超砥粒砥石、砥粒コート剤、ビトリファイド砥石用超砥粒の製造方法、および、砥粒コート剤の製造方法
【課題】超砥粒の脱落が少なく耐脱落性の高い超砥粒砥石を提供する。
【解決手段】砥粒コート工程Ｐ１において、超砥粒３４に酸化物微粒子分散液が塗布された状態で乾燥および焼成を行うことで複数の酸化物微粒子３６が表面に固着された超砥粒３４が得られ、成形工程Ｐ３においてその超砥粒３４およびビトリファイドボンドを用いて成形され、焼成工程Ｐ４において焼成されることにより、超砥粒３４はその表面に固着された酸化物微粒子３６を介してビトリファイドボンド結合剤３２に結合されているので、その超砥粒３４の表面に固着された酸化物微粒子３６によるアンカー効果によって、超砥粒３４の脱落が少なく耐久性の高い超砥粒砥石１０が得られる。
【解決手段】砥粒コート工程Ｐ１において、超砥粒３４に酸化物微粒子分散液が塗布された状態で乾燥および焼成を行うことで複数の酸化物微粒子３６が表面に固着された超砥粒３４が得られ、成形工程Ｐ３においてその超砥粒３４およびビトリファイドボンドを用いて成形され、焼成工程Ｐ４において焼成されることにより、超砥粒３４はその表面に固着された酸化物微粒子３６を介してビトリファイドボンド結合剤３２に結合されているので、その超砥粒３４の表面に固着された酸化物微粒子３６によるアンカー効果によって、超砥粒３４の脱落が少なく耐久性の高い超砥粒砥石１０が得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超砥粒を結合剤を用いて結合させて成る超砥粒砥石、特にカムシャフトの研削や超高速研削等の高負荷研削に適した超砥粒砥石、それに用いられる超砥粒の表面に酸化物微粒子を固着させる砥粒コート剤、酸化物微粒子を固着させた超砥粒の製造方法、砥粒コート剤の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ビトリファイド超砥粒砥石は、５００乃至１０００℃程度の焼成温度でビトリファイドボンドを溶融させることで超砥粒を結合させるため、レジンボンドを用いる場合に比較して、砥粒保持力すなわち超砥粒とビトリファイドボンドとの間の接着力が得られる。たとえば、ＣＢＮ砥粒では、Ｂ元素や合成工程で添加された触媒中のＫ或いはＮａ元素等がその表面に存在することから、それらの元素がビトリファイドボンドと反応し、その化学的結合力が砥粒保持力を高めていると考えられている。
【０００３】
ところで、カムシャフトの研削や超高速研削等の高負荷研削になると、未だビトリファイドボンドとＣＢＮ砥粒との間の密着力が十分ではなく、ＣＢＮ砥粒の脱落が発生し易くなり、砥石寿命が十分に得られないという不都合があった。
【０００４】
これに対し、ＣＢＮ砥粒の表面にＡｌ2 Ｏ3 やＳｉＯ2 等の金属酸化物皮膜を０．１〜１０μｍ程度の厚みで被覆し、その金属酸化物皮膜を介してＣＢＮ砥粒をビトリファイドボンドに結合させるようにしたビトリファイドＣＢＮ砥石が提案されている。たとえば、特許文献１がそれである。
【特許文献１】特開平７−１０８４６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の金属酸化物皮膜で被覆されたＣＢＮ砥粒を用いたビトリファイドＣＢＮ砥石では、ＣＢＮ砥粒の脱落性はある程度改善されるものの、種々の高負荷研削に対しては未だ十分とは言えない場合があった。ＣＢＮ砥粒は高硬度であると同時に高価であり、未だ切削可能であるのに脱落することで、切削加工の経済性を低下させていた。
【０００６】
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、超砥粒の脱落が少なく耐脱落性の高い超砥粒砥石、砥粒コート剤、ビトリファイド砥石用超砥粒の製造方法、および、砥粒コート剤の製造方法を提供することにある。
【０００７】
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、無機酸化物微粒子分散液を超砥粒に塗布して乾燥および焼成を施すことにより、酸化物微粒子を超砥粒の表面に被覆状態で固着することができ、その酸化物微粒子が表面に固着された超砥粒をビトリファイドボンドで結合したビトリファイド超砥粒砥石を作成して、そのビトリファイド超砥粒砥石で高負荷研削を行うと、従来よりも大幅に超砥粒の脱落性が改善さ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】
【０００８】
すなわち、請求項１にかかる発明の要旨とするところは、超砥粒を結合剤を用いて結合させた超砥粒砥石であって、前記超砥粒は、酸化物微粒子分散液が塗布された状態で乾燥および焼成を行うことで酸化物微粒子が表面に固着され、該酸化物微粒子を介して前記結合剤により結合されていることにある。
【０００９】
また、請求項２にかかる発明の要旨とするところは、請求項１に係る発明において、前記酸化物微粒子は、一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素) にて表されるものであることにある。
【００１０】
また、請求項３にかかる発明の要旨とするところは、請求項１又は２に係る発明において、前記酸化物微粒子は１００ｎｍ以下の平均粒子径を有し、該酸化物微粒子により前記超砥粒の表面に形成される酸化物微粒子膜は５０乃至２００ｎｍの範囲内の膜厚を有するものであることにある。
【００１１】
また、請求項４にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至３のいずれか１に係る発明において、前記結合剤はビトリファイドボンドであることにある。
【００１２】
また、請求項５にかかる発明の要旨とするところは、請求項４に係る発明において、前記ビトリファイドボンドは、前記酸化物微粒子を構成するものと同様の酸化物を主成分として含むものである。
【００１３】
また、請求項６にかかる発明の要旨とするところは、ビトリファイド超砥粒砥石に用いられる超砥粒の表面に酸化物微粒子を固着させるために該砥粒の表面に予め塗布される砥粒コート剤であって、最終組成が一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素) にて表される酸化物微粒子となるものであることにある。
【００１４】
また、請求項７にかかる発明の要旨とするところは、ビトリファイド超砥粒砥石に用いられる、表面に酸化物微粒子が固着された超砥粒の製造方法であって、最終組成が一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素) にて表される酸化物微粒子となる酸化物微粒子分散液を前記超砥粒に塗布し、該酸化物微粒子分散液が塗布された超砥粒を乾燥および焼成することにある。
【００１５】
また、請求項８にかかる発明の要旨とするところは、ビトリファイド超砥粒砥石に用いられる超砥粒の表面に酸化物微粒子を固着させるための砥粒コート剤の製造方法であって、酸化物微粒子分散液を、単独で又は複数混合して得ることにある。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に係る発明の超砥粒砥石によれば、超砥粒は、酸化物微粒子分散液が塗布された状態で乾燥および焼成を行うことで複数の酸化物微粒子が表面に固着され、その酸化物微粒子を介して前記結合剤により結合されていることから、超砥粒表面に固着された酸化物微粒子によるアンカー効果によって、その超砥粒の脱落が少なく耐久性の高い超砥粒砥石が得られる。
【００１７】
また、請求項２に係る発明の超砥粒砥石によれば、前記超砥粒の表面に固着された酸化物微粒子は、一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素) にて表されるものであることから、このような金属酸化物微粒子は化学的或いは熱的にも安定であり、高負荷研削においても超砥粒の脱落が好適に防止される。
【００１８】
また、請求項３に係る発明の超砥粒砥石によれば、前記酸化物微粒子は１００ｎｍ以下の平均粒子径を有し、その酸化物微粒子により形成される酸化物微粒子膜は５０乃至２００ｎｍの範囲内の膜厚を有するものであることから、超砥粒の表面から突き出た１００ｎｍ以下の平均粒子径の酸化物微粒子によるアンカー効果によって超砥粒の耐脱落性が高められ、５０乃至２００ｎｍの範囲内の膜厚の酸化物微粒子によって超砥粒の組成元素の結合剤への拡散、たとえばＢ元素のビトリファイドボンド中への拡散が抑制されて、超砥粒と結合剤との間の層間剥離の発生が好適に防止される。
【００１９】
また、請求項４に係る発明の超砥粒砥石によれば、前記結合剤はビトリファイドボンドであることから、超砥粒の表面からビトリファイドボンド中へ突き出た複数の酸化物微粒子によるアンカー効果によって、超砥粒の脱落が少なく耐脱落性の高い超砥粒砥石が得られる。
【００２０】
また、請求項５にかかる発明の超砥粒砥石によれば、前記ビトリファイドボンドは、前記酸化物微粒子を構成するものと同様の酸化物を主成分として含むものであることから、超砥粒の表面に固着された酸化物粒子とビトリファイドボンドとの間において高い結合力が得られる。
【００２１】
また、請求項６にかかる発明の砥粒コート剤によれば、ビトリファイド超砥粒砥石に用いられる超砥粒の表面に酸化物微粒子を固着させるために該砥粒の表面に予め塗布され、乾燥および焼成が施されると、最終組成が一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素) にて表される酸化物微粒子が得られる。
【００２２】
また、請求項７にかかる発明のビトリファイド超砥粒砥石に用いられる、表面に酸化物微粒子が固着された超砥粒の製造方法によれば、最終組成が一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素) にて表される酸化物微粒子となる酸化物微粒子分散液を前記超砥粒に塗布し、該酸化物微粒子分散液が塗布された超砥粒を乾燥および焼成することで、表面に酸化物微粒子が固着された超砥粒が得られる。
【００２３】
また、請求項８にかかる発明のビトリファイド超砥粒砥石に用いられる超砥粒の表面に酸化物微粒子を固着させるための砥粒コート剤の製造方法によれば酸化物微粒子分散液を、単独で又は複数混合することにより、砥粒コート剤が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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】
【００２５】
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超砥粒砥石１０を示す正面図である。超砥粒砥石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、本実施例の超砥粒砥石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。
【００２６】
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［平均粒子径２５０μｍ］乃至３２０００メッシュ［平均粒子径０．５μｍ］の範囲内の大きさのものが好適に用いられる。
【００２７】
図３は、ビトリファイド砥石構造により構成された上記砥材層３０の断面構成の一例であって、その内部におけるビトリファイドボンド３２と超砥粒３４との結合状態を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の表面には、酸化物微粒子３６により構成される酸化物微粒子膜３８により表面が固着状態で覆われている。この酸化物微粒子膜３８は、後述のように、無機酸化物の微粒子が分散された酸化物微粒子分散液が塗布された状態で乾燥および焼成を行うことで形成される。なお、図３の砥材層３０の断面において、４０は気孔である。
【００２８】
図４は、上記超砥粒砥石１０の製造方法の一例の要部を説明する工程図である。図４において、先ず、砥粒コート工程Ｐ１では、たとえばＣＢＮ砥粒である超砥粒３４に対して無機酸化物微粒子を含む酸化物微粒子分散液を塗布し、その無機酸化物分散液が表面に塗布された超砥粒３４を乾燥し、焼成することにより、多数の酸化物微粒子３６がほぼ隙間無く一面にすなわち膜状に固着された酸化物微粒子膜３８が超砥粒３４の表面に形成される。
【００２９】
図５乃至図８は、上記砥粒コート工程Ｐ１を実施するための相互に異なる４つの方法、すなわち砥粒コート剤( 液) １を作成し、それを用いて超砥粒３４の表面にジルコニア微粒子を固着する方法、砥粒コート剤２を作成し、それを用いて超砥粒３４の表面にシリカ微粒子を固着する方法、砥粒コート剤３を作成し、それを用いて超砥粒３４の表面にチタニア微粒子を固着する方法、砥粒コート剤４を作成し、それを用いて超砥粒３４の表面にジルコニア微粒子を固着する方法の内容をそれぞれ詳しく説明している。
【００３０】
図５に示す砥粒コート工程では、キレート処理工程Ｐ１１ａにおいて、アセチルアセトンでテトラブトキシジルコニウムのキレート処理を行う。このキレート処理により、密着性或いは固着性に寄与するアルキル基が残されて維持される。続く、加水分解工程Ｐ１２ａにおいて、そのキレート処理物１ｍｏｌに対して、Ｈ2 Ｏとして４ｍｏｌの塩酸酸性のイオン交換水を投入することで、アルコキシドが加水分解されて微粒子が生成される。次いで、攪拌工程Ｐ１３ａにおいて、１０時間以上攪拌することにより、最終組成がジルコニアとなる酸化物微粒子分散液である砥粒コート剤１を作成する。この砥粒コート剤１には、微細なジルコニア粒子が分散した状態で含まれる。そして、塗布工程Ｐ１４ａにおいて、２０ｇ程度の上記砥粒コート剤１にたとえば＃８０( １８０μｍ) 程度のＣＢＮ砥粒４０ｇを浸漬し、濾過することでコーティングする。そして、乾燥・焼成工程Ｐ１５ａにおいて、１２０℃で６０分の乾燥を行った後、５００℃の温度にて３０分の大気中焼成を施すことで、無機酸化物微粒子であるジルコニアが固着し、そのジルコニアにより膜状に構成された酸化物微粒子膜３８により強固に被覆されたＣＢＮ砥粒が得られる。無機酸化物微粒子を単に分散させた分散液では、超砥粒の表面に固着できないが、上記キレート処理により、密着性或いは固着強度を高めるためのアルキル基が残されていることから、超砥粒３４の表面にジルコニア微粒子が強固に固着される。
【００３１】
図６に示す砥粒コート工程では、酸化物微粒子分散液( Ａ）調整工程Ｐ１１ｂにおいて、焼成後の組成割合がＳｉＯ2 ７５〜１００重量％、ＺｒＯ2 ０〜１５重量％、Ｂ2 Ｏ3 ０〜１５重量％であり、且つ、総酸化物重量濃度が１．０〜１５重量％に調整された、金属アルコキシド縮合により得られた、酸化物微粒子分散液( Ａ）が作成される。次いで、混合工程Ｐ１２ｂにおいて、２０ｎｍ程度のシリカ微粒子を含むシリカゾル液( Ｂ）を、必要に応じてイソプロピルアルコールと共に、上記酸化物微粒子分散液( Ａ）に対して投入し、その酸化物微粒子分散液( Ａ）中のＳｉＯ2 ：シリカゾル液( Ｂ）中のＳｉＯ2 ＝１：１〜１：３となるように混合し、砥粒コート剤２を作成する。そして、塗布工程Ｐ１３ｂにおいて、前記塗布工程Ｐ１４ａと同様に、２０ｇ程度の上記砥粒コート剤２にたとえば＃８０( １８０μｍ) 程度のＣＢＮ砥粒４０ｇを浸漬し、濾過することでコーティングする。そして、乾燥・焼成工程Ｐ１４ｂにおいて、前記乾燥・焼成工程Ｐ１５ａと同様に、１２０℃で６０分の乾燥を行った後、５００℃の温度にて３０分の大気中焼成を施すことで、酸化物微粒子であるシリカが固着し、そのシリカにより膜状に構成された酸化物微粒子膜３８により強固に被覆されたＣＢＮ砥粒が得られる。酸化物微粒子を単に分散させた分散液では、超砥粒の表面に固着できないが、上記酸化物微粒子分散液( Ａ）調整工程Ｐ１１ｂで調整された酸化物微粒子分散液( Ａ）により、密着性或いは固着強度を高めるためのアルコキシドのアルキル基が調整されていることから、超砥粒３４の表面にシリカ微粒子が強固に固着される。
【００３２】
図７に示す砥粒コート工程では、酸化物微粒子分散液( Ａ）調整工程Ｐ１１ｃにおいて、焼成後の組成割合がＳｉＯ2 ７５〜１００重量％、ＺｒＯ2 ０〜１５重量％、Ｂ2 Ｏ3 ０〜１５重量％、Ａｌ2 Ｏ3 ０〜５重量％であり、且つ、総酸化物重量濃度が１．０〜１５重量％に調整された、金属アルコキシド縮合により得られた、酸化物微粒子分散液( Ａ）が作成される。次いで、混合工程Ｐ１２ｃにおいて、２０ｎｍ程度の酸化チタンＴｉＯ2 微粒子を含む市販のＴｉＯ2 分散液( Ｂ）を、必要に応じてイソプロピルアルコールと共に、上記酸化物微粒子分散液( Ａ）に対して投入し、その酸化物微粒子分散液( Ａ）中のＳｉＯ2 ：ＴｉＯ2 分散液( Ｂ）中のＴｉＯ2 ＝１：１〜１：３となるように混合し、砥粒コート剤３を作成する。そして、塗布工程Ｐ１３ｃにおいて、前記塗布工程Ｐ１４ａと同様に、２０ｇ程度の上記砥粒コート剤３にたとえば＃８０( １８０μｍ) 程度のＣＢＮ砥粒４０ｇを浸漬し、濾過することでコーティングする。そして、乾燥・焼成工程Ｐ１４ｃにおいて、前記乾燥・焼成工程Ｐ１５ａと同様に、１２０℃で６０分の乾燥を行った後、５００℃の温度にて３０分の大気中焼成を施すことで、酸化物微粒子であるＴｉＯ2 微粒子が固着し、そのＴｉＯ2 微粒子により膜状に構成された酸化物微粒子膜３８により強固に被覆されたＣＢＮ砥粒が得られる。酸化物微粒子を単に分散させた分散液では、超砥粒の表面に固着できないが、上記酸化物微粒子( Ａ）調整工程Ｐ１１ｃで調整された酸化物微粒子分散液( Ａ）により、密着性或いは固着強度を高めるためのアルコキシドのアルキル基が調整されていることから、超砥粒３４の表面にチタニア微粒子が強固に固着される。
【００３３】
図８に示す砥粒コート工程では、酸化物微粒子分散液( Ａ）調整工程Ｐ１１ｄにおいて、焼成後の組成割合がＳｉＯ2 ７５〜１００重量％、ＺｒＯ2 ０〜１５重量％、Ｂ2 Ｏ3 ０〜１５重量％、Ａｌ2 Ｏ3 ０〜５重量％であり、且つ、総酸化物重量濃度が１．０〜１５重量％に調整された、金属アルコキシド縮合により得られた、酸化物微粒子分散液( Ａ）が作成される。次いで、混合工程Ｐ１２ｄにおいて、ジルコニアスラリー( Ｂ）を、必要に応じてイソプロピルアルコールと共に、上記酸化物微粒子分散液( Ａ）に対して投入し、その酸化物微粒子分散液( Ａ）中のＳｉＯ2 ：ジルコニアスラリー( Ｂ）中のＺｒＯ2 ＝１：１〜１：３となるように混合し、砥粒コート剤４を作成する。そして、塗布工程Ｐ１３ｄにおいて、前記塗布工程Ｐ１４ａと同様に、２０ｇ程度の上記砥粒コート剤４にたとえば＃８０( １８０μｍ) 程度のＣＢＮ砥粒４０ｇを浸漬し、濾過することでコーティングする。そして、乾燥・焼成工程Ｐ１４ｄにおいて、前記乾燥・焼成工程Ｐ１５ａと同様に、１２０℃で６０分の乾燥を行った後、５００℃の温度にて３０分の大気中焼成を施すことで、酸化物微粒子であるジルコニア微粒子が固着し、そのジルコニア微粒子により膜状に構成された酸化物微粒子膜３８により強固に被覆されたＣＢＮ砥粒が得られる。酸化物微粒子を単位分散させた分散液では、超砥粒の表面に固着できないが、上記酸化物微粒子分散液( Ａ）調整工程Ｐ１１ｄで調整された酸化物微粒子分散液( Ａ）により、密着性或いは固着強度を高めるためのアルコキシドのアルキル基が調整されていることから、超砥粒３４の表面にジルコニア微粒子が強固に固着される。
【００３４】
図４に戻って、原料調合工程Ｐ２では、ビトリファイド砥石片２６の原料である砥粒として上記砥粒コート工程Ｐ１で得られた酸化物微粒子が固着されたＣＢＮ砥粒３４と、ＺｒＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系、Ｂ2 Ｏ3 −Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系、ＬｉＯ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系などの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成形用バインダー( 粘結剤或いは糊量）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、上記気孔形成剤は、必ずしも用いられなくてよく、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。
【００３５】
［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
【００３６】
［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
【００３７】
次いで、成形工程Ｐ３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Ｐ４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。
【００３８】
次いで、貼着工程Ｐ５では、予め作製された台金１８の外周面２４に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Ｐ６では、上記ビトリファイド砥石片２６が貼着された台金１８すなわち超砥粒砥石１０の表面をドレッシング工具や切削工具を用いて、その超砥粒砥石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。なお、ビトリファイド砥石片２６は、焼成工程Ｐ３を終えた時点において上記の削り代だけ大きい所定の寸法となるように作製する。以上の各工程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に貼着された超砥粒砥石１０が製造される。
【００３９】
図９は、上記製造された超砥粒砥石１０の使用状態の一例を示す図であって、上記超砥粒砥石１０が装着された円筒研削盤１２により被削材（カムシャフト）１０４を研削している状態を要部を切り欠いて示した側面図である。図７において、円筒研削盤１２は、基台であるベッド１０６と、そのベッド１０６の上に設けられ図示しない心押台の心押軸との間で楕円型カム形状の被削材１０４を挟持して紙面に垂直な軸心Ｗ２まわりに回転駆動する主軸を有する主軸台１０８と、サーボモータ１１０により一対のレール１１２に沿って軸心Ｗ２と平行な方向に移動可能且つサーボモータ１１４により一対のレール１１６に沿って軸心Ｗ２に直行する方向Ｙに移動可能なテーブル１２０と、そのテーブル１２０の上に設けられモータ１２２によりプーリー１２４、ベルト１２６、およびプーリー１２８を介して紙面に垂直な軸心Ｗ３まわりに回転駆動させられる回転主軸１３０を備える砥石台１３２と、図示しないポンプにより供給されるクーラント（兼研削液）が所定の圧力で噴射させられる一対のノズル１３４、１３６とを、備えている。超砥粒砥石１０は、自身の回転軸心Ｗと上記軸心Ｗ３を一致させた状態で回転主軸１３０に取り付けられている。この円筒研削盤１２による研削加工は、一方のノズル１３４から回転している超砥粒砥石１０と被削材１０４との間の研削点Ｐにクーラントが供給されるとともに他方のノズル１３６から超砥粒砥石１０の研削面２０にクーラントが噴射されながら、砥石台１３２が被削材１０４に向かって方向Ｙに移動されることによって、回転する超砥粒砥石１０の研削面２０により被削材１０４が研削されるようになっている。この際、超砥粒砥石１０には、ノズル１３６により研削点Ｐから超砥粒砥石１０の回転方向Ｒと逆方向の離れた位置でクーラントが吹き付けられることにより研削面２０が洗浄されるようになっている。
【００４０】
以上のように構成された超砥粒砥石１０のビトリファイド砥石片２６の砥材層３０は、前述のように、ジルコニア微粒子、シリカ微粒子、チタニア微粒子等の酸化物微粒子３６から成る酸化物微粒子膜３８が表面に強固に固着された超砥粒３４がビトリファイドボンド３２により結合されることにより構成されているので、その超砥粒３４の表面において突き出す細かな酸化物微粒子３６のアンカー効果と、上記酸化物微粒子膜３８による超砥粒３４の構成元素たとえば硼素Ｂのビトリファイドボンド３２中への拡散の抑制効果とによって、超砥粒３４の保持力が高められ、その超砥粒３４の脱落が少なく超砥粒砥石１０の耐久性が高められる。以下において、本出願人等が行った研削性能評価試験１、研削性能評価試験２、砥粒表面観察試験、砥粒濡れ性試験について、それぞれ説明する。
【００４１】
[ 研削性能評価試験１]
表面に酸化物微粒子膜を固着させた超砥粒を用いたビトリファイド砥石( 実施例砥石）を以下に示す条件で製作し、その研削性能評価を以下に示す条件で、表面に酸化物微粒子膜を固着させない( 表面処理のない) 超砥粒を用いた以外は同様の条件で製作した比較例砥石と対比して行った。
【００４２】
( 実施例砥石および比較例砥石の製作条件)
以下の材料を用いて前述の原料調合工程Ｐ２、成形工程Ｐ３、焼成工程Ｐ４と同様の条件を用いて、寸法２０５ｍｍφ×１３ｍｍＴ×７６．２ｍｍＨ（３ｘ）の実施例砥石および比較例砥石をそれぞれ製作した。
・砥石スペック 砥粒：ＣＢＮ＃８０、集中度２００、結合度Ｍ
・砥石構造 砥粒率：５０％、ボンド率：１８％、気孔率：３２％
・結合剤 ＺｒＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系ビトリファイドボンド( 結晶化ガラス）・砥粒 酸化物微粒子が表面に固着されない未処理の砥粒
・砥粒 ジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒
【００４３】
( 実施例砥石および比較例砥石の研削試験条件)
以下の条件で研削を実行したときの消費電力値、ワークの面粗度、砥石磨耗量をそれぞれ測定し、それぞれから評価を行った。図１０、図１１、図１２は、上記研削性能評価試験１の結果を示している。●印は酸化物微粒子が表面に固着されない未処理の砥粒を用いた比較例砥石の値を、■印はジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒を用いた実施例砥石の値をそれぞれ示している。
・研削盤 日立製作所製の平面研削盤ＧＨＬＢ３０６−４
・砥石寸法 ２０５ｍｍφ×１３ｍｍＴ×７６．２ｍｍＨ（３ｘ）
・被削材 工具鋼ＳＫＤ１１（１００ｍｍ×１０ｍｍ×Ｔ）
・切込み 片側５μｍ／１パス
・送り速度 ２０ｍｍ／ｍｉｎ
・研削液 ノリタケクールＳＥＣ−７００
・ドレス ５０ｍｍφシープナーを用いた２μｍ／切込
【００４４】
図１０は、比較例砥石と実施例砥石とを用いた研削において、被削材の研削量ｍｍと、そのときに実施例砥石又は比較例砥石を回転駆動する研削盤のモータの消費電力値ｋｗとの関係を、それぞれ示している。同じ研削量を得るために消費電力値が低い方が、切れ味が良いことを示す。図１０によれば、ジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒を用いた実施例砥石の方が、消費電力値が少なく、切れ味がよい。図１１は、比較例砥石と実施例砥石とを用いた研削において、被削材の研削量ｍｍと、そのときに実施例砥石又は比較例砥石により研削された被削材の面粗度Ｒａとの関係を、それぞれ示している。図１１によれば、ジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒を用いた実施例砥石の方が、いずれの研削量においても良好な( 小さい) 面粗度Ｒａが得られる。図１２は、比較例砥石と実施例砥石とを用いた研削において、被削材の研削量ｍｍと、そのときに用いられた実施例砥石又は比較例砥石の磨耗量μｍとの関係を、それぞれ示している。図１２によれば、ジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒を用いた実施例砥石は、比較例砥石に比較して、初期磨耗量はやや多いものの、研削量が５ｍｍを超えると少なくなってトータルの磨耗量が少なく、高い砥粒保持力が得られている。以上のことから、ジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒を用いた実施例砥石によれば、切れ味が向上し、砥石磨耗も少なく、良好な研削性能が得られる。
【００４５】
[ 研削性能評価試験２]
研削性能評価試験１と比較して、ビトリファイドボンドがとしてＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系ビトリファイドボンド( 結晶化なし）が用いられ、酸化物微粒子としてシリカ( ＳｉＯ2 ）微粒子が用いられている点は相違するが、他の条件は同様である。また、実施例砥石および比較例砥石の研削試験条件は、研削性能評価試験１と同様である。その研削試験条件で研削を実行したときの消費電力値、ワークの面粗度、砥石磨耗量をそれぞれ測定し、それぞれから評価を行った。図１３、図１４、図１５は、上記研削性能評価試験２の結果を示している。◆印は酸化物微粒子が表面に固着されない未処理の砥粒を用いた比較例砥石の値を、▲印はシリカ( ＳｉＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒を用いた実施例砥石の値をそれぞれ示している。
【００４６】
( 実施例砥石および比較例砥石の製作条件)
以下の材料を用いて前述の原料調合工程Ｐ２、成形工程Ｐ３、焼成工程Ｐ４と同様の条件を用いて、寸法２０５ｍｍφ×１３ｍｍＴ×７６．２ｍｍＨ（３ｘ）の実施例砥石および比較例砥石をそれぞれ製作した。
・砥石スペック 砥粒：ＣＢＮ＃８０、集中度２００、結合度Ｍ
・砥石構造 砥粒率：５０％、ボンド率：１８％、気孔率：３２％
・結合剤 ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系ビトリファイドボンド( 結晶化なし）
・砥粒 酸化物微粒子が表面に固着されない未処理の砥粒
・砥粒 シリカ( ＳｉＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒
【００４７】
図１３は、比較例砥石と実施例砥石とを用いた研削において、被削材の研削量ｍｍと、そのときに実施例砥石又は比較例砥石を回転駆動する研削盤のモータの消費電力値ｋｗとの関係を、それぞれ示している。同じ研削量を得るために消費電力値が低い方が、切れ味が良いことを示す。図１３によれば、シリカ( ＳｉＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒を用いた実施例砥石の方が、消費電力値が少なく、切れ味がよい。図１４は、比較例砥石と実施例砥石とを用いた研削において、被削材の研削量ｍｍと、そのときに実施例砥石又は比較例砥石により研削された被削材の面粗度Ｒａとの関係を、それぞれ示している。図１４によれば、シリカ( ＳｉＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒を用いた実施例砥石と比較例砥石とは、相互に同等の良好な( 小さい) 面粗度Ｒａが得られる。図１５は、比較例砥石と実施例砥石とを用いた研削において、被削材の研削量ｍｍと、そのときに用いられた実施例砥石又は比較例砥石の磨耗量μｍとの関係を、それぞれ示している。図１５によれば、シリカ( ＳｉＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒を用いた実施例砥石と比較例砥石とは、同等の磨耗量が得られている。以上のことから、シリカ( ＳｉＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒を用いた実施例砥石によれば、切れ味が向上し、砥石としても良好な研削性能が得られる。
【００４８】
[ 砥粒表面観察試験]
図６に示す工程と同様の工程を用いて、砥粒コート剤２を作成するとともに、その砥粒コート剤２を用いてＣＢＮ砥粒に表面にシリカ( ＳｉＯ2 ）微粒子を表面に固着させ、そのＣＢＮ砥粒の表面を６００００倍で電子顕微鏡写真を撮影した。図１６は、その表面状態を示している。また、図５に示す工程と同様の工程を用いて、砥粒コート剤１を作成するとともに、その砥粒コート剤１を用いて＃８０のダイヤモンド砥粒の表面にジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子を表面に固着させ、そのダイヤモンド砥粒の表面を６００００倍で電子顕微鏡写真を撮影した。図１７は、その表面状態を示している。図１６では、ＣＢＮ砥粒の表面に、比較的均一な大きさすなわち数十ｎｍφ程度のシリカ( ＳｉＯ2 ）微粒子が緻密に固着されていることが観察される。図１７では、ダイヤモンド砥粒の表面に、比較的均一な大きさすなわち数十ｎｍφ程度のジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子が緻密に固着されていることが観察される。
【００４９】
[ 砥粒濡れ性試験]
図５に示す工程と同様の工程を用いて、砥粒コート剤１を作成するとともに、その砥粒コート剤１を用いて＃８０のＣＢＮ砥粒の表面にジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子を表面に固着させることにより、表面にジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子を表面に固着させたＣＢＮ砥粒を用意するとともに、酸化物微粒子膜を表面に固着させない( 表面処理のない) ＣＢＮ砥粒とを用意した。次いで、前記ＺｒＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系ビトリファイドボンドを４０乃至６０μｍ程度の厚みに塗布した基板を用意し、その基板の上に上記表面にジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子を表面に固着させたＣＢＮ砥粒と、酸化物微粒子膜を表面に固着させない( 表面処理のない) ＣＢＮ砥粒とを、所定の密度でそれぞれ載置した状態で前記焼成工程Ｐ４と同様の条件で焼成を行った後、表面にジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子を表面に固着させたＣＢＮ砥粒と溶融したビトリファイドボンドとの間の濡れ状態と、酸化物微粒子膜を表面に固着させないＣＢＮ砥粒と溶融したビトリファイドボンドとの間の濡れ状態と、それぞれ観察した。図１８は、表面にジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子を表面に固着させたＣＢＮ砥粒と溶融したビトリファイドボンドとの間の濡れ状態を示す、２００倍の電子顕微鏡写真を示し、図１９は、酸化物微粒子膜を表面に固着させないＣＢＮ砥粒と溶融したビトリファイドボンドとの間の濡れ状態を示す、２００倍の電子顕微鏡写真を示している。図１９に示されるように、酸化物微粒子膜を表面に固着させないＣＢＮ砥粒からはＢ元素がビトリファイドボンド中へ拡散し、Ｂ元素の高濃度領域ではガラスの溶融が促進されるので、ＣＢＮ砥粒がほぼ埋没した状態が観察されるのに対し、図１８に示されるように、表面にジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子を表面に固着させたＣＢＮ砥粒では、その多数のジルコニア微粒子により形成された酸化物微粒子膜が形成されて上記Ｂ元素の拡散が抑制されるので、そのＣＢＮ砥粒の表面とビトリファイドボンドとの間の濡れが観察されない。
【００５０】
上述のように、本実施例の超砥粒砥石１０によれば、砥粒コート工程Ｐ１において、超砥粒３４に酸化物微粒子分散液が塗布された状態で乾燥および焼成を行うことで複数の酸化物微粒子３６が表面に固着された超砥粒３４が得られ、成形工程Ｐ３においてその超砥粒３４およびビトリファイドボンドを用いて成形され、焼成工程Ｐ４において焼成されることにより、超砥粒３４はその表面に固着された酸化物微粒子３６を介してビトリファイドボンド結合剤３２に結合されているので、その超砥粒３４の表面に固着された酸化物微粒子３６によるアンカー効果によって、超砥粒３４の脱落が少なく耐久性の高い超砥粒砥石１０が得られる。
【００５１】
また、本実施例の超砥粒砥石１０によれば、超砥粒３４の表面に固着された酸化物微粒子３６は、一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素) にて表されるものであることから、このような金属酸化物微粒子は化学的或いは熱的にも安定であり、高負荷研削においても超砥粒３４の脱落が好適に防止される。
【００５２】
また、本実施例の超砥粒砥石１０によれば、超砥粒３４の表面に固着された酸化物微粒子３６は、１００ｎｍ以下の平均粒子径を有し、その酸化物微粒子３６により形成される酸化物微粒子膜３８は５０乃至２００ｎｍの範囲内の膜厚を有するものであることから、超砥粒３４の表面から突き出た１００ｎｍ以下の平均粒子径の酸化物微粒子３６によるアンカー効果によって超砥粒３４の耐脱落性が高められ、５０乃至２００ｎｍの範囲内の膜厚の酸化物微粒子３８によって超砥粒３４の組成元素の結合剤３２への拡散、たとえばＢ元素のビトリファイドボンド中への拡散が抑制されて、超砥粒３４と結合剤３２との間の層間剥離の発生が好適に防止される。
【００５３】
また、本実施例の超砥粒砥石１０によれば、結合剤３２はビトリファイドボンドであることから、超砥粒３４の表面からビトリファイドボンド中へ突き出た複数の酸化物微粒子３６によるアンカー効果によって、超砥粒３４の脱落が少なく耐脱落性の高い超砥粒砥石１０が得られる。
【００５４】
また、本実施例の超砥粒砥石１０によれば、結合剤３２としてのビトリファイドボンドは、酸化物微粒子３６を構成するものと同様の酸化物を主成分として含むものであることから、超砥粒３４の表面に固着された酸化物粒子３６とビトリファイドボンドとの間において高い結合力が得られる。たとえば、酸化物粒子３６がシリカ( ＳｉＯ2 ）微粒子であれば、結合剤３２としてＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系ビトリファイドボンドが用いられ、酸化物粒子３６がジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子であれば、結合剤３２としてＺｒＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系ビトリファイドボンドが用いられる。
【００５５】
また、本実施例の砥粒コート剤１、２、３、４によれば、超砥粒砥石１０に用いられる超砥粒３４の表面に酸化物微粒子３６を固着させるためにその砥粒３４の表面に予め塗布され、乾燥および焼成が施されると、最終組成が一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素) にて表される酸化物微粒子３６が得られる。
【００５６】
また、本実施例の超砥粒砥石１０に用いられる、表面に酸化物微粒子３６が固着された超砥粒３４の製造方法によれば、最終組成が一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素) にて表される酸化物微粒子３６となる酸化物微粒子分散液( 砥粒コート剤１、２、３、４) を前記超砥粒３４に塗布し、その酸化物微粒子分散液が塗布された超砥粒３４を乾燥し且つ焼成することで、表面に酸化物微粒子３６が固着された超砥粒３４が得られる。
【００５７】
また、本実施例の超砥粒砥石１０に用いられる、超砥粒３４の表面に酸化物微粒子３６を固着させるための砥粒コート剤の製造方法によれば、一般式Ｍ（ＯＲ）ｎ（ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素、Ｒはアルキル基) で表される、金属アルコキシドを出発原料とし、加水分解法で得られた縮重合物若しくは酸化物微粒子を含む酸化物微粒子分散液を、単独で又は複数混合することにより、砥粒コート剤１、２、３、４が得られる。
【００５８】
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。
【００５９】
たとえば、前述の実施例において、超砥粒３４の表面に固着された酸化物微粒子膜３８を構成する酸化物微粒子３６として、ジルコニア微粒子、シリカ微粒子、チタニア微粒子が用いられていたが、アルミナ微粒子などの他の金属酸化物微粒子であってもよい。
【００６０】
また、前述の実施例において、超砥粒３４としてＣＢＮ砥粒が用いられていたが、ダイヤモンド砥粒であっても差し支えない。また、結合剤３２としてビトリファイドボンドが用いられていたが、樹脂ボンドであってもよい。樹脂ボンドであっても、超砥粒３４の表面に固着された酸化物微粒子３６のアンカー効果によって、同様に超砥粒３４の保持力が高められる。
【００６１】
また、前述の実施例において、超砥粒砥石１０の台金１８に貼り着けられたビトリファイド砥石片２６の砥材層３０が、表面に酸化物微粒子３６が固着された超砥粒３４が結合剤３２により結合されたビトリファイド超砥粒砥石に対応していたが、下地層２８を備えないものや、砥材層３０が円周方向に連続して備えるものや、全体としてカップ状を成すものなど、他の形式のビトリファイド超砥粒砥石であってもよい。また、上記台金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。
【００６２】
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】
【００６３】
【図１】本実施例の製造方法によって製造された超砥粒砥石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の超砥粒砥石を構成するビトリファイド砥石片の砥材層３０内の構成を拡大して説明する模式図である。
【図４】超砥粒砥石の製造方法の要部を説明する工程図である。
【図５】図４の砥粒コート工程を詳しく説明する工程の一例を示す図である。
【図６】図４の砥粒コート工程を詳しく説明する工程の他の例を示す図である。
【図７】図４の砥粒コート工程を詳しく説明する工程の他の例を示す図である。
【図８】図４の砥粒コート工程を詳しく説明する工程の他の例を示す図である。
【図９】図１のビトリファイド超砥粒砥石ホイールの使用状態の一例を示す図であって、超砥粒砥石が装着された円筒研削盤により被削材（カムシャフト）を研削している状態を要部を切り欠いて示した側面図である。
【図１０】図４と同様の工程を経て得られた、ジルコニア微粒子が固着された超砥粒を含む超砥粒砥石の切れ味を評価するために測定された、研削量に対する消費電力値を示す図である。
【図１１】図４と同様の工程を経て得られた、ジルコニア微粒子が固着された超砥粒を含む超砥粒砥石の研削面を評価するために測定された、研削量に対する面粗度Ｒａを示す図である。
【図１２】図４と同様の工程を経て得られた、ジルコニア微粒子が固着された超砥粒を含む超砥粒砥石の耐久性を評価するために測定された、研削量に対する砥石磨耗量を示す図である。
【図１３】図４と同様の工程を経て得られた、シリカ微粒子が固着された超砥粒を含む超砥粒砥石の切れ味を評価するために測定された、研削量に対する消費電力値を示す図である。
【図１４】図４と同様の工程を経て得られた、シリカ微粒子が固着された超砥粒を含む超砥粒砥石の研削面を評価するために測定された、研削量に対する面粗度Ｒａを示す図である。
【図１５】図４と同様の工程を経て得られた、シリカ微粒子が固着された超砥粒を含む超砥粒砥石の耐久性を評価するために測定された、研削量に対する砥石磨耗量を示す図である。
【図１６】図６と同様の工程を経て得られた、ＣＢＮ砥粒の表面に固着されたシリカ微粒子を示すために撮影された、６００００倍の電子顕微鏡写真を示す図である。
【図１７】図５と同様の工程を経て得られた、ダイヤモンド砥粒の表面に固着されたジルコニア微粒子を示すために撮影された、６００００倍の電子顕微鏡写真を示す図である。
【図１８】図５と同様の工程を経て得られた、ジルコニア微粒子が固着されたＣＢＮ砥粒のビトリファイドボンドに対する濡れ性を示すために撮影された、２００倍の電子顕微鏡写真を示す図である。
【図１９】図１８と対比するために、酸化物微粒子が固着されていないＣＢＮ砥粒のビトリファイドボンドに対する濡れ性を示すために撮影された、２００倍の電子顕微鏡写真を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０：超砥粒砥石
２６：ビトリファイド砥石片
３０：砥材層( ビトリファイド超砥粒砥石)
３２：結合剤( ビトリファイドボンド)
３４：超砥粒( ＣＢＮ砥粒、ダイヤモンド砥粒)
３６：酸化物微粒子
３８：酸化物微粒子膜
４０：気孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超砥粒を結合剤を用いて結合させて成る超砥粒砥石、特にカムシャフトの研削や超高速研削等の高負荷研削に適した超砥粒砥石、それに用いられる超砥粒の表面に酸化物微粒子を固着させる砥粒コート剤、酸化物微粒子を固着させた超砥粒の製造方法、砥粒コート剤の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ビトリファイド超砥粒砥石は、５００乃至１０００℃程度の焼成温度でビトリファイドボンドを溶融させることで超砥粒を結合させるため、レジンボンドを用いる場合に比較して、砥粒保持力すなわち超砥粒とビトリファイドボンドとの間の接着力が得られる。たとえば、ＣＢＮ砥粒では、Ｂ元素や合成工程で添加された触媒中のＫ或いはＮａ元素等がその表面に存在することから、それらの元素がビトリファイドボンドと反応し、その化学的結合力が砥粒保持力を高めていると考えられている。
【０００３】
ところで、カムシャフトの研削や超高速研削等の高負荷研削になると、未だビトリファイドボンドとＣＢＮ砥粒との間の密着力が十分ではなく、ＣＢＮ砥粒の脱落が発生し易くなり、砥石寿命が十分に得られないという不都合があった。
【０００４】
これに対し、ＣＢＮ砥粒の表面にＡｌ2 Ｏ3 やＳｉＯ2 等の金属酸化物皮膜を０．１〜１０μｍ程度の厚みで被覆し、その金属酸化物皮膜を介してＣＢＮ砥粒をビトリファイドボンドに結合させるようにしたビトリファイドＣＢＮ砥石が提案されている。たとえば、特許文献１がそれである。
【特許文献１】特開平７−１０８４６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の金属酸化物皮膜で被覆されたＣＢＮ砥粒を用いたビトリファイドＣＢＮ砥石では、ＣＢＮ砥粒の脱落性はある程度改善されるものの、種々の高負荷研削に対しては未だ十分とは言えない場合があった。ＣＢＮ砥粒は高硬度であると同時に高価であり、未だ切削可能であるのに脱落することで、切削加工の経済性を低下させていた。
【０００６】
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、超砥粒の脱落が少なく耐脱落性の高い超砥粒砥石、砥粒コート剤、ビトリファイド砥石用超砥粒の製造方法、および、砥粒コート剤の製造方法を提供することにある。
【０００７】
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、無機酸化物微粒子分散液を超砥粒に塗布して乾燥および焼成を施すことにより、酸化物微粒子を超砥粒の表面に被覆状態で固着することができ、その酸化物微粒子が表面に固着された超砥粒をビトリファイドボンドで結合したビトリファイド超砥粒砥石を作成して、そのビトリファイド超砥粒砥石で高負荷研削を行うと、従来よりも大幅に超砥粒の脱落性が改善さ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】
【０００８】
すなわち、請求項１にかかる発明の要旨とするところは、超砥粒を結合剤を用いて結合させた超砥粒砥石であって、前記超砥粒は、酸化物微粒子分散液が塗布された状態で乾燥および焼成を行うことで酸化物微粒子が表面に固着され、該酸化物微粒子を介して前記結合剤により結合されていることにある。
【０００９】
また、請求項２にかかる発明の要旨とするところは、請求項１に係る発明において、前記酸化物微粒子は、一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素) にて表されるものであることにある。
【００１０】
また、請求項３にかかる発明の要旨とするところは、請求項１又は２に係る発明において、前記酸化物微粒子は１００ｎｍ以下の平均粒子径を有し、該酸化物微粒子により前記超砥粒の表面に形成される酸化物微粒子膜は５０乃至２００ｎｍの範囲内の膜厚を有するものであることにある。
【００１１】
また、請求項４にかかる発明の要旨とするところは、請求項１乃至３のいずれか１に係る発明において、前記結合剤はビトリファイドボンドであることにある。
【００１２】
また、請求項５にかかる発明の要旨とするところは、請求項４に係る発明において、前記ビトリファイドボンドは、前記酸化物微粒子を構成するものと同様の酸化物を主成分として含むものである。
【００１３】
また、請求項６にかかる発明の要旨とするところは、ビトリファイド超砥粒砥石に用いられる超砥粒の表面に酸化物微粒子を固着させるために該砥粒の表面に予め塗布される砥粒コート剤であって、最終組成が一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素) にて表される酸化物微粒子となるものであることにある。
【００１４】
また、請求項７にかかる発明の要旨とするところは、ビトリファイド超砥粒砥石に用いられる、表面に酸化物微粒子が固着された超砥粒の製造方法であって、最終組成が一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素) にて表される酸化物微粒子となる酸化物微粒子分散液を前記超砥粒に塗布し、該酸化物微粒子分散液が塗布された超砥粒を乾燥および焼成することにある。
【００１５】
また、請求項８にかかる発明の要旨とするところは、ビトリファイド超砥粒砥石に用いられる超砥粒の表面に酸化物微粒子を固着させるための砥粒コート剤の製造方法であって、酸化物微粒子分散液を、単独で又は複数混合して得ることにある。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に係る発明の超砥粒砥石によれば、超砥粒は、酸化物微粒子分散液が塗布された状態で乾燥および焼成を行うことで複数の酸化物微粒子が表面に固着され、その酸化物微粒子を介して前記結合剤により結合されていることから、超砥粒表面に固着された酸化物微粒子によるアンカー効果によって、その超砥粒の脱落が少なく耐久性の高い超砥粒砥石が得られる。
【００１７】
また、請求項２に係る発明の超砥粒砥石によれば、前記超砥粒の表面に固着された酸化物微粒子は、一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素) にて表されるものであることから、このような金属酸化物微粒子は化学的或いは熱的にも安定であり、高負荷研削においても超砥粒の脱落が好適に防止される。
【００１８】
また、請求項３に係る発明の超砥粒砥石によれば、前記酸化物微粒子は１００ｎｍ以下の平均粒子径を有し、その酸化物微粒子により形成される酸化物微粒子膜は５０乃至２００ｎｍの範囲内の膜厚を有するものであることから、超砥粒の表面から突き出た１００ｎｍ以下の平均粒子径の酸化物微粒子によるアンカー効果によって超砥粒の耐脱落性が高められ、５０乃至２００ｎｍの範囲内の膜厚の酸化物微粒子によって超砥粒の組成元素の結合剤への拡散、たとえばＢ元素のビトリファイドボンド中への拡散が抑制されて、超砥粒と結合剤との間の層間剥離の発生が好適に防止される。
【００１９】
また、請求項４に係る発明の超砥粒砥石によれば、前記結合剤はビトリファイドボンドであることから、超砥粒の表面からビトリファイドボンド中へ突き出た複数の酸化物微粒子によるアンカー効果によって、超砥粒の脱落が少なく耐脱落性の高い超砥粒砥石が得られる。
【００２０】
また、請求項５にかかる発明の超砥粒砥石によれば、前記ビトリファイドボンドは、前記酸化物微粒子を構成するものと同様の酸化物を主成分として含むものであることから、超砥粒の表面に固着された酸化物粒子とビトリファイドボンドとの間において高い結合力が得られる。
【００２１】
また、請求項６にかかる発明の砥粒コート剤によれば、ビトリファイド超砥粒砥石に用いられる超砥粒の表面に酸化物微粒子を固着させるために該砥粒の表面に予め塗布され、乾燥および焼成が施されると、最終組成が一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素) にて表される酸化物微粒子が得られる。
【００２２】
また、請求項７にかかる発明のビトリファイド超砥粒砥石に用いられる、表面に酸化物微粒子が固着された超砥粒の製造方法によれば、最終組成が一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素) にて表される酸化物微粒子となる酸化物微粒子分散液を前記超砥粒に塗布し、該酸化物微粒子分散液が塗布された超砥粒を乾燥および焼成することで、表面に酸化物微粒子が固着された超砥粒が得られる。
【００２３】
また、請求項８にかかる発明のビトリファイド超砥粒砥石に用いられる超砥粒の表面に酸化物微粒子を固着させるための砥粒コート剤の製造方法によれば酸化物微粒子分散液を、単独で又は複数混合することにより、砥粒コート剤が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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】
【００２５】
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超砥粒砥石１０を示す正面図である。超砥粒砥石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、本実施例の超砥粒砥石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。
【００２６】
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［平均粒子径２５０μｍ］乃至３２０００メッシュ［平均粒子径０．５μｍ］の範囲内の大きさのものが好適に用いられる。
【００２７】
図３は、ビトリファイド砥石構造により構成された上記砥材層３０の断面構成の一例であって、その内部におけるビトリファイドボンド３２と超砥粒３４との結合状態を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の表面には、酸化物微粒子３６により構成される酸化物微粒子膜３８により表面が固着状態で覆われている。この酸化物微粒子膜３８は、後述のように、無機酸化物の微粒子が分散された酸化物微粒子分散液が塗布された状態で乾燥および焼成を行うことで形成される。なお、図３の砥材層３０の断面において、４０は気孔である。
【００２８】
図４は、上記超砥粒砥石１０の製造方法の一例の要部を説明する工程図である。図４において、先ず、砥粒コート工程Ｐ１では、たとえばＣＢＮ砥粒である超砥粒３４に対して無機酸化物微粒子を含む酸化物微粒子分散液を塗布し、その無機酸化物分散液が表面に塗布された超砥粒３４を乾燥し、焼成することにより、多数の酸化物微粒子３６がほぼ隙間無く一面にすなわち膜状に固着された酸化物微粒子膜３８が超砥粒３４の表面に形成される。
【００２９】
図５乃至図８は、上記砥粒コート工程Ｐ１を実施するための相互に異なる４つの方法、すなわち砥粒コート剤( 液) １を作成し、それを用いて超砥粒３４の表面にジルコニア微粒子を固着する方法、砥粒コート剤２を作成し、それを用いて超砥粒３４の表面にシリカ微粒子を固着する方法、砥粒コート剤３を作成し、それを用いて超砥粒３４の表面にチタニア微粒子を固着する方法、砥粒コート剤４を作成し、それを用いて超砥粒３４の表面にジルコニア微粒子を固着する方法の内容をそれぞれ詳しく説明している。
【００３０】
図５に示す砥粒コート工程では、キレート処理工程Ｐ１１ａにおいて、アセチルアセトンでテトラブトキシジルコニウムのキレート処理を行う。このキレート処理により、密着性或いは固着性に寄与するアルキル基が残されて維持される。続く、加水分解工程Ｐ１２ａにおいて、そのキレート処理物１ｍｏｌに対して、Ｈ2 Ｏとして４ｍｏｌの塩酸酸性のイオン交換水を投入することで、アルコキシドが加水分解されて微粒子が生成される。次いで、攪拌工程Ｐ１３ａにおいて、１０時間以上攪拌することにより、最終組成がジルコニアとなる酸化物微粒子分散液である砥粒コート剤１を作成する。この砥粒コート剤１には、微細なジルコニア粒子が分散した状態で含まれる。そして、塗布工程Ｐ１４ａにおいて、２０ｇ程度の上記砥粒コート剤１にたとえば＃８０( １８０μｍ) 程度のＣＢＮ砥粒４０ｇを浸漬し、濾過することでコーティングする。そして、乾燥・焼成工程Ｐ１５ａにおいて、１２０℃で６０分の乾燥を行った後、５００℃の温度にて３０分の大気中焼成を施すことで、無機酸化物微粒子であるジルコニアが固着し、そのジルコニアにより膜状に構成された酸化物微粒子膜３８により強固に被覆されたＣＢＮ砥粒が得られる。無機酸化物微粒子を単に分散させた分散液では、超砥粒の表面に固着できないが、上記キレート処理により、密着性或いは固着強度を高めるためのアルキル基が残されていることから、超砥粒３４の表面にジルコニア微粒子が強固に固着される。
【００３１】
図６に示す砥粒コート工程では、酸化物微粒子分散液( Ａ）調整工程Ｐ１１ｂにおいて、焼成後の組成割合がＳｉＯ2 ７５〜１００重量％、ＺｒＯ2 ０〜１５重量％、Ｂ2 Ｏ3 ０〜１５重量％であり、且つ、総酸化物重量濃度が１．０〜１５重量％に調整された、金属アルコキシド縮合により得られた、酸化物微粒子分散液( Ａ）が作成される。次いで、混合工程Ｐ１２ｂにおいて、２０ｎｍ程度のシリカ微粒子を含むシリカゾル液( Ｂ）を、必要に応じてイソプロピルアルコールと共に、上記酸化物微粒子分散液( Ａ）に対して投入し、その酸化物微粒子分散液( Ａ）中のＳｉＯ2 ：シリカゾル液( Ｂ）中のＳｉＯ2 ＝１：１〜１：３となるように混合し、砥粒コート剤２を作成する。そして、塗布工程Ｐ１３ｂにおいて、前記塗布工程Ｐ１４ａと同様に、２０ｇ程度の上記砥粒コート剤２にたとえば＃８０( １８０μｍ) 程度のＣＢＮ砥粒４０ｇを浸漬し、濾過することでコーティングする。そして、乾燥・焼成工程Ｐ１４ｂにおいて、前記乾燥・焼成工程Ｐ１５ａと同様に、１２０℃で６０分の乾燥を行った後、５００℃の温度にて３０分の大気中焼成を施すことで、酸化物微粒子であるシリカが固着し、そのシリカにより膜状に構成された酸化物微粒子膜３８により強固に被覆されたＣＢＮ砥粒が得られる。酸化物微粒子を単に分散させた分散液では、超砥粒の表面に固着できないが、上記酸化物微粒子分散液( Ａ）調整工程Ｐ１１ｂで調整された酸化物微粒子分散液( Ａ）により、密着性或いは固着強度を高めるためのアルコキシドのアルキル基が調整されていることから、超砥粒３４の表面にシリカ微粒子が強固に固着される。
【００３２】
図７に示す砥粒コート工程では、酸化物微粒子分散液( Ａ）調整工程Ｐ１１ｃにおいて、焼成後の組成割合がＳｉＯ2 ７５〜１００重量％、ＺｒＯ2 ０〜１５重量％、Ｂ2 Ｏ3 ０〜１５重量％、Ａｌ2 Ｏ3 ０〜５重量％であり、且つ、総酸化物重量濃度が１．０〜１５重量％に調整された、金属アルコキシド縮合により得られた、酸化物微粒子分散液( Ａ）が作成される。次いで、混合工程Ｐ１２ｃにおいて、２０ｎｍ程度の酸化チタンＴｉＯ2 微粒子を含む市販のＴｉＯ2 分散液( Ｂ）を、必要に応じてイソプロピルアルコールと共に、上記酸化物微粒子分散液( Ａ）に対して投入し、その酸化物微粒子分散液( Ａ）中のＳｉＯ2 ：ＴｉＯ2 分散液( Ｂ）中のＴｉＯ2 ＝１：１〜１：３となるように混合し、砥粒コート剤３を作成する。そして、塗布工程Ｐ１３ｃにおいて、前記塗布工程Ｐ１４ａと同様に、２０ｇ程度の上記砥粒コート剤３にたとえば＃８０( １８０μｍ) 程度のＣＢＮ砥粒４０ｇを浸漬し、濾過することでコーティングする。そして、乾燥・焼成工程Ｐ１４ｃにおいて、前記乾燥・焼成工程Ｐ１５ａと同様に、１２０℃で６０分の乾燥を行った後、５００℃の温度にて３０分の大気中焼成を施すことで、酸化物微粒子であるＴｉＯ2 微粒子が固着し、そのＴｉＯ2 微粒子により膜状に構成された酸化物微粒子膜３８により強固に被覆されたＣＢＮ砥粒が得られる。酸化物微粒子を単に分散させた分散液では、超砥粒の表面に固着できないが、上記酸化物微粒子( Ａ）調整工程Ｐ１１ｃで調整された酸化物微粒子分散液( Ａ）により、密着性或いは固着強度を高めるためのアルコキシドのアルキル基が調整されていることから、超砥粒３４の表面にチタニア微粒子が強固に固着される。
【００３３】
図８に示す砥粒コート工程では、酸化物微粒子分散液( Ａ）調整工程Ｐ１１ｄにおいて、焼成後の組成割合がＳｉＯ2 ７５〜１００重量％、ＺｒＯ2 ０〜１５重量％、Ｂ2 Ｏ3 ０〜１５重量％、Ａｌ2 Ｏ3 ０〜５重量％であり、且つ、総酸化物重量濃度が１．０〜１５重量％に調整された、金属アルコキシド縮合により得られた、酸化物微粒子分散液( Ａ）が作成される。次いで、混合工程Ｐ１２ｄにおいて、ジルコニアスラリー( Ｂ）を、必要に応じてイソプロピルアルコールと共に、上記酸化物微粒子分散液( Ａ）に対して投入し、その酸化物微粒子分散液( Ａ）中のＳｉＯ2 ：ジルコニアスラリー( Ｂ）中のＺｒＯ2 ＝１：１〜１：３となるように混合し、砥粒コート剤４を作成する。そして、塗布工程Ｐ１３ｄにおいて、前記塗布工程Ｐ１４ａと同様に、２０ｇ程度の上記砥粒コート剤４にたとえば＃８０( １８０μｍ) 程度のＣＢＮ砥粒４０ｇを浸漬し、濾過することでコーティングする。そして、乾燥・焼成工程Ｐ１４ｄにおいて、前記乾燥・焼成工程Ｐ１５ａと同様に、１２０℃で６０分の乾燥を行った後、５００℃の温度にて３０分の大気中焼成を施すことで、酸化物微粒子であるジルコニア微粒子が固着し、そのジルコニア微粒子により膜状に構成された酸化物微粒子膜３８により強固に被覆されたＣＢＮ砥粒が得られる。酸化物微粒子を単位分散させた分散液では、超砥粒の表面に固着できないが、上記酸化物微粒子分散液( Ａ）調整工程Ｐ１１ｄで調整された酸化物微粒子分散液( Ａ）により、密着性或いは固着強度を高めるためのアルコキシドのアルキル基が調整されていることから、超砥粒３４の表面にジルコニア微粒子が強固に固着される。
【００３４】
図４に戻って、原料調合工程Ｐ２では、ビトリファイド砥石片２６の原料である砥粒として上記砥粒コート工程Ｐ１で得られた酸化物微粒子が固着されたＣＢＮ砥粒３４と、ＺｒＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系、Ｂ2 Ｏ3 −Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系、ＬｉＯ−Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 系などの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成形用バインダー( 粘結剤或いは糊量）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、上記気孔形成剤は、必ずしも用いられなくてよく、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。
【００３５】
［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
【００３６】
［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
【００３７】
次いで、成形工程Ｐ３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Ｐ４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。
【００３８】
次いで、貼着工程Ｐ５では、予め作製された台金１８の外周面２４に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Ｐ６では、上記ビトリファイド砥石片２６が貼着された台金１８すなわち超砥粒砥石１０の表面をドレッシング工具や切削工具を用いて、その超砥粒砥石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。なお、ビトリファイド砥石片２６は、焼成工程Ｐ３を終えた時点において上記の削り代だけ大きい所定の寸法となるように作製する。以上の各工程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に貼着された超砥粒砥石１０が製造される。
【００３９】
図９は、上記製造された超砥粒砥石１０の使用状態の一例を示す図であって、上記超砥粒砥石１０が装着された円筒研削盤１２により被削材（カムシャフト）１０４を研削している状態を要部を切り欠いて示した側面図である。図７において、円筒研削盤１２は、基台であるベッド１０６と、そのベッド１０６の上に設けられ図示しない心押台の心押軸との間で楕円型カム形状の被削材１０４を挟持して紙面に垂直な軸心Ｗ２まわりに回転駆動する主軸を有する主軸台１０８と、サーボモータ１１０により一対のレール１１２に沿って軸心Ｗ２と平行な方向に移動可能且つサーボモータ１１４により一対のレール１１６に沿って軸心Ｗ２に直行する方向Ｙに移動可能なテーブル１２０と、そのテーブル１２０の上に設けられモータ１２２によりプーリー１２４、ベルト１２６、およびプーリー１２８を介して紙面に垂直な軸心Ｗ３まわりに回転駆動させられる回転主軸１３０を備える砥石台１３２と、図示しないポンプにより供給されるクーラント（兼研削液）が所定の圧力で噴射させられる一対のノズル１３４、１３６とを、備えている。超砥粒砥石１０は、自身の回転軸心Ｗと上記軸心Ｗ３を一致させた状態で回転主軸１３０に取り付けられている。この円筒研削盤１２による研削加工は、一方のノズル１３４から回転している超砥粒砥石１０と被削材１０４との間の研削点Ｐにクーラントが供給されるとともに他方のノズル１３６から超砥粒砥石１０の研削面２０にクーラントが噴射されながら、砥石台１３２が被削材１０４に向かって方向Ｙに移動されることによって、回転する超砥粒砥石１０の研削面２０により被削材１０４が研削されるようになっている。この際、超砥粒砥石１０には、ノズル１３６により研削点Ｐから超砥粒砥石１０の回転方向Ｒと逆方向の離れた位置でクーラントが吹き付けられることにより研削面２０が洗浄されるようになっている。
【００４０】
以上のように構成された超砥粒砥石１０のビトリファイド砥石片２６の砥材層３０は、前述のように、ジルコニア微粒子、シリカ微粒子、チタニア微粒子等の酸化物微粒子３６から成る酸化物微粒子膜３８が表面に強固に固着された超砥粒３４がビトリファイドボンド３２により結合されることにより構成されているので、その超砥粒３４の表面において突き出す細かな酸化物微粒子３６のアンカー効果と、上記酸化物微粒子膜３８による超砥粒３４の構成元素たとえば硼素Ｂのビトリファイドボンド３２中への拡散の抑制効果とによって、超砥粒３４の保持力が高められ、その超砥粒３４の脱落が少なく超砥粒砥石１０の耐久性が高められる。以下において、本出願人等が行った研削性能評価試験１、研削性能評価試験２、砥粒表面観察試験、砥粒濡れ性試験について、それぞれ説明する。
【００４１】
[ 研削性能評価試験１]
表面に酸化物微粒子膜を固着させた超砥粒を用いたビトリファイド砥石( 実施例砥石）を以下に示す条件で製作し、その研削性能評価を以下に示す条件で、表面に酸化物微粒子膜を固着させない( 表面処理のない) 超砥粒を用いた以外は同様の条件で製作した比較例砥石と対比して行った。
【００４２】
( 実施例砥石および比較例砥石の製作条件)
以下の材料を用いて前述の原料調合工程Ｐ２、成形工程Ｐ３、焼成工程Ｐ４と同様の条件を用いて、寸法２０５ｍｍφ×１３ｍｍＴ×７６．２ｍｍＨ（３ｘ）の実施例砥石および比較例砥石をそれぞれ製作した。
・砥石スペック 砥粒：ＣＢＮ＃８０、集中度２００、結合度Ｍ
・砥石構造 砥粒率：５０％、ボンド率：１８％、気孔率：３２％
・結合剤 ＺｒＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系ビトリファイドボンド( 結晶化ガラス）・砥粒 酸化物微粒子が表面に固着されない未処理の砥粒
・砥粒 ジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒
【００４３】
( 実施例砥石および比較例砥石の研削試験条件)
以下の条件で研削を実行したときの消費電力値、ワークの面粗度、砥石磨耗量をそれぞれ測定し、それぞれから評価を行った。図１０、図１１、図１２は、上記研削性能評価試験１の結果を示している。●印は酸化物微粒子が表面に固着されない未処理の砥粒を用いた比較例砥石の値を、■印はジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒を用いた実施例砥石の値をそれぞれ示している。
・研削盤 日立製作所製の平面研削盤ＧＨＬＢ３０６−４
・砥石寸法 ２０５ｍｍφ×１３ｍｍＴ×７６．２ｍｍＨ（３ｘ）
・被削材 工具鋼ＳＫＤ１１（１００ｍｍ×１０ｍｍ×Ｔ）
・切込み 片側５μｍ／１パス
・送り速度 ２０ｍｍ／ｍｉｎ
・研削液 ノリタケクールＳＥＣ−７００
・ドレス ５０ｍｍφシープナーを用いた２μｍ／切込
【００４４】
図１０は、比較例砥石と実施例砥石とを用いた研削において、被削材の研削量ｍｍと、そのときに実施例砥石又は比較例砥石を回転駆動する研削盤のモータの消費電力値ｋｗとの関係を、それぞれ示している。同じ研削量を得るために消費電力値が低い方が、切れ味が良いことを示す。図１０によれば、ジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒を用いた実施例砥石の方が、消費電力値が少なく、切れ味がよい。図１１は、比較例砥石と実施例砥石とを用いた研削において、被削材の研削量ｍｍと、そのときに実施例砥石又は比較例砥石により研削された被削材の面粗度Ｒａとの関係を、それぞれ示している。図１１によれば、ジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒を用いた実施例砥石の方が、いずれの研削量においても良好な( 小さい) 面粗度Ｒａが得られる。図１２は、比較例砥石と実施例砥石とを用いた研削において、被削材の研削量ｍｍと、そのときに用いられた実施例砥石又は比較例砥石の磨耗量μｍとの関係を、それぞれ示している。図１２によれば、ジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒を用いた実施例砥石は、比較例砥石に比較して、初期磨耗量はやや多いものの、研削量が５ｍｍを超えると少なくなってトータルの磨耗量が少なく、高い砥粒保持力が得られている。以上のことから、ジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒を用いた実施例砥石によれば、切れ味が向上し、砥石磨耗も少なく、良好な研削性能が得られる。
【００４５】
[ 研削性能評価試験２]
研削性能評価試験１と比較して、ビトリファイドボンドがとしてＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系ビトリファイドボンド( 結晶化なし）が用いられ、酸化物微粒子としてシリカ( ＳｉＯ2 ）微粒子が用いられている点は相違するが、他の条件は同様である。また、実施例砥石および比較例砥石の研削試験条件は、研削性能評価試験１と同様である。その研削試験条件で研削を実行したときの消費電力値、ワークの面粗度、砥石磨耗量をそれぞれ測定し、それぞれから評価を行った。図１３、図１４、図１５は、上記研削性能評価試験２の結果を示している。◆印は酸化物微粒子が表面に固着されない未処理の砥粒を用いた比較例砥石の値を、▲印はシリカ( ＳｉＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒を用いた実施例砥石の値をそれぞれ示している。
【００４６】
( 実施例砥石および比較例砥石の製作条件)
以下の材料を用いて前述の原料調合工程Ｐ２、成形工程Ｐ３、焼成工程Ｐ４と同様の条件を用いて、寸法２０５ｍｍφ×１３ｍｍＴ×７６．２ｍｍＨ（３ｘ）の実施例砥石および比較例砥石をそれぞれ製作した。
・砥石スペック 砥粒：ＣＢＮ＃８０、集中度２００、結合度Ｍ
・砥石構造 砥粒率：５０％、ボンド率：１８％、気孔率：３２％
・結合剤 ＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系ビトリファイドボンド( 結晶化なし）
・砥粒 酸化物微粒子が表面に固着されない未処理の砥粒
・砥粒 シリカ( ＳｉＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒
【００４７】
図１３は、比較例砥石と実施例砥石とを用いた研削において、被削材の研削量ｍｍと、そのときに実施例砥石又は比較例砥石を回転駆動する研削盤のモータの消費電力値ｋｗとの関係を、それぞれ示している。同じ研削量を得るために消費電力値が低い方が、切れ味が良いことを示す。図１３によれば、シリカ( ＳｉＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒を用いた実施例砥石の方が、消費電力値が少なく、切れ味がよい。図１４は、比較例砥石と実施例砥石とを用いた研削において、被削材の研削量ｍｍと、そのときに実施例砥石又は比較例砥石により研削された被削材の面粗度Ｒａとの関係を、それぞれ示している。図１４によれば、シリカ( ＳｉＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒を用いた実施例砥石と比較例砥石とは、相互に同等の良好な( 小さい) 面粗度Ｒａが得られる。図１５は、比較例砥石と実施例砥石とを用いた研削において、被削材の研削量ｍｍと、そのときに用いられた実施例砥石又は比較例砥石の磨耗量μｍとの関係を、それぞれ示している。図１５によれば、シリカ( ＳｉＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒を用いた実施例砥石と比較例砥石とは、同等の磨耗量が得られている。以上のことから、シリカ( ＳｉＯ2 ）微粒子が表面に固着された砥粒を用いた実施例砥石によれば、切れ味が向上し、砥石としても良好な研削性能が得られる。
【００４８】
[ 砥粒表面観察試験]
図６に示す工程と同様の工程を用いて、砥粒コート剤２を作成するとともに、その砥粒コート剤２を用いてＣＢＮ砥粒に表面にシリカ( ＳｉＯ2 ）微粒子を表面に固着させ、そのＣＢＮ砥粒の表面を６００００倍で電子顕微鏡写真を撮影した。図１６は、その表面状態を示している。また、図５に示す工程と同様の工程を用いて、砥粒コート剤１を作成するとともに、その砥粒コート剤１を用いて＃８０のダイヤモンド砥粒の表面にジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子を表面に固着させ、そのダイヤモンド砥粒の表面を６００００倍で電子顕微鏡写真を撮影した。図１７は、その表面状態を示している。図１６では、ＣＢＮ砥粒の表面に、比較的均一な大きさすなわち数十ｎｍφ程度のシリカ( ＳｉＯ2 ）微粒子が緻密に固着されていることが観察される。図１７では、ダイヤモンド砥粒の表面に、比較的均一な大きさすなわち数十ｎｍφ程度のジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子が緻密に固着されていることが観察される。
【００４９】
[ 砥粒濡れ性試験]
図５に示す工程と同様の工程を用いて、砥粒コート剤１を作成するとともに、その砥粒コート剤１を用いて＃８０のＣＢＮ砥粒の表面にジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子を表面に固着させることにより、表面にジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子を表面に固着させたＣＢＮ砥粒を用意するとともに、酸化物微粒子膜を表面に固着させない( 表面処理のない) ＣＢＮ砥粒とを用意した。次いで、前記ＺｒＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系ビトリファイドボンドを４０乃至６０μｍ程度の厚みに塗布した基板を用意し、その基板の上に上記表面にジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子を表面に固着させたＣＢＮ砥粒と、酸化物微粒子膜を表面に固着させない( 表面処理のない) ＣＢＮ砥粒とを、所定の密度でそれぞれ載置した状態で前記焼成工程Ｐ４と同様の条件で焼成を行った後、表面にジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子を表面に固着させたＣＢＮ砥粒と溶融したビトリファイドボンドとの間の濡れ状態と、酸化物微粒子膜を表面に固着させないＣＢＮ砥粒と溶融したビトリファイドボンドとの間の濡れ状態と、それぞれ観察した。図１８は、表面にジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子を表面に固着させたＣＢＮ砥粒と溶融したビトリファイドボンドとの間の濡れ状態を示す、２００倍の電子顕微鏡写真を示し、図１９は、酸化物微粒子膜を表面に固着させないＣＢＮ砥粒と溶融したビトリファイドボンドとの間の濡れ状態を示す、２００倍の電子顕微鏡写真を示している。図１９に示されるように、酸化物微粒子膜を表面に固着させないＣＢＮ砥粒からはＢ元素がビトリファイドボンド中へ拡散し、Ｂ元素の高濃度領域ではガラスの溶融が促進されるので、ＣＢＮ砥粒がほぼ埋没した状態が観察されるのに対し、図１８に示されるように、表面にジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子を表面に固着させたＣＢＮ砥粒では、その多数のジルコニア微粒子により形成された酸化物微粒子膜が形成されて上記Ｂ元素の拡散が抑制されるので、そのＣＢＮ砥粒の表面とビトリファイドボンドとの間の濡れが観察されない。
【００５０】
上述のように、本実施例の超砥粒砥石１０によれば、砥粒コート工程Ｐ１において、超砥粒３４に酸化物微粒子分散液が塗布された状態で乾燥および焼成を行うことで複数の酸化物微粒子３６が表面に固着された超砥粒３４が得られ、成形工程Ｐ３においてその超砥粒３４およびビトリファイドボンドを用いて成形され、焼成工程Ｐ４において焼成されることにより、超砥粒３４はその表面に固着された酸化物微粒子３６を介してビトリファイドボンド結合剤３２に結合されているので、その超砥粒３４の表面に固着された酸化物微粒子３６によるアンカー効果によって、超砥粒３４の脱落が少なく耐久性の高い超砥粒砥石１０が得られる。
【００５１】
また、本実施例の超砥粒砥石１０によれば、超砥粒３４の表面に固着された酸化物微粒子３６は、一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素) にて表されるものであることから、このような金属酸化物微粒子は化学的或いは熱的にも安定であり、高負荷研削においても超砥粒３４の脱落が好適に防止される。
【００５２】
また、本実施例の超砥粒砥石１０によれば、超砥粒３４の表面に固着された酸化物微粒子３６は、１００ｎｍ以下の平均粒子径を有し、その酸化物微粒子３６により形成される酸化物微粒子膜３８は５０乃至２００ｎｍの範囲内の膜厚を有するものであることから、超砥粒３４の表面から突き出た１００ｎｍ以下の平均粒子径の酸化物微粒子３６によるアンカー効果によって超砥粒３４の耐脱落性が高められ、５０乃至２００ｎｍの範囲内の膜厚の酸化物微粒子３８によって超砥粒３４の組成元素の結合剤３２への拡散、たとえばＢ元素のビトリファイドボンド中への拡散が抑制されて、超砥粒３４と結合剤３２との間の層間剥離の発生が好適に防止される。
【００５３】
また、本実施例の超砥粒砥石１０によれば、結合剤３２はビトリファイドボンドであることから、超砥粒３４の表面からビトリファイドボンド中へ突き出た複数の酸化物微粒子３６によるアンカー効果によって、超砥粒３４の脱落が少なく耐脱落性の高い超砥粒砥石１０が得られる。
【００５４】
また、本実施例の超砥粒砥石１０によれば、結合剤３２としてのビトリファイドボンドは、酸化物微粒子３６を構成するものと同様の酸化物を主成分として含むものであることから、超砥粒３４の表面に固着された酸化物粒子３６とビトリファイドボンドとの間において高い結合力が得られる。たとえば、酸化物粒子３６がシリカ( ＳｉＯ2 ）微粒子であれば、結合剤３２としてＳｉＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系ビトリファイドボンドが用いられ、酸化物粒子３６がジルコニア( ＺｒＯ2 ）微粒子であれば、結合剤３２としてＺｒＯ2 −Ｂ2 Ｏ3 系ビトリファイドボンドが用いられる。
【００５５】
また、本実施例の砥粒コート剤１、２、３、４によれば、超砥粒砥石１０に用いられる超砥粒３４の表面に酸化物微粒子３６を固着させるためにその砥粒３４の表面に予め塗布され、乾燥および焼成が施されると、最終組成が一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素) にて表される酸化物微粒子３６が得られる。
【００５６】
また、本実施例の超砥粒砥石１０に用いられる、表面に酸化物微粒子３６が固着された超砥粒３４の製造方法によれば、最終組成が一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素) にて表される酸化物微粒子３６となる酸化物微粒子分散液( 砥粒コート剤１、２、３、４) を前記超砥粒３４に塗布し、その酸化物微粒子分散液が塗布された超砥粒３４を乾燥し且つ焼成することで、表面に酸化物微粒子３６が固着された超砥粒３４が得られる。
【００５７】
また、本実施例の超砥粒砥石１０に用いられる、超砥粒３４の表面に酸化物微粒子３６を固着させるための砥粒コート剤の製造方法によれば、一般式Ｍ（ＯＲ）ｎ（ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素、Ｒはアルキル基) で表される、金属アルコキシドを出発原料とし、加水分解法で得られた縮重合物若しくは酸化物微粒子を含む酸化物微粒子分散液を、単独で又は複数混合することにより、砥粒コート剤１、２、３、４が得られる。
【００５８】
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。
【００５９】
たとえば、前述の実施例において、超砥粒３４の表面に固着された酸化物微粒子膜３８を構成する酸化物微粒子３６として、ジルコニア微粒子、シリカ微粒子、チタニア微粒子が用いられていたが、アルミナ微粒子などの他の金属酸化物微粒子であってもよい。
【００６０】
また、前述の実施例において、超砥粒３４としてＣＢＮ砥粒が用いられていたが、ダイヤモンド砥粒であっても差し支えない。また、結合剤３２としてビトリファイドボンドが用いられていたが、樹脂ボンドであってもよい。樹脂ボンドであっても、超砥粒３４の表面に固着された酸化物微粒子３６のアンカー効果によって、同様に超砥粒３４の保持力が高められる。
【００６１】
また、前述の実施例において、超砥粒砥石１０の台金１８に貼り着けられたビトリファイド砥石片２６の砥材層３０が、表面に酸化物微粒子３６が固着された超砥粒３４が結合剤３２により結合されたビトリファイド超砥粒砥石に対応していたが、下地層２８を備えないものや、砥材層３０が円周方向に連続して備えるものや、全体としてカップ状を成すものなど、他の形式のビトリファイド超砥粒砥石であってもよい。また、上記台金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。
【００６２】
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】
【００６３】
【図１】本実施例の製造方法によって製造された超砥粒砥石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の超砥粒砥石を構成するビトリファイド砥石片の砥材層３０内の構成を拡大して説明する模式図である。
【図４】超砥粒砥石の製造方法の要部を説明する工程図である。
【図５】図４の砥粒コート工程を詳しく説明する工程の一例を示す図である。
【図６】図４の砥粒コート工程を詳しく説明する工程の他の例を示す図である。
【図７】図４の砥粒コート工程を詳しく説明する工程の他の例を示す図である。
【図８】図４の砥粒コート工程を詳しく説明する工程の他の例を示す図である。
【図９】図１のビトリファイド超砥粒砥石ホイールの使用状態の一例を示す図であって、超砥粒砥石が装着された円筒研削盤により被削材（カムシャフト）を研削している状態を要部を切り欠いて示した側面図である。
【図１０】図４と同様の工程を経て得られた、ジルコニア微粒子が固着された超砥粒を含む超砥粒砥石の切れ味を評価するために測定された、研削量に対する消費電力値を示す図である。
【図１１】図４と同様の工程を経て得られた、ジルコニア微粒子が固着された超砥粒を含む超砥粒砥石の研削面を評価するために測定された、研削量に対する面粗度Ｒａを示す図である。
【図１２】図４と同様の工程を経て得られた、ジルコニア微粒子が固着された超砥粒を含む超砥粒砥石の耐久性を評価するために測定された、研削量に対する砥石磨耗量を示す図である。
【図１３】図４と同様の工程を経て得られた、シリカ微粒子が固着された超砥粒を含む超砥粒砥石の切れ味を評価するために測定された、研削量に対する消費電力値を示す図である。
【図１４】図４と同様の工程を経て得られた、シリカ微粒子が固着された超砥粒を含む超砥粒砥石の研削面を評価するために測定された、研削量に対する面粗度Ｒａを示す図である。
【図１５】図４と同様の工程を経て得られた、シリカ微粒子が固着された超砥粒を含む超砥粒砥石の耐久性を評価するために測定された、研削量に対する砥石磨耗量を示す図である。
【図１６】図６と同様の工程を経て得られた、ＣＢＮ砥粒の表面に固着されたシリカ微粒子を示すために撮影された、６００００倍の電子顕微鏡写真を示す図である。
【図１７】図５と同様の工程を経て得られた、ダイヤモンド砥粒の表面に固着されたジルコニア微粒子を示すために撮影された、６００００倍の電子顕微鏡写真を示す図である。
【図１８】図５と同様の工程を経て得られた、ジルコニア微粒子が固着されたＣＢＮ砥粒のビトリファイドボンドに対する濡れ性を示すために撮影された、２００倍の電子顕微鏡写真を示す図である。
【図１９】図１８と対比するために、酸化物微粒子が固着されていないＣＢＮ砥粒のビトリファイドボンドに対する濡れ性を示すために撮影された、２００倍の電子顕微鏡写真を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０：超砥粒砥石
２６：ビトリファイド砥石片
３０：砥材層( ビトリファイド超砥粒砥石)
３２：結合剤( ビトリファイドボンド)
３４：超砥粒( ＣＢＮ砥粒、ダイヤモンド砥粒)
３６：酸化物微粒子
３８：酸化物微粒子膜
４０：気孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超砥粒を結合剤を用いて結合させた超砥粒砥石であって、
前記超砥粒は、酸化物微粒子分散液が塗布された状態で乾燥および焼成を行うことで酸化物微粒子が表面に固着され、該酸化物微粒子を介して前記結合剤により結合されていることを特徴とする超砥粒砥石。
【請求項２】
前記酸化物微粒子は、一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素) にて表されるものである請求項１の超砥粒砥石。
【請求項３】
前記酸化物微粒子は１００ｎｍ以下の平均粒子径を有し、該酸化物微粒子により前記超砥粒の表面に形成される酸化物微粒子膜は５０乃至２００ｎｍの範囲内の膜厚を有するものである請求項１又は２の超砥粒砥石。
【請求項４】
前記結合剤はビトリファイドボンドである請求項１乃至３のいずれか１の超砥粒砥石。
【請求項５】
前記ビトリファイドボンドは、前記酸化物微粒子を構成するものと同様の酸化物を主成分として含むものである請求項４の超砥粒砥石。
【請求項６】
ビトリファイド超砥粒砥石に用いられる超砥粒の表面に酸化物微粒子を固着させるために該砥粒の表面に予め塗布される砥粒コート剤であって、
最終組成が一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素) にて表される酸化物微粒子となる砥粒コート剤。
【請求項７】
ビトリファイド超砥粒砥石に用いられる、表面に酸化物微粒子が固着された超砥粒の製造方法であって、
最終組成が一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素) にて表される酸化物微粒子となる酸化物微粒子分散液を前記超砥粒に塗布し、該酸化物微粒子分散液が塗布された超砥粒を乾燥および焼成することを特徴とするビトリファイド砥石用超砥粒の製造方法。
【請求項８】
ビトリファイド超砥粒砥石に用いられる超砥粒の表面に酸化物微粒子を固着させるための砥粒コート剤の製造方法であって、
酸化物微粒子分散液を、単独で又は複数混合して得ることを特徴とする砥粒コート剤の製造方法。
【請求項１】
超砥粒を結合剤を用いて結合させた超砥粒砥石であって、
前記超砥粒は、酸化物微粒子分散液が塗布された状態で乾燥および焼成を行うことで酸化物微粒子が表面に固着され、該酸化物微粒子を介して前記結合剤により結合されていることを特徴とする超砥粒砥石。
【請求項２】
前記酸化物微粒子は、一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素) にて表されるものである請求項１の超砥粒砥石。
【請求項３】
前記酸化物微粒子は１００ｎｍ以下の平均粒子径を有し、該酸化物微粒子により前記超砥粒の表面に形成される酸化物微粒子膜は５０乃至２００ｎｍの範囲内の膜厚を有するものである請求項１又は２の超砥粒砥石。
【請求項４】
前記結合剤はビトリファイドボンドである請求項１乃至３のいずれか１の超砥粒砥石。
【請求項５】
前記ビトリファイドボンドは、前記酸化物微粒子を構成するものと同様の酸化物を主成分として含むものである請求項４の超砥粒砥石。
【請求項６】
ビトリファイド超砥粒砥石に用いられる超砥粒の表面に酸化物微粒子を固着させるために該砥粒の表面に予め塗布される砥粒コート剤であって、
最終組成が一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素) にて表される酸化物微粒子となる砥粒コート剤。
【請求項７】
ビトリファイド超砥粒砥石に用いられる、表面に酸化物微粒子が固着された超砥粒の製造方法であって、
最終組成が一般式ＭＯ( ＭはＳｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｂから選ばれた少なくとも１つの元素、Ｏは酸素) にて表される酸化物微粒子となる酸化物微粒子分散液を前記超砥粒に塗布し、該酸化物微粒子分散液が塗布された超砥粒を乾燥および焼成することを特徴とするビトリファイド砥石用超砥粒の製造方法。
【請求項８】
ビトリファイド超砥粒砥石に用いられる超砥粒の表面に酸化物微粒子を固着させるための砥粒コート剤の製造方法であって、
酸化物微粒子分散液を、単独で又は複数混合して得ることを特徴とする砥粒コート剤の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１０−１２５４５（Ｐ２０１０−１２５４５Ａ）
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７４００５（Ｐ２００８−１７４００５）
【出願日】平成２０年７月２日（２００８．７．２）
【出願人】（０００１１１４１０）株式会社ノリタケスーパーアブレーシブ (73)
【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】（３９１００３５９８）富士化学株式会社 (40)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２日（２００８．７．２）
【出願人】（０００１１１４１０）株式会社ノリタケスーパーアブレーシブ (73)
【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】（３９１００３５９８）富士化学株式会社 (40)
【Ｆターム（参考）】
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