(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超砥粒と、前記超砥粒同士の間に存在する骨材と、前記超砥粒と前記骨材とを結合するガラス質結合剤とを含む焼成体からなるビトリファイド砥石において、
前記超砥粒の粒度が＃６０〜＃１４０、集中度が１６０〜１８５であり、
前記骨材は、３〜１０体積％を占め、粒度が＃１７０〜＃２７０であるとともに最小粒子と最大粒子との粒径の差が０．０１４ｍｍ以内であり、
前記ガラス質結合剤は、２５〜３５体積％を占めるとともに軟化点が５５０℃以上であることを特徴とするビトリファイド砥石。
【請求項２】
粒度が＃６０〜＃１４０且つ集中度が１６０〜１８５である超砥粒と、前記超砥粒同士の間に存在して３〜１０体積％を占め、粒度が＃１７０〜＃２７０であるとともに最小粒子と最大粒子との粒径の差が０．０１４ｍｍ以内である骨材と、前記超砥粒と前記骨材とを結合し、２５〜３５体積％を占めるとともに軟化点が５５０℃以上であるガラス質結合剤とを含む焼成体からなるビトリファイド砥石の製造方法において、
骨材の原材料を＃１７０〜＃２３０のＡ篩で分級した後、前記Ａ篩に比して目開きが小さく且つＡＳＴＭ規格で隣接するＢ篩で分級し、前記Ａ篩を通過し且つ前記Ｂ篩上に残留したものを骨材として選定する工程と、
前記超砥粒、前記骨材、及び軟化点が５５０℃以上のガラス質結合剤を、それぞれ、ビトリファイド砥石としたときの体積％が４０〜４６体積％、３〜１０体積％、２５〜３５体積％となる割合で混合して混合物とする工程と、
前記混合物に対して８００℃以上で焼成処理を施す工程と、
を有することを特徴とするビトリファイド砥石の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の製造方法において、さらに、超砥粒の原材料を＃６０〜＃１４０のＣ篩で分級した後、＃７０〜＃１４０であって且つ前記Ｃ篩に比して＃数が大きいＤ篩で分級し、前記Ｃ篩を通過し且つ前記Ｄ篩上に残留したものを超砥粒として選定する工程を有することを特徴とするビトリファイド砥石の製造方法。
【請求項４】
ビトリファイド砥石を使用して鋳鉄製ワークを研削する鋳鉄製ワーク研削方法において、
前記ビトリファイド砥石は、粒度が＃６０〜＃１４０であり且つ集中度が１６０〜１８５の超砥粒と、前記超砥粒同士の間に存在して３〜１０体積％を占めるとともに粒度が＃１７０〜＃２７０であり且つ最小粒子と最大粒子との粒径の差が０．０１４ｍｍ以内である骨材と、前記超砥粒と前記骨材とを結合して２５〜３５体積％を占めるとともに軟化点が５５０℃以上のガラス質結合剤とを含む焼成体からなり、
研削能率を１２０〜２００ｍｍ３／ｍｍ・秒に設定し、
前記ビトリファイド砥石と前記鋳鉄製ワークの周速を１００ｍ／秒以上とすることを特徴とする鋳鉄製ワーク研削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超砥粒、骨材及びガラス質結合剤を含む焼成体からなるビトリファイド砥石及びその製造方法と、それを用いた鋳鉄製ワーク研削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
超砥粒ビトリファイド砥石は、ダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）からなる超砥粒、骨材及びガラス質結合剤（ビトリファイドボンド）、場合によってはさらに気孔を含む焼成体からなり、研削されるワークにダレが生じない等の利点があることから、例えば、特許文献１にも記載されているように、研削材として広汎に使用されている。なお、ワークとしては、自動車の内燃機関に組み込まれたカムシャフトが例示される。
【０００３】
カムシャフトを研削するためのビトリファイド砥石は、例えば、超砥粒を４５〜５０体積％、骨材を０〜５体積％、ガラス質結合剤を１３〜２０体積％の割合で混合し、次に、この混合物に対して焼成処理を施すことによって作製されている。この場合、ビトリファイド砥石における超砥粒の集中度は、１８０〜２００と比較的大きくなる。また、ガラス質結合剤が超砥粒や骨材の粒子同士の間に介在し、これらの粒子を物理的に結合する。
【０００４】
ここで、骨材としては、超砥粒を選定する際に使用された篩と目開きの大きさが同等〜１／３の範囲内、例えば、＃１５０の篩を通過したものが選定される。一般的な骨材の材質としては、ムライト、コージェライト、スポジュメン等が挙げられる。
【０００５】
しかしながら、この種のビトリファイド砥石には、超砥粒の保持力が十分であるとは言い難い側面がある。すなわち、研削が進行するにつれ、超砥粒及び骨材がガラス質結合剤ごと欠落することがある。このような事態が生じると、ビトリファイド砥石の摩耗が進行して早期に寿命となるのは勿論、カムシャフトが欠落した部位を巻き込みながら研削が進行するので、カムシャフトの表面粗さも大きくなってしまう。
【０００６】
例えば、粒度が＃８０〜＃１００の立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）からなる超砥粒を４３〜４６体積％、＃１５０の篩を通過したムライトからなる骨材を４〜７体積％、ガラス質結合剤を１８〜２１体積％含む直径２００ｍｍ、厚み４ｍｍのビトリファイド砥石を作製し、研削能率を１２０ｍｍ3／ｍｍ・秒、砥石周速を１３０ｍ／秒としてＦＣＤ７００製のカムシャフトの研削加工を行ったところ、カムシャフト３０本当たりに換算した砥石摩耗量は１０〜１２μｍ（２４０加工サイクル）であり、約７０００本の研削加工を終了した際に該ビトリファイド砥石が寿命となった。また、研削加工後のカムシャフトの表面粗さは、２．５〜３μｍであった。
【０００７】
このような観点から、特許文献２には、砥石強度、ひいては耐摩耗性を向上させるべく、特定寸法の気孔径の量と、総気孔量とを設定することが提案されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３３１４６２号公報
【特許文献２】特開２００２−２２４９６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
超砥粒の集中度が１８０〜２００程度に大きなビトリファイド砥石では、超砥粒の占有体積率が著しく大きい。このため、研削加工中、超砥粒とカムシャフトとが高確率で摺接する。換言すれば、超砥粒とカムシャフトとの間に滑りが発生し、このために摩擦熱が生じるので、カムシャフトに研削焼け（焼き付き）が生じることが懸念される。この懸念を、気孔径や量を規定することで払拭することは困難である。
【００１０】
すなわち、特許文献２記載の技術では、耐摩耗性を向上させる一方で研削焼け（焼き付き）を回避することは困難である。
【００１１】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、高い研削能率で研削加工を行う場合でも耐摩耗性が向上して寿命も長期化したビトリファイド砥石及びその製造方法と、それを使用した鋳鉄製ワークの研削方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者がビトリファイド砥石の欠落部位を観察したところ、橋架接合状態が不十分で骨材がさほど含まれていないことが確認された。骨材は、通常、超砥粒同士の間に介在して砥石の強度を向上させる。従って、本発明者は、ビトリファイド砥石中に骨材を略均等に分散させれば、ビトリファイド砥石から欠落が起こることを抑制することができるようになると推察した。
【００１３】
本発明者は、この知見に基づき鋭意検討を重ね、本発明をするに至った。
【００１４】
すなわち、本発明は、超砥粒と、前記超砥粒同士の間に存在する骨材と、前記超砥粒と前記骨材とを結合するガラス質結合剤とを含む焼成体からなるビトリファイド砥石において、
前記超砥粒の粒度が＃６０〜＃１４０、集中度が１６０〜１８５であり、
前記骨材は、３〜１０体積％を占め、粒度が＃１７０〜＃２７０であるとともに最小粒子と最大粒子との粒径の差が０．０１４ｍｍ以内であり、
前記ガラス質結合剤は、２５〜３５体積％を占めるとともに軟化点が５５０℃以上であることを特徴とする。なお、本発明において、粒度が＃６０〜＃１４０の粉末とは、ＡＳＴＭに規格される＃６０から＃１４０までの各篩を通過させることを試み、＃８０、＃１００、＃１２０、＃１４０の各篩上に残留する粉末を指称するものとする。
【００１５】
このビトリファイド砥石では、超砥粒の集中度が１６０〜１８５と小さいのでカムシャフト等のワークに研削焼け（焼き付き）が生じ難い。
【００１６】
また、骨材は、粒度分布幅が狭いのでビトリファイド砥石中に分散し易く、しかも、粒径が超砥粒の粒径に対して１／２〜１／３であることから、粒子同士の間に収まり易い。従って、部位に関わらず強度ないし剛性が略均等で、このために欠落が生じ難いビトリファイド砥石を構成することができる。
【００１７】
さらに、ガラス質結合剤の体積率が大きいので、ビトリファイド砥石の結合力が大きくなる。このため、超砥粒が脱落し難い。
【００１８】
すなわち、本発明によれば、研削焼け（焼き付き）、欠落、超砥粒の脱落が生じ難く、摩耗が抑制され、結局、長寿命であり、しかも、ワークの研削加工面の面粗さが小さいビトリファイド砥石を構成することができる。
【００１９】
また、本発明は、超砥粒と、前記超砥粒同士の間に存在する骨材と、前記超砥粒と前記骨材とを結合するガラス質結合剤とを含む焼成体からなるビトリファイド砥石の製造方法において、
骨材の原材料を＃１７０〜＃２３０のＡ篩で分級した後、前記Ａ篩に比して目開きが小さく且つＡＳＴＭ規格で隣接するＢ篩で分級し、前記Ａ篩を通過し且つ前記Ｂ篩上に残留したものを骨材として選定する工程と、
前記超砥粒、前記骨材、及び軟化点が５５０℃以上のガラス質結合剤を、それぞれ、４０〜４６体積％、３〜１０体積％、２５〜３５体積％の割合で混合して混合物とする工程と、
前記混合物に対して８００℃以上で焼成処理を施す工程と、
を有することを特徴とする。
【００２０】
このような工程を経ることにより、上記したビトリファイド砥石が得られる。
【００２１】
そして、該ガラス質結合剤の軟化点が高いので、該ガラス質結合剤が流失することを回避することができる。結局、ガラス質結合剤を介して超砥粒や骨材の各粒子が十分に結合され、このために強度ないし剛性に優れたビトリファイド砥石を得ることができる。
【００２２】
この場合、超砥粒の原材料を＃６０〜＃１４０のＣ篩で分級した後、＃７０〜＃１４０であって且つ前記Ｃ篩に比して＃数が大きいＤ篩で分級し、前記Ｃ篩を通過し且つ前記Ｄ篩上に残留したものを超砥粒として選定する工程を行うことが好ましい。このようにして選定された超砥粒を使用することにより、骨材をビトリファイド砥石中に略均一に分散させ、且つ超砥粒同士の間に介在させることが一層容易となる。
【００２３】
以上において、Ａ篩、Ｂ篩とは、特定の篩の名称ではなく、それぞれ、目開きが＃１７０〜＃２３０の篩と、目開きが該篩に比して小さく且つＡＳＴＭ規格で隣接する大きさである篩とを便宜的に表現したものである。同様に、Ｃ篩、Ｄ篩も特定の篩の名称ではなく、目開きが＃６０〜＃１４０の篩と、目開きが＃７０〜＃１４０であって且つ前記篩に比して小さい（＃数が大きい）篩とを便宜的に表現したものである。
【００２４】
さらに、本発明は、ビトリファイド砥石を使用して鋳鉄製ワークを研削する鋳鉄製ワーク研削方法において、
前記ビトリファイド砥石は、粒度が＃６０〜＃１４０であり且つ集中度が１６０〜１８５の超砥粒と、前記超砥粒同士の間に存在して３〜１０体積％を占めるとともに粒度が＃１７０〜＃２７０であり且つ最小粒子と最大粒子との粒径の差が０．０１４ｍｍ以内である骨材と、前記超砥粒と前記骨材とを結合して２５〜３５体積％を占めるとともに軟化点が５５０℃以上のガラス質結合剤とを含む焼成体からなり、
研削能率を１２０〜２００ｍｍ3／ｍｍ・秒に設定し、
前記ビトリファイド砥石と前記鋳鉄製ワークの周速を１００ｍ／秒以上とすることを特徴とする。
【００２５】
すなわち、上記したビトリファイド砥石を用いて鋳鉄製ワークに対し研削加工を施す場合、前記のような高負荷条件で実施することができる。このような高負荷条件下では切削加工が速やかに進行するので、研削効率が著しく向上する。ひいては、鋳鉄製ワークを効率よく生産することができる。
【００２６】
なお、鋳鉄製ワークの好適な例としては、自動車の内燃機関を構成するカムシャフトを挙げることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、超砥粒の集中度、骨材の最小径と最大径との寸法差、ガラス質結合剤の軟化点及び体積率を設定するようにしている。このため、研削焼け（焼き付き）や欠落、脱落が生じ難く、ワークの研削加工面の面粗さも小さく、しかも、強度ないし剛性に優れるビトリファイド砥石が構成される。
【００２８】
また、本発明によれば、前記ビトリファイド砥石を用いて高負荷条件下で鋳鉄製ワークに対して研削加工を施すようにしている。このため、研削効率、ひいては鋳鉄製ワークの生産効率が著しく向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
先ず、本実施の形態に係るビトリファイド砥石につき説明する。
【００３１】
本実施の形態に係るビトリファイド砥石の要部拡大説明図を図１に示す。このビトリファイド砥石１０は超砥粒１２と骨材１４を含み、これら超砥粒１２及び骨材１４は、ガラス質結合剤１６を介して物理的に結合されている。換言すれば、超砥粒１２及び骨材１４の粒子同士は、ガラス質結合剤１６によって橋架されている。
【００３２】
超砥粒１２はカムシャフトを研削する主体であり、ダイヤモンド又はＣＢＮからなる。
【００３３】
本実施の形態において、超砥粒１２は、＃６０〜＃１４０のＣ篩を通過し、＃７０〜＃１４０であって且つ第１篩に比して＃数が大きい（目開きが小さい）Ｄ篩上に残留するものが使用される。すなわち、超砥粒１２の粒度は、＃６０〜＃１４０である。なお、以下の説明においては、Ｃ篩、Ｄ篩のそれぞれを第１篩、第２篩と表記する。
【００３４】
また、超砥粒１２の集中度は１６０〜１８５に設定される。ここで、集中度とは、ビトリファイド砥石１０の単位体積当たりに超砥粒１２が如何なる程度含まれているかを表す指標であり、２５体積％が集中度１００に相当する。従って、集中度が大きいほど超砥粒１２が多く含まれ、一方、集中度が小さいほど超砥粒１２が少なく含まれることを意味する。
【００３５】
このことから諒解されるように、本実施の形態に係るビトリファイド砥石１０においては、従来技術に係るビトリファイド砥石に比して超砥粒１２の数が少なく設定される。なお、集中度が１６０よりも小さいと、研削加工時に１粒の超砥粒１２当たりの仕事量が大きくなるので、加工負荷に対する耐性が低下して摩耗し易くなり、超砥粒１２が脱落する傾向が大きくなる。また、１８５よりも大きいと、切込みが不足して砥石面が滑るために大きな摩擦熱が発生するようになり、カムシャフトに研削焼け（焼き付き）・割れが生じたり、１個の超砥粒１２当たりのガラス質結合剤１６が不足して該超砥粒１２が脱落し易くなるために面粗度が低下する原因となる。
【００３６】
骨材１４は、超砥粒１２を所定間隔で離間させて砥粒間間隔を確保するとともにビトリファイド砥石１０の強度ないし剛性を向上させる成分であり、超砥粒１２同士の間に介在する。骨材１４の好適な例としては、ムライトが挙げられる。
【００３７】
骨材１４は、後述するように、＃１７０〜＃２３０のＡ篩を通過し、該Ａ篩に比して目開きが小さく且つＡＳＴＭ規格で隣接するＢ篩上に残留するものが使用される。なお、以下の説明においては、Ａ篩、Ｂ篩のそれぞれを第３篩、第４篩と表記する。
【００３８】
ここで、篩のＡＳＴＭ規格につきＪＩＳ規格との関係を表１にまとめて示す。この表１から諒解されるように、第３篩として＃１７０のものを選定した場合、第４篩としては、目開きが小さく且つＡＳＴＭ規格で＃１７０に隣接する規格のもの、すなわち、＃２００のものが選定される。また、第３篩として＃２００のものを選定した場合には、第４篩として＃２３０のものが選定される。なお、第３篩は、ＡＳＴＭ規格で＃１７０〜＃２３０の範囲内のものであるから、第４篩は＃２００〜＃２７０の範囲内となる。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
そして、規格が隣接する第３篩と第４篩の目開きの寸法差は、最大で＃１７０と＃２００の０．０１４ｍｍであるから、骨材１４に含まれる粒子のうち、粒径が最小のものと最大のものとの粒径差が０．０１４ｍｍ以内となる。
【００４１】
このように、従来技術においては、＃１５０の篩を通過した骨材１４がすべて添加され、このために砥石中に粒径が微細な骨材１４も存在していたのに対し、本実施の形態においては、第３篩及び第４篩として規格が隣接するもの同士を選定するとともに、第３篩を通過し且つ第４篩上に残留した骨材１４が使用される。このため、ビトリファイド砥石１０中の骨材１４の粒度分布幅が狭い。
【００４２】
換言すれば、本実施の形態では、骨材１４の粒度が略均等である。このため、砥石中で容易に分散する。従って、強度ないし剛性が略均等なビトリファイド砥石１０を構成することができる。しかも、粒度が極端に微細な骨材１４が存在しないので、超砥粒１２が骨材１４で囲繞されることがない。従って、超砥粒１２にガラス質結合剤１６が容易に密着し、これによりビトリファイド砥石１０から超砥粒１２が脱落することが著しく抑制されるようになる。
【００４３】
骨材１４の割合は、３〜１０体積％に設定される。３体積％よりも小さいと、超砥粒１２同士の距離（砥粒間間隔）を確保することが困難となり、超砥粒１２同士が近接するようになる。また、ビトリファイド砥石１０の強度ないし剛性を向上させる効果に乏しい。一方、１０体積％を超えると、後述するガラス質結合剤１６の割合が相対的に減少するので、超砥粒１２や骨材１４の欠落が生じ易くなる。
【００４４】
ガラス質結合剤１６は、焼成処理の際に軟化し、その後の冷却に伴って固化することで超砥粒１２と骨材１４とを橋架する成分である。
【００４５】
ガラス質結合剤１６としては、軟化点が５５０℃以上のものが採用される。５５０℃未満で軟化する物質であると、焼成処理の最中に早期に軟化して流動を起こすようになる。このため、結合剤が凝集する傾向が大きくなり、結局、砥石の砥粒突き出しがなくなり、切れ刃が小さくなる。しかも、容易に軟化する成分は低強度であり、このために結合剤そのものの強度が低くなる。以上のような理由から、砥石の強度や剛性が小さくなる。
【００４６】
ガラス質結合剤１６は、軟化点が５５０℃以上で且つ超砥粒１２と骨材１４とを物理的に結合可能なガラス質物質であれば特に限定されるものではないが、軟化点が５７０℃のホウケイ酸ガラスが好適な例として挙げられる。
【００４７】
ガラス質結合剤１６の割合は、２５〜３５体積％に設定される。２５体積％よりも小さいと、超砥粒１２の脱落を抑制する効果に乏しい。また、３５体積％よりも大きいと、超砥粒１２に対するガラス質結合剤１６の量が過剰となるので切れ刃突出がなくなり、ガラス質結合剤１６がワークに直接作用する頻度が増加するので、研削加工が困難となる。
【００４８】
本実施の形態によれば、超砥粒１２の粒度・集中度、及び骨材１４の粒度が従来技術に比して小さいので、焼成処理の際、軟化したガラス質結合剤１６が超砥粒１２や骨材１４の間に十分に浸透する。このため、超砥粒１２や骨材１４がガラス質結合剤１６を介して堅牢に結合され、その結果、強度や剛性が大きなビトリファイド砥石１０が構成される。
【００４９】
なお、ビトリファイド砥石１０には、１５〜２５体積％程度の気孔１８が存在していてもよい。
【００５０】
ここで、ビトリファイド砥石１０による研削加工後のカムシャフトのツルーイングインターバル間加工数と、超砥粒１２の集中度及びガラス質結合剤１６の体積率との関係をグラフとして図２に示す。図２中の記号「□」、「○」は、それぞれ、加工数が所定の管理幅外、管理幅内であることを表す。この図２から、ガラス質結合剤１６の体積率を大きくする場合、超砥粒１２の集中度が過度に大きいと研削加工面の面粗さが大きくなり、耐久性が低下して加工数が大きくならないこと、換言すれば、砥粒保持力が低下していることが分かる。すなわち、ガラス質結合剤１６の体積率を大きくする場合、超砥粒１２の集中度を前記のように設定することにより、研削加工面の面粗さを小さくすることが可能となる。
【００５１】
上記した構成のビトリファイド砥石１０は、例えば、次のようにして製造することができる。
【００５２】
先ず、ダイヤモンド又はＣＢＮの粉末を、＃６０〜＃１２０の間のいずれかの第１篩によって分級する。次に、第１篩を通過した粉末を、＃７０〜＃１４０の間であって、第１篩よりも＃数が大きな（目開きが小さな）第２篩を用いて分級する。第１篩、第２篩としては、例えば、＃８０、＃１００のものをそれぞれ採用すればよい。
【００５３】
その一方で、ムライト等の粉末を＃１７０〜＃２３０の第３篩で分級し、次に、第３篩を通過した粉末を、目開きが小さく且つ第３篩に隣接する規格の第４篩で分級する。例えば、第３篩として＃２３０のものを使用した場合、第４篩としては、＃２７０のものを選定する。そして、この第４篩上に残留した分を骨材１４として使用する。
【００５４】
このように、目開きの大きさが隣接する第３篩と第４篩を使用して分級を行うことで、粒度分布幅が狭い骨材１４を得ることができる。
【００５５】
以上のようにして選定した超砥粒１２及び骨材１４に対し、軟化点が５５０℃以上のガラス質結合剤１６を添加して混合物とする。ここで、超砥粒１２、骨材１４、ガラス質結合剤１６の割合は、ビトリファイド砥石１０を構成した場合、それぞれ、４０〜４６体積％、３〜１０体積％、２５〜３５体積％を占めるように設定する。
【００５６】
上記したように分級したので、骨材１４には微細粒子が含まれていない。このため、骨材１４は、混合物中で凝集することなく略均等に分散する。しかも、骨材１４の粒度分布幅が狭いので、超砥粒１２が該骨材１４で囲繞されることもない。
【００５７】
また、超砥粒１２の体積％を従来技術に比して小さくすることができるので、高価な超砥粒１２の使用量が低減する。このため、コストを低廉化することもできる。
【００５８】
次に、この混合物に対し、８００℃以上の温度で焼成処理を施す。この際、ガラス質結合剤１６として軟化点が５５０℃以上のものを選定しているので、軟化したガラス質結合剤１６が過度の流動性を呈することが回避される。従って、ガラス質結合剤１６が流失、又は比重差によって流動して偏析することを回避することができる。
【００５９】
なお、焼成温度が８００℃未満では、ビトリファイド砥石１０における砥粒の保持力が十分でなくなる。焼成温度の好ましい範囲は８００〜１０００℃であり、より好ましい範囲は８３０〜９５０℃である。
【００６０】
この焼成処理によってガラス質結合剤１６が軟化し、超砥粒１２と骨材１４との間の間隙を充填するように流動する。従って、焼成処理後に自然放冷等で冷却を行えば、硬化したガラス質結合剤１６によって超砥粒１２及び骨材１４の各粒子が橋架されたビトリファイド砥石１０が形成される。この冷却の最中にガラス質結合剤１６が熱収縮を起こし、橋架を形成するように流動することで気孔１８が生成する。
【００６１】
得られたビトリファイド砥石１０においては、骨材１４が略均等に分散している。このため、このビトリファイド砥石１０は、部位に関わらず強度ないし剛性が略均等である。
【００６２】
しかも、骨材１４が超砥粒１２を囲繞するように付着していないので、超砥粒１２や骨材１４の粒子同士がガラス質結合剤１６によって物理的に結合されている。従って、ビトリファイド砥石１０は、超砥粒１２の保持力に優れる。
【００６３】
この点につき、本実施の形態に係る鋳鉄製ワークの研削方法との関係で説明する。なお、本実施の形態では、鋳鉄製ワークとしてカムシャフトを例示する。カムシャフトの材質は、例えば、ＦＣＤ７００が挙げられる。
【００６４】
＃８０の第１篩を通過して＃１００の第２篩上に残留したＣＢＮと、＃２３０の第３篩を通過して＃２７０の第４篩上に残留したムライトを混合し、さらに、ホウケイ酸ガラスを添加した。ＣＢＮ、ムライト及びホウケイ酸ガラスの割合は、それぞれ、ビトリファイド砥石１０とした際に４３体積％、５体積％、３０体積％となるようにした。
【００６５】
この混合物を所定の形状に成形して成形体とした後、該成形体に対して８３０〜９５０℃で焼成処理を施し、所定時間の経過後に自然放冷を開始してホウケイ酸ガラスを硬化させた。得られたビトリファイド砥石１０は、直径２００ｍｍ、厚み４ｍｍ、超砥粒１２の集中度が１７０〜１８５、気孔率が１６〜２５体積％であった。
【００６６】
このビトリファイド砥石１０は、上記したように超砥粒１２の保持力に優れ、しかも、強度ないし剛性が略均等である。従って、研削能率が１２０〜２００ｍｍ3／ｍｍ・秒、カムシャフトの周速が１００ｍ／秒以上という高負荷条件下で研削加工を行っても、十分な寿命が確保される。しかも、カムシャフトの面粗さが大きくなることもない。
【００６７】
例えば、上記のようにして作製したビトリファイド砥石１０を用い、研削能率が１９０ｍｍ3／ｍｍ・秒、ビトリファイド砥石１０の周速が１３０ｍ／秒の条件下で切削加工を行った場合、１０００本のカムシャフトに対して研削加工を施しても、カムシャフトの面粗さを２．０〜２．５μｍ程度に維持することができる。
【００６８】
また、カムシャフト１００本当たりに換算した砥石摩耗量は７μｍ（８００加工サイクル）であり、寿命となるまで３００００本のカムシャフトを研削することが可能であった。すなわち、一般的なビトリファイド砥石に比して寿命が４．３倍と著しく長期化した。しかも、カムシャフトに研削焼け（焼き付き）が生じることもなかった。
【００６９】
このように、本実施の形態によれば、カムシャフトの面粗さを長期間にわたって小さくすることが可能で、しかも、著しく長寿命なビトリファイド砥石１０を構成することができる。さらに、このビトリファイド砥石１０は、高負荷条件下であっても焼き付きを生じることなく研削加工を行うことができるので、研削加工の効率も向上する。ひいては、カムシャフトの生産効率を向上することができる。
【００７０】
ここで、周速の上限はビトリファイド砥石１０を回転させる機器の回転能力によって設定されるが、概ね２００ｍ／秒である。
【００７１】
なお、上記した実施の形態では、鋳鉄製ワークとしてカムシャフトを例示したが、特にこれに限定されるものではなく、鋳鉄からなるワークであればよいことはいうまでもない。また、鋳鉄もＦＣＤに特に限定されるものではない。
【００７２】
さらに、本発明に係るビトリファイド砥石１０は、鋳鉄製ワークのみならず、その他の材質のワークに研削加工を施す際にも使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本実施の形態に係るビトリファイド砥石の要部拡大説明図である。
【図２】カムシャフトの面粗さと、超砥粒の集中度及びガラス質結合剤の体積率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７４】
１０…ビトリファイド砥石                １２…超砥粒
１４…骨材                              １６…ガラス質結合剤
１８…気孔
【図１】
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【図２】
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