(57)【要約】【課題】目詰まりが起こり難くて良好な切れ味が維持され、さらに、低い温度での処理が可能であり、環境に優しく、耐候性、耐薬品性、耐水性、耐熱性、耐久性に優れるビトリファイド砥石とその砥石の調質方法を提供する。【解決手段】切削性を有する硬質砥粒２と、被削材に対する化学反応性を有し、かつ、切削性を有しない軟質砥粒３とからなる混合砥粒を、ビトリファイドボンド４で結合させたビトリファイド砥石を、組織中の初期気孔６を包囲した面がガラス層５に覆われ、そのガラス層に気孔７が残存しているものにした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削性を有する硬質砥粒と、被削材に対する化学反応性を有し、かつ、切削性を有しない軟質砥粒とからなる混合砥粒を低融点・低収縮性のビトリファイドボンドで結合させたポーラス組織の焼成体のビトリファイド砥石であって、組織中の初期気孔を包囲した面がガラス層に覆われ、そのガラス層を除いた前記初期気孔の砥石に対する体積比での占有率が３０％〜６５％であり、前記ガラス層は前記初期気孔の体積の２５％〜７０％を占め、そのガラス層に気孔が残存しているビトリファイド砥石。
【請求項２】
前記硬質砥粒は、単独のダイヤモンド砥粒、単独の立方晶型窒化硼素砥粒又はダイヤモンド砥粒と立方晶型窒化硼素砥粒の組み合わせ物であり、前記軟質砥粒は、酸化セリウム、シリカ、硫酸バリウム、酸化ジルコニウムのいずれかであり、前記硬質砥粒の含有割合５０〜９０Ｖｏｌ％に対する前記軟質砥粒の含有割合が１０〜５０Ｖｏｌ％である請求項１に記載のビトリファイド砥石。
【請求項３】
前記硬質砥粒と軟質砥粒の各々の粒径が１００μｍ〜０．１μｍの範囲にある請求項１又は２に記載のビトリファイド砥石。
【請求項４】
前記混合砥粒に、硬質砥粒と軟質砥粒とからなる混合砥粒が含まれている請求項１〜３のいずれかに記載のビトリファイド砥石。
【請求項５】
前記気孔の内部にワックスが含浸されている請求項１〜４のいずれかに記載のビトリファイド砥石。
【請求項６】
切削性を有する硬質砥粒と、被削材に対する化学反応性を有し、かつ、切削性を有しない軟質砥粒とからなる混合砥粒と低融点・低収縮性のビトリファイドボンドを混練した後に成形・焼成してポーラス組織のビトリファイド砥石を形成し、次いで、そのビトリファイド砥石の組織中の初期気孔に液体ガラスを含浸させ、その液体ガラスに含まれた液体を蒸発させて前記初期気孔を包囲した面に、気孔を有するガラス層を形成するビトリファイド砥石の調質方法。
【請求項７】
前記液体ガラスとして揮発性希釈液で希釈した液体ガラスを使用し、前記揮発性希釈液の添加量を変えることで液体ガラスの濃度を変化させて前記気孔の砥石に占める割合を調整する請求項６に記載のビトリファイド砥石の調質方法。
【請求項８】
前記揮発性希釈液として、イソプロピルアルコールを用いる請求項６又は７に記載のビトリファイド砥石の調質方法。
【請求項９】
濃度の低い液体ガラスの含浸と含浸した液体ガラスに含まれる液体の蒸発を数回繰り返して前記気孔の砥石に占める割合を調整する請求項６〜８のいずれかに記載のビトリファイド砥石の調質方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、切削性を有する硬質砥粒と、被削材に対する化学反応性を有し、かつ、切削性を有しない軟質砥粒とからなる混合砥粒をビトリファイドボンドを用いて結合させたビトリファイド砥石と、その砥石の気孔率を調整し、なおかつ、砥石強度を過度の砥石硬度上昇と切れ味低下を抑えて高めるビトリファイド砥石の調質方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
切削性を有する硬質砥粒として、ダイヤモンドや立方晶型窒化硼素（以下ＣＢＮと表記）を用いたビトリファイド砥石は、高精度、高能率加工が可能なことから、超仕上げ加工、ラップ盤加工、研削盤加工などに多用されている。
【０００３】
このビトリファイド砥石は、内部に多くの気孔を保有しており、その気孔の存在により、優れた切れ味を発揮する。
【０００４】
ビトリファイド砥石の気孔は、通常、砥石体積の３０％〜６５％を占める。その気孔があることで、被削材を加工する際に切れ刃として働く、気孔周辺の硬質砥粒のエッジが被削材に食い込みやすくなるエッジ効果を期待でき、さらに、切屑の排出性も良くなって安定した切れ味の持続を図ることが可能になる。
【０００５】
ところが、気孔の多い砥石は、加工が面接触で行われることが多い超仕上げ加工では特に、被削材から削り出される切屑が良好に排出されずに気孔に入り込んで詰まって行く傾向がある。
【０００６】
その気孔に切屑が過剰に入り込むと、砥石は目詰まりし、それが切屑の溶着を引き起こす。そして、生成された溶着物に砥粒のエッジ（切れ刃）が埋もれて切れ味が低下する。
【０００７】
また、溶着部は部分的に突出していることからその溶着部に高圧力が掛かり、局部的な高圧力の印加により砥石の組織が破壊されて溶着した金属片などが脱落し易くなる。
【０００８】
砥石が多くの気孔を有することは、少ない結合剤量で砥粒を支持していることを意味し、砥粒の保持力が低くなる。その砥粒の保持力が低い砥石は特に、溶着物の脱落が引き金になって砥粒も脱落し易くなるため、異常摩耗（砥石損耗）が進行し、砥面が荒れ、仕上げ面粗さの悪化を招く。
【０００９】
研削加工においても超仕上げ加工と同様の現象が起こり、砥石の異常摩耗や仕上げ面粗さの悪化を招く。最近の研削加工では、高精度化の要望が強まり、使用する砥石の砥粒が細粒化する傾向が強い。
【００１０】
また、同時に、加工の高能率化も要求され、微粒砥粒砥石による高精度加工という厳しい要望に応えることが不可避の課題となってきている。
【００１１】
ここで、超仕上げ加工では、目詰まりの防止と安定した切れ味の持続を図る目的で砥石に硫黄やワックスを含浸させることが行われている。
【００１２】
また、結合剤にガラスを含めたり、ガラス質結合剤で砥粒を結合させる技術も、下記特許文献１、２などによって提案されており、これは、ガラスを含まないビトリファイドボンドを使用した砥石に比べて砥粒の保持力や結合強度を向上させることができる。
【００１３】
なお、下記特許文献３には、切れ味と面粗さの向上が特徴の硬質砥粒と軟質砥粒からなる混合砥粒を用いたビトリファイド砥石が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平９−１３２７７１号公報
【特許文献２】特開２０１４−４６７４号公報
【特許文献３】特許第５２３３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述した従来技術のうち、砥石に硫黄を含浸させる方法によれば、砥石の目詰まりが防止される。また、硫黄による補強がなされるため、砥石の耐摩耗性も向上する。さらに、耐摩耗性が向上することで異常摩耗が抑制されて仕上げ面粗さも良くなる。
【００１６】
しかしながら、環境への配慮（臭気や設備の腐食防止）や加工物への油染みの問題から、最近は硫黄の使用を拒む傾向が高まってきている。
【００１７】
また、ワックスの含浸処理は、硫黄の含浸に比べて砥石の補強効果およびそれによる耐摩耗性の改善効果はやや劣るが、臭いや油染みの問題がないことから最近多用されだしている。
【００１８】
しかしながら、このワックスの含浸処理も、以下の問題を有している。即ち、環境面、防災面から最近では使用する加工液が油性クーラントから水溶性クーラントに置き換わる傾向があるが、その水溶性クーラントを使用する際に、ワックス含浸処理砥石を用いると、クーラントを弾いて砥石の内部や被削材の中心部までクーラントが行き渡らなくなり、それが原因で目詰まりが助長され、砥石性能の著しい低下を招く。
【００１９】
超仕上げ加工も研削加工も鏡面仕上げを要求されるケースが増えている。それに伴い、サブミクロンの粒径の砥粒を用いた砥石が使われだした近年は、毛管現象を利用して気孔に硫黄などを含浸させる方法は、粘度面での制約により実施すること自体が困難になりつつある。
【００２０】
一方、ガラス質結合剤やガラスを含む結合剤で砥粒を結合させた砥石は、ダイヤモンドやＣＢＮの硬質砥粒がガラスに被覆されて切れ味の低下を招いたり、ガラス被覆砥粒を事前に形成する工程が増えたりする不具合がある。
【００２１】
また、砥石の硬度が過大になって酸化セリウム、シリカ、硫酸バリウム、酸化ジルコニウムなどの軟質砥粒を含ませる砥石の利点（切れ味の向上や低押しつけ圧での効率的な加工）が失われ易くなる。
【００２２】
なお、ラップ盤加工の固定砥粒砥石化は、開発途上の新しい加工分野であるが、当該分野では、被削材に対する砥石の押しつけ圧が、例えば、０．０１ＭＰａと言った従来の１／１００程度の極低圧での加工が要求されるため、砥石は、従来よりも大幅に軟目設定されたものが必要である。
【００２３】
しかしながら、軟目の砥石は、ワーク（被加工物）の種類、加工条件および機械剛性の相違によって砥石損耗量が大きく変動し、耐久性の確保が難しい。
【００２４】
高加工精度を要求される昨今、砥石的には、超微粒領域の砥粒を用いた砥石へ移行せざるを得ない傾向がある。その超微粒領域の砥粒を用いたビトリファイド砥石は、面接触での加工の場合、気孔をそのまま残存させると目詰まりの問題が発生して好ましくない。
【００２５】
このため、目詰まりが起こり難くて良好な切れ味が維持され、さらに、低い温度での処理が可能であり、環境に優しく、耐候性、耐薬品性、耐水性、耐熱性、耐久性に優れるビトリファイド砥石が望まれている。
【００２６】
この発明は、上記の要望に応えたビトリファイド砥石と、その要望を満たすためのビトリファイド砥石の調質方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上記の課題を解決するため、この発明は、下記のビトリファイド砥石を提供する。そのビトリファイド砥石は、切削性を有する硬質砥粒と、被削材に対する化学反応性を有し、かつ、切削性を有しない軟質砥粒とからなる混合砥粒を、低融点・低収縮性のビトリファイドボンドで結合させたポーラス組織の焼成体のビトリファイド砥石であって、組織中の初期気孔を包囲した面がガラス層に覆われ、そのガラス層を除いた前記初期気孔の砥石に対する体積比での占有率が３０％〜６５％であり、前記ガラス層は前記初期気孔の体積の２５％〜７０％を占め、そのガラス層に気孔が残存しているものである。
【００２８】
ここで言う「初期気孔」は、ガラス層を形成する前の気孔である。ガラス層の形成によって一部がそのガラス層に埋められるその気孔を、最終的に残される気孔との混同を避けるために、この発明では「初期気孔」と称する。
【００２９】
このビトリファイド砥石は、前記硬質砥粒が、単独のダイヤモンド砥粒、ＣＢＮ砥粒又はダイヤモンド砥粒とＣＢＮ砥粒の組み合わせ物であり、前記軟質砥粒は、酸化セリウム、シリカ、硫酸バリウム、酸化ジルコニウムのいずれかであるものや、前記硬質砥粒と軟質砥粒の各々の粒径が１００μｍ〜０．１μｍの範囲にあるものが好ましい。
【００３０】
硬質砥粒と軟質砥粒の含有割合は、硬質砥粒５０〜９０Ｖｏｌ％に対して軟質砥粒１０〜５０Ｖｏｌ％が適当である。
【００３１】
前記混合砥粒には、硬質砥粒と軟質砥粒を予め結合させた混合砥粒が含まれていてもよく、用途次第では、最終的に残る気孔の内部にワックスが含浸されていてもよい。
【００３２】
この発明は、切削性を有する硬質砥粒と、被削材に対する化学反応性を有し、かつ、切削性を有しない軟質砥粒とからなる混合砥粒と、低融点・低収縮性のビトリファイドボンドとを混練した後に成形・焼成してポーラス組織のビトリファイド砥石を形成し、次いで、そのビトリファイド砥石の組織中の初期気孔に液体ガラスを含浸させ、その液体ガラスに含まれた液体を蒸発させて前記初期気孔を包囲した面に、気孔を有するガラス層を形成するビトリファイド砥石の調質方法も併せて提供する。
砥石の焼成は、９００℃以下の温度で行う。
【００３３】
この調質方法において使用する液体ガラスは、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）と称される、アンモニウムイオンとハロゲンイオンを含有したケイ酸アルカリを主体とするケイ酸アルカリ水溶液である。この液体ガラス中の液体は、自然放置によって蒸発させることができる。
【００３４】
この液体ガラスは、原液であってもよいし、揮発性希釈液で希釈したものであってもよい。使用する揮発性希釈液は、イソプロピルアルコールなどでよい。
【発明の効果】
【００３５】
この発明のビトリファイド砥石は、切削性を有する硬質砥粒と、被削材に対する化学反応性を有し、かつ、切削性を有しない低融点・低収縮性の軟質砥粒とからなる混合砥粒をビトリファイドボンドで結合させたポーラス組織の焼成体をベースにしてその焼成体の組織中の初期気孔の内面をガラス層で覆ったものになっている。
【００３６】
ベースの焼成体が有する初期気孔、すなわち、前記ガラス層を除いた初期気孔の砥石に対する体積比での占有率は３０％〜６５％であり、その初期気孔の体積の２５％〜７０％をガラス層が占めている。そのために、最終的に残存する気孔の体積が減少し、気孔への切屑の入り込みが難しくなって目詰まりが抑制される。
【００３７】
また、ガラス層を設けた後も、ガラス層を設ける前の初期気孔の体積の７５％〜３０％が気孔として内部に残存しているためビトリファイド砥石の特性が維持され、低押しつけ圧の加工でも硬質砥粒のエッジ効果が発揮されて良好な切れ味が維持される。
【００３８】
さらに、追設されたガラス層によってベースの焼成体が補強され、砥石の強度が高まって耐久性も確保される。ガラス層は、ベースの焼成体の初期気孔を包囲した面を覆っており、そのガラス層の内側には軟質砥粒やビトリファイドボンドが存在するため、砥石の強度は必要以上に高まることがなく、ワックス含浸処理時の強度に近いものになる。
【００３９】
このほか、ガラスは、環境を悪化させる要素ではなく、化学的にも安定した素材であるため、砥石の耐候性、耐薬品性、耐水性、耐熱性、耐久性も向上する。
【００４０】
この発明の方法によれば、従来と同じ方法でビトリファイド砥石を製造し、そのビトリファイド砥石に液体ガラスを含浸させ、その液体ガラスに含まれた液体を自然放置するなどして蒸発させるだけでよい。液体ガラスの含浸と蒸発は、常温下で行え、低い温度での処理の要求を満たせる。
【００４１】
また、固化したガラスが砥石の強度を高め、さらに、軟質砥粒や砥粒を結合させているビトリファイドボンドを覆って保護する。そのため、補強の目的や砥石の耐候性、耐薬品性、耐水性、耐熱性などの要求も満たされる。
【００４２】
なお、前記液体ガラスとして、揮発性希釈液で希釈したものを使用すれば、揮発性希釈液の添加量を変えることで液体ガラスの濃度を変化させて前記気孔の砥石に占める割合を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明のビトリファイド砥石のガラス層形成前（焼成体）の組織の断面の模式図である。
【図２】図１の焼成体の組織の初期気孔に液体ガラスを含浸させた状態の断面の模式図である。
【図３】この発明のビトリファイド砥石のガラス層形成後の組織の断面の模式図である。
【図４】超仕上げ砥石による玉軸受内輪の軌道面の加工法を示す断面図である。
【図５】超仕上げ砥石によるころ軸受外輪の軌道面の加工法を示す断面図である。
【図６】超仕上げ砥石によるインフィード加工法の一例を示す断面図である。
【図７】超仕上げ砥石によるスルーフィード加工法の一例を示す断面図である。
【図８】ラップ盤加工の加工法を示す側面図である。
【図９】研削盤加工の加工法を示す斜視図である。
【図１０】研削盤用砥石の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、添付図面の図１〜図１０に基づいて、この発明のビトリファイド砥石と、その砥石の調質方法の実施の形態を説明する。
【００４５】
この発明のビトリファイド砥石の組織のイメージ図を図１に示す。この図１に示すように、ビトリファイド砥石１は、切削性を有する硬質砥粒２と、被削材に対する化学反応性を有し、かつ、切削性を有しない軟質砥粒３と、これらの砥粒を結合させるビトリファイドボンド４と、初期気孔（気孔部）６とからなる。
【００４６】
硬質砥粒２は、粒径が１００μｍ〜０．１μｍの範囲にあるダイヤモンド砥粒やＣＢＮ砥粒が用いられ、軟質砥粒３は、これも粒径が１００μｍ〜０．１μｍの範囲にある酸化セリウム、シリカ、硫酸バリウム、酸化ジルコニウムなどが用いられる。
【００４７】
また、ビトリファイドボンド４は、融点および熱分解温度が９００℃以下の低融点・低収縮性のものが用いられる。その低融点・低収縮性ビトリファイドボンド４は、例えば、炭酸亜鉛又は炭酸マグネシウムの反応焼結剤とフッ化リチウムを含有したものがある。
【００４８】
前記硬質砥粒２と軟質砥粒３は、硬質砥粒５０〜９０Ｖｏｌ％に対して軟質砥粒１０〜５０Ｖｏｌ％の割合で混合されて、その混合砥粒にビトリファイドボンド４を添加した材料が混練後に必要な形状に成形される。
【００４９】
そして、得られた成形体が９００℃以下の温度で焼成され、これにより、硬質砥粒２と軟質砥粒３がビトリファイドボンド４によって結合された図２に示す断面をもったポーラス組織のベースになる焼成体１Ａ（ガラス層を設ける前のビトリファイド砥石）が得られる。
【００５０】
そのベースになる焼成体１Ａは、多数の初期気孔（ガラスによって一部が埋められる気孔）６を有する。その初期気孔６は、焼成体１Ａの全体に対する体積比での占有率が３０％〜６５％になっている。
【００５１】
その焼成体１Ａをベースにして、当該焼成体１Ａの初期気孔６を囲んだ面を、図３に示すように、ガラス層５で覆う。そのガラス層５は、焼成体１Ａの初期気孔６に液体ガラス５Ａを含浸させ、その液体ガラス５Ａ中の液体（メタノール又はエタノールと水分）を蒸発させて形成する。
【００５２】
液体ガラス５Ａは、液体が蒸発すると、初期気孔６を包囲した面を覆う固体のガラス層５が形成され、初期気孔６を包囲した面の内側にガラス層に占有されない箇所として、図３に示した気孔（最終的に残る気孔）７が形成される。その気孔７は、初期気孔６の体積の２５％〜７０％をガラス層５が占めるので、初期気孔６の体積の７５％〜３０％を占めるものになる。
【００５３】
液体ガラスは、原液のままでも、含まれた液体（メタノールまたはエタノールと水）が常温下での放置などによって蒸発すると体積が減少する。そのため、揮発性希釈液を用いなくても気孔７が形成される。
【００５４】
ただし、原液にイソプロピルアルコールなどの揮発性希釈液を加えると、その揮発性希釈液の添加量を変えることで液体ガラスの濃度を変化させて砥石に占める気孔７の割合（残存量）を調整することができる。
【００５５】
気孔７の量が多くなるにつれてガラス層による砥石の補強効果は薄れるが、低押しつけ圧による加工での切れ味は向上する。従って、気孔の残存量の調整は、砥石の性能を用途に応じたものにする上で重要であり、その調整が必要であれば、揮発性希釈液を添加する。
【００５６】
図４〜図７は、超仕上げ用のビトリファイド砥石１を用いた加工形態の具体例を表している。超仕上げ用のビトリファイド砥石１は、図４に示す、玉軸受内輪１０の軌道面１０ａの仕上げ、図５に示す、ころ軸受外輪１１の軌道面１１ａの仕上げ、図６に示す、軸受用ころなどのワークの軸体１２のインフィード加工による外形面１２ａの仕上げ、図７に示す、ワークの軸体１２のスルーフィード加工による外形面１２ａの仕上げなどに好適に利用することができる。
【００５７】
図４の加工は、超仕上げ用のビトリファイド砥石（以下では単に砥石と言う）１をシリンダアクチュエータなどの押圧具で回転する玉軸受内輪１０の軌道面（円弧溝）１０ａに低圧で押し付け、その砥石１を所定角度範囲で揺動させることで軌道面１０ａの全域を精密研磨する。
【００５８】
図５の加工は、砥石１を回転するころ軸受外輪１１の軌道面１１ａに低圧で押し付け、その砥石１を軸方向に往復摺動させることで軌道面１１ａの全域を精密研磨する。
【００５９】
図６の加工は、ターニングロール１３で支えて定位置で回転させる軸体１２の外形面１２ａに砥石１を低圧で押しつけ、その砥石１を軸体１２の軸方向に往復動させることで軸体１２の外形面１２ａの全域を精密研磨する。
【００６０】
また、図７の加工は、一定間隔を保って配置された２個の回転する調整車１４間にワークの軸体１２を連続的に流し、その軸体１２に往復運動する砥石１を押し付けて軸体１２の外形面１２ａの全域を精密研磨する。
【実施例】
【００６１】
ビトリファイド砥石の気孔（初期気孔）に対する液体ガラス含浸処理の有効性と効果の確認試験を行った。
試験は、超仕上げ加工とラップ盤加工と、研削盤加工を選択し、それぞれの加工に対し、適用する砥石を選択し、その砥石に濃度１００％、８０％、６０％、４０％の液体ガラスを含浸させ、ワックス含浸処理品を比較対象にして砥石の硬度、強度の違い、加工性能の違いを調べた。その超仕上げ加工での加工性能の相違の比較を以下の方法で行った。
【００６２】
−超仕上げ加工−
この超仕上げ加工では、加工対象のワークとして最も多用されている高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ−２）で形成された玉軸受内輪の軌道面の超仕上げ加工を行った。その加工は図４の方法で行われる。
【００６３】
この方法では、鋼に対して有効なＣＢＮ砥粒を採用した砥石（ビトリファイド砥石）を使用した。
【００６４】
加工方式は、目標の加工面粗さの程度によって、高精度が要求される二段加工（粗加工砥石での加工+仕上げ加工砥石での加工）方式と、比較的ラフな加工面粗さでよい一段加工（１品種の砥石で目標の取り代と加工面粗さを確保する）方式の２通りがあり、３種類の粒度の砥石が必要である。参考として、一段加工用には、ダイヤモンド砥粒を用いた砥石も使用した。
【００６５】
ワークの加工は、ＩＳＯ規格の＃６２０３の玉軸受内輪を４３００ｒｐｍの高速で回転させ、砥石ホルダに挿入した砥石を玉軸受内輪の軌道面にエアーシリンダで押し当て、その砥石を１８°の揺動角（=図４の２β）を持って８００ｃｐｍの高速で揺動させ、１０秒以内の短時間で要求される軌道面形状と軌道面の面粗さを確保する方法で行った。
【００６６】
要求される加工面粗さを確保するため、加工終了の２秒前に仕上げの条件として、砥石の揺動数を１２０ｃｐｍに減少させた。
【００６７】
二段加工の粗加工では、φ６〜８μｍ程度の取り代と０．０３〜０．０５μｍＲａ程度の加工面粗さが要求される。また、その二段加工の仕上げ加工では、φ２〜３μｍ程度の取り代と０．０１〜０．０１５μｍＲａ程度の加工面粗さが要求される。
【００６８】
また、一段加工では、φ７〜９μｍ程度の取り代と０．０２〜０．０３μｍＲａ程度の加工面粗さが要求され、さらに、いずれの加工方法に於いても砥石損耗量は１μｍ／１ヶ以内が要求される。
【００６９】
そこで、１）粗加工用、２）中仕上げ用（一段加工用）、３）仕上げ用の３種類の砥石について、各々に用いる砥粒の粒度（粗粒、中間的粒径の中位粒、および微粒）を選択し、砥石硬度も、切れ味重視の軟目砥石、標準的な硬度を有する中位砥石、寿命重視の硬目砥石の３種類を準備してそれぞれの砥石の評価を行った。また、一段加工につては、ダイヤモンド砥粒を有する砥石との比較も行った。
【００７０】
この試験で、使用する砥粒の粒度を粗粒、中位粒、微粒の３パターンに分け、砥石硬度も、硬目、中位、軟目の３パターンに分けたのは、使用する砥粒の粒径や砥石の硬さが変われば砥石の初期気孔（ガラス層を設ける前の気孔）の大きさや砥石の全体に占める初期気孔の量（気孔率）も変動し、その初期気孔に液体ガラスを含浸させてガラス層を作り出す砥石については、ガラス層の設置効果が変わってくると推察できるので、その設置効果の違いを確認するためである。
【００７１】
粗加工には、平均砥粒径７μｍ（２０００番メッシュ）の砥石を選定した。また、一段加工（中仕上げ加工）には、平均砥粒径２．５μｍ（４０００番メッシュ）の砥石を選定し、仕上げ加工には、平均砥粒径１μｍ（８０００番メッシュ）の砥石を選定して鏡面仕上げを行った。
【００７２】
砥石を構成する砥粒は、前記特許文献３に記載された、切れ味と面粗さの向上が特徴の硬質砥粒と軟質砥粒からなる混合砥粒を用いた。鉄系材料（軸受鋼など）を加工する砥石に含ませる軟質砥粒は、酸化セリウム（ＣｅＯ２）とした。
【００７３】
試験に用いた砥石の種別、硬質砥粒の種類、砥粒径、硬質砥粒と軟質砥粒の含有率、砥石硬度、砥石強度を表１にまとめる。また、使用した結合剤の種類と含有量を表２に示す。
【００７４】
【表１】
2019093468.tif 000003
・砥石のＲＬ硬度は、ロックウェルスーパーフィシャル硬さ試験機を使用して直径３．１７５ｍｍの鋼球の圧子を、基準荷重２９．４Ｎ、試験荷重１９６Ｎで砥石に押し付けて測定した。
・砥石強度は、島津製作所製オートグラフＡＧ−Ｘを用いて、２点支持、スパン距離３０ｍｍ地点での１点荷重印可によって測定した。
【００７５】
【表２】
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【比較試験】
【００７６】
超仕上げ加工での粗加工には、表１の区分ＩのＡ〜Ｃの３種類の砥石を用いた。また、超仕上げ加工での一段加工（又は中仕上げ）には、表１の区分IIのＤ〜Ｆの３種類の砥石を用いた。一段加工には、比較のために、ダイヤモンド砥粒を使った表１の区分IIIのＧ〜Ｉの３種類の砥石も用いた。
さらに、仕上げ加工には、鏡面仕上げを行うために、表１の区分IVのＪ〜Ｌの３種類の砥石を用いた。
【００７７】
なお、砥石に含ませた砥粒は、硬質砥粒単独ではなく、軟質砥粒を加えた混合砥粒である。例示のケースでは、軸受鋼で形成された玉軸受内輪の軌道面を加工する。このような鉄系材料の加工では、軟質砥粒として酸化セリウム（ＣｅＯ２）を用いる。表１の軟質砥粒は、その酸化セリウムである。
【００７８】
表１の１２種類の砥石に対し、ｉ）ガラス層の追設無し、ii）ワックスの含浸処理、iii）ガラス層の追設の各処理を施した。
【００７９】
ワックスの含浸処理では、天然のワックスの中で最も硬くて高融点であるカルナバワックスを使用した。
【００８０】
また、ガラス層の追設は、砥石の気孔に液体ガラスを毛管現象を利用して含浸させ、含浸後の砥石を６日間自然乾燥させて液体ガラス中の液体を蒸発させて気孔を囲む面にガラス層を形成する方法で行った。
【００８１】
砥石の気孔に含浸させる液体ガラスは、希釈していない濃度１００％の原液を１回含浸したものと２回含浸したもの、及び原液をイソプロピルアルコールで８０％濃度、６０％濃度、４０％濃度にそれぞれに薄めたものを使用した。
【００８２】
原液の液体ガラスは、ガラス成分を約５７％含む固形物が体積の約７０％を占めており、残りは、メチルアルコール又はエチルアルコールと水分である。従って、原液の液体ガラスを使用しても、１回含浸では初期気孔の約３０％が気孔として調質処理を施した砥石に残る。
【００８３】
原液の２回含浸は、１回目の含浸・乾燥後に２回目の含浸・乾燥を行った。その結果、砥石の最終的な気孔率は６〜７．５％まで低下したが、初期気孔が完全に埋め尽くされることはなかった。
【００８４】
３回目の液体ガラス含浸も試みたが、３回目には毛管現象を利用した液体ガラスの吸入はできなかった。これは、２回目の含浸により、連続気孔が独立気孔に変化したからであると思われる。
【００８５】
液体ガラス２回含浸後の砥石は、液体ガラス１回含浸品に比べてＲＬ硬度が５〜１７（表３の実施例No.Ｃ３とNo.Ｃ４の差が５、実施例No.Ａ３とNo.Ａ４の差が１７）硬くなったが、抗折力で評価した砥石強度は１回含浸品とさほど変わっていない。
【００８６】
その気孔を保持することによってエッジ効果が発揮されて切れ味の低下が抑制され、さらに、初期気孔に充填されたガラス成分により、耐摩耗性の向上が図られる。
【００８７】
また、追設されたガラス層によって最終的に残る気孔の開口が狭められるため、気孔に対して切屑が入り込み難くなり、そのために砥石の目詰まりが抑制され、このことも、切れ味の低下の抑制に寄与する。
【００８８】
最終的に残る気孔の砥石の全体に占める割合は、使用する砥粒の粒度、硬さ、硬質砥粒と軟質砥粒の混合割合、および気孔に対するガラスの充填率によって変わってくる。そのため、ガラス層設置の効果も、使用する砥粒の粒度、硬さ、硬質砥粒と軟質砥粒の混合割合、および気孔に対するガラスの充填率によって変わる。
【００８９】
そこで、表３に示す７２種類の実施例および比較例の砥石を準備した。各実施例の砥石に対する液体ガラスの含浸は、容器に対して液体ガラスを砥石厚みの半分程度の深さになるように注入し、その容器中の液体ガラスに砥石を浸漬し、砥石の初期気孔に毛管現象を利用して液体ガラスを吸入させる方法で行った。
【００９０】
そして、液体ガラス含浸後の砥石を６日間自然乾燥させて液体を蒸発させ、硬化したガラス層を作り出した。
【００９１】
原液の２回含浸は、１回目の含浸・乾燥後に２回目の含浸・・乾燥を行った。その結果、砥石の最終的な気孔率は６〜７．５％まで低下したが、初期気孔が完全に埋め尽くされることはなかった。
【００９２】
３回目の液体ガラス含浸も試みたが、３回目には毛管現象を利用した液体ガラスの吸入はできなかった。これは、２回目の含浸により、連続気孔が独立気孔に変化したからであると思われる。
【００９３】
このようにして調質を行った砥石の気孔率（砥石の全体に占める割合）、ＲＬ硬度、砥石強度を測定した。その測定結果を表３に併せて示す。ＲＬ硬度と砥石強度の測定は、表１に記載の方法で行った。表３の実施例の含浸液は、全て液体ガラスである。同表中の１００％液２回は、濃度１００％の液体ガラスを２回に分けて含浸させたものを示している。
【００９４】
【表３】
2019093468.tif 000005
【００９５】
表３のデータから分かるように、砥石のＲＬ硬度は、気孔率によって大きく左右され、１００％濃度の液体ガラスを使用したものは、そのＲＬ硬度が元の数値に比べて５９〜１６６も高まる（硬くなる）。
【００９６】
液体ガラスの濃度を８０％→６０％→４０％と薄めて行くと、２０％希釈する毎にＲＬ硬度は、表３のデータでは２〜４４軟らかくなっている（No.Ｃ６とＣ７の差が２、No.Ｊ６とＪ７の差が４４）。
【００９７】
そのＲＬ硬度は、砥石の品質毎に変化の傾向が異なるが、２０％希釈する毎に凡そ２０〜３０軟目に推移していることが表３から分かる。
【００９８】
このＲＬ硬度の変化の度合は、砥石の元の硬度が軟らかいほど大きく、元の硬度が硬いほど小さくなる。
【００９９】
砥粒の粒度による影響は少ない。ワックス含浸処理品と比較すると濃度１００％の液体ガラスを用いた製品はＲＬ硬度が圧倒的に大きく、濃度８０％〜６０％の間の液体ガラスを用いた製品が、ワックス含浸処理品と同程度のＲＬ硬度を示す。
【０１００】
砥石の物性のもう一つの調査として砥石強度（抗折力）を測定し、調質処理による砥石強度の上昇具合を比較した。
【０１０１】
気孔率に大きく左右されるＲＬ硬度と異なり、砥石強度そのものを比較することで調質処理の有効性を確認することができる。
【０１０２】
ワックス含浸処理による砥石強度の上昇は、７〜２２．７ＭＰａとなっている（No.Ｂ２が７．０、No.Ｌ２が２２．７）。
【０１０３】
液体ガラスを含浸させた調質品は、未処理品に比べて砥石強度が高まるが、その砥石強度の向上率には、No.Ｂ６、Ｂ７の１２２％〜No.Ｌ４の２４９％と大きな開きがある。これは、処理前の砥石強度が影響しているからである。なお、No.Ｌ４の砥石強度上昇は、No.Ｌ２のワックス含浸品よりも小さい。
【０１０４】
砥粒の粒度が粗い２０００番の砥石は、強度の上昇割合が総じて小さく、逆に砥粒の粒度が細かい８０００番の砥石は、強度の上昇割合が大きい。中位の４０００番の砥石は、強度の上昇割合も中間的な値になっている。
【０１０５】
これは、粗粒砥粒の砥石の強度は、粗加工に耐える必要上、強く設定されているのに対し、微粒砥粒の砥石は軟目設定にする必要上、砥石強度を元々弱く設定しており、これにより、ガラスによる補強効果（強度上昇率）に違いが生じることによる。
【０１０６】
抗折力で見た砥石強度は、ワックス含浸処理品と濃度１００％の液体ガラス２回含浸品とがよく似た値を示す。含浸させる液体ガラスの濃度を８０％、６０％、４０％と低下させていっても、強度はＲＬ硬度のように極端な数値変化を示さず、徐々に低下する（弱くなる）傾向にある。
【０１０７】
このことから、固化したガラスの強度自体は砥石の結合剤の強度に比べて弱く、ガラスは、気孔の残存量（完成品の気孔率）を下げて気孔に対する切屑の侵入を抑える働きをするが、砥石の強度を高める補強に関しては、大きく寄与していないことが分かる。
【０１０８】
・性能比較試験
−玉軸受内輪の軌道面の超仕上げ加工−
玉軸受内輪の軌道面の超仕上げ加工を行った。この試験に用いたワーク（被加工物）は、型番６２０３番の、硬度がＨＲＣ≒６０の高炭素クロム軸受鋼（ＳＵＪ−２）である。
試験には、軌道幅：５．５ｍｍ、マタギ幅：５ｍｍ、長さ３５ｍｍの寸法を有する砥石を用いた。
使用した砥石は、表３に示した区分Ｉ〜IVの砥石、すなわち、ＣＢＮ硬質砥粒を用いた粗用２０００番、同じくＣＢＮ硬質砥粒を用いた中仕上げ用４０００番とダイヤモンドの硬質砥粒を用いた中仕上げ用４０００番、及びＣＢＮ硬質砥粒を用いた仕上げ用８０００番の全８１品種（実施例５７品種）である。
【０１０９】
その砥石と和泉金属株式会社製の超仕上げ加工機ＫＮ−５３３を使用して以下の条件で加工を行って加工面粗さと砥石損耗量を調べた。
・粗加工
加工条件  ワークの周速：３００ｍ／ｍｉｎ
砥石揺動数  ：８００ｃｐｍ
砥石揺動角β：１８°（２β＝３６°）
砥石加圧力（押し付け圧）：１．５ＭＰａ
加工時間    ：８秒
・仕上げ加工
ワークの周速：３００ｍ／ｍｉｎ
砥石揺動数  ：１２０ｃｐｍ
砥石揺動角β：１８°（２β＝３６°）
砥石加圧力（押し付け圧）：１．５ＭＰａ
加工時間    ：２秒
【０１１０】
その加工条件を表４にまとめる。なお、２０００番の砥石については、加圧力１．５ＭＰａでは取り代が過大で砥石の損耗が激しかったので、加圧力を１．０ＭＰａに落として加工を行った。この砥石加圧力以外の加工条件は全て同じにした。
【０１１１】
超仕上げ加工には、加工液として油性のユシロカットＳＦ−３６を使用した。この試験の結果を表５に示す。
【０１１２】
なお、取り代と加工面粗さ評価は、ワークの加工数を１５個とし、最初の５個は捨てワークにして６個目から１５個目までの１０個のワークの取り代と加工面粗さを測定して得られた値の平均値を示した。
【０１１３】
また、砥石損耗量の評価は、１５個のサンプルの合計損耗量をサンプルの個数である１５で除した１個当たりの平均砥石損耗量を調べてその値の違いを見た。
【表４】
2019093468.tif 000006
【０１１４】
【表５】
2019093468.tif 000007
【０１１５】
表５の試験結果から、実施例の砥石は、比較例の砥石に比べて、取り代が小さくなっているもの、砥石損耗量が若干大きくなっているもの、加工面粗さがわずかに劣るものがいくつかみられるが、平均して砥石損耗量と加工面粗さが勝るものになっている。砥石の損耗量は耐久性の面で小さいほどよい。また、加工面粗さに優れることは、良好な切れ味が維持されていることを表す。
【０１１６】
ＣＢＮ砥石の２０００番の粗用軟目品については、現用されているワックス含浸処理（No.Ａ２）では耐摩耗性の改善がほとんどなされていない。これに対し、液体ガラスを含浸させた実施例No.Ａ３〜No.Ａ７については砥石損耗量が実用レベルに抑えられている。
【０１１７】
No.Ｂ３〜No.Ｂ７の硬度中位品、No.Ｃ３〜No.Ｃ７の硬度硬目品は、良好な取り代を維持しつつ、耐摩耗性の改善が図れている。この結果から、砥粒１個に掛かる負荷の大きい粗加工用砥石については、液体ガラスの含浸処理が非常に有効であることが分かる。
【０１１８】
中仕上げ加工や要求加工精度（仕上げ面粗さ規格）がラフなときに用いられる４０００番のＣＢＮ砥石は、軟目品、中位品、硬目品とも、液体ガラス含浸処理の有効度合いが、含浸させる液体ガラスの濃度によって違っている。
【０１１９】
軟目品に関しては、ワックス含浸処理のNo.Ｄ２は耐摩耗性の改善効果が十分でないのに対し、濃度１００％の液体ガラスを含浸させた実施例No.Ｄ３、No.Ｄ４は十分な耐摩耗性が得られ、加工面粗さも大きく向上している。
【０１２０】
含浸させる液体ガラスの濃度を下げて行くに従い、取り代は増加傾向を示すが、耐摩耗性は低下している。
【０１２１】
硬度中位品については、ワックス処理（No.Ｈ２）でも耐摩耗性が幾分か改善されているが、濃度６０％以上、特に、濃度８０％以上の液体ガラスを含浸させたNo.Ｈ３、Ｈ４は、No.Ｈ２に比べて数倍の改善効果が得られている。
【０１２２】
硬度硬目品は、ワックス処理（No.Ｉ２）でも耐摩耗性が高まる。その耐摩耗性は、濃度８０％以上の液体ガラスを含浸させたNo.Ｉ３、No.Ｉ４が特に顕著であるが、液体ガラス含浸品は、耐摩耗性は大幅に改善されているが硬度がやや高まり過ぎと考えられ、取り代の低下が見られる。この硬度中位品での液体ガラスの濃度は、６０％以上が有効と思われる。
【０１２３】
濃度１００％の液体ガラスを２回含浸させて気孔率を限りなく低下させた砥石による加工では、未処理品に比べて取り代は３０％少なくなったが、砥石損耗量は半分以下に減少した。
【０１２４】
この２回処理品は、粗粒領域で良好な結果が得られており、気孔の多い軟目砥石の処理に有効なことが証明される。
【０１２５】
なお、８０００番の砥石は、液体ガラスの１回含浸処理でも硬くなりすぎて切れ味が低下したので、２回の含浸処理品はより切れ味が低下することが明らかである。そのため、２回含浸処理品については、加工テストは行わなかった。
【０１２６】
比較のためにダイヤモンド砥石の中仕上げ用についても試験を行った。その結果については、ＣＢＮ砥石の中仕上げ用とほぼ同様の傾向が見られた。
【０１２７】
なお、この試験は、ダイヤモンド砥石で鋼を加工する試みであったため、ダイヤモンドの鉄に対する親和性の影響もあって、ＣＢＮ砥石に比べて取り代の低下と砥石損耗量の増加が生じた。
【０１２８】
ただ、この試験でも耐摩耗性の増加が確認されたので、被削材（ワーク）がセラミックスなどの非鉄系材料である場合には、液体ガラス含浸の有効性を期待できる。
【０１２９】
仕上げ用のＣＢＮ砥石に関しては、軟目品、中位品、硬目品とも、液体ガラスの含浸は、濃度の濃淡にかかわらず、砥石が硬目になりがちである。仕上げ用８０００番の砥石のガラス含浸品は、比較品に比べて取り代の減少が大きく、その割りには加工面粗さの向上効果が小さい。従って、仕上げ用８０００番のような超微粒砥粒を用い砥石は、軟目設定が好まれる。
【０１３０】
各加工工程での砥石損耗量は、切れ味維持の面で１μｍ／１個  程度が良好とされる。また、加工能率の面からは取り代は大きいに越したことはない。これを考えると仕上げ用８０００番の砥石に対する本発明の採用は、必ずしも適しているとは考えられないが、ワックス含浸処理品が敬遠される水溶性クーラントの使用に加えて耐久性も要求される場合には、８０００番の砥石に対して液体ガラスを含浸する調質方法も否定されるものではない。
【０１３１】
なお、液体ガラスの含浸は、番手の大きな砥石程、希釈率の高いものを利用するのがよい。毛管現象を利用した自然吸い込みの含浸では、高濃度の液体ガラスを用いると砥石の組織の全域に均一に液体ガラスが行きわたらない可能性がある。希釈率の高い液体ガラスを用いる場合も、含浸→液体の蒸発を数回繰り返すことによって気孔率を制御することが可能である。
【０１３２】
−ラップ盤加工−
液体ガラスの含浸処理による２つ目の評価試験として、固定砥粒ビトリファイド砥石を用いたラップ盤加工を試した。
【０１３３】
そのラップ盤加工は、図８に示すように、貼付プレート２０で保持した加工対象のワークＷを回転させながらラップ定盤２１の上面にセットされたラップ盤用砥石（固定砥粒砥石）１−１に押し当て、加工面にノズル２２から加工液（クーラント）を供給しながら加工を行うものである。
【０１３４】
・性能比較試験
試験には、一段加工用として、粗用〜中仕上げ用として標準的に用いられている粒度４０００番（平均の砥粒径：２．５μｍ）の砥石を選んで用いた。
その砥石に対して、下記１）〜３）を施した。
１）処理なし
２）ワックス含浸処理（使用ワックス：カルバナワックス）
３）液体ガラス含浸の処理
【０１３５】
液体ガラスは、濃度１００％の原液、その原液にイソプロピルアルコールを加えて濃度を８０％、６０％、４０％のそれぞれに希釈した４種類の液を用いた。液体ガラス含浸後の砥石は、６日間自然乾燥させて液体を蒸発させ、組織内に硬化したガラス層を作り出した。
【０１３６】
この試験に用いたラップ盤用砥石１−１の組成及びＲＬ硬度、砥石強度と、その砥石に用いた結合剤の組成を表６と表７に示す。
【０１３７】
この砥石は、含有成分を体積比で表すと、ダイヤモンド砥粒３１．２％、ＳｉＯ２砥粒５．２％、気孔率４６．３％、結合剤率１７．３％である。
【０１３８】
砥石の物性は、ＲＬ硬度（既述の方法で測定）が５０、抗折力で評価した砥石強度（これも既述の方法で測定）が、３３．８ＭＰａであった。
【表６】
2019093468.tif 000008
【０１３９】
【表７】
2019093468.tif 000009
【０１４０】
ワックス含浸処理品と、液体ガラス含浸品の含浸液硬化後（完成品）の物性を表８に示す。ＲＬ硬度は、濃度１００％の液体ガラス液を含浸させた実施例No.Ｍ３がワックスを含浸させた比較例No.Ｍ２に比べて１８高まり、濃度６０％〜４０％の液体ガラスを含浸させた実施例No.Ｍ５〜No.Ｍ６の間がワックスを含浸させた比較例No.Ｍ２とほぼ同硬度となる。
【０１４１】
抗折力で評価した砥石強度は、濃度１００％〜８０％の液体ガラスを含浸させた実施例No.Ｍ３、No.Ｍ４の間にワックスを含浸させた比較例No.Ｍ２の硬度がある。
【０１４２】
【表８】
2019093468.tif 000010
【０１４３】
−ラップ盤加工での効果の確認−
固定砥粒砥石を使うラップ盤加工には、日本エンギス社製のTrinity-Y1片面ラップ装置 EJW-380I-1ALDを用いた。
【０１４４】
その装置は、外形：φ３８０のラップ定盤２１に対して、φ２１０ｍｍの穴なし砥石を貼り付けた。加工対象のワークＷは、次世代パワー半導体の材料として注目されている炭化ケイ素（ＳｉＣ）の４インチウェハーを採用した。そのウェハーの加工面はＳｉ面とした。
【０１４５】
そのワークＷは、ダイヤモンド砥粒（ＭＤ）の６００番（平均砥粒径２４μｍ）の砥石で前加工を行って加工面の粗さを０．４７μｍＲａの粗さに統一した。
【０１４６】
ラップ定盤に異なった処理を施したラップ盤用砥石（固定砥粒砥石）１−１をセットし、貼付プレート２０にワークＷをワックスで貼着固定し、このワークＷを回転させながらこれも回転するラップ盤用砥石（固定砥粒砥石）１−１に押しつけて加工を行った。
【０１４７】
砥石の砥粒は、表６に示した硬質砥粒と軟質砥粒からなる混合砥粒を採用し、硬質砥粒のダイヤモンド砥粒は４０００番（平均砥粒径２．５μｍ）を用い、軟質砥粒はシリカ（ＳｉＯ２、平均砥粒径３μｍ）を用いた。この試験での加工条件を表９にまとめる。
【０１４８】
【表９】
2019093468.tif 000011
【０１４９】
−試験結果−
４インチ炭化ケイ素（Ｓｉｃ）ウェハーのラップ盤による加工結果を表１０にまとめる。
この試験での加工性能の評価は、取り代、砥石損耗量、研削比、加工面粗さの４項目で行った。
【０１５０】
取り代は、４０００番砥石による加工の場合、通常、φ３８０ｍｍ径の砥石を用いる際には１μｍ／ｍｉｎ（加工レート：１．０）を目標にするが、この試験では、直径がφ２１０ｍｍの小径砥石を採用したので、通常の半分の０．５μｍ／ｍｉｎを目標にした。
【０１５１】
【表１０】
2019093468.tif 000012
【０１５２】
この試験では、ワックスを含浸した比較例No.Ｍ２は、使用したクーラントが水であったことからその水を弾いてしまってワークは全く切れなかった。
【０１５３】
一方、濃度１００％の液体ガラスを含浸させた実施例No.Ｍ３は、取り代は未処理の比較例No.Ｍ１に比べて３割近く減少したが、砥石損耗量が大幅に改善され、研削比では１．７７倍にも達した。
【０１５４】
液体ガラスの濃度を８０％→６０％→４０％と薄くするにつれて取り代は向上するが、その一方で砥石損耗量も増加する。ただ、各濃度の液体ガラス含浸品の全てでの取り代の向上は達成されなかったが、耐摩耗性の向上は図られ、研削比については、実施例No.Ｍ３〜No.Ｍ６の全てが、未処理の比較例No.Ｍ１に比べて１．５倍以上の結果が得られた。
【０１５５】
−研削盤加工−
液体ガラスの含浸処理による３つ目の評価試験として、縦型研削盤を用いた研削試験を行って研削盤用ビトリファイド砥石の評価を行った。
【０１５６】
加工対象のワークには、４インチのアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）盤を用いた。この研削加工では、ワックスの含浸品の砥石は通常用いないので、一段硬目の砥石を設計し、取り代と砥石損耗量の関係を調べた。
【０１５７】
−比較試験−
試験用砥石は、中仕上げ用として標準的に用いられる粒度２０００番（平均砥粒径７μｍ）とし、砥石硬度は結合度が中位の『Ｋ』を選んだ。
【０１５８】
その砥石に対して、下記１）〜３）を施した。
１）処理なし
２）硬度が一段硬目の結合度『Ｌ』の砥石で処理なし
３）液体ガラス含浸の処理
【０１５９】
液体ガラスは、濃度１００％の原液、その原液にイソプロピルアルコールを加えて濃度を８０％、６０％、４０％のそれぞれに希釈した４種類の液を用いた。液体ガラス含浸後の砥石は、６日間自然乾燥させて液体を蒸発させ、組織内に硬化したガラス層を作り出した。
【０１６０】
・砥石の比較
試験用に製作した砥石の諸元を表１１に、また、その砥石に含ませた結合剤の組成を表１２にそれぞれ示す。表１１の基準砥石は、結合度『Ｋ』の砥石である。
【０１６１】
【表１１】
2019093468.tif 000013
【０１６２】
【表１２】
2019093468.tif 000014
【０１６３】
表１１に示した通り、基準砥石のNo.Ｎ１の組織は、体積比でダイヤモンド砥粒が２２．０％、シリカ（ＳｉＯ２）が１４．３％、気孔率が４８．４％、結合剤率が１５．３％となっている。
【０１６４】
比較砥石のNo.Ｎ２の結合度Ｌ品は、結合剤率が１９．７％で、No.Ｎ１の基準砥石よりも多くなっている。
【０１６５】
基準砥石No.Ｎ１の物性は、ＲＬ硬度（既述の方法で測定）が１２、抗折力で評価した砥石強度（これも既述の方法で測定）が、２４．５ＭＰａであった。
【０１６６】
一段硬目の結合度Ｌの砥石No.Ｎ２は、ＲＬ硬度が５０で基準砥石よりも３８も硬く、抗折力でみた砥石強度は、３７．２ＭＰａと、基準砥石よりも１２．７ＭＰａ強くなっている。
【０１６７】
基準砥石と一段硬目の結合度Ｌの砥石の液体ガラス含浸処理後の物性は、表１３に示す通りであった。
【０１６８】
【表１３】
2019093468.tif 000015
【０１６９】
−研削盤加工での効果の確認−
研削盤加工には、加工装置として、日本エンギス社製の縦型研削盤Trinity-Y EVG-250を用いた。その縦型研削盤の概要を図９に示す。
【０１７０】
図９の縦型研削盤２５は、研削盤用砥石を装着する主軸２６と、加工対象のワークを保持する回転テーブル２７を有する。
【０１７１】
この縦型研削盤２５の主軸２６に、図１０に示す砥石、すなわち、φ２５０ｍｍのカップホイール２３の端面に、９ｍｍ×５ｍｍ×６ｍｍサイズの砥石セグメント２４を５２個（図の砥石はその数がテスト品よりも少ない）貼り付けた研削盤用砥石１−２を装着し、この研削盤用砥石１−２を高速回転させて回転テーブル２７上にセットされたワークＷに定速で切り込ませる。ワークＷは、回転テーブル２７により回転させている。
【０１７２】
この研削盤加工で用いたワークは、４インチの純度９９・６％のアルミナ盤である。研削盤用砥石１−２は、ダイヤモンドの硬質砥粒とシリカ（ＳｉＯ２）の軟質砥粒を含ませた混合砥粒砥石であり、砥粒の粒度は、２０００番（平均粒径：７μｍ）である。
【０１７３】
ワークのアルミナ盤は、ダイヤモンド砥粒（ＭＤ）の６００番（平均砥粒径２４μｍ）にて前加工を行い、加工面粗さを０．２５μｍＲａに統一した。この加工での加工条件を表１４に示す。また、加工結果を表１５に示す。
【０１７４】
【表１４】
2019093468.tif 000016
【０１７５】
【表１５】
2019093468.tif 000017
【０１７６】
−試験結果−
この試験での評価は、消費電力、取り代、砥石損耗量、研削比、加工面粗さの５項目を調べて行った。
【０１７７】
耐摩耗性の向上を狙って砥石硬度を一段硬目に設定した比較例No.Ｎ２は、比較例No.Ｎ１に比べて砥石損耗量が約４０％改善されているが、消費電力は比較例No.Ｎ１の２倍近くに上昇し、また、切れ味の低下により取り代が約３０％小さくなっている。
【０１７８】
これに対し、濃度１００％の液体ガラスを含浸した実施例No.Ｎ３は、消費電力は比較例No.Ｎ１に比べて約３８％増加しているが、取り代は低下しておらず、耐久性を表す砥石損耗量は半分近くに改善され、研削比が１．８倍に向上している。実施例No.Ｎ３〜No.Ｎ６の仕上げ面粗さは、比較例No.Ｎ１とさほど変わらず、有意差がない。
【０１７９】
含浸させる液体ガラスの濃度を８０％→６０％→４０％と薄くするにつれて消費電力は減少していくが、取り代はさほど変わらず、砥石損耗量のみが増加している。濃度４０％の液体ガラスを用いた実施例No.Ｎ６は、比較例No.Ｎ１との比較では砥石損耗量の減少がわずかである。
【０１８０】
研削加工に関しては、液体ガラスの含浸処理によるガラス層の追設は、消費電力を若干増加させる傾向にあるが、取り代にさして影響するほどではなく、砥石損耗量のデータから切れ味の持続が図られていることがわかる。
【０１８１】
砥石の耐摩耗性は、各濃度の液体ガラス含浸品の全てが改善されているが、特に、高濃度の液体ガラスを用いたものは、その耐摩耗性の改善効果が高く、耐久性向上の有望な策であることが分かる。
【０１８２】
なお、実施データは示していないが、この発明のビトリファイド砥石は、液体ガラスの含浸、固化後に組織内に残される気孔７に従来使用されているようなワックスを含浸させることができる。そのワックスとガラス層を併用することで、液体ガラスのみを含浸させた砥石とは若干違った特性を期待することができる。
【符号の説明】
【０１８３】
１          ビトリファイド砥石
１−１       ラップ盤用砥石
１−２       研削盤用砥石
１Ａ        焼成体（ガラス層を設ける前のビトリファイド砥石）
２          硬質砥粒
３          軟質砥粒
４          ビトリファイドボンド
５          ガラス層
５Ａ        液体ガラス
６          初期気孔
７          気孔
１０        玉軸受内輪
１０ａ      軌道面
１１        ころ軸受外輪
１１ａ      軌道面
１２        軸体
１２ａ      外形面
１３        ターニングロール
１４        調整車
２０        貼付プレート
２１        ラップ定盤
２２、２８  ノズル
２３        カップホイール
２４        砥石セグメント
２５        縦型研削盤
２６        主軸
２７        回転テーブル
Ｗ          ワーク
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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