ビトリファイド砥石
【課題】被削材と砥石との間に研削液の入り難い部分の研削において被削材の研削焼けが発生せず、研削面の研削品質を低下させることのないビトリファイド砥石を提供する。
【解決手段】ビトリファイド超砥粒砥石ホイール１０のビトリファイド砥石片２６において、砥粒３４の研削点すなわち切れ刃を潤滑するための潤滑剤４２を内包するマイクロカプセル３８が連通気孔３６内に部分的に充填された状態で固着されていることから、研削液の供給機能、切り屑を研削点から除去するチップポケット機能等の連通気孔の本来の機能が損なわれることがないので高研削比および高い能率の研削が得られると同時に、研削面２０に露出したマイクロカプセル３８が破壊されてそれに内包された研削液４２が放出されるので、被削材Ｈの研削液が供給され難い部分における研削焼けが好適に防止される。
【解決手段】ビトリファイド超砥粒砥石ホイール１０のビトリファイド砥石片２６において、砥粒３４の研削点すなわち切れ刃を潤滑するための潤滑剤４２を内包するマイクロカプセル３８が連通気孔３６内に部分的に充填された状態で固着されていることから、研削液の供給機能、切り屑を研削点から除去するチップポケット機能等の連通気孔の本来の機能が損なわれることがないので高研削比および高い能率の研削が得られると同時に、研削面２０に露出したマイクロカプセル３８が破壊されてそれに内包された研削液４２が放出されるので、被削材Ｈの研削液が供給され難い部分における研削焼けが好適に防止される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砥粒と、その砥粒を結合する無機結合剤と、その砥粒および無機結合剤の間に形成される連通気孔とを有するビトリファイド砥石に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＢＮ砥粒、ダイヤモンド砥粒、一般砥粒などの砥粒がガラス質の無機結合剤により結合された多孔質のビトリファイド砥石が知られている。このようなビトリファイド砥石は、たとえば、円弧状の砥石片として形成され、それらが金属製の台金、ビトリファイド組織等の無機材料製のセラミックスコア等の円盤状のコアの外周面に貼着されたビトリファイド砥石ホイールとして用いられている。このようなビトリファイド砥石ホイールは、高研削比および高研削能率が得られ、金属部品、焼き入れされた鋼材等の被削材を高速研削する場合において好適に用いられる。たとえば、特許文献１および２に記載のビトリファイド超砥粒砥石がそれである。
【特許文献１】特開２０００−０８４８５７号公報
【特許文献２】特開２０００−２４６６４７号公報
【特許文献３】特開平０４−３００１６５号公報
【特許文献４】特開２００５−０８１５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記のようなビトリファイド砥石において、たとえばカム軸、クランク軸の研削において、回転軸芯に直交する段付面や端面部等の面接触部分のように研削液が供給され難い部分を有する被削材の研削作業など、研削焼けの発生し易い研削作業に用いられる場合には、研削焼け防止の目的から砥石組織を粗にしたり、適度な砥粒切れ刃の自生が得られるように砥石硬さを下げることが行われていた。しかし、この場合には、砥粒保持力が低いために砥石寿命が短くなるという欠点があった。
【０００４】
一般に、研削焼けは、特にドレッシング直後に発生することが多い。ドレッシング後の砥石表面にボンドが砥粒と同一表面に存在していることが原因であり、複数本の研削加工後には上記砥石表面のボンドが砥粒よりも後退して次第に本来の切れ味となる。このことから、ドレッシング直後は、加工能率すなわち切込み速度を低く設定して研削加工を行うか、ドレッシングに加えて目立て処理を行うことが行われており、それが研削加工の生産性の低下の原因となっていた。
【０００５】
さらに、たとえばベアリングの軌道面の超仕上げ研磨において、面粗度の向上および金属溶着防止の目的から、砥石内に硫黄やワックスのような処理剤を含浸させることが行われている。しかし、このような場合には、砥石の連通気孔内すべてに処理剤が充填されるので、研削液が十分に流入できなくなり、研削性能の低下を招くという欠点があった。
【０００６】
なお、特許文献３および４に示されるように、研削液（潤滑剤）等を内包するマイクロカプセルを超砥粒と共に金属メッキ相内に分散させた研削砥石が提案されている。そのマイクロカプセルは、専ら緻密な金属メッキ相の表面（研削面）に露出したときに破壊されてチップポケットを形成して、切り屑の排出を可能とし、付随的に研削液の供給とを行うものである。このため、ビトリファイド超砥粒砥石を用いて高研削能率で被削材を研削する場合に、被削材の形状によって発生する研削液が外部から供給され難い部分に対しても研削液を供給してその部分の研削焼けを防止する機能を生じさせるものではない。
【０００７】
本発明は以上の事情を背景としてなされたものであり、その目的とするところは、被削材と砥石との間に研削液の入り難い部分の研削において被削材の研削焼けが発生せず、研削面の研削品質を低下させることのないビトリファイド砥石を提供することにある。
【０００８】
本発明者等は、上記事情を背景として種々検討を重ねた結果、焼成後のビトリファイド砥石に対して、その連通気孔内に、前記砥粒を潤滑するための潤滑剤を内包するマイクロカプセルを部分的に充填して固着させると、被削材の回転軸芯に直交する段付面や端面部等の面接触部分のように研削液が供給され難い部分における研削焼けが好適に防止され、被削材の研削について安定した研削品質が得られることを見いだした。本発明はこの知見に基づいて為されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための請求項１に係る発明は、（ａ）砥粒と、その砥粒を結合する無機結合剤と、その砥粒および無機結合剤の間に形成される連通気孔とを有するビトリファイド砥石であって、（ｂ）前記砥粒を潤滑するための潤滑剤を内包するマイクロカプセルが、前記連通気孔内に部分的に充填された状態で固着されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明のビトリファイド砥石によれば、砥粒を潤滑するための潤滑剤を内包するマイクロカプセルがビトリファイド砥石の連通気孔内に部分的に充填された状態で固着されていることから、研削液の供給機能、切り屑を研削点から除去するチップポケット機能等の連通気孔の本来の機能が損なわれることがないので高研削比および高い能率の研削が得られると同時に、研削面に露出したマイクロカプセルが破壊されてそれに内包された研削液が放出されるので、被削材の回転軸芯に直交する段付面や端面部等の面接触部分のように研削液が供給され難い部分における研削焼けが好適に防止され、安定した研削品質が得られる。
【００１１】
ここで、好適には、前記砥粒は、５乃至２５０μｍφの平均粒径を有するダイヤモンド砥粒またはＣＢＮ砥粒であり、前記連通気孔は、５乃至５００μｍφの平均内径を有するものであり、前記マイクロカプセルは、１乃至２００μｍφの平均粒径を備えたものである。これにより、ビトリファイド砥石の製造過程において、マイクロカプセルを連通気孔内へ容易に入れることができる。
【００１２】
また、好適には、前記マイクロカプセルに内包される潤滑剤は、研削液から成るものである。研削液濃度は、高い程潤滑性が得られるので、好適には上記マイクロカプセルに内包される潤滑剤として研削液の原液が用いられる。この場合には、一層高い潤滑性能が得られるので、研削焼けが好適に防止される。
【００１３】
また、好適には、前記マイクロカプセルの外皮は、ゼラチン、メラミン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂のいずれかから成る。マイクロカプセルの外皮がこのような有機物から構成されるので、マイクロカプセルが容易に破壊されるとともに、研削性能に影響を及ぼさない利点がある。
【００１４】
また、好適には、前記ビトリファイド砥石は、超砥粒砥石ホイールの厚板円板状のコアの外周面に貼り着けられた複数個の砥石片である。このようにすれば、高価な砥粒を有効に使用できるとともに、大径の超砥粒砥石ホイールを容易に製造できる。しかし、前記ビトリファイド砥石は、一体成形の砥石であってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。
【実施例】
【００１６】
図１は、本発明の一実施例の製造方法によって製造されたビトリファイド超砥粒砥石ホイール１０を示す正面図である。ビトリファイド超砥粒砥石ホイール１０は、たとえば炭素鋼、アルミニウム合金などの金属製の円盤状であってその中央部に研削装置（たとえば後述の円筒研削盤１２）に取り付けるための取付穴１４を有する取付部１６が設けられた台金１８と、その台金１８の回転軸心Ｗを曲率中心とする円弧に沿って湾曲させられた円弧板状であってその外周面にあたる研削面２０とそれに対して反対側の内周面にあたる貼着面２２とを有し、その貼着面２２が台金１８の外周面２４に隙間なく貼着された複数個（本実施例では１２個）のビトリファイド砥石片２６とを、備えている。その大きさは用途により適宜設定されるが、本実施例のビトリファイド超砥粒砥石ホイール１０は、たとえば、外径Ｄが３８０ｍｍφ、取付部１６を除く厚みが１０ｍｍ程度の寸法に構成されたものである。
【００１７】
図２は、ビトリファイド砥石片２６を示す斜視図である。図１乃至図２において、ビトリファイド砥石片２６は、熔融アルミナ質、炭化珪素質、またはムライト質等のセラミック質の一般砥粒がガラス質の無機結合剤（ビトリファイドボンド）により結合されて成る下地層２８と、ＣＢＮ砥粒、ダイヤモンド砥粒等のヌープ硬度が３０００以上の超砥粒がガラス質の無機結合剤により結合されて成る砥材層３０とから一体的に構成されている。上記下地層２８は、専ら砥材層３０を機械的に支持するための基台として機能するものであり、砥材層３０は、専ら被削材を研削するための砥石として機能するものである。なお、上記超砥粒には、たとえば、６０メッシュ［平均粒径２５０μｍ］乃至３０００メッシュ［平均粒径５μｍ］の範囲内の大きさのものが好適に用いられる。
【００１８】
図３は、ビトリファイド砥石片２６の砥材層３０の断面構成の一例であって、ビトリファイドボンド３２とたとえば５乃至２５０μｍφの平均粒径を有する超砥粒３４との結合状態を拡大して説明する模式図である。図３において、ビトリファイドボンド３２および超砥粒３４の間にはたとえば５乃至５００μｍφの平均内径を有する連通気孔３６が形成されており、その連通気孔３６内には、それよりも十分に小さい粒径を有する複数のマイクロカプセル３８が部分的に充填された状態で図示しない接着剤により固着されている。すなわち、上記マイクロカプセル３８は、たとえば１乃至２００μｍφの平均粒径を備え、研削液の供給機能、切り屑を研削点から除去するチップポケット機能等の連通気孔３６の本来の機能が損なわれることがない程度の容積割合で、その平均粒径よりも十分に大きい内径の連通気孔３６内の一部に固着されている。砥材層３０の表面である研削面２０に露出したマイクロカプセル３８は、被削材４０によって破壊される。
【００１９】
上記マイクロカプセル３８は、たとえば図４に示すように、たとえば研削液の原液である潤滑剤４２と、それを内包する外皮４４とから構成されている。外皮４４は、マイクロカプセル３８が研削面２０に露出したときに容易に破壊されるとともに、研削性能に影響を及ぼさないようにゼラチン、メラミン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂等のいずれかの有機物から構成されている。なお、上記潤滑剤４２は、必要に応じて、酸性液等のケミカルエッチング可能な液とされてもよい。
【００２０】
図５乃至図８は、ビトリファイド超砥粒砥石ホイール１０の製造方法の要部を説明する工程図である。図５において、先ず、原料調合工程Ｐ１では、ビトリファイド砥石片２６の原料である砥粒と、ガラス質の無機結合剤（ビトリファイドボンド）と、成形時においてある程度の相互粘結力を発生させるためのデキストリンなどの粘結剤（糊量）と、必要に応じて適宜混入される有機物あるいは無機バルーンなどの気孔形成剤とを、砥材層３０および下地層２８毎に予め設定された割合で秤量して、それぞれ混合する。なお、上記下地層２８は必ずしも形成されなくてもよく、上記気孔形成剤は必ずしも用いられなくてよい。本実施例では、たとえば砥材層３０用には以下の表１に示す割合、下地層２８用には以下の表２に示す割合の原料を用いる。また、積極的に大きな気孔或いは巨大気孔を形成する場合には、上記原料に加えて、発泡スチロール等の樹脂ビーズが用いられる。
【００２１】
［表１］
原材料名 割合
ＣＢＮ砥粒 (＃80/100) ５０容量部
ビトリファイドボンド ２０容量部
糊量 ６容量部
【００２２】
［表２］
原材料名 割合
球状ムライト ３５容量部
電溶ムライト １４容量部
ビトリファイドボンド ２０容量部
糊量 ６容量部
【００２３】
次いで、成形工程Ｐ２では、所定の成形金型の成形キャビティー内に上記混合された砥材層３０用の原料および下地層２８用の原料を順次充填し、加圧することにより、図２に示す形状の成形体を成形する。次いで、焼成工程Ｐ３では、上記成形体をたとえば１０００℃以下の温度で５時間焼成することにより、たとえば長さが４０ｍｍ、幅が１０．４ｍｍ、厚みが７．４ｍｍのビトリファイド砥石片２６を作製する。上記焼成により、原料に含まれる粘結剤等の有機物が消失させられるとともに無機結合剤が熔融させられ、その後固まった無機結合剤によって砥粒が相互に結合される。これにより、作製されたビトリファイド砥石片２６には、超砥粒が無機結合剤により結合された多数の連続気孔を有する多孔質のビトリファイド砥石組織が形成される。上記ビトリファイド砥石片２６（砥材層３０）は、たとえば＃８０のＣＢＮ砥粒が結合度Ｍにて集中度２００でビトリファイドボンドにより結合されたもの（ＣＢ８０Ｍ２００ＶＮ１）である。
【００２４】
次いで、貼着工程Ｐ４では、予め作製された台金１８の外周面２４に上記ビトリファイド砥石片２６をたとえばエポキシ樹脂接着剤等を用いて隙間無なく貼着する。次いで、仕上げ工程Ｐ５では、上記ビトリファイド砥石片２６が貼着された台金１８すなわちビトリファイド超砥粒砥石ホイール１０の表面をドレッシング工具や切削工具を用いて所定の深さたとえば０．５乃至１ｍｍ程度の深さだけ削ることにより、そのビトリファイド超砥粒砥石ホイール１０の外径寸法Ｄやその外径寸法Ｄの真円度、および厚み寸法などを整える。以上の各工程Ｐ１乃至Ｐ５を経ることによって、図１に示すような、超砥粒が無機結合剤により結合されたビトリファイド砥石片２６が台金１８の外周面２４に貼着されたビトリファイド超砥粒砥石ホイール１０が製造される。
【００２５】
本実施例では、上記焼成工程Ｐ３の後において、すなわち貼着工程Ｐ４および仕上げ工程Ｐ５の前或いは後において、たとえば図６に示す工程により、マイクロカプセル３８がビトリファイド砥石片２６の連通気孔３６内の一部に所定割合で充填され且つ固着される。
【００２６】
図６において、処理液作成工程Ｐ６では、図７に示すマイクロカプセル製造工程Ｐ６１乃至Ｐ６３において製造されたマイクロカプセル３８と、固形分濃度が４８重量％程度の液状フェノール樹脂、液状エポキシ樹脂、液状メラミン樹脂等レゾール型樹脂から成る樹脂接着剤と、希釈水とが混合されることにより、多数のマイクロカプセル３８が液中に分散した処理液が作成される。この処理液は、たとえばマイクロカプセル３８の外皮４４がゼラチン膜から構成される場合は表３に示す割合であり、マイクロカプセル３８の外皮４４がメラミン樹脂から構成される場合は表４に示す割合である。この処理液中の水の割合が、マイクロカプセル３８の連通気孔３６内の容積に対する容積割合（充填割合）を定めるものである。たとえば、表３に示す処理液が用いられた場合には、マイクロカプセル３８の連通気孔３６内の容積に対する容積割合は約１０％となり、表４に示す処理液が用いられた場合には、マイクロカプセル３８の連通気孔３６内の容積に対する容積割合は約２２％となる。
【００２７】
［表３］
原材料名 割合
マイクロカプセル（ゼラチン） １０．５容積％
樹脂接着剤 ５．４容積％
水 ８４．１容積％
【００２８】
［表４］
原材料名 割合
マイクロカプセル（メラミン樹脂） ２２．６容積％
樹脂接着剤 ５．４容積％
水 ７２．０容積％
【００２９】
図７に示すマイクロカプセル製造工程Ｐ６１乃至Ｐ６３において、先ず乳化工程Ｐ６１では、たとえば水からなる分散媒中に、不水研削液（油性研削液の原液）および／または二硫化モリブデン等の固体潤滑剤粒子から成る芯物質が加えられるとともに攪拌されることにより、乳化液が作成される。図８の（ａ）および（ｂ）はこの状態を示している。次いで、カプセル膜形成工程Ｐ６２では、液状のゼラチン或いはメラミン樹脂が加えられるとともに攪拌されることにより、上記芯物質の周囲にゼラチン或いはメラミン樹脂から成る外皮４４が形成される。図８の（ｃ）はこの状態を示している。そして、カプセル膜安定化工程Ｐ６３では、硬化剤が加えられるとともに攪拌されることにより、たとえば１０乃至２０μｍφ程度の平均粒径を有し、その径に対して１０％程度の厚みを有し、硬化後のゼラチン或いはメラミン樹脂から構成される外皮４４を有するマイクロカプセル３８が、液中に分散した状態で得られる。図８の（ｄ）および（ｅ）はこの状態を示している。ゼラチンから構成される外皮４４を有するマイクロカプセル３８とメラミン樹脂から構成される外皮４４を有するマイクロカプセル３８とを比較すると、後者の方が粒径が２０μｍφ程度で均一であった。
【００３０】
図６に戻って、砥石含浸工程Ｐ７では、ビトリファイド砥石片２６が処理液作成工程Ｐ６により作成された処理液中に約１分間浸漬させられることにより、その処理液がビトリファイド砥石片２６の連通気孔３６内に含浸される。この含浸は大気圧中で行われてもよいし、真空中で行われる真空含浸であってもよい。続く乾燥工程Ｐ８では、処理液が含浸させられたビトリファイド砥石片２６が常温下で２４時間乾燥されるか或いは加熱下で数時間乾燥され、処理液中の水が除去される。これにより、ビトリファイド砥石片２６の連通気孔３６内において、マイクロカプセル３８が局部的に充填され且つ連通気孔３６の内壁面に固着される。そして、検査工程Ｐ９において含浸状態が検査される。
【００３１】
図９および図１０は、上記図６の工程により製造されたビトリファイド砥石片２６の断面を示している。図９は１００倍の電子顕微鏡写真であり、図１０は５００倍の電子顕微鏡写真である。これら図９および図１０に示すように、ビトリファイドボンド３２により結合されている砥粒３４の間に形成された連通気孔３６内には、球状のマイクロカプセル３８が所定割合で充填された状態で固着されている。
【００３２】
［試験例１］
図１１乃至図１３は、以下に示す試験品１および２を用いて表５に示す試験条件下で本発明者が行った実験により、消費電力、研削焼け、砥石磨耗、面粗度について評価した平面研削試験結果を示している。図１１乃至図１３において、○印は試験砥石１（マイクロカプセル未処理品）を用いて研削した結果を示し、△印は試験砥石２（マイクロカプセル処理品）を用いて研削した結果を示している。図１１乃至図１３に示される平面研削試験結果によれば、マイクロカプセル処理された試験砥石２によれば、未処理品である試験砥石１に比較して、初期電力が低く（図１１）、面粗度もやや向上し（図１２）、砥石磨耗は同等である（図１３）。
【００３３】
試験砥石１：ＣＢ８０Ｍ２００Ｖ
（図６に示す工程で作成したビトリファイド砥石片、マイクロカプセルが連通気孔内に充填されていない未処理品）
試験砥石２：ＣＢ８０Ｍ２００Ｖ
（図６および図７に示す工程で作成したビトリファイド砥石片、不水研削液内包のメラミン膜製外皮を有するマイクロカプセルが連通気孔内に部分的に充填された状態で接着されているマイクロカプセル処理品）
【００３４】
［表５］平面研削試験条件
・研削盤：日立平面研削盤ＧＨＬＢ３０６−４
・砥石寸法：２０５ｍｍφ×１３ｍｍＴ×７６．２ｍｍＨ
・被削材：ＳＫＤ１１（１００ｍｍ×１０ｍｍ×Ｔ）
・切込み：片側５μｍ／１パス
・テーブル送り速度：２０ｍ／ｍｉｎ
・研削液：ノリタケクールＳＥＣ−７００（株式会社ノリタケカンパニーリミテド製）
・ドレス：５０ｍｍφシャープナー２μｍ／切込
【００３５】
［試験例２］
カムシャフト軸は、図１４に示すオニギリ形の形状のカムＫを一体に有する軸であり、このカムとの外周を上記の試験砥石１および試験砥石２を用いてそれぞれ研削（研磨）し、被研材（カムシャフト）Ｈの研削焼けをカラーチェック液（染色浸透探傷剤）を用いて評価した。このカラーチェック液は順次適用される浸透液、除去液、現像剤の３液から成り、金属の表面のクラック、傷、ピンボール等を赤色にて顕すものである。図１５は、未処理の試験砥石１を用いてカム部を研削した場合のカラーチェック結果を示している。リフト部Ｌの外周面には、明確な研削焼け割れＷが認められた。カムＫの外周面のうち曲率半径の大きいリフト部Ｌで研削面荷が大きいため、そこに焼け割れが生じ易いからである。図１６は、マイクロカプセル処理された試験砥石２を用いてカムＫの外周面を研削した場合のカラーチェック結果を示している。リフト部Ｓの外周面には、研削焼け割れの発生は全く認められなかった。
【００３６】
［試験例３］
図１７は、本発明者が研削試験に用いたクランクシャフトに類似する形状の被削材Ｈの形状を示している。この被削材Ｈは、軸受けにより支持されるべき円柱状のジャーナル部Ｊとそのジャーナル部Ｊを軸心Ｃ方向において挟む一対のショルダー部Ｓとを有するものであり、そのジャーナル部Ｊの外周面と一対のショルダー部Ｓの端面とを、上記の試験砥石１および試験砥石２を用いてそれぞれ研削（研磨）した。試験砥石１を用いた場合には上記ショルダー部Ｓの端面に焼けが生じたが、試験砥石２を用いた場合には上記ショルダー部Ｓの端面に焼けが認められなかった。
【００３７】
上述のように、本実施例のビトリファイド超砥粒砥石ホイール１０のビトリファイド砥石片２６によれば、砥粒３４の研削点すなわち切れ刃を潤滑するための潤滑剤４２を内包するマイクロカプセル３８がビトリファイド砥石片２６の連通気孔３６内に部分的に充填された状態で固着されていることから、研削液の供給機能、切り屑を研削点から除去するチップポケット機能等の連通気孔の本来の機能が損なわれることがないので高研削比および高い能率の研削が得られると同時に、研削面２０に露出したマイクロカプセル３８が破壊されてそれに内包された研削液４２が放出されるので、被削材Ｈの回転軸芯に直交する段付面や端面部等の面接触部分のように研削液が供給され難い部分における研削焼けが好適に防止され、安定した研削品質が得られる。
【００３８】
また、本実施例のビトリファイド砥石片２６（砥材層３０）において、砥粒３４は、５乃至２５０μｍφの平均粒径を有するダイヤモンド砥粒またはＣＢＮ砥粒であり、連通気孔３６は、５乃至５００μｍφの平均内径を有するものであり、マイクロカプセル３８は、１乃至２００μｍφの平均粒径を備えたものである。これにより、ビトリファイド砥石片２６の製造過程において、マイクロカプセル３８を連通気孔内へ容易に入れることができる。
【００３９】
また、本実施例のビトリファイド砥石片２６（砥材層３０）において、マイクロカプセル３８に内包される潤滑剤４２は、被削材Ｈを軟化させ或いは劣化させる性質を備えたものであり、たとえば研削液の原液が用いられる。このように、マイクロカプセル３８に内包される潤滑剤として研削液の原液が用いられる場合には、高い潤滑性能が得られるので、研削焼けが好適に防止される。
【００４０】
また、本実施例のビトリファイド砥石片２６（砥材層３０）において、マイクロカプセル３８の外皮４４は、ゼラチン、メラミン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂のいずれかから成る。マイクロカプセルの外皮がこのような有機物から構成されるので、研削面２０においてマイクロカプセル３８が容易に破壊されるとともに、研削性能に影響を及ぼさない利点がある。
【００４１】
以上、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、別の態様でも実施され得る。
【００４２】
たとえば、前述の実施例において、マイクロカプセル３８の外皮４４は、ガラス質等の無機材料から構成されたものであってもよい。
【００４３】
また、前述の実施例において、マイクロカプセル３８を連通気孔３６の内面に接着するための接着剤は必ずしも熱硬化性樹脂でなくてもよく、熱可塑性樹脂やＣＭＣなどであってもよい。
【００４４】
また、前述の実施例において、ビトリファイド超砥粒砥石ホイール１０の回転軸心Ｗを中心として放射状に配置された下地層２８および砥材層３０には、それらを貫通する貫通孔が形成されてもよい。
【００４５】
また、前述の実施例において、台金１８は、金属たとえば炭素鋼、アルミニウム合金などから成り、この構成は高速回転にも耐え得る強度を備えるために好ましいが、これに限られず、たとえば合成樹脂、繊維強化樹脂、あるいはビトリファイド砥石から成るものであってもよい。また、その台金１８に替えて、焼結金属や無機材料の焼結体から成る円盤状の基台であってもよい。
【００４６】
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、その他一々例示はしないが、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々変更、改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施例の製造方法によって製造されたビトリファイド超砥粒砥石ホイールを示す正面図である。
【図２】図１のビトリファイド砥石片を示した斜視図である。
【図３】図１のビトリファイド超砥粒砥石ホイールにおいて、ビトリファイド砥石片( 砥材層) の砥石組織を拡大して説明する模式図である。
【図４】上記砥石組織に形成されている連通気孔内の一部に充填された状態で固着されるマイクロカプセルの構成を説明する図である。
【図５】図１のビトリファイド超砥粒砥石ホイールの製造工程の要部を説明する工程図である。
【図６】図５のビトリファイド超砥粒砥石ホイールにおいて、ビトリファイド砥石片（砥材層）の連通気孔内にマイクロカプセルを所定の割合で充填して固着する工程を説明する工程図である。
【図７】図６の処理液を作成する工程を説明する工程図である。
【図８】図７の処理液作成工程における材料の混合手順を説明する図であって、（ａ）は分散媒に芯物質を投入する工程を、（ｂ）はその芯物質を攪拌する工程を、（ｃ）はマイクロカプセルの外皮を形成する工程を、（ｄ）はマイクロカプセルの外皮を硬化させる硬化剤を投入する工程を、（ｅ）はその硬化剤を攪拌して外皮を安定化する工程を、それぞれ示している。
【図９】ビトリファイド超砥粒砥石ホイールにおいて、ビトリファイド砥石片（砥材層）において、その連通気孔内にマイクロカプセルが充填された後の砥石組織を１００倍に拡大して示す電子顕微鏡写真である。
【図１０】ビトリファイド超砥粒砥石ホイールにおいて、ビトリファイド砥石片（砥材層）において、その連通気孔内にマイクロカプセルが充填された後の砥石組織を５００倍に拡大して示す電子顕微鏡写真である。
【図１１】連通気孔内にマイクロカプセルが充填されないビトリファイド超砥粒砥石ホイールと、連通気孔内にマイクロカプセルが充填されたビトリファイド超砥粒砥石ホイールとを用いて、研削試験１を行った場合の消費電極値を示す図である。
【図１２】連通気孔内にマイクロカプセルが充填されないビトリファイド超砥粒砥石ホイールと、連通気孔内にマイクロカプセルが充填されたビトリファイド超砥粒砥石ホイールとを用いて、研削試験１を行った場合の面粗度を示す図である。
【図１３】連通気孔内にマイクロカプセルが充填されないビトリファイド超砥粒砥石ホイールと、連通気孔内にマイクロカプセルが充填されたビトリファイド超砥粒砥石ホイールとを用いて、研削試験１を行った場合の砥石磨耗量を示す図である。
【図１４】連通気孔内にマイクロカプセルが充填されないビトリファイド超砥粒砥石ホイールと、連通気孔内にマイクロカプセルが充填されたビトリファイド超砥粒砥石ホイールとを用いてカムシャフトの研削を行った研削試験２で用いられた被削材の形状を説明する図である。
【図１５】連通気孔内にマイクロカプセルが充填されないビトリファイド超砥粒砥石ホイールを用いて図１４の被削材を研削した場合の研削焼けに対応するクラックの発生状態を示す写真である。
【図１６】連通気孔内にマイクロカプセルが充填されたビトリファイド超砥粒砥石ホイールを用いて図１４の被削材を研削した場合に、研削焼けやそれに対応するクラックが発生しなかった状態を示す写真である。
【図１７】連通気孔内にマイクロカプセルが充填されないビトリファイド超砥粒砥石ホイールと、連通気孔内にマイクロカプセルが充填されたビトリファイド超砥粒砥石ホイールとを用いてクランクシャフトの研削を行った研削試験３で用いられた被削材の形状を説明する図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０：ビトリファイド超砥粒砥石ホイール
２０：研削面
２６：ビトリファイド砥石片（ビトリファイド砥石）
３０：砥材層
３４：砥粒
３６：連通気孔
３８：マイクロカプセル
４２：潤滑剤
４４：外皮
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砥粒と、その砥粒を結合する無機結合剤と、その砥粒および無機結合剤の間に形成される連通気孔とを有するビトリファイド砥石に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＢＮ砥粒、ダイヤモンド砥粒、一般砥粒などの砥粒がガラス質の無機結合剤により結合された多孔質のビトリファイド砥石が知られている。このようなビトリファイド砥石は、たとえば、円弧状の砥石片として形成され、それらが金属製の台金、ビトリファイド組織等の無機材料製のセラミックスコア等の円盤状のコアの外周面に貼着されたビトリファイド砥石ホイールとして用いられている。このようなビトリファイド砥石ホイールは、高研削比および高研削能率が得られ、金属部品、焼き入れされた鋼材等の被削材を高速研削する場合において好適に用いられる。たとえば、特許文献１および２に記載のビトリファイド超砥粒砥石がそれである。
【特許文献１】特開２０００−０８４８５７号公報
【特許文献２】特開２０００−２４６６４７号公報
【特許文献３】特開平０４−３００１６５号公報
【特許文献４】特開２００５−０８１５３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記のようなビトリファイド砥石において、たとえばカム軸、クランク軸の研削において、回転軸芯に直交する段付面や端面部等の面接触部分のように研削液が供給され難い部分を有する被削材の研削作業など、研削焼けの発生し易い研削作業に用いられる場合には、研削焼け防止の目的から砥石組織を粗にしたり、適度な砥粒切れ刃の自生が得られるように砥石硬さを下げることが行われていた。しかし、この場合には、砥粒保持力が低いために砥石寿命が短くなるという欠点があった。
【０００４】
一般に、研削焼けは、特にドレッシング直後に発生することが多い。ドレッシング後の砥石表面にボンドが砥粒と同一表面に存在していることが原因であり、複数本の研削加工後には上記砥石表面のボンドが砥粒よりも後退して次第に本来の切れ味となる。このことから、ドレッシング直後は、加工能率すなわち切込み速度を低く設定して研削加工を行うか、ドレッシングに加えて目立て処理を行うことが行われており、それが研削加工の生産性の低下の原因となっていた。
【０００５】
さらに、たとえばベアリングの軌道面の超仕上げ研磨において、面粗度の向上および金属溶着防止の目的から、砥石内に硫黄やワックスのような処理剤を含浸させることが行われている。しかし、このような場合には、砥石の連通気孔内すべてに処理剤が充填されるので、研削液が十分に流入できなくなり、研削性能の低下を招くという欠点があった。
【０００６】
なお、特許文献３および４に示されるように、研削液（潤滑剤）等を内包するマイクロカプセルを超砥粒と共に金属メッキ相内に分散させた研削砥石が提案されている。そのマイクロカプセルは、専ら緻密な金属メッキ相の表面（研削面）に露出したときに破壊されてチップポケットを形成して、切り屑の排出を可能とし、付随的に研削液の供給とを行うものである。このため、ビトリファイド超砥粒砥石を用いて高研削能率で被削材を研削する場合に、被削材の形状によって発生する研削液が外部から供給され難い部分に対しても研削液を供給してその部分の研削焼けを防止する機能を生じさせるものではない。
【０００７】
本発明は以上の事情を背景としてなされたものであり、その目的とするところは、被削材と砥石との間に研削液の入り難い部分の研削において被削材の研削焼けが発生せず、研削面の研削品質を低下させることのないビトリファイド砥石を提供することにある。
【０００８】
本発明者等は、上記事情を背景として種々検討を重ねた結果、焼成後のビトリファイド砥石に対して、その連通気孔内に、前記砥粒を潤滑するための潤滑剤を内包するマイクロカプセルを部分的に充填して固着させると、被削材の回転軸芯に直交する段付面や端面部等の面接触部分のように研削液が供給され難い部分における研削焼けが好適に防止され、被削材の研削について安定した研削品質が得られることを見いだした。本発明はこの知見に基づいて為されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための請求項１に係る発明は、（ａ）砥粒と、その砥粒を結合する無機結合剤と、その砥粒および無機結合剤の間に形成される連通気孔とを有するビトリファイド砥石であって、（ｂ）前記砥粒を潤滑するための潤滑剤を内包するマイクロカプセルが、前記連通気孔内に部分的に充填された状態で固着されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明のビトリファイド砥石によれば、砥粒を潤滑するための潤滑剤を内包するマイクロカプセルがビトリファイド砥石の連通気孔内に部分的に充填された状態で固着されていることから、研削液の供給機能、切り屑を研削点から除去するチップポケット機能等の連通気孔の本来の機能が損なわれることがないので高研削比および高い能率の研削が得られると同時に、研削面に露出したマイクロカプセルが破壊されてそれに内包された研削液が放出されるので、被削材の回転軸芯に直交する段付面や端面部等の面接触部分のように研削液が供給され難い部分における研削焼けが好適に防止され、安定した研削品質が得られる。
【００１１】
ここで、好適には、前記砥粒は、５乃至２５０μｍφの平均粒径を有するダイヤモンド砥粒またはＣＢＮ砥粒であり、前記連通気孔は、５乃至５００μｍφの平均内径を有するものであり、前記マイクロカプセルは、１乃至２００μｍφの平均粒径を備えたものである。これにより、ビトリファイド砥石の製造過程において、マイクロカプセルを連通気孔内へ容易に入れることができる。
【００１２】
また、好適には、前記マイクロカプセルに内包される潤滑剤は、研削液から成るものである。研削液濃度は、高い程潤滑性が得られるので、好適には上記マイクロカプセルに内包される潤滑剤として研削液の原液が用いられる。この場合には、一層高い潤滑性能が得られるので、研削焼けが好適に防止される。
【００１３】
また、好適には、前記マイクロカプセルの外皮は、ゼラチン、メラミン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂のいずれかから成る。マイクロカプセルの外皮がこのような有機物から構成されるので、マイクロカプセルが容易に破壊されるとともに、研削性能に影響を及ぼさない利点がある。
【００１４】
また、好適には、前記ビトリファイド砥石は、超砥粒砥石ホイールの厚板円板状のコアの外周面に貼り着けられた複数個の砥石片である。このようにすれば、高価な砥粒を有効に使用できるとともに、大径の超砥粒砥石ホイールを容易に製造できる。しかし、前記ビトリファイド砥石は、一体成形の砥石であってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。
【実施例】
【００１６】
図１は、本発明の一実施例の製造方法によって製造されたビトリファイド超砥粒砥石ホイール１０を示す正面図である。ビトリファイド超砥粒砥石ホイール１０は、たとえば炭素鋼、アルミニウム合金などの金属製の円盤状であってその中央部に研削装置（たとえば後述の円筒研削盤１２）に取り付けるための取付穴１４を有する取付部１６が設けられた台金１８と、その台金１８の回転軸心Ｗを曲率中心とする円弧に沿って湾曲させられた円弧板状であってその外周面にあたる研削面２０とそれに対して反対側の内周面にあたる貼着面２２とを有し、その貼着面２２が台金１８の外周面２４に隙間なく貼着された複数個（本実施例では１２個）のビトリファイド砥石片２６とを、備えている。その大きさは用途により適宜設定されるが、本実施例のビトリファイド超砥粒砥石ホイール１０は、たとえば、外径Ｄが３８０ｍｍφ、取付部１６を除く厚みが１０ｍｍ程度の寸法に構成されたものである。
【００１７】
図２は、ビトリファイド砥石片２６を示す斜視図である。図１乃至図２において、ビトリファイド砥石片２６は、熔融アルミナ質、炭化珪素質、またはムライト質等のセラミック質の一般砥粒がガラス質の無機結合剤（ビトリファイドボンド）により結合されて成る下地層２８と、ＣＢＮ砥粒、ダイヤモンド砥粒等のヌープ硬度が３０００以上の超砥粒がガラス質の無機結合剤により結合されて成る砥材層３０とから一体的に構成されている。上記下地層２８は、専ら砥材層３０を機械的に支持するための基台として機能するものであり、砥材層３０は、専ら被削材を研削するための砥石として機能するものである。なお、上記超砥粒には、たとえば、６０メッシュ［平均粒径２５０μｍ］乃至３０００メッシュ［平均粒径５μｍ］の範囲内の大きさのものが好適に用いられる。
【００１８】
図３は、ビトリファイド砥石片２６の砥材層３０の断面構成の一例であって、ビトリファイドボンド３２とたとえば５乃至２５０μｍφの平均粒径を有する超砥粒３４との結合状態を拡大して説明する模式図である。図３において、ビトリファイドボンド３２および超砥粒３４の間にはたとえば５乃至５００μｍφの平均内径を有する連通気孔３６が形成されており、その連通気孔３６内には、それよりも十分に小さい粒径を有する複数のマイクロカプセル３８が部分的に充填された状態で図示しない接着剤により固着されている。すなわち、上記マイクロカプセル３８は、たとえば１乃至２００μｍφの平均粒径を備え、研削液の供給機能、切り屑を研削点から除去するチップポケット機能等の連通気孔３６の本来の機能が損なわれることがない程度の容積割合で、その平均粒径よりも十分に大きい内径の連通気孔３６内の一部に固着されている。砥材層３０の表面である研削面２０に露出したマイクロカプセル３８は、被削材４０によって破壊される。
【００１９】
上記マイクロカプセル３８は、たとえば図４に示すように、たとえば研削液の原液である潤滑剤４２と、それを内包する外皮４４とから構成されている。外皮４４は、マイクロカプセル３８が研削面２０に露出したときに容易に破壊されるとともに、研削性能に影響を及ぼさないようにゼラチン、メラミン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂等のいずれかの有機物から構成されている。なお、上記潤滑剤４２は、必要に応じて、酸性液等のケミカルエッチング可能な液とされてもよい。
【００２０】
図５乃至図８は、ビトリファイド超砥粒砥石ホイール１０の製造方法の要部を説明する工程図である。図５において、先ず、原料調合工程Ｐ１では、ビトリファイド砥石片２６の原料である砥粒と、ガラス質の無機結合剤（ビトリファイドボンド）と、成形時においてある程度の相互粘結力を発生させるためのデキストリンなどの粘結剤（糊量）と、必要に応じて適宜混入される有機物あるいは無機バルーンなどの気孔形成剤とを、砥材層３０および下地層２８毎に予め設定された割合で秤量して、それぞれ混合する。なお、上記下地層２８は必ずしも形成されなくてもよく、上記気孔形成剤は必ずしも用いられなくてよい。本実施例では、たとえば砥材層３０用には以下の表１に示す割合、下地層２８用には以下の表２に示す割合の原料を用いる。また、積極的に大きな気孔或いは巨大気孔を形成する場合には、上記原料に加えて、発泡スチロール等の樹脂ビーズが用いられる。
【００２１】
［表１］
原材料名 割合
ＣＢＮ砥粒 (＃80/100) ５０容量部
ビトリファイドボンド ２０容量部
糊量 ６容量部
【００２２】
［表２］
原材料名 割合
球状ムライト ３５容量部
電溶ムライト １４容量部
ビトリファイドボンド ２０容量部
糊量 ６容量部
【００２３】
次いで、成形工程Ｐ２では、所定の成形金型の成形キャビティー内に上記混合された砥材層３０用の原料および下地層２８用の原料を順次充填し、加圧することにより、図２に示す形状の成形体を成形する。次いで、焼成工程Ｐ３では、上記成形体をたとえば１０００℃以下の温度で５時間焼成することにより、たとえば長さが４０ｍｍ、幅が１０．４ｍｍ、厚みが７．４ｍｍのビトリファイド砥石片２６を作製する。上記焼成により、原料に含まれる粘結剤等の有機物が消失させられるとともに無機結合剤が熔融させられ、その後固まった無機結合剤によって砥粒が相互に結合される。これにより、作製されたビトリファイド砥石片２６には、超砥粒が無機結合剤により結合された多数の連続気孔を有する多孔質のビトリファイド砥石組織が形成される。上記ビトリファイド砥石片２６（砥材層３０）は、たとえば＃８０のＣＢＮ砥粒が結合度Ｍにて集中度２００でビトリファイドボンドにより結合されたもの（ＣＢ８０Ｍ２００ＶＮ１）である。
【００２４】
次いで、貼着工程Ｐ４では、予め作製された台金１８の外周面２４に上記ビトリファイド砥石片２６をたとえばエポキシ樹脂接着剤等を用いて隙間無なく貼着する。次いで、仕上げ工程Ｐ５では、上記ビトリファイド砥石片２６が貼着された台金１８すなわちビトリファイド超砥粒砥石ホイール１０の表面をドレッシング工具や切削工具を用いて所定の深さたとえば０．５乃至１ｍｍ程度の深さだけ削ることにより、そのビトリファイド超砥粒砥石ホイール１０の外径寸法Ｄやその外径寸法Ｄの真円度、および厚み寸法などを整える。以上の各工程Ｐ１乃至Ｐ５を経ることによって、図１に示すような、超砥粒が無機結合剤により結合されたビトリファイド砥石片２６が台金１８の外周面２４に貼着されたビトリファイド超砥粒砥石ホイール１０が製造される。
【００２５】
本実施例では、上記焼成工程Ｐ３の後において、すなわち貼着工程Ｐ４および仕上げ工程Ｐ５の前或いは後において、たとえば図６に示す工程により、マイクロカプセル３８がビトリファイド砥石片２６の連通気孔３６内の一部に所定割合で充填され且つ固着される。
【００２６】
図６において、処理液作成工程Ｐ６では、図７に示すマイクロカプセル製造工程Ｐ６１乃至Ｐ６３において製造されたマイクロカプセル３８と、固形分濃度が４８重量％程度の液状フェノール樹脂、液状エポキシ樹脂、液状メラミン樹脂等レゾール型樹脂から成る樹脂接着剤と、希釈水とが混合されることにより、多数のマイクロカプセル３８が液中に分散した処理液が作成される。この処理液は、たとえばマイクロカプセル３８の外皮４４がゼラチン膜から構成される場合は表３に示す割合であり、マイクロカプセル３８の外皮４４がメラミン樹脂から構成される場合は表４に示す割合である。この処理液中の水の割合が、マイクロカプセル３８の連通気孔３６内の容積に対する容積割合（充填割合）を定めるものである。たとえば、表３に示す処理液が用いられた場合には、マイクロカプセル３８の連通気孔３６内の容積に対する容積割合は約１０％となり、表４に示す処理液が用いられた場合には、マイクロカプセル３８の連通気孔３６内の容積に対する容積割合は約２２％となる。
【００２７】
［表３］
原材料名 割合
マイクロカプセル（ゼラチン） １０．５容積％
樹脂接着剤 ５．４容積％
水 ８４．１容積％
【００２８】
［表４］
原材料名 割合
マイクロカプセル（メラミン樹脂） ２２．６容積％
樹脂接着剤 ５．４容積％
水 ７２．０容積％
【００２９】
図７に示すマイクロカプセル製造工程Ｐ６１乃至Ｐ６３において、先ず乳化工程Ｐ６１では、たとえば水からなる分散媒中に、不水研削液（油性研削液の原液）および／または二硫化モリブデン等の固体潤滑剤粒子から成る芯物質が加えられるとともに攪拌されることにより、乳化液が作成される。図８の（ａ）および（ｂ）はこの状態を示している。次いで、カプセル膜形成工程Ｐ６２では、液状のゼラチン或いはメラミン樹脂が加えられるとともに攪拌されることにより、上記芯物質の周囲にゼラチン或いはメラミン樹脂から成る外皮４４が形成される。図８の（ｃ）はこの状態を示している。そして、カプセル膜安定化工程Ｐ６３では、硬化剤が加えられるとともに攪拌されることにより、たとえば１０乃至２０μｍφ程度の平均粒径を有し、その径に対して１０％程度の厚みを有し、硬化後のゼラチン或いはメラミン樹脂から構成される外皮４４を有するマイクロカプセル３８が、液中に分散した状態で得られる。図８の（ｄ）および（ｅ）はこの状態を示している。ゼラチンから構成される外皮４４を有するマイクロカプセル３８とメラミン樹脂から構成される外皮４４を有するマイクロカプセル３８とを比較すると、後者の方が粒径が２０μｍφ程度で均一であった。
【００３０】
図６に戻って、砥石含浸工程Ｐ７では、ビトリファイド砥石片２６が処理液作成工程Ｐ６により作成された処理液中に約１分間浸漬させられることにより、その処理液がビトリファイド砥石片２６の連通気孔３６内に含浸される。この含浸は大気圧中で行われてもよいし、真空中で行われる真空含浸であってもよい。続く乾燥工程Ｐ８では、処理液が含浸させられたビトリファイド砥石片２６が常温下で２４時間乾燥されるか或いは加熱下で数時間乾燥され、処理液中の水が除去される。これにより、ビトリファイド砥石片２６の連通気孔３６内において、マイクロカプセル３８が局部的に充填され且つ連通気孔３６の内壁面に固着される。そして、検査工程Ｐ９において含浸状態が検査される。
【００３１】
図９および図１０は、上記図６の工程により製造されたビトリファイド砥石片２６の断面を示している。図９は１００倍の電子顕微鏡写真であり、図１０は５００倍の電子顕微鏡写真である。これら図９および図１０に示すように、ビトリファイドボンド３２により結合されている砥粒３４の間に形成された連通気孔３６内には、球状のマイクロカプセル３８が所定割合で充填された状態で固着されている。
【００３２】
［試験例１］
図１１乃至図１３は、以下に示す試験品１および２を用いて表５に示す試験条件下で本発明者が行った実験により、消費電力、研削焼け、砥石磨耗、面粗度について評価した平面研削試験結果を示している。図１１乃至図１３において、○印は試験砥石１（マイクロカプセル未処理品）を用いて研削した結果を示し、△印は試験砥石２（マイクロカプセル処理品）を用いて研削した結果を示している。図１１乃至図１３に示される平面研削試験結果によれば、マイクロカプセル処理された試験砥石２によれば、未処理品である試験砥石１に比較して、初期電力が低く（図１１）、面粗度もやや向上し（図１２）、砥石磨耗は同等である（図１３）。
【００３３】
試験砥石１：ＣＢ８０Ｍ２００Ｖ
（図６に示す工程で作成したビトリファイド砥石片、マイクロカプセルが連通気孔内に充填されていない未処理品）
試験砥石２：ＣＢ８０Ｍ２００Ｖ
（図６および図７に示す工程で作成したビトリファイド砥石片、不水研削液内包のメラミン膜製外皮を有するマイクロカプセルが連通気孔内に部分的に充填された状態で接着されているマイクロカプセル処理品）
【００３４】
［表５］平面研削試験条件
・研削盤：日立平面研削盤ＧＨＬＢ３０６−４
・砥石寸法：２０５ｍｍφ×１３ｍｍＴ×７６．２ｍｍＨ
・被削材：ＳＫＤ１１（１００ｍｍ×１０ｍｍ×Ｔ）
・切込み：片側５μｍ／１パス
・テーブル送り速度：２０ｍ／ｍｉｎ
・研削液：ノリタケクールＳＥＣ−７００（株式会社ノリタケカンパニーリミテド製）
・ドレス：５０ｍｍφシャープナー２μｍ／切込
【００３５】
［試験例２］
カムシャフト軸は、図１４に示すオニギリ形の形状のカムＫを一体に有する軸であり、このカムとの外周を上記の試験砥石１および試験砥石２を用いてそれぞれ研削（研磨）し、被研材（カムシャフト）Ｈの研削焼けをカラーチェック液（染色浸透探傷剤）を用いて評価した。このカラーチェック液は順次適用される浸透液、除去液、現像剤の３液から成り、金属の表面のクラック、傷、ピンボール等を赤色にて顕すものである。図１５は、未処理の試験砥石１を用いてカム部を研削した場合のカラーチェック結果を示している。リフト部Ｌの外周面には、明確な研削焼け割れＷが認められた。カムＫの外周面のうち曲率半径の大きいリフト部Ｌで研削面荷が大きいため、そこに焼け割れが生じ易いからである。図１６は、マイクロカプセル処理された試験砥石２を用いてカムＫの外周面を研削した場合のカラーチェック結果を示している。リフト部Ｓの外周面には、研削焼け割れの発生は全く認められなかった。
【００３６】
［試験例３］
図１７は、本発明者が研削試験に用いたクランクシャフトに類似する形状の被削材Ｈの形状を示している。この被削材Ｈは、軸受けにより支持されるべき円柱状のジャーナル部Ｊとそのジャーナル部Ｊを軸心Ｃ方向において挟む一対のショルダー部Ｓとを有するものであり、そのジャーナル部Ｊの外周面と一対のショルダー部Ｓの端面とを、上記の試験砥石１および試験砥石２を用いてそれぞれ研削（研磨）した。試験砥石１を用いた場合には上記ショルダー部Ｓの端面に焼けが生じたが、試験砥石２を用いた場合には上記ショルダー部Ｓの端面に焼けが認められなかった。
【００３７】
上述のように、本実施例のビトリファイド超砥粒砥石ホイール１０のビトリファイド砥石片２６によれば、砥粒３４の研削点すなわち切れ刃を潤滑するための潤滑剤４２を内包するマイクロカプセル３８がビトリファイド砥石片２６の連通気孔３６内に部分的に充填された状態で固着されていることから、研削液の供給機能、切り屑を研削点から除去するチップポケット機能等の連通気孔の本来の機能が損なわれることがないので高研削比および高い能率の研削が得られると同時に、研削面２０に露出したマイクロカプセル３８が破壊されてそれに内包された研削液４２が放出されるので、被削材Ｈの回転軸芯に直交する段付面や端面部等の面接触部分のように研削液が供給され難い部分における研削焼けが好適に防止され、安定した研削品質が得られる。
【００３８】
また、本実施例のビトリファイド砥石片２６（砥材層３０）において、砥粒３４は、５乃至２５０μｍφの平均粒径を有するダイヤモンド砥粒またはＣＢＮ砥粒であり、連通気孔３６は、５乃至５００μｍφの平均内径を有するものであり、マイクロカプセル３８は、１乃至２００μｍφの平均粒径を備えたものである。これにより、ビトリファイド砥石片２６の製造過程において、マイクロカプセル３８を連通気孔内へ容易に入れることができる。
【００３９】
また、本実施例のビトリファイド砥石片２６（砥材層３０）において、マイクロカプセル３８に内包される潤滑剤４２は、被削材Ｈを軟化させ或いは劣化させる性質を備えたものであり、たとえば研削液の原液が用いられる。このように、マイクロカプセル３８に内包される潤滑剤として研削液の原液が用いられる場合には、高い潤滑性能が得られるので、研削焼けが好適に防止される。
【００４０】
また、本実施例のビトリファイド砥石片２６（砥材層３０）において、マイクロカプセル３８の外皮４４は、ゼラチン、メラミン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂のいずれかから成る。マイクロカプセルの外皮がこのような有機物から構成されるので、研削面２０においてマイクロカプセル３８が容易に破壊されるとともに、研削性能に影響を及ぼさない利点がある。
【００４１】
以上、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、別の態様でも実施され得る。
【００４２】
たとえば、前述の実施例において、マイクロカプセル３８の外皮４４は、ガラス質等の無機材料から構成されたものであってもよい。
【００４３】
また、前述の実施例において、マイクロカプセル３８を連通気孔３６の内面に接着するための接着剤は必ずしも熱硬化性樹脂でなくてもよく、熱可塑性樹脂やＣＭＣなどであってもよい。
【００４４】
また、前述の実施例において、ビトリファイド超砥粒砥石ホイール１０の回転軸心Ｗを中心として放射状に配置された下地層２８および砥材層３０には、それらを貫通する貫通孔が形成されてもよい。
【００４５】
また、前述の実施例において、台金１８は、金属たとえば炭素鋼、アルミニウム合金などから成り、この構成は高速回転にも耐え得る強度を備えるために好ましいが、これに限られず、たとえば合成樹脂、繊維強化樹脂、あるいはビトリファイド砥石から成るものであってもよい。また、その台金１８に替えて、焼結金属や無機材料の焼結体から成る円盤状の基台であってもよい。
【００４６】
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、その他一々例示はしないが、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々変更、改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施例の製造方法によって製造されたビトリファイド超砥粒砥石ホイールを示す正面図である。
【図２】図１のビトリファイド砥石片を示した斜視図である。
【図３】図１のビトリファイド超砥粒砥石ホイールにおいて、ビトリファイド砥石片( 砥材層) の砥石組織を拡大して説明する模式図である。
【図４】上記砥石組織に形成されている連通気孔内の一部に充填された状態で固着されるマイクロカプセルの構成を説明する図である。
【図５】図１のビトリファイド超砥粒砥石ホイールの製造工程の要部を説明する工程図である。
【図６】図５のビトリファイド超砥粒砥石ホイールにおいて、ビトリファイド砥石片（砥材層）の連通気孔内にマイクロカプセルを所定の割合で充填して固着する工程を説明する工程図である。
【図７】図６の処理液を作成する工程を説明する工程図である。
【図８】図７の処理液作成工程における材料の混合手順を説明する図であって、（ａ）は分散媒に芯物質を投入する工程を、（ｂ）はその芯物質を攪拌する工程を、（ｃ）はマイクロカプセルの外皮を形成する工程を、（ｄ）はマイクロカプセルの外皮を硬化させる硬化剤を投入する工程を、（ｅ）はその硬化剤を攪拌して外皮を安定化する工程を、それぞれ示している。
【図９】ビトリファイド超砥粒砥石ホイールにおいて、ビトリファイド砥石片（砥材層）において、その連通気孔内にマイクロカプセルが充填された後の砥石組織を１００倍に拡大して示す電子顕微鏡写真である。
【図１０】ビトリファイド超砥粒砥石ホイールにおいて、ビトリファイド砥石片（砥材層）において、その連通気孔内にマイクロカプセルが充填された後の砥石組織を５００倍に拡大して示す電子顕微鏡写真である。
【図１１】連通気孔内にマイクロカプセルが充填されないビトリファイド超砥粒砥石ホイールと、連通気孔内にマイクロカプセルが充填されたビトリファイド超砥粒砥石ホイールとを用いて、研削試験１を行った場合の消費電極値を示す図である。
【図１２】連通気孔内にマイクロカプセルが充填されないビトリファイド超砥粒砥石ホイールと、連通気孔内にマイクロカプセルが充填されたビトリファイド超砥粒砥石ホイールとを用いて、研削試験１を行った場合の面粗度を示す図である。
【図１３】連通気孔内にマイクロカプセルが充填されないビトリファイド超砥粒砥石ホイールと、連通気孔内にマイクロカプセルが充填されたビトリファイド超砥粒砥石ホイールとを用いて、研削試験１を行った場合の砥石磨耗量を示す図である。
【図１４】連通気孔内にマイクロカプセルが充填されないビトリファイド超砥粒砥石ホイールと、連通気孔内にマイクロカプセルが充填されたビトリファイド超砥粒砥石ホイールとを用いてカムシャフトの研削を行った研削試験２で用いられた被削材の形状を説明する図である。
【図１５】連通気孔内にマイクロカプセルが充填されないビトリファイド超砥粒砥石ホイールを用いて図１４の被削材を研削した場合の研削焼けに対応するクラックの発生状態を示す写真である。
【図１６】連通気孔内にマイクロカプセルが充填されたビトリファイド超砥粒砥石ホイールを用いて図１４の被削材を研削した場合に、研削焼けやそれに対応するクラックが発生しなかった状態を示す写真である。
【図１７】連通気孔内にマイクロカプセルが充填されないビトリファイド超砥粒砥石ホイールと、連通気孔内にマイクロカプセルが充填されたビトリファイド超砥粒砥石ホイールとを用いてクランクシャフトの研削を行った研削試験３で用いられた被削材の形状を説明する図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０：ビトリファイド超砥粒砥石ホイール
２０：研削面
２６：ビトリファイド砥石片（ビトリファイド砥石）
３０：砥材層
３４：砥粒
３６：連通気孔
３８：マイクロカプセル
４２：潤滑剤
４４：外皮
【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥粒と、該砥粒を結合する無機結合剤と、該砥粒および無機結合剤の間に形成される連通気孔とを有するビトリファイド砥石であって、
潤滑剤を内包するマイクロカプセルが、前記連通気孔内に部分的に充填された状態で固着されていることを特徴とするビトリファイド砥石。
【請求項２】
前記マイクロカプセルは、１乃至２００μｍφの平均粒径を備えたものである請求項１のビトリファイド砥石。
【請求項３】
前記マイクロカプセルに内包される潤滑剤は、研削液から成るものであることを特徴とする請求項１または２のビトリファイド砥石。
【請求項４】
前記マイクロカプセルの外皮は、ゼラチン、メラミン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂のいずれかから成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１のビトリファイド砥石。
【請求項５】
前記砥粒は、５乃至２５０μｍφの平均粒径を有するダイヤモンド砥粒またはＣＢＮ砥粒であり、前記連通気孔は、５乃至５００μｍφの平均内径を有するものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１のビトリファイド砥石。
【請求項６】
超砥粒砥石ホイールのコアの外周面に貼り着けられた複数個の砥石片である請求項５のビトリファイド砥石。
【請求項１】
砥粒と、該砥粒を結合する無機結合剤と、該砥粒および無機結合剤の間に形成される連通気孔とを有するビトリファイド砥石であって、
潤滑剤を内包するマイクロカプセルが、前記連通気孔内に部分的に充填された状態で固着されていることを特徴とするビトリファイド砥石。
【請求項２】
前記マイクロカプセルは、１乃至２００μｍφの平均粒径を備えたものである請求項１のビトリファイド砥石。
【請求項３】
前記マイクロカプセルに内包される潤滑剤は、研削液から成るものであることを特徴とする請求項１または２のビトリファイド砥石。
【請求項４】
前記マイクロカプセルの外皮は、ゼラチン、メラミン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂のいずれかから成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１のビトリファイド砥石。
【請求項５】
前記砥粒は、５乃至２５０μｍφの平均粒径を有するダイヤモンド砥粒またはＣＢＮ砥粒であり、前記連通気孔は、５乃至５００μｍφの平均内径を有するものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１のビトリファイド砥石。
【請求項６】
超砥粒砥石ホイールのコアの外周面に貼り着けられた複数個の砥石片である請求項５のビトリファイド砥石。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１７】
【図９】
【図１０】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１７】
【図９】
【図１０】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１０−３６２６６（Ｐ２０１０−３６２６６Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９８３５３（Ｐ２００８−１９８３５３）
【出願日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【出願人】（０００００４２９３）株式会社ノリタケカンパニーリミテド (449)
【出願人】（０００１１１４１０）株式会社ノリタケスーパーアブレーシブ (73)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【出願人】（０００００４２９３）株式会社ノリタケカンパニーリミテド (449)
【出願人】（０００１１１４１０）株式会社ノリタケスーパーアブレーシブ (73)
【Ｆターム（参考）】
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