CBNホイールとは?特徴・用途を徹底解説
CBNホイールは、立方晶窒化ホウ素(CBN)を砥粒として使用する研削砥石の一種です。このホイールは、WA、GCなどの普通砥粒を使用した砥石とは異なり、「超砥粒ホイール」とも称されます。CBNは、ダイヤモンドに次ぐ硬度を持つ物質として知られ、特に鉄や鉄合金などの材料の研削に適しています。また、CBNは高温に対する耐性が高いため、熱を多く発生させるような研削条件や、熱による影響を気にせずに研削できる材料に適しています。

CBNホイールの内部構造

CBNの特徴
高硬度
CBNは、ダイヤモンドに次ぐ硬度を持つ物質として知られています。この硬さを利用して、工具としての役割を果たしています。
- ダイヤモンドは一番硬く、ついでCBNが硬い
- アルミナと比較して、ダイヤモンドは3倍以上、CBNは2倍以上の硬さ
ダイヤモンド・CBNはその硬さの特徴から、高能率研削やホイール寿命の向上が可能

熱伝導率
CBNは、普通砥石の砥粒として選定される材料と比較して、熱伝導率が高いのも特徴です。砥粒の熱伝導率が高いと、工作物への熱流入が少なくなり、研削熱による工作物の変質の抑制が可能になります。
- ダイヤモンドが一番高く、ついでCBNが高い
- アルミナと比較して、ダイヤモンド・CBNは10倍以上高い
砥粒の熱伝導率が高いと、工作物への熱流入が少なくなり、研削熱による工作物の変質の抑制が可能

熱安定性/鉄系材料に適応
CBNホイールの最大の特徴の一つは、その熱安定性にあります。研削作業中には摩擦による熱が発生します。CBNの特徴として、高温にも変質しづらい特性を持っています。ダイヤモンドは熱に弱く、500℃あたりから劣化し始め、800℃前後でCBNの硬度を下回ります。また、炭素で出来ている為、鉄系材料を研削すると熱により炭素と鉄が化学反応を起こし脆くなる傾向があります。そのため、鉄系材料の研削にはCBNホイールが使用されます。
高温化での利用や鉄系材料の研削では、CBNが選定されることが多い

CBNホイールの被削材
CBNホイールは、その高い硬度と熱安定性を活かして、鉄系材料を中心に多様な被削材の研削に使用されます。特に以下のような材料に対して、CBNホイールが使用されます。
適用素材と加工物
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素材名 | 加工物 | |
工具鋼 | 高速度鋼 | 各種切削鋼具、ペーンポンプ部品、圧延ロール |
合金工具鋼 | 各種切削鋼具、マイクロメータースピンドル、アンビル | |
ダイス鋼 | 金型、金型ガイドピン、ガードレール切削刃、タペットシムゲージ、圧延ロール、ロール機部品 | |
炭素工具鋼 | ナイフ、カミソリ、鉛筆削り機の刃 | |
構造用合金鋼 | 炭素鋼 | カムシャフト、ミシン部品 |
クロムモリブデン鋼 ニッケルクロム鋼 | バルブロックアーム、ギアボックス、歯車、スパイダーカップ、燃料噴射ノズル、圧延シリンダ、プランジャーポンプのピストンカム、電算機周辺機器周辺部品、ミシン部品 | |
ニッケルクロムモリブデン鋼 アルミニウムクロムモリブデン鋼 クロム鋼 | クランクシャフト 金型、ペーンポンプ部品 歯車 | |
軸受鋼 | ベアリング鋼 | ベアリング |
鋳鉄 | ねずみ鋳鉄、その他 | オイルシール、カムシャフト、コンプレッサ部品 |
耐熱合金 | インコネル、その他 | ジェットエンジン部品 |
結合剤(ボンド)の種類
研削ホイールの性能は、砥粒だけでなくそれを固定する結合剤(ボンド)にも大きく影響されます。結合剤は、主に砥粒を保持する役割があります。結合剤の種類には、ビトリファイド(ガラス質)、レジンボンド(樹脂系)、メタルボンド(金属系)、電着などがあり、加工対象に応じて使い分けられます。以下は、主な結合剤の種類とその特長についての説明です。
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ボンド種 | ビトリファイドボンド | レジンボンド | メタルボンド | 電着 |
結合剤の主材質 | ガラス質 | 樹脂 (フェノール系、 ポリイミド系) | 金属 (銅、錫など) | めっき |
特徴 | ・有気孔構造で 切れ味が良い ・砥粒保持力が高い | ・弾性的に作用 ・結合剤の後退性が良い | ・砥粒保持力が高い ・耐摩耗性 | ・砥粒突き出し量が 大きく、切れ味が良い ・総型加工が可能 |
内部構造 | ブリッジ構造 (気孔あり) ![]() | マトリックス構造 (気孔なし) ![]() | マトリックス構造 (気孔なし) ![]() | 砥粒単層 (一部多層もあり) ![]() |
ツルーイング ドレッシング 有無 | 基本的には ツルーイングのみ | ドレッシング ツルーイング ともに必要 | 機上では困難の 場合もある | 不要 |
用途 | ・自動車・ベアリング ・減速機 ・トランスミッション ・半導体ウェーハ 等 | ・金型・工具 ・機械部品 ・セラミックス治具 等 | ・工具・溝入加工 ・難削材・砥石成形 等 | ・ドレス装置のない設備 ・総型形状・ドレッサ 等 |
ジェイテクトグラインディングツールの主なCBNホイール
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