【2021年版】CBN砥石 メーカー1社一覧

CBN砥石のメーカー1社を一覧でご紹介します。まずは使用用途や原理についてご説明します。


目次


CBN砥石とは

CBNとは立方晶窒化硼素(Cubic Boron Nitride)(C=キュービック構造、B=ホウ素、N=窒素)の略です。

地球上で最も硬く、耐摩耗性に優れる鉱物はダイヤモンドですが、CBNはダイヤモンドにに次ぐ硬さ・耐摩耗性を備えた人工鉱物です。

このCBNの特徴を活かして、自動車部品を始めとする高精度が要求される部品の機械加工の研削、研磨に使用されている砥石に利用したものをCBN砥石と言います。

CBNは熱伝導率が高いため、耐熱鋼、機械部品の焼き入れ合金鋼、ベアリング鋼などの加工に広く利用されています。

CBN砥石の使用用途

ダイヤモンド砥石の場合、サファイア、炭化ケイ素などの高硬度な非鉄系難削材も容易に加工できますが、ダイヤモンドは耐熱性が低いため、加工中に高温になると軟化します。

鉄系金属の加工時は砥石が高温になり易いため、耐熱性に優れたCBN砥石の方が適していると言えます。

CBN砥石は自動車のエンジン部品などに多く使用されている耐熱鋼や機械部品として使用される焼き入れ合金鋼、高硬度なベアリング鋼などの鉄系金属の加工に適しています。

CBN砥石の原理

CBN砥石は「砥粒」「ボンド」「気孔」の3つの要素で構成されています。

1.砥粒=物を削る粒(切れ刃)
2.ボンド(結合剤)=砥粒同士を結び付ける結合剤
3.気孔=砥石内部の穴(切り屑の逃げ道やクーラントの通り道)

砥粒には、CBN、ダイヤモンド、アルミナ、炭化珪素などがあります。

ボンドには、レジン(樹脂)、メタル(金属)、ビトリファイド(セラミックス)などがあります。

砥石の性能を左右する要素としては、「砥粒」「粒度」「結合度」「集中度」「結合剤」「結合度」があります。

これら5つの要素を「砥石の5因子」と呼びます。

砥粒は研削が進むにつれて摩耗し、切れ味が落ちます。

切れ味の落ちた砥粒を脱落させ、新しい砥粒と入れ替える必要がある一方で、砥粒が脱落しないようにしっかりとボンドで保持する必要もあります。

このような点から、砥石の5因子を勘案し、加工条件に応じた適切な砥石設計や選定が重要となります。

CBN砥石の特徴としては、ダイヤモンドに次ぐ硬度と耐摩耗性を有しており、700℃で酸化が始まるダイヤモンドに対して、CBNは1,300℃まで耐えられる、高い耐熱性を備えている点があります。

これらの特徴を活かして、CBN砥石は一般的に鉄系金属の加工に多く用いられています。

CBN砥石へのドレッシング実施

ドレッシングはCBN砥石を有効的に使用して、優れた性能を発揮させるためにとても重要な手順となっています。
ドレッシングは砥石表面にある不要なボンドや切屑を除き、砥粒を突出させる作業です。スティックの粒度は、CBN砥石の粒度よりも1~2ランク程度細かい砥粒を使用し、結合度はE~Hのものが推奨されています。効果的なドレッシング方法としては、スティックを砥石に強く押付け、ドレッシング中は砥石にスラリーが出る程度の研削液の量に調整します。

CBN砥石の集中度

集中度は砥粒層中のCBN砥粒が含有している割合を表します。同じ粒度の場合、集中度が高くなると砥粒数が増え、集中度が低くなると砥粒数が減ります。CBN砥石を適切に使用にするためには、被削する材料や加工の種類に合った集中度のCBN砥石を選択することが重要となっています。

定義は[4.4ct/cm3=集中度100]で、集中度20~200の範囲で使用されるのが一般的です。表示対象はレジンボンド、メタルボンドとビトリファインドボンドの3種類があります。電着の場合は、砥粒層が1層であるため、集中度の規格がありません。

CBN砥石の目詰まり

研削中の砥石は正常形・目こぼれ形・目詰まり形・目つぶれ形の4つの状態に分類されています。目詰まり形の砥石は、砥石の気孔が塞がれて切り屑の逃げ場がなくなった状態を指します。

気孔が塞がれる原因は2種類あります。一つ目はアルミニウム・ステンレスなどの柔らかく粘い材料を加工した時の切屑が砥粒の切れ刃の先をまたがって付着する場合です。二つ目は鋳物や石材を乾いた状態で研削する場合に、切屑の排出が悪く、気孔に詰まってしまう場合があります。両方の場合、研削抵抗が大きくなってしまい、振動が生じやすいです。この状態の砥石を使った場合の仕上げ面はムシレやビビリが多く発生します。

目詰まりしてしまった砥石で研削するときに多くみられる切屑として、溶融形切り屑があります。この切屑は砥石の切れ味が悪く、切屑が研削熱によって溶融し、球状もしくは半球状になっています。

参考文献
https://www.nikkan.co.jp/articles/view/00506417
https://www.toishi.info/technical/basic.html
https://www.allied-material.co.jp/products/diamond/knowledge/diamond_cbn-wheel.html
http://www.keihin-kogyo.co.jp/products/004_dia_bn_wheel.html
https://www.noritake.co.jp/products/support/detail/16/

CBN砥石のメーカー情報

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