(57)【要約】【課題】高精度の鏡面研削仕上げの可能なレジノイド砥石の製造方法を提供する。【解決手段】塊状砥粒２０では微細なダイヤモンド砥粒２２がビトリファイド結合剤２８により比較的強いグリップ力で把持されているとともに、レジノイド砥石部１６では、低弾性率のビスフェノールＡ系エポキシ樹脂で構成されるエポキシ樹脂結合剤１８によってその塊状砥粒２０が弾性的に把持されている。研磨が進むにつれて砥石母体であるエポキシ樹脂結合剤１８が後退し塊状砥粒２０部分でワーク（被削材）３４を研磨するので、従来砥石よりも研削抵抗が減少し、切れ味が向上し、砥石磨耗が減少する。また、レジノイド砥石部１６はエポキシ樹脂結合剤１８よりも弾性変形し難いコア部（支持体）１４で支持されていることから、その研削面の過度の変形がそのコア部１４によって抑制されるので、研削面全体の外径寸法や形状精度が保たれ、高精度の鏡面研削仕上げが可能となる。【選択図】                    図５
2006297528.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塊状砥粒を有するレジノイド砥石の製造方法であって、
複数の砥粒がビトリファイドボンドにより結合された塊状砥粒を用意する工程と、
前記塊状砥粒を樹脂結合剤で結合することにより所定の形状のレジノイド砥石部を作成するレジノイド砥石部作成工程と、
該所定の形状のレジノイド砥石部を、該レジノイド砥石よりも剛性の高い支持体に固着して該支持体により支持させる支持体固着工程と
を、含むことを特徴とする塊状砥粒を有するレジノイド砥石の製造方法。
【請求項２】
前記レジノイド砥石部作成工程は、前記塊状砥粒の他に、砥粒および有機質或いは無機質から成る中空の中空体の少なくとも一方を前記塊状砥粒と共に樹脂結合剤で結合するものである請求項１の塊状砥粒を有するレジノイド砥石の製造方法。
【請求項３】
前記塊状砥粒を用意する工程は、前記複数の砥粒とビトリファイドボンド粒とを含む泥漿を乾燥し、粉砕し、分級し、焼成することにより前記塊状砥粒を用意するものである請求項１または２の塊状砥粒を有するレジノイド砥石の製造方法。
【請求項４】
前記塊状砥粒は、無機質から成る中空の中空体を含むものである請求項１乃至３のいずれかの塊状砥粒を有するレジノイド砥石の製造方法。
【請求項５】
前記複数の砥粒は、ダイヤモンド砥粒或いはＣＢＮ砥粒から成る超砥粒を少なくとも含むものであるである請求項１乃至４のいずれかの塊状砥粒を有するレジノイド砥石の製造方法。
【請求項６】
前記レジノイド砥石部作成工程および前記支持体固着工程は、前記塊状砥粒および樹脂結合剤を液状樹脂に混入した流動性砥石原料を前記支持体によって一面が画定される成形空間内に流し込み、且つ該流動性砥石原料を硬化させることにより、同時に実行されるものである請求項１乃至５のいずれかの塊状砥粒を有するレジノイド砥石の製造方法。
【請求項７】
前記塊状砥粒を有するレジノイド砥石は、被削材の平面、外周面、或いは内周面の鏡面研磨に用いられるものである請求項１乃至６のいずれかの塊状砥粒を有するレジノイド砥石の製造方法。
【請求項８】
前記中空体は、前記砥粒よりも粒径が大きいものである請求項２の塊状砥粒を有するレジノイド砥石の製造方法。
【請求項９】
前記超砥粒は、電気抵抗試験法による平均粒径が２０μm 以下の微細砥粒である請求項５の塊状砥粒を有するレジノイド砥石の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鏡面仕上げ研磨などに使用される塊状砥粒を備えたレジノイド砥石に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、焼き入れ鋼材等の硬質金属材料の鏡面加工には、テープラッピング仕上げ加工や超仕上げ加工が専ら行われてきた。このような鏡面加工に対して研磨能率を高めるために、近年、汎用の研削盤において、微細な砥粒たとえば超砥粒を各種結合剤で結合した固定砥粒型の回転工具で硬質金属材料の鏡面研磨を行うことが試みられている。
【０００３】
上記鏡面仕上げ用回転工具のうちの金属質の結合剤ものたとえばメタルボンド砥石は、微細な砥粒が金属によって結合されているためにドレッシングが極めて困難であるだけでなく、高弾性の結合剤であるために研削面に傷が発生しやすいという特徴があった。また、ビトリファイド砥石として知られるガラス質の結合剤のものも、微細な砥粒がガラス質の結合剤によって結合されているためにその特性上ドレッシングが困難であった。そのため、複雑な研削面形状を必要とする加工や、目潰れや目詰り等が頻繁に生じる加工等に用いられる回転工具のツルーイングおよびドレッシングには、放電方式やロータリ方式等の特別なドレッシング装置が必要になっていた。
【０００４】
上記のドレッシングを容易とするために、上記ガラス質結合剤の割合を少なくするなどして砥石硬度を低くすることが考えられるが、砥石磨耗や砥粒の脱落が多くなるために、研削面が粗くなりがちになり、鏡面が得られ難くなるという問題がある。
【０００５】
これに対し、ツルーイングやドレッシングが容易なレジノイド砥石を精密研削に用いることが提案されている( 例えば特許文献１、２、３等を参照) 。この樹脂結合剤を用いて砥粒を結合する所謂レジノイド砥石は、ドレッシングやツルーイングが容易となり、その特性上、被削材の仕上げ面から砥粒に作用する付加を樹脂結合剤の弾性変形により緩和できることから、被削材の仕上げ面に砥粒による傷が発生し難くなり、比較的容易に鏡面を得ることができる。しかしながら、樹脂結合剤は、砥粒を把持する力すなわちグリップ力が金属質結合剤或いはガラス質結合剤に比較して弱いため、砥石が磨耗し易く、研削面形状の維持が困難となるという問題があった。また、液状樹脂が多く用いられるほど内部気孔が存在し難くなるために目詰りし易く研削焼けを生じ易い等の欠点があった。後者の問題は、砥粒が微細になるほど顕著になる。
【特許文献１】米国特許第５８８５３１２号公報
【特許文献２】特開２００１−０７１２７５号公報
【特許文献３】特表２００３−５００２２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであって、その目的とするところは、上記レジノイド砥石の欠点を解消し、高精度の鏡面研磨を可能とするレジノイド砥石を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
斯かる目的を達成するための請求項１に係る発明は、塊状砥粒を有するレジノイド砥石の製造方法であって、(a) 複数の砥粒がビトリファイドボンドにより結合された塊状砥粒を用意する工程と、(b) 前記塊状砥粒を樹脂結合剤で結合することにより所定の形状のレジノイド砥石部を作成するレジノイド砥石部作成工程と、(c) その所定の形状のレジノイド砥石部を、そのレジノイド砥石よりも剛性の高い支持体に固着してその支持体により支持させる支持体固着工程とを、含むことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に係る発明は、上記請求項１に係る発明において、前記レジノイド砥石部作成工程は、前記塊状砥粒の他に、砥粒および有機質或いは無機質から成る中空の中空体の少なくとも一方を前記塊状砥粒と共に樹脂結合剤で結合するものであることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３に係る発明は、上記請求項１または２に係る発明において、前記塊状砥粒を用意する工程は、前記複数の砥粒とビトリファイドボンド粒とを含む泥漿を乾燥し、粉砕し、分級し、焼成することにより前記塊状砥粒を用意するものであることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に係る発明は、上記請求項１乃至３のいずれかに係る発明において、前記塊状砥粒は、無機質から成る中空の中空体を含むことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に係る発明は、上記請求項１乃至４のいずれかに係る発明において、前記複数の砥粒は、ダイヤモンド砥粒或いはＣＢＮ砥粒から成る超砥粒を少なくとも含むことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６に係る発明は、上記請求項１乃至５のいずれかに係る発明において、前記レジノイド砥石部作成工程および前記支持体固着工程は、前記塊状砥粒および樹脂結合剤を液状樹脂に混入した流動性砥石原料を前記支持体によって一面が画定される成形空間内に流し込み、且つその流動性砥石原料を硬化させることにより、同時に実行されることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７に係る発明は、上記請求項１乃至６のいずれかに係る発明において、前記塊状砥粒を有するレジノイド砥石は、被削材の平面、外周面、或いは内周面の鏡面研磨に用いられることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項８に係る発明は、上記請求項２に係る発明において、前記中空体は、前記砥粒よりも粒径が大きいものであることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項９に係る発明は、上記請求項５に係る発明において、前記超砥粒は、電気抵抗試験法による平均粒径が20( μm)以下の微細砥粒であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に係る発明の塊状砥粒を備えたレジノイド砥石では、塊状砥粒を樹脂結合剤で結合することにより作成されたレジノイド砥石部が、そのレジノイド砥石よりも剛性の高い支持体に固着されて支持されることにより構成されていることから、砥粒が微細であってもガラス質のビトリファイド結合剤により比較的強いグリップ力で把持されているとともに、塊状砥粒は樹脂結合剤によって弾性的に保持される。このため、研磨が進むにつれて砥石母体である樹脂結合剤が後退し塊状砥粒部分で被削材を研磨するので、従来砥石よりも研削抵抗が減少し、切れ味が向上し、砥石磨耗が減少する。また、レジノイド砥石部は樹脂結合剤よりも弾性変形し難い支持体で支持されていることから、その研削面の過度の変形がその支持体によって抑制されるので、研削面全体の外径寸法や形状精度が保たれ、延いては被研削面を高い寸法精度および形状精度で加工することができる。これにより、汎用研削盤を用いて高精度の鏡面研削仕上げが可能となる。
【００１７】
また、請求項２に係る発明では、前記レジノイド砥石部作成工程は、前記塊状砥粒の他に、砥粒および有機質或いは無機質から成る中空の中空体の少なくとも一方を前記塊状砥粒と共に樹脂結合剤で結合するものである。このように、砥粒および有機質或いは無機質から成る中空の中空体の少なくとも一方が塊状砥粒と共に樹脂結合剤で結合されると、その中空体が研削面に露出させられ且つ外周壁の一部を削り取られることにより研削面にチップポケットを形成するので、破砕され或いは脱落させられた砥粒や被削材の研削屑等がそのチップポケット内に収容されることによって目詰りが好適に抑制される。また、上記のように中空体が含まれることにより、砥粒率を低下させ得るので、超砥粒を用いてもドレッシングが容易である利点もある。さらに、有機質の中空体が用いられる場合には、その有機質の中空体は樹脂結合剤よりも容易に弾性変形させられ、研削面に押圧力が作用すると弾性的に押し縮められる( すなわち弾性変形させられてエアー・クッションとして機能する) ことから、その研削面が比較的容易に変形させられることになるので、その研削面上に他の塊状砥粒よりも相対的に突き出している塊状砥粒が存在すると、研削中にその突き出した塊状砥粒が被削材から受ける押圧力は他の砥石に比較して大きくなって後退量が大きくなり、研削面からの塊状砥粒の突き出し高さが揃った状態で研削加工が行われる。
【００１８】
また、請求項３に係る発明では、前記塊状砥粒を用意する工程は、前記複数の砥粒とビトリファイドボンド粒とを含む泥漿を乾燥し、粉砕し、分級し、焼成することにより前記塊状砥粒を用意するものであることから、塊状砥粒が生の状態で粉砕され、分級されたものが焼成されるので、分級により除外された粉かな粒子は再び砥石原料として泥漿に戻すことができ、砥粒その他の材料の損失が好適に防止される。特に、超砥粒のような高価な砥粒を用いる場合にその効果が大きい。
【００１９】
また、請求項４に係る発明では、前記塊状砥粒は無機質から成る中空の中空体を含むことから、ビトリファイド砥石組織から成る塊状砥粒内においてもチップポケットが形成されるので、破砕され或いは脱落させられた砥粒や被削材の研削屑等がそのチップポケット内に収容されることによって、高精度の鏡面研磨が可能となる。
【００２０】
また、請求項５に係る発明では、前記複数の砥粒はダイヤモンド砥粒或いはＣＢＮ砥粒から成る超砥粒を少なくとも含むことから、耐久性の高い砥粒により能率の良い鏡面研磨が可能となる。
【００２１】
また、請求項６に係る発明では、前記レジノイド砥石部作成工程および前記支持体固着工程は、前記塊状砥粒および樹脂結合剤を液状樹脂に混入した流動性砥石原料を前記支持体によって一面が画定される成形空間内に流し込み、且つその流動性砥石原料を硬化させることにより、同時に実行されることから、製造工程が簡単となり、塊状砥粒を備えたレジノイド砥石を容易に製造できる。また、このような流し込みによる成形では、液状樹脂が塊状砥粒や砥粒相互間および中空体相互間に満たされた状態で硬化させられることによってレジノイド砥石部が形成されるため、粉末樹脂が用いられる場合に比較して砥粒の保持力が高められて研削面の過度の磨耗が抑制され、砥石寿命が高められる。なお、このような製造方法においては、レジノイド砥石部が殆ど気孔を有しない緻密体に形成されるが、中空体( 前記大気孔を形成するための有機質材料等が含まれる場合にはその有機質材料および有機質中空体) が気孔形成材として機能するので、レジノイド砥石部に気孔が存在しないことに起因する目詰りや焼け等の問題は生じない。
【００２２】
また、請求項７に係る発明では、前記塊状砥粒を有するレジノイド砥石は、被削材の平面、外周面、或いは内周面の鏡面研磨に用いられることから、被削材の平面、外周面、或いは内周面に対して、スルーフィード方式またはインフィード方式のセンタレス研削等を行う汎用研削盤を用いて鏡面研削仕上げが可能となる。
【００２３】
また、請求項８に係る発明では、前記中空体は、前記砥粒よりも粒径が大きいものであることから、砥粒よりも大きなチップポケットを形成できる。
【００２４】
また、請求項９に係る発明では、上記請求項５に係る発明において、前記超砥粒は、電気抵抗試験法による平均粒径が２０μm 以下の微細砥粒であることから。極めて微細な超砥粒が用いられているので、被研削面のキズが一層生じ難くなって一層良好な鏡面が得られる。一層好適には、超砥粒の平均粒径は、３〜１５( μm)の範囲内であり、更に好適には、８μm 程度（＃１５００相当) である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
ここで、好適には、前記塊状砥粒を備えたレジノイド砥石は、前記支持体が中央部に厚み方向に貫通する取付孔を備えた円板状、リング状、または円筒状を成し、且つその外周面に前記砥石部が一様な厚さ寸法で固着されたものである。このようなレジノイド砥石は、平面研削盤や芯無し研削盤等の汎用研削盤に取り付けられて用いられ、被削材の鏡面仕上げのために特別な加工機やドレッシング装置を何ら必要としない利点がある。
【００２６】
また、好適には、前記塊状砥粒を備えたレジノイド砥石は、前記支持体が有底円筒状を成し且つその開放側の円環状端面に前記砥石部が固着されたカップ状砥石である。本発明は、回転工具であれば種々の形状のレジノイド砥石に適用され得る。
【００２７】
また、好適には、前記支持体は、鋼、またはビトリファイドボンドで砥粒が結合されたビトリファイド砥石等の高剛性材料から成るものである。これらは樹脂結合剤に比較して十分に高いたとえば５０(GPa) 程度の弾性率を有し、弾性変形し難いことから、樹脂結合剤で砥粒が結合された砥石部全体の変形が好適に抑制される。この支持体は、例えばフェノール、エポキシ等の樹脂結合剤が用いられた比較的弾性率が高いレジノイド砥石でも構成することもできるが、ビトリファイド砥石や鋼が一層好ましい。上記ビトリファイド砥石は、例えば、酸化アルミニウムを砥粒とした高結合度のビトリファイド砥石等が好ましく、鋼は、一般炭素鋼や鋳鉄等が好ましい。
【００２８】
また、好適には、前記レジノイド砥石部は、前記支持体上に２２〜１０(mm)の範囲内、例えば５(mm)程度の厚さ寸法で設けられる。このようにすれば、砥石部の厚さ寸法が十分に厚くされているので、砥石部内で有機質中空体が好適に圧縮されて砥粒突出し高さが揃う一方、砥石部の厚さ寸法が十分に薄くされているので、研削面に作用した押圧力で砥石部全体が圧縮変形させられ延いてはその外周面形状が変形させられることが好適に抑制されると共に、砥石部の熱膨張に起因する寸法精度の低下が一層抑制される。すなわち、本発明のレジノイド砥石は、砥石部が支持体に固着された構造であることから、その砥石部が熱膨張係数の大きい樹脂結合剤により砥粒が結合されたものであっても、その熱膨張が支持体によって抑制されることによって砥石部の熱膨張に起因する寸法精度低下が抑制される利点を有するが、砥石部が薄くされる場合にはこれが一層顕著になる。
【００２９】
また、好適には、前記レジノイド砥石部は、１０乃至４０体積（ｖｏｌ．）％、好ましくは２０乃至３０体積％の範囲内の砥粒と、３５乃至６５体積％、好ましくは４０乃至６０体積％の樹脂（有機質）結合剤と、１０乃至２５体積％の中空体と、残部容積の大気孔とを含むものである。上記超砥粒は、１０体積％よりも少なくなると研削性能が不十分になり、４０体積％よりも多くなるとドレッシングが困難になる。上記樹脂結合剤は３５体積％よりも少なくなると砥石の結合強度が不十分になり、６０体積％よりも多くなると研削性能や能率が低下する。上記中空体は１０体積％よりも少なくなるとチップポケットが不足して高精度の鏡面研磨が得られがたくなり、２５体積％よりも多くなると研削性能や能率が低下する。
【００３０】
また、好適には、前記樹脂結合剤は熱硬化性樹脂であり、好適には、エポキシ樹脂、特に、ビスフェノールＡ系エポキシ樹脂が好ましい。
【００３１】
また、好適には、前記大気孔は、前記塊状砥粒よりも大径であり、たとえば塊状砥粒の３〜１００倍の範囲内の直径、例えば、０．５〜２(mm)の範囲内、一層好適には１(mm)程度の直径を有するものである。この大気孔が研削面に現れると、塊状砥粒よりも大きいチップポケットを形成するので、破砕砥粒や切り粉の排出が一層容易になって目詰りが一層抑制される。
【００３２】
また、好適には、前記大気孔は、合成樹脂等の有機質材料やセラミックス等の無機材料等から選択される種々の材料で形成し得るが、砥石部の弾性率を高めないことが好ましく、例えば発泡倍率が１０倍程度の発泡ポリスチレン等を樹脂中に分散させ、これを例えば砥石の熟成時等に加熱収縮させることにより形成することが好適である。
【００３３】
また、好適には、前記無機質中空体は、溶融セラミックスなどのガラス質から成るものである。また、前記有機質中空体は、塩化ビニリデン系樹脂およびアクリル系樹脂の何れか一種或いは二種以上の混合体から成るものである。これらの中空体は、前記塊状砥粒よりも小径であり、且つ前記砥粒よりも大径である。
【００３４】
また、好適には、前記塊状砥粒を備えたレジノイド砥石部は、前記超砥粒よりも低硬度の砥粒を骨材として含むものである。骨材は、超砥粒と同程度の粒度、例えば＃１５００程度のものが好ましく、また、５〜２０( 容量部) の範囲内、好適には１０( 容量部) 程度の割合で含まれることが好ましい。また、骨材としては、人造炭化珪素やアルミナ等が好適に用いられる。
【実施例】
【００３５】
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。
【００３６】
図１は、本発明の一実施例のレジノイド砥石１０の全体を示す正面図である。図１において、レジノイド砥石１０は、たとえば全体として外径３５５（mm）×厚さ２５(mm)程度の円板状を成し、中央部に軸心方向( すなわち厚み方向) に貫通する内径１２７（mm）程度の取付孔１２を備えたものであって、その取付孔１２を備えたコア部１４と、そのコア部１４の外周面に固着されたレジノイド砥石部１６とから構成されている。本実施例においては、上記のコア部１４がレジノイド砥石部１６をその裏面から支持する支持体に相当する。
【００３７】
上記のコア部１４は、例えば外径３４５（mm）程度の鋼、アルミニウム合金等の金属製や、レジノイド砥石製、ビトリファイド砥石製であり、全体として例えば１０(GPa) 程度の高い弾性率を備えている。すなわち、高い剛性を備え比較的弾性変形し難い特性を有している。レジノイド砥石製とは、例えばフェノール樹脂やエポキシ等の樹脂結合剤で酸化アルミニウム、炭化珪素等の砥粒を結合したものである。ビトリファイド砥石製とは、ガラス質のビトリファイド結合剤で酸化アルミニウム、炭化珪素等の砥粒を結合したものである。その砥粒は、廃棄砥石から再生或いは回収されたものが好適に用いられる。
【００３８】
また、上記のレジノイド砥石部１６は、コア部１４の外周面に径方向において（例えば５ｍｍ）程度の厚さ寸法で設けられている。このレジノイド砥石部１６は、たとえば図２に模式的に示すように、硬化後のエポキシ樹脂結合剤１８中に、＃６０程度すなわち２５０μｍφ程度の塊状砥粒２０、１２μｍφ程度のダイヤモンド砥粒２２、９０μｍφ程度の無機或いは有機中空体２４、大気孔２６が混在させられており、それら塊状砥粒２０、ダイヤモンド砥粒２２、中空体２４がエポキシ樹脂結合剤１８によって結合されている。上記塊状砥粒２０は、たとえば図３に模式的に示すように、砥粒２２および無機中空体２４がガラス質のビトリファイドボンド（ビトリファイド結合剤）２８の溶融により結合され、良く知られた連通気孔３０を有するビトリファイド砥石の組織と同様に構成されている。
【００３９】
上記レジノイド砥石部１６には、ダイヤモンド砥粒２２の他に、炭化珪素( 好ましくは人造炭化珪素) 等の一般砥粒から成る図示しない骨材等がエポキシ樹脂結合剤１８中に分散される。この骨材は、エポキシ樹脂結合剤１８の弾性率を補ってレジノイド砥石部１６の弾性率を高めるために添加される。ダイヤモンド砥粒２２、無機或いは有機中空体２４、大気孔２６を含むレジノイド砥石部１６の弾性率は、例えば３GPa 程度になっている。すなわち、前述したコア部１４の弾性率は、樹脂組織の弾性率の３倍程度以上の値になっており、その樹脂組織よりも弾性変形し難い特性を有する。
【００４０】
以上のように構成された塊状砥粒２０を備えたレジノイド砥石１０は、たとえば図４に示されるようなセンタレス研削加工に用いられる。図４において、ワークレスト（ブレード）３２上に軸状のワーク（被削材）３４が載置され、その両側に配置されたレジノイド砥石１０と調整車３６との間でワーク３４が挟圧された状態で、調整車３６によりワーク３４を所定の回転速度で回転させながら、レジノイド砥石１０を所定の回転数で回転駆動することにより、ワーク３４の外周面３８に研削、研磨加工が施される。なお、レジノイド砥石１０と調整車３６とは、その軸芯が互いに平行な状態から僅かに傾斜した位置関係となるように設定されているが、図においては詳細に示されていない。
【００４１】
このとき、本実施例においては、レジノイド砥石部１６の樹脂結合剤18が低弾性率のビスフェノールＡ系エポキシ樹脂で構成されると共に、そのレジノイド砥石部１６内に塊状砥粒２０が分散させられていることから、ダイヤモンド砥粒２２が微細であってもガラス質のビトリファイド結合剤２８により比較的強いグリップ力で把持されているとともに、塊状砥粒２０はエポキシ樹脂結合剤１８によって弾性的に保持される。このため、研磨が進むにつれて砥石母体であるエポキシ樹脂結合剤１８が後退し塊状砥粒２０部分でワーク（被削材）３４を研磨するので、従来砥石よりも研削抵抗が減少し、切れ味が向上し、砥石磨耗が減少する。また、レジノイド砥石部１６はエポキシ樹脂結合剤１８よりも弾性変形し難いコア部（支持体）１４で支持されていることから、その研削面の過度の変形がそのコア部１４によって抑制されるので、研削面全体の外径寸法や形状精度が保たれ、延いては被研削面を高い寸法精度および形状精度で加工することができる。これにより、汎用研削盤を用いて高精度の鏡面研削仕上げが可能となる。
【００４２】
図５は、塊状砥粒２０を備えたレジノイド砥石１０の製造工程を説明する工程図である。図５において、塊状砥粒用意工程４０は、混合工程４２、乾燥工程４４、粉砕工程４６、分級工程４８、焼成工程５０から構成されている。混合工程４２では、粉体状の砥粒２２、ビトリファイドボンド２８、および無機バルーンとして知られている無機質の中空体２４が、デキストリンのような合成澱粉のりおよび水とともに泥漿状に混合される。この泥漿には、分級工程４８から廃出され且つ回収された、上記砥粒２２、ビトリファイドボンド２８、および中空体２４を含む細かな未焼成粒子も適宜混合される。乾燥工程４４では、たとえばトレー状或いはバット状の浅い容器内に収容された泥漿が所定の乾燥機内で乾燥されることにより水分が十分に除去されて硬化される。粉砕工程４６では、泥漿が乾燥によって硬化した固形物が雷壊機などの所定の粉砕機を用いて粉砕される。分級工程４８では、固形物から粉砕によって細かくされた粉砕物が、篩により分級される。たとえば、目開き５００μｍの篩を通過し且つ目開き３５５μｍの篩上の粉砕物が分離される。目開き５００μｍの篩上、および目開き３５５μｍの篩下の粉砕物は回収され、前記混合工程４２へ戻される。そして、焼成工程５０では、分級工程４８で分離された粉砕物すなわち生のビトリファイド砥石片粒子が、所定の電気炉において９００℃程度の温度で４時間保持される熱処理条件で焼成され、大きさ＃６０程度の塊状砥粒２０が製造される。
【００４３】
レジノイド砥石部作成工程５２は、混合工程５４、支持体準備工程５６、鋳込工程５８、熟成・硬化工程６０から構成される。混合工程５４では、塊状砥粒２０、砥粒２２、有機質および／または無機質の中空体２４、大気孔を構成するための２ｍｍφ程度の発泡スチロール樹脂粒が、所定の割合となるように秤量され、且つ常温硬化型液状樹脂たとえばビスフェノールＡ系エポキシ樹脂として知られる２液性エポキシ樹脂から成る合成樹脂結合剤と共に混合される。この混合液は、流動可能な粘性を備えた流動性砥石原料６４である。支持体準備工程５６では、図６に示されるように、成形型６２の円形の成形面内に、支持体として機能するコア１４が配置され、円筒状の成形キャビティがそのコア１４の外周面１４ａと成形型６２の内周面６２ａとの間に形成される。この成形型６２の内周面６２ａには、好適には、硬化後に成形型内から容易に取り出すための離型処理が施される。例えば、成形型６２の内周面６２ａをポリプロピレン等の離型性を有する材料で構成すること、成形型６２の内周面６２ａにシリコーン樹脂或いはフッ素樹脂等のコーティングを施すこと、或いはポリプロピレン樹脂等のフィルムを設けること等で行うことができる。
【００４４】
鋳込（成形）工程５８では、図７に示されるように、その円筒状の成形キャビティ内に上記混合液である流動性砥石原料６４が流し込まれて、その成形キャビティ内がその混合液により充填される。そして、熟成・硬化工程６０では、上記円筒状の成形キャビティ内に鋳込まれた混合液に対して２００℃程度の温度で６〜８時間保持の温度処理が施されることにより、エポキシ樹脂から成る合成樹脂結合剤が熟成され且つ硬化されると同時に、発泡スチロール樹脂粒が熱収縮させられて大気孔２６がその合成樹脂結合剤中に形成される。これにより、円筒状のレジノイド砥石部１６が成形されるとともに、コア１４の外周面１４ａに固着され、仕上げ工程６４、検査工程６６を経て、前記の外径３５５（mm）×厚さ２５(mm)×内径１２７（mm）のレジノイド砥石１０が得られる。上記熟成・硬化工程６０は、円筒状のレジノイド砥石部１６をコア１４の外周面１４ａに固着してその裏面から支持体として機能するコア１４により支持させるので、支持体固着工程としても機能している。
【００４５】
本実施例では、塊状砥粒用意工程４０において作成された塊状砥粒２０をエポキシ樹脂結合剤１８で結合することにより作成されたレジノイド砥石部１６が、そのレジノイド砥石部１６よりも剛性の高いコア（支持体）１４に固着されることにより支持されて構成されていることから、砥粒２２が微細であってもガラス質のビトリファイド結合剤により比較的強いグリップ力で把持されているとともに、塊状砥粒２０は樹脂結合剤１８によって弾性的に保持される。このため、研磨が進むにつれて砥石母体である樹脂結合剤１８が後退し塊状砥粒２０部分で被削材を研磨するので、従来砥石よりも研削抵抗が減少し、切れ味が向上し、砥石磨耗が減少する。また、レジノイド砥石部１６はエポキシ樹脂結合剤１８よりも弾性変形し難いコア１４で支持されていることから、その研削面の過度の変形がそのコア１４によって抑制されるので、研削面全体の外径寸法や形状精度が保たれ、延いては被研削面を高い寸法精度および形状精度で加工することができる。これにより、汎用研削盤を用いて高精度の鏡面研削仕上げが可能となる。
【００４６】
また、本実施例では、レジノイド砥石部作成工程５２は、塊状砥粒２０の他に、砥粒２２および有機質或いは無機質から成る中空の中空体２４の少なくとも一方を塊状砥粒２０と共にエポキシ樹脂結合剤１８で結合するものであることから、砥粒２２および有機質或いは無機質から成る中空の中空体２４の少なくとも一方が塊状砥粒２０と共にエポキシ樹脂結合剤１８で結合されると、その中空体２４が研削面に露出させられ且つ外周壁の一部を削り取られることにより研削面にチップポケットを形成するので、破砕され或いは脱落させられた砥粒や被削材の研削屑等がそのチップポケット内に収容されることによって目詰りが好適に抑制される。また、上記のように中空体２４が含まれることにより、砥粒率を低下させ得るので、超砥粒を用いてもドレッシングが容易である利点もある。さらに、有機質の中空体２４が用いられる場合には、その有機質の中空体２４はエポキシ樹脂結合剤１８よりも容易に弾性変形させられ、研削面に押圧力が作用すると弾性的に押し縮められる( すなわち弾性変形させられてエアー・クッションとして機能する) ことから、その研削面が比較的容易に変形させられることになるので、その研削面上に他の塊状砥粒よりも相対的に突き出している塊状砥粒２０が存在すると、研削中にその突き出した塊状砥粒２０が被削材から受ける押圧力は他の砥石に比較して大きくなって後退量が大きくなり、研削面からの塊状砥粒の突き出し高さが揃った状態で研削加工が行われる。
【００４７】
また、本実施例では、塊状砥粒２０を用意する工程４０は、複数の砥粒２２とビトリファイドボンド粒とを含む泥漿を乾燥し、粉砕し、分級し、焼成することにより塊状砥粒２０を用意するものであることから、塊状砥粒２０が生の状態で粉砕され、分級されたものが焼成されるので、分級により除外された粉かな粒子は再び砥石原料として泥漿に戻すことができ、砥粒２２その他の材料の損失が好適に防止される。特に、超砥粒のような高価な砥粒２２を用いる場合にその効果が大きい。同時に、塊状砥粒２０が生の状態で粉砕、分級される場合は、表面が丸くなる傾向となり、焼成後に粉砕、分級される場合に比較して、スクラッチ傷の発生が抑制される。
【００４８】
また、本実施例の流し込み成形では、液状樹脂が砥粒２２や塊状砥粒２０相互間および中空体２４相互間に満たされた状態で硬化させられることによってレジノイド砥石部１６が形成されるため、粉末樹脂が用いられる場合に比較して砥粒２２や塊状砥粒２０の保持力が高められて研削面の過度の磨耗が抑制され、砥石寿命が高められる。
【００４９】
また、本実施例では、塊状砥粒２０は無機質から成る中空の中空体２４を含むことから、ビトリファイド砥石組織から成る塊状砥粒２０内においてもチップポケットが形成されるので、破砕され或いは脱落させられた砥粒や被削材の研削屑等がそのチップポケット内に収容されることによって、高精度の鏡面研磨が可能となる。
【００５０】
また、本実施例では、複数の砥粒２２はダイヤモンド砥粒或いはＣＢＮ砥粒から成る超砥粒を少なくとも含むことから、耐久性の高い砥粒２２により能率の良い鏡面研磨が可能となる。
【００５１】
また、本実施例では、レジノイド砥石部作成工程５２および熟成・硬化工程（支持体固着工程）６０は、塊状砥粒２０およびエポキシ樹脂結合剤１８を液状樹脂に混入した流動性砥石原料６４をコア１４によって一面が画定される成形空間内に流し込み、且つその流動性砥石原料６４を硬化させることにより、同時に実行されることから、製造工程が簡単となり、塊状砥粒を備えたレジノイド砥石を容易に製造できる。
【００５２】
また、本実施例では、塊状砥粒２０を有するレジノイド砥石１０は、被削材の平面、外周面、或いは内周面の鏡面研磨に用いられることから、被削材の平面、外周面、或いは内周面に対して、スルーフィード方式またはインフィード方式のセンタレス研削等を行う汎用研削盤を用いて鏡面研削仕上げが可能となる。
【００５３】
また、本実施例では、中空体２４は、砥粒２２よりも粒径が大きいものであることから、砥粒２２よりも大きなチップポケットを形成できる。
【００５４】
また、本実施例では、超砥粒は、電気抵抗試験法による平均粒径が２０μm 以下の微細砥粒であることから。極めて微細な超砥粒が用いられているので、被研削面のキズが一層生じ難くなって一層良好な鏡面が得られる。
【００５５】
［実験例１］
以下の材料および方法により作成した本発明に対応するレジノイド砥石Ｓ１と、以下の材料および方法により作成した比較例レジノイド砥石Ｈ１とを用いて、以下の研削試験条件１で研削試験を行った結果を、表１に示す。
【００５６】
（塊状砥粒の製造）
・ダイヤモンド砥粒（ＧＥ社製RJK-1 、8 〜16μｍφ）     25.0(体積部)
・無機バルーン( ポッターズバロティーニ社製：SL75）     10.0(体積部)
・ビトリファイドボンド                                 10.0(体積部)
・糊量( 粘結剤)                                         5.0(体積部)
・水道水                                               50.0(体積部)
上記の割合で秤量されたダイヤモンド砥粒とビトリファイドボンド、無機バルーン( 中空体) と糊量を適宜必要に応じて混入し良く混合し、泥漿状態とした。その泥漿をあつさ2mm 程度にステンレス製バット内に均等な厚さで収容した後、乾燥機内で水分を十分に除去してよく乾燥させた。泥漿が乾燥した固形物を取り出し、乳鉢内で粗く粉砕し、篩を用いて分級し、５００μm 下且つ３５５μm 上の粉砕物を取り出した。次いで、電気炉を用いて９００℃−４時間保持の焼成を行い、＃６０程度の塊状砥粒を製造した。
【００５７】
（レジノイド砥石Ｓ１）
・ダイヤモンド砥粒（ＧＥ社製RJK-1 、8 〜16μｍφ）     15.0(体積部)
・エポキシ主剤( 東都化成社製)                          35.0(体積部)
・エポキシ硬化剤((株) 斎藤社製)                        15.0(体積部)
・無機バルーン( ポッターズバロティーニ社製：SL75）     18.0(体積部)
・発泡スチロール( 岐阜スチレン工業製)                   7.0(体積部)
・塊状砥粒                                             10.0(体積部)
上記の配合に従って調合した原料を外径345mm ×厚さ25mm×内径127mm 程度の円板状のスチール製コアの外側に鋳込み成形し、常温硬化した生砥石を200 ℃でさらに6 時間熟成且つ硬化させ、外径355mm ×厚さ25mm×内径127mm のレジノイド砥石Ｓ１を作成した。
【００５８】
( 比較例レジノイド砥石Ｈ１)
・ダイヤモンド砥粒（ＧＥ社製RJK-1 、8 〜16μｍφ）     25.0(体積部)
・エポキシ主剤( 東都化成社製)                          35.0(体積部)
・エポキシ硬化剤((株) 斎藤社製)                        15.0(体積部)
・無機バルーン( ポッターズバロティーニ社製：SL75）     18.0(体積部)
・発泡スチロール( 岐阜スチレン工業製)                   7.0(体積部)
上記の配合に従って調合した原料を外径345mm ×厚さ25mm×内径127mm 程度の円板状のスチール製コアの外側に鋳込み成形し、常温硬化した生砥石を200 ℃でさらに6 時間熟成且つ硬化させ、外径355mm ×厚さ25mm×内径127mm の比較例レジノイド砥石Ｈ１を作成した。すなわち、塊状砥粒を含まない点のみがレジノイド砥石Ｓ１と相違し他は同じ構造の比較例レジノイド砥石Ｈ１を作成した。
【００５９】
( 研削試験条件１)
・砥石寸法：外径355mm ×厚さ25mm×内径127mm
・使用機械：豊田工機 (株) 製円筒研削盤  GOP32
・被削方式：湿式プランジ研削
・砥石周速：50m/sec
・被削材：  SUJ-2(HRC60)
・被削材寸法：外径39.16 ×厚み8 、前加工面粗さ2.5 μRz
・切込寸法： 0.1mmφ
・送り速度： 21.6mm/s
・スパークアウト：4.7sec、研削油：ソリューションタイプATF(100 倍液)
【００６０】
（表１）
砥石磨耗/1カット   面粗さRzJIS   消費電力値KW    加工面状態  
実施例Ｓ１      1.5 μ          0.20          0.85     クラッチなし、バリなし
比較例Ｈ１     10.0 μ          0.25          0.10     クラッチなし、バリなし
【００６１】
表１から明らかなように、本発明の実施例品であるレジノイド砥石Ｓ１は、比較例レジノイド砥石Ｈ１と比較して、１カット当たりの砥石磨耗が約７分の１であって、面粗さが良く、消費電力値は高い値を示した。したがって、レジノイド砥石Ｓ１は、比較例レジノイド砥石Ｈ１と比較して、砥石磨耗が少なく、被削材の面粗度がより良好な性能を示した。
【００６２】
［実験例２］
本実験例２は、前記の比較例レジノイド砥石Ｈ１とは異なる比較例レジノイド砥石Ｈ２を作成し、前記本発明の実施例品であるレジノイド砥石Ｓ１を用いて、実験例１と同じ研削条件で試験を行い、その結果を表２に示す。
【００６３】
（塊状砥粒の製造）
・ダイヤモンド砥粒（ＧＥ社製RJK-1 、8 〜16μｍφ）     25.0(体積部)
・無機バルーン( ポッターズバロティーニ社製：SL75）     10.0(体積部)
・ビトリファイドボンド                                 10.0(体積部)
・糊量( 粘結剤)                                         5.0(体積部)
・水道水                                               50.0(体積部)
上記の割合で秤量されたダイヤモンド砥粒とビトリファイドボンド、無機バルーンと糊量を適宜必要に応じて混入し良く混合し、泥漿状態とした。その泥漿をあつさ2mm 程度にステンレス製バット内に均等な厚さで収容した後、乾燥機内で水分を十分に除去してよく乾燥させた。泥漿が乾燥した固形物を、電気炉を用いて900 ℃-4時間保持の焼成を行ってビトリファイド砥石組織を生成し、次いで、乳鉢内で粗く粉砕し、篩を用いて分級し、500μm 下且つ355μm 上の粉砕物を取り出し、#60 程度の塊状砥粒を製造した。この塊状砥粒は、実験例１の塊状砥粒に比較して、焼成後に粉砕、分級されたものである点でのみ相違する。
【００６４】
（比較例レジノイド砥石Ｈ２）
・ダイヤモンド砥粒（ＧＥ社製RJK-1 、8 〜16μｍφ）     15.0(体積部)
・エポキシ主剤( 東都化成社製)                          35.0(体積部)
・エポキシ硬化剤((株) 斎藤社製)                        15.0(体積部)
・無機バルーン( ポッターズバロティーニ社製：SL75）     18.0(体積部)
・発泡スチロール( 岐阜スチレン工業製)                   7.0(体積部)
・塊状砥粒                                             10.0(体積部)
上記の配合に従って調合した原料を外径345mm ×厚さ25mm×内径127mm 程度の円板状のスチール製コアの外側に鋳込み成形し、常温硬化した生砥石を200 ℃でさらに6 時間熟成且つ硬化させ、実験例１のレジノイド砥石Ｓ１と同じ寸法（外径355mm ×厚さ25mm×内径127mm ）の比較例レジノイド砥石Ｈ２を作成した。この比較例レジノイド砥石Ｈ２は、それに含まれる塊状砥粒が焼成後に粉砕、分級されたものである点でのみ、前記レジノイド砥石Ｓ１と相違する。
【００６５】
（表２）
砥石磨耗/1カット   面粗さRzJIS   消費電力値KW    加工面状態  
実施例Ｓ１      1.5 μ          0.20          0.85     スクラッチ傷、バリなし
比較例Ｈ２      3.0 μ          0.45          1.15     スクラッチ傷、バリあり
【００６６】
表２から明らかなように、比較例レジノイド砥石Ｈ２は、本発明の実施例品であるレジノイド砥石Ｓ１に比較して、１カット当たりの砥石磨耗が２倍に多くなり、且つ面粗さが悪く、消費電力値も比較例レジノイド砥石Ｈ１より高い値を示した。したがって、比較例レジノイド砥石Ｈ２は、レジノイド砥石Ｓ１と比較して、砥石磨耗が多く被削材の面粗度が悪く、良好な性能を示さなかった。
【００６７】
このように、比較例レジノイド砥石Ｈ２が塊状砥粒を備えているにも拘わらず本発明の実施例品であるレジノイド砥石Ｓ１と同レベルの効果が得られなかった理由は、比較例レジノイド砥石Ｈ２は焼成後に粉砕されて分級された塊状砥粒を用いているため、破砕面が比較的鋭角となり、塊状砥粒が研削面に露出したときにその鋭角部分が欠けて大きく被削材の研磨面を傷つけるものと考えられる。これに対し、本発明の実施例品であるレジノイド砥石Ｓ１で用いられている塊状砥石は、生の状態で粉砕且つ分級された後で焼成されていることから、粉砕面すなわち塊状砥粒の表面が丸みを帯びた形状となっているため、欠けが発生し難くなって被削材の研磨面を大きく傷つけることがなく研削が可能となり、鏡面が容易に得られるものと考えられる。
【００６８】
また、本発明の実施例品であるレジノイド砥石Ｓ１の塊状砥石のように生の状態で粉砕し分級する場合と上記比較例レジノイド砥石Ｈ２の塊状砥粒のように焼成後の状態で粉砕し分級する場合とにおいて、たとえば目開き５００μｍ下で３５５μｍ上の粉砕物を取り出す収率が約２０％である点で両者は略同じであるが、生で粉砕した場合の非選択粉体は水を加えることでサイド容易に泥漿状態として再利用できるが、焼成後で粉砕した場合の非選択粉体は再利用が困難であるため、高価な砥粒であるほど生で粉砕した場合が有利である。
【００６９】
以上、本発明を図面を参照して詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施でき、その主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一実施例の塊状砥粒を備えたレジノイド砥石の全体を示す正面図である。
【図２】図１のレジノイド砥石のレジノイド砥石部の構造を示すために拡大して示す模式図である。
【図３】図１のレジノイド砥石のレジノイド砥石部に含まれる塊状砥粒の構造を示すために拡大して示す模式図である。
【図４】図１のレジノイド砥石の使用状態を模式的に示す図である。
【図５】図１のレジノイド砥石の製造方法の要部を説明する工程図である。
【図６】図５の支持体準備工程において、砥石原料の流し込みに先立って成形金型内に支持体として機能するコア部を配置した状態を説明する図である。
【図７】図５の鋳込み工程における砥石原料の流し込みを説明する図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０：塊状砥粒を備えたレジノイド砥石
１４：コア部
１６：レジノイド砥石部
１８：エポキシ樹脂結合剤（樹脂結合剤）
２０：塊状砥粒
２２：ダイヤモンド砥粒（砥粒）
２４：中空体
４０：塊状砥粒用意工程
５２：レジノイド砥石部作成工程
６０：熟成・硬化工程（支持体固着工程）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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