embodiment of the present invention, in a vitrified grindstone made of a fired body containing abrasive grains and a vitreous binder that binds the abrasive grains to each other.
A mixing step of mixing abrasive grains and a vitreous binder to obtain a mixture,
A firing step of subjecting the mixture to a firing process to obtain a fired body,
An ion exchange step of performing ion exchange with the vitreous binder in the fired body, and
The vitrified grindstone obtained through the above is provided.

なお、「イオン交換」は、ガラス質結合剤中の所定のイオンを、該ガラス質結合剤の強度を向上させる別のイオンに置換することを表す。典型的には、所定のイオンを、該イオンよりもイオン半径が大きなイオンに置換する。この場合、イオン半径の差に基づいて圧縮応力が発生する。これによりガラス質結合剤の強度が向上し、その結果、砥粒の保持力が向上する。 In addition, "ion exchange" means to replace a predetermined ion in a vitreous binder with another ion that improves the strength of the vitreous binder. Typically, a given ion is replaced with an ion having an ionic radius larger than that of the ion. In this case, compressive stress is generated based on the difference in ionic radii. This improves the strength of the vitreous binder and, as a result, the holding power of the abrasive grains.

本発明によれば、イオン交換（置換）によってガラス質結合剤の強度が向上する一方、イオン交換の前後で気孔率が略同等に維持される。従って、研削能率を維持しながら研削比を向上させることができるので、十分な研削能率と長寿命を兼ね備えるビトリファイド砥石を得ることができる。 According to the present invention, the strength of the vitreous binder is improved by ion exchange (substitution), while the porosity is maintained substantially the same before and after ion exchange. Therefore, since the grinding ratio can be improved while maintaining the grinding efficiency, it is possible to obtain a vitrified grindstone having both sufficient grinding efficiency and long life.

本発明の実施の形態に係るビトリファイド砥石が設けられた研削工具の要部模式図である。It is a schematic diagram of the main part of the grinding tool provided with the vitrified grindstone according to the embodiment of the present invention.ガラス質結合剤の分子構造の一例である。This is an example of the molecular structure of a vitreous binder.本発明の実施の形態に係るビトリファイド砥石の製造方法の概略フローである。It is a schematic flow of the manufacturing method of the vitrified grindstone which concerns on embodiment of this invention.Ｎａ⁺の含有量を様々に変更したガラス質結合剤を用いて得られた参照試験片と、参照試験片中のＮａ⁺をＫ⁺に置換した実験試験片の、Ｎａ⁺の含有量と抗折応力との関係を示すグラフである。The Na⁺ content and resistance of the reference test piece obtained by using a vitreous binder having variously changed Na⁺ contents and the experimental test piece in which Na⁺ in the reference test piece was replaced with K⁺ . It is a graph which shows the relationship with a folding stress.参照試験片及び実験試験片におけるＮａ⁺の含有量と気孔率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the content of Na⁺ and the porosity in a reference test piece and an experimental test piece.Ｎａ⁺を置換していないガラス質結合剤を含有する参照砥石を接合した参照工具と、Ｎａ⁺をＫ⁺に置換した実験砥石を接合した実験工具の、研削加工回数と摩耗量との関係を示すグラフである。The relationship between the number of grinding processes and the amount of wear of the reference tool to which the reference grindstone containing the vitreous binder containing no Na⁺ has been joined and the experimental tool to which the experimental grindstone in which Na⁺ has been replaced with K⁺ has been joined. It is a graph which shows.

以下、本発明に係るビトリファイド砥石につき、その製造方法との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the vitrified grindstone according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings with reference to suitable embodiments in relation to the manufacturing method thereof.

図１は、本実施の形態に係るビトリファイド砥石１０が設けられた研削工具１２の要部模式図である。研削工具１２は、略円環形状をなす台金１４にビトリファイド砥石１０が結着されることで構成される。ビトリファイド砥石１０は、砥粒２０と、砥粒２０、２０同士を物理的に結合し且つ砥粒２０を台金１４に結着させるガラス質結合剤２２とを含有する焼成体であり、また、気孔２４を内包した多孔質複合体である。 FIG. 1 is a schematic view of a main part of agrinding tool 12 provided with avitrified grindstone 10 according to the present embodiment. Thegrinding tool 12 is configured by binding avitrified grindstone 10 to abase metal 14 having a substantially annular shape. Thevitrified grindstone 10 is a fired body containing theabrasive grains 20 and a vitreous binder 22 that physically bonds theabrasive grains 20 and 20 to each other and binds theabrasive grains 20 to thebase metal 14. It is a porouscomplex containing pores 24.

この場合、ビトリファイド砥石１０の重量は、砥粒２０の重量とガラス質結合剤２２の重量との合計である。従って、ビトリファイド砥石１０の重量を１００重量％とするとき、砥粒２０の重量割合がａ重量％、ガラス質結合剤２２の重量割合がｂ重量％であれば、ａ重量％＋ｂ重量％＝１００重量％が成り立つ。 In this case, the weight of thevitrified grindstone 10 is the sum of the weight of theabrasive grains 20 and the weight of the vitreous binder 22. Therefore, when the weight of thevitrified grindstone 10 is 100% by weight, if the weight ratio of theabrasive grains 20 is a% by weight and the weight ratio of the vitreous binder 22 is b% by weight, a% by weight + b% by weight = 100. Weight% holds.

砥粒２０は、ダイヤモンドや立方晶窒化ホウ素（ｃ－ＢＮ）からなり、被研削物を研削する主成分である。また、気孔２４は、上記したように研削屑を捕捉し、一時的に貯留することが可能な捕捉空間として機能する。 Theabrasive grain 20 is made of diamond or cubic boron nitride (c-BN) and is a main component for grinding an object to be ground. Further, thepores 24 function as a trapping space capable of trapping and temporarily storing grinding debris as described above.

砥粒２０、２０同士を結合するガラス質結合剤２２は、後述する焼成処理の際に軟化し、その後の冷却に伴って固化することで砥粒２０、２０同士を橋架する成分である。ガラス質結合剤２２は複合酸化物からなり、図２にその分子構造の一例を示す。この場合、ガラス質結合剤２２は、電気的に中性であるＳｉ、Ａｌ、Ｏ、電気的に陽性又は陰性であるＫ⁺、Ｃａ²⁺、Ｏ^-を含む。ここで、Ｋ⁺はＮａ⁺がイオン交換されることに伴って分子構造内に取り入れられたものであるが、この点については後述する。なお、全てのＮａ⁺がＫ⁺に置換されていることが好ましいが、若干量であれば、イオン交換されずに残存したＮａ⁺が含まれていてもよい。The vitreous binder 22 that binds theabrasive grains 20 and 20 to each other is a component that bridges theabrasive grains 20 and 20 by softening during the firing process described later and solidifying with the subsequent cooling. The vitreous binder 22 is made of a composite oxide, and FIG. 2 shows an example of its molecular structure. In this case, the vitreous binder 22 contains electrically neutral Si, Al, O, electrically positive or negative K⁺ , Ca²⁺ , O⁻ . Here, K⁺ is incorporated into the molecular structure as Na⁺ is ion-exchanged, and this point will be described later. It is preferable that all Na⁺ is replaced with K⁺ , but if the amount is small, the remaining Na⁺ that has not been ion-exchanged may be contained.

ガラス質結合剤２２の重量を１００重量％とするとき、Ｋ⁺は、１．６～６．８重量％の範囲内であることが好ましく、２．１～５．８重量％の範囲内であることが一層好ましい。この理由についても後述する。When the weight of the vitreous binder 22 is 100% by weight, K⁺ is preferably in the range of 1.6 to 6.8% by weight, preferably in the range of 2.1 to 5.8% by weight. It is more preferable to have. The reason for this will also be described later.

次に、本実施の形態に係るビトリファイド砥石１０の製造方法につき説明する。図３に概略フローを示すように、この製造方法は、混合工程Ｓ１と、焼成工程Ｓ２と、イオン交換工程Ｓ３と、洗浄工程Ｓ４とを有する。 Next, a method for manufacturing thevitrified grindstone 10 according to the present embodiment will be described. As shown in the schematic flow in FIG. 3, this manufacturing method includes a mixing step S1, a firing step S2, an ion exchange step S3, and a cleaning step S4.

先ず、混合工程Ｓ１において、ダイヤモンド又はｃ－ＢＮ等の砥粒２０に対して粉末状のガラス質結合剤２２を添加し、混練して混合物を得る。本実施の形態では、ガラス質結合剤２２としてＮａ⁺を含有するガラスを用いる。この場合において、砥粒２０とガラス質結合剤２２の合計重量を１００重量％とするとき、ガラス質結合剤２２を、Ｎａ⁺が１．６～６．８重量％の範囲内となる量で添加することが好ましい。ガラス質結合剤２２の一層好ましい添加量は、Ｎａ⁺が２．１～５．８重量％の範囲内となる量である。First, in the mixing step S1, a powdery vitreous binder 22 is added to theabrasive grains 20 such as diamond or c-BN and kneaded to obtain a mixture. In this embodiment, glass containing Na⁺ is used as the vitreous binder 22. In this case, when the total weight of theabrasive grains 20 and the vitreous binder 22 is 100% by weight, the amount of the vitreous binder 22 is such that Na⁺ is in the range of 1.6 to 6.8% by weight. It is preferable to add it. A more preferable amount of the vitreous binder 22 to be added is an amount in which Na⁺ is in the range of 2.1 to 5.8% by weight.

前記混合物を、四角形形状や扇形形状等の適宜の形状のシート形状体に成形して成形体とした後、次に、焼成工程Ｓ２において、前記成形体に対して焼成処理を施す。焼成温度は、例えば、８００℃以上に設定される。この焼成処理によりガラス質結合剤２２が軟化し、砥粒２０、２０同士の間の間隙を充填するように流動する。さらに、焼成処理後に自然放冷等で冷却を行うことによりガラス質結合剤２２が硬化し、砥粒２０、２０同士を橋架する。すなわち、ガラス質結合剤２２を介して砥粒２０、２０同士が橋架された焼成体が得られる。この時点では、焼成体はシート形状体である。なお、気孔２４は、焼成の最中、ガラス質結合剤２２の溶融部が表面張力によって他のガラス質結合剤２２に一体化（結合）することに伴って形成される。 The mixture is formed into a sheet-shaped body having an appropriate shape such as a quadrangular shape or a fan shape to form a molded body, and then, in the firing step S2, the molded body is subjected to a firing process. The firing temperature is set to, for example, 800 ° C. or higher. By this firing treatment, the vitreous binder 22 is softened and flows so as to fill the gap between theabrasive grains 20 and 20. Further, the vitreous binder 22 is cured by cooling by natural cooling or the like after the firing treatment, and theabrasive grains 20 and 20 are bridged to each other. That is, a fired body in which theabrasive grains 20 and 20 are bridged with each other via the vitreous binder 22 can be obtained. At this point, the fired body is a sheet-shaped body. Thepores 24 are formed as the molten portion of the vitreous binder 22 is integrated (bonded) with another vitreous binder 22 by surface tension during firing.

次に、イオン交換工程Ｓ３において、ガラス質結合剤２２中のナトリウム（Ｎａ⁺）をカリウム（Ｋ⁺）にイオン交換する。具体的には、焼成体を予熱した後、所定温度に加熱した硝酸カリウム（ＫＮＯ₃）浴中に浸漬する。この浸漬により、分子構造中のＮａ⁺がＫ⁺に置換され、分子構造中にＫ⁺を含有したビトリファイド砥石１０が得られる。ビトリファイド砥石１０は、焼成体と同様にシート形状体である。Next, in the ion exchange step S3, sodium (Na⁺ ) in the vitreous binder 22 is ion-exchanged with potassium (K⁺ ). Specifically, after preheating the fired body, it is immersed in a potassium nitrate (KNO₃ ) bath heated to a predetermined temperature. By this immersion, Na⁺ in the molecular structure is replaced with K⁺ , and avitrified grindstone 10 containing K⁺ in the molecular structure is obtained. Thevitrified grindstone 10 is a sheet-shaped body like the fired body.

イオン交換は、ガラス強化法の一手法である。ここで、他のガラス強化法としては、ガラスを加熱した後に急冷する物理強化である冷風法や、ガラスの表面に対して窒化膜を形成する窒化が知られているが、このようなガラス強化法を実施するには高温が必要である。これに対し、イオン交換では、ガラス質結合剤２２をガラス転移点以上軟化点温度以下の温度範囲内とした浴中に浸漬すればよく、比較的低温で実施することが可能である。 Ion exchange is a method of glass tempering. Here, as other glass strengthening methods, a cold air method, which is a physical strengthening method in which the glass is heated and then rapidly cooled, and a nitriding method in which a nitride film is formed on the surface of the glass are known. High temperatures are required to implement the law. On the other hand, the ion exchange may be carried out at a relatively low temperature by immersing the glassy binder 22 in a bath having a temperature range of the glass transition point or more and the softening point temperature or less.

このため、ガラス質結合剤２２が軟化したり溶融したりすることが防止される。従って、焼成体ないしビトリファイド砥石１０の形状が変化することや、焼成体ないしビトリファイド砥石１０における気孔率が変化することを回避することができる。また、温度の変化幅が小さいので、砥粒２０とガラス質結合剤２２の熱膨張量の差が小さくなるとともに、ビトリファイド砥石１０に存在する閉気孔の熱膨張量が小さくなる。従って、両素材の熱膨張量の相違に起因してガラス質結合剤２２にクラックが生じる懸念や、閉気孔内の気体の膨張に起因してガラス質結合剤２２にクラックが生じる懸念が払拭される。以上により、ビトリファイド砥石１０が早期に欠損に至ることも回避される。 Therefore, the vitreous binder 22 is prevented from softening or melting. Therefore, it is possible to avoid a change in the shape of the fired body or thevitrified grindstone 10 and a change in the porosity of the fired body or thevitrified grindstone 10. Further, since the change width of the temperature is small, the difference in the amount of thermal expansion between theabrasive grains 20 and the vitreous binder 22 becomes small, and the amount of thermal expansion of the closed pores existing in thevitrified grindstone 10 becomes small. Therefore, the concern that the vitreous binder 22 may be cracked due to the difference in the amount of thermal expansion between the two materials and the concern that the vitreous binder 22 may be cracked due to the expansion of the gas in the closed pores are eliminated. To. As a result, it is possible to prevent thevitrified grindstone 10 from being damaged at an early stage.

所定時間が経過した後にビトリファイド砥石１０を硝酸カリウム浴から取り出し、放冷する。次に、ビトリファイド砥石１０を洗浄する洗浄工程Ｓ４を行う。すなわち、例えば、温水浴にビトリファイド砥石１０を浸漬し、その後に流水で洗浄する。この洗浄により、ビトリファイド砥石１０の表面に付着していた硝酸カリウム溶液が除去される。 After a lapse of a predetermined time, thevitrified grindstone 10 is taken out from the potassium nitrate bath and allowed to cool. Next, a cleaning step S4 for cleaning thevitrified grindstone 10 is performed. That is, for example, thevitrified grindstone 10 is immersed in a warm water bath and then washed with running water. By this cleaning, the potassium nitrate solution adhering to the surface of thevitrified grindstone 10 is removed.

洗浄されたビトリファイド砥石１０は、乾燥した後に台金１４に接合される。これにより、研削工具１２が得られるに至る。 The washed vitrifiedgrindstone 10 is joined to thebase metal 14 after being dried. This leads to the acquisition of the grindingtool 12.

ここで、Ｎａ⁺の含有量を様々に変更したガラス質結合剤２２を用い、ガラス質結合剤２２の重量と砥石の重量を同一にして作製した参照試験片の抗折応力をグラフとして図４に示す。抗折応力は、ガラス質結合剤２２による砥粒２０の保持力の指標であり、抗折応力が大きいほど砥粒２０の保持力が大きいこと、すなわち、ビトリファイド砥石１０としては長寿命であることを表す。Here, FIG. 4 is a graph showing the bending stress of the reference test piece prepared by using the vitreous binder 22 having variously changed Na⁺ contents and making the weight of the vitreous binder 22 and the weight of the grindstone the same. Shown in. The bending stress is an index of the holding force of theabrasive grains 20 by the vitreous binder 22, and the larger the bending stress, the larger the holding force of theabrasive grains 20, that is, the long life of thevitrified grindstone 10. Represents.

図４には、上記の各工程を行うことで焼成体中のＮａ⁺をＫ⁺にイオン交換して得た実験試験片の抗折応力を併せて示している。該図４中の「未置換」が参照試験片、「Ｋ⁺置換」が実験試験片を表しており、図５及び図６においても同様である。なお、横軸の数値は、参照試験片の場合にはガラス質結合剤２２中のＮａ⁺の含有量、実験試験片の場合にはイオン交換を行う前のガラス質結合剤２２中のＮａ⁺の含有量である。FIG. 4 also shows the bending stress of the experimental test piece obtained by ion-exchange Na⁺ in the fired body with K⁺ by performing each of the above steps. “Unreplaced” in FIG. 4 represents a reference test piece, and “K⁺ substitution” represents an experimental test piece, and the same applies to FIGS. 5 and 6. The values on the horizontal axis are the Na⁺ content in the vitreous binder 22 in the case of the reference test piece, and the Na⁺ in the vitreous binder 22 before ion exchange in the case of the experimental test piece. Content.

この図４から、Ｎａ⁺の含有量が１．６～６．８重量％の範囲内であるとき、Ｎａ⁺をＫ⁺に置換した実験試験片の抗折応力が、未置換である参照試験片に比して大きくなることが分かる。すなわち、ガラス質結合剤２２中のＫ⁺の含有量を１．６～６．８重量％の範囲内とすることにより、強度に優れたビトリファイド砥石１０を得ることができる。From FIG. 4, when the Na⁺ content is in the range of 1.6 to 6.8% by weight, the bending stress of the experimental test piece in which Na⁺ is replaced with K⁺ is not substituted. It can be seen that it is larger than the piece. That is, by setting the content of K⁺ in the vitreous binder 22 in the range of 1.6 to 6.8% by weight, thevitrified grindstone 10 having excellent strength can be obtained.

実験試験片抗折応力は、Ｎａ⁺の含有量が２．１～５．８重量％である（イオン交換後のＫ⁺の含有量が２．１～５．８重量％である）とき、Ｎａ⁺が未置換である参照試験片に比して顕著に大きくなる。すなわち、強度が有効に向上したビトリファイド砥石１０を得ることが可能である。このため、Ｎａ⁺の含有量が２．１～５．８重量％であるガラス質結合剤２２を用いて焼成体を得た後、Ｎａ⁺をＫ⁺にイオン交換することが好ましい。The experimental test piece bending stress is when the Na⁺ content is 2.1 to 5.8% by weight (the K⁺ content after ion exchange is 2.1 to 5.8% by weight). It is significantly larger than the reference test piece in which Na⁺ is substituted. That is, it is possible to obtain thevitrified grindstone 10 whose strength is effectively improved. Therefore, it is preferable to obtain a fired body using a vitreous binder 22 having a Na⁺ content of 2.1 to 5.8% by weight, and then ion-exchange Na⁺ with K⁺ .

図５は、各々の参照試験片及び実験試験片における気孔率を示す。横軸は、図４と同様である。この図５から、Ｎａ⁺の含有量が１．６～６．８重量％の範囲内であるときには、Ｎａ⁺をＫ⁺に置換しても気孔率が略同程度に維持されていることが明らかである。換言すれば、イオン交換を行った後であっても、研削屑を捕捉する捕捉空間がイオン交換前と同程度の容積で確保される。FIG. 5 shows the porosity of each reference test piece and experimental test piece. The horizontal axis is the same as in FIG. From FIG. 5, it can be seen that when the Na⁺ content is in the range of 1.6 to 6.8% by weight, the porosity is maintained at about the same level even if Na⁺ is replaced with K⁺ . it is obvious. In other words, even after the ion exchange, the trapping space for capturing the grinding debris is secured with the same volume as before the ion exchange.

さらに、Ｎａ⁺を置換していないガラス質結合剤２２を含有する参照砥石を接合した参照工具、Ｎａ⁺をＫ⁺に置換したことを除いては参照砥石と同様にして得た実験砥石を接合した実験工具をそれぞれ作製し、被研削材に対してそれぞれ研削加工を行った。勿論、被研削材の形状、寸法及び素材や、その他の研削条件は同一である。結果を、研削回数（加工回数）を横軸、砥石の摩耗量を縦軸とするグラフとして図６に併せて示す。図６から、研削加工数が同一であるとき、実験砥石（本実施の形態に係るビトリファイド砥石１０）の方が、参照砥石に比して摩耗が大きく低減していることが分かる。Further, a reference tool for joining a reference grindstone containing a vitreous binder 22 not substituted with Na⁺ , and an experimental grindstone obtained in the same manner as the reference grindstone except that Na⁺ is replaced with K⁺ are joined. Each of the experimental tools was prepared and the material to be ground was ground. Of course, the shape, dimensions and materials of the material to be ground and other grinding conditions are the same. The results are also shown in FIG. 6 as a graph in which the number of times of grinding (number of times of processing) is on the horizontal axis and the amount of wear of the grindstone is on the vertical axis. From FIG. 6, it can be seen that when the number of grinding processes is the same, the experimental grindstone (thevitrified grindstone 10 according to the present embodiment) has significantly reduced wear as compared with the reference grindstone.

このように、ガラス質結合剤２２中のＮａ⁺をＫ⁺に置換する本実施の形態によれば、気孔率を略同程度に維持しながら強度が向上したビトリファイド砥石１０を得ることができる。従って、該ビトリファイド砥石１０は、砥粒２０の保持力に優れるとともに研削屑を捕捉することが容易である。結局、研削能率を維持しながら研削比が良好で長寿命化が可能なビトリファイド砥石１０が構成される。As described above, according to the present embodiment in which Na⁺ in the vitreous binder 22 is replaced with K⁺ , it is possible to obtain avitrified grindstone 10 having improved strength while maintaining the porosity at substantially the same level. Therefore, thevitrified grindstone 10 is excellent in the holding power of theabrasive grains 20, and it is easy to capture the grinding debris. After all, thevitrified grindstone 10 having a good grinding ratio and a long life while maintaining the grinding efficiency is configured.

なお、粉末状であるガラス質結合剤２２中のＮａ⁺をＫ⁺に先ず置換し、その後に該ガラス質結合剤２２を砥粒２０に添加して混合物を得、さらに、該混合物から得た焼成体からなる参考試験片では、抗折応力が十分ではない。この理由についての詳細は不明であるが、粉末状のガラス質結合剤２２では、Ｎａ⁺をＫ⁺に置換しても、焼成工程Ｓ２でガラス質結合剤２２の形状が大きく変化するために残留応力が解放されるので、Ｎａ⁺とＫ⁺のイオン半径差に基づく圧縮応力が発生し難いためであると推察される。In addition, Na⁺ in the powdery vitreous binder 22 was first replaced with K⁺ , and then the vitreous binder 22 was added to theabrasive grains 20 to obtain a mixture, which was further obtained from the mixture. The reference test piece made of a fired body does not have sufficient anti-folding stress. The details of this reason are unknown, but in the powdery vitreous binder 22, even if Na⁺ is replaced with K⁺ , the shape of the vitreous binder 22 is significantly changed in the firing step S2, so that it remains. Since the stress is released, it is presumed that the compressive stress based on the difference between the ionic radii of Na⁺ and K⁺ is unlikely to occur.

本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 The present invention is not particularly limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

例えば、砥粒２０とガラス質結合剤２２の他にムライト、コージェライト、スポジュメン等の骨材を混合するようにしてもよい。この場合、ビトリファイド砥石１０の重量は、砥粒２０、骨材、ガラス質結合剤２２の各重量の合計である。従って、ビトリファイド砥石１０の重量を１００重量％、砥粒２０の重量割合をａ重量％、ガラス質結合剤２２の重量割合をｂ重量％、骨材の重量割合をｃ重量％とするときには、ａ重量％＋ｂ重量％＋ｃ重量％＝１００重量％が成り立つ。 For example, in addition to theabrasive grains 20 and the vitreous binder 22, aggregates such as mullite, cordierite, and spojumen may be mixed. In this case, the weight of thevitrified grindstone 10 is the total weight of theabrasive grains 20, the aggregate, and the vitreous binder 22. Therefore, when the weight of thevitrified grindstone 10 is 100% by weight, the weight ratio of theabrasive grains 20 is a% by weight, the weight ratio of the vitreous binder 22 is b% by weight, and the weight ratio of the aggregate is c% by weight, a. Weight% + b weight% + c weight% = 100% by weight holds.

また、イオン交換は、Ｎａ⁺をＫ⁺に置換することに特に限定されるものではなく、所定のイオンを、イオン交換前よりも強度を向上させることが可能な別のイオンに置換するものであればよい。Further, the ion exchange is not particularly limited to substituting Na⁺ with K⁺ , and a predetermined ion is replaced with another ion capable of improving the intensity as compared with that before the ion exchange. All you need is.

１０…ビトリファイド砥石１２…研削工具
１４…台金２０…砥粒
２２…ガラス質結合剤２４…気孔10 ...Vitrified grindstone 12 ... Grindingtool 14 ...Base metal 20 ... Abrasive grains 22 ...Vitreous binder 24 ... Pore

Claims

Translated fromJapanese

砥粒と、前記砥粒同士を結合するガラス質結合剤とを含む焼成体からなるビトリファイド砥石の製造方法において、
砥粒とガラス質結合剤を混合して混合物を得る混合工程と、
前記混合物に対して焼成処理を施し、焼成体を得る焼成工程と、
前記焼成体中の前記ガラス質結合剤に対してイオン交換を行うイオン交換工程と、
を有し、
前記ガラス質結合剤としてナトリウムを１．６～６．８重量％含有するものを用い、前記イオン交換工程でナトリウムをカリウムに交換するビトリファイド砥石の製造方法。In a method for producing a vitrified grindstone composed of a fired body containing an abrasive grain and a vitreous binder that binds the abrasive grains to each other.
A mixing step of mixing abrasive grains and a vitreous binder to obtain a mixture,
A firing step of subjecting the mixture to a firing process to obtain a fired body,
An ion exchange step of performing ion exchange with the vitreous binder in the fired body, and
Have,
A method for producing a vitrified grindstone, which uses a vitreous binder containing 1.6 to 6.8% by weight of sodium and exchanges sodium with potassium in the ion exchange step .

請求項１記載の製造方法において、前記ガラス質結合剤としてナトリウムを２．１～５．８重量％含有するものを用いるビトリファイド砥石の製造方法。The method for producing a vitrified grindstone according to claim1 , wherein the vitreous binder containing 2.1 to 5.8% by weight of sodium is used.

請求項１又は２記載の製造方法において、前記イオン交換工程の後、前記ビトリファイド砥石を洗浄する洗浄工程をさらに有するビトリファイド砥石の製造方法。The method for producing a vitrified grindstone according to claim 1or 2 , further comprising a cleaning step of cleaning the vitrified grindstone after the ion exchange step.

砥粒と、前記砥粒同士を結合するガラス質結合剤とを含む焼成体からなるビトリファイド砥石において、
砥粒と、ナトリウムを１．６～６．８重量％含有するガラス質結合剤とを混合して混合物を得る混合工程と、
前記混合物に対して焼成処理を施し、焼成体を得る焼成工程と、
前記焼成体中の前記ガラス質結合剤に対して、ナトリウムをカリウムに交換するイオン交換工程と、
を経て得られたビトリファイド砥石。In a vitrified grindstone made of a fired body containing abrasive grains and a vitreous binder that binds the abrasive grains to each other.
A mixing step of mixing the abrasive grainswitha vitreous binder containing 1.6 to 6.8% by weight of sodium to obtain a mixture.
A firing step of subjecting the mixture to a firing process to obtain a fired body,
An ion exchange step of exchanging sodium for potassium with respect to the vitreous binder in the fired body,
Vitrified whetstone obtained through.

請求項４記載のビトリファイド砥石において、前記ガラス質結合剤が１．６～６．８重量％のカリウムを含有するビトリファイド砥石。The vitrified grindstone according to claim4 , wherein the vitreous binder contains 1.6 to 6.8% by weight of potassium.

請求項５記載のビトリファイド砥石において、前記ガラス質結合剤が２．１～５．８重量％のカリウムを含有するビトリファイド砥石。The vitrified grindstone according to claim5 , wherein the vitreous binder contains 2.1 to 5.8% by weight of potassium.