(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被研磨材との間の相対研磨速度が０．３ｍ乃至４．０ｍ／秒以下の低速研磨を行うための低速研磨用砥石であって、
全砥粒に対して５乃至５０重量％の炭化ホウ素砥粒と一般砥粒とを含む砥粒が熱硬化性樹脂結合剤によって結合されたレジノイド砥石組織を備えていることを特徴とする低速研磨用砥石。
【請求項２】
被研磨材との間の相対研磨速度が０．３ｍ乃至４．０ｍ／秒以下の低速研磨を行うための低速研磨用砥石であって、
全砥粒に対して２０乃至８０重量％の炭化ホウ素砥粒と超砥粒とを含む砥粒が熱硬化性樹脂結合剤によって結合されたレジノイド砥石組織を備えていることを特徴とする低速研磨用砥石。
【請求項３】
前記低速研磨用砥石は、ボール状被研磨材を案内するための環状溝が同心円状に形成された研磨面を備え、該研磨面と対抗する他の部材との間で該環状溝内のボール状被研磨材を挟持しつつ転動させることにより該ボール状被研磨材を研磨するボール研磨用砥石である請求項１または２の低速研磨用砥石。
【請求項４】
前記低速研磨用砥石は、内周歯が形成された内周研磨面を備え、歯車状被研磨材の外周歯と該内周歯と噛み合った状態で軸心まわりに回転させられることにより該歯車状被研磨材の外周歯を研磨するギヤホーニング砥石である請求項１または２の低速研磨用砥石。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被研磨材との間の相対研磨速度がたとえば１０ｍ／秒以下の低速研磨用砥石に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
被研磨材の表面を仕上げるための研磨加工に際しては、被研磨材が硬いものとなる程、硬度の高いダイヤモンド或いはＣＢＮなどの超砥粒を用いた研磨砥石を用いるとよい。しかしながら、超砥粒は一般砥粒に比較して１００倍程度の価格であることや、砥石が大径となるほど製造が厄介となることから、高価な研磨砥石を用いた研磨加工となって研磨加工費が高くなるので、そのような超砥粒を用いた研磨砥石は一般的には用いられないのが実情である。
【０００３】
このため、実際には、たとえば、＃６０乃至＃８０００程度の一般砥粒（溶融アルミナ質砥粒、炭化珪素質砥粒）をフェノール樹脂或いはエポキシ樹脂で結合したレジノイド砥石が多用されている。このような研磨用砥石すなわちレジノイド砥石は砥石組織が緻密であって比較的高強度が得られるとともに、比較的安価であるからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、研磨加工に際しては、ステンレス鋼のような難削材や硬度の高いセラミックス製被研磨材を研磨する場合がある。このような場合には、上記のような従来の研磨用砥石を用いると、研磨性能が得られず、研磨能率の低下、砥石寿命の短縮或いはドレッシングインターバルの短縮などが避けられない。
【０００５】
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、比較的安価に研磨能率が得られ、砥石寿命が長くなり、或いはドレッシングインターバルが長くなる研磨用砥石を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記の目的を達成するために種々検討を重ねた結果、ヌープ硬度がダイヤモンドやＣＢＮに次いで高いけれども、研削点或いは研磨点に発生する熱に対する安定性が低いため、一般的に研磨砥石に用いられていなかった炭化ホウ素を砥粒に用いた砥石を、被研磨材との間の相対研磨速度すなわち研磨点におけるすべり（摩擦）速度が１０ｍ／秒以下の低速研磨状態で、ステンレス鋼のような難削材や硬度の高いセラミックス製被研磨材に対するボール研磨やギヤホーニングに用いると、熱安定性が低いという炭化ホウ素の性質が何ら欠点とはならず、一般砥粒を用いた従来の研磨用砥石に比較して、格段に良好な研磨性能が得られるという意外な事実を見いだした。上記ボール研磨やギヤホーニングは、被研磨材に対する相対研磨速度が低いため、研磨点温度が炭化ホウ素砥粒に損傷を与えるほどに高くはならないからであると推定される。本発明はかかる知見に基づいて為されたものである。
【０００７】
すなわち、第１発明の要旨とするところは、被研磨材との間の相対研磨速度が０．３ｍ乃至４．０ｍ／秒以下の低速研磨を行うための低速研磨用砥石であって、全砥粒に対して５乃至５０重量％の炭化ホウ素砥粒と一般砥粒とを含む砥粒が熱硬化性樹脂結合剤によって結合されたレジノイド砥石組織を備えていることにある。
また、第２発明の要旨とするところは、被研磨材との間の相対研磨速度が０．３ｍ乃至４．０ｍ／秒以下の低速研磨を行うための低速研磨用砥石であって、全砥粒に対して２０乃至８０重量％の炭化ホウ素砥粒と超砥粒とを含む砥粒が熱硬化性樹脂結合剤によって結合されたレジノイド砥石組織を備えていることにある。
【０００８】
【発明の効果】
第１発明および第２発明の低速研磨用砥石のレジノイド砥石組織に含まれる炭化ホウ素砥粒は、被研磨材との間の相対研磨速度が０．３ｍ乃至４．０ｍ／秒以下の低速研磨加工では、研磨点において発生する熱がそれ程高くならないのでその熱安定性が低いという性質が全く問題とはならず、ダイヤモンドやＣＢＮのような超砥粒に次ぐ硬さを有するという性質が生かされるので、たとえステンレス鋼のような難削材や硬度の高いセラミックス製被研磨材に対するボール研磨や焼き入れ材を加工するギヤホーニングに用いられても、一般砥粒を用いた従来の研磨用砥石に比較して、砥石寿命が長くなり、或いはドレッシングインターバルが長くなる。また、炭化ホウ素砥粒は超砥粒に比較して１／１０程度の価格であるから、超砥粒を用いた研磨用砥石に比較して、砥石が比較的安価となり、安価な研磨加工となる。しかも、炭化ホウ素砥粒は超砥粒に比較して硬度が低いので、ドレッシングやツルーイングにおける形状出し作業が容易となって、高い作業能率が得られるとともにドレッサ寿命が長くなる利点がある。また、第１発明によれば、全砥粒に対して５乃至５０重量％の炭化ホウ素砥粒と一般砥粒とを含む砥粒が熱硬化性樹脂結合剤によって結合されたレジノイド砥石組織から構成されるので、研磨性能の改善効果が得られ且つ研磨用砥石が安価となる。また、第２発明によれば、全砥粒に対して２０乃至８０重量％の炭化ホウ素砥粒と超砥粒とを含む砥粒が熱硬化性樹脂結合剤によって結合されたレジノイド砥石組織から構成されるので、超砥粒を用いた研磨用砥石と同様の研磨性能が安価に得られる。
【０００９】
【発明の他の態様】
ここで、好適には、上記低速研磨用砥石は、ボール状被研磨材を案内するための環状溝が同心円状に形成された研磨面を備え、その研磨面と対抗する他の部材との間でその環状溝内のボール状被研磨材を挟持しつつ転動させることによりそのボール状被研磨材を研磨するボール研磨用砥石である。このようなボール研磨では、ボール状被研磨材に対する相対研磨速度が通常３〜４ｍ／秒程度以下であって、研磨点において発生する熱がそれ程高くならないので、炭化ホウ素砥粒の特質が損なわれず、ダイヤモンドやＣＢＮのような超砥粒に次ぐ硬さを有するという性質が生かされるので、一般砥粒を用いた従来の研磨用砥石に比較して、砥石寿命が長くなり、或いはドレッシングインターバルが長くなる。
【００１０】
また、好適には、上記低速研磨用砥石は、内周歯が形成された内周研磨面を備え、歯車状被研磨材の外周歯とその内周歯と噛み合った状態で軸心まわりに回転させられることによりその歯車状被研磨材の外周歯を研磨するギヤホーニング砥石である。このようなギヤホーニングでは、歯車状被研磨材の外周歯とそれに摺接して研磨する内周歯との間の相対研磨速度は５ｍ／秒程度以下であって、研磨点において発生する熱がそれ程高くならないので、炭化ホウ素砥粒の特質が損なわれず、ダイヤモンドやＣＢＮのような超砥粒に次ぐ硬さを有するという性質が生かされるので、一般砥粒を用いた従来の研磨用砥石に比較して、砥石寿命が長くなり、或いはドレッシングインターバルが長くなる。
【００１１】
また、好適には、前記砥石組織は、前記炭化ホウ素砥粒を含む砥粒が熱硬化性樹脂結合剤により結合されたすなわちレジノイド砥石組織である。このようにすれば、製造プロセスにおける焼成工程すなわち熱硬化性樹脂の硬化熟成工程の焼成温度すなわち硬化熟成温度が２００℃程度以下であって、ビトリファイド砥石のように９００℃を越える温度で焼成されることがないので、炭化ホウ素砥粒の特質が製造工程の温度によって損なわれない。
【００１２】
また、好適には、前記炭化ホウ素砥粒および一般砥粒が前記砥石組織に含まれ、その炭化ホウ素砥粒はその砥石組織に含まれる全砥粒に対して５乃至５０重量％混入される。このようにすれば、研磨性能の改善効果が得られ且つ研磨用砥石が安価となる。上記炭化ホウ素砥粒の全砥粒に対する割合が５重量％未満となるとその炭化ホウ素砥粒による研磨性能の改善効果が認められ難くなり、炭化ホウ素砥粒の全砥粒に対する割合が５０重量％を越えると炭化ホウ素砥粒による研磨性能の改善効果が飽和するので、それ以上混入させても研磨性能が高くならず高価となる。
【００１３】
また、好適には、前記炭化ホウ素砥粒および超砥粒が前記砥石組織に含まれ、その炭化ホウ素砥粒はその砥石組織に含まれる全砥粒に対して２０乃至８０重量％混入される。このようにすれば、超砥粒を用いた研磨用砥石と同様の研磨性能が安価に得られる。上記炭化ホウ素砥粒の全砥粒に対する割合が２０重量％未満となるとその炭化ホウ素砥粒の混入によるコスト低減効果が認められ難くなり、炭化ホウ素砥粒の全砥粒に対する割合が８０重量％を越えると超砥粒を用いた研磨用砥石との研磨性能の差が顕著となる。
【００１４】
また、前記被研磨材との間の相対研磨速度は、１０ｍ／秒以下において一応の低速研磨の特徴が得られるのであるが、さらに好適には、０．３ｍ乃至５ｍ／秒の範囲内の値が用いられる。相対研磨速度が０．３ｍ／秒未満である場合には研磨作業能率が低下する。一方、相対研磨速度が５ｍ／秒を越えると、低速研磨の特徴的表面状態が得られ難くなる。また、特に重負荷研磨の場合には、炭化ホウ素砥粒が研磨点に発生する熱によって変質させられるおそれがある。
【００１５】
【発明の好適な実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施例のボール研磨用砥石１０を示している。このボール研磨用砥石１０は、円盤状を成し、その両面のうちの一面である研磨面１２には、同心円に沿って複数本のボール案内溝１４が径方向において等間隔に形成されている。このボール案内溝１４は初期的にはＶ字状断面を成し、その深さは、ボール状被研磨材であるボール１６の径の３／１０程度までに設定されている。このボール案内溝１４は、ボール１６を用いた予備加工（捨て研磨）によりボ─ル径の３／１０程度の断面とされてから研磨に用いられる。そのボール１６は、たとえばＳＵＳ４４０Ｃのようなマルテンサイト系ステンレス鋼製であり、クロム含有率が高いために炭化クロムのような硬い金属炭化物がその表面に点在して加工性を低下させていると言われている難削材である。なお、ボール研磨用砥石１０は、その背面に接着された図示しないバッキングプレートが回転駆動軸のフランジに対してボルトなどにより締着されるようになっている。
【００１７】
上記ボール研磨用砥石１０は、炭化ホウ素〔ボロンカーバイトＢ4 Ｃ、実際にはＢ12+xＣ3-x （但し、０≦ｘ≦１）〕砥粒を含む砥粒がよく知られたフェノール樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂により結合された砥石組織から成る所謂レジノイド砥石である。このボール研磨用砥石１０は、Ｂ4 Ｃ／ＷＡ４０００Ｚ９Ｂという砥石記号で表されるものであり、通常のレジノイド砥石の製造工程を経て製造される。上記砥石記号において、「Ｂ4 Ｃ／ＷＡ」は砥粒が炭化ホウ素砥粒とホワイトアランダム（白色溶融アルミナ質砥粒）との混合物であることを、その次の「４０００」はその砥粒の大きさ（粒径）を示す番数を、次の「Ｚ」は砥石組織の結合度（硬度）を、次の「９」は砥石の組織を、次の「Ｂ」は砥粒の結合剤（ボンド）がベークライト（フェノール樹脂）であることをそれぞれ示している。
【００１８】
上記ボール研磨用砥石１０は、たとえば図２に示すボール研磨装置２０においてボール１６を低速研磨するために装着される。ボール研磨装置２０は、径方向において外周から中央に至る切欠２２が形成され、且つ前記ボール案内溝１４と同様の図示しないボール案内溝が研磨面に形成された鋳鉄製の固定研磨盤２４と、その固定研磨盤２４の研磨面に研磨面１２を所定間隔を隔てて相対向するようにその固定研磨盤２４と共通の軸心まわりに回転可能に設けられたボール研磨用砥石１０とを備えている。図示しない回転駆動装置によってボール研磨用砥石１０がたとえば矢印に示す方向に回転駆動され、且つ油性研磨液が連続的に供給される状態で、所定幅の外周案内溝を備えたボールタンク２５内に収容された多数の未研磨のボール１６が供給樋２６から供給されると、未研磨のボール１６は固定研磨盤２４のボール案内溝とボール研磨用砥石１０のボール案内溝１４とに挟まれつつ周方向に案内される過程で、固定研磨盤２４とボール研磨用砥石１０との相対回転により転動させられつつ研磨された後、切欠２２内に解放されて受樋２８上に受けられ、さらにボールタンク２５内に戻される。このボールタンク２５内に戻されたボール１６はボールタンク２５内の外周案内溝に沿って搬送され上記供給樋２６上に押し出されて、上記と同様に研磨される。このような湿式研磨が所定時間内において繰り替えされることによりボール１６の表面が仕上げられる。このときのボール研磨用砥石１０の最大周速すなわちボール１６に対する最大相対研磨速度は３ｍ／秒以下、好適には１ｍ／秒以下である。
【００１９】
以下において、上記ボール研磨用砥石１０の研磨性能を明らかにするために本発明者等が行った研磨試験条件および研磨試験結果を説明する。この試験では、先ず、前記ボール研磨用砥石１０と同様の砥石組織を設けた試験試料ＴＳと従来の研磨砥石と同様に一般砥粒だけを用いた対照試料ＴＣとが以下の原料割合に従ってそれぞれ作成され、図３に示す研磨試験装置３０を用いて、以下に示す共通の研磨試験条件下でそれらの試験試料ＴＳと対照試料ＴＣとによりボール研磨が行われた。なお、この試験条件において、ボール案内溝１４をその初期的なＶ字断面から半円形断面とする予備加工が試験研磨に先立って行われた。また、上記試験試料ＴＳと対照試料ＴＣにおいて、砥石（試料）全体に占める砥粒およびフェノール樹脂の体積割合は共に４５体積％および５３体積％であり、残りの２体積％は空孔である。また、試験試料ＴＳにおいて、「Ｂ4 Ｃ(3μm ) 」は、炭化ホウ素砥粒の平均粒径が３μm を示し、メッシュでは＃３０００乃至〜＃４０００に相当する。
【００２０】
試験試料ＴＳの原料割合と寸法形状
Ｂ4 Ｃ(3μm ) ：１４．５重量％（全砥粒の２０重量％）
ＷＡ  (#4000) ：５８．１重量％（全砥粒の８０重量％）
フェノール樹脂：２７．４重量％
比重          ：  ２．２１
ボール案内溝  ：初期溝深さ０．6 mm、ピッチ径６０mmφ
外形状        ：円板、外径１００mmφ×厚み１５mm
【００２１】
対照試料ＴＣの原料割合と寸法形状
ＷＡ  (#4000) ：７４．８重量％（全砥粒の１００重量％）
フェノール樹脂：２５．２重量％
比重          ：  ２．４０
ボール案内溝  ：初期溝深さ０．６mm、ピッチ径６０mmφ
外形状        ：円板、外径１００mmφ×厚み１５mm
【００２２】
研磨試験条件
周速        ：１８．８５m/min （０．３２m/sec ）
ボールの形状：３．０mmφ２４個
ボールの材質：ＳＵＳ４４０Ｃ
荷重        ：３７５ｇ／個
研磨油      ：ノリタケカットＥＰＳ−５、４００cc／h
【００２３】
図３に示す研磨試験装置３０においては、フレーム３２によりベアリング３４を介して回転可能に支持され且つ減速機付電動モータ３６によって１００r.p.m.（ボール溝の周速１８．８５m/min すなわち０．３２m/sec ）程度の回転速度で回転駆動される回転軸３８が設けられている。この回転軸３８の軸端には、円板状の試験試料ＴＳおよび対照試料ＴＣが着脱可能に固定されるようになっている。また、その回転軸３８に固定された試験試料ＴＳ或いは対照試料ＴＣに対向する位置となるように、試験試料ＴＳおよび対照試料ＴＣと同様の形状寸法に形成された鋳鉄製の固定盤４０を軸まわりの回転不能且つ軸方向の移動可能に保持する保持装置４２が設けられており、試験試料ＴＳ或いは対照試料ＴＣが固定盤４０に対して共通の軸心まわりに相対回転させられるようになっている。試験試料ＴＳ或いは対照試料ＴＣの対向面と鋳鉄製の固定盤４０の対向面とには、同様のピッチ径および幅のボール案内溝４４および４６がそれぞれ設けられており、それらのボール案内溝４４および４６内に複数個（本試験では２４個）のボール１６が配置された状態で、ウエイト４８が付与され、そのボール１６に対して予め設定された荷重（本試験例では３７５ｇ／個）が付与されるようになっている。実際の研磨試験では、研磨油（（株）ノリタケカンパニーリミテド社製のノリタケカ  ットＥＰＳ−５）が４００cc／h の流量で滴下された状態で、上記の状態で試験試料ＴＳ或いは対照試料ＴＣが固定盤４０に対して共通の軸心まわりに相対回転させられ、所定の研磨時間毎に研磨加工量および砥石摩耗量が測定される。
【００２４】
図４および図５は、上記の研磨試験結果を示しており、図４は研磨時間に対するボール１６の１個当たりの研磨加工量（減少重量ｍｇ）の変化を、図５は研磨時間に対する砥石摩耗量（溝深さの増加量μｍ）を示している。図４および図５において、△印はＢ4 Ｃ砥粒を含む試験試料ＴＳの値を示し、○印はＢ4 Ｃ砥粒を含まない対照試料ＴＣの値を示している。また、本発明者等の測定によれば、Ｂ4 Ｃ砥粒を含む試験試料ＴＳを用いた低速研磨におけるボール１６の表面粗さ（算術平均粗さ）Ｒa は０．０１μｍであったのに対し、Ｂ4 Ｃ砥粒を含まない対照試料ＴＣを用いた低速研磨におけるボール１６の表面粗さ（算術平均粗さ）Ｒa は０．０２０μｍであった。また、図４および図５から明らかなように、Ｂ4 Ｃ砥粒を含む試験試料ＴＳを用いた低速研磨では、Ｂ4 Ｃ砥粒を含まない対照試料ＴＣを用いた低速研磨に比較して、研磨加工量が多く且つ砥石摩耗量が少ない。すなわち、研磨能率が高く且つ寿命が長い。しかも、試験試料ＴＳを用いた低速研磨では対照試料ＴＣを用いた低速研磨に比較して、研磨仕上げ面の粗さが倍程度に向上している。
【００２５】
図６は、上記試験試料ＴＳを、Ｂ4 Ｃ砥粒の全砥粒（Ｂ4 Ｃ砥粒＋ＷＡ砥粒）に対する構成割合を変化させた複数種類すなわち５重量％、２０重量％、５０重量％、８０重量％の４種類用意し、それら４種類の試験試料ＴＳを用いて上記と同様の条件でボール研磨を所定時間（４時間）行って、それらの研磨性能を比較したものである。この研磨性能は、研磨比（＝研磨加工量／砥石摩耗量）で表されている。図６から明らかなように、上記Ｂ4 Ｃ砥粒の全砥粒に対する割合が５重量％未満となるとそのＢ4 Ｃ砥粒による研磨性能の改善効果が認められ難くなり、Ｂ4 Ｃ砥粒の全砥粒に対する割合が５０重量％を越えると炭化ホウ素砥粒による研磨性能の改善効果が飽和する。したがって、そのＢ4 Ｃ砥粒はその砥石組織に含まれる全砥粒に対して５乃至５０重量％の範囲内で混入されると、研磨性能の改善効果が得られつつ研磨用砥石が安価となるという利点がある。
【００２６】
図７は、上記試験試料ＴＳを、Ｂ4 Ｃ砥粒の全砥粒（Ｂ4 Ｃ砥粒＋ＣＢＮ砥粒）に対する構成割合を変化させた複数種類すなわち２０重量％、５０重量％、８０重量％、１００重量％の４種類用意し、それら４種類の試験試料ＴＳを用いて上記と同様の条件でボール研磨を所定時間（４時間）行って、それらの研磨性能を比較したものである。この試験は、超砥粒研磨砥石と同等の性能を得ながら安価な砥石とする範囲を認識するためのものである。図７から明らかなように、上記Ｂ4 Ｃ砥粒の全砥粒に対する割合が７０重量％を越えると研磨性能の低下が開始し、８０重量％を越えると研磨性能の低下が著しくなり、超砥粒を用いた研磨用砥石との研磨性能の差が顕著となる。したがって、Ｂ4 Ｃ砥粒の全砥粒に対する割合が８０重量％以下、好適には７０重量％以下においてＣＢＮ砥粒を用いた研磨用砥石と同様の研磨性能が得られつつ、そのＣＢＮ砥粒の１／１０程度の価格のＢ4 Ｃ砥粒を混入した分だけ砥石が安価となる。なお、上記炭化ホウ素砥粒の全砥粒に対する割合が２０重量％未満となるとその炭化ホウ素砥粒の混入によるコスト低減効果がそれほど認められ難くなる。
【００２７】
上述のように、本実施例のボール研磨用砥石（低速研磨用砥石）１０の砥石組織に含まれる炭化ホウ素砥粒は、被研磨材との間の相対研磨速度が１０ｍ／秒以下の低速研磨加工であるボール研磨では、研磨点において発生する熱がそれ程高くならないのでその熱安定性が低いという性質が全く問題とはならず、ダイヤモンドやＣＢＮのような超砥粒に次ぐ硬さを有するという性質が生かされるので、たとえ難削材であるステンレス鋼製のボール１６やセラミックス製のボール研磨に用いられても、一般砥粒を用いた従来の研磨用砥石に比較して、砥石寿命が長くなり、或いはドレッシングインターバルが長くなる。また、上記炭化ホウ素砥粒は超砥粒に比較して１／１０程度の価格であるから、超砥粒を用いた研磨用砥石に比較して、砥石が比較的安価となり、安価な研磨加工となる。さらに、炭化ホウ素砥粒は超砥粒に比較して硬度が低いので、ドレッシングやツルーイングにおける形状出し作業が容易となって、高い作業能率が得られるとともにドレッサ寿命が長くなる利点がある。さらにまた、超砥粒を用いた研磨用砥石に比較して、初期的には断面がＶ字状のボール案内溝１４を半円形断面とする予備加工の時間が短縮される利点もある。
【００２８】
また、本実施例のボール研磨用砥石１０の砥石組織は、前記炭化ホウ素砥粒を含む砥粒が熱硬化性樹脂結合剤により結合されたすなわちレジノイド砥石組織であることから、製造プロセスにおける焼成工程（レジノイド樹脂の硬化熟成工程）の焼成温度が２００℃程度以下であって、ビトリファイド砥石のように９００℃を越える温度で焼成されることがないので、上記炭化ホウ素砥粒の特質が製造工程の温度によって損なわれない利点がある。
【００２９】
次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３０】
図８は、本発明の他の実施例の低速研磨用砥石であるギヤホーニング砥石５０を用いて歯車５２の外周歯の歯面に研磨加工の一種であるホーニング加工を施すためのギヤホーニング装置５４を示している。このギヤホーニング装置５４は、ホーニング加工すべき歯車５２を芯出しして回転可能に支持するワーク保持台５６と、そのワーク保持台５６を歯車５２の軸方向へ所定のストロークだけ往復移動させるワーク駆動装置５８と、歯車５２と噛み合わされたギヤホーニング砥石５０をリング状のホルダ６０を介して保持しつつその軸芯まわりに回転駆動する砥石駆動装置６２とを備えている。ギヤホーニング砥石５０は、図９に示すように環状を成しているとともに多数の内周歯６４を環状内周面に備えており、歯車５２の軸芯に対して傾斜した姿勢で配設されて、その内周歯６４が歯車５２と噛み合わされるようになっている。そして、砥石駆動装置６２によってギヤホーニング砥石５０が軸芯まわりに回転駆動されることによりそのギヤホーニング砥石５０と歯車５２と噛合回転させながら、ワーク駆動装置５８によって歯車５２がその軸芯方向へ往復移動させられることにより、その歯車５２の外周歯の歯面にホーニング加工が施されるようになっている。
【００３１】
上記ギヤホーニング砥石５０は、炭化ホウ素〔ボロンカーバイトＢ4 Ｃ、実際にはＢ12+xＣ3-x （但し、０≦ｘ≦１）〕砥粒がよく知られたフェノール樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂により結合された所謂レジノイド砥石である。このボール研磨用砥石１０は、Ｂ4 Ｃ／ＷＡ１００Ｒ７Ｙという砥石記号で表されるものであり、通常のレジノイド砥石の製造工程を経て製造される。上記砥石記号において、「Ｂ4 Ｃ／ＷＡ」は砥粒が炭化ホウ素砥粒とホワイトアランダム（白色溶融アルミナ質砥粒）との混合物であることを、その次の「１００」はその砥粒の大きさ（粒径）を示す番数を、次の「Ｒ」は砥石の硬度を、次の「７」は砥石の組織を、次の「Ｙ」は結合剤（ボンド）がエポキシ樹脂であることをそれぞれ示している。
【００３２】
以下において、上記ギヤホーニング砥石５０の研磨性能を明らかにするために本発明者等が行った研磨試験条件および研磨試験結果を説明する。この試験では、先ず、前記ギヤホーニング砥石５０が以下の原料割合に従ってそれぞれ作成され、またそれと同様の形状ではあるが、一般砥粒だけを用いた対照ギヤホーニング砥石が以下の原料割合に従ってそれぞれ作成され、図８に示すギヤホーニング装置５４を用いて、以下に示す共通のギヤホーニング試験条件下でそれらのギヤホーニング砥石５０と対照ギヤホーニング砥石とによりギヤホーニングが行われた。なお、ギヤホーニング砥石５０と対照ギヤホーニング砥石とにおいて、砥石全体に占める砥粒およびエポキシ樹脂の体積割合は共に４９体積％および３３体積％であり、残りの１８体積％は空孔である。上記ギヤホーニング試験条件における研磨速度は、歯車５２の外周歯とギヤホーニング砥石５０の内周歯６４との間の相対運動により研磨加工中において相互に擦れ合う相対的すべり速度であり、歯面上の砥粒運動式に基づいて算出されたものである。
【００３３】
0004620195.tif 000002
【００３４】
0004620195.tif 000003
【００３５】
0004620195.tif 000004
【００３６】
上記のギヤホーニング試験によれば、上記のギヤホーニング砥石５０を用いた場合には、ドレスインターバルすなわちギヤホーニング砥石５０の内周歯６４をツルーイング或いはドレシングしなくても規格内の歯車５２を得ることができる個数が４０個／Ｄであるのに対し、上記対照ギヤホーニング砥石によれば、２０個／Ｄであった。したがって、炭化ホウ素砥粒を含むギヤホーニング砥石５０によれば、その炭化ホウ素砥粒を含まず一般砥粒だけの対照ギヤホーニング砥石に比較して、ドレスインターバルや砥石寿命が倍となる。
【００３７】
本実施例のギヤホーニング砥石５０の砥石組織に含まれる炭化ホウ素砥粒は、被研磨材との間の相対研磨速度が１０ｍ／秒以下の低速研磨加工では、研磨点において発生する熱がそれ程高くならないのでその熱安定性が低いという性質が全く問題とはならず、ダイヤモンドやＣＢＮのような超砥粒に次ぐ硬さを有するという性質が生かされるので、たとえ焼き入れにより表面硬化処理が行われた鋼のような硬い歯車５２に用いられても、一般砥粒を用いた従来の研磨用砥石に比較して、砥石寿命が長くなり、或いはドレッシングインターバルが長くなる。また、上記炭化ホウ素砥粒は、超砥粒に比較して１／１０程度の価格であるから、超砥粒を用いた研磨用砥石に比較して、砥石が比較的安価となり、安価な研磨加工となる。さらに、炭化ホウ素砥粒は超砥粒に比較して硬度が低いので、ドレッシングやツルーイングにおける形状出し作業が容易となって、高い作業能率が得られるとともにドレッサ寿命が長くなる利点がある。
【００３８】
また、本実施例のギヤホーニング砥石５０の砥石組織も、前記炭化ホウ素砥粒を含む砥粒が熱硬化性樹脂結合剤により結合されたすなわちレジノイド砥石組織であることから、製造プロセスにおける焼成工程（レジノイド樹脂の硬化熟成工程）の焼成温度が２００℃程度以下であって、ビトリファイド砥石のように９００℃を越える温度で焼成されることがないので、上記炭化ホウ素砥粒の特質が製造工程の温度によって損なわれない利点がある。
【００３９】
以上、本発明の一実施例を図面を用いて説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００４０】
たとえば、前述のボール研磨用砥石１０では、その全体が炭化ホウ素砥粒とホワイトアランダム（白色溶融アルミナ質砥粒）との混合物である砥粒が熱硬化性樹脂により結合された砥石組織により構成されていたが、研磨に関与する部分だけ、たとえばボール１６の径の１／２に対応する寸法だけ研磨面１２から深さ方向へ向かった領域内だけ上記の砥石組織とされ、他の部分は一般砥粒が熱硬化性樹脂により結合された砥石組織であってもよい。このようにすれば、ボール研磨用砥石１０が一層安価となる。
【００４１】
また、前述の実施例では、ボール１６はステンレススチールＳＵＳ４４０Ｃから構成されていたが、比較的硬度の高い他の種類の金属やセラミックス製であっても差し支えない。
【００４２】
また、前述の実施例では、ボール１６を研磨するためのボール研磨用砥石１０、歯車５２の歯面を研磨するためのギヤホーニング砥石５０が説明されていたが、他のワークを研磨するための研磨用砥石に対しても、本発明が適用され得る。
【００４３】
また、前述の実施例のボール研磨用砥石１０、ギヤホーニング砥石５０は、砥粒が熱硬化性樹脂により結合された砥石組織から成る所謂レジノイド砥石であったが、ＰＶＡ、ゴム、熱可塑性樹脂などの他の種類の結合剤により砥粒が結合された砥石であっても差し支えない。
【００４４】
また、前述の実施例のボール研磨用砥石１０、ギヤホーニング砥石５０のような本発明が適用された低速研磨用砥石は、１０ｍ／秒以下において一応の低速研磨の特徴が得られるのであるが、さらに好適には、０．３ｍ乃至４ｍ／秒の範囲内の値が用いられる。相対研磨速度が０．３ｍ／秒未満である場合には研磨作業能率が低下する。一方、相対研磨速度が４ｍ／秒を越えると、特に重負荷研磨の場合には、炭化ホウ素粒子が砥粒の研磨点に発生する熱によって変質させられるおそれがあるし、特にギヤホーニングにおいては、低速研磨の特徴的表面状態が得られ難くなる。
【００４５】
なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々の変更が加えられ得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の低速研磨用砥石であるボール研磨用砥石の構成を説明する一部を切り欠いた側面図である。
【図２】図１のボール研磨用砥石を備えたボール研磨装置の要部構成を簡単に説明する略図である。
【図３】図１のボール研磨用砥石の研磨効果を確認するために研磨試験を行った研磨試験装置の要部構成を一部を切り欠いて説明する正面図である。
【図４】図３の研磨試験装置を用いて行った研磨試験結果を示す図であって、研磨時間に対する研磨加工量を、炭化ホウ素砥粒を含むボール研磨用砥石を用いた場合（○印）と炭化ホウ素砥粒を含まないボール研磨用砥石を用いた場合（△印）とについてそれぞれ対比可能に示している。
【図５】図３の研磨試験装置を用いて行った研磨試験結果を示す図であって、研磨時間に対する砥石摩耗量を、炭化ホウ素砥粒を含むボール研磨用砥石を用いた場合（○印）と炭化ホウ素砥粒を含まないボール研磨用砥石を用いた場合（△印）とについてそれぞれ対比可能に示している。
【図６】炭化ホウ素砥粒を一般砥粒に混入させた場合の効果が得られる範囲を確認するために図３の研磨試験装置を用いて行った研磨試験結果を示す図であって、ボール研磨用砥石に含まれる炭化ホウ素砥粒の割合に対する研磨比を示す図である。
【図７】炭化ホウ素砥粒をＣＢＮ砥粒に混入させた場合の効果が得られる範囲を確認するために図３の研磨試験装置を用いて行った研磨試験結果を示す図であって、ボール研磨用砥石に含まれる炭化ホウ素砥粒の割合に対する研磨比を示す図である。
【図８】本発明の他の実施例の低速研磨用砥石であるギヤホーニング砥石を備えたギヤホーニング装置の構成を簡単に説明する正面図である。
【図９】図８のギヤホーニング装置におけるギヤホーニング砥石とそれにより研磨される歯車との相互噛み合い状態を説明する図であって、(a) はギヤホーニング装置の正面から見た図であり、(b) はギヤホーニング装置の左側面から見た図である。
【符号の説明】
１０：ボール研磨用砥石（低速研磨用砥石）
１２：研磨面
１６：ボール（ボール状被研磨材）
５０：ギヤホーニング砥石（低速研磨用砥石）
５２：歯車（歯車状被研磨材）
６４：内周歯
【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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