(57)【要約】【課題】  シャンクの細径部の疲労折損を少なくし、曲げ剛性を高め、研削作業中の曲がりを減少することにより研削寸法精度を向上した軸付き超砥粒研削砥石を提供する。【解決手段】  オーステナイト系ステンレス鋼線または析出硬化型セミオーステナイトステンレス鋼線を溶体化処理および冷間加工によって引張強さ１３００Ｎ／ｍｍ2以上とした軸付き超砥粒研削砥石用の台金２およびシャンク３に加工し、シャンク３の先端部３ａの表面にダイヤモンド粒子または立方晶窒化硼素の超砥粒を金属ニッケルとともに電着し、次いでガス活性化処理した後、シャンク３を３８０〜４５０℃の温度で窒化処理または軟窒化処理して先端部３ａの超砥粒部を除くシャンク３の表面に耐疲労性および耐塑性変形性に優れた窒素を含有する窒化層、あるいは窒素と炭素を含有する軟窒化層を形成する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶体化処理および冷間加工によって引張強さ１３００Ｎ／ｍｍ2以上としたオーステナイト系ステンレス鋼線または析出硬化型セミオーステナイトステンレス鋼線を軸付き超砥粒研削砥石用のシャンクに加工し、この加工したシャンクの先端部の表面にダイヤモンド粒子からなる超砥粒を金属ニッケルとともに電着して超砥粒部を形成し、次いで、この先端部に超砥粒部を形成したシャンクを３８０〜４５０℃の温度で窒化処理または軟窒化処理して先端部の超砥粒部を除くシャンクの表面に耐疲労性および耐塑性変形性に優れた窒素を含有する窒化層または窒素と炭素を含有する軟窒化層を形成することを特徴とする耐久性と研削性に優れた軸付き超砥粒研削砥石の製造方法。
【請求項２】
請求項１における超砥粒のダイヤモンド粒子を立方晶窒化硼素粒子としたことを特徴とする請求項１に記載の耐久性と研削性に優れた軸付き超砥粒研削砥石の製造方法。
【請求項３】
窒化処理または軟窒化処理する方法は、フロン含有ガスによってオーステナイト系ステンレス鋼線または析出硬化型セミオーステナイト系ステンレス鋼線からなるシャンクの表面の酸化物を除去する前処理のガス活性化処理を施した後、該前処理したオーステナイト系ステンレス鋼または析出硬化型セミオーステナイト系ステンレス鋼からなるシャンクの表面にそれぞれ窒素または窒素と炭素を侵入および拡散させてガス窒化またはガス軟窒化することを特徴とする請求項１または２に記載の耐久性と研削性に優れた軸付き超砥粒研削砥石の製造方法。
【請求項４】
前処理のガス活性化処理を施す方法は、フッ素を含む反応ガス雰囲気中にオーステナイト系ステンレス鋼またはセミオーステナイト系ステンレス鋼からなり表面に酸化膜を有するシャンクを保持して該酸化膜をフッ化膜に置換する方法からなることを特徴とする請求項３に記載の耐久性と研削性に優れた軸付き超砥粒研削砥石の製造方法。
【請求項５】
窒化処理または軟窒化処理して窒化層または軟窒化層を形成するシャンクは、直径が０．３〜１．０ｍｍの細径のシャンクであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の耐久性と研削性に優れた軸付き超砥粒研削砥石の製造方法。
【請求項６】
軸付き超砥粒研削砥石用のシャンクに加工するオーステナイト系ステンレス鋼線は、ＳＵＳ３０２−ＷＰＢ、ＳＵＳ３０４−ＷＰＢ、ＳＵＳ３０４−ＷＰＢＳ、ＳＵＳ３０４Ｎ１−ＷＰＢ、ＳＵＳ３０１のいずれか１種のばね用ステンレス鋼から形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の耐久性と研削性に優れた軸付き超砥粒研削砥石の製造方法。
【請求項７】
軸付き超砥粒研削砥石用のシャンクに加工する析出硬化型セミオーステナイトステンレス鋼線はＳＵＳ６３１Ｊ１−ＷＰＣのステンレス鋼から形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の耐久性と研削性に優れた軸付き超砥粒研削砥石の製造方法。
【請求項８】
引張強さ１３００Ｎ／ｍｍ2以上のオーステナイト系ステンレス鋼線または析出硬化型セミオーステナイトステンレス鋼線からなるシャンクを有し、該シャンクの先端部の表面に金属ニッケルで電着して固定したダイヤモンド粒子からなる超砥粒層を有し、かつ該シャンクの後端部の表面に耐疲労性と耐塑性変形性に優れた窒化層または軟窒化層を有することを特徴とする耐久性と研削性に優れた軸付き超砥粒研削砥石。
【請求項９】
請求項８におけるダイヤモンド粒子を立方晶窒化硼素粒子としたことを特徴とする請求項８に記載の耐久性と研削性に優れた軸付き超砥粒研削砥石。
【請求項１０】
窒化層または軟窒化層は、オーステナイト系ステンレス鋼またはセミオーステナイト系ステンレス鋼からなるシャンクのフッ化処理した表面に形成のガス窒化またはガス軟窒化による表面層からなることを特徴とする請求項８または９に記載の耐久性と研削性に優れた軸付き超砥粒研削砥石。
【請求項１１】
窒化層または軟窒化層を形成したシャンクは直径が０．３〜１．０ｍｍの細径のシャンクであることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の耐久性と研削性に優れた軸付き超砥粒研削砥石。
【請求項１２】
オーステナイト系ステンレス鋼線からなるシャンクは、ＳＵＳ３０２−ＷＰＢ、ＳＵＳ３０４−ＷＰＢ、ＳＵＳ３０４−ＷＰＢＳ、ＳＵＳ３０４Ｎ１−ＷＰＢ、ＳＵＳ３０１のいずれか１種のばね用ステンレス鋼からなることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載の耐久性と研削性に優れた軸付き超砥粒研削砥石。
【請求項１３】
析出硬化型セミオーステナイトステンレス鋼線からなるシャンクは、ＳＵＳ６３１Ｊ１−ＷＰＣステンレス鋼からなることを特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載の耐久性と研削性に優れた軸付き超砥粒研削砥石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願の発明は、オーステナイト系ステンレス鋼または析出硬化型のセミオーステナイト鋼からなる工具把持用の台金とこの台金の先端側の細径のシャンクからなり、シャンクの先端部に硬質砥粒を表層に形成した研削工具用の軸付き超砥粒研削砥石、特に超硬合金、鋼、各種セラミックス、ガラス、アルミ合金、その他の金属合金など、あるいはプラスチック、繊維強化プラスチックなどからなる材料を研削または穿孔もしくは切断するための電動工具用またはエア駆動工具用の軸付き超砥粒研削砥石に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、研削または穿孔もしくは切断用の軸付き砥粒研削砥石は、その研削砥石面を有する軸部であるシャンクには、軟鋼棒などが使用されているが作業中に被加工材に押し付けると曲がりが生じ、安全上の問題がある。そこで、シャンクが０．５ｍｍ以下の細径のものでは、硬度の高い超硬合金などが一般に使用されている。しかし、この超硬合金のシャンクは硬度は高いが、すぐに折れ易いという問題があった。ところで、鋼材の耐摩耗性や耐疲労性を向上させる技術として、鋼材表面を窒化処理やタフトライド処理などの軟窒化処理あるいは浸炭処理する技術が知られている。これらのうち、窒化処理は、例えばＡｌやＣｒのような窒化物形成元素を含む鋼をＮＨ3の気流中で加熱することにより、鋼の表層を硬さがＨＶ１０００〜１２００程度の窒化層に形成することができる。この窒化層は硬いうえに焼戻し軟化抵抗が大きい。また、この窒化処理は焼入れ硬化でないので、変形が極めて少ない利点がある。従来のガス窒化処理の方法は有効な硬化層を得るために４０〜１００時間の処理時間を必要とする場合も多い。一方、短時間で多くの鋼種に適用できる窒化法としては塩浴方法がある。さらに、耐疲れ性の向上に重点をおく軟窒化処理が行われるようになってきている。この軟窒化処理は、純窒化処理と異なり、窒素原子と共に炭素原子が鋼材表面に浸入され、炭素を含む窒化化合物が生成される。
【０００３】
上記したように、軸付き超砥粒研削砥石においてシャンクが軟鋼棒のものでは曲がり易く、またシャンクが超硬合金のものでは強い力が掛かると折れ易い。そこで、これらに代わるシャンク材として、超硬合金よりは硬さは小さいが、これらに替わる材質としてステンレス鋼がシャンク材として用いられてきた。
【０００４】
ところで、一般的に、ステンレス鋼において、その表面硬さを高めるために、窒化処理あるいは軟窒化処理をする場合、ステンレス鋼の表層には酸化膜が存在することによって、通常では、ステンレス鋼に窒素や炭素が浸入拡散しにくい。そこでステンレス鋼材の表面に窒素や炭素の浸入拡散を良好とするために、窒化に先立って鋼をフッ素化合物もしくはフッ素を含むガス雰囲気中で加熱保持することで、表面を酸化物層からフッ化物層に置換することで鋼中への窒素の浸入を促進する方法が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。この方法は上記のように、一般的なステンレス鋼材の表面硬化方法として極めて有効である。さらにこの方法を改善して、高価なフッ素ガスの使用量を減少して酸素または空気で希釈して、フッ素を含むガス雰囲気中で加熱保持することで、表面をフッ化物層に置換して鋼材中への窒素の浸入を促進する方法（例えば、特許文献２参照。）が開発されている。しかし、ステンレスの軸付き研削砥石はシャンクの部分はステンレスであり、しかも、一般的には、通常の軸付き研削砥石のステンレスのシャンクはその太さで十分な強度や剛性を有しており、軸付き研削砥石としてそのままで不足はなかった。
【０００５】
一方、上記したように、軸付き研削砥石の台金のシャンク部を剛性の高い超硬合金とした軸付砥石の製品および製造方法も知られている（例えば、特許文献３参照。）。しかし、この超硬合金製のシャンクとしたものはステンレス鋼の軸製品に比べてコスト高になり、またシャンク部が超硬合金であるため、使用中に折損して飛散しやすく、安全性に欠ける問題があった。
【０００６】
さらに、真空にした炉内にＮＨ3と窒化促進ガスを送って４５０〜５５０℃に加熱し、３〜５時間保持して、窒素を鋼種がＳＫＨからなる台金の表面に拡散させ、さらにショットピーニングを行って台金を構成する合金元素との化合物である窒化物からなるＨＲＣ５０以上の硬さの硬質化層を台金およびシャンクの表面に形成させた後、砥粒をシャンクに電着する方法が提案されている（例えば、特許文献４参照。）。しかし、この方法は、窒化処理してから砥粒を電着するので、窒化層が電着を阻害し、砥粒が付着しにくい問題があった。
【０００７】
【特許文献１】特公平８−９７６６号公報
【特許文献２】特開平８−１９３２５６号公報
【特許文献３】特開平６−３３９８６４号公報
【特許文献４】特開２００４−２０２６６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
オーステナイト系ステンレス鋼製あるいは析出硬化型セミオーステナイト系ステンレス鋼製のシャンクを有する軸付き超砥粒研削砥石では、砥石を有する側のシャンクのステンレス軸部が１．０ｍｍ径を超える太さのものでは、その材質の特性から十分な曲げ剛性や疲労強度を有し、格別に表面処理して硬化し強度を高めなくとも、そのままでシャンクとしての使用に耐えうる。しかし、シャンクの径が１．０ｍｍ以下の細径のものでは、超硬合金ほどでなくとも、連続使用していると疲労折損を起こし易く、このために切削力や研削力を高めることが十分にできない。すなわち、把持部である台金の径が６ｍｍ以下で、かつシャンクの軸径が０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの細径の軸付き超砥粒研削砥石では、細径であるために、ステンレスのシャンクの細径部の曲げ剛性が比較的小さい。このため切削あるいは研削の作業中にシャンクが曲がり易く、そのために例えば研削孔加工の孔の寸法精度を十分に出せないという問題がある。
【０００９】
そこで、本願の発明が解決しようとする課題は、オーステナイト系ステンレス鋼製あるいは析出硬化型セミオーステナイト系ステンレス鋼製からなる軸付き超砥粒研削砥石において、そのシャンクの細径部、特に径が６ｍｍ以下の台金からテーパー状で細くなって径１ｍｍ以下のシャンクとなっている軸付き超砥粒研削砥石において、その細径部のシャンクの疲労折損を少なくすると共に、曲げ剛性を高めることで、切削あるいは研削作業中のシャンクの曲がりを減少することにより、切削あるいは研削加工時の寸法精度を向上することができるオーステナイト系ステンレス鋼製あるいは析出硬化型セミオーステナイト系ステンレス鋼製の軸付き超砥粒研削砥石を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するための本発明の手段について説明する。一般的に、ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４やＳＵＳ３０５またはＳＵＳ３１６などのオーステナイト系ステンレス鋼において、耐久性や硬さを得るために、これらの鋼材に窒化処理などの表面処理が行われる。このような場合、その窒化処理温度が４５０℃ないし５００℃を超えると、処理されるオーステナイト系ステンレス鋼の中心部が軟化を起こして曲げ剛性を低下するので、そのような窒化処理は問題がある。
【００１１】
そこで、発明者らは鋭意考究し、オーステナイト系ステンレス鋼からなるステンレス軸の表面層に、オーステナイト系ステンレス鋼の再結晶温度以下である４５０℃よりも低い温度で、窒素を侵入させる窒化処理あるいは窒素および炭素を浸入させる軟窒化処理を行うことにより、オーステナイト系ステンレス鋼材の中心部の軟化を起こすことなく、軸付き研削砥石のオーステナイト系ステンレスシャンクを高硬度化すると共に曲げ剛性を向上させる手段を見出した。さらに、これらの軟窒化処理は析出硬化型セミオーステナイト系ステンレス鋼のシャンクにも有効であることを見出した。この場合、これらの窒化処理あるいは軟窒化処理の前処理として、ステンレス鋼表面に有する酸化物層をガス活性化処理しておくことにより、その後の窒化処理あるいは軟窒化処理を容易とする。
【００１２】
すなわち、上記の課題を解決するための本発明の手段は、請求項１の発明では、オーステナイト系ステンレス鋼線または析出硬化型セミオーステナイトステンレス鋼線を溶体化処理および冷間加工を必要とする工程によって引張強さ１３００Ｎ／ｍｍ2以上とした軸付き超砥粒研削砥石用の台金およびシャンクに加工する。次いで、この得られたシャンクの先端部の表面にダイヤモンド粒子からなる超砥粒を金属ニッケルとともに電着して超砥粒部を形成する。次いで、この超砥粒部を先端部に形成したシャンクを３８０〜４５０℃の温度で窒化処理または軟窒化処理して先端部の超砥粒部を除くシャンクの表面に耐疲労性および耐塑性変形性に優れた窒素を含有する窒化層、あるいは窒素と炭素を含有する軟窒化層を形成することを特徴とする方法であり、耐久性と研削性に優れた軸付き超砥粒研削砥石の製造方法である。この請求項１の発明の方法における超砥粒とは、ダイヤモンド粒子からなる砥粒の粒径が１４〜３００μｍの粒度表示＃１０００〜＃６０のものをいう。ところで、オーステナイト系ステンレス鋼では、処理温度が４５０℃を超えると中心部の硬さの低下が起こり、耐久性と剛性の改善効果が小さくなる。
【００１３】
請求項２の発明では、請求項１の手段の発明と同様で、オーステナイト系ステンレス鋼線または析出硬化型セミオーステナイトステンレス鋼線を溶体化処理および冷間加工を必要とする工程によって引張強さ１３００Ｎ／ｍｍ2以上とした軸付き超砥粒研削砥石用の台金およびシャンクに加工する。次いで、この得られたシャンクの先端部の表面に立方晶窒化硼素粒子からなる超砥粒を金属ニッケルとともに電着して超砥粒部を形成する。次いで、この超砥粒部を先端部に形成したシャンクを３８０〜４５０℃の温度で窒化処理または軟窒化処理して先端部の超砥粒部を除くシャンクの表面に耐疲労性および耐塑性変形性に優れた窒素を含有する窒化層、あるいは窒素と炭素を含有する軟窒化層を形成することを特徴とする方法であり、耐久性と研削性に優れた軸付き超砥粒研削砥石の製造方法である。この請求項２の発明の方法における超砥粒とは、立方晶窒化硼素粒子からなる砥粒の粒径が１４〜３００μｍの粒度表示＃１０００〜＃６０のものをいう。
【００１４】
請求項３の発明では、窒化処理または軟窒化処理する方法は、フロン含有ガスによってオーステナイト系ステンレス鋼線または析出硬化型セミオーステナイト系ステンレス鋼線からなるシャンクの表面の酸化物を除去する前処理のガス活性化処理を施す。次いで、この前処理したオーステナイト系ステンレス鋼または析出硬化型セミオーステナイト系ステンレス鋼からなるシャンクの表面に、それぞれ窒素または窒素と炭素を侵入および拡散させ、ガス窒化またはガス軟窒化することを特徴とする方法であり、請求項１または２の手段における耐久性と研削性に優れた軸付き超砥粒研削砥石の製造方法である。
【００１５】
請求項４の発明では、前処理のガス活性化処理を施す方法は、フッ素を含む反応ガス雰囲気中にオーステナイト系ステンレス鋼またはセミオーステナイト系ステンレス鋼からなり表面に酸化膜を有するシャンクを保持してこの酸化膜をフッ化膜に置換する方法からなること特徴とする方法であり、請求項３の手段における耐久性と研削性に優れた軸付き超砥粒研削砥石の製造方法である。
【００１６】
請求項５の発明では、窒化処理または軟窒化処理して窒化層または軟窒化層を形成するシャンクは、直径が０．３〜１．０ｍｍの細径のシャンクであることを特徴とする方法であり、請求項１〜４のいずれか１項の手段における耐久性と研削性に優れた軸付き超砥粒研削砥石の製造方法である。
【００１７】
請求項６の発明では、軸付き超砥粒研削砥石用のシャンクに加工するオーステナイト系ステンレス鋼線は、ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０２−ＷＰＢ、ＳＵＳ３０４−ＷＰＢ、ＳＵＳ３０４−ＷＰＢＳ、ＳＵＳ３０４Ｎ１−ＷＰＢ、ＳＵＳ３０１のいずれか１種のばね用ステンレス鋼から形成することを特徴とする方法であり、請求項１〜５のいずれか１項の手段における耐久性と研削性に優れた軸付き超砥粒研削砥石の製造方法である。
【００１８】
請求項７の発明では、軸付き超砥粒研削砥石用のシャンクに加工する析出硬化型セミオーステナイトステンレス鋼線は、ＪＩＳ規格のＳＵＳ６３１Ｊ１−ＷＰＣのステンレス鋼から形成することを特徴とする方法であり、請求項１〜５のいずれか１項の手段における耐久性と研削性に優れた軸付き超砥粒研削砥石の製造方法である。
【００１９】
請求項８の発明では、引張強さ１３００Ｎ／ｍｍ2以上のオーステナイト系ステンレス鋼線または析出硬化型セミオーステナイトステンレス鋼線からなるシャンクを有し、このシャンクの先端部の表面に金属ニッケルで電着して固定したダイヤモンド粒子からなる超砥粒層を有し、かつ、このシャンクの後端部の表面に耐疲労性と耐塑性変形性に優れた窒化層または軟窒化層を有することを特徴とする方法であり、耐久性と研削性に優れた軸付き超砥粒研削砥石である。
【００２０】
請求項９の発明では、請求項８の手段の発明と同様で、引張強さ１３００Ｎ／ｍｍ2以上のオーステナイト系ステンレス鋼線または析出硬化型セミオーステナイトステンレス鋼線からなるシャンクを有し、このシャンクの先端部の表面に金属ニッケルで電着して固定した立方晶窒化硼素粒子からなる超砥粒層を有し、かつ、このシャンクの後端部の表面に耐疲労性と耐塑性変形性に優れた窒化層または軟窒化層を有することを特徴とする方法であり、耐久性と研削性に優れた軸付き超砥粒研削砥石である。
【００２１】
請求項１０の発明では、窒化層または軟窒化層は、オーステナイト系ステンレス鋼またはセミオーステナイト系ステンレス鋼からなるシャンクのフッ化処理した表面に形成のガス窒化またはガス軟窒化による表面層からなることを特徴とする軸付き超砥粒研削砥石であり、請求項８または９の手段における耐久性と研削性に優れた軸付き超砥粒研削砥石である。
【００２２】
請求項１１の発明では、窒化層または軟窒化層を形成したシャンクは直径が０．３〜１．０ｍｍの細径のシャンクであることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項の手段における耐久性と研削性に優れた軸付き超砥粒研削砥石である。
【００２３】
請求項１２の発明では、オーステナイト系ステンレス鋼線からなるシャンクは、ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０２−ＷＰＢ、ＳＵＳ３０４−ＷＰＢ、ＳＵＳ３０４−ＷＰＢＳ、ＳＵＳ３０４Ｎ１−ＷＰＢ、ＳＵＳ３０１のいずれか１種のばね用ステンレス鋼からなることを特徴とする超砥粒研削砥石であり、請求項８〜１１のいずれか１項の手段における耐久性と研削性に優れた軸付き超砥粒研削砥石である。
【００２４】
請求項１３の発明では、析出硬化型セミオーステナイトステンレス鋼線からなるシャンクは、ＪＩＳ規格のＳＵＳ６３１Ｊ１−ＷＰＣステンレス鋼からなることを特徴とする超砥粒研削砥石であり、請求項８〜１１のいずれか１項の手段における耐久性と研削性に優れた軸付き超砥粒研削砥石である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明は、軸付き超砥粒研削砥石の台金の部分からアール状に細径化されたシャンク、特に細かい部材や細かい箇所の研削を必要とする部材に適用するための直径が細いシャンク、特に０．３〜１．０ｍｍの細径のシャンクを有するオーステナイト系ステンレス鋼製あるいは析出硬化型ステンレス鋼製の軸付き超砥粒研削砥石において、細径のシャンクの表面層に含有されている酸素をフッ素と置換してフッ化物とし、さらに、このフッ化物のフッ素を窒素と置換し、あるいは炭素と窒素に置換して、シャンクの表面を窒化層あるいは軟窒化層に形成することで、この細径のステンレスシャンクの硬度および疲労強度を高めて耐久性を向上し、さらに疲労強度の向上による疲労折損を減少し、さらに曲げ剛性を向上して切削作業中のシャンクの曲がりを減少する。したがって、この軸付き超砥粒研削砥石により研削加工するとき、その被加工部の寸法精度は、従来の軸付研削砥石によるものよりも向上し、さらに従来よりも強い力で研削工具をワークに押し当てることができるので、研削時間が短縮でき流など、本発明は従来にない優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明を実施するための最良の形態について、以下に図面を参照して説明する。
先ず、オーステナイト系ステンレス鋼線または析出硬化型セミオーステナイトステンレス鋼線を溶体化処理および冷間加工によって、引張強さ１３００Ｎ／ｍｍ2以上の線材に加工する。この場合、オーステナイト系ステンレス鋼線は、ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０２−ＷＰＢ、ＳＵＳ３０４−ＷＰＢ、ＳＵＳ３０４−ＷＰＢＳ、ＳＵＳ３０４Ｎ１−ＷＰＢ、ＳＵＳ３０１のいずれか１種のばね用ステンレス鋼材からなる線材である。また、析出硬化型セミオーステナイトステンレス鋼線は、ＪＩＳ規格のＳＵＳ６３１Ｊ１−ＷＰＣからなる線材である。
【００２７】
これらのオーステナイト系ステンレス鋼線または析出硬化型ステンレス鋼線を冷間加工して軸付き超砥粒研削砥石１用のシャンク３およびこのシャンク３の後端の把持用の台金２に形成する。この場合、台金２の軸径Ｄは軸付き超砥粒研削砥石１の規格である６ｍｍあるいは３ｍｍとし、さらにシャンク３の先端径ｄは０．３〜１．０ｍｍとする。次いで、この細径のシャンク３の、例えば、先端から３ｍｍの長さの先端部５の表面に、常法により、ダイヤモンド粒子または立方晶窒化硼素からなる超砥粒を金属ニッケルとともに電着し、シャンク３の先端部３ａに超砥粒部５を形成する。このダイヤモンド粒子または立方晶窒化硼素粒子からなる超砥粒の粒径の大きさは、粒度表示でＪＩＳの＃１０００〜＃６０、すなわち１４〜３００μｍ径からなる大きさの粒径のものとする。本願発明では、このダイヤモンド粒子または立方晶窒化硼素粒子からなる硬質砥粒の上記の粒径からなる砥粒を超砥粒と称している。
【００２８】
ここで、本発明の実施例におけるオーステナイト系ステンレス鋼のＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４−Ｗ１／２Ｈ、ＳＵＳ３０４−ＷＰＢ、ＳＵＳ３０４−ＷＰＢＳ、ＳＵＳ３０１、および析出硬化型のセミオーステナイト系ステンレス鋼のＳＵＳ６３１Ｊ１−ＷＰＣと比較例のＳＷＯＳＣ−Ｖのマルテンサイト鋼の化学成分（質量％）とその引張強さを表１に示す。
【００２９】
【表１】
2008149450.tif 000003
【００３０】
上記のステンレス鋼において、ＳＵＳ３０１は、引張強さが２０００Ｎ／ｍｍ2と高強度で、冷間加工引抜き加工度が大きいのでマルテンサイトが主体と推測される。表層には、Ｃｒ窒化物（Ｃｒ2ＮまたはＣｒＮ）が析出し、表層から２０μｍ入った深さのところでは、Ｃｒ炭化物またはＣｒ窒化物が析出して硬さ上昇に寄与していると考えられる。引張強さが高すぎるとマルテンサイトが多くてＳ相（オーステナイトへのＣＮ固溶体）が殆ど見当たらなくなる。引張強さが２０００Ｎ／ｍｍ2程度になると、シャンクの加工や研削に時間がかかるので、引張強さが２０００Ｎ／ｍｍ2よりも低い素材を用いて、特性を向上させる。
【００３１】
ＳＵＳ６３１Ｊ１−ＷＰＣについて説明する。析出硬化型ステンレス鋼には、オーステナイト系、セミオーステナイト系、マルテンサイト系がある。このＳＵＳ６３１Ｊ１−ＷＰＣはセミオーステナイト系ステンレス鋼であり、先ず溶体化処理によって、固溶して析出物をなくし、オーステナイト化する。次いで、これを引抜きなどの冷間加工することによって、オーステナイトの加工マルテンサイトへの変態を促進して、加工強化した材料である。マルテンサイトのＣ、Ｎ固溶限はオーステナイトよりもはるかに低いので、窒化や浸炭はしにくい。また、ＳＵＳ６３１Ｊ１−ＷＰＣはＡｌを約１％含有している。このＡｌはＣｒやＦｅよりも窒化物形成傾向の強い元素であるため、表面から侵入したＮ原子は、Ａｌと優先的に結びついて、高硬度のＣｒＮまたはＣｒ2ＮなどのＣｒ窒化物やε鉄窒化物Ｆｅ2-3Ｎやγ’鉄窒化物Ｆｅ４Ｎなどの析出をある程度抑制して、ＡｌＮの少量析出を起こしているものと推測される。
【００３２】
比較例のＳＷＯＳＣ−Ｖについて説明する。このばね用シリコンクロムオイルテンパー材料は、焼戻しマルテンサイトで、４１０℃で窒化するとε鉄窒化物を形成する。化合物層を数μｍ以上形成すると、この化合物自体が硬くて脆くなり、小さな曲げ応力で損傷してしまう。ところで、ε鉄窒化物の中にＣが入ってきて、ε鉄窒化物すなわちＦｅ2-3（Ｃ、Ｎ）はＦｅ2-3Ｎ（純窒化物）より軟質化するといわれている。
【００３３】
次いで、ＳＷＯＳＣ−Ｖとマルテンサイトステンレス鋼の違いを説明する。４００〜５００℃で窒化すると、ＳＷＯＳＣ−Ｖではε鉄窒化物が表層に形成することが知られている。マルテンサイト変態したステンレス鋼では、ε鉄窒化物（またはε鉄・クロム窒化物）の析出の報告はなく、クロム窒化物の析出が起こるとの報告がされている。後者の方が前者よりもエネルギー的に安定であるためと思われる。
【００３４】
ε鉄窒化物の硬さについて説明する。このε鉄窒化物は炭素を固溶し、Ｆｅ2-3（Ｃ、Ｎ）となり得るとされている。炭素が入るほどこの化合物は軟らかくなるとの基礎的報告がある。ただし、Ｆｅ−Ｎ−Ｃ系のものである。
【００３５】
ここで、上記の実施の形態に戻ると、上記に次いで、このシャンク３の先端部３ａに超砥粒部５を形成した後、窒化処理あるいは軟窒化処理の前処理として、先端部３ａに超砥粒部５を形成したシャンク３および台金２からなる軸付き超砥粒研削砥石１にガス活性化処理を行う。このガス活性化処理は、オーステナイト系ステンレス鋼またはセミオーステナイト系ステンレス鋼からなるシャンク３の表面に形成されている酸化物をフロン含有ガスによって除去するための処理である。この前処理方法は、台金２およびシャンク３からなる材料において、シャンク３の先端部３ａに常法の金属ニッケルとともに電着により形成の硬質の超砥粒を有する軸付き超砥粒研削砥石１を炉中に加熱保持し、この炉中にフッ素化合物もしくはフッ素を含むガス、例えばＮＦ3を１０００〜１００００ｐｐｍを含有するガス濃度で導入して、２５０〜４００℃に加熱し、例えば１５分間３００℃の温度に保持する。これにより、ＦｅＯ＋２Ｆ→ＦｅＦ2＋１／２Ｏ2、および、Ｃｒ2Ｏ3＋４Ｆ→２ＣｒＦ2＋３／２Ｏ2の２式により、シャンク３の表面の酸化膜がフッ化膜に変換され、シャンク３の部分の表面に付着した酸化膜が除去される。
【００３６】
次いで、この酸化膜を除去したシャンク３を有する軸付き超砥粒研削砥石１を、３８０〜４５０℃の窒化処理温度または軟窒化処理温度に加熱して、先端部３ａの超砥粒部５を除くシャンク３の表面に耐疲労性すなわち耐久性および耐塑性変形性すなわち剛性に優れた窒化層または軟窒化層を形成する。この場合、オーステナイト系ステンレス鋼あるいは析出硬化型セミオーステナイトステンレス鋼からなるシャンク３では、窒化処理温度あるいは軟窒化処理温度が４５０℃を超えると、シャンク３の中心部の硬さが低下し、シャンク３の耐久性と剛性の改善効果が小さくなる。そこで窒化処理温度あるいは軟窒化処理温度の上限は４５０℃とする。窒化処理温度あるいは軟窒化処理温度が３８０℃よりも低いと、処理反応に長時間を要し、かつ、十分な厚さの処理層を形成することができない。この窒化処理に替えて、軟窒化処理を行うと、窒素と炭素を含有する軟窒化層が形成されるので、シャンク３の表面に、さらに靱性がでて、シャンク３の耐久性が一層に向上する。ところで、一般にステンレス鋼線の製造においては、ステンレス鋼に溶体化処理後、ニッケルメッキを施し、線材への引抜きの潤滑改善を狙うものが多い。しかしながら、このニッケルコートが引抜き材の表面に残留すると窒化あるいは軟窒化が妨げられる。ところで、本願の発明では、シャンク３の部分は切削加工して形成しているので、ニッケルコートは存在しない。したがって、本願発明では、シャンク３の部分に窒化処理あるいは軟窒化処理して表面に窒化層あるいは軟窒化層を形成することができる。
【００３７】
上記の実施の形態における窒化処理方法あるいは軟窒化処理方法について、さらに説明する。先ず、実施例として、上記の表面の酸化膜が除去されてフッ化膜に置換されたシャンク３を有する軸付き超砥粒研削砥石１を４１０℃の窒化温度の炉中に保持し、炉内にＮＨ3ガスと、Ｈ2とＣＯを有するＲＸガスとの混合ガスを、あるいはＮ2ガスベース中にＮＨ3ガスを有するガスを添加し、本発明の実施例である４８時間あるいは３時間の窒化処理あるいは軟窒化処理を行い、その後、取り出し空冷する。得られたシャンク３の表層の窒化層あるいは軟窒化層の厚みは共に均一であった。
【実施例１】
【００３８】
実施例として、ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４−ＷＰＢのオーステナイト系ステンレス鋼からなるテーパー状の径が６ｍｍ以下のステンレス軸を用意し、このステンレス軸の先端側の部分の周面に硬質砥粒を電着法によって付着する。硬質砥粒を電着する方法について説明すると、ステンレス軸の表面を活性化するために、フロン洗浄したステンレス軸を、例えばＮＦ3とＮ2の混合ガス中で４００℃以上の反応温度に加熱することにより、ステンレス軸表面のＦｅやその他の元素とフッ素を反応させ、表面にそれらの成分のフッ化膜を生成すると共に、表面に吸着の酸素を除去する。次いで、このフッ化膜を生成したステンレス軸をＮＦ3を含有するＮ2ガスおよびＣＯガスの混合ガス雰囲気中に保持し、４００℃以上の窒化温度でフッ素を窒素で置換する窒化処理と浸炭処理を行い、冷却後取り出すことで、浸炭窒化した。
【００３９】
このオーステナイト系ステンレス鋼のＳＵＳ３０４−ＷＰＢを窒化した場合の処理時間と処理温度と窒化層の全硬化層深さの関係を図１に示す。この図１からわかるように、窒化層の深さは処理時間とともに増加し、これらの窒化処理温度３８０℃、４１０℃、４４０℃の中で、高温である４４０℃の場合が最も硬化層深さが大きく形成されている。本発明の実施の形態では、４１０℃で４８時間窒化処理、あるいは軟窒化処理すると、これらの硬化層の深さは１０μｍ〜３８μｍで形成される。
【００４０】
図２に本発明のシャンクと台金からなる軸付き超砥粒研削砥石１の形状を示す。図２において、台金２の太さを軸径Ｄ、シャンク３の先端径ｄ、台金２とシャンク３の間のアール部４のアールの曲立半径をρとし、シャンク３の先端からシャンク付け根３ｂまでの長さを首下長さＬとする。軸付き超砥粒研削砥石１の台金２とシャンク３の形状を図２に示すものとして、材料をＳＵＳ３０４−ＷＰＢ、台金２の軸径Ｄを３ｍｍ、アール部４の曲率半径ρを２．６ｍｍ、シャンク３の首下長さＬを１０ｍｍ、シャンク３の先端径ｄを１ｍｍとするとき、シャンク３の先端部３ａに繰返し応力が掛かったとき、その繰返し応力の最大値が疲労破壊を起こしやすいシャンク付け根３ｂで１１００Ｎ／ｍｍ2（引張強さ１４５０Ｎ／ｍｍ2の約７５％）であり、この１ｍｍ径のシャンク３における曲げ荷重と曲げ応力の関係は、曲げ荷重５０ｇにおける曲げ応力は５１０Ｎ／ｍｍ2、曲げ荷重１００ｇにおける曲げ応力は１１００Ｎ／ｍｍ2、曲げ荷重２００ｇにおける曲げ応力は２３００Ｎ／ｍｍ2、曲げ荷重３５０ｇにおける曲げ応力は４０１０Ｎ／ｍｍ2である。さらに、上記の材料におけるシャンク３の首下長さＬと許容曲げ荷重の関係を、シャンク３の先端径ｄで見ると、先端径ｄが０．５ｍｍのシャンク３では首下長さＬが５ｍｍでは曲げ荷重は０．２ｋｇ、首下長さＬが１０ｍｍで曲げ荷重は０．１２ｋｇ、首下長さＬが１５ｍｍで曲げ荷重は０．０８ｋｇ、首下長さＬが２０ｍｍで曲げ荷重は０．０６ｋｇである。先端径ｄが０．７５ｍｍのシャンク３では首下長さＬが５ｍｍで曲げ荷重は０．８ｋｇ、首下長さＬが１０ｍｍで曲げ荷重は０．５ｋｇ、首下長さＬが１５ｍｍで曲げ荷重は０．３ｋｇ、首下長さＬが２０ｍｍで曲げ荷重は０．２ｋｇである。先端径ｄが１ｍｍのシャンク３では首下長さＬが５ｍｍで曲げ荷重は１．９ｋｇ、首下長さＬが１０ｍｍで曲げ荷重は１．２ｋｇ、首下長さＬが１５ｍｍで曲げ荷重は０．８ｋｇ、首下長さＬが２０ｍｍで曲げ荷重０．５ｋｇである。
【００４１】
図３に、横軸にシャンク３の先端径ｄを取り、縦軸に１０5回の応力繰返し数における疲労強度に対するシャンク３の付け根３ｂの繰返し曲げ荷重の最大値を対数目盛りで取って示す。なお、図３では、軸付き超砥粒研削砥石１の素材はＳＵＳ３０４−ＷＰＢ材からなり、本発明の実施の形態である４１０℃×４８時間の軟窒化した軸付き超砥粒研削砥石１であり、台金２の軸径Ｄは３ｍｍ、シャンク３の首下長さＬが１０ｍｍのものにおいて、Ｎ＝１０5回の疲労強度を実線で示し、疲労強度はＮ＝１０6回の疲労強度を点線で示している。図３のグラフにおいて曲げ荷重は先端径ｄが１．０ｍｍのもので１．５ｋｇであり、先端径ｄが０．９ｍｍのもので１ｋｇである。
【００４２】
さらに、図４は、ＳＵＳ３０４−ＷＰＢ材からなり、実施例の４１０℃×４８時間の軟窒化した軸付き超砥粒研削砥石１の荷重と破断繰返し数の関係を示すグラフで、台金２の軸径Ｄは３ｍｍ、シャンク３の首下長さＬが１０ｍｍのものにおいて、シャンク２の先端部３ａの先端径ｄが０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍのものを示す。この図３、図４からシャンク３の先端部３ａの先端径ｄが細くなるとともに、疲労強度に対応する最大曲げ荷重は小さくなることがわかる。
【００４３】
ところで、シャンク３の先端径ｄが細くなるにつれて、軸付き超砥粒研削砥石１の使用時に、シャンク３の先端径ｄと台金２の境界部であるアール部４で疲労折損が起こりやすくなる。シャンク３の曲げ荷重の最大値は、シャンク３の先端径ｄの寸法以外に、アール部４のアールの曲率半径ρ、台金２の軸径Ｄおよび首下長さＬによって変化し、アール部４の曲率半径ρがより小さくなるほど、台金２の軸径Ｄが大きくなるほど、また首下長さＬが大きくなるほど、工具使用中のより小さな曲げ荷重で疲労折損する。
【００４４】
本願発明では、疲労破壊に対して有害な脆い硬化層をシャンク３の表層に生成することなく、窒化処理または軟窒化処理により形成の窒化層あるいは軟窒化層からなる硬化層により、シャンク３の表層の硬化と圧縮残留応力付与効果が発揮されるものとなっている。本願発明の疲労強度向上や塑性変形防止効果の元になるシャンク３の表面の硬化層の形成は、シャンク３の先端径ｄが変化しても、同様に発揮される。台金２の軸径Ｄを一定としたとき、シャンク３の先端径ｄが細くなるほど、疲労破壊に対する許容曲げ荷重は低下する。すなわち、一定の大きさの最大曲げ荷重の下で使用するときは、シャンク３の先端径ｄが細径化するほど、本願発明の効果は大きくなるとも考えられる。通常の使用時を考慮すると、ステンレス鋼からなるシャンク３では、シャンク３の先端径ｄが１．０ｍｍ以下で特に有効で、１．０ｍｍを超えても曲げ荷重に対する曲げ応力は僅かしか上昇しない。したがって、実用的な先端径ｄの最小径を０．３ｍｍとすると、窒化処理または軟窒化処理して窒化層または軟窒化層を形成する必要のあるシャンク３は先端径ｄが０．３〜１．０ｍｍの細径のシャンク３である。一方、シャンク３の先端径ｄが１．０ｍｍより大きい場合には、その先端径ｄが数ｍｍ以内のものであれば、本来のステンレス鋼が有する剛性や強度で曲げ荷重に対する曲げ応力に十分耐え得るので、格別には窒化処理または軟窒化処理して窒化層または軟窒化層を形成する必要は要しないといえる。
【００４５】
それぞれ本願の方法におけるガス活性化の前処理をしたＳＵＳ３０１材に対し、純窒化処理を４１０℃×４８．０ｈｒで実施した硬度は、表面でＨＭＶ１３１０、深さ１０μｍでＨＭＶ８８０、深さ２０μｍでＨＭＶ１１７０に回復してその後ＨＭＶ６２０の素材の硬さとなった。軟窒化処理を４１０℃×４８．０ｈｒで実施した硬度は、表面でＨＭＶ１３２０、深さ１０μｍでＨＭＶ７２０、深さ２０μｍでＨＭＶ１０７０に回復してその後ＨＭＶ６２０の素材の硬さとなった。一方、純窒化処理を４１０℃×３．０ｈｒで実施した硬度は、表面でＨＭＶ７１０、深さ１０μｍでＨＭＶ５１０、深さ２０μｍでＨＭＶ５８０に高まり、その後ＨＭＶ６２０の素材の硬さとなった。軟窒化処理を４１０℃×３．０ｈｒで実施した硬度は、表面でＨＭＶ８４０、深さ１０μｍでＨＭＶ５８０、深さ２０μｍでＨＭＶ６０５に高まり、その後ＨＭＶ６２０の素材の硬さとなった。このことから、処理時間は４８時間の場合は十分な表面硬度を得られるが、３時間では十分な硬度は得られなかった。
【００４６】
曲げ剛性比較試験を次の方法で行った。上記と同様に４１０℃×４８．０ｈｒで純窒化処理および軟窒化処理をしたものと、４１０℃×３．０ｈｒで純窒化処理および軟窒化処理をしたものについて、台金２を把持固定してシャンク３の先端部３ａを側方から荷重を掛けて曲げた後、荷重を開放してシャンク３の垂直の戻りを見た。ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３０４−ＷＰＢ、ＳＵＳ６３１Ｊ１−ＷＰＣを試料とする。ＳＵＳ３０３（１３０ｇ荷重）、ＳＵＳ３０４（１５０ｇ荷重）材では、処理時間４８．０ｈｒのものは荷重の開放後ほぼ元の垂直に戻ったが、３．０時間のものは荷重の開放後も元の垂直に戻らずやや曲がりが残った。ＳＵＳ３０４−ＷＰＢ（４００ｇ荷重）、ＳＵＳ６３１Ｊ１−ＷＰＣ（４００ｇ荷重）材では、処理時間４８．０ｈｒのものも３．０ｈｒのものも荷重の開放後ほぼ元の垂直に戻った。このことからばね用ステンレス材がシャンク３としてより優れていることがわかる。
【００４７】
軸付き超砥粒研削砥石１の台金２とシャンク３の形状を図２に示すものとして、材料をＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４−Ｗ１／２、ＳＵＳ３０４−ＷＰＢ、ＳＵＳ６３１Ｊ１−ＷＰＣ、台金２の軸系Ｄを３ｍｍ、アール部４の曲率半径ρを２．６ｍｍ、シャンク３の首下長さＬを１０ｍｍ、シャンク３の先端径ｄを０．５ｍｍとし、これらを図５に４１０℃×４８時間で純窒化したものを、図６に４１０℃×４８ｈｒで軟窒化したものを、それぞれ鋼種別の疲労試験の結果としてグラフで示す。対比して図７に４１０℃×３ｈｒで純窒化したもの、図８に４１０℃×３時間で軟窒化したものの鋼種別の疲労試験の結果をグラフで示す。各グラフの縦軸は応力であり、横軸は破断繰返し数Ｎ回を示す。これらの図５ないし図８のグラフから、４１０℃×４８時間で処理したものは、４１０℃×３時間で処理したものに比して、純窒化処理したものおよび軟窒化処理したものの両者で、破断繰返し数Ｎが１０4から１０5、さらには１０6へと延びている。このことから４８時間処理した方が良いことがわかる。図９は参考例として、鋼種別の未処理のステンレスからなるシャンク３の疲労試験を示すグラフで、この未処理のものでは何れの鋼種とも、たとえ破断繰返し数Ｎの値が延びているが、その応力は１０００Ｎ／ｍｍ2以下の低い値である。
【００４８】
図１０は、鋼種別の窒化条件による塑性変形荷重を、処理条件として１）４１０℃×３ｈｒ、２）４１０℃×４８ｈｒで、それぞれ純窒化と軟窒化であり、参考に未処理品を示す。縦軸は塑性変形し始める荷重である。縦軸に組成変形し始める荷重を示し、横軸は鋼種である。この図１０から、ばね用ステンレス鋼のＳＵＳ３０４−ＷＰＢでは、処理が４１０℃×４８ｈｒのものは純窒化処理品および軟窒化処理品ともに塑性変形し始める荷重は未処理品よりも高いが、４１０℃×３ｈｒのものは純窒化処理品および軟窒化処理品ともに未処理品よりも塑性変形し始める荷重はやや小さい。ばね用ステンレス鋼のＳＵＳ６３１Ｊ１−ＷＰＣでは、処理が４１０℃×４８ｈｒのものは純窒化処理品および軟窒化処理品ともに未処理品に比して塑性変形し始める荷重は大幅に大きく、４１０℃×３ｈｒのものでも、純窒化処理品のものは４８ｈｒ処理のものと塑性変形し始める荷重は同様に大幅に大きく、軟窒化処理品のものでは、３ｈｒ処理のものは４８ｈｒ処理のものよりも塑性変形し始める荷重は小さいが、３ｈｒ処理のものでも未処理品よりも塑性変形し始める荷重は大幅に大きい。これに比してＳＵＳ３０３では、純窒化処理品および軟窒化処理品共に塑性変形し始める荷重は未処理品ともに塑性変形し始める荷重はいずれも１５０ｇ前後とほぼ同じである。一方、ＳＵＳ３０４−Ｗ１／２Ｈでは、４１０℃×４８ｈｒのものは純窒化、軟窒化ともに未処理品に比して塑性変形し始める荷重はやや大きいが、４１０℃×３ｈｒのものは純窒化、軟窒化ともに未処理品より塑性変形し始める荷重は小さい。
【００４９】
図１１は、鋼種別の窒化条件による材料の中心硬さと繰返し数Ｎ＝１０5の疲労強度の関係を示すグラフで、縦軸は疲労強度（Ｎ／ｍｍ2）、横軸は中心硬さ（ＨＶ）である。処理は４１０℃×４８ｈｒと４１０℃×３ｈｒであり、未処理のものである。なお、ＳＵＳ３０３は繰返し数Ｎ＝１０4の疲労強度のものを参考に示す。ＳＵＳ３０４−Ｗ１／２Ｈは中心硬さが約ＨＶ３５０であり、純窒化処理、軟窒化処理ともに、疲労強度は未処理のものよりもやや大きいが、その大きさはいずれもさほど差異は無く１０００Ｎ／ｍｍ2前後である。ＳＵＳ３０４−ＷＰＢのばね用鋼は中心硬さが約ＨＶ４６０であり、４１０℃×３ｈｒの処理で、疲労強度は純窒化処理および軟窒化処理ともに１４００Ｎ／ｍｍ2前後であるが、４１０℃×４８ｈｒの処理で、疲労強度は純窒化処理および軟窒化処理ともに１５００Ｎ／ｍｍ2を超えており、一方、未処理品の疲労強度は約１１００Ｎ／ｍｍ2である。ＳＵＳ６３１Ｊ１−ＷＰＣは中心硬さが約ＨＶ５８０であり、４１０℃×４８ｈｒの処理と４１０℃×３ｈｒの処理でさほどの差異はなく、疲労強度は純窒化処理および軟窒化処理ともに１７００Ｎ／ｍｍ2を超えて最も大きい値であり、一方、未処理品の疲労強度は約９００Ｎ／ｍｍ2である。本発明の手段のばね用オーステナイト系ステンレス鋼および析出硬化型セミオーステナイト系ステンレス鋼からなるシャンク３は疲労強度に優れていることがわかる。
【００５０】
図１２に各鋼種の引張強さと疲労強度の関係を示す。縦軸を繰返し回数Ｎ＝１０5回における疲労強度（Ｎ／ｍｍ2）、横軸を引張強さ（Ｎ／ｍｍ2）として示す。処理は４１０℃×４８ｈｒと４１０℃×３ｈｒと、未処理のものである。ＳＷＯＳＣ−Ｖ材は参考品である。この結果、ＳＵＳ３０３材、ＳＵＳ３０４−Ｗ１／２Ｈ材、ＳＵＳ６３１Ｊ１−ＷＰＣ材、ＳＵＳ３０４−ＷＰＢ材ともに未処理品に比し、純窒化処理あるいは軟窒化処理したものは疲労強度が向上している。しかしＳＵＳ３０３材、ＳＵＳ３０４−Ｗ１／２Ｈ材の引張強さは１３００Ｎ／ｍｍ2未満で、本発明を満足しないものである。これに対してＳ６３１Ｊ１−ＷＰＣ材、ＳＵＳ３０４−ＷＰＢ材は引張強さ１４５０Ｎ／ｍｍ2で本発明を満足し、かつ、疲労強度も１４００Ｎ／ｍｍ2以上であり、未処理品の疲労強度１０００Ｎ／ｍｍ2以下に対して優れている。なお、ＳＷＯＳＣ−Ｖは参考として示す。
【００５１】
以上のとおり、本発明は、ばね用のオーステナイト系ステンレス鋼あるいは析出硬化型セミオーステナイト系ステンレス鋼を素材として台金２とシャンク３を有する軸付き超砥粒研削砥石１の製造する方法として、先ず、シャンク３の先端部の表面にダイヤモンド粒子または立方晶窒化硼素からなる超砥粒を金属ニッケルとともに電着して超砥粒部５を形成した後、このシャンク３を前処理としてフロン含有ガスによって酸化物を除去しフッ化層を形成するガス活性化処理したので、その後の３８０〜４５０℃の温度で窒化処理または軟窒化処理を容易とし、先端部の超砥粒部を除くシャンク３の表面に耐疲労性および耐塑性変形性に優れた窒素を含有する窒化層、あるいは窒素と炭素を含有する軟窒化層を形成する方法で軸付き超砥粒研削砥石１を製造する方法であり、この方法で製造された軸付き超砥粒研削砥石１は優れた耐久性のシャンクを有するものである。本発明では、上記のガス窒化あるいはガス軟窒化による方法の外に、イオン窒化方法によっても、これらの窒化処理あるいは軟窒化処理に先立って、前処理としてフロン含有ガスによって酸化物を除去しフッ化層を形成するガス活性化処理することにより、シャンクの表面に窒化層や軟窒化層を容易に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明におけるガス窒化処理方法における処理時間と全硬化層の深さの関係を示すグラフである。
【図２】本発明における軸付き超砥粒研削砥石の形状を示す模式図である。
【図３】シャンクの先端径別の疲労強度に対する最大曲げ荷重を示すグラフである。
【図４】シャンクの先端径別の疲労線図のグラフである。
【図５】純窒化したシャンクの鋼種別の疲労試験を示すグラフである。
【図６】軟窒化したシャンクの鋼種別の疲労試験を示すグラフである。
【図７】純窒化したシャンクの鋼種別の疲労試験を示すグラフである。
【図８】軟窒化したシャンクの鋼種別の疲労試験を示すグラフである。
【図９】参考例の未処理のシャンクの鋼種別の疲労試験を示すグラフである。
【図１０】鋼種別の窒化条件による塑性変形耐荷重を示すグラフである。
【図１１】中心硬さと疲労強度の関係を示すグラフである。
【図１２】引張強さと疲労強度の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５３】
１  軸付き超砥粒研削砥石
２  台金
３  シャンク
３ａ  先端部
３ｂ  シャンク付け根
４  アール部
５  超砥粒部
ρ  アールの曲率半径
Ｌ  首下長さ
ｄ  先端径
Ｄ  台金の軸径
【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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【図１１】
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【図１２】
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