(57)【要約】【課題】長期間の使用あるいは保管によっても砥粒層にひび割れが発生しないビトリファイド研削砥石を提供する。【解決手段】コア部１２の表面に、合成樹脂から成る防水性被膜３８が形成されていることから、研削液あるいは湿気により膨潤するなどして、上記コア部１２の体積が変化するのを好適に防止できる。また、多数本のガラス糸３４から成るガラス布３６が上記コア部１２の軸心Ｓ１と略垂直に埋設されているため、研削加工に際してそのコア部１２の熱膨張及び遠心力による体積膨張を抑制することができる。すなわち、長期間の使用あるいは保管によっても砥粒層２０にひび割れが発生しないビトリファイド研削砥石１０を提供することができる。【選択図】　図３
2004142029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の骨材粒子が合成樹脂結合剤により相互に一体的に結合して形成されたコア部の外周面に、多数の砥粒がガラス質結合剤により相互に一体的に結合して形成された砥粒層が設けられたビトリファイド研削砥石であって、
前記コア部の表面に、合成樹脂から成る防水性被膜が形成されていることを特徴とするビトリファイド研削砥石。
【請求項２】
前記コア部には、多数本のガラス糸から成るガラス布が該コア部の軸心方向と略垂直に埋設されている請求項１のビトリファイド研削砥石。
【請求項３】
前記砥粒層には、前記コア部の周方向に所定の間隔を有する細隙が該コア部の軸心方向と非平行に横断して設けられている請求項１又は２のビトリファイド研削砥石。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術手段】
本発明は、合成樹脂を主成分とするコア部の外周面に、ビトリファイド砥石組織から成る砥粒層が設けられたビトリファイド研削砥石の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
研削装置の回転主軸に取り付けられる円環状のコア部の外周面に、多数の砥粒がガラス質結合剤により相互に一体的に結合して形成された砥粒層が設けられたビトリファイド研削砥石が知られている。通常、上記コア部は、炭素鋼、アルミニウム合金、又は合成樹脂などから構成される一方、炭化ケイ素やアルミナなどの一般砥粒を有する一般砥石や、ダイヤモンドやＣＢＮなどの超砥粒を有する超砥粒砥石がセグメント状に成形され、それらが上記コア部の外周面に固着されて上記砥粒層が構成される。
【０００３】
ところで、上述のビトリファイド研削砥石を用いて圧延ロールなどの円筒状の被削面を有する被削材を、例えば０．２〜０．５μｍＲａ程度の中心線平均粗さに仕上研削加工する際には、上記ビトリファイド研削砥石が被削材の回転軸心に平行な軸心まわりに回転させられつつその軸心方向へ相対移動させられるのであるが、そのビトリファイド研削砥石の僅かな偏心や不平衡、あるいは真円度のばらつきなどに起因する自励振動が発生して、ビビリや斜行跡などの研削跡が被削材の被削面に生じる場合が考えられる。この研削跡は、表面粗さの測定値からは識別できない程度のものであるが、圧延ロールを用いた圧延加工においては、被圧延板材の表面に転写されて製品歩留まりを低下させたり、圧延ロールの振動の原因となって不良品を発生させる可能性がある。とりわけ、セラミックスあるいは焼き入れされた高速度工具鋼のような難削材製ロールの表面をダイヤモンドやＣＢＮなどの超砥粒を含む砥粒層にて研削加工する際には、そうした不具合が顕著となる傾向にある。
【０００４】
そこで、円筒状の被削材の研削加工に際して研削跡の発生を抑制する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。かかる研削砥石によれば、そのコア部が１５００〜５０００ｋｇｆ／ｍｍ２　の縦弾性率を備えていることから、研削砥石の僅かな偏心や不平衡、あるいは真円度のばらつきなどに起因して発生し易い研削面の振動が、上記コア部によって効果的に吸収されるので、円筒状の被削材の研削加工に際して研削跡の発生が好適に抑制される。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−２８５８４８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、合成樹脂を主成分として炭化ケイ素又はアルミナなどの骨材粒子を含む所謂レジノイド砥石組織から成るコア部を備えたビトリファイド研削砥石では、例えば図５に示すように、長期間の使用あるいは保管により、外周面に砥粒層を備えたセグメントチップ５０にひび割れ（クラック）５２が生じるという不具合があった。本発明者等は、かかるひび割れの原因を究明すべく鋭意研究を継続した結果、研削液あるいは湿気により膨潤するなどして、そのコア部の体積が変化することに起因すると考えるに至った。
【０００７】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、長期間の使用あるいは保管によっても砥粒層にひび割れが発生しないビトリファイド研削砥石を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明の要旨とするところは、多数の骨材粒子が合成樹脂結合剤により相互に一体的に結合して形成されたコア部の外周面に、多数の砥粒がガラス質結合剤により相互に一体的に結合して形成された砥粒層が設けられたビトリファイド研削砥石であって、前記コア部の表面に、合成樹脂から成る防水性被膜が形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の効果】
このようにすれば、前記コア部の表面に、合成樹脂から成る防水性被膜が形成されていることから、研削液あるいは湿気により膨潤するなどして、前記コア部の体積が変化するのを好適に防止できる。すなわち、長期間の使用あるいは保管によっても砥粒層にひび割れが発生しないビトリファイド研削砥石を提供することができる。
【００１０】
【発明の他の態様】
ここで、好適には、前記コア部には、多数本のガラス糸から成るガラス布がそのコア部の軸心方向と略垂直に埋設されている。このようにすれば、研削加工に際して前記コア部の熱膨張及び遠心力による体積膨張を抑制することができ、そのコア部と前記砥粒層との熱膨張係数が異なることに起因するひび割れを生じさせないという利点がある。
【００１１】
また、好適には、前記砥粒層には、前記コア部の周方向に所定の間隔を有する細隙がそのコア部の軸心方向と非平行に横断して設けられている。このようにすれば、研削加工に際しての熱膨張などにより前記コア部の体積が若干変化したとしても、前記細隙が設けられていることで前記砥粒層にひび割れを生じさせないことに加え、その細隙が前記コア部の軸心方向と非平行に設けられていることでビビリの発生を抑制できるという利点がある。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明に用いる図面に関して、各部の寸法比等は必ずしも正確には描かれていない。
【００１３】
図１は、本発明の一実施例であるビトリファイド研削砥石１０を説明する図であり、（ａ）は、軸心方向に視た様子を示す平面図、（ｂ）は、（ａ）のＩ−Ｉ　視断面図である。この図に示すように、かかるビトリファイド研削砥石１０は、図示しない研削装置の回転主軸４２に取り付けられるための取付穴１４を有する円盤（円板）状の砥石支持部すなわちコア部１２と、専ら被削材の研削加工に関与するためにそのコア部１２の外周面に固着された複数個のセグメント砥石１６とを備え、例えば外径６６０ｍｍφ×内径３０５ｍｍφ×厚みｔ１００ｍｍ程度の寸法に構成されたものである。
【００１４】
上記セグメント砥石１６は、内周面および外周面が軸心を中心とする同心円の円弧とされており、上記コア部１２の外周面（円筒面）に固着されるセラミックスなどから成る下地層１８と、その下地層１８の外周側に設けられて研削加工を行う砥粒層２０とを備えている。その砥粒層２０は、例えばダイヤモンドあるいはＣＢＮなどの超砥粒や、炭化ケイ素あるいは溶融アルミナなどの一般砥粒である多数の砥粒２２がガラス質結合剤（ビトリファイドボンド）２４により相互に一体的に結合して形成されると共に、連続あるいは不連続の気孔が多数形成された多孔質の組織である所謂ビトリファイド砥石組織から成るものである。前記ビトリファイド研削砥石１０が軸心まわりに回転駆動されると、かかる砥粒層２０の外周面によりその軸心を中心とする円筒形状の研削作用面が構成され、その研削作用面により被削材の被削面が研削加工される。
【００１５】
図２は、図１のビトリファイド研削砥石１０を矢印ＩＩの方向に視た側面図である。この図に示すように、複数個の前記セグメント砥石１６のうち、相互に隣接する４〜８組のセグメント砥石１６における相対向する周方向の端面は、前記コア部１２の軸心Ｓ１と平行を成す方向すなわち他端側の目地２８の方向から１０°程度傾斜させられ、５０〜１００μｍ程度の間隔を有して前記コア部１２の外周面に固着されている。すなわち、前記砥粒層２０には、前記コア部１２の周方向に所定の間隔を有する４〜８本の細隙２６がそのコア部１２の軸心Ｓ１と非平行に横断して設けられている。
【００１６】
前記コア部１２は、例えば炭化ケイ素あるいは溶融アルミナなどの一般砥粒である骨材粒子３０がフェノール樹脂あるいはエポキシ樹脂などの合成樹脂結合剤（レジンボンド）３２により相互に一体的に結合して形成されると共に、連続あるいは不連続の気孔が多数形成された一般によく知られたレジノイド砥石と同じ組織から成り、例えば外径６４６ｍｍφ×内径３０５ｍｍφ×厚みｔ１００ｍｍ程度の寸法に構成されたものである。
【００１７】
図１に示すように、前記コア部１２には、ガラス糸（縒りのかかったストランド）３４を織った布であるガラス布３６がそのコア部１２の軸心Ｓ１と略垂直に埋設されている。そのガラス布３６は、例えば所定の径寸法を備えたガラス糸３４が４本／２５ｍｍ程度の密度で目抜搦織、バスケット織、あるいは目抜平織などに編まれたものであり、前記コア部１２の厚み方向に例えば４枚略等間隔に埋設されている。かかる構成により、前記コア部１２の熱膨張係数は、例えば７．２×１０−６程度まで抑えられる。なお、一般的なレジノイド砥石組織の熱膨張係数は、例えば１０．２×１０−６程度、ビトリファイド砥石組織の熱膨張係数は、例えば４．８×１０−６程度であり、前記コア部１２では、一般的なレジノイド砥石組織に比べてその熱膨張係数が前記セグメント砥石１６を構成するビトリファイド砥石組織の熱膨張係数に近づけられているのである。
【００１８】
図３は、図１（ｂ）の一部を拡大して示す図である。この図に示すように、前記コア部１２の表面には、合成樹脂から成る防水性被膜３８が形成されている。かかる防水性被膜３８は、前記ビトリファイド研削砥石１０を研削砥石として３０〜８０ｍ／ｓ程度の周速度で使用する限りにおいては十分な防水性を呈する被膜であり、例えば、前記コア部１２の表面に二液性エポキシ樹脂が刷毛により３回程度塗布されて、そのコア部１２の重量に対して７重量％程度含浸させられた後、５０℃程度の温度雰囲気にて１２時間程度硬化させられて、例えば１０〜２０ｍｍ程度の含浸深さ寸法を備えて形成されたものである。上記防水性被膜３８が設けられていることにより、前記コア部１２に形成された気孔がその表面において塞がれ、研削液などのそのコア部１２への浸入が防止される。上記防水性被膜３８の含浸深さは、それに用いる樹脂の特性やコア部１２のレジノイド砥石組織の気孔寸法、気孔形態などによって変わるが、好適には、０．５ｍｍ以上且つ３０ｍｍ未満が望ましく、さらに好適には１ｍｍ以上且つ２０ｍｍ未満、最も好適には２ｍｍ以上１５ｍｍ未満である。上記含浸深さを比較的浅くするために、上記防水性被膜３８には、忠実或いは中空の無機充填材（粒子）が添加されてもよい。こうすることにより、含浸作業の際に、含浸深さを比較的浅くすることが可能となり、樹脂の節約と、砥石重量バランスの拡大を抑制することができる。また、防水性被膜３８の含浸処理工程を、無機充填材の含有濃度の高い樹脂を塗布する第１工程と、その後で無機充填材の含有濃度が相対的に低い樹脂を塗布する第２工程とに分けることにより、上記防水性被膜３８が無機充填材の含有濃度の高い下層と無機充填材の含有濃度が相対的に低い上層とから成る２層構造とされてもよい。
【００１９】
図４は、前記ビトリファイド研削砥石１０が円筒ロール研削加工に用いられる様子を説明する図である。この図における被削材４０は、例えば熱間圧延あるいは冷間圧延の圧延スタンドに用いられる圧延ロールであり、圧延精度あるいは圧延面の品質を維持するためにその外周面には定期的な研削加工が施される。かかる円筒ロール研削加工において、前記ビトリファイド研削砥石１０は、その軸心Ｓ１が上記被削材４０の回転軸Ｓ２に対して平行となるように図示しない研削装置の回転主軸４２に取り付けられ、その被削材４０に対して相対的に回転駆動させられつつその回転軸心方向へ相対移動させられる。前記ビトリファイド研削砥石１０は、前記コア部１２がレジノイド砥石組織により構成されていることで径方向の弾性に優れているため、一般に比較的高い仕上精度及び形状精度が要求される円筒ロール研削加工にも好適に用いられる。
【００２０】
以下、本発明の効果を検証するために本発明者等が行った試験について説明する。本試験では、先ず、５０体積％のＧＣ砥粒が、２４体積％のフェノール樹脂結合剤により、２６体積％の気孔を備えて形成されたレジノイド砥石組織から成る長さ１００ｍｍ×縦１０ｍｍ×横１０ｍｍの直柱状（直方体状）の試片を４本作製し、そのうちの２本の表面に二液性エポキシ樹脂を刷毛により３回程度塗布した後、５０℃程度の温度雰囲気にて１２時間程度硬化させて防水性被膜を形成した。そして、それぞれの試片を常温の室内及び水中において放置して、数日間経過後の伸び率（％）を計測した。その結果を以下に示す。この結果から、かかる防水性被膜が表面に設けられた試片では、未処理の試片と比較して、常温の室内及び水中の何れにおいても膨潤が抑制されていることがわかる。なお、テスト後における上記試片の断面調査において、上記防水性被膜３８の含浸深さは約２ｍｍであった。
【００２１】
2004142029.tif 000003
【００２２】
このように、本実施例によれば、前記コア部１２の表面に、合成樹脂から成る防水性被膜３８が形成されていることから、研削液あるいは湿気により膨潤するなどして、前記コア部１２の体積が変化するのを好適に防止できる。すなわち、長期間の使用あるいは保管によっても砥粒層２０にひび割れが発生しないビトリファイド研削砥石１０を提供することができる。
【００２３】
また、前記コア部１２には、多数本のガラス糸３４から成るガラス布３６がそのコア部１２の軸心Ｓ１と略垂直に埋設されているため、研削加工に際して前記コア部１２の熱膨張及び遠心力による体積膨張を抑制することができ、そのコア部１２と前記砥粒層２０との熱膨張係数が異なることに起因するひび割れを生じさせないという利点がある。
【００２４】
また、前記砥粒層２０には、前記コア部１２の周方向に所定の間隔を有する細隙２６がそのコア部１２の軸心Ｓ１と非平行に横断して設けられているため、研削加工に際しての熱膨張などにより前記コア部１２の体積が若干変化したとしても、前記細隙２６が設けられていることで前記砥粒層２０にひび割れを生じさせないことに加え、その細隙２６が前記コア部１２の軸心Ｓ１と非平行に設けられていることでビビリの発生を抑制できるという利点がある。
【００２５】
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、更に別の態様においても実施される。
【００２６】
例えば、前述の実施例において、前記防水性被膜３８は、二液性エポキシ樹脂が硬化させられることにより形成されるものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば一液性エポキシ樹脂あるいはフェノール樹脂などによるものであってもよく、研削液などが前記コア部１２へ浸入するのを好適に防止し得る防水性被膜であればその構成は問わない。また、研削液が油性或いは油性成分を多く含んでいる場合は、耐油特性の優れた樹脂や充填材を用いることが望ましい。さｒに、前述の実施例では、防水性被膜３８は刷毛塗りにより塗布されていたが、スプレイにより塗布されてもよいし、液状樹脂材料内にビトリファイド研削砥石１０全体を浸漬することにより塗布されてもよい。
【００２７】
また、前述の実施例において、前記コア部１２には、多数本のガラス糸３４から成るガラス布３６が埋設されていたが、単に多数本のガラス糸３４が埋設されるものであっても構わない。その際には、例えば単繊維径９μｍ×１００本束、長さ寸法１〜５ｍｍ程度のガラス糸が好適に用いられる。
【００２８】
また、前述の実施例において、前記細隙２６は、前記コア部１２の軸心Ｓ１と非平行に横断して設けられていたが、想定される研削条件などによりビビリの発生が懸念されない場合には、前記コア部１２の軸心Ｓ１と平行に横断して設けられるものであっても構わない。
【００２９】
その他一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるビトリファイド研削砥石を説明する図であり、（ａ）は、軸心方向に視た様子を示す平面図、（ｂ）は、（ａ）のＩ−Ｉ　視断面図である。
【図２】図１のビトリファイド研削砥石を矢印ＩＩの方向に視た側面図である。
【図３】図１（ｂ）の一部を拡大して示す図である。
【図４】図１のビトリファイド研削砥石が円筒ロール研削加工に用いられる様子を説明する図である。
【図５】従来のビトリファイド研削砥石のセグメントチップに生じたひび割れを説明する図である。
【符号の説明】
１０：ビトリファイド研削砥石
１２：コア部
２０：砥粒層
２２：砥粒
２４：ガラス質結合剤
２６：細隙
３０：骨材粒子
３２：合成樹脂結合剤
３４：ガラス糸
３６：ガラス布
３８：防水性被膜
Ｓ１：ビトリファイド研削砥石（コア部）の軸心
【図１】
2004142029.tif 000004
【図２】
2004142029.tif 000005
【図３】
2004142029.tif 000006
【図４】
2004142029.tif 000007
【図５】
2004142029.tif 000008