レジノイド砥石の研削性調整方法および装置
【課題】一般に市販されているレジノイド砥石の研削面近傍の研削性を研削機上に取り付けたまま調整することができ、それによって１つのレジノイド砥石で複数種のワークを研削することを可能にするレジノイド砥石の研削性調整方法および装置を提供する。
【解決手段】照射時間が１０分以内でかつ照射エネルギーが１ｋＷ・ｈ／ｍ２〜１００ｋＷ・ｈ／ｍ２となる光Ｐをレジノイド砥石Ｇの研削面ＧＰに対して照射し、研削面ＧＰ近傍における結合剤による砥粒の被覆率を減少させることで研削性を調整する。
【解決手段】照射時間が１０分以内でかつ照射エネルギーが１ｋＷ・ｈ／ｍ２〜１００ｋＷ・ｈ／ｍ２となる光Ｐをレジノイド砥石Ｇの研削面ＧＰに対して照射し、研削面ＧＰ近傍における結合剤による砥粒の被覆率を減少させることで研削性を調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に市販されているレジノイド砥石の研削性（切れ味）を調整する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂からなる結合剤によって、砥粒を結合・保持してなるレジノイド砥石が知られている。
【０００３】
砥石メーカーから所定の研削性を有するレジノイド砥石を購入したユーザは、その使用に際し、研削内容に応じてレジノイド砥石の研削性を調整したい場合がある。また、１つの砥石で複数種のワークを研削するために、レジノイド砥石の研削性を調整したいという要望もある。
【０００４】
レジノイド砥石の研削性を調整する方法としては、焼成による調整の他に、砥石の研削面に対して光学的処理を施す方法が存在する。
【０００５】
例えば、特許文献１には、砥石の研削面に対して紫外線レーザーを照射することにより、結合剤を除去し、砥粒の突き出し量を調整する方法が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２に開示されているように、目詰まりを防止すべく、研削中に砥石の研削面に対して光学的処理を施す方法が提案されている。特許文献２に記載の方法によれば、砥粒、結合剤および二酸化チタンの粉末の混合物を成形・焼成してなる砥石の研削面に対し、紫外線が照射されるとともに水溶性の研削液が供給される。これにより、二酸化チタンの光触媒作用による結合剤の酸化が生じ、酸化した結合剤が砥粒とともに徐々に剥離する。つまり、当該方法によれば、研削中に砥石が自然にドレッシングされ、砥石の目詰まりが防止される。
【特許文献１】特開平９−２８５９６２号公報
【特許文献２】特開２００３−３３４７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の方法は、レーザー（照射エネルギーは一般に１ＭＷ・ｈ／ｍ２以上）によって砥石研削面の結合剤を昇華させて除去し、砥粒の突き出し量を調整するものであり、その影響は研削面の表面にしか及ばない。それゆえ、当該方法によって所定の研削性が得られたとしても、その研削性を長続きさせることができなかった。また、レーザーを照射するための装置は一般に高コストであるため、ユーザが気軽に使用できる方法ではなかった。
【０００８】
また、特許文献２に記載の方法によれば、砥粒、結合剤および二酸化チタンの粉末の混合物を成形・焼成してなるレジノイド砥石、つまり特殊なレジノイド砥石を使用しなければならず、ユーザ側の発意のみで気軽に実施できる方法ではなかった。また、ワークの材質によっては、ワークと二酸化チタンが反応してしまい、研削加工に悪影響を及ぼす場合があった。
【０００９】
また、購入したレジノイド砥石に対し、ユーザ側で焼成処理を施すことも考えられ得る。しかしながら、焼成処理するにはレジノイド砥石を焼成炉に投入する必要がある。それゆえ、機上に取り付けられていたレジノイド砥石の研削性を調整する場合であれば、その砥石を一旦研削機から取り外し、焼成処理が終わった段階で再度研削機に取り付けるという煩雑な作業をする必要がある。さらに、焼成炉によって一旦レジノイド砥石を焼成した場合は、その影響が砥石全体に及んでしまう。それゆえ、あるワークに対する研削が終わって別種のワークを研削する際に、砥石の研削性を元に戻したい状況が生じても戻すことができないという問題がある。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、一般に市販されているレジノイド砥石の研削面近傍の研削性を研削機上に取り付けたまま調整することができ、それによって１つのレジノイド砥石で複数種のワークを研削することを可能にするレジノイド砥石の研削性調整方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明は、（１）照射時間が１０分以内でかつ照射エネルギーが１ｋＷ・ｈ／ｍ２〜１００ｋＷ・ｈ／ｍ２となる光をレジノイド砥石の研削面に対して照射し、当該研削面近傍における結合剤による砥粒の被覆率を減少させることで研削性を調整することを特徴とするレジノイド砥石の研削性調整方法を提供するものである。
【００１２】
本発明は、上記構成（１）において、（２）前記光として波長が１００ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線を用い、前記研削面近傍における結合剤の分子鎖を切断することによって、前記被覆率を減少させるとともに、前記研削面近傍における結合剤の結合度を低下させることを特徴とするレジノイド砥石の研削性調整方法を提供するものである。
【００１３】
本発明は、上記構成（１）において、（３）前記光として波長が０．７μｍ〜１ｍｍの赤外線を用い、前記研削面近傍における結合剤の重合を促進させることによって、前記被覆率を減少させるとともに、前記研削面近傍における結合剤の結合度を上昇させることを特徴とするレジノイド砥石の研削性調整方法を提供するものである。
【００１４】
本発明は、（４）レジノイド砥石の研削面に対して、照射時間が１０分以内でかつ照射エネルギーが１ｋＷ・ｈ／ｍ２〜１００ｋＷ・ｈ／ｍ２となる光を照射し得る光照射装置と、前記光照射装置の照射口前方に配置され、前記光照射装置から照射された光を平行光にする光学素子と、前記光照射装置を駆動制御する制御装置と、を含んでなることを特徴とするレジノイド砥石の研削性調整装置を提供するものである。
【００１５】
本発明は、上記構成（４）において、（５）前記光照射装置は、照射時間が１０分以内でかつ照射エネルギーが１ｋＷ・ｈ／ｍ２〜１００ｋＷ・ｈ／ｍ２となる紫外線を照射し得る紫外線照射装置と、照射時間が１０分以内でかつ照射エネルギーが１ｋＷ・ｈ／ｍ２〜１００ｋＷ・ｈ／ｍ２となる赤外線を照射し得る赤外線照射装置とからなり、前記光学素子は、前記紫外線照射装置の照射口前方に配置された紫外線用光学素子と、前記赤外線照射装置の照射口前方に配置された赤外線用光学素子とからなり、前記制御装置は、前記紫外線照射装置および前記赤外線照射装置のいずれか一方を駆動制御するようになっていることを特徴とするレジノイド砥石の研削性調整装置を提供するものである。
【００１６】
本発明は、上記構成（４）において、（６）前記光照射装置が照射した光の前記研削面からの反射光を受けて、当該反射光の波長をモニタリングするモニタリング装置をさらに含んでおり、前記制御装置は、前記モニタリング装置によってモニタリングされた前記反射光の波長に応じて、前記光照射装置を駆動制御するようになっていることを特徴とするレジノイド砥石の研削性調整装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るレジノイド砥石の研削性調整方法によれば、照射エネルギーが１ｋＷ・ｈ／ｍ２〜１００ｋＷ・ｈ／ｍ２となる高エネルギーの光がレジノイド砥石の研削面に対して照射されるため、結合剤が変質・後退し、レジノイド砥石の研削面近傍における結合剤による砥粒の被覆率が低下する。これにより、レジノイド砥石の研削面近傍の研削性を調整することができる。
【００１８】
また、本発明によれば、照射エネルギーが１ｋＷ・ｈ／ｍ２〜１００ｋＷ・ｈ／ｍ２となる光をレジノイド砥石の研削面に対して照射するだけであるため、レジノイド砥石は研削機上に取り付けられたままでもよい。
【００１９】
また、本発明によれば、照射する光の波長、照射エネルギー（照射強度、照射時間）所定範囲内で適宜選択することにより、一般に市販されている全てのレジノイド砥石の研削面近傍の研削性を調整することができる。
【００２０】
また、本発明によれば、レジノイド砥石の研削面だけでなく、研削面近傍（研削面から所定深さまで）の研削性が調整されるため、調整によって得られた研削性がすぐに失われることがない。また、本発明によれば、研削性が調整される深さが、照射する光の照射エネルギー（照射、照射時間）を所定範囲内で調整することによって適宜調節され得るため、調整によって得られた研削性の持続性を適宜調整することができる。
【００２１】
また、本発明によれば、レジノイド砥石全体の研削性ではなく、研削面近傍の研削性のみを調整することができる。これは、研削性が調整された部分が磨耗等により消失されれば、また元の研削性が復活することを意味する。それゆえ、本発明によれば、１つのレジノイド砥石で複数種のワークを研削することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の好ましい一実施形態につき説明する。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態にかかるレジノイド砥石の研削性調整装置１は、波長が１００ｎｍ〜４００ｎｍであり、かつ照射エネルギーが１ｋＷ・ｈ／ｍ２〜１００ｋＷ・ｈ／ｍ２となる紫外線Ｐを照射し得る紫外線照射装置２を備えている。
【００２４】
また、レジノイド砥石の研削性調整装置１は、紫外線照射装置２の照射口２１の前方に配置された光学素子４を備えている。光学素子４は、紫外線照射装置２によって照射された紫外線Ｐを平行光にする。
【００２５】
また、レジノイド砥石の研削性調整装置１は、紫外線照射装置２が照射した紫外線Ｐの研削面ＧＰからの反射光Ｐ１の波長をモニタリングするモニタリング装置７と、反射光Ｐ１をモニタリング装置７に向かわせるプリズム７１とを備えている。モニタリング装置７は、反射光Ｐ１の波長に応じた反射光信号Ｓを生成する。
【００２６】
レジノイド砥石の研削性調整装置１はさらに、紫外線照射装置２を駆動制御する制御装置６を備えている。制御装置６は、オペレータの操作に基づいて、紫外線照射装置２から照射される紫外線Ｐの照射エネルギー（照射強度、照射時間）や波長を調整する。また、制御装置６は、モニタリング装置７からの反射光信号Ｓを受信し、当該信号Ｓの値に応じて、紫外線照射装置２による紫外線Ｐの照射を制御（本実施形態では停止）する。
【００２７】
上記のように構成されたレジノイド砥石の研削性調整装置１は、次のように使用される。
まず、レジノイド砥石の研削性調整装置１は、図１に示す如く、調整対象であるレジノイド砥石Ｇの近傍に配置される。この際、紫外線照射装置２は、照射した紫外線Ｐがレジノイド砥石Ｇの研削面ＧＰに当たるように向けられる。また、プリズム７１は、紫外線照射装置２による紫外線Ｐの研削面ＧＰからの反射光Ｐ１を受光し得る位置に配置される。なお、レジノイド砥石Ｇは、研削機（不図示）に取り付けられていて、回転可能になっている。
【００２８】
次に、レジノイド砥石Ｇの用途や結合剤の種類に応じて、照射される紫外線Ｐの照射エネルギー（照射強度、照射時間）と波長がオペレータにより設定される。このとき、光の照射時間は１０分以内、照射エネルギーは１ｋＷ・ｈ／ｍ２〜１００ｋＷ・ｈ／ｍ２となる範囲内で設定される。
【００２９】
そして、所定回転数で回転せしめられたレジノイド砥石Ｇの研削面ＧＰに対し、設定された照射エネルギー（照射強度、照射時間）および波長の紫外線Ｐが紫外線照射装置２によって照射される。制御装置６が受信するモニタリング装置７からの反射光信号Ｓの値に応じて、紫外線照射装置２による紫外線Ｐの照射が停止される。
【００３０】
紫外線Ｐの照射が停止されると、照射箇所が重ならないように、紫外線照射装置２はレジノイド砥石Ｇの軸方向に移動せしめられる。そして、同様に、紫外線照射装置２によって紫外線Ｐが照射され、最終的に研削面ＧＰの全面に対して紫外線Ｐが照射される。
【００３１】
レジノイド砥石の研削性調整装置１によれば、紫外線照射装置２によって、照射時間が１０分以内でかつ照射エネルギーが１ｋＷ・ｈ／ｍ２〜１００ｋＷ・ｈ／ｍ２となる高エネルギーの紫外線Ｐがレジノイド砥石Ｇの研削面ＧＰに対して照射される。この紫外線Ｐの作用により、レジノイド砥石Ｇの研削面ＧＰ近傍における結合剤の分子鎖が切断される。結合剤の分子鎖が切断されると、図２に示す如く、結合剤Ｂが後退して結合剤Ｂ内に気孔Ｈが生じ、結合剤Ｂによる砥粒Ａの被覆率が低下する。この被覆率の低下は、研削面ＧＰにおいて露出している砥粒Ａに関しては、その突き出し量が増加することを意味し、研削面ＧＰより内側に埋没している砥粒Ａに関しては、結合剤Ｂによる保持強度が低下することを意味する。これにより、レジノイド砥石Ｇの研削面ＧＰ近傍の研削性が調整される。
【００３２】
また、レジノイド砥石の研削性調整装置１によれば、光学素子４によって紫外線Ｐが平行光になっている。そのため、研削面ＧＰと紫外線照射装置２との距離（照射距離）が砥石Ｇの回転ぶれによってばらつく場合でも、研削面ＧＰに対して均等に紫外線Ｐを照射することができる。その結果、研削性の調整を研削面ＧＰに関して均等に行なうことができる。
【００３３】
また、上述したように、紫外線Ｐが照射された部分の結合剤Ｂは分子鎖が切断されて分子量が低下する。それゆえ、紫外線Ｐが照射された部分によって吸収される光の波長が変化し、紫外線Ｐの研削面ＧＰからの反射光の波長が変化する。レジノイド砥石の研削性調整装置１によれば、この反射光の波長がモニタリング装置７によってモニタリングされるため、当該波長の変化に基づいて紫外線Ｐによる作用の進行具合を把握しながら、紫外線Ｐの照射を停止することができる。
【００３４】
また、レジノイド砥石の研削性調整装置１によれば、照射時間が１０分以内でかつ照射エネルギーが１ｋＷ・ｈ／ｍ２〜１００ｋＷ・ｈ／ｍ２となる紫外線Ｐをレジノイド砥石Ｇの研削面ＧＰに対して照射するだけであるため、レジノイド砥石Ｇは研削機上に取り付けられたままでもよい。
【００３５】
また、レジノイド砥石の研削性調整装置１は、制御装置６を操作することにより、紫外線Ｐの波長、照射エネルギー（照射強度、照射時間）を適宜選択することができる。これにより、一般に市販されている全てのレジノイド砥石の研削面近傍の研削性を調整することができる。
【００３６】
また、レジノイド砥石の研削性調整装置１によれば、レジノイド砥石Ｇの研削面ＧＰだけでなく、研削面ＧＰ近傍（研削面から所定深さまで）の研削性が調整されるため、調整によって得られた研削性がすぐに失われるということがない。また、研削性が調整される深さが、紫外線Ｐの照射エネルギー（照射強度、照射時間）を調整することで適宜調節され得るため、調整によって得られた研削性の持続性を適宜調整することができる。
【００３７】
また、レジノイド砥石の研削性調整装置１によれば、レジノイド砥石Ｇ全体の研削性ではなく、研削面ＧＰ近傍の研削性のみを調整することができる。これは、研削性が調整された部分が磨耗等により消失されれば、また元の研削性が復活することを意味する。それゆえ、１つのレジノイド砥石で複数種のワークを研削することが可能になる。
【００３８】
［実施例］
以下、図面を参照しつつ実施例を説明することにより、本発明をさらに具体的に説明する。
【００３９】
まず、図３に示す如く、紫外線発生装置２ａと、紫外線発生装置２ａによって生成された紫外線を導く光ファイバ２ｂとからなる紫外線照射装置２を、研削機１０に取り付けられたレジノイド砥石Ｇの斜め下方に配置した。レジノイド砥石Ｇとしては、市販の「ＧＣ＃６００Ｊ１１Ｂ８０Ｗ（２０５．０×１９．０×５０．８０）」を用いた。
【００４０】
次いで、レジノイド砥石Ｇを３０００ｒｐｍで回転させ、回転する砥石Ｇの研削面ＧＰに対して紫外線Ｐを１０００秒（単位面積当たり約１２．５秒）照射することにより、照射エネルギーが２２．３ｋＷ・ｈ／ｍ２となる紫外線Ｐを照射した。このとき、紫外線Ｐのビーム径は８ｍｍであり、光ファイバ２ｂの照射口２１と研削面ＧＰとの距離は１ｍｍとした。
【００４１】
その後、照射箇所が重ならないように紫外線照射装置２を移動させ、同様に紫外線照射を行い、研削面ＧＰ全面の処理を行った。
【００４２】
次に、上記実施例によって得られたレジノイド砥石Ｇの種々の特性を確認すべく、以下に示す試験１〜４を行なった。
【００４３】
［試験１］
まず、実施例にかかるレジノイド砥石Ｇの研削面ＧＰについて調査した。紫外線照射前後の研削面ＧＰの拡大写真を図４に示す。また、紫外線照射前後の研削面ＧＰのＳＥＭ写真を図５に示す。また、紫外線照射前後の研削面ＧＰをレーザー顕微鏡で解析した結果を図６に示す。
【００４４】
紫外線Ｐを照射している間、研削面ＧＰを観察していると、照射開始後約１００秒で研削面ＧＰが変色し始めた。また、図４〜図６より、砥粒の突き出し量が顕著に増加していることがわかる。つまり、照射時間が１０分以内でかつ照射エネルギーが２２．３ｋＷ・ｈ／ｍ２の紫外線Ｐを研削面ＧＰに照射することにより、研削面ＧＰの結合剤が後退して砥粒の被覆率が低下し、研削面ＧＰにおいて露出している砥粒の突き出し量が増加することが確認された。
【００４５】
［試験２］
次に、紫外線Ｐを照射しなかったレジノイド砥石（未処理の砥石）と、実施例にかかるレジノイド砥石Ｇ（紫外線処理した砥石）と、２００℃のマッフル炉中に１時間保持して焼成処理したレジノイド砥石（焼成処理した砥石）の３種類を、平面研削盤の主軸に取り付け、表１に示される加工条件でステンレス鋼のプランジ研削を行った。砥石は、クロス送りはせず縦送りのみにし（図７参照）、折り返し点で１μｍの切り込みを与え、工作物の同一箇所をアップ、ダウンカットを繰り返しながら加工した（図８参照）。そして、このとき得られた、切込み量と背分力の関係を図９に示した。
【表１】
【００４６】
図９より、未処理の砥石の場合には、パス回数が増加するにつれて研削抵抗が急激に上昇した後下がり、一定の値を示した。これに対して、紫外線処理および焼成処理をした砥石の場合には、常に一定の研削抵抗を示した。つまり、照射時間が１０分以内でかつ照射エネルギーが２２．３ｋＷ・ｈ／ｍ２の紫外線Ｐを研削面ＧＰに照射することにより、研削抵抗特性が調整されることが確認された。
【００４７】
［試験３］
次に、［試験２］と同様に、未処理の砥石、紫外線処理した砥石、焼成処理した砥石の３種類を準備し、これらを平面研削盤の主軸に取り付け、表２に示される加工条件でプランジ研削を行った。砥石は折り返し点で１μｍの切り込みを与え、ワークの同一箇所をアップ、ダウンカットを繰り返しながら合計１０００μｍの加工を行った。ここで、砥石の摩耗量は、かつぎ量やワークおよび砥石の熱膨張などの誤差を無視し、砥石移動量からワークの研削量を差し引いて計算した（図１０参照）。そして、このとき得られた各砥石に関する研削比と表面粗さを図１１に示した。
【表２】
【００４８】
図１１より、表面粗さは未処理の砥石、紫外線処理した砥石、焼成処理した砥石の順に大きくなっていることがわかる。また、図１１より、ＳＵＳ３０４をワークに用いた場合の研削比は未処理の砥石と紫外線処理した砥石とであまり変化がないが、Ａ１０５０をワークに用いた場合の研削比は未処理と比べて紫外線処理した砥石ではかなり下がっていることがわかる。つまり、照射時間が１０分以内でかつ照射エネルギーが２２．３ｋＷ・ｈ／ｍ２の紫外線Ｐを研削面ＧＰに照射することにより、ワークの表面粗さおよび研削比が調整されることが確認された。
【００４９】
［試験４］
次に、［試験２］と同様に、未処理の砥石、紫外線処理した砥石、焼成処理した砥石の３種類を準備し、各砥石研削面を徐々にドレスした後、それらの砥石を用いて研削を行った。そして、ドレス量と、最大切込み量が１５μｍになった時の最大研削抵抗値（背分力）との関係を図１２に示した。また、紫外線の照射時間が５００秒（照射エネルギー１１．２ｋＷ・ｈ／ｍ２）、２００秒（照射エネルギー４．５ｋＷ・ｈ／ｍ２）の砥石を準備し、それらの砥石をそのまま（ドレッシングせずに）用いて研削を行なった。そして、同様に、最大切り込み量が１５μｍになったときの最大研削抵抗値（背分力）を図１２にプロットした。
【００５０】
図１２より、ドレス量が２００μｍになると、未処理の砥石の状態に復帰していることがわかる。また、図１２から推定すると、紫外線照射時間５００秒の場合影響深さ約１００μｍ、２００秒の場合影響深さ約５０μｍと推定される。つまり、照射エネルギーが２２．３ｋＷ・ｈ／ｍ２の紫外線Ｐを研削面ＧＰに照射することにより、研削面ＧＰから所定深さまでの研削性が調整されるとともに、その研削性が調整された部分が磨耗等により消失されれば、また元の研削性が復活することが確認された。さらに、紫外線の照射エネルギーを変更することにより、研削性が調整される深さを適宜変化させ得ることが確認された。
【００５１】
［変形例］
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は次のように変形して実施することができる。
【００５２】
レジノイド砥石の研削性調整装置１では、紫外線照射装置２から照射した紫外線Ｐを平行光にする光学素子４が設けられているが、本発明にかかる研削性調整方法を実施するにあたっては、光学素子４が無くてもよい。また、モニタリング装置７についても、本発明にかかる研削性調整方法を実施するにあたっては、無くてもよい。
【００５３】
実施例においては、照射エネルギーが２２．３ｋＷ・ｈ／ｍ２の紫外線を用いたがこれに限定されない。例えば、照射エネルギーは１ｋＷ・ｈ／ｍ２〜１００ｋＷ・ｈ／ｍ２の範囲であればよい。照射エネルギーが１ｋＷ・ｈ／ｍ２を下回ると、照射強度が低すぎて砥粒被覆率を低下させるという作用が生じない。反対に、照射エネルギーが１００ｋＷ・ｈ／ｍ２を超えると、照射エネルギーが強すぎて結合剤が昇華してしまう。
【００５４】
また、紫外線の波長は、短すぎると照射エネルギーを上げにくいため、１００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲が好適である。
【００５５】
また、照射する光は紫外線に限定されず、赤外線や可視光線であってもよい。赤外線を照射した場合、赤外線照射を受けた部分の結合剤の重合が促進されることによって当該部分の結合剤が後退し、それによって砥粒の被覆率が減少し、紫外線照射と同様の効果が生じる。
【００５６】
［試験５］
ここで、結合剤の重合を促進させて砥粒の被覆率を減少させ得ることを確認するために、赤外線照射と同等と考えられる熱風吹付け処理を行なったときの試験結果について説明する。
熱風吹付け処理は、スポットヒータ（株式会社ハイベック社製ＳＨＩ−１ＣＨＴ）によって約５００℃の熱風を、市販のレジノイド砥石「ＧＣ＃６００Ｊ１１Ｂ８０Ｗ（２０５．０×１９．０×５０．８０）」の研削面に対して吹き付けることによって行なった。このとき、スポットヒータの熱風吹出し口を砥石の研削面から約５ｍｍ離すとともに、砥石を１５ｒｐｍでゆっくりと回転させて、４０分間熱風吹付けを行なった。そして、［試験２］と同様に、未処理の砥石、紫外線処理した砥石、焼成処理した砥石および上記熱風吹付け処理を行なった砥石の４種類を、平面研削盤の主軸に取り付け、表３に示される加工条件でステンレス鋼のプランジ研削を行った。プランジ研削は、［試験２］と同様に行なった。そして、このとき得られた、切込み量と研削抵抗背分力の関係を図１３に示し、研削抵抗主成分と背分力との比（以下、分力比と称する）を図１４に示した。
【表３】
【００５７】
図１３からわかるように、熱風吹付け処理を行なった砥石の場合、紫外線処理および焼成処理をした砥石の場合と同様に、常に一定の研削抵抗を示した。また、特に、熱風吹付け処理を行なった砥石の研削抵抗が低くなった。つまり、研削面ＧＰをスポット的に加熱することにより、研削抵抗特性が調整されることが確認された。
また、図１４より、未処理の砥石の場合は分力比が大きく、加工時の摩擦が増大していることがわかる。これに対し、紫外線処理をした砥石、焼成処理をした砥石、熱風吹付け処理を行なった砥石の順に、分力比は小さな値となった。これは、研削面ＧＰを加熱すると、結合剤の重合が促進されることにより結合剤が後退して砥粒被覆率が減少するだけでなく、結合剤の結合度が上昇して硬く脆くなったためと考えられる。
【００５８】
紫外線を照射した場合は、照射部分の結合剤の分子鎖が切断されるため、砥粒被覆率が減少するとともに結合度が低下するという作用が生じる。これに対し、赤外線を照射した場合は、上述したように、照射部分の結合剤の重合が促進されるため、砥粒被覆率が減少するとともに結合度が上昇するという作用が生じる。つまり、両者共に砥粒被覆率を減少させる作用を有する一方、紫外線を照射した場合は照射された部分が軟らかくなり、赤外線を照射した場合は照射された部分が硬くなる。それゆえ、軟らかいワークを研削する砥石の研削性を調整する場合には紫外線を選択し、硬いワークを研削する砥石の研削性を調整する場合には赤外線を選択するといったように、ワークの硬さに応じて、紫外線または赤外線を適宜選択することができる。
【００５９】
また、紫外線照射は親水化処理であり、赤外線照射は疎水化処理であるため、疎水性の砥粒を用いた砥石に対しては紫外線照射の方が効果が大きく、親水性の砥粒を用いた砥石に対しては赤外線照射の方が効果が大きい。つまり、研削性調整対象の砥石に用いられている砥粒が疎水性であるか親水性であるかに応じて、紫外線または赤外線を適宜選択することもできる。
【００６０】
紫外線または赤外線を適宜選択したい場合、図１５に示す如く、紫外線照射装置２と赤外線照射装置３を併設し、いずれか一方を選択して使用可能なレジノイド砥石の研削性調整装置１１を構成すれば好適である。なお、この場合、赤外線照射装置３に対し、赤外線照射装置３から照射された赤外線Ｒを平行光にする光学素子４と、赤外線Ｒの研削面ＧＰからの反射光Ｒ１の波長をモニタリングするモニタリング装置７と、反射光Ｒ１をモニタリング装置７に向かわせるプリズム７１とが設けられる。
【００６１】
また、実施例においては、レジノイド砥石「ＧＣ＃６００Ｊ１１Ｂ８０Ｗ（２０５．０×１９．０×５０．８０）」を用いたが、これに限定されるものではなく、全てのレジノイド砥石の研削性調整を調整することができる。また、実施例においては、レジノイド砥石の研削面全面に対して研削性調整を施したが、研削面に対して部分的に研削性調整を施すこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明にかかるレジノイド砥石の研削性調整装置の一例を示す図である。
【図２】図１の研削性調整装置による作用を説明するための図である。
【図３】実施例における研削性調整装置を示す図である。
【図４】紫外線照射前後の砥石研削面の拡大写真である。
【図５】紫外線照射前後の砥石研削面のＳＥＭ写真である。
【図６】紫外線照射前後の砥石研削面をレーザー顕微鏡で解析した結果を示す図である。
【図７】試験２における研削内容を説明するための図である。
【図８】試験２における研削内容を説明するための図である。
【図９】試験２において得られた切込み量と背分力の関係を示す図である。
【図１０】試験３における磨耗量測定方法を説明するための図である。
【図１１】試験３において得られた研削比と表面粗さを示す図である。
【図１２】試験４において得られたドレス量と最大切込み量が１５μｍになった時の最大研削抵抗値との関係を示す図である。
【図１３】試験５において得られた切込み量と研削抵抗背分力の関係を示す図である。
【図１４】試験５において得られた分力比を示す図である。
【図１５】変形例にかかるレジノイド砥石の研削性調整装置を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
Ｇ レジノイド砥石
ＧＰ 研削面
Ｐ 紫外線
Ｐ１ 紫外線の反射光
１ レジノイド砥石の研削性調整装置
２ 紫外線照射装置
２１ 照射口
４ 光学素子
６ 制御装置
７ モニタリング装置
７１ プリズム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に市販されているレジノイド砥石の研削性（切れ味）を調整する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂からなる結合剤によって、砥粒を結合・保持してなるレジノイド砥石が知られている。
【０００３】
砥石メーカーから所定の研削性を有するレジノイド砥石を購入したユーザは、その使用に際し、研削内容に応じてレジノイド砥石の研削性を調整したい場合がある。また、１つの砥石で複数種のワークを研削するために、レジノイド砥石の研削性を調整したいという要望もある。
【０００４】
レジノイド砥石の研削性を調整する方法としては、焼成による調整の他に、砥石の研削面に対して光学的処理を施す方法が存在する。
【０００５】
例えば、特許文献１には、砥石の研削面に対して紫外線レーザーを照射することにより、結合剤を除去し、砥粒の突き出し量を調整する方法が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２に開示されているように、目詰まりを防止すべく、研削中に砥石の研削面に対して光学的処理を施す方法が提案されている。特許文献２に記載の方法によれば、砥粒、結合剤および二酸化チタンの粉末の混合物を成形・焼成してなる砥石の研削面に対し、紫外線が照射されるとともに水溶性の研削液が供給される。これにより、二酸化チタンの光触媒作用による結合剤の酸化が生じ、酸化した結合剤が砥粒とともに徐々に剥離する。つまり、当該方法によれば、研削中に砥石が自然にドレッシングされ、砥石の目詰まりが防止される。
【特許文献１】特開平９−２８５９６２号公報
【特許文献２】特開２００３−３３４７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の方法は、レーザー（照射エネルギーは一般に１ＭＷ・ｈ／ｍ２以上）によって砥石研削面の結合剤を昇華させて除去し、砥粒の突き出し量を調整するものであり、その影響は研削面の表面にしか及ばない。それゆえ、当該方法によって所定の研削性が得られたとしても、その研削性を長続きさせることができなかった。また、レーザーを照射するための装置は一般に高コストであるため、ユーザが気軽に使用できる方法ではなかった。
【０００８】
また、特許文献２に記載の方法によれば、砥粒、結合剤および二酸化チタンの粉末の混合物を成形・焼成してなるレジノイド砥石、つまり特殊なレジノイド砥石を使用しなければならず、ユーザ側の発意のみで気軽に実施できる方法ではなかった。また、ワークの材質によっては、ワークと二酸化チタンが反応してしまい、研削加工に悪影響を及ぼす場合があった。
【０００９】
また、購入したレジノイド砥石に対し、ユーザ側で焼成処理を施すことも考えられ得る。しかしながら、焼成処理するにはレジノイド砥石を焼成炉に投入する必要がある。それゆえ、機上に取り付けられていたレジノイド砥石の研削性を調整する場合であれば、その砥石を一旦研削機から取り外し、焼成処理が終わった段階で再度研削機に取り付けるという煩雑な作業をする必要がある。さらに、焼成炉によって一旦レジノイド砥石を焼成した場合は、その影響が砥石全体に及んでしまう。それゆえ、あるワークに対する研削が終わって別種のワークを研削する際に、砥石の研削性を元に戻したい状況が生じても戻すことができないという問題がある。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、一般に市販されているレジノイド砥石の研削面近傍の研削性を研削機上に取り付けたまま調整することができ、それによって１つのレジノイド砥石で複数種のワークを研削することを可能にするレジノイド砥石の研削性調整方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明は、（１）照射時間が１０分以内でかつ照射エネルギーが１ｋＷ・ｈ／ｍ２〜１００ｋＷ・ｈ／ｍ２となる光をレジノイド砥石の研削面に対して照射し、当該研削面近傍における結合剤による砥粒の被覆率を減少させることで研削性を調整することを特徴とするレジノイド砥石の研削性調整方法を提供するものである。
【００１２】
本発明は、上記構成（１）において、（２）前記光として波長が１００ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線を用い、前記研削面近傍における結合剤の分子鎖を切断することによって、前記被覆率を減少させるとともに、前記研削面近傍における結合剤の結合度を低下させることを特徴とするレジノイド砥石の研削性調整方法を提供するものである。
【００１３】
本発明は、上記構成（１）において、（３）前記光として波長が０．７μｍ〜１ｍｍの赤外線を用い、前記研削面近傍における結合剤の重合を促進させることによって、前記被覆率を減少させるとともに、前記研削面近傍における結合剤の結合度を上昇させることを特徴とするレジノイド砥石の研削性調整方法を提供するものである。
【００１４】
本発明は、（４）レジノイド砥石の研削面に対して、照射時間が１０分以内でかつ照射エネルギーが１ｋＷ・ｈ／ｍ２〜１００ｋＷ・ｈ／ｍ２となる光を照射し得る光照射装置と、前記光照射装置の照射口前方に配置され、前記光照射装置から照射された光を平行光にする光学素子と、前記光照射装置を駆動制御する制御装置と、を含んでなることを特徴とするレジノイド砥石の研削性調整装置を提供するものである。
【００１５】
本発明は、上記構成（４）において、（５）前記光照射装置は、照射時間が１０分以内でかつ照射エネルギーが１ｋＷ・ｈ／ｍ２〜１００ｋＷ・ｈ／ｍ２となる紫外線を照射し得る紫外線照射装置と、照射時間が１０分以内でかつ照射エネルギーが１ｋＷ・ｈ／ｍ２〜１００ｋＷ・ｈ／ｍ２となる赤外線を照射し得る赤外線照射装置とからなり、前記光学素子は、前記紫外線照射装置の照射口前方に配置された紫外線用光学素子と、前記赤外線照射装置の照射口前方に配置された赤外線用光学素子とからなり、前記制御装置は、前記紫外線照射装置および前記赤外線照射装置のいずれか一方を駆動制御するようになっていることを特徴とするレジノイド砥石の研削性調整装置を提供するものである。
【００１６】
本発明は、上記構成（４）において、（６）前記光照射装置が照射した光の前記研削面からの反射光を受けて、当該反射光の波長をモニタリングするモニタリング装置をさらに含んでおり、前記制御装置は、前記モニタリング装置によってモニタリングされた前記反射光の波長に応じて、前記光照射装置を駆動制御するようになっていることを特徴とするレジノイド砥石の研削性調整装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るレジノイド砥石の研削性調整方法によれば、照射エネルギーが１ｋＷ・ｈ／ｍ２〜１００ｋＷ・ｈ／ｍ２となる高エネルギーの光がレジノイド砥石の研削面に対して照射されるため、結合剤が変質・後退し、レジノイド砥石の研削面近傍における結合剤による砥粒の被覆率が低下する。これにより、レジノイド砥石の研削面近傍の研削性を調整することができる。
【００１８】
また、本発明によれば、照射エネルギーが１ｋＷ・ｈ／ｍ２〜１００ｋＷ・ｈ／ｍ２となる光をレジノイド砥石の研削面に対して照射するだけであるため、レジノイド砥石は研削機上に取り付けられたままでもよい。
【００１９】
また、本発明によれば、照射する光の波長、照射エネルギー（照射強度、照射時間）所定範囲内で適宜選択することにより、一般に市販されている全てのレジノイド砥石の研削面近傍の研削性を調整することができる。
【００２０】
また、本発明によれば、レジノイド砥石の研削面だけでなく、研削面近傍（研削面から所定深さまで）の研削性が調整されるため、調整によって得られた研削性がすぐに失われることがない。また、本発明によれば、研削性が調整される深さが、照射する光の照射エネルギー（照射、照射時間）を所定範囲内で調整することによって適宜調節され得るため、調整によって得られた研削性の持続性を適宜調整することができる。
【００２１】
また、本発明によれば、レジノイド砥石全体の研削性ではなく、研削面近傍の研削性のみを調整することができる。これは、研削性が調整された部分が磨耗等により消失されれば、また元の研削性が復活することを意味する。それゆえ、本発明によれば、１つのレジノイド砥石で複数種のワークを研削することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の好ましい一実施形態につき説明する。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態にかかるレジノイド砥石の研削性調整装置１は、波長が１００ｎｍ〜４００ｎｍであり、かつ照射エネルギーが１ｋＷ・ｈ／ｍ２〜１００ｋＷ・ｈ／ｍ２となる紫外線Ｐを照射し得る紫外線照射装置２を備えている。
【００２４】
また、レジノイド砥石の研削性調整装置１は、紫外線照射装置２の照射口２１の前方に配置された光学素子４を備えている。光学素子４は、紫外線照射装置２によって照射された紫外線Ｐを平行光にする。
【００２５】
また、レジノイド砥石の研削性調整装置１は、紫外線照射装置２が照射した紫外線Ｐの研削面ＧＰからの反射光Ｐ１の波長をモニタリングするモニタリング装置７と、反射光Ｐ１をモニタリング装置７に向かわせるプリズム７１とを備えている。モニタリング装置７は、反射光Ｐ１の波長に応じた反射光信号Ｓを生成する。
【００２６】
レジノイド砥石の研削性調整装置１はさらに、紫外線照射装置２を駆動制御する制御装置６を備えている。制御装置６は、オペレータの操作に基づいて、紫外線照射装置２から照射される紫外線Ｐの照射エネルギー（照射強度、照射時間）や波長を調整する。また、制御装置６は、モニタリング装置７からの反射光信号Ｓを受信し、当該信号Ｓの値に応じて、紫外線照射装置２による紫外線Ｐの照射を制御（本実施形態では停止）する。
【００２７】
上記のように構成されたレジノイド砥石の研削性調整装置１は、次のように使用される。
まず、レジノイド砥石の研削性調整装置１は、図１に示す如く、調整対象であるレジノイド砥石Ｇの近傍に配置される。この際、紫外線照射装置２は、照射した紫外線Ｐがレジノイド砥石Ｇの研削面ＧＰに当たるように向けられる。また、プリズム７１は、紫外線照射装置２による紫外線Ｐの研削面ＧＰからの反射光Ｐ１を受光し得る位置に配置される。なお、レジノイド砥石Ｇは、研削機（不図示）に取り付けられていて、回転可能になっている。
【００２８】
次に、レジノイド砥石Ｇの用途や結合剤の種類に応じて、照射される紫外線Ｐの照射エネルギー（照射強度、照射時間）と波長がオペレータにより設定される。このとき、光の照射時間は１０分以内、照射エネルギーは１ｋＷ・ｈ／ｍ２〜１００ｋＷ・ｈ／ｍ２となる範囲内で設定される。
【００２９】
そして、所定回転数で回転せしめられたレジノイド砥石Ｇの研削面ＧＰに対し、設定された照射エネルギー（照射強度、照射時間）および波長の紫外線Ｐが紫外線照射装置２によって照射される。制御装置６が受信するモニタリング装置７からの反射光信号Ｓの値に応じて、紫外線照射装置２による紫外線Ｐの照射が停止される。
【００３０】
紫外線Ｐの照射が停止されると、照射箇所が重ならないように、紫外線照射装置２はレジノイド砥石Ｇの軸方向に移動せしめられる。そして、同様に、紫外線照射装置２によって紫外線Ｐが照射され、最終的に研削面ＧＰの全面に対して紫外線Ｐが照射される。
【００３１】
レジノイド砥石の研削性調整装置１によれば、紫外線照射装置２によって、照射時間が１０分以内でかつ照射エネルギーが１ｋＷ・ｈ／ｍ２〜１００ｋＷ・ｈ／ｍ２となる高エネルギーの紫外線Ｐがレジノイド砥石Ｇの研削面ＧＰに対して照射される。この紫外線Ｐの作用により、レジノイド砥石Ｇの研削面ＧＰ近傍における結合剤の分子鎖が切断される。結合剤の分子鎖が切断されると、図２に示す如く、結合剤Ｂが後退して結合剤Ｂ内に気孔Ｈが生じ、結合剤Ｂによる砥粒Ａの被覆率が低下する。この被覆率の低下は、研削面ＧＰにおいて露出している砥粒Ａに関しては、その突き出し量が増加することを意味し、研削面ＧＰより内側に埋没している砥粒Ａに関しては、結合剤Ｂによる保持強度が低下することを意味する。これにより、レジノイド砥石Ｇの研削面ＧＰ近傍の研削性が調整される。
【００３２】
また、レジノイド砥石の研削性調整装置１によれば、光学素子４によって紫外線Ｐが平行光になっている。そのため、研削面ＧＰと紫外線照射装置２との距離（照射距離）が砥石Ｇの回転ぶれによってばらつく場合でも、研削面ＧＰに対して均等に紫外線Ｐを照射することができる。その結果、研削性の調整を研削面ＧＰに関して均等に行なうことができる。
【００３３】
また、上述したように、紫外線Ｐが照射された部分の結合剤Ｂは分子鎖が切断されて分子量が低下する。それゆえ、紫外線Ｐが照射された部分によって吸収される光の波長が変化し、紫外線Ｐの研削面ＧＰからの反射光の波長が変化する。レジノイド砥石の研削性調整装置１によれば、この反射光の波長がモニタリング装置７によってモニタリングされるため、当該波長の変化に基づいて紫外線Ｐによる作用の進行具合を把握しながら、紫外線Ｐの照射を停止することができる。
【００３４】
また、レジノイド砥石の研削性調整装置１によれば、照射時間が１０分以内でかつ照射エネルギーが１ｋＷ・ｈ／ｍ２〜１００ｋＷ・ｈ／ｍ２となる紫外線Ｐをレジノイド砥石Ｇの研削面ＧＰに対して照射するだけであるため、レジノイド砥石Ｇは研削機上に取り付けられたままでもよい。
【００３５】
また、レジノイド砥石の研削性調整装置１は、制御装置６を操作することにより、紫外線Ｐの波長、照射エネルギー（照射強度、照射時間）を適宜選択することができる。これにより、一般に市販されている全てのレジノイド砥石の研削面近傍の研削性を調整することができる。
【００３６】
また、レジノイド砥石の研削性調整装置１によれば、レジノイド砥石Ｇの研削面ＧＰだけでなく、研削面ＧＰ近傍（研削面から所定深さまで）の研削性が調整されるため、調整によって得られた研削性がすぐに失われるということがない。また、研削性が調整される深さが、紫外線Ｐの照射エネルギー（照射強度、照射時間）を調整することで適宜調節され得るため、調整によって得られた研削性の持続性を適宜調整することができる。
【００３７】
また、レジノイド砥石の研削性調整装置１によれば、レジノイド砥石Ｇ全体の研削性ではなく、研削面ＧＰ近傍の研削性のみを調整することができる。これは、研削性が調整された部分が磨耗等により消失されれば、また元の研削性が復活することを意味する。それゆえ、１つのレジノイド砥石で複数種のワークを研削することが可能になる。
【００３８】
［実施例］
以下、図面を参照しつつ実施例を説明することにより、本発明をさらに具体的に説明する。
【００３９】
まず、図３に示す如く、紫外線発生装置２ａと、紫外線発生装置２ａによって生成された紫外線を導く光ファイバ２ｂとからなる紫外線照射装置２を、研削機１０に取り付けられたレジノイド砥石Ｇの斜め下方に配置した。レジノイド砥石Ｇとしては、市販の「ＧＣ＃６００Ｊ１１Ｂ８０Ｗ（２０５．０×１９．０×５０．８０）」を用いた。
【００４０】
次いで、レジノイド砥石Ｇを３０００ｒｐｍで回転させ、回転する砥石Ｇの研削面ＧＰに対して紫外線Ｐを１０００秒（単位面積当たり約１２．５秒）照射することにより、照射エネルギーが２２．３ｋＷ・ｈ／ｍ２となる紫外線Ｐを照射した。このとき、紫外線Ｐのビーム径は８ｍｍであり、光ファイバ２ｂの照射口２１と研削面ＧＰとの距離は１ｍｍとした。
【００４１】
その後、照射箇所が重ならないように紫外線照射装置２を移動させ、同様に紫外線照射を行い、研削面ＧＰ全面の処理を行った。
【００４２】
次に、上記実施例によって得られたレジノイド砥石Ｇの種々の特性を確認すべく、以下に示す試験１〜４を行なった。
【００４３】
［試験１］
まず、実施例にかかるレジノイド砥石Ｇの研削面ＧＰについて調査した。紫外線照射前後の研削面ＧＰの拡大写真を図４に示す。また、紫外線照射前後の研削面ＧＰのＳＥＭ写真を図５に示す。また、紫外線照射前後の研削面ＧＰをレーザー顕微鏡で解析した結果を図６に示す。
【００４４】
紫外線Ｐを照射している間、研削面ＧＰを観察していると、照射開始後約１００秒で研削面ＧＰが変色し始めた。また、図４〜図６より、砥粒の突き出し量が顕著に増加していることがわかる。つまり、照射時間が１０分以内でかつ照射エネルギーが２２．３ｋＷ・ｈ／ｍ２の紫外線Ｐを研削面ＧＰに照射することにより、研削面ＧＰの結合剤が後退して砥粒の被覆率が低下し、研削面ＧＰにおいて露出している砥粒の突き出し量が増加することが確認された。
【００４５】
［試験２］
次に、紫外線Ｐを照射しなかったレジノイド砥石（未処理の砥石）と、実施例にかかるレジノイド砥石Ｇ（紫外線処理した砥石）と、２００℃のマッフル炉中に１時間保持して焼成処理したレジノイド砥石（焼成処理した砥石）の３種類を、平面研削盤の主軸に取り付け、表１に示される加工条件でステンレス鋼のプランジ研削を行った。砥石は、クロス送りはせず縦送りのみにし（図７参照）、折り返し点で１μｍの切り込みを与え、工作物の同一箇所をアップ、ダウンカットを繰り返しながら加工した（図８参照）。そして、このとき得られた、切込み量と背分力の関係を図９に示した。
【表１】
【００４６】
図９より、未処理の砥石の場合には、パス回数が増加するにつれて研削抵抗が急激に上昇した後下がり、一定の値を示した。これに対して、紫外線処理および焼成処理をした砥石の場合には、常に一定の研削抵抗を示した。つまり、照射時間が１０分以内でかつ照射エネルギーが２２．３ｋＷ・ｈ／ｍ２の紫外線Ｐを研削面ＧＰに照射することにより、研削抵抗特性が調整されることが確認された。
【００４７】
［試験３］
次に、［試験２］と同様に、未処理の砥石、紫外線処理した砥石、焼成処理した砥石の３種類を準備し、これらを平面研削盤の主軸に取り付け、表２に示される加工条件でプランジ研削を行った。砥石は折り返し点で１μｍの切り込みを与え、ワークの同一箇所をアップ、ダウンカットを繰り返しながら合計１０００μｍの加工を行った。ここで、砥石の摩耗量は、かつぎ量やワークおよび砥石の熱膨張などの誤差を無視し、砥石移動量からワークの研削量を差し引いて計算した（図１０参照）。そして、このとき得られた各砥石に関する研削比と表面粗さを図１１に示した。
【表２】
【００４８】
図１１より、表面粗さは未処理の砥石、紫外線処理した砥石、焼成処理した砥石の順に大きくなっていることがわかる。また、図１１より、ＳＵＳ３０４をワークに用いた場合の研削比は未処理の砥石と紫外線処理した砥石とであまり変化がないが、Ａ１０５０をワークに用いた場合の研削比は未処理と比べて紫外線処理した砥石ではかなり下がっていることがわかる。つまり、照射時間が１０分以内でかつ照射エネルギーが２２．３ｋＷ・ｈ／ｍ２の紫外線Ｐを研削面ＧＰに照射することにより、ワークの表面粗さおよび研削比が調整されることが確認された。
【００４９】
［試験４］
次に、［試験２］と同様に、未処理の砥石、紫外線処理した砥石、焼成処理した砥石の３種類を準備し、各砥石研削面を徐々にドレスした後、それらの砥石を用いて研削を行った。そして、ドレス量と、最大切込み量が１５μｍになった時の最大研削抵抗値（背分力）との関係を図１２に示した。また、紫外線の照射時間が５００秒（照射エネルギー１１．２ｋＷ・ｈ／ｍ２）、２００秒（照射エネルギー４．５ｋＷ・ｈ／ｍ２）の砥石を準備し、それらの砥石をそのまま（ドレッシングせずに）用いて研削を行なった。そして、同様に、最大切り込み量が１５μｍになったときの最大研削抵抗値（背分力）を図１２にプロットした。
【００５０】
図１２より、ドレス量が２００μｍになると、未処理の砥石の状態に復帰していることがわかる。また、図１２から推定すると、紫外線照射時間５００秒の場合影響深さ約１００μｍ、２００秒の場合影響深さ約５０μｍと推定される。つまり、照射エネルギーが２２．３ｋＷ・ｈ／ｍ２の紫外線Ｐを研削面ＧＰに照射することにより、研削面ＧＰから所定深さまでの研削性が調整されるとともに、その研削性が調整された部分が磨耗等により消失されれば、また元の研削性が復活することが確認された。さらに、紫外線の照射エネルギーを変更することにより、研削性が調整される深さを適宜変化させ得ることが確認された。
【００５１】
［変形例］
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は次のように変形して実施することができる。
【００５２】
レジノイド砥石の研削性調整装置１では、紫外線照射装置２から照射した紫外線Ｐを平行光にする光学素子４が設けられているが、本発明にかかる研削性調整方法を実施するにあたっては、光学素子４が無くてもよい。また、モニタリング装置７についても、本発明にかかる研削性調整方法を実施するにあたっては、無くてもよい。
【００５３】
実施例においては、照射エネルギーが２２．３ｋＷ・ｈ／ｍ２の紫外線を用いたがこれに限定されない。例えば、照射エネルギーは１ｋＷ・ｈ／ｍ２〜１００ｋＷ・ｈ／ｍ２の範囲であればよい。照射エネルギーが１ｋＷ・ｈ／ｍ２を下回ると、照射強度が低すぎて砥粒被覆率を低下させるという作用が生じない。反対に、照射エネルギーが１００ｋＷ・ｈ／ｍ２を超えると、照射エネルギーが強すぎて結合剤が昇華してしまう。
【００５４】
また、紫外線の波長は、短すぎると照射エネルギーを上げにくいため、１００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲が好適である。
【００５５】
また、照射する光は紫外線に限定されず、赤外線や可視光線であってもよい。赤外線を照射した場合、赤外線照射を受けた部分の結合剤の重合が促進されることによって当該部分の結合剤が後退し、それによって砥粒の被覆率が減少し、紫外線照射と同様の効果が生じる。
【００５６】
［試験５］
ここで、結合剤の重合を促進させて砥粒の被覆率を減少させ得ることを確認するために、赤外線照射と同等と考えられる熱風吹付け処理を行なったときの試験結果について説明する。
熱風吹付け処理は、スポットヒータ（株式会社ハイベック社製ＳＨＩ−１ＣＨＴ）によって約５００℃の熱風を、市販のレジノイド砥石「ＧＣ＃６００Ｊ１１Ｂ８０Ｗ（２０５．０×１９．０×５０．８０）」の研削面に対して吹き付けることによって行なった。このとき、スポットヒータの熱風吹出し口を砥石の研削面から約５ｍｍ離すとともに、砥石を１５ｒｐｍでゆっくりと回転させて、４０分間熱風吹付けを行なった。そして、［試験２］と同様に、未処理の砥石、紫外線処理した砥石、焼成処理した砥石および上記熱風吹付け処理を行なった砥石の４種類を、平面研削盤の主軸に取り付け、表３に示される加工条件でステンレス鋼のプランジ研削を行った。プランジ研削は、［試験２］と同様に行なった。そして、このとき得られた、切込み量と研削抵抗背分力の関係を図１３に示し、研削抵抗主成分と背分力との比（以下、分力比と称する）を図１４に示した。
【表３】
【００５７】
図１３からわかるように、熱風吹付け処理を行なった砥石の場合、紫外線処理および焼成処理をした砥石の場合と同様に、常に一定の研削抵抗を示した。また、特に、熱風吹付け処理を行なった砥石の研削抵抗が低くなった。つまり、研削面ＧＰをスポット的に加熱することにより、研削抵抗特性が調整されることが確認された。
また、図１４より、未処理の砥石の場合は分力比が大きく、加工時の摩擦が増大していることがわかる。これに対し、紫外線処理をした砥石、焼成処理をした砥石、熱風吹付け処理を行なった砥石の順に、分力比は小さな値となった。これは、研削面ＧＰを加熱すると、結合剤の重合が促進されることにより結合剤が後退して砥粒被覆率が減少するだけでなく、結合剤の結合度が上昇して硬く脆くなったためと考えられる。
【００５８】
紫外線を照射した場合は、照射部分の結合剤の分子鎖が切断されるため、砥粒被覆率が減少するとともに結合度が低下するという作用が生じる。これに対し、赤外線を照射した場合は、上述したように、照射部分の結合剤の重合が促進されるため、砥粒被覆率が減少するとともに結合度が上昇するという作用が生じる。つまり、両者共に砥粒被覆率を減少させる作用を有する一方、紫外線を照射した場合は照射された部分が軟らかくなり、赤外線を照射した場合は照射された部分が硬くなる。それゆえ、軟らかいワークを研削する砥石の研削性を調整する場合には紫外線を選択し、硬いワークを研削する砥石の研削性を調整する場合には赤外線を選択するといったように、ワークの硬さに応じて、紫外線または赤外線を適宜選択することができる。
【００５９】
また、紫外線照射は親水化処理であり、赤外線照射は疎水化処理であるため、疎水性の砥粒を用いた砥石に対しては紫外線照射の方が効果が大きく、親水性の砥粒を用いた砥石に対しては赤外線照射の方が効果が大きい。つまり、研削性調整対象の砥石に用いられている砥粒が疎水性であるか親水性であるかに応じて、紫外線または赤外線を適宜選択することもできる。
【００６０】
紫外線または赤外線を適宜選択したい場合、図１５に示す如く、紫外線照射装置２と赤外線照射装置３を併設し、いずれか一方を選択して使用可能なレジノイド砥石の研削性調整装置１１を構成すれば好適である。なお、この場合、赤外線照射装置３に対し、赤外線照射装置３から照射された赤外線Ｒを平行光にする光学素子４と、赤外線Ｒの研削面ＧＰからの反射光Ｒ１の波長をモニタリングするモニタリング装置７と、反射光Ｒ１をモニタリング装置７に向かわせるプリズム７１とが設けられる。
【００６１】
また、実施例においては、レジノイド砥石「ＧＣ＃６００Ｊ１１Ｂ８０Ｗ（２０５．０×１９．０×５０．８０）」を用いたが、これに限定されるものではなく、全てのレジノイド砥石の研削性調整を調整することができる。また、実施例においては、レジノイド砥石の研削面全面に対して研削性調整を施したが、研削面に対して部分的に研削性調整を施すこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明にかかるレジノイド砥石の研削性調整装置の一例を示す図である。
【図２】図１の研削性調整装置による作用を説明するための図である。
【図３】実施例における研削性調整装置を示す図である。
【図４】紫外線照射前後の砥石研削面の拡大写真である。
【図５】紫外線照射前後の砥石研削面のＳＥＭ写真である。
【図６】紫外線照射前後の砥石研削面をレーザー顕微鏡で解析した結果を示す図である。
【図７】試験２における研削内容を説明するための図である。
【図８】試験２における研削内容を説明するための図である。
【図９】試験２において得られた切込み量と背分力の関係を示す図である。
【図１０】試験３における磨耗量測定方法を説明するための図である。
【図１１】試験３において得られた研削比と表面粗さを示す図である。
【図１２】試験４において得られたドレス量と最大切込み量が１５μｍになった時の最大研削抵抗値との関係を示す図である。
【図１３】試験５において得られた切込み量と研削抵抗背分力の関係を示す図である。
【図１４】試験５において得られた分力比を示す図である。
【図１５】変形例にかかるレジノイド砥石の研削性調整装置を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
Ｇ レジノイド砥石
ＧＰ 研削面
Ｐ 紫外線
Ｐ１ 紫外線の反射光
１ レジノイド砥石の研削性調整装置
２ 紫外線照射装置
２１ 照射口
４ 光学素子
６ 制御装置
７ モニタリング装置
７１ プリズム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射時間が１０分以内でかつ照射エネルギーが１ｋＷ・ｈ／ｍ２〜１００ｋＷ・ｈ／ｍ２となる光をレジノイド砥石の研削面に対して照射し、当該研削面近傍における結合剤による砥粒の被覆率を減少させることで研削性を調整することを特徴とするレジノイド砥石の研削性調整方法。
【請求項２】
前記光として波長が１００ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線を用い、前記研削面近傍における結合剤の分子鎖を切断することによって、前記被覆率を減少させるとともに、前記研削面近傍における結合剤の結合度を低下させることを特徴とする請求項１に記載のレジノイド砥石の研削性調整方法。
【請求項３】
前記光として波長が０．７μｍ〜１ｍｍの赤外線を用い、前記研削面近傍における結合剤の重合を促進させることによって、前記被覆率を減少させるとともに、前記研削面近傍における結合剤の結合度を上昇させることを特徴とする請求項１に記載のレジノイド砥石の研削性調整方法。
【請求項４】
レジノイド砥石の研削面に対して、照射時間が１０分以内でかつ照射エネルギーが１ｋＷ・ｈ／ｍ２〜１００ｋＷ・ｈ／ｍ２となる光を照射し得る光照射装置と、
前記光照射装置の照射口前方に配置され、前記光照射装置から照射された光を平行光にする光学素子と、
前記光照射装置を駆動制御する制御装置と、を含んでなることを特徴とするレジノイド砥石の研削性調整装置。
【請求項５】
前記光照射装置は、照射時間が１０分以内でかつ照射エネルギーが１ｋＷ・ｈ／ｍ２〜１００ｋＷ・ｈ／ｍ２となる紫外線を照射し得る紫外線照射装置と、照射時間が１０分以内でかつ照射エネルギーが１ｋＷ・ｈ／ｍ２〜１００ｋＷ・ｈ／ｍ２となる赤外線を照射し得る赤外線照射装置とからなり、
前記光学素子は、前記紫外線照射装置の照射口前方に配置された紫外線用光学素子と、前記赤外線照射装置の照射口前方に配置された赤外線用光学素子とからなり、
前記制御装置は、前記紫外線照射装置および前記赤外線照射装置のいずれか一方を駆動制御するようになっていることを特徴とする請求項４に記載のレジノイド砥石の研削性調整装置。
【請求項６】
前記光照射装置が照射した光の前記研削面からの反射光を受けて、当該反射光の波長をモニタリングするモニタリング装置をさらに含んでおり、
前記制御装置は、前記モニタリング装置によってモニタリングされた前記反射光の波長に応じて、前記光照射装置を駆動制御するようになっていることを特徴とする請求項４または５に記載のレジノイド砥石の研削性調整装置。
【請求項１】
照射時間が１０分以内でかつ照射エネルギーが１ｋＷ・ｈ／ｍ２〜１００ｋＷ・ｈ／ｍ２となる光をレジノイド砥石の研削面に対して照射し、当該研削面近傍における結合剤による砥粒の被覆率を減少させることで研削性を調整することを特徴とするレジノイド砥石の研削性調整方法。
【請求項２】
前記光として波長が１００ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線を用い、前記研削面近傍における結合剤の分子鎖を切断することによって、前記被覆率を減少させるとともに、前記研削面近傍における結合剤の結合度を低下させることを特徴とする請求項１に記載のレジノイド砥石の研削性調整方法。
【請求項３】
前記光として波長が０．７μｍ〜１ｍｍの赤外線を用い、前記研削面近傍における結合剤の重合を促進させることによって、前記被覆率を減少させるとともに、前記研削面近傍における結合剤の結合度を上昇させることを特徴とする請求項１に記載のレジノイド砥石の研削性調整方法。
【請求項４】
レジノイド砥石の研削面に対して、照射時間が１０分以内でかつ照射エネルギーが１ｋＷ・ｈ／ｍ２〜１００ｋＷ・ｈ／ｍ２となる光を照射し得る光照射装置と、
前記光照射装置の照射口前方に配置され、前記光照射装置から照射された光を平行光にする光学素子と、
前記光照射装置を駆動制御する制御装置と、を含んでなることを特徴とするレジノイド砥石の研削性調整装置。
【請求項５】
前記光照射装置は、照射時間が１０分以内でかつ照射エネルギーが１ｋＷ・ｈ／ｍ２〜１００ｋＷ・ｈ／ｍ２となる紫外線を照射し得る紫外線照射装置と、照射時間が１０分以内でかつ照射エネルギーが１ｋＷ・ｈ／ｍ２〜１００ｋＷ・ｈ／ｍ２となる赤外線を照射し得る赤外線照射装置とからなり、
前記光学素子は、前記紫外線照射装置の照射口前方に配置された紫外線用光学素子と、前記赤外線照射装置の照射口前方に配置された赤外線用光学素子とからなり、
前記制御装置は、前記紫外線照射装置および前記赤外線照射装置のいずれか一方を駆動制御するようになっていることを特徴とする請求項４に記載のレジノイド砥石の研削性調整装置。
【請求項６】
前記光照射装置が照射した光の前記研削面からの反射光を受けて、当該反射光の波長をモニタリングするモニタリング装置をさらに含んでおり、
前記制御装置は、前記モニタリング装置によってモニタリングされた前記反射光の波長に応じて、前記光照射装置を駆動制御するようになっていることを特徴とする請求項４または５に記載のレジノイド砥石の研削性調整装置。
【図１】
【図２】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１５】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１０】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１５】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１０】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−５２０８５（Ｐ２０１０−５２０８５Ａ）
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１８９０９（Ｐ２００８−２１８９０９）
【出願日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２０年３月３日 社団法人精密工学会発行の「２００８年度精密工学会春季大会 学術講演会 講演論文集」に発表
【出願人】（５９８０３１２６８）株式会社クリスタル光学 (11)
【出願人】（５９３００６６３０）学校法人立命館 (359)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２８日（２００８．８．２８）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成２０年３月３日 社団法人精密工学会発行の「２００８年度精密工学会春季大会 学術講演会 講演論文集」に発表
【出願人】（５９８０３１２６８）株式会社クリスタル光学 (11)
【出願人】（５９３００６６３０）学校法人立命館 (359)
【Ｆターム（参考）】
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