ダイヤモンド砥石の寿命について

2010年6月26日更新

ダイヤモンド砥石の寿命は、砥粒にダイヤモンドを使っているため、一般砥石よりも切れ味と共に優れているとされますが、砥石である以上、ものを研削・研磨することで減っていきます。

ダイヤモンド砥石の価格が、一般砥石よりも高価なこともあり、どれくらい長く使えるのかという「寿命」は重要なポイントになるかと思います。ここでは主に回転させて使うタイプのダイヤモンド砥石の寿命について述べてまいります。

ダイヤモンド砥石における寿命と切れ味の関係

加工物を研削・研磨するときに、砥石でなぜ「切れる」のかという点と、「寿命」は密接な関係があります。砥石、特にダイヤモンド砥石は大きく分けると「砥粒」と「ボンド(結合剤、結合材、ボンド材)」の2つから成り立っています。両方とも製造段階では「粉」状のもので、これらの粉を成型し、焼結することでダイヤモンド砥石になります。

このダイヤモンドの砥粒が、加工物を削ったり、磨いたりしていきますが、「切れる」ためには砥石の表面からこの鋭利なダイヤモンドの頭が出ている必要があります。

砥石の表面と加工物の間では、研削中に「砥石が加工物を削る」という作用のほか、「加工物の切り屑が砥石を削る」という作用も起きています。ダイヤモンド砥粒の頭が砥石の表面から常に出ている状態を保つためには、この砥粒をつかんでいるボンド材が研削中に適度に削られていく必要があります。また、ダイヤモンド自体も適度に破砕(微小破砕)して、鋭利な面を出し、今の砥粒よりも下の層にある砥粒に生えかわっていく必要もあります。

切れる砥石というのは、一般的にはボンド材がやわらかく、砥粒(切れ刃)の大きさでもある粒度が粗く、砥粒は微小破砕を起こしやすいといった特徴を持つことが多いですが、これらの条件を逆にすると砥石の寿命が持つということになります。

砥石寿命に影響するパラメータ

ただ、砥石の仕様それぞれと研削条件は複雑に絡み合って最適な切れ味や寿命を作り出しているため、何か一つの要素を変更しても、そこそこ切れ味がよく寿命の長い砥石にならないこともあります。ワークと加工条件、砥石仕様のそれぞれの組み合わせを見て、実際に加工する中で最良の条件を見つけていくことになります。

ダイヤモンド砥石の寿命に影響する要素【砥石の仕様】
砥粒
ダイヤモンドやCBNにも複数のグレードや形状があり、磨耗の度合いや切れ味にかかわる破砕性(靭性)も各グレードで異なります。
粒度
粗い粒度ほど、切れる反面、切り屑も大きくなるため、砥石の損耗も激しくなります。粗工程では1段階粒度を変えるだけでも、粒径がかなり変わります。
結合度
ボンドの硬さ、ボンドの結合度合いは砥粒をつかんでいるグリップ力でもあります。砥粒が適度に自生作用を起こして、生えかわっていく現象と深い関係があります。
集中度
ダイヤモンド等の砥粒の量です。この量次第で、ひとつの砥粒にかかる負荷や砥粒の切り込みの深さも変わってきます。
ボンド
レジン、メタル、ビト、電着などベースとなる物質の性質によっても砥石の寿命は変わります。
ダイヤモンド砥石の寿命に影響する要素【研削条件】
切り込み量
研削条件のほとんどは、大きすぎても小さすぎても固有の問題を引き起こすため、微調整が必要なこともあります。研削における切り込み量の場合、小さすぎると砥石表面から突き出す砥粒が加工物に切り込まず、表面をすべってしまうことで研削熱をいたずらに上げてしまうことにもつながります。砥石の焼けや加工物の焼けにもつながり、砥石の切れ味が低下していきます。反対に、切り込み量が多すぎると砥石へのダメージが大きく、砥粒が根こそぎ持っていかれてしまうことで、砥石が一気に減ってしまいます。
送り速度
送り速度も上記の切り込み量と似ており、速すぎると砥石への負荷がかかりすぎて砥粒の脱落、砥石の早期損耗につながります。反対に遅すぎると、砥粒が被削材の表面を滑ってしまうため、熱に起因する砥石の焼けや切れ味の低下をまねきます。
回転数(周速度)
周速度を上げると、研削熱の増大を伴うため、切れ刃となる砥粒の磨耗へつながることがあります。これは主として切れ味の低下につながりますが、結果として砥石が切れなくなるとドレッシングの回数が増え、砥石の寿命も下がります。
研削液の種類と量
研削液、研削油は加工物と砥石の間の「研削抵抗」を減少させ、研削熱も減らす効果があります。研削油や研削液をクーラントと呼ぶこともありますが、これは冷却に視点を置いた場合の呼び名です。砥石の寿命と切れ味は密接なつながりがあるため、切れ味に関係する要素は寿命にも関係すると考えることも出来ます。研削液は主として切れ味の観点から見られることが多いですが、砥粒の磨耗を軽減し、研削熱を取り除くという意味では砥石の寿命に大きくかかわるファクターの一つです。

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