(57)【要約】【課題】微細なクラウニングを形成することができる超仕上げ用砥石を提供する。【解決手段】砥粒と結合剤と気孔とを有する多孔質弾性体からなる超仕上げ用砥石である。砥粒は、砥粒種として、炭化珪素、アルミナ、酸化珪素、酸化クロム、ダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素の中の少なくとも１種以上を含んでいる。砥粒の平均粒径は、４μｍ以上かつ７０μｍ以下である。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥粒と結合剤と気孔とを有する多孔質弾性体からなる超仕上げ用砥石であって、
前記砥粒は、砥粒種として、炭化珪素、アルミナ、酸化珪素、酸化クロム、ダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素の中の少なくとも１種以上を含んでおり、
前記砥粒の平均粒径は、４μｍ以上かつ７０μｍ以下である
ことを特徴とする超仕上げ用砥石。
【請求項２】
前記多孔質弾性体は、２００ＭＰａ以上かつ１５００ＭＰａ以下の圧縮弾性率を有することを特徴とする請求項１に記載の超仕上げ用砥石。
【請求項３】
前記多孔質弾性体は、０．５％以上かつ１．８％以下の引張り破壊伸びを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超仕上げ用砥石。
【請求項４】
前記多孔質弾性体は、２０体積％以上かつ３５体積％以下の砥粒率を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の超仕上げ用砥石。
【請求項５】
前記多孔質弾性体は、４０体積％以上かつ７５体積％以下の気孔率を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の超仕上げ用砥石。
【請求項６】
前記結合剤は、ポリビニルアルコールと、水溶性の熱硬化性樹脂とを含んでいることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の超仕上げ用砥石。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の超仕上げ用砥石を用いる加工方法であって、
加工物は、１０μｍ以下の高低差を有する凹凸形状が形成された表面を有しており、
前記超仕上げ用砥石によって、前記凹凸形状の凸部の先端近傍を除去し、前記凸部に、クラウニングを形成するための工程を有する
ことを特徴とする加工方法。
【請求項８】
前記凹凸形状の凹部は、溝状であり、前記凸部は、前記凹部に対して平行に形成されており、
前記超仕上げ用砥石の少なくとも一部が、前記凸部を乗り越えて往復するように、前記超仕上げ用砥石を駆動して、クラウニングを形成する
ことを特徴とする請求項７に記載の加工方法。
【請求項９】
前記凸部の先端近傍の表面粗さを整えるための工程をさらに有することを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の加工方法。
【請求項１０】
前記表面粗さを整えるための工程に用いられる砥石は、前記クラウニングを形成するための工程に用いられる前記超仕上げ用砥石と同一であることを特徴とする請求項９に記載の加工方法。
【請求項１１】
前記表面粗さを整えるための工程は、前記クラウニングを形成するための工程の後であることを特徴とする請求項９に記載の加工方法。
【請求項１２】
前記表面粗さを整えるための工程に用いられる砥石は、前記クラウニングを形成するための工程に用いられる前記超仕上げ用砥石と異なることを特徴とする請求項１１に記載の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超仕上げ用砥石および加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のトラクションドライブ方式の無段変速機においては、高温かつ高面圧下におけるトラクション特性を向上させるため、転動体の転動面に、微細な凹凸形状が形成される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
一方、従来の超仕上げ用砥石としては、結合剤として樹脂を用いたレジノイド砥石が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３９３０６号公報
【特許文献２】
特開平１１−１５６７２５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の超仕上げ用砥石を用いた加工方法においては、微細な凹凸形状の凸部にクラウニングを形成することができず、凸部の先端から順次平滑化されるだけである。
【０００６】
したがって、転動体の表面の微細な凸部にクラウニングを形成し、表面特性を改善することによって、例えば、転動疲労寿命特性を向上させることができない。
【０００７】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、微細なクラウニングを形成することができる超仕上げ用砥石および加工方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、
砥粒と結合剤と気孔とを有する多孔質弾性体からなる超仕上げ用砥石であって、
前記砥粒は、砥粒種として、炭化珪素、アルミナ、酸化珪素、酸化クロム、ダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素の中の少なくとも１種以上を含んでおり、
前記砥粒の平均粒径は、４μｍ以上かつ７０μｍ以下である
ことを特徴とする超仕上げ用砥石である。
【０００９】
上記目的を達成するための請求項７に記載の発明は、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の超仕上げ用砥石を用いる加工方法であって、
加工物は、１０μｍ以下の高低差を有する凹凸形状が形成された表面を有しており、
前記超仕上げ用砥石によって、前記凹凸形状の凸部の先端近傍を除去し、前記凸部に、クラウニングを形成するための工程を有する
ことを特徴とする加工方法である。
【００１０】
【発明の効果】
上記のように構成した本発明は以下の効果を奏する。
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、砥粒の粒度を加味した、ボンドの種類、ボンドの量、砥粒量を調整することで、低い弾性率の砥石を製作することができる。したがって、例えば、１０μｍ以下の高低差を有する微細な凹凸形状が形成された表面を有する加工物に対して、超仕上げを施す場合、砥石に含まれる砥粒が、砥石の弾性作用によって、凹部に入り込んで、凸部の先端近傍を除去し、凸部に、クラウニングを形成する。つまり、微細なクラウニングを形成することができる超仕上げ用砥石を提供することができる。
【００１２】
請求項７に記載の発明によれば、上記低い弾性率を有する砥石を用いる加工方法によって、１０μｍ以下の高低差を有する微細な凹凸形状が形成された表面を有する加工物の凸部に、クラウニングを形成することができる。つまり、微細なクラウニングを形成することができる加工方法を提供することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態に係る砥石の適用例を説明するための斜視図、図２は、図１に示される加工物の円筒状表面の凹凸形状を説明するための平面図、図３は、図２の線ＩＩＩ−ＩＩＩに関する断面図である。
【００１５】
本発明の実施の形態に係る砥石１０は、砥粒と結合剤と気孔とを有する多孔質弾性体からなり、超仕上げに使用される。砥粒は、砥粒種として、炭化珪素、アルミナ、酸化珪素、酸化クロム、ダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素の中の少なくとも１種以上を含んでいる。また、砥粒の平均粒径は、４μｍ以上かつ７０μｍ以下である。
【００１６】
砥石１０の製法は、例えば、砥粒、気孔形成剤、結合剤、その他添加剤を混合攪拌して、所定の型に投入し、４０〜７０℃で５〜４８時間反応させて固化させる。そして、未反応物を水洗し、乾燥させた後、反応を促進させるため、必要に応じて１１０〜２００℃で３〜２４時間キュアーを実行する。この結果得られる多孔質弾性体を成形することで砥石１０が製造される。
【００１７】
砥石１０による超仕上げ加工が施される加工物２０は、円筒状表面２１を有し、凸部２２および凹部２６が形成されている。凸部２２および凹部２６によって構成される加工物２０の凹凸形状は、１０μｍ以下の高低差ΔＨを有する。凹部２６は、例えば、加工物２０の回転軸Ｓに対して０°より大きく、９０°未満の角度θを有する螺旋溝状であり、凸部２２は、凹部２６に対して平行に形成されている。なお、凹部２６は、例えば、円環溝形状とすることも可能である。
【００１８】
加工物２０は、砥石１０が低い圧力で押し付けられ、回転駆動されると共に、砥石１０を振動（回転軸Ｓに沿った往復運動）させる超仕上げによって、凸部２２の先端近傍が除去され、クラウニング２３が形成される。
【００１９】
クラウニング２３は、円筒状表面２１の凸部２２の先端における丸みを帯びたエッジである。また、凸部２２の先端の略平らな頂面２５と、クラウニング２３の終端２４との間の距離によって、クラウニング量Ｄが定義される。なお、符号Ｒは、クラウニング半径を示している。
【００２０】
加工物２０の適用例としては、例えば、トラクションドライブ方式の無段変速機における転動体が挙げられる。転動体は、クラウニングが形成された微細な凹凸形状の表面を有することによって、凸部のエッジに対向する部材面に対する攻撃性が緩和（抑制）され、耐久性の向上が得られ、長期間に渡り、良好な品質機能を維持できる。
【００２１】
したがって、優れたトラクション特性および転動疲労寿命特性を得ることができるため、トラクションドライブ方式の無段変速機の高出力化、構成部品の小型化、あるいは、燃費の向上を図ることが可能となる。
【００２２】
図４は、本発明の実施の形態に係る砥石の実施例１〜４および比較例１〜６の構成および物性を示している図表である。
【００２３】
砥石の構成パラメータは、砥粒の種類、粒度、結合剤の種類、および砥粒の平均粒径である。詳述すると、実施例１〜４に係る砥粒は、ＧＣ（炭化珪素）系であり、粒度は、＃２２０〜＃８００の範囲であり、平均粒径は、１４〜７０μｍの範囲である。
【００２４】
結合剤は、ＰＶＡ（ポリビニールアルコール）のアセタール化物と、水溶性の熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂との混合物からできている。
【００２５】
例えば、ＰＶＡの７〜２０％水溶液に、砥粒、アセタール化させるためのホルマリンと酸触媒、フェノール樹脂等、気孔形成剤およびその他の添加剤を、混合攪拌し、上述のようにして固化させて多孔質弾性体を成形することで砥石が製造される。
【００２６】
実施例１〜４に係る砥石の物性として、砥粒率、気孔率、圧縮弾性率（ＪＩＳＫ７２０８−１９９５  プラスチックの圧縮試験方法に準じて乾式にて測定）、引張り破壊伸び（ＪＩＳ  Ｋ７１１３−１９９５  プラスチックの引張試験方法に準じて乾式にて測定）、およびＲＨ硬度を測定した。
【００２７】
実施例１〜４に係る砥石の砥粒率は、２４〜２９体積％の範囲である。気孔率は、４６〜５２体積％の範囲である。弾性率は、３９０〜７５０ＭＰａの範囲である。引張り破壊伸びは、１．１〜１．７％の範囲である。ＲＨ硬度は、−１９２〜−１６８（ＲＨ硬度で−１００以下の測定値は、荷重を落として測定し、ＲＨ硬度に換算した数値である）の範囲である。以上のように、砥石の構成を変更することにより、砥石の物性を制御することができる。
【００２８】
一方、比較例１〜６に係るに係る砥粒は、ＧＣ／ＷＡ（白色酸化アルミナ）系、ＧＣ系，ＷＡ系，ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）系である。粒度範囲は、＃６００〜＃４０００であり、平均粒径の範囲は、３．０〜２１．７μｍである。結合剤は、ＰＶＡのアセタール化物とフェノール樹脂との混合からなる日本特殊研砥株式会社製ＦＢＢ砥石（商品名）、ビトリファイドボンド系の株式会社ミズホ製のＶＳＢ（商品名），ＶＨＤ（商品名）、ＶＦＭ１（商品名）、ＶＳＦ（商品名）、およびＶ６０Ｆ（商品名）である。
【００２９】
例えば、比較例１の場合、＃８００（平均粒径１４μｍ）のＧＣおよびＷＡを重量比で１：１に混合したものを結合材として、液体のレゾールタイプのフェノール樹脂、粉体のフェノール樹脂、気孔剤およびその他の添加剤を、混合攪拌し、上述のようにして固化させて砥石が製造される。
【００３０】
比較例１〜６に係る砥石の砥粒率は、２５〜４２体積％の範囲である。気孔率は、４４〜５８体積％の範囲である。弾性率は、１７００〜２７００ＭＰａの範囲である。ＲＨ硬度は、−１８５〜５０の範囲である。ただし、比較例１に係る弾性率は、圧縮弾性率であり、比較例２〜６に係る弾性率は、曲げ弾性率である。また、比較例２〜６に係る引張り破壊伸びは、測定していない。
【００３１】
図５は、図４に示される実施例１〜４および比較例１〜６に係る加工条件および性能評価結果を示している図表、図６〜図１２は、加工面の全長に渡る断面形状を示している輪郭図、図１３〜図２２は、加工面の凹凸形状の拡大図である。
【００３２】
性能評価においては、約７〜１０μｍの高低差を有する螺旋状の凹凸形状が形成された表面を有する試験片を、実施例１〜４および比較例１〜６に係る砥石（軌道巾５．５ｍｍおよび跨ぎ巾５ｍｍ）によって超仕上げ加工を施し、その後、凹凸形状の凸部の断面形状を比較した。
【００３３】
なお、凹部の巾は、約４０μｍである。また、断面形状は、触針式表面粗さ計等を用いて測定し、クラウニング量、クラウニング半径、取り代、最大高さ粗さＲｙによって代表している。使用した超仕上げ盤は、西部自動機器株式会社製のＣＮ−３５０である。
【００３４】
試験片は、４０ｍｍ径×５ｍｍ厚のサイズを有する円筒形状であり、焼入れ硬化させた鉄系材料（ＪＩＳ−ＳＣＭ４２０Ｈ浸炭焼入れ焼戻し材）からなる。試験片の表面の凹凸形状は、多結晶ＣＢＮ（立方晶窒化硼素焼結体）工具を用いる旋削加工によって形成された。
【００３５】
超仕上げ加工の際における試験片の回転数は４００ｒｐｍ（周速度としては５０ｍ／ｍｉｎ）である。試験片の回転軸に平行な方向（凹凸形状に略直交する方向）に関する砥石の振幅（片側）および振動数は、１ｍｍおよび２６．７Ｈｚである。
【００３６】
試験片に押し付けられる際の砥石の面圧は、実施例１〜４の場合は３．７１ＭＰａであり、比較例１〜６の場合は１．３９〜４．７４ＭＰａの範囲である。処理時間は、実施例１〜４の場合は６０秒であり、比較例１〜６の場合は５〜６０秒の範囲である。
【００３７】
図５に示されるように、実施例１〜４においては、０．４〜０．５μｍのクラウニング量および４．５〜５．０ｍｍのクラウニング半径が得られた。つまり、砥石の構成の違いに基づく物性によって影響を及ぼされ、クラウニング量およびクラウニング半径に差異があるが、図１３〜図１６に明確に示されるように、いずれにおいてもクラウニングの形成に効果があることが確認できた。比較例１〜６においては、図１７〜図２２に明確に示されるように、凸部の先端近傍が削り取られて単純に平滑化され、クラウニングは形成されなかった。
【００３８】
なお、取り代に関しては、実施例１〜４においては、２．５〜５μｍの範囲であり、比較例１〜６においては、２．０〜９．５μｍの範囲であった。最大高さ粗さＲｙに関しては、実施例１〜４においては、０．１０〜０．１５μｍの範囲であり、比較例１〜６においては、０．１５〜２．３０μｍの範囲であった。
【００３９】
加工面の全長に渡る断面に関しては、比較例１〜６は、図８〜図１２に抜粋して示されるように、中央部から端部に向かってなだらかに傾斜した円弧状であるが、実施例１〜４は、図６および図７に抜粋して示されるように、略直線状であり、良好な表面特性を有している。
【００４０】
また、クラウニング量は、弾性率の減少と、引張り破壊伸びの増加に伴なって、増加する傾向を有している。これは、砥石に含まれる砥粒が、凹部に入り込んでクラウニングを形成することが容易となるためである。
【００４１】
しかし、例えば、弾性率が２００ＭＰａ未満である場合、研削力が不足して、前加工の形状が残留することになる。一方、弾性率が１５００ＭＰａを越えている場合、弾性砥石特有の結合剤の弾性効果により、砥粒切り込みが均一化（奥の砥粒も突出し、砥粒刃先が増加する）されることにより、加工面に対する当りが良くなるという特長が消されることとなり、凹部とのなじみ性は少なくなる。したがって、凸部のみが単純に研磨され、クラウニング形状が得られない。
【００４２】
また、弾性率が２００〜２９０ＭＰａの範囲は、低い面圧を使用せざるを得ない場合や、なじみ性を重視し、安定した切れ味の持続を目差す場合に、有効である。弾性率が１０００〜１５００ＭＰａの範囲は、小さいクラウニング量が許容される場合、高能率の加工が可能となり、生産性を向上できる。
【００４３】
したがって、砥石の（乾式圧縮）弾性率としては、２００ＭＰａ以上かつ１５００ＭＰａ以下であることが好ましい。
【００４４】
一方、引張り破壊伸びも、弾性率と相まって、クラウニング形成に関する有効な要素である。例えば、引張り破壊伸びが０．５％未満である場合、砥粒脱落が高頻度で発生し、砥石の摩耗速度が大きくなる。逆に、弾性率が２００〜１５００ＭＰａの範囲にあって、引張り破壊伸びが１．９％より大きい場合、目詰まりの発生、研削力の低下、加工面のエッジ部分の過度の研磨が生じる。
【００４５】
したがって、砥石の（乾式）引張り破壊伸びとしては、０．５％以上かつ１．８％以下であることが好ましい。特に、２００ＭＰａ以上かつ１５００ＭＰａ以下の弾性率をさらに有することは、クラウニングの安定した品質を確実に得るために好ましい。
【００４６】
砥粒率は、例えば、２０体積％未満である場合、研削力不足となり、加工効率が低下し、また、３５体積％より大きい場合、目詰まりが発生し、長時間の加工が不可能となる。
【００４７】
したがって、砥石が適度に磨耗することで自生作用が得られ、目詰まりを起こすことなく、長期間に渡って、安定した研削力、仕上げ面を維持しながらの研磨加工を可能とするためには、砥石の砥粒率は、２０体積％以上かつ３５体積％以下であることが好ましい。
【００４８】
気孔率は、例えば、７５体積％より大きい場合、研削力不足や磨耗過大となり、加工効率が低下し、また、４０体積％未満である場合、目詰まりが発生し、長時間の加工が不可能となる。
【００４９】
したがって、砥石が適度に磨耗することで自生作用が得られ、目詰まりを起こすことなく、長期間に渡って、安定した研削力、仕上げ面を維持しながらの研磨加工を可能とするためには、砥石の気孔率は、４０体積％以上かつ７５体積％以下であることが好ましい。
【００５０】
図２３〜図２６は、実施例１〜４に係る凹凸形状の凸部の頂面の拡大図、図２７〜図３２は、比較例１〜６に係る凹凸形状の凸部の頂面の拡大図である。
【００５１】
図に示されるように、砥粒の粒度が同じ場合における表面粗さは、実施例１〜４が比較例１〜６と比べて優れている。例えば、実施例１〜４は、＃２２０〜＃８００の粒度の範囲にあるが、粒度が＃４０００である比較例６（図３２参照）と大差のない表面粗さを有している。これは、実施例１〜４に係る砥石が適当な弾性効果を有するため、加工物への切り込み深さが少なくなり、かつ加工面に均一に作用することに起因する。
【００５２】
なお、クラウニング形成において、砥粒の粒度は大きな影響力を有している。例えば、粒度が＃２２０（平均粒径約７０μｍ）である場合、一番大きなクラウニング量が得られている。しかし、凹部の巾は約４０μｍであるため、これ以上粒径が大きくなると、砥粒が凹部を跨ぐため、クラウニング量は少なくなると共に凸部の頂面の表面粗さが大きくなる。
【００５３】
したがって、得られる凸部の頂面の表面粗さおよび又はクラウニング半径が許容される限り、砥粒の粒度は、生産性の観点から大きいことが好ましい。
【００５４】
以上のように、本実施の形態に係る砥石は、ボンド種、砥粒率、気孔率等によって、低い弾性率を呈する。したがって、例えば、１０μｍ以下の高低差を有する微細な凹凸形状が形成された表面を有する加工物に対して、超仕上げを施す場合、砥石に含まれる砥粒が、砥石の弾性作用によって、凹部に入り込んで凸部の先端近傍を除去し、凸部にクラウニングを形成する。つまり、微細なクラウニングを形成することができる超仕上げ用砥石を提供することができる。
【００５５】
換言すると、上記低い弾性率を有する砥石を用いる加工方法によって、１０μｍ以下の高低差を有する微細な凹凸形状が形成された表面を有する加工物の凸部に、クラウニングを形成することができる。つまり、微細なクラウニングを形成することができる加工方法を提供することができる。
【００５６】
また、凸部のみが選択的に除去されるため、凹部の形状を維持することや、凹凸形状の高低差を管理することも容易である。さらに、小さな除去量で済むため、加工時間を短縮化することが可能であり、加工コストを低減できる。例えば、凸部の除去量（取り代）は、３μｍ程度が適当であり、小さすぎると、十分なクラウニング量が得られない。
【００５７】
また、砥石の粒度としては、クラウニング形成の生産性の観点からは、＃８００以下が好ましいが、凸部の先端近傍の表面粗さが悪化する傾向がある。しかし、加工品の使用環境によっては、凸部の先端近傍の表面粗さに対する要求レベルが変化するため、状況に応じ、比較的粗めの砥石を適用し、生産性を向上させることも可能である。
【００５８】
なお、前記加工方法においては、必要に応じて、凸部の先端近傍の表面粗さを整えるための工程を有することも可能である。この場合、得られる凹凸形状の自由度が向上する。
【００５９】
また、表面粗さが整えられた凸部の先端近傍に対する、クラウニング形成による影響を避ける必要がある場合、表面粗さを整えるための工程は、クラウニングを形成するための工程の後であることが好ましい。
【００６０】
特に、表面粗さを整えるための工程に用いられる砥石は、クラウニングを形成するための工程に用いられる砥石と異なることが好ましい。この場合、工程毎に最適な砥石を選択できるため、良好な品質を得ることができる。
【００６１】
トラクションドライブ方式の無段変速機における転動体は、高温かつ高面圧下において使用される。転動体の表面に形成される油膜は、非常に薄いために、クラウニングが適正でない場合には、凸部の粗さが金属接触の要因となり、製品寿命に悪影響を及ぼす虞がある。
【００６２】
そのため、上述のように、工程毎に最適な砥石を選択することで、大きなクラウニングと小さな表面粗さ（例えば、最大高さＲｙが０．０５μｍ程度）を有する凸部が形成された転動体を容易に得ることができる。当該転動体は、高面圧下での耐久性のみならず、薄い油膜における金属接触を回避できるために、耐久性の向上が得られる。
【００６３】
なお、凸部先端を結ぶ軌跡形状が良好である場合は、凸部の先端近傍の表面粗さの要求品質を緩和し、例えば、最大高さＲｙを０．１μｍ程度とすることも可能である。
【００６４】
また、凸部の先端近傍の表面粗さに対する要求レベルが低い場合、表面粗さを整えるための工程に用いられる砥石と、クラウニングを形成するための工程に用いられる砥石とを同一とすることも可能である。この場合、一段で加工を施すことができるために、設備および工具コストを抑制でき、加工コストを低減することができる。
【００６５】
次に、クラウニング形成に対する砥石の振動数および処理時間の影響を説明する。図３３は、実施例５〜１０におけるクラウニング形成に対する砥石の振動数の影響を説明するための図表、図３４〜図３９は、加工面の凹凸形状の拡大図である。
【００６６】
実施例５〜１０において用いられた砥石は、実施例１の砥石と同一であり、回転数は、４００ｒｐｍであり、砥石の面圧は、３．７１ＭＰａである。また、砥石の振動数の範囲は、実施例５における振動無しから実施例１０における２６．７Ｈｚである。
【００６７】
図３３に明確に示されるように、砥石が振動しない実施例５においては、クラウニングが形成されず、砥石が振動する点で実施例５と異なる実施例６〜１０においては、クラウニングが形成された。また、振動数が大きいほど、クラウニング量および取り代が大きくなる傾向が見られた。なお、クラウニング半径は、振動数（クラウニング量）が大きいほど、小さくなる傾向が見られた。
【００６８】
したがって、クラウニングは、砥石が凸部を乗り越えることによって形成されることが分かる。そのため、砥石の少なくとも一部が、凸部を乗り越えて往復するように、砥石を駆動することで、クラウニングを確実に形成することができる。また、クラウニングは、凸部の両側に対称となるように形成されるため、良好な表面特性を得ることができる。
【００６９】
クラウニング形成の生産性は、砥石の振動数を大きくすることによって、向上させることができる。しかし、クラウニングの形成は、砥石の弾性作用に基づいているため、砥石の振動数が大きすぎる場合、クラウニングを確実に形成することができず、品質が低下することを考慮する必要がある。
【００７０】
図４０は、実施例１１〜２０におけるクラウニング形成に対する処理時間の影響を説明するための図表、図４１〜図４６は、実施例１３，１５，１７〜２０に係る加工面の凹凸形状の拡大図である。
【００７１】
実施例１１〜２０において用いられた砥石は、実施例１の砥石と同一であり、回転数は、４００ｒｐｍであり、砥石の面圧は、３．７１ＭＰａである。処理時間の範囲は、実施例１１における６０秒から実施例１８における３６００秒である。なお、実施例１１〜１８においては砥石の振動はないが、実施例１９および実施例２０おいては、１．７Ｈｚおよび３．３Ｈｚで砥石を振動させている。
【００７２】
砥石が振動しない実施例１１〜１８においては、処理時間を大幅に延長しても、取り代は、微量しか増加せず、凸部の先端近傍の表面粗も、若干向上するのみである。一方、クラウニング量は、徐々に増加している。これは、試験片に凹凸形状の凹部が螺旋溝状であるため、砥石が振動しなくても、試験片が１回転する毎、砥石が、凸部を一回乗り越えて、クラウニングを形成するためである。
【００７３】
また、実施例１９の振動数は１．７Ｈｚであり、実施例１０（図３３参照）の１６分の１であり、加工時間は、実施例１０の１６倍である。したがって、実施例１９および実施例１０における砥石（砥粒）が凸部を乗り越える回数（乗り越え回数）は、同一である。しかし、クラウニングの形成は、実施例１９に比べて実施例１０が良好である。
【００７４】
一方、実施例２０の振動数は３．３Ｈｚであり、実施例１０の８分の１であり、加工時間は、実施例１０の８倍である。したがって、実施例２０および実施例１０における乗り越え回数は、同一である。しかし、実施例２０は、実施例１９と異なり、実施例１０と略同等なクラウニングの形成が見られた。
【００７５】
以上のことから、乗り越え回数を同一にすれば、同じクラウニング形状が単純に得られるのではなく、乗り越える時の速度（砥石によって付加される衝撃エネルギ）に、臨界的な下限値が存在していることが分かる。したがって、処理時間を延長するより、振動数を増加させ、乗り越え回数を増やす方が、クラウニング形状の生産性の観点から好ましい。また、振動数は、上記結果に基づいて、３．３Ｈｚ以上が好ましい。
【００７６】
次に、クラウニングを形成するための加工（第１加工）および表面粗さを整えるための加工（第２加工）を有する２段の仕上げ加工を説明する。図４７は、実施例２１および比較例７の構成および物性を示している図表である。
【００７７】
実施例２１の第１加工に係る砥石は、砥粒としてＧＣ系、粒度として＃２２０、結合剤としてＰＶＡのアセタール化物とフェノール樹脂とを混合したもの、砥粒の平均粒径として７０μｍが適用された。砥粒率は２６体積％、気孔率は４８体積％、弾性率は９００ＭＰａ、引張り破壊伸びは１．１％、ＲＨ硬度は、−１７１である。
【００７８】
実施例２１の第２加工に係る砥石は、砥粒としてＧＣ系、粒度として＃３０００、結合剤としてＰＶＡのアセタール化物とフェノール樹脂とを混合したもの、砥粒の平均粒径として４．０μｍが適用された。なお、砥粒率は２７体積％、気孔率は４６体積％である。
【００７９】
比較例７の第１加工に係る砥石は、砥粒としてＧＣ系、粒度として＃２２０、結合剤としてＰＶＡのアセタール化物とフェノール樹脂とを混合したもの、砥粒の平均粒径として７０μｍが適用された。なお、砥粒率は２６体積％、気孔率は４８体積％、弾性率は９００ＭＰａ、ＲＨ硬度は、−１７１である。
【００８０】
比較例７の第２加工に係る砥石は、粒度として＃１２０００、結合剤としてビトリファイドボンド系の株式会社ミズホ製のＶ３０Ｆ（商品名）、砥粒の平均粒径として０．５μｍが適用された。なお、砥粒率は２７体積％、気孔率は５８体積％である。
【００８１】
図４８は、実施例２１の第１加工後における加工面の凹凸形状の拡大図、図４９は、図４８の凹凸形状の凸部の頂面の拡大図、図５０は、実施例２１の第２加工後における加工面の凹凸形状の拡大図、図５１は、図５０の凹凸形状の凸部の頂面の拡大図である。
【００８２】
図５２は、比較例７の第１加工後における加工面の凹凸形状の拡大図、図５３は、図５２の凹凸形状の凸部の頂面の拡大図、図５４は、比較例７の第２加工後における加工面の凹凸形状の拡大図、図５５は、図５４の凹凸形状の凸部の頂面の拡大図である。
【００８３】
実施例２１においては、クラウニングを形成するための第１加工に、＃２２０の粗い粒度の砥石を適用し、その後、表面粗さを整えるための第２加工に、＃３０００の微細な粒度の砥石を適用し、２段の仕上げ加工が施されている。その結果、凸部の先端近傍の表面粗さＲｙは、第１加工後の０．１５μｍから第２加工後の０．０５μｍＲｙへ向上した。また、クラウニング形状は、第２加工後（図５０および図５１参照）においても、第１加工後（図４８および図４９参照）の良好な状態が維持されている。
【００８４】
比較例７においては、第１加工に＃２２０の粗い粒度の砥石を適用した後、第２加工に＃１２０００の微細な粒度の砥石（ビトリファイドボンド系結合剤）を適用し、２段の仕上げ加工が施されている。その結果、第２加工後における凸部の先端近傍の表面粗さは、実施例２１と同等あるいは同等以上である（図５１および図５５参照）。
【００８５】
しかし、凸部が平滑化されており、クラウニングの品質が低下している（図５０および図５４参照）。したがって、表面粗さを整えるための第２加工においても、低い弾性率を呈する砥石を用いることが好ましい。
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。
【００８６】
例えば、加工品は、トラクションドライブ方式の無段変速機の転動体に適用することに限定されず、ミッション部品やエンジン部品などに適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る砥石の適用例を説明するための斜視図である。
【図２】図１に示される加工物の円筒状表面の凹凸形状を説明するための平面図である。
【図３】図１に示される加工物の円筒状表面の凹凸形状を説明するための断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る砥石における実施例１〜４および比較例１〜６の構成および物性を示している図表である。
【図５】実施例１〜４および比較例１〜６に係る加工条件および性能評価結果を示している図表である。
【図６】実施例１に係る加工面の全長に渡る断面形状を示している輪郭図である。
【図７】実施例２に係る加工面の全長に渡る断面形状を示している輪郭図である。
【図８】比較例１に係る加工面の全長に渡る断面形状を示している輪郭図である。
【図９】比較例２に係る加工面の全長に渡る断面形状を示している輪郭図である。
【図１０】比較例３に係る加工面の全長に渡る断面形状を示している輪郭図である。
【図１１】比較例４に係る加工面の全長に渡る断面形状を示している輪郭図である。
【図１２】比較例６に係る加工面の全長に渡る断面形状を示している輪郭図である。
【図１３】実施例１に係る加工面の凹凸形状の拡大図である。
【図１４】実施例２に係る加工面の凹凸形状の拡大図である。
【図１５】実施例３に係る加工面の凹凸形状の拡大図である。
【図１６】実施例４に係る加工面の凹凸形状の拡大図である。
【図１７】比較例１に係る加工面の凹凸形状の拡大図である。
【図１８】比較例２に係る加工面の凹凸形状の拡大図である。
【図１９】比較例３に係る加工面の凹凸形状の拡大図である。
【図２０】比較例４に係る加工面の凹凸形状の拡大図である。
【図２１】比較例５に係る加工面の凹凸形状の拡大図である。
【図２２】比較例６に係る加工面の凹凸形状の拡大図である。
【図２３】実施例１に係る凹凸形状の凸部の頂面の拡大図である。
【図２４】実施例２に係る凹凸形状の凸部の頂面の拡大図である。
【図２５】実施例３に係る凹凸形状の凸部の頂面の拡大図である。
【図２６】実施例４に係る凹凸形状の凸部の頂面の拡大図である。
【図２７】比較例１に係る凹凸形状の凸部の頂面の拡大図である。
【図２８】比較例２に係る凹凸形状の凸部の頂面の拡大図である。
【図２９】比較例３に係る凹凸形状の凸部の頂面の拡大図である。
【図３０】比較例４に係る凹凸形状の凸部の頂面の拡大図である。
【図３１】比較例５に係る凹凸形状の凸部の頂面の大図である。
【図３２】比較例６に係る凹凸形状の凸部の頂面の拡大図である。
【図３３】本発明の実施の形態に係る実施例５〜１０におけるクラウニング形成に対する砥石の振動数の影響を説明するための図表である。
【図３４】実施例５に係る加工面の凹凸形状の拡大図である。
【図３５】実施例６に係る加工面の凹凸形状の拡大図である。
【図３６】実施例７に係る加工面の凹凸形状の拡大図である。
【図３７】実施例８に係る加工面の凹凸形状の拡大図である。
【図３８】実施例９に係る加工面の凹凸形状の拡大図である。
【図３９】実施例１０に係る加工面の凹凸形状の拡大図である。
【図４０】本発明の実施の形態に係る実施例１１〜２０におけるクラウニング形成に対する処理時間の影響を説明するための図表である。
【図４１】実施例１３に係る加工面の凹凸形状の拡大図である。
【図４２】実施例１５に係る加工面の凹凸形状の拡大図である。
【図４３】実施例１７に係る加工面の凹凸形状の拡大図である。
【図４４】実施例１８に係る加工面の凹凸形状の拡大図である。
【図４５】実施例１９に係る加工面の凹凸形状の拡大図である。
【図４６】実施例２０に係る加工面の凹凸形状の拡大図である。
【図４７】クラウニングを形成するための第１加工および表面粗さを整えるための第２加工を有する２段の仕上げ加工に適用される実施例５および比較例７の構成および物性を示している図表である。
【図４８】実施例２１の第１加工後における加工面の凹凸形状の拡大図である。
【図４９】図４８の凹凸形状の凸部の頂面の拡大図である。
【図５０】実施例２１の第２加工後における加工面の凹凸形状の拡大図である。
【図５１】図５０の凹凸形状の凸部の頂面の拡大図である。
【図５２】比較例７の第１加工後における加工面の凹凸形状の拡大図である。
【図５３】図５２の凹凸形状の凸部の頂面の拡大図である。
【図５４】比較例７の第２加工後における加工面の凹凸形状の拡大図である。
【図５５】図５４の凹凸形状の凸部の頂面の拡大図である。
【符号の説明】
１０……砥石、
２０…加工物、
２１…円筒状表面、
２２…凸部、
２３…クラウニング、
２４…終端、
２５…頂面、
２６…凹部、
Ｒ…クラウニング半径、
Ｄ…クラウニング量、
Ｓ…回転軸、
θ…角度、
ΔＨ…高低差。
【図１】
2004174640.tif 000003
【図２】
2004174640.tif 000004
【図３】
2004174640.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004174640.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004174640.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2004174640.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2004174640.tif 000018
【図１７】
2004174640.tif 000019
【図１８】
2004174640.tif 000020
【図１９】
2004174640.tif 000021
【図２０】
2004174640.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
2004174640.tif 000032
【図３１】
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【図３２】
2004174640.tif 000034
【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
2004174640.tif 000049
【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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