(57)【要約】【課題】剛性、耐磨耗性及び劈開性に優れるばかりでなく、結合剤に堅固に固定することができる砥粒を提供する。また、この砥粒を用いた砥石であって、結合剤から砥粒が脱落し難く、高能率研削に適した砥石を提供する。【解決手段】表面粗さがＲａ０．０１〜０．０５μｍの平滑面１１が表面積全体の少なくとも３０％を占め、表面粗さがＲａ０．０６〜０．２０μｍの粗面１２が表面積全体の少なくとも３０％を占める砥粒１０。また、砥粒１０が、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）により形成され、表面粗さがＲａ０．０１〜０．０５μｍの平滑面１１が表面積全体の少なくとも３０％を占め、表面粗さがＲａ０．０６〜０２０μｍの粗面１２が表面積全体の少なくとも３０％を占める砥粒１０であり、結合剤が、ビトリファイドボンドである砥石。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面粗さがＲａ０．０１〜０．０５μｍの平滑面が表面積全体の少なくとも３０％を占め、
表面粗さがＲａ０．０６〜０．２０μｍの粗面が表面積全体の少なくとも３０％を占める
ことを特徴とする砥粒。
【請求項２】
砥粒が、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）により形成され、表面粗さがＲａ０．０１〜０．０５μｍの平滑面が表面積全体の少なくとも３０％を占め、表面粗さがＲａ０．０６〜０２０μｍの粗面が表面積全体の少なくとも３０％を占める砥粒であり、
結合剤が、ビトリファイドボンドである
ことを特徴とする砥石。
【請求項３】
ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）により形成され、
ミラー指数で示す（１００）面が表面積全体の少なくとも３０％を占め、
ミラー指数で示す（１１１）面が表面積全体の少なくとも３０％を占める
ことを特徴とする砥粒。
【請求項４】
砥粒が、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）により形成され、ミラー指数で示す（１００）面が表面積全体の少なくとも３０％を占め、ミラー指数で示す（１１１）面が表面積全体の少なくとも３０％を占める砥粒であり、
結合剤が、ビトリファイドボンドである
ことを特徴とする砥石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砥粒及び砥石に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
円筒研削盤等の研削盤おいては、砥石車が用いられる。ここで、砥石車は、円盤状に形成されると共に外周面が砥石により構成されたものであり、研削盤の砥石台に装着されて回転駆動され、その外周面の砥石によって、ワークの外周面等の研削対象面に研削加工を施すものである。そして、砥石車の砥石は、種々の砥粒及び結合剤を用いて構成されているが、代表的なものに、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）により形成された砥粒（以下、「ＣＢＮ砥粒」と称する）を、ビトリファイドボンドを結合剤として成形焼成したものを例示することができる。ここで、ＣＢＮ砥粒は、窒化ホウ素を立方晶状に結晶化したものであり、剛性及び耐磨耗性に優れた砥粒である。また、ビトリファイドボンドは、耐熱性に優れ、研削送り速度を速めた高能率研削に適した結合剤である。
【０００３】
上記の背景技術は、一般的な事項であり、本願出願人は、出願時において、この背景技術を特定する記載がなされた文献を特に知見していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来のＣＢＮ砥粒は、その表面の大部分が、結晶構造の面を特定するために用いられるミラー指数で示す（１００）面から構成されている。この（１００）面は、ＣＢＮ結晶の劈開面であることから、ＣＢＮ砥粒は、自体に劈開破壊が生じ難く、剛性の高い砥粒となっている。また、破壊が生じる際には、劈開面である新たな（１００）面が露呈されるように大きく割れるため、ツルーイングによって、良好な切れ味の刃先を再生することができるものである。なお、破壊が生じる際に大きく割れる特性を、「劈開性が高い」と称され、従来のＣＢＮ砥粒は、劈開性に優れる砥粒である。
【０００５】
しかしながら、ＣＢＮ結晶の（１００）面は、結合剤の濡れ性が悪く、結合剤との結合力が弱いため、従来のＣＢＮ砥粒では、砥石とした場合に、結合剤から脱落し易いといった問題があった。特に、研削送り速度を速めた高能率研削を行う場合には、砥粒に高負荷が加わるため、砥粒が脱落し易いといった問題が顕著に生じていた。
【０００６】
本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、剛性、耐磨耗性及び劈開性に優れるばかりでなく、結合剤に堅固に固定することができる砥粒の提供を課題とする。また、この砥粒を用いた砥石であって、結合剤から砥粒が脱落し難く、高能率研削に適した砥石の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明の採った主要な手段は、
「表面粗さがＲａ０．０１〜０．０５μｍの平滑面が表面積全体の少なくとも３０％を占め、
表面粗さがＲａ０．０６〜０．２０μｍの粗面が表面積全体の少なくとも３０％を占める
ことを特徴とする砥粒」
である。
【０００８】
表面粗さがＲａ０．０１〜０．０５μｍの平滑面は、砥粒としての剛性、耐磨耗性及び劈開性を確保するために必要な面である。そこで、平滑面の占有面積を、表面積全体の少なくとも３０％とする。これにより、砥粒としての良好な剛性、耐磨耗性及び劈開性を得ることができる。
【０００９】
一方、表面粗さがＲａ０．０６〜０．２０μｍの粗面は、上述の平滑面に比して粗く、結合剤の濡れ性が高い面である。そこで、粗面の占有面積を、表面積全体の少なくとも３０％とする。これにより、結合剤に堅固に固定することのできる砥粒とすることができる。
【００１０】
なお、砥粒の表面として平滑面及び粗面を形成するためには、砥粒が種々の分子の結晶化により形成される場合に、分子の結晶化に際して、上記のような平滑面及び粗面が夫々露呈した表面となるように分子を結晶化すればよい。また、これに限らず、表面全体が平滑面となった砥粒に対して、ダイヤモンド粉末によるブラスト加工、薬剤によるエッチング加工、レーザ加工、プラズマ加工等、種々の加工によって、平滑面の一部を粗化することで、粗面を形成してもよい。逆に、表面全体が粗面となった砥粒に対して、上述の種々の加工によって、粗面の一部を平滑化することで、平滑面を形成してもよい。
【００１１】
また、上記課題を解決するために本発明の採った主要な手段は、
「砥粒が、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）により形成され、表面粗さがＲａ０．０１〜０．０５μｍの平滑面が表面積全体の少なくとも３０％を占め、表面粗さがＲａ０．０６〜０２０μｍの粗面が表面積全体の少なくとも３０％を占める砥粒であり、
結合剤が、ビトリファイドボンドである
ことを特徴とする砥石」
である。
【００１２】
砥粒として、上記の通り、剛性、耐磨耗性及び劈開性に優れるばかりでなく、結合剤に堅固に固定することができる砥粒を用いており、しかも、砥粒として、ＣＢＮ砥粒を用い、結合剤としてビトリファイドボンドを用いることで、高能率研削に適した砥石とすることができる。
【００１３】
また、上記課題を解決するために本発明の採った主要な手段は、
「ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）により形成され、
ミラー指数で示す（１００）面が表面積全体の少なくとも３０％を占め、
ミラー指数で示す（１１１）面が表面積全体の少なくとも３０％を占める
ことを特徴とする砥粒」
である。
【００１４】
ＣＢＮ砥粒における（１００）面は、砥粒としての剛性、耐磨耗性及び劈開性を確保するために必要な面である。そこで、（１００）面の占有面積を、表面積全体の少なくとも３０％とする。これにより、砥粒としての良好な剛性、耐磨耗性及び劈開性を得ることができる。
【００１５】
一方、ＣＢＮ砥粒における（１１１）面は、上述の（１００）面に比して剛性、耐磨耗性及び劈開性に劣るものの結合剤の濡れ性が高い面である。そこで、（１１１）面の占有面積を、表面積全体の少なくとも３０％とする。これにより、結合剤に堅固に固定することのできる砥粒とすることができる。
【００１６】
なお、砥粒の表面として（１００）面及び（１１１）面を露呈させるためには、ＣＢＮ結晶の結晶化に際して、（１００）面及び（１１１）面が夫々露呈されるように結晶化すればよい。
【００１７】
また、上記課題を解決するために本発明の採った主要な手段は、
「砥粒が、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）により形成され、ミラー指数で示す（１００）面が表面積全体の少なくとも３０％を占め、ミラー指数で示す（１１１）面が表面積全体の少なくとも３０％を占める砥粒であり、
結合剤が、ビトリファイドボンドである
ことを特徴とする砥石」
である。
【００１８】
砥粒として、上記の通り、剛性、耐磨耗性及び劈開性に優れるばかりでなく、結合剤に堅固に固定することができるＣＢＮ砥粒を用いており、しかも、結合剤としてビトリファイドボンドを用いることで、高能率研削に適した砥石とすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
上述の通り、本発明によれば、剛性、耐磨耗性及び劈開性に優れるばかりでなく、結合剤に堅固に固定することができる砥粒を提供することができる。また、この砥粒を用いた砥石であって、結合剤から砥粒が脱落し難く、高能率研削に適した砥石を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明に係る砥粒及び砥石の実施形態の一例を、図面に従って詳細に説明する。
【００２１】
図１に示すように、砥粒１０は、ＣＢＮ結晶により構成されている。ここで、砥粒１０の表面は、結晶構造の面を特定するために用いられるミラー指数にて示す（１００）面１１、（１１１）面１２、及び、（１１０）面や欠け等の損傷を生じたその他の面１３により構成されている。ここで、（１００）面１１は、表面積全体の少なくとも３０％を占めており、（１１１）面１２は、表面積全体の少なくとも３０％を占めている。また、（１００）面１１は、表面粗さがＲａ０．０１〜０．０５μｍ、より具体的には、Ｒａ０．０２〜０．４０μｍの平滑面となっており、（１１１）面１２は、表面粗さがＲａ０．０６〜０．２０μｍ、より具体的には、Ｒａ０．１０〜０．１５μｍの粗面となっている。
【００２２】
平滑面であるＣＢＮ結晶の（１００）面１１は、優れた剛性、耐磨耗性及び劈開性を得ることができる面である。そして、この砥粒１０では、表面積全体の少なくとも３０％が平滑面である（１００）面１１により構成されていることから、砥粒１０としての良好な剛性、耐磨耗性及び劈開性が確保される。
【００２３】
一方、ＣＢＮ結晶において、平滑面である（１００）面１１は、結合剤に対して濡れ性が悪い面であるが、粗面である（１１１）面１２は、結合剤に対して濡れ性のよい面である。例えば、図２（ｂ）に示すように、平滑面である（１００）面１０は、結合剤２１であるビトリファイドボンドとの接触角度が１１５°程度（角度Ｂ参照）で、濡れ性に劣るのに対して、図２（ａ）に示すように、粗面である（１１１）面１２は、結合剤２１であるビトリファイドボンドとの接触角度が２５°程度（角度Ａ参照）で、濡れ性に優れる。そして、この砥粒１０では、表面積全体の少なくとも３０％が粗面である（１１１）面１２により構成されていることから、図２に示すように、多数の砥粒１０を結合剤２１により結合させて砥石２０を形成した場合に、砥粒１０の粗面である（１１１）面１２が結合剤２１に堅固に固定されて、結合剤２１から脱落し難い砥石２０とすることができる。そして、このような砥石２０は、その砥粒１０が、剛性、耐磨耗性及び劈開性に優れ、しかも、脱落し難いことから、高能率研削に適した砥石２０となる。
【００２４】
また、ＣＢＮ結晶の（１１１）面１２は、（１００）面１１よりも高い突起を有する面である。具体的には、（１００）面１１の突起の高さは、最高値がＲｙ０．１００〜０．２００μｍ程度（実測値：Ｒｙ０．１７０μｍ）であるのに対して、（１１１）面１２の突起の高さは、最高値がＲｙ１．０００〜２．０００μｍ程度（実測値：Ｒｙ１．６４０μｍ）である。よって、砥粒１０の表面積全体の少なくとも３０％を（１１１）面１２とすることで、（１１１）面１２の突起を、結合剤２１に対するアンカーとして確実に機能させることができ、砥粒１０を結合剤２１から、より一層、脱落し難くすることができる。
【００２５】
ところで、上記砥粒１０を用いて砥石２０を形成する場合には、例えば、上記砥粒１０と、ビトリファイドボンド等の適宜の結合剤２１とを用いて所望の形状に成形して焼成すればよい。ここで、鋼材等により円盤状に形成された基盤の外周面に砥石２０を接着することで、外周面に砥石２０、特に、その砥粒１０が、剛性、耐磨耗性及び劈開性に優れ、しかも、脱落し難いといった高能率研削に適した砥石２０を有する砥石車を形成することができる。
【００２６】
砥石２０を形成するための全ての砥粒として、本発明の各種要件を全て満たした砥粒１０を用いることが望ましいのであるが、本発明の各種要件を満たさない砥粒が多少混在していても、高能率研削に適した砥石とすることはできる。例えば、本発明の各種要件を充足する砥粒１０が、全体の５０％以上、好ましくは７０％以上、さらに好ましくは９０％以上存在すれば、高能率研削に適した砥石２０とすることができる。
【００２７】
また、１つの砥石２０を形成するために用いる砥粒１０全体の平均値として、本発明の各種要件を設定することもできる。
【００２８】
さらに、１つの砥粒１０の表面について、平滑面である（１００）面１１または粗面である（１１１）面１２の一方が、表面積全体の少なくとも５０％、６０％或いは７０％といったように、表面積全体の半分以上を占めるようにしてもよい。この場合には、砥粒１０の表面積全体の残余が、平滑面である（１００）面１１または粗面である（１１１）面１２の他方によって表面積全体の少なくとも３０％が占められるようにすればよい。
【００２９】
最後に、本発明に係る砥石と、従来の砥石との比較例を以下に説明する。なお、以下の比較例では、＃１２０のＣＢＮ砥粒を用いて、ビトリファイドボンドを結合剤として、Ｃ（集中度）＝２００にて砥石を製作した。ここで、本発明に係る砥石では、上述の通り構成された本発明に係る砥粒を用い、従来の砥石では、表面の大部分が、（１００）面から構成され、表面粗さがＲａ０．０１〜０．０５μｍとなった砥粒を用いた。また、ＳＣｒ４２０の浸炭焼入れ材で表面固さがＨＲＣ６０であるワークを対象として、砥石周速度を１２０ｍ／ｓ、研削能率を３７ｍｍ３／ｍｍ・ｓに設定して、円筒研削盤にて、研削量として３００００ｍｍ３／ｍｍまでの円筒プランジ研削加工を行った。さらに、クーラントとしては、エマルジョンを使用した。
【００３０】
従来の砥石では、ワークの表面粗さの加工精度が、加工当初から１５％程度、低下したのに対して、本発明に係る砥石では、加工当初から５％程度しか低下せず、高度な加工精度を維持することができた。
【００３１】
また、砥石の摩耗量について、本発明に係る砥石では、従来の砥石に比して、２０％程度、砥石の摩耗量を減少させることができた。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る砥粒の一例を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は、（１１１）面と結合剤との濡れ性を示す説明図であり、（ｂ）は、（１００）面と結合剤との濡れ性を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  砥粒
１１  平滑面（（１００）面）
１２  粗面（（１１１）面）
１３  その他の面
２０  砥石
２１  結合剤
【図１】
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【図２】
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