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WO2017145455A1 - 超砥粒ホイール - Google Patents

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Publication number
WO2017145455A1
WO2017145455A1 PCT/JP2016/083926 JP2016083926W WO2017145455A1 WO 2017145455 A1 WO2017145455 A1 WO 2017145455A1 JP 2016083926 W JP2016083926 W JP 2016083926W WO 2017145455 A1 WO2017145455 A1 WO 2017145455A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
superabrasive
hard substrate
wear
layer
resistant layer
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/083926
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
義仁 山本
Original Assignee
株式会社アライドマテリアル
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社アライドマテリアル filed Critical 株式会社アライドマテリアル
Priority to JP2017502734A priority Critical patent/JPWO2017145455A1/ja
Publication of WO2017145455A1 publication Critical patent/WO2017145455A1/ja

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/04—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic
    • B24D3/06—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic metallic or mixture of metals with ceramic materials, e.g. hard metals, "cermets", cements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D5/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting only by their periphery; Bushings or mountings therefor
    • B24D5/12—Cut-off wheels

Definitions

  • This invention relates to a superabrasive wheel.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2016-031706, which is a Japanese patent application filed on February 23, 2016. All the descriptions described in the Japanese patent application are incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 discloses that a diamond finer than a superabrasive layer is fixed to the side surface of a substrate by electrodeposition.
  • Patent Document 2 discloses that diamond electrodeposition regions are dispersedly arranged on a side surface of a substrate.
  • Patent Laid-Open No. 5-42481 discloses that hard abrasive grains (diamond, alumina, etc.) are dispersed and arranged on the side surface of a substrate by electrodeposition.
  • Patent Document 4 discloses that a diamond electrodeposition region is arranged on the side surface of a substrate and continuously around the superabrasive layer on the entire circumference.
  • Patent Document 5 discloses providing an annular region without diamond electrodeposition on the inner peripheral side of the superabrasive grain layer on the side surface of the substrate.
  • Patent Document 6 discloses a cutting wheel for a cemented carbide substrate.
  • JP-A-8-3000026 discloses that a hard material (TiC, TiN, AlN, etc.) is deposited on a steel substrate by PVD.
  • Japanese Utility Model Publication No. 63-47862 Japanese Patent Publication No. 6-77901 Japanese Patent Laid-Open No. 5-42481 JP 2000-280177 A JP-A-8-216031 JP-A-9-174441 Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-3000026
  • the superabrasive wheel according to the present invention includes a hard substrate having a Young's modulus of 300 GPa or more, a superabrasive layer provided on the outer periphery of the hard substrate, and superabrasive grains provided on both side surfaces of the hard substrate.
  • the wear resistance layer is provided, and the average grain size of the superabrasive grains is 0.3 S or more and S or less, where S is the clearance between the side face of the hard substrate and the side face of the superabrasive grain layer.
  • FIG. 1 is a plan view of a superabrasive wheel according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a portion surrounded by III in FIG.
  • FIG. 4 is a plan view of the superabrasive wheel according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line VV in FIG.
  • FIG. 6 is a plan view of a superabrasive wheel according to the third embodiment.
  • FIG. 7 is a sectional view taken along line VII-VII in FIG.
  • FIG. 8 is a plan view of a superabrasive wheel according to the fourth embodiment.
  • FIG. 1 is a plan view of a superabrasive wheel according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a portion surrounded by
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line IX-IX in FIG.
  • FIG. 10 is a plan view of a superabrasive wheel according to the fifth embodiment.
  • FIG. 11 is a sectional view taken along line XI-XI in FIG.
  • FIG. 12 is a plan view of a superabrasive wheel according to the sixth embodiment.
  • 13 is a cross-sectional view taken along line XIII-XIII in FIG.
  • FIG. 14 is a plan view of a superabrasive wheel according to the seventh embodiment.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view taken along line XV-XV in FIG.
  • a cutting wheel provided with a superabrasive layer on the outer periphery of a substrate is mainly used for slicing neodymium magnets.
  • the user demand is to further improve the yield of the workpiece, that is, to reduce the volume of the cutting allowance to reduce the loss of the workpiece, and to reduce the thickness of the superabrasive layer.
  • the cemented carbide substrate when used under severe processing conditions by the user, the cemented carbide substrate may bend due to thermal expansion and rub against the workpiece due to frictional heat between the superabrasive layer and the workpiece. In addition, the cemented carbide substrate may rub against the workpiece due to the collapse of the processed workpiece or deformation due to thermal expansion. Due to the friction between the substrate and the workpiece, the substrate is damaged and there is a problem of shortening the wheel life. Further, there is a problem that the surface of the workpiece is flawed and the processing accuracy is lowered.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a superabrasive wheel that has a long life and can improve machining accuracy.
  • the superabrasive wheel according to the embodiment includes a hard substrate having a Young's modulus of 300 GPa or more, a superabrasive layer provided on the outer periphery of the hard substrate, and superabrasive particles provided on both side surfaces of the hard substrate.
  • the wear resistance layer is provided, and the average grain size of the superabrasive grains is 0.3 S or more and S or less, where S is the clearance between the side face of the hard substrate and the side face of the superabrasive grain layer.
  • the hard substrate can be made thin because the Young's modulus of the hard substrate is 300 GPa or more, but in this case, the hard substrate bends.
  • the wear-resistant layers are provided on both side surfaces of the hard substrate, the superabrasive wheel is not damaged even if the wear-resistant layer contacts the workpiece. As a result, the lifetime is increased.
  • the wear-resistant layer contains superabrasive grains, the workpiece is processed by the wear-resistant layer even if the wear-resistant layer and the workpiece are in contact with each other, so that damage to the workpiece can be suppressed. As a result, processing accuracy can be improved.
  • the Young's modulus of the hard substrate is less than 300 GPa, there is a problem that the hard substrate is bent and the life of the superabrasive wheel is shortened.
  • the average grain size of the superabrasive grains is less than 0.3S, the action of the superabrasive grains for protecting the hard substrate is reduced.
  • the average grain size of the superabrasive grains exceeds S, the superabrasive grains easily come into direct contact with the workpiece, and the cutting allowance increases.
  • the wear-resistant layer includes a metal layer that fixes the superabrasive grains to the side surface of the hard substrate.
  • the superabrasive grains can be firmly fixed to the side surface of the hard substrate by the metal layer.
  • the superabrasive grains protrude from the metal layer.
  • the superabrasive grains of the wear-resistant layer act from the beginning of use.
  • the wear resistant layer is provided intermittently in the circumferential direction.
  • the chip discharging performance is improved.
  • the wear-resistant layer is provided intermittently, the superabrasive wheel does not distort even when thermally expanded.
  • the thickness (E) of the hard substrate is 1 mm or less
  • the outer diameter (D) of the superabrasive wheel is 200 mm or less
  • the thickness (E) of the hard substrate and the outer diameter (D) of the superabrasive wheel is 0.005 or less.
  • the hard substrate is easy to bend because the thickness of the hard substrate is thin, but the wear-resistant layer can protect the side surface of the hard substrate.
  • the average grain size of the superabrasive grains in the wear-resistant layer is smaller than the average grain diameter of the superabrasive grains in the superabrasive grain layer.
  • the superabrasive grains having a small particle diameter are provided on the side surfaces, the workpiece can be polished in the wear-resistant layer.
  • the area of the wear-resistant layer occupies 5% or more of the area of the side surface of the hard substrate.
  • substrate can be more effectively protected by setting it as 5% or more.
  • the hard substrate is made of either cemented carbide or cermet.
  • the thickness of the hard substrate can be reduced.
  • the wear-resistant layer is provided intermittently along the circumferential direction of rotation of the superabrasive wheel.
  • the wear resistant layer is provided intermittently along the circumferential direction, the wear resistant layer is provided discontinuously along the circumferential direction.
  • the chips move in the circumferential direction and collect at the discontinuous portion, so that the chips are placed between the workpiece and the wear-resistant layer. Can prevent clogging.
  • the wear-resistant layer is provided intermittently along the radial direction of rotation of the superabrasive wheel.
  • the wear resistant layer is provided intermittently along the radial direction, the wear resistant layer is provided discontinuously along the radial direction.
  • the chips collect at the discontinuous portions, so that it is possible to prevent the chips from being clogged between the workpiece and the wear-resistant layer.
  • FIG. 1 is a plan view of a superabrasive wheel according to the first embodiment.
  • the superabrasive wheel 1 includes a hard substrate 10 made of cemented carbide or cermet, a superabrasive layer 20 provided on the outer periphery of the hard substrate 10, and a side surface of the hard substrate 10. And an abrasion-resistant layer 11 provided.
  • the hard substrate 10 has a disk shape.
  • a through hole 12 is provided in the central portion of the hard substrate 10.
  • a shaft is inserted into the through hole 12 and the rigid substrate 10 is fixed to the shaft.
  • the hard substrate 10 rotates with the shaft.
  • the superabrasive layer 20 is provided on the outer peripheral surface of the hard substrate 10.
  • the superabrasive layer 20 acts on the cutting of the workpiece.
  • the superabrasive grain layer 20 has a plurality of superabrasive grains and a binder that binds the plurality of superabrasive grains.
  • the superabrasive layer 20 is continuously provided uniformly on the outer periphery of the hard substrate 10.
  • the superabrasive grains of the superabrasive grain layer 20 are composed of diamond or cBN.
  • the bonding material for bonding the superabrasive grains is composed of a resin bond, a metal bond, a vitrified bond, or a plating layer.
  • the wear-resistant layer 11 is for protecting the hard substrate 10 from rubbing with the workpiece.
  • the wear-resistant layer 11 is composed of a superabrasive material.
  • the wear resistant layer 11 is provided in an annular shape on the side surface of the hard substrate 10. Although the wear-resistant layer 11 is continuously provided in the circumferential direction in FIG. 1, the wear-resistant layer 11 may be provided intermittently in the circumferential direction. Since it is provided intermittently in the circumferential direction, the chips generated by processing are easily discharged from the portion where the wear-resistant layer 11 does not exist to the outer peripheral side.
  • the outer periphery of the wear-resistant layer 11 may be in contact with the superabrasive layer 20.
  • the wear resistant layer 11 may be separated from the superabrasive layer 20.
  • the ratio of the wear-resistant layer 11 to the side surface of the hard substrate 10 is preferably 0.05 or more. If this ratio is 0.05 or more, the side surface of the hard substrate 10 can be more reliably protected.
  • the wear resistant layer 11 is provided inside the superabrasive grain layer 20.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
  • wear resistant layers 11 are provided on both side surfaces of the hard substrate 10.
  • the wear-resistant layer 11 includes a plurality of superabrasive grains 11a and a binder 11b that joins the plurality of superabrasive grains 11a.
  • the superabrasive grains 11a are composed of diamond or cBN.
  • the superabrasive grains 11a may be either single crystal or polycrystal.
  • the bonding material 11b for bonding the superabrasive grains 11a is made of a resin bond, a metal bond, a vitrified bond, or a plating layer.
  • the binding material 11b is preferably a metal layer. If it is a metal layer, the superabrasive grain 11a can be hold
  • the average grain size of the superabrasive grains 11a in the wear resistant layer 11 is the superabrasive grains in the superabrasive grain layer 20. It is preferable that the average particle size is smaller. When the particle size of the superabrasive grains 11a is small, the superabrasive grains 11a can polish the workpiece when the superabrasive grains 11a come into contact with the workpiece.
  • the width W of the wear-resistant layer 11 is selected so that the area ratio of the wear-resistant layer 11 (the area of the wear-resistant layer 11 / the area of the side surface of the hard substrate 10) is 5% or more.
  • the width W of the wear resistant layer 11 is preferably constant.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a portion surrounded by III in FIG.
  • a binder 11b is interposed between the plurality of superabrasive grains 11a.
  • the dimension of the gap (relief) between the side surface of the hard substrate 10 and the side surface of the superabrasive grain layer 20 is S, and the thickness of the binder 11b is t.
  • the ratio d / S between the average particle diameter d of the superabrasive grains 11a and the clearance S is 30% or more and 100% or less. If the ratio d / S is less than 30%, the superabrasive grains 11a become too small. As a result, the function of protecting the hard substrate 10 with the wear resistant layer 11 is reduced.
  • the superabrasive grains 11a preferably protrude from the binder 11b. In order to protrude the superabrasive grains 11a from the binder 11b, dressing may be performed.
  • FIG. 4 is a plan view of the superabrasive wheel according to the second embodiment.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line VV in FIG.
  • the superabrasive wheel according to the first embodiment is provided with the grooves 111 extending radially from the center. Different from 1. Since the groove 111 extends in the radial direction, the wear-resistant layer 11 is provided intermittently in the circumferential direction. As a result, the chips generated by the contact between the workpiece and the wear resistant layer 11 enter the groove 111. When the superabrasive wheel 1 rotates, centrifugal force is applied to the chips and the chips are discharged in the outer circumferential direction.
  • FIG. 6 is a plan view of a superabrasive wheel according to the third embodiment.
  • FIG. 7 is a sectional view taken along line VII-VII in FIG.
  • the superabrasive wheel 1 according to the third embodiment is in accordance with the second embodiment in that a groove 111 is provided so as to extend in the radial direction and the circumferential direction from the center. Different from the superabrasive wheel 1. Since the grooves 111 are linearly provided so as to extend in the circumferential direction and the radial direction, the wear-resistant layer 11 is intermittently provided in the circumferential direction and the radial direction. Chips generated by contact between the workpiece and the wear-resistant layer 11 enter the groove 111. When the superabrasive wheel 1 rotates, centrifugal force is applied to the chips and the chips are discharged in the outer circumferential direction.
  • the superabrasive wheel 1 according to the third embodiment it is possible to prevent clogging between the workpiece and the wear-resistant layer 11. Furthermore, since the contact between the workpiece and the wear-resistant layer 11 constituting the edge of the groove 111 becomes smooth, the generation of noise can be suppressed.
  • FIG. 8 is a plan view of a superabrasive wheel according to the fourth embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line IX-IX in FIG.
  • the superstructure according to the second embodiment is provided in that a groove 111 is provided between the island-shaped wear resistant layers 11. Different from the abrasive wheel 1. Grooves 111 are provided in random directions.
  • the wear resistant layer 11 is provided intermittently in the circumferential direction and the radial direction. Chips generated by contact between the workpiece and the wear-resistant layer 11 enter the groove 111.
  • the wear-resistant layer 11 has a circular island shape, but the wear-resistant layer 11 may have a square island shape.
  • the superabrasive wheel 1 according to the fourth embodiment can prevent clogging between the workpiece and the wear-resistant layer 11. Furthermore, since the grooves 111 are provided in random directions, the chips move in all directions in the grooves 111, so that the chips are easily discharged from the grooves 111.
  • FIG. 10 is a plan view of a superabrasive wheel according to the fifth embodiment.
  • FIG. 11 is a sectional view taken along line XI-XI in FIG.
  • the superabrasive wheel 1 of the fifth embodiment is implemented in that a spiral groove 111 that is curved so as to extend in the radial direction and the circumferential direction from the center is provided. This is different from the superabrasive wheel 1 according to the third embodiment. Since the groove 111 is provided so as to extend in the circumferential direction and the radial direction, the wear-resistant layer 11 is provided intermittently in the circumferential direction and the radial direction. Chips generated by contact between the workpiece and the wear-resistant layer 11 enter the groove 111. When the superabrasive wheel 1 rotates, centrifugal force is applied to the chips and the chips are discharged in the outer circumferential direction.
  • the superabrasive wheel 1 according to the fifth embodiment it is possible to prevent clogging between the workpiece and the wear-resistant layer 11. Furthermore, since the contact between the workpiece and the wear-resistant layer 11 constituting the edge of the curved groove 111 becomes smooth, the generation of noise can be suppressed.
  • FIG. 12 is a plan view of a superabrasive wheel according to the sixth embodiment.
  • 13 is a cross-sectional view taken along line XIII-XIII in FIG.
  • the superabrasive wheel 1 according to the sixth embodiment is provided with a circular groove 111 that is curved so as to continuously extend in the circumferential direction. Different from the superabrasive wheel 1 according to 2. Since the groove 111 is provided so as to extend in the circumferential direction, the wear-resistant layer 11 is provided intermittently in the radial direction. Chips generated by contact between the workpiece and the wear-resistant layer 11 enter the groove 111.
  • FIG. 14 is a plan view of a superabrasive wheel according to the seventh embodiment.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view taken along line XV-XV in FIG.
  • the groove 111 extending in the radial direction from the center and the groove 111 extending in the circumferential direction are provided.
  • a groove 111 is provided which is a combination of the grooves 111 of the second and sixth embodiments.
  • a predetermined amount of diamond abrasive grains obtained from an abrasive manufacturer for example, Tomei Diamond Co., Ltd.
  • a laser diffraction type particle size distribution measuring apparatus for example, SALD series manufactured by Shimadzu Corporation
  • the average particle diameter of the superabrasive grains (raw material) can be measured.
  • a predetermined area for example, 25 mm 2 or more
  • the bonding material 11b of the abrasion-resistant layer 11 is melted with an acid or the like to take out the superabrasive grains 11a.
  • the Young's modulus of the hard substrate 10 is measured at room temperature by a static Young's modulus test method in JIS Z 2280 (1993).
  • Electrodeposition of superabrasive grains 11a made of diamond on both side surfaces of the hard substrate 10 made of cemented carbide increases the rigidity of the hard substrate 10 and makes it difficult for the hard substrate 10 to bend even when used under severe processing conditions. . Even if it bends, the workpiece is scraped by the wear-resistant layers 11 on both sides, so that the hard substrate 10 is not damaged. Further, even if the hard workpiece 10 made of cemented carbide is rubbed against the workpiece due to the workpiece being tilted or deformed due to thermal expansion, the workpiece is scraped by the wear-resistant layer 11. 10 is not damaged. As a result, the life of the superabrasive wheel 1 is prolonged and the processing accuracy is improved.
  • Cemented carbide with a mass ratio of 90% WC and 10% Co has a diameter of 44 mm, a hole diameter of 15 mm, and a thickness (0.25 mm for sample numbers 1-5, 0.15 mm for sample numbers 6-10, sample number 11 To 15 to 0.11 mm) to obtain a hard substrate 10.
  • This hard substrate 10 was set in a mold. Phenol resin powder as a binder and diamond abrasive grains having an average particle diameter of 100 ⁇ m were mixed so that the volume ratio of diamond was 20% (diamond abrasive grains 20%, phenol resin 80%). After filling the mold on which the hard substrate 10 was set with the mixture, the hard substrate 10 and the mixture were pressurized, heated and cured at a temperature of 180 ° C. for 2 hours, and extracted from the mold after cooling. A superabrasive layer 20 was formed on the outer peripheral surface of the hard substrate 10.
  • the clearance S between the side surface of the hard substrate 10 and the side surface of the superabrasive grain layer 20 was 0.025 mm for sample numbers 1 to 10 and 0.02 mm for sample numbers 11 to 15 on one side surface.
  • a predetermined portion on the side surface of the hard substrate 10 was masked with a masking material.
  • Diamond abrasive grains having an average particle diameter shown in Table 1 were fixed to the side surface of the hard substrate 10 not masked by a known electrodeposition method (nickel plating).
  • the thickness of the nickel plating is the thickness t of the binder layer shown in sample numbers 1 to 15.
  • the adhesion range of nickel plating was set to a range of ⁇ 20 mm to ⁇ 44 mm of the hard substrate 10.
  • superabrasive wheels 1 having sample numbers 1 to 15 were obtained.
  • the performance evaluation was judged by whether or not the desired cutting accuracy could be maintained without damaging the hard substrate 10 until the superabrasive layer 20 was completely consumed.
  • Tool life “A” indicates that the superabrasive wheel 1 could be used until the superabrasive layer 20 was completely consumed.
  • Tool life “B” indicates that 80% by volume or more of the superabrasive layer 20 was consumed when the hard substrate 10 of the superabrasive wheel 1 was damaged and the superabrasive wheel 1 reached the end of its life.
  • Tool life “A” indicates a very good life
  • tool life “B” indicates a good life
  • tool life “C” indicates a short life.
  • Cemented carbide with a mass ratio of 90% WC and 10% Co is 94 mm in diameter, 30 mm in hole diameter, and thickness (0.3 mm for sample numbers 21-28, 0.2 mm for sample numbers 29-36, sample number 37)
  • the hard substrate 10 was processed so as to have a thickness of 0.15 mm for 40. This hard substrate 10 was set in a mold. Phenol resin powder as a binder and diamond abrasive grains having an average particle diameter of 120 ⁇ m were mixed so that the volume ratio of diamond was 20% (diamond abrasive grains 20%, phenol resin 80%).
  • the hard substrate 10 and the mixture were pressurized, heated and cured at a temperature of 180 ° C. for 2 hours, and extracted from the mold after cooling.
  • a superabrasive layer 20 was formed on the outer peripheral surface of the hard substrate 10.
  • the clearance S between the side surface of the hard substrate 10 and the side surface of the superabrasive grain layer 20 is 0.1 mm for the sample numbers 21 to 24, 0.05 mm for the sample numbers 25 to 32, and 0.05 mm for the sample numbers 33 to 40 on one side surface. It was 0.025 mm.
  • a predetermined portion on the side surface of the hard substrate 10 was masked with a masking material.
  • Diamond abrasive grains having an average particle diameter shown in Table 2 were fixed to the side surface of the hard substrate 10 not masked by a known electrodeposition method (nickel plating).
  • the thickness of the nickel plating is the thickness t of the binder layer shown in sample numbers 21 to 40.
  • the adhesion range of nickel plating was set to a range of ⁇ 60 mm to ⁇ 94 mm of the hard substrate 10.
  • superabrasive wheels 1 having sample numbers 21 to 40 were obtained.
  • the performance evaluation was judged by whether or not the desired cutting accuracy could be maintained without damaging the hard substrate 10 until the superabrasive layer 20 was completely consumed.
  • Tool life “A” indicates that the superabrasive wheel 1 could be used until the superabrasive layer 20 was completely consumed.
  • Tool life “B” indicates that 80% by volume or more of the superabrasive layer 20 was consumed when the hard substrate 10 of the superabrasive wheel 1 was damaged and the superabrasive wheel 1 reached the end of its life.
  • Tool life “A” indicates a very good life
  • tool life “B” indicates a good life
  • tool life “C” indicates a short life.
  • Cemented carbide with a mass ratio of 90% WC and 10% Co is 194 mm in diameter, 50 mm in hole diameter and thickness (0.8 mm for sample numbers 51-54, 0.5 mm for sample numbers 55-58, sample number 59)
  • the hard substrate 10 was processed so as to have a thickness of 0.3 mm for .about.64. This hard substrate 10 was set in a mold. Phenol resin powder as a binder and diamond abrasive grains having an average particle diameter of 140 ⁇ m were mixed so that the volume ratio of diamond was 20% (diamond abrasive grains 20%, phenol resin 80%).
  • the hard substrate 10 and the mixture were pressurized, heated and cured at a temperature of 180 ° C. for 2 hours, and extracted from the mold after cooling.
  • a superabrasive layer 20 was formed on the outer peripheral surface of the hard substrate 10.
  • truing dressing was performed on both sides of the superabrasive grain layer 20 using a surface grinder.
  • the sample numbers 51 to 64 on the side surface of the side surface of the hard substrate 10 and the side surface of the superabrasive grain layer 20 were 0.1 mm.
  • a predetermined portion on the side surface of the hard substrate 10 was masked with a masking material.
  • Diamond abrasive grains having an average particle size shown in Table 3 were fixed to the side surfaces of the unmasked hard substrate 10 by a known electrodeposition method (nickel plating).
  • the thickness of the nickel plating is the thickness t of the binder layer shown in sample numbers 51 to 64.
  • the adhesion range of nickel plating was set to a range of ⁇ 100 mm to ⁇ 194 mm of the hard substrate 10.
  • superabrasive wheels 1 having sample numbers 51 to 64 were obtained.
  • the performance evaluation was judged by whether or not the desired cutting accuracy could be maintained without damaging the hard substrate 10 until the superabrasive layer 20 was completely consumed.
  • Tool life “A” indicates that the superabrasive wheel 1 could be used until the superabrasive layer 20 was completely consumed.
  • Tool life “B” indicates that 80% by volume or more of the superabrasive layer 20 was consumed when the hard substrate 10 of the superabrasive wheel 1 was damaged and the superabrasive wheel 1 reached the end of its life.
  • Tool life “A” indicates a very good life
  • tool life “B” indicates a good life
  • tool life “C” indicates a short life.
  • a hard substrate having a diameter of 44 mm, a hole diameter of 15 mm, and a thickness of 0.25 mm was formed into a hard substrate 10 with a mass ratio of WC of 90% and Co of 10%.
  • This hard substrate 10 was set in a mold. Phenol resin powder as a binder and diamond abrasive grains having an average particle diameter of 100 ⁇ m were mixed so that the volume ratio of diamond was 20% (diamond abrasive grains 20%, phenol resin 80%). After filling the mold on which the hard substrate 10 was set with the mixture, the hard substrate 10 and the mixture were pressurized, heated and cured at a temperature of 180 ° C. for 2 hours, and extracted from the mold after cooling. A superabrasive layer 20 was formed on the outer peripheral surface of the hard substrate 10.
  • the clearance S between the side surface of the hard substrate 10 and the side surface of the superabrasive grain layer 20 was 0.025 mm on one side surface.
  • a predetermined portion on the side surface of the hard substrate 10 was masked with a masking material.
  • Diamond abrasive grains having an average particle diameter shown in Table 4 were fixed to the side surface of the hard substrate 10 not masked by a known electrodeposition method (nickel plating).
  • nickel plating a known electrodeposition method
  • the thickness of the nickel plating is the thickness t of the binder layer shown in sample numbers 102 to 107.
  • the adhesion range of nickel plating was set to a range of ⁇ 20 mm to ⁇ 44 mm of the hard substrate 10.
  • superabrasive wheels 1 having sample numbers 102 to 107 were obtained.
  • the performance evaluation was judged by whether or not the desired cutting accuracy could be maintained without damaging the hard substrate 10 until the superabrasive layer 20 was completely consumed.
  • Tool life “A” indicates that the superabrasive wheel 1 could be used until the superabrasive layer 20 was completely consumed. With respect to the tool life “C”, less than 80% by volume of the superabrasive layer 20 was consumed when the hard substrate 10 of the superabrasive wheel 1 was damaged and the superabrasive wheel 1 reached the end of its life (superabrasive). 20 volume% or more of the grain layer 20 remained). Tool life “A” indicates a very good life and tool life “C” indicates a short life.
  • 1 superabrasive wheel 10 hard substrate, 11 wear resistant layer, 11a superabrasive, 11b binder, 12 through-holes, 20 superabrasive layer, 111 grooves.

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Abstract

超砥粒ホイール（１）は、ヤング率が３００ＧＰａ以上の硬質基板（１０）と、硬質基板（１０）の外周に設けられた超砥粒層（２０）と、硬質基板（１０）の両側面に設けられた、超砥粒を含む耐摩耗層（１１）とを備え、硬質基板（１０）の側面と超砥粒層（２０）の側面との間の逃げをＳとすると、超砥粒の平均粒径は０．３Ｓ以上Ｓ以下である。

Description

超砥粒ホイール
　この発明は、超砥粒ホイールに関する。本出願は、２０１６年２月２３日に出願した日本特許出願である特願２０１６－０３１７０６号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。
　実開昭６３－４７８６２号公報（特許文献１）には、基板側面に、超砥粒層より細かいダイヤを電着で固定することが開示されている。特公平６－７７９０１号公報（特許文献２）には、基板側面に、ダイヤ電着領域を分散して配置することが開示されている。特開平５－４２４８１号公報（特許文献３）には、基板側面に、硬質砥粒（ダイヤ、アルミナ他）を電着で分散して配置することが開示されている。特開２０００－２８０１７７号公報（特許文献４）には、基板側面に、超砥粒層に連続して全周に、ダイヤ電着領域を配置することが開示されている。特開平８－２１６０３１号公報（特許文献５）には、基板側面の超砥粒層の内周側に、ダイヤ電着の無い環状領域を設けることが開示されている。特開平９－１７４４４１号公報（特許文献６）には、超硬合金基板の切断ホイールが開示されている。特開平８－３００２６４号公報（特許文献７）には、鋼基板に硬質物質（ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＡｌＮ、他）をＰＶＤで蒸着することが開示されている。
実開昭６３－４７８６２号公報 特公平６－７７９０１号公報 特開平５－４２４８１号公報 特開２０００－２８０１７７号公報 特開平８－２１６０３１号公報 特開平９－１７４４４１号公報 特開平８－３００２６４号公報
　この発明に従った超砥粒ホイールは、ヤング率が３００ＧＰａ以上の硬質基板と、硬質基板の外周に設けられた超砥粒層と、硬質基板の両側面に設けられた、超砥粒を含む耐摩耗層とを備え、硬質基板の側面と超砥粒層の側面との間の逃げをＳとすると、超砥粒の平均粒径は０．３Ｓ以上Ｓ以下である。
図１は、実施の形態１に従った超砥粒ホイールの平面図である。 図２は、図１中のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。 図３は、図２中のＩＩＩで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。 図４は、実施の形態２に従った超砥粒ホイールの平面図である。 図５は、図４中のＶ－Ｖ線に沿った断面図である。 図６は、実施の形態３に従った超砥粒ホイールの平面図である。 図７は、図６中のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿った断面図である。 図８は、実施の形態４に従った超砥粒ホイールの平面図である。 図９は、図８中のＩＸ－ＩＸ線に沿った断面図である。 図１０は、実施の形態５に従った超砥粒ホイールの平面図である。 図１１は、図１０中のＸＩ－ＸＩ線に沿った断面図である。 図１２は、実施の形態６に従った超砥粒ホイールの平面図である。 図１３は、図１２中のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線に沿った断面図である。 図１４は、実施の形態７に従った超砥粒ホイールの平面図である。 図１５は、図１４中のＸＶ－ＸＶ線に沿った断面図である。
　［本開示が解決しようとする課題］
　基板の外周に超砥粒層を設けた切断ホイールは、主として、ネオジム磁石をスライシングするのに用いられている。ユーザー要求は更なる工作物の歩留まり向上、すなわち切断代の容積を少なくして工作物のロスを低減することであり、超砥粒層厚みを薄くすることが求められている。
　このような背景があり、基板および超砥粒層が薄い、いわゆる薄刃を製造している。超砥粒層の厚みは高度な製造技術をもってしてもこれ以上の薄刃化は限界に近づいている。
　しかしながら、ユーザーで過酷な加工条件下で使用されると、超砥粒層と工作物との摩擦熱により、超硬合金基板が熱膨張によりたわんで工作物と擦れることがある。また、加工された工作物の倒れ、熱膨張による変形により超硬合金基板が工作物と擦れることがある。これらの基板と工作物の擦れが原因で、基板に損傷が生じて、ホイール寿命を短くする問題があった。さらに、工作物の表面に傷が発生して、加工精度を低下させる問題があった。
　そこでこの発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、寿命が長く、加工精度を向上させることが可能な超砥粒ホイールを提供することを目的とする。
　［本開示の効果］
　この発明によれば、寿命が長く、加工精度を向上させることができる超砥粒ホイールを提供することができる。
　［本発明の実施形態の説明］
　まず、本発明の実施形態を列記して説明する。
　実施形態に従った超砥粒ホイールは、ヤング率が３００ＧＰａ以上の硬質基板と、硬質基板の外周に設けられた超砥粒層と、硬質基板の両側面に設けられた、超砥粒を含む耐摩耗層とを備え、硬質基板の側面と超砥粒層の側面との間の逃げをＳとすると、超砥粒の平均粒径は０．３Ｓ以上Ｓ以下である。
　このように構成された超砥粒ホイールでは、硬質基板のヤング率が３００ＧＰａ以上であるため硬質基板を薄くできるが、その場合に、硬質基板が撓む。しかし、硬質基板の両側面に耐摩耗層が設けられているため、耐摩耗層が工作物に接触しても超砥粒ホイールを損傷させることがない。その結果、寿命が長くなる。さらに、耐摩耗層は超砥粒を含むため、耐摩耗層と工作物とが接触しても工作物は耐摩耗層によって加工されるため工作物の損傷を抑制できる。その結果、加工精度を向上させることができる。硬質基板のヤング率が３００ＧＰａ未満であると硬質基板が撓み、超砥粒ホイールの寿命が短くなるという問題がある。超砥粒の平均粒径が０．３Ｓ未満であれば硬質基板を保護するという超砥粒の作用が小さくなる。超砥粒の平均粒径がＳを超えると超砥粒が工作物に直接接触しやすくなり、切り代が大きくなる。
　好ましくは、耐摩耗層は、超砥粒を硬質基板の側面に固定する金属層を含む。この場合、金属層により超砥粒を硬質基板の側面に強固に固定することができる。
　好ましくは、超砥粒は金属層から突出している。この場合、使用開始時から耐摩耗層の超砥粒が作用する。
　好ましくは、耐摩耗層は円周方向に断続的に設けられる。この場合、切り粉の排出性能が向上する。硬質基板および耐摩耗層の間には熱膨張係数の差が存在する。しかし、耐摩耗層が断続的に設けられるため、超砥粒ホイールが熱膨張しても歪まない。
　好ましくは、硬質基板の厚み（Ｅ）は１ｍｍ以下であり、超砥粒ホイールの外径（Ｄ）は２００ｍｍ以下であり、硬質基板の厚み（Ｅ）と超砥粒ホイールの外径（Ｄ）の比率Ｅ／Ｄは０．００５以下である。この場合、硬質基板の厚みが薄いため硬質基板が撓みやすいが、耐摩耗層が硬質基板の側面を保護することができる。
　好ましくは、耐摩耗層中の超砥粒の平均粒径は、超砥粒層の超砥粒の平均粒径よりも小さい。この場合、側面に粒径の小さい超砥粒が設けられるため、耐摩耗層において工作物を研磨することができる。
　好ましくは、耐摩耗層の面積は、硬質基板の側面の面積の５％以上を占める。この場合、５％以上とすることで、硬質基板の側面をより効果的に保護できる。
　好ましくは、硬質基板は超硬合金またはサーメットのいずれかで構成される。この場合、特に硬質基板の厚みを薄くすることができる。
　好ましくは、前記耐摩耗層は前記超砥粒ホイールの回転の円周方向に沿って断続的に設けられる。この場合、耐摩耗層は円周方向に沿って断続的に設けられるため、耐摩耗層は円周方向に沿って不連続に設けられる。耐摩耗層が円周方向に連続的に設けられる場合と比較して、切り粉が円周方向に移動して不連続部分に切り粉が集まるため、ワークと耐摩耗層との間に切り粉がつまるのを防止できる。
　好ましくは、前記耐摩耗層は前記超砥粒ホイールの回転の半径方向に沿って断続的に設けられる。この場合、耐摩耗層は半径方向に沿って断続的に設けられるため、耐摩耗層は半径方向に沿って不連続に設けられる。耐摩耗層が半径方向に連続的に設けられる場合と比較して、不連続部分に切り粉が集まるため、ワークと耐摩耗層との間に切り粉がつまるのを防止できる。
　［本発明の実施形態の詳細］
　次に、図面を参照して本発明に好適な実施形態を詳細に説明する。
　（超砥粒ホイールの構成）
　（実施の形態１）
　図１は、実施の形態１に従った超砥粒ホイールの平面図である。図１で示すように、超砥粒ホイール１は、超硬合金またはサーメットにより構成される硬質基板１０と、硬質基板１０の外周に設けられた超砥粒層２０と、硬質基板１０の側面に設けられた耐摩耗層１１とを備える。
　硬質基板１０は円板形状である。硬質基板１０の中央部には貫通孔１２が設けられている。貫通孔１２にシャフトが挿入されて硬質基板１０がシャフトに固定される。硬質基板１０はシャフトとともに回転する。
　超砥粒層２０は硬質基板１０の外周面に設けられる。超砥粒層２０は工作物の切断加工に作用する。超砥粒層２０は、複数の超砥粒と、複数の超砥粒を結合する結合材とを有する。超砥粒層２０は硬質基板１０の外周に連続して、均一に設けられる。
　超砥粒層２０の超砥粒は、ダイヤモンドまたはｃＢＮにより構成される。超砥粒を結合する結合材は、レジンボンド、メタルボンド、ビトリファイドボンド、またはメッキ層により構成される。
　耐摩耗層１１は、硬質基板１０を工作物との擦れから保護するためのものである。超砥粒材料により耐摩耗層１１は構成される。耐摩耗層１１は、硬質基板１０の側面において環状に設けられる。耐摩耗層１１は図１では円周方向に連続して設けられるが、耐摩耗層１１が円周方向に断続して設けられていてもよい。円周方向に断続して設けられるため、加工により生じた切り粉が耐摩耗層１１の存在しない部分から外周側へ排出されやすくなる。
　耐摩耗層１１の外周は、超砥粒層２０と接触していてもよい。耐摩耗層１１は、超砥粒層２０から離隔していてもよい。耐摩耗層１１の内周側（貫通孔１２付近）では、耐摩耗層１１は硬質基板１０を覆わない。これは、複数の超砥粒ホイール１間にカラーが配置され、このカラーを貫通孔１２近傍の硬質基板１０と接触させて精度よく硬質基板１０を位置決めするためである。
　図１において、硬質基板１０の側面に対する耐摩耗層１１の比率（耐摩耗層１１の面積／硬質基板１０の側面の面積）は０．０５以上であることが好ましい。この比率が０．０５以上であれば、硬質基板１０側面をより確実に保護することができる。耐摩耗層１１は、超砥粒層２０の内側に設けられる。
　図２は、図１中のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。図２で示すように、硬質基板１０の両側面に耐摩耗層１１が設けられる。耐摩耗層１１は、複数の超砥粒１１ａと、複数の超砥粒１１ａを結合する結合材１１ｂとにより構成される。
　超砥粒１１ａは、ダイヤモンドまたはｃＢＮにより構成される。超砥粒１１ａは単結晶および多結晶のいずれであってもよい。超砥粒１１ａを結合する結合材１１ｂは、レジンボンド、メタルボンド、ビトリファイドボンド、またはメッキ層により構成される。結合材１１ｂは金属層であることが好ましい。金属層であれば、超砥粒１１ａを確実に保持することができる。
　耐摩耗層１１中の超砥粒１１ａと超砥粒層２０の超砥粒とを対比すると、耐摩耗層１１中の超砥粒１１ａの平均粒径が超砥粒層２０中の超砥粒の平均粒径よりも小さいことが好ましい。超砥粒１１ａの粒径が小さいと超砥粒１１ａが工作物と接触したときに超砥粒１１ａが工作物を研磨することができる。
　耐摩耗層１１の幅Ｗは、耐摩耗層１１の面積比（耐摩耗層１１の面積／硬質基板１０の側面の面積）が５％以上になるように選択される。耐摩耗層１１の幅Ｗは一定であることが好ましい。
　図３は、図２中のＩＩＩで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。図３で示すように、複数の超砥粒１１ａの間に結合材１１ｂが介在している。硬質基板１０の側面と超砥粒層２０の側面との間の隙間（逃げ）の寸法がＳであり、結合材１１ｂの厚みがｔである。超砥粒１１ａの平均粒径ｄと逃げＳとの比率ｄ／Ｓは３０％以上１００％以下である。比率ｄ／Ｓが３０％未満であると超砥粒１１ａが小さくなりすぎる。その結果、耐摩耗層１１で硬質基板１０を保護する機能が小さくなる。比率ｄ／Ｓが１００％を超えると超砥粒１１ａが大きくなりすぎる。その結果、超砥粒１１ａが工作物を研磨し、切り代が大きくなる。超砥粒１１ａは、結合材１１ｂから突出していることが好ましい。超砥粒１１ａを結合材１１ｂから突出されるために、ドレッシングをしてもよい。
　（実施の形態２）
　図４は、実施の形態２に従った超砥粒ホイールの平面図である。図５は、図４中のＶ－Ｖ線に沿った断面図である。図４および図５で示すように、実施の形態２の超砥粒ホイール１では、中心から放射状に延びるように溝１１１が設けられている点で、実施の形態１に従った超砥粒ホイール１と異なる。溝１１１が半径方向に延びるため、耐摩耗層１１は円周方向に断続的に設けられる。その結果、ワークと耐摩耗層１１との接触で発生した切り粉が溝１１１内に入る。超砥粒ホイール１が回転すると切り粉に遠心力が働いて切り粉は外周方向へ放出される。
　実施の形態２に従った超砥粒ホイール１ではワークと耐摩耗層１１との間に切り粉がつまることを防止できる。
　（実施の形態３）
　図６は、実施の形態３に従った超砥粒ホイールの平面図である。図７は、図６中のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿った断面図である。図６および図７で示すように、実施の形態３の超砥粒ホイール１では、中心から半径方向および円周方向に延びるように溝１１１が設けられている点で、実施の形態２に従った超砥粒ホイール１と異なる。溝１１１が円周方向および半径方向に延びるように直線状に設けられているため、耐摩耗層１１は円周方向および半径方向に断続的に設けられる。ワークと耐摩耗層１１との接触で発生した切り粉が溝１１１内に入る。超砥粒ホイール１が回転すると切り粉に遠心力が働いて切り粉は外周方向へ放出される。
　実施の形態３に従った超砥粒ホイール１ではワークと耐摩耗層１１との間に切り粉がつまることを防止できる。さらに、ワークと、溝１１１のエッジを構成する耐摩耗層１１との接触が滑らかになるため、騒音の発生を抑制できる。
　（実施の形態４）
　図８は、実施の形態４に従った超砥粒ホイールの平面図である。図９は、図８中のＩＸ－ＩＸ線に沿った断面図である。図８および図９で示すように、実施の形態４の超砥粒ホイール１では、島状の耐摩耗層１１の間に溝１１１が設けられている点で、実施の形態２に従った超砥粒ホイール１と異なる。溝１１１がランダムな方向に設けられている。耐摩耗層１１は円周方向および半径方向に断続的に設けられる。ワークと耐摩耗層１１との接触で発生した切り粉が溝１１１内に入る。超砥粒ホイール１が回転すると切り粉に遠心力が働いて切り粉は外周方向へ放出される。この実施の形態では耐摩耗層１１は円形の島状であるが、耐摩耗層１１が角型の島状であってもよい。
　実施の形態４に従った超砥粒ホイール１ではワークと耐摩耗層１１との間に切り粉がつまることを防止できる。さらに、ランダムな方向に溝１１１が設けられているため、切り粉は溝１１１内をあらゆる方向に動くため、溝１１１から切り粉が排出されやすい。
　（実施の形態５）
　図１０は、実施の形態５に従った超砥粒ホイールの平面図である。図１１は、図１０中のＸＩ－ＸＩ線に沿った断面図である。図１０および図１１で示すように、実施の形態５の超砥粒ホイール１では、中心から半径方向および円周方向に延びるように湾曲した渦巻形状の溝１１１が設けられている点で、実施の形態３に従った超砥粒ホイール１と異なる。溝１１１が円周方向および半径方向に延びるように設けられているため、耐摩耗層１１は円周方向および半径方向に断続的に設けられる。ワークと耐摩耗層１１との接触で発生した切り粉が溝１１１内に入る。超砥粒ホイール１が回転すると切り粉に遠心力が働いて切り粉は外周方向へ放出される。
　実施の形態５に従った超砥粒ホイール１ではワークと耐摩耗層１１との間に切り粉がつまることを防止できる。さらに、ワークと、湾曲した溝１１１のエッジを構成する耐摩耗層１１との接触が滑らかになるため、騒音の発生を抑制できる。
　（実施の形態６）
　図１２は、実施の形態６に従った超砥粒ホイールの平面図である。図１３は、図１２中のＸＩＩＩ－ＸＩＩＩ線に沿った断面図である。図１２および図１３で示すように、実施の形態６の超砥粒ホイール１では、円周方向に連続して延びるように湾曲した円形状の溝１１１が設けられている点で、実施の形態２に従った超砥粒ホイール１と異なる。溝１１１が円周方向に延びるように設けられているため、耐摩耗層１１は半径方向に断続的に設けられる。ワークと耐摩耗層１１との接触で発生した切り粉が溝１１１内に入る。
　実施の形態６に従った超砥粒ホイール１ではワークと耐摩耗層１１との間に切り粉がつまることを防止できる。
　（実施の形態７）
　図１４は、実施の形態７に従った超砥粒ホイールの平面図である。図１５は、図１４中のＸＶ－ＸＶ線に沿った断面図である。図１４および図１５で示すように、実施の形態７の超砥粒ホイール１では、中心から半径方向に延びる溝１１１および円周方向に延びる溝１１１が設けられている点で、実施の形態２に従った超砥粒ホイール１と異なる。実施の形態７では、実施の形態２および実施の形態６の溝１１１を合わせた溝１１１が設けられている。その結果、実施の形態２および６の効果が得られる。
　（超砥粒の平均粒径を制御する方法）
　砥粒メーカ（たとえば、トーメイダイヤ株式会社等）から入手したダイヤモンド砥粒を所定の質量だけ取り出して、レーザー回折式粒度分布測定装置（たとえば、株式会社島津製作所製、ＳＡＬＤシリーズ）で測定して、超砥粒（原料）の平均粒径を測定することができる。種々の平均粒径の超砥粒（原料）を用いて超砥粒ホイール１を作製することにより、超砥粒ホイール１の超砥粒１１ａの平均粒径を制御することができる。
　（超砥粒ホイールの超砥粒の平均粒径を測定する方法）
　完成した超砥粒ホイール１の平均粒径を測定するには、耐摩耗層１１の結合材１１ｂを酸等によって溶かして超砥粒１１ａを取り出す。超砥粒ホイール１が大きい場合には、耐摩耗層１１を所定の体積（たとえば、０．５ｃｍ3）だけ切り取って、その部分から超砥粒１１ａを取り出し、レーザー回折式粒度分布測定装置（たとえば、株式会社島津製作所製、ＳＡＬＤシリーズ）で測定して、平均粒径を測定する。
　電着で耐摩耗層１１が形成されている場合は、所定の面積（たとえば、２５ｍｍ2以上）を切り取って、耐摩耗層１１の結合材１１ｂを酸等によって溶かして超砥粒１１ａを取り出す。
　（ヤング率の測定方法）
　硬質基板１０のヤング率の測定は、ＪＩＳ　Ｚ　２２８０（１９９３年）における静的ヤング率試験方法により室温で実施する。
　（超砥粒ホイールの効果）
　超硬合金の硬質基板１０の両側面にダイヤモンドからなる超砥粒１１ａを電着することで、硬質基板１０の剛性が高まり、過酷な加工条件で使用しても、硬質基板１０が撓みにくくなる。仮に、撓んだとしても、両側面の耐摩耗層１１により工作物が削られるので、硬質基板１０を損傷しない。また、加工された工作物の倒れ、熱膨張による工作物の変形により、超硬合金の硬質基板１０が工作物と擦れることがあっても耐摩耗層１１により工作物が削られるので、硬質基板１０を損傷しない。その結果、超砥粒ホイール１の寿命が長くなり、かつ、加工精度が向上する。
　（実施例）
　（試料番号１～１５の製作方法と実験条件）
　（製作方法）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　質量比率でＷＣが９０％、Ｃｏが１０％である超硬合金を直径４４ｍｍ、穴径１５ｍｍ、厚み（試料番号１～５では０．２５ｍｍ、試料番号６～１０では０．１５ｍｍ、試料番号１１～１５では０．１１ｍｍ）を有するように加工して硬質基板１０とした。この硬質基板１０を金型にセットした。結合材としてのフェノール樹脂粉末と、平均粒径１００μｍのダイヤモンド砥粒とを、ダイヤモンドの体積比率が２０％（ダイヤモンド砥粒２０％、フェノール樹脂８０％）になるように混合した。硬質基板１０がセットされた金型に混合物を充填した後、硬質基板１０および混合物を加圧し、温度１８０℃で２時間、加熱硬化させて、冷却後に金型から抜き出した。硬質基板１０の外周面には超砥粒層２０が形成された。
　次の工程では、平面研削盤を使って超砥粒層２０の両側面をツルーイング・ドレッシングした。その結果、硬質基板１０の側面と超砥粒層２０の側面との逃げＳは、片側側面において、試料番号１～１０では０．０２５ｍｍ、試料番号１１～１５では０．０２ｍｍ、となった。
　さらに次の工程では、硬質基板１０の側面の所定箇所をマスキング材でマスキングした。表１に示す平均粒径のダイヤモンド砥粒を公知の電着法（ニッケルめっき）によってマスキングされていない硬質基板１０の側面に固着した。ニッケルめっきの厚みは試料番号１～１５に示す結合材層の厚みｔである。
　ニッケルめっきの固着範囲は、硬質基板１０のΦ２０ｍｍ～Φ４４ｍｍの範囲とした。これにより、試料番号１～１５の超砥粒ホイール１を得た。
　（実験条件）
　試料番号１～１５の超砥粒ホイール１を、精密切断装置に取り付けた。回転数は毎分６０００回転、送り速度は毎分２０ｍｍとし、水溶性研削液による湿式加工により、超砥粒ホイール１でネオジム磁石を切断加工して、超砥粒ホイール１の性能評価を行った。
　性能評価は、超砥粒層２０を完全に消耗するまで、硬質基板１０が損傷しないで、所望する切断精度を維持できるか否かで判断した。
　工具寿命「Ａ」は、超砥粒層２０が完全に消耗するまで超砥粒ホイール１を使用できたことを示す。工具寿命「Ｂ」は、超砥粒ホイール１の硬質基板１０が損傷して超砥粒ホイール１が寿命に達した段階で超砥粒層２０の８０体積％以上が消耗していたことを示す。工具寿命「Ｃ」は、超砥粒ホイール１の硬質基板１０が損傷して超砥粒ホイール１が寿命に達した段階で超砥粒層２０の８０体積％未満が消耗していた（超砥粒層２０の２０体積％以上が残存していた）ことを示す。工具寿命「Ａ」は極めて良好な寿命、工具寿命「Ｂ」は良好な寿命、工具寿命「Ｃ」は短寿命であることを示す。
　表１より、ｄ／Ｓが０．３以上１以下であれば良好な寿命を示すことが分かる。ｄ／Ｓが０．４以上であればより好ましい。
　（試料番号２１～４０の製作方法と実験条件）
　（製作方法）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　質量比率でＷＣが９０％、Ｃｏが１０％である超硬合金を直径９４ｍｍ、穴径３０ｍｍ、厚み（試料番号２１～２８では０．３ｍｍ、試料番号２９～３６では０．２ｍｍ、試料番号３７～４０では０．１５ｍｍ）を有するように加工して硬質基板１０とした。この硬質基板１０を金型にセットした。結合材としてのフェノール樹脂粉末と、平均粒径１２０μｍのダイヤモンド砥粒とをダイヤモンドの体積比率が２０％（ダイヤモンド砥粒２０％、フェノール樹脂８０％）になるように混合した。硬質基板１０がセットされた金型に混合物を充填した後、硬質基板１０および混合物を加圧し、温度１８０℃で２時間、加熱硬化させて、冷却後に金型から抜き出した。硬質基板１０の外周面には超砥粒層２０が形成された。
　次の工程では、平面研削盤を使って超砥粒層２０の両側面をツルーイング・ドレッシングした。その結果、硬質基板１０の側面と超砥粒層２０の側面の逃げＳは、片側側面において試料番号２１～２４では０．１ｍｍ、試料番号２５～３２では０．０５ｍｍ、試料番号３３～４０では０．０２５ｍｍ、となった。
　さらに次の工程では、硬質基板１０の側面の所定箇所をマスキング材でマスキングした。表２に示す平均粒径のダイヤモンド砥粒を公知の電着法（ニッケルめっき）によってマスキングされていない硬質基板１０の側面に固着した。ニッケルめっきの厚みは試料番号２１～４０に示す結合材層の厚みｔである。
　ニッケルめっきの固着範囲は、硬質基板１０のΦ６０ｍｍ～Φ９４ｍｍの範囲とした。これにより、試料番号２１～４０の超砥粒ホイール１を得た。
　（実験条件）
　試料番号２１～４０の超砥粒ホイール１を、精密切断装置に取り付けた。回転数は毎分６０００回転、送り速度は毎分１５ｍｍとし、水溶性研削液による湿式加工により、超砥粒ホイール１でネオジム磁石を切断加工して、超砥粒ホイール１の性能評価を行った。
　性能評価は、超砥粒層２０を完全に消耗するまで、硬質基板１０が損傷しないで、所望する切断精度を維持できるか否かで判断した。
　工具寿命「Ａ」は、超砥粒層２０が完全に消耗するまで超砥粒ホイール１を使用できたことを示す。工具寿命「Ｂ」は、超砥粒ホイール１の硬質基板１０が損傷して超砥粒ホイール１が寿命に達した段階で超砥粒層２０の８０体積％以上が消耗していたことを示す。工具寿命「Ｃ」は、超砥粒ホイール１の硬質基板１０が損傷して超砥粒ホイール１が寿命に達した段階で超砥粒層２０の８０体積％未満が消耗していた（超砥粒層２０の２０体積％以上が残存していた）ことを示す。工具寿命「Ａ」は極めて良好な寿命、工具寿命「Ｂ」は良好な寿命、工具寿命「Ｃ」は短寿命であることを示す。
　表２より、ｄ／Ｓが０．３以上１以下であれば良好な寿命を示すことが分かる。ｄ／Ｓが０．４以上１以下であればより好ましい。
　（試料番号５１～６４の製作方法と実験条件）
　（製作方法）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　質量比率でＷＣが９０％、Ｃｏが１０％である超硬合金を直径１９４ｍｍ、穴径５０ｍｍ、厚み（試料番号５１～５４では０．８ｍｍ、試料番号５５～５８では０．５ｍｍ、試料番号５９～６４では０．３ｍｍ）を有するように加工して硬質基板１０とした。この硬質基板１０を金型にセットした。結合材としてのフェノール樹脂粉末と、平均粒径１４０μｍのダイヤモンド砥粒とをダイヤモンドの体積比率で２０％（ダイヤモンド砥粒２０％、フェノール樹脂８０％）になるように混合した。硬質基板１０がセットされた金型に混合物を充填した後、硬質基板１０および混合物を加圧し、温度１８０℃で２時間、加熱硬化させて、冷却後に金型から抜き出した。硬質基板１０の外周面には超砥粒層２０が形成された。
　次の工程では、平面研削盤を使って超砥粒層２０の両側面をツルーイング・ドレッシングした。その結果、硬質基板１０の側面と超砥粒層２０の側面の逃げＳを片側側面において試料番号５１～６４は０．１ｍｍとなった。
　さらに次の工程では、硬質基板１０の側面の所定箇所をマスキング材でマスキングした。表３に示す平均粒径のダイヤモンド砥粒を公知の電着法（ニッケルめっき）によって、マスキングされていない硬質基板１０の側面に固着した。ニッケルめっきの厚みは試料番号５１～６４に示す結合材層の厚みｔである。
　ニッケルめっきの固着範囲は、硬質基板１０のΦ１００ｍｍ～Φ１９４ｍｍの範囲とした。これにより、試料番号５１～６４の超砥粒ホイール１を得た。
　（実験条件）
　試料番号５１～６４の超砥粒ホイール１を、精密切断装置に取り付けた。回転数は毎分５０００回転、送り速度は毎分１５ｍｍ、水溶性研削液による湿式加工により、単結晶シリコンを切断加工して、超砥粒ホイール１の性能評価を行った。
　性能評価は、超砥粒層２０を完全に消耗するまで、硬質基板１０が損傷しないで、所望する切断精度を維持できるか否かで判断した。
　工具寿命「Ａ」は、超砥粒層２０が完全に消耗するまで超砥粒ホイール１を使用できたことを示す。工具寿命「Ｂ」は、超砥粒ホイール１の硬質基板１０が損傷して超砥粒ホイール１が寿命に達した段階で超砥粒層２０の８０体積％以上が消耗していたことを示す。工具寿命「Ｃ」は、超砥粒ホイール１の硬質基板１０が損傷して超砥粒ホイール１が寿命に達した段階で超砥粒層２０の８０体積％未満が消耗していた（超砥粒層２０の２０体積％以上が残存していた）ことを示す。工具寿命「Ａ」は極めて良好な寿命、工具寿命「Ｂ」は良好な寿命、工具寿命「Ｃ」は短寿命であることを示す。
　表１より、ｄ／Ｓが０．３以上１以下であれば良好な寿命を示すことが分かる。ｄ／Ｓが０．４以上１以下であればより好ましい。
　（試料番号１０２～１０７の作成方法と実験条件）
　（製作方法）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　質量比率でＷＣが９０％、Ｃｏが１０％である超硬合金を直径４４ｍｍ、穴径１５ｍｍ、厚み０．２５ｍｍを有するように加工して硬質基板１０とした。この硬質基板１０を金型にセットした。結合材としてのフェノール樹脂粉末と、平均粒径１００μｍのダイヤモンド砥粒とを、ダイヤモンドの体積比率が２０％（ダイヤモンド砥粒２０％、フェノール樹脂８０％）になるように混合した。硬質基板１０がセットされた金型に混合物を充填した後、硬質基板１０および混合物を加圧し、温度１８０℃で２時間、加熱硬化させて、冷却後に金型から抜き出した。硬質基板１０の外周面には超砥粒層２０が形成された。
　次の工程では、平面研削盤を使って超砥粒層２０の両側面をツルーイング・ドレッシングした。その結果、硬質基板１０の側面と超砥粒層２０の側面との逃げＳは、片側側面において、０．０２５ｍｍとなった。
　さらに次の工程では、硬質基板１０の側面の所定箇所をマスキング材でマスキングした。表４に示す平均粒径のダイヤモンド砥粒を公知の電着法（ニッケルめっき）によってマスキングされていない硬質基板１０の側面に固着した。これにより溝１１１を有する図４から１５の形状の耐摩耗層１１を形成した。ニッケルめっきの厚みは試料番号１０２～１０７に示す結合材層の厚みｔである。
　ニッケルめっきの固着範囲は、硬質基板１０のΦ２０ｍｍ～Φ４４ｍｍの範囲とした。これにより、試料番号１０２～１０７の超砥粒ホイール１を得た。
　（実験条件）
　試料番号１，１０２～１０７の超砥粒ホイール１を、精密切断装置に取り付けた。回転数は毎分６０００回転、送り速度は毎分２４ｍｍとし、水溶性研削液による湿式加工により、超砥粒ホイール１でネオジム磁石を切断加工して、超砥粒ホイール１の性能評価を行った。この切断加工では、表１の加工条件よりも送り速度が大きく、過酷な条件であるといえる。
　性能評価は、超砥粒層２０を完全に消耗するまで、硬質基板１０が損傷しないで、所望する切断精度を維持できるか否かで判断した。
　工具寿命「Ａ」は、超砥粒層２０が完全に消耗するまで超砥粒ホイール１を使用できたことを示す。工具寿命「Ｃ」は、超砥粒ホイール１の硬質基板１０が損傷して超砥粒ホイール１が寿命に達した段階で超砥粒層２０の８０体積％未満が消耗していた（超砥粒層２０の２０体積％以上が残存していた）ことを示す。工具寿命「Ａ」は極めて良好な寿命、工具寿命「Ｃ」は短寿命であることを示す。
　表４より、耐摩耗層１１に溝１１１が形成されると寿命が向上することが分かる。
　今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１　超砥粒ホイール、１０　硬質基板、１１　耐摩耗層、１１ａ　超砥粒、１１ｂ　結合材、１２　貫通孔、２０　超砥粒層、１１１　溝。

Claims (10)

  1. 　ヤング率が３００ＧＰａ以上の硬質基板と、
    　前記硬質基板の外周に設けられた超砥粒層と、
    　前記硬質基板の両側面に設けられた、超砥粒を含む耐摩耗層とを備え、
    　前記硬質基板の側面と前記超砥粒層の側面との間の逃げをＳとすると、前記超砥粒の平均粒径は０．３Ｓ以上Ｓ以下である、超砥粒ホイール。
  2. 　前記耐摩耗層は、前記超砥粒を前記硬質基板の側面に固定する金属層を含む、請求項１に記載の超砥粒ホイール。
  3. 　前記超砥粒は前記金属層から突出している、請求項２に記載の超砥粒ホイール。
  4. 　前記耐摩耗層は円周方向に断続的に設けられる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超砥粒ホイール。
  5. 　前記硬質基板の厚み（Ｅ）は１ｍｍ以下であり、前記超砥粒ホイールの外径（Ｄ）は２００ｍｍ以下であり、前記硬質基板の厚み（Ｅ）と前記超砥粒ホイールの外径（Ｄ）の比率Ｅ／Ｄは０．００５以下である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の超砥粒ホイール。
  6. 　前記耐摩耗層中の超砥粒の平均粒径は、前記超砥粒層の超砥粒の平均粒径よりも小さい、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の超砥粒ホイール。
  7. 　前記耐摩耗層の面積は、前記硬質基板の側面の面積の５％以上を占める、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の超砥粒ホイール。
  8. 　前記硬質基板は超硬合金またはサーメットのいずれかで構成される、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の超砥粒ホイール。
  9. 　前記耐摩耗層は前記超砥粒ホイールの回転の円周方向に沿って断続的に設けられる、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の超砥粒ホイール。
  10. 　前記耐摩耗層は前記超砥粒ホイールの回転の半径方向に沿って断続的に設けられる、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の超砥粒ホイール。
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