研削砥石には様々な形状やサイズのものがあり、それぞれ砥粒、結合材、製造工程によって適用範囲が決まっています。 不適切な選択は、加工精度、表面粗さ、生産効率に直接影響します。 したがって、研削加工を行う際には、特定の状況に応じて適切な研削砥石を選択することが重要です。 正しい研削砥石はどのように選択すべきでしょうか？ 研削によく使われる砥石をまとめましたので、砥石選びの参考にしてください。
一、一般的な研削砥石の選択
1、研磨剤の選択は主に被加工物の材質と熱処理方法によって決まる。
a.引張強度の高い材料を研削する場合は、靭性の高い砥粒を使用する。
b.硬度が低く伸びの大きい材料を研削する場合は、より脆い砥粒を使用する。
c.硬い材料を研磨する場合は、より硬い研磨材を使用する。
d.加工材料と生物学的に反応しにくい研磨剤を使用する。
最も一般的に使用される研磨材はブラウンコランダム（A）とホワイトコランダム（WA）、次いでブラック炭化ケイ素（C）とグリーン炭化ケイ素（GC）、その他はクロムコランダム（PA）、単結晶コランダム（SA）、微結晶コランダム（MA）、ジルコニア（ZA）である。
ブラウンコランダム砥石：ブラウンコランダムは硬度と靭性が高く、炭素鋼、合金鋼、鍛鉄、硬青銅など引張強度の高い金属の研削に適している。 この砥粒は研削性がよく、適応範囲が広く、一般に粗研削に使用され、除去能力が大きく、安価であるため、広く使用されている。
白色コランダム砥石：白色コランダムは茶色コランダムよりやや硬いが、靭性は茶色コランダムより劣る。 焼入れ鋼、高炭素鋼、高速度鋼、薄肉部品の精密研削に適し、茶色コランダムより高価である。
黒色炭化ケイ素砥石：黒色炭化ケイ素は脆く鋭利で、白色コランダムより硬く、鋳鉄、黄銅、アルミニウム、耐火物など機械的強度の低い材料の研削に適している。
グリーン炭化ケイ素砥石：グリーン炭化ケイ素はブラック炭化ケイ素より硬度と脆性が高く、砥粒が鋭く、熱伝導率が良いため、超硬合金、光学ガラス、セラミックスなどの硬くて脆い材料の研削に適しています。
クロムコランダム砥石：工具、ゲージ、螺旋ネジ、その他高い仕上げ面が要求される工作物の研削に適しています。
単結晶コランダム砥石：ステンレス鋼、高Vハイス鋼、その他の強靭で硬い材料や変形や火傷を起こしやすい工作物の研削に適しています。
微結晶コランダム砥石：ステンレス鋼、軸受鋼、特殊ダクタイル鋳鉄などの研削、プロファイル研削、プランジ研削、鏡面研削に適しています。
ジルコニア砥石：オーステナイト系ステンレス鋼、チタン合金、耐熱合金の研削、特に重研削に適しています。
2.砥粒サイズの選択は、研削する工作物の表面粗さと研削効率に依存する。
粒度とは砥粒の粒度を指し、粒度番号で表される。 粗目砥石で研削する場合、生産性は高いが、加工物の表面は粗くなり、細目砥石で研削する場合、表面粗さは良くなり、生産性は低くなる。 要求される粗さを満たすためには、高い研削効率を確保するために、できるだけ粗い砥粒の砥石を使用すべきである。 一般に粗研削には粗目砥石、精研削には細目砥石を用いる。
砥石と工作物の接触面積が大きい場合は、粗い砥粒を使用する。 例えば、同じ平面を研削する場合、外周研削よりも端面研削の方が粗い砥粒を使用する。
3.硬度の選択は、被研削材、研削能率、加工面の質によって決まる。
硬度とは、砥粒が外力によって脱落しやすいことを指す。さまざまな被削材の要求に対応するため、砥石はさまざまな硬さのグレードで製造されています。
砥石を硬く選びすぎると、砥粒が落ちにくくなり、砥石が詰まりやすくなり、研削熱が上昇し、工作物が焼けやすくなり、研削能率が低下し、工作物の表面品質に影響を与え、砥石を軟らかく選びすぎると、砥粒が鋭利なまま脱落し、砥石の消耗が激しくなり、正しい形状が失われやすくなり、工作物の精度に影響を与える。 したがって、砥石の硬度は適切に選択されるべきであり、また砥石と工作物の接触面積の大きさ、工作物の形状、研削方法、冷却方法、砥石の結合剤の種類に応じて考慮されるべきである。
以下の砥石硬度選択の原則は参考として提供される
a.柔らかい素材を研削する場合は硬めの砥石を、硬い素材を研削する場合は柔らかめの砥石を選ぶ；
b.柔らかく靭性のある非鉄金属を研磨する場合は、硬度を柔らかめに選ぶ必要がある；
c.熱伝導率の悪い材料の研削には、より柔らかい砥石を使用すべきである；
d.平面研削には、円周研削よりも柔らかい砥石を使用する；
e.同じ研削条件では、樹脂結合砥石の方がセラミック結合砥石より1～2桁硬い；
f.砥石の速度が速い場合、砥石は1～2度柔らかくなる；
g.クーラントを使った研削は、乾式研削に比べて1～2桁難しい。
4.結合剤の選択は、研削方法、使用速度、表面加工の要求に応じて考慮すべきである。
最も一般的に使用される砥石結合剤は、セラミック結合剤（V）と樹脂結合剤（B）である。
セラミックボンドは、化学的性質が安定し、耐熱性、耐食性に優れ、気孔率が大きい無機ボンドである。 この接合剤で製造された砥石は、研削効率が高く、摩耗が少なく、砥石の形状をよりよく維持することができ、最も広く使用されています。 通常の炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼、鋳鉄、硬質合金、非鉄金属の研削に適しています。 しかし、セラミックボンド砥石はより脆く、激しい振動には耐えられません。 35m/sまでの速度でしか使用できません。
樹脂結合剤は有機結合剤であり、ある程度の弾性、低い耐熱性、良好な自己研磨性、容易な製造と短いプロセスサイクルを持つ強力な砥石を生成します。 作業速度50m/sまでの砥石や非常に薄い砥石を製造することができる。 セラミック結合剤に次いで、粗研削、バレン研削、切断、自由研削、例えば鋼塊の研削、鋳物のバリ取りなどに広く使用されています。 高速研削、高清浄度研削、重負荷研削、切断研削、その他あらゆる特殊な要求に対応できます。
5.組織の選択は、ワークピースが受ける圧力、研削方法、ワークピースの材質に基づいて行われる。
組織とは、砥石の体積のうち砥粒が占める割合を示す。 砥石の組織等級は、砥粒体積の62%を “0 “とし、砥粒体積の2%ごとに1ずつ増えていき、合計15の数字になります。 数字が大きいほど組織は緩くなる。
コンパクトな砥石は、より良い研削面を作り出し、緩く組織化された砥石は、隙間が大きいため、研削切屑を確実に収容することができ、砥石の目詰まりを避けることができる。 一般的に、粗研削や軟質金属を研削する場合、砥石は目詰まりを起こしやすいので、目詰まりの少ない砥石を使用すべきである。プロファイル研削や精密研削を行う場合、砥石の形状を維持し、より良い粗さを得るためには、目詰まりの少ない砥石を使用すべきである。ツールガイドや超硬工具を研削する場合、工作物の熱変形を抑え、焼き割れを避けるためには、目詰まりの少ない砥石が適切である。熱に敏感な材料、非鉄金属、非金属材料を研削する場合、12#より大きい砥石を使用すべきである、 熱に敏感な材料、非鉄金属、非金属材料の研削には、12#より大きいコンシステンシーの砥石を使用すべきである。
6.形状とサイズの選択は、研削盤の条件と工作物の形状に基づいて行う。
一般的に使用される砥石形状には、フラット(P)、片面コンケーブ(PDA)、両面コンケーブ(PSA)、フレーク(PB)、円筒形(N)、ボウル(BW)、ディスク1(D1)などがある。
各タイプの研削盤に使用できる研削砥石の形状とサイズには幅がある。 砥石の線速度を上げ、生産性と加工物の表面品質を向上させるためには、可能な限り砥石の外径を大きくする必要があります。
現在の砥石の国家標準は、砥石コード、サイズ（外径×厚さ×内径）、砥粒、粒度、硬度、組織、結合剤、最高使用線速度の順に記載されている。
例：P400×150×203A60L5B35
二、ダイヤモンド砥石の選択
ダイヤモンド砥石は、炭化ホウ素、炭化ケイ素、コランダムなどの一般砥粒で作られた砥石に比べ、刃先が鋭く、摩耗が少なく、寿命が長く、生産性が高く、加工品質が良いが、高価であるため、硬質合金、セラミックス、半導体などの硬くて脆い難加工材の精密研削に適している。
ダイヤモンド砥石は、砥粒の種類、粒度、硬度、濃度、結合剤、砥石形状、サイズによって特徴付けられる。
砥粒：合成ダイヤモンド（JR）は、その結晶形や粒の強さによってさまざまな種類が使用され、用途に応じてさまざまなモデルが用意されている。
粒度：工作物の粗さ、研削生産性、ダイヤモンド消費量の観点から考慮される。
硬度：樹脂結合剤ダイヤモンド砥石だけが持つ「硬度」に特徴があります。 一般的にはS（Y1）グレード以上が使用されています。
結合剤：一般に使用されている結合剤には4種類あり、その結合能力と耐摩耗性は、強度の高い順に樹脂、セラミック、青銅、電気メッキ金属の順である。 樹脂結合剤ダイヤモンド砥石は、研削能率が高く、加工物の粗さがよく、適用範囲が広く、自己切れ味がよく、目詰まりしにくく、発熱が少なく、ドレッシングが容易で、主に精研削加工に使用される。 セラミック結合剤ダイヤモンド砥石は、主に様々な非金属の硬脆材料、超硬材料、超硬材料の研削に使用されます。
濃度：濃度の選択は、使用する砥石の粒度、結合度、形状、加工方法、生産性、砥石寿命の要求によって決まる。 高濃度ダイヤモンド砥石は砥石形状を維持する能力が高く、低濃度ダイヤモンド砥石は研削時のダイヤモンド消費量が少ない傾向にありますので、ニーズに応じてお選びください。
形状とサイズ：ワークの形状とサイズ、工具機械の条件に応じて選択する。
三、立方晶窒化ホウ素（CBN）砥石の選択
立方晶窒化ホウ素（CBN）砥石は、通常の砥石の表面にCBN粒子を薄く付着させただけのもので、砥粒の靭性、硬度、耐久性がコランダム砥石の100倍以上あり、高硬度、高密着性、高温高強度、低熱伝導性、高速・超高速研削などの高硬度研削鋼の加工に最適です。 その応用範囲は、合成ダイヤモンドを補完するものです。 ダイヤモンド砥石は、硬い合金や非金属材料の研削に独特の効果を発揮しますが、鋼、特に特殊鋼の研削にはあまり効果がありません。 立方晶窒化ホウ素砥石は、鋼の研削ではコランダム砥石の100倍近く、ダイヤモンド砥石の5倍以上の効率を発揮しますが、脆性材料の研削ではダイヤモンドほどではありません。
立方晶窒化ホウ素ホイールの選択は、ダイヤモンド砥石の選択と同様である。 しかし、結合剤の選択においては、大半が樹脂結合剤であり、次いで電気メッキ、金属結合剤である。 セラミック結合剤CBN砥石は、主にチタン合金、ハイス、鍛鉄などの難鉄材の研削に使用され、レジンボンドCBN砥石は、強磁性材料の研削に適しており、鋼材の加工に最適です。 CBN砥石は一般的に100%～150%の濃度で使用され、経済的で合理的です。
四、多孔質砥石の選択
多孔質砥石は、研削時に目詰まりしにくく、高耐久性、高切削力を発揮します。 軟質金属やプラスチック、ゴム、皮革などの非金属材料の粗・精研削に適しています。 また、放熱が速いという利点もあり、熱に弱い材料や薄肉ワークの研削、乾式研削加工（超硬工具やツールガイドの研摩など）に有効です。
多孔質砥石は、通常のセラミック結合剤砥石とほぼ同じ方法で製造されます。 異なる点は、原料に一定量の気孔率向上剤が添加され、砥石が焼結される前に完全に蒸発または焼失するため、大きな気孔が形成されることである。。
多孔質研削砥石の製造範囲は：砥粒は一般的に炭化ケイ素とコランダムから選択され、例えば一般的に使用される黒色炭化ケイ素（C）、緑色炭化ケイ素（GC）、白色コランダム（WA）等である。これらの砥粒は硬度が高く、脆くて鋭利で、熱伝導率と電気伝導率が良い；砥粒（36#~180#）；結合剤（セラミック結合剤）；硬度（G~M各種等級）；形状（平板、カップ状 、フラット、カップ、ボウル、ディスクなど）；孔径（約0.7~1.4mm）。
一般的に研削砥石は、工場出荷時に形状コード、サイズ、砥粒、砥粒番手、硬度、組織番号、結合剤、最大許容線速の順に数値が並んでいます。 例えば、「P400×40×127WA60L5V35」の場合、アルファベット順の内訳は以下のようになります：
「P 」は砥石の形状が平行であることを示す。
400×40×127 “は砥石のサイズ（外径×厚み×穴径）を表し、”WA “は砥材がホワイトコランダムであることを示します。 “60 “は砥石の粒度を表し、60#（精密研削用）であることを示します。 L “は、砥石の硬さが中軟質であることを示す。 5 “は、砥石の組織番号で、比較的緻密であることを示す。 “V “は、砥石の結合剤を示し、セラミック結合剤で、比較的もろい。 “35″はホイールの線速度を示し、35m/sは中程度である。
まず、砥石1の選択原理について説明する。 鋼を研削する場合はコランダム砥石が選択され、硬質鋳鉄、超硬合金、非鉄金属を研削する場合は炭化ケイ素砥石が選択されます。 2.柔らかい材料と硬い材料を研削するときは、それぞれ硬質砥石と軟質砥石を選択してください。 3.柔らかくて丈夫な材料を研削するときは、粗い研磨剤(12~36#など)を選択してください。 硬くて脆い材料を研削する場合は、細かい研磨剤(46~100#など)を選択してください。 4.研削面の粗さ値が低い場合は細かい砥粒を選択し、金属研削速度が高い場合は粗い砥粒を選択します。 5.加工面品質が必要な場合は、樹脂またはゴムボンドの砥石を選択し、最大の金属研削速度が必要な場合は、セラミックボンド砥石を選択します。 第二に、一般的に使用される砥石
研磨工具の硬さには2つの見方がある：
一、研磨材の硬度とは、外力の作用下で研磨材の表面から研磨粒子が剥離することに対する結合材の抵抗力、または研磨材の表面から研磨粒子が剥離しやすさを指す。
二、研削工具の硬度とは、砥石の表面から外面が破壊されにくく、ボンドと砥粒の結合強度を合わせたものである。
砥石選びの核心 – あなたは硬さについてどれだけ知っていますか？
研削工具の硬さは、ボンドが砥粒を保持する能力の関数であり、研削力そのものの硬さではない
研削工具の硬度を選択する際の最も基本的な原則は、研削工具が研削加工中に適切な自己研摩を行い、研削工具が過度に摩耗しないようにすること、研削中に過度の研削温度が発生しないようにすることである。度。
前述したように、研削工具の硬度は結合剤の量と関係があり、工具の硬度が高いほど結合剤の量が多くなり、結合剤のブリッジが強くなり、砥粒に対する結合剤の保持力が大きくなるため、砥粒が破損したり脱落したりすることなく、より大きな研削力に耐えることができる。 逆に、研削工具の硬度が低いと、砥粒に対する結合剤の保持力が弱くなり、砥粒が折れたり脱落したりしやすくなる。 そのため、研削工具の硬度を高くしすぎると、鈍い砥粒が簡単に割れたり落ちたりして切れ味が悪くなるだけでなく、研削工具と被加工物との摩擦が大きくなり、被加工物の表面が熱くなったり火傷したりしやすくなる。 鈍い砥粒を適時に除去するためには、研削工具を頻繁にドレッシングしなければならず、その結果、研削工具の消耗が激しくなる。 工具の硬度を軟らかく選ぶと、砥粒が鋭利なまま脱落し、不必要な摩耗を招く。 同時に、研磨工具の摩耗が早すぎると、加工面が不均一に研磨され、工作物の精度に影響が出る
まとめると、研削工具の硬度を正しく選択することによってのみ、研削工具を正常な研削状態に保ち、加工の必要性を満たすことができる。 特に、工具を研ぐ場合、研削工具の硬度が少しでもずれていると、研ぎの質に影響します。
研削工具の硬度を選ぶ場合、最も基本的な方法は、ワークが硬ければ工具の硬度も低く、ワークが硬ければ工具の硬度も高くすることである。 その理由は、被加工物の硬度が低いと、被加工物に切り込む砥粒にかかる圧力が小さくなり、砥粒が削れにくくなるため、削れる前に砥粒が割れたり落ちたりすることがなくなるからである。 より軟らかい砥粒を使用することで、時間の経過とともに自己研磨が生じ、砥粒の研削性能を維持することができる。 しかし、被削材が軟質で靭性が高い場合（軟質青銅、黄銅など）には、切断された金属が研削工具を容易に塞いでしまうため、砥粒の粒度が粗く、より軟質の研削工具を使用する必要がある。
研削工具の硬度も、研削領域の温度を左右する重要な要素である。 熱伝導率の低いワーク（合金鋼など）を研削する場合、ワークの表面温度が比較的高くなるため、焼けや割れが発生しやすくなる。この場合、硬度が低く、緩い砥石を選択し、ワークの火傷を効果的に避けるために冷却を強化すべきである。 同様に、薄物ワークの研削には、組織が緩く硬度の低い砥石を使用する必要もある。 薄肉中空ワークの外周を研削する場合は、研削温度の上昇によるワークの変形を防ぐため、ソリッドワークを研削する場合よりも砥石の硬度を低くする。
研削工具の硬度を選ぶ際には、以下の条件も考慮する必要がある。
1
研削工具と工作物の接触面積が大きい場合、工作物の過度の加熱を避けるため、研削工具の硬度を低くする必要がある。 例えば、立軸研削に使用される研削工具の硬度は低く、平面研削や内面軟質研削に使用される研削砥石の硬度は、外面研削に使用される研削砥石の硬度よりも低い。 しかし、小さくて長い内径を研削する場合は、砥石の回転数が低く、砥石が磨耗して工作物にテーパ（フレア）が生じやすいため、一般的な内面研削よりも砥石の硬度が高くなる。 同様に、小径穴には硬めの砥石を、大径穴には柔らかめの砥石を使用する。
2
破損面やバリのある鋳物を研削する場合は、硬質または超硬質の砥石を使用する必要があります。高荷重のビレットを研削する場合は、砥石の磨耗が早くなるのを防ぐため、硬質または超硬質の砥石も使用する必要があります。
3
ダイヤモンド研削工具（砥石または油砥石）は、ドレッシングに高い圧力を必要とし、高い硬度が要求されるため、しばしばドレッシングに使用される。
4
重い研磨盤やより剛性の高い研磨盤は、より硬度の低い砥石を使用することで、研磨中の振動が少なくなり、砥粒が損傷しにくくなります。
5
外径プランジ研削の場合、ワークの火傷を避けるため、砥石の硬度は軸方向送りの場合よりも低くする必要がある。
6
自動グラインダーは、手動グラインダーよりも柔らかい砥石を使用することができます。
7
加工面の粗さが小さいほど、また工作物の寸法精度が高いほど、過度の研削熱や工作物の表面組織の劣化を避けるため、砥石の硬度は低くする必要がある。 例えば、樹脂結合の超軟質鏡面砥石の場合、粗さ0.05μmの加工面が得られるが、一般的な精研削砥石の場合、硬度を高くしないと砥石加工面の偏摩耗により加工精度に影響が出る。
8
工作物表面の傷は、研削工具の硬度の不適切な選択に関係していることが多い。 研削工具の硬度が低すぎると、砥粒が容易に脱落し、絞りや摩擦の結果、工作物の表面に傷がつく。 したがって、研削工具の硬度を上げる必要がある。
9
乾式研削の場合、ワークが熱くなりやすいので、湿式研削よりも柔らかい砥石を使用する。
10
高い生産性が要求される場合、砥石の自己研磨を促進し、ドレッシングの回数を減らすために、より柔らかい砥石を使用することができる。 しかし、砥石の摩耗はそれに応じて増加するため、技術的・経済的指標の徹底的な分析が必要である。
11
高速で研削する場合、送り速度が変わらないと、砥粒によって切断される切り屑は薄くなり、それに伴って砥粒にかかる切削力が減少し、砥石の摩耗が遅くなるため、砥石の自己研削性を向上させるためには、砥石の硬度を一般的な研削よりも1～2小グレード柔らかくする必要がある。 同様に、アンバランスな工作物（例えばクランクシャフト）の場合は、研削中の工作物速度が高すぎてはならないので、工作物の焼損を避けるために、研削砥石の硬度を低く選ぶ必要がある。 切削効率を上げることを主目的とする高速研削では、研削砥粒にかかる研削力を増加させるため、プランジ送りを大きくする必要がある。 砥粒が早期に脱落しないようにするため、砥石の硬度は通常の研削よりも1～2小グレード高くする必要がある。
12
鋼球（ボール）の研削には超硬砥石を、一般的な切削加工には中～中硬砥石を選ぶ。
13
超硬工具やハイス工具を研ぐ場合は、硬度J～Gの砥石を選ぶこと。
14
成形研削では、工作物の正しい形状を維持するために、研削砥石は研磨性が高すぎてはならず、したがって高い硬度を持つ必要がある。
