(57)【要約】【課題】砥粒の配向方向を従来よりも揃えることによってすくい角を大きくし、製造工程を従来よりも簡素にしてコストを低く抑えられる砥粒砥石の製造方法を提供する。【解決手段】砥粒砥石の製造方法は、砥粒１４、結合材１０および骨材１２を混合する混合工程と、混合工程で混合された混合物を所定方向に振動させる振動工程と、振動工程で配向方向を揃えた混合物を固形化する固形工程とを有する。混合物を振動方向Ｄ４に振動させると、当該振動方向Ｄ４と垂直の方向（砥石作業面に対して法線方向）に砥粒１４の長軸方向が揃う。砥粒１４の配向方向が揃った状態で固形化した砥石を用いて研削すれば、すくい角が大きくて研削抵抗が小さいので、研削焼けを防止できる。また、除去工程および再メッキ工程に代えて振動工程を適用すればよくメッキ液も不要なので、製造工程が従来よりも簡素になり製造コストを低く抑えられる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥粒、結合材および骨材を混合する混合工程と、
前記混合工程で混合された混合物を所定方向に振動させる振動工程と、
前記振動工程で配向方向を揃えた混合物を固形化する固形工程とを有する砥粒砥石の製造方法。
【請求項２】
砥粒を所定方向に振動させる振動工程と、
前記振動工程で配向方向を揃えた砥粒の上から結合材と骨材を添加する添加工程と、
前記添加工程の添加により前記砥粒の周りを結合材と骨材で覆った状態で固形化する固形工程とを有する砥粒砥石の製造方法。
【請求項３】
結合材と骨材を混合する混合工程と、
前記混合工程で混合された混合物の上に砥粒を置いた後、所定方向に振動させる振動工程と、
前記振動工程によって配向方向を揃えた砥粒の上側からプレスし、前記砥粒を前記混合物に埋めるようにして固形化する固形工程とを有する砥粒砥石の製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載した砥粒砥石の製造方法であって、
アスペクト比が所定値以上の砥粒を選別する選別工程を有する砥粒砥石の製造方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載した砥粒砥石の製造方法であって、
振動工程は、振幅および周波数のうちで一方または双方を変化させながら振動を行う砥粒砥石の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は砥粒砥石の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、砥石の砥粒はランダムに配置された構成となっている。砥粒の配向方向を揃える一例が特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開平０９−０７６１６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１の技術によって砥粒の配向方向を揃えようとしても、積層面に残留した繊維（砥石）の垂直性が一律にはならない。すなわち個々の繊維で異なるすくい角になり、全体として見ればすくい角が小さくなる傾向にある。すくい角が小さいと、研削抵抗が大きくなるだけでなく、研削焼けも生じやすいという問題がある。
また、メッキ工程，除去工程および再メッキ工程を行う必要があるため、砥石を完成させるまでには時間と手間を要する。メッキ液を使用するので、メッキ液自体とその処分費用が必要となってコストが嵩むという問題もある。
【０００４】
本発明はこのような点に鑑みてなしたものであり、砥粒の配向方向を従来よりも揃えることによってすくい角を大きくし、製造工程を従来よりも簡素にしてコストを低く抑えられる砥粒砥石の製造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】
【０００５】
（１）課題を解決するための手段（以下では単に「解決手段」と呼ぶ。）１は、砥粒、結合材および骨材を混合する混合工程と、前記混合工程で混合された混合物を所定方向に振動させる振動工程と、前記振動工程で配向方向を揃えた混合物を固形化する固形工程とを有することを要旨とする。
【０００６】
解決手段１によれば、混合工程で混合された混合物を所定方向に振動させると、混合物に含まれる砥粒等が短軸方向に転がるので、所定方向と垂直の方向（すなわち砥石作業面に対して法線方向）に砥粒等の長軸方向が揃う。その後に混合物を固形化すれば、砥粒の配向方向が従来よりも揃ってすくい角が大きい砥石になる。この砥石を用いて研削すれば、研削抵抗が小さくなって研削焼けを防止できる。また、除去工程および再メッキ工程に代えて振動工程を適用すればよく、メッキ液も不要なので、製造工程が従来よりも簡素になって製造コストを低く抑えられる。
なお、混合工程と振動工程を交互に行って積層させ、積層した状態で固形工程を行って固形化してもよい。この場合でも上記と同様の効果を得ることができる。
【０００７】
（２）解決手段２は、砥粒砥石の製造方法であって、砥粒を所定方向に振動させる振動工程と、前記振動工程で配向方向を揃えた砥粒の上から結合材と骨材を添加する添加工程と、前記添加工程の添加により前記砥粒の周りを結合材と骨材で覆った状態で固形化する固形工程とを有することを要旨とする。
【０００８】
解決手段２によれば、振動工程で砥粒を振動させた後に添加工程で結合材と骨材を添加するが、この場合でも所定方向と垂直の方向（すなわち砥石作業面に対して法線方向）に砥粒の長軸方向が揃う。したがって、砥粒の配向方向が従来よりも揃ってすくい角が大きくなるので、研削抵抗が小さくなって研削焼けを防止できる。また、除去工程および再メッキ工程に代えて振動工程を適用すればよく、しかもメッキ液が不要なので、製造工程が従来よりも簡素になってコストを低く抑えられる。
なお、振動工程と添加工程とを交互に行って積層させ、積層した状態で固形工程を行って固形化してもよい。この場合でも上記と同様の効果を得ることができる。
【０００９】
（３）解決手段３は、砥粒砥石の製造方法であって、結合材と骨材を混合する混合工程と、前記混合工程で混合された混合物の上に砥粒を置いた後、所定方向に振動させる振動工程と、前記振動工程によって配向方向を揃えた砥粒の上側からプレスし、前記砥粒を前記混合物に埋めるようにして固形化する固形工程とを有することを要旨とする。
【００１０】
解決手段３によれば、砥粒は混合物の上に置くだけであるので、所定方向に振動させると当該砥粒は短軸方向に転がり、所定方向と垂直の方向（すなわち砥石作業面に対して法線方向）に砥粒等の長軸方向が揃う。したがって、砥粒の配向方向が従来よりも揃ってすくい角が大きくなるので、研削抵抗が小さくなって研削焼けを防止できる。また、除去工程および再メッキ工程に代えて振動工程を適用すればよく、しかもメッキ液が不要なので、製造工程が従来よりも簡素になってコストを低く抑えられる。
なお、混合工程と振動工程を交互に行って積層させ、積層した状態で固形工程を行って固形化してもよい。この場合でも上記と同様の効果を得ることができる。
【００１１】
（４）解決手段４は、解決手段１から３のいずれか一項に記載した砥粒砥石の製造方法であって、アスペクト比が所定値以上の砥粒を選別する選別工程を有することを要旨とする。
【００１２】
アスペクト比は、砥粒一粒の最大縦径とそれに直交する最大の横幅との比を意味する。解決手段４によれば、選別工程で選別された砥粒はアスペクト比が所定値（例えば１．５等）以上であり、しかも砥粒の配向方向が揃っているので、研削抵抗がより小さくなって研削焼けをさらに防止できる。
【００１３】
（５）解決手段５は、解決手段１から４のいずれか一項に記載した砥粒砥石の製造方法であって、振動工程は振幅および周波数のうちで一方または双方を変化させながら振動を行うことを要旨とする。
【００１４】
砥粒の長軸・短軸の各長さが異なれば、配向方向が揃いやすい環境要素（例えば振幅，周波数，投入速度等）もまた異なる。解決手段５によれば、振幅，周波数，投入速度等のうちで一以上を変化させながら振動を行うので、長軸・短軸の各長さが異なる様々の砥粒についても配向方向を揃えやすくなる。したがって、砥粒の配向方向がより揃ってすくい角が大きくなるので、より研削抵抗を小さくして研削焼けを防止できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、振動させることによって砥粒の配向方向を従来よりも揃えたので、すくい角が大きくなり、研削抵抗が小さくなって研削焼けを防止できる。また、振動工程を追加するだけであり、メッキ液も不要なので、製造工程が従来よりも簡素になって製造コストを低く抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
〔実施の形態１〕
実施の形態１は混合工程，振動工程および固形工程を経て砥石チップを製造する例であって、図１〜図６を参照しながら説明する。図１には混合工程の一例を表し、図２および図３には振動工程の一例を表す。図４には固形工程で固形化された後の砥石チップを表す。図５にはドレッシング後の砥石チップを表す。図６には砥石チップを用いて構成した砥石車の一例を表す。
【００１８】
まず混合工程では、図１に表すように結合材１０，骨材１２，砥粒１４をそれぞれプレス型１６に入れて混合する（混合には攪拌を含む場合がある。以下同様である）。結合材１０には、例えばガラス粉末等を用いる。骨材１２には、例えばアルミナ等を用いる。砥粒１４は、例ではビトリファイドボンド砥石を製造するために超砥粒（粒径が例えば３００〜４００μｍのもの）を用いる。結合材１０，骨材１２，砥粒１４の混合比は、目的とする砥石の種類に応じて異なる。混合の手順は任意であるが、後述する振動工程で砥粒１４の長軸方向を揃えるため、次の二つの手順がある。第１の手順は、結合材１０，骨材１２，砥粒１４を全て混合してプレス型１６に入れてから振動工程を行う。第２の手順は、結合材１０と骨材１２の混合物を入れた後、砥粒１４を入れて振動工程を行う。
【００１９】
振動工程では、図２に表すようにプレス型１６を所定方向（水平方向であるが、本例では図面の振動方向Ｄ４）に振動させることによって混合物を振動させる。この振動は微少であって、砥粒１４の長軸・短軸の各長さが様々である点を考慮して、配向方向が揃いやすい環境要素（例えば振幅，周波数，投入速度等）を変化させながら行うのが望ましい。これらの振幅，周波数，投入速度等のうちで一以上の要素について、時間や大きさ等をどのように変化させるかは、実験等を行って砥粒１４の長軸方向が揃うのに最適な値や振動パターン等をそれぞれ設定する。微少振動を行うと、混合物の表層部分にある砥粒１４等が矢印Ｄ２のように転がる。すなわち図３に表すように砥粒１４等が短軸方向に転がり、アスペクト比（砥粒一粒の最大縦径とそれに直交する最大の横幅との比）の高い砥粒ほど整列しやすい。したがって、振動方向Ｄ４と垂直の方向に砥粒１４等の長軸方向が揃うことになる。
【００２０】
ここで、上述した混合工程と振動工程の手順については任意であって、混合工程を行った後に振動工程を行ってもよく、混合工程と振動工程を交互に繰り返し行ってもよい。プレス型１６は深さＨだけ混合物を投入可能であるため、１回で混合物を投入してもよいが、複数回に分けて投入して積層させるのが望ましい。すなわち図３に表すような砥粒１４の長軸方向が揃った砥石チップ（砥石を含む。以下同じ）を製造するには、複数回に分けて第１の手順または第２の手順に従って混合物をプレス型１６に投入し（混合工程）、プレス型１６を振動方向に振動させる（振動工程）のを繰り返し行って積層させる。
【００２１】
固形化工程では、上述のようにして混合工程および振動工程を行ったプレス型１６内の混合物について、結合材１０の接着効果を発揮させるために加圧（プレス）した後、加熱焼成を行う。こうして固形化した状態の砥石チップ１８（例えばビトリファイドボンド砥石に用いる砥石層チップ等）の外観例を図４に表す。なお、図３に表す上面・下面は図４の側面に対応する。図４の砥石チップ１８に対して、砥石作業面となる部位をドレッシングすると図５に表す断面図（部分拡大図）のようになる。振動工程を行うことによって砥粒１４の長軸方向が揃うので、図５に表す砥石チップ１８の砥石作業面１８ａに対して砥粒１４の長軸がほぼ垂直状（すなわち法線方向）に揃うことになる。上述した混合工程，振動工程および固形化工程の手順を繰り返して、プレス型１６内に積層させた砥石チップ１８を形成してもよい。
【００２２】
なお、混合工程を行う前に選別工程を行ってもよい。この選別工程は、アスペクト比が所定値（例えば１．５等）以上の砥粒１４を選別するために行う。例えば、気流分級によって砥粒１４を体積に応じてふるい分けし、当該ふるい分けした砥粒１４をさらに長径基準に従った網（メッシュ）で分ける。このように二段階でふるい分けを行うことにより、所望のアスペクト比の砥粒１４を選別することができる。
【００２３】
また、図４の砥石チップ１８は直方体で形成したが、全体を湾曲させて形成してもよい。このように湾曲して形成した複数の砥石チップ１８を台金２２の外周上にタイル状に並べて固定すると、図６に表すような砥石車２０になる。この場合、砥石チップ１８に含まれる砥粒１４の長軸方向は径方向で揃う。砥石車２０を回転砥石として用いて研削を行うと、すくい角が大きくて研削抵抗が小さいので、研削焼けを防止できる。
【００２４】
上述した実施の形態１によれば、以下に表す各効果を得ることができる。
（１）砥粒１４、結合材１０および骨材１２を混合し（混合工程；図１を参照）、混合工程で混合された混合物を所定方向に振動させ（振動工程；図２，図３を参照）、振動工程で配向方向を揃えた混合物を固形化することで砥石チップ１８を得た（固形工程；図４を参照）。混合物を振動方向Ｄ４に振動させると、当該振動方向Ｄ４と垂直の方向（すなわち砥石作業面１８ａに対して法線方向）に砥粒１４の長軸方向が揃う。砥粒１４の配向方向が揃った状態で固形化した砥石チップ１８を用いて研削すれば、すくい角が大きくて研削抵抗が小さいので、研削焼けを防止できる。また、除去工程および再メッキ工程に代えて振動工程を適用すればよくメッキ液も不要なので、製造工程が従来よりも簡素になって製造コストを低く抑えられる。
【００２５】
（２）アスペクト比が所定値以上の砥粒１４を選別する選別工程を混合工程の前に行ったので、振動工程で砥粒１４の配向方向が揃うことから、研削抵抗がより小さくなって研削焼けをさらに防止できる。
【００２６】
（３）砥粒１４の長軸・短軸の各長さが異なれば、配向方向が揃いやすい環境要素もまた異なるが、振動工程では振幅，周波数，投入速度等のうちで一以上を変化させながら微少に振動させた。この微少振動によって長軸・短軸の各長さが異なる様々の砥粒１４についても配向方向が揃いやすくなるので、すくい角が大きくなって研削抵抗も小さくなり、研削焼けを防止できる。
【００２７】
〔実施の形態２〕
実施の形態２は振動工程，添加工程および固形工程を経て砥石チップ１８を製造する例であって、上述した実施の形態１と異なる点について説明する。
【００２８】
まず振動工程では、プレス型１６に砥粒１４のみを入れて所定方向（例えば図２に表す振動方向Ｄ４）に振動させ、砥粒１４の配向方向（すなわち砥粒１４の長軸方向）を揃える。次に添加工程では、配向方向を揃えた砥粒１４の周りを結合材１０と骨材１２で覆うため、砥粒１４の上から結合材１０と骨材１２を添加する。最後に固形工程では、砥粒１４の周りを結合材１０と骨材１２で覆った状態で固形化する。こうして砥石チップ１８（または砥石）を製造できる。なお、振動工程と添加工程とを交互に行って積層させ、積層した状態で固形工程を行って固形化してもよい。
【００２９】
上記の振動工程は、プレス型１６に入っているのは砥粒１４のみであるので、砥粒１４の配向方向を揃える時間も短くて済む。また砥粒１４の長軸方向を揃えて固形化した砥石チップ１８を用いて研削すれば、実施の形態１と同様にすくい角が大きくて研削抵抗が小さいので、研削焼けを防止できる。
【００３０】
〔実施の形態３〕
実施の形態３は、混合工程，振動工程および固形工程を経て砥石チップ１８を製造する例であって、上述した実施の形態１と異なる点について説明する。
【００３１】
まず混合工程では、プレス型１６に結合材１０と骨材１２を入れて混合する。次に振動工程では、結合材１０と骨材１２の混合物の上に砥粒１４を置いて所定方向（例えば図２に表す振動方向Ｄ４）に振動させ、砥粒１４の配向方向を揃える。最後に固形工程では、配向方向を揃えた砥粒１４の上側からプレスし、砥粒１４を混合物に埋めるようにして固形化する。こうして砥石チップ１８（または砥石）を製造できる。なお、混合工程と振動工程を交互に行って積層させ、積層した状態で固形工程を行って固形化してもよい。
【００３２】
上記の振動工程は、混合物の上に砥粒１４を置いているので、実施の形態１よりは砥粒１４の配向方向を揃える時間も短くて済む。また砥粒１４の長軸方向を揃えて固形化した砥石チップ１８を用いて研削すれば、実施の形態１と同様にすくい角が大きくて研削抵抗が小さいので、研削焼けを防止できる。
【００３３】
〔他の実施の形態〕
以上では本発明を実施するための最良の形態について実施の形態１〜３に従って説明したが、本発明は当該形態に何ら限定されるものではない。言い換えれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。例えば、次に表す各形態を実現してもよい。
【００３４】
（１）上述した実施の形態１では、混合工程、振動工程、固形工程の順で砥石チップ１８を製造した（図１から図４を参照）。この形態に代えて、砥粒１４を所定方向に振動させ（振動工程）、振動工程で配向方向を揃えた砥粒１４、結合材１０および骨材１２を混合し（混合工程）、混合工程で混合された混合物を固形化してもよい（固形工程）。振動工程と混合工程については必要に応じて繰り返して行うことにより、プレス型１６内に混合物を積層させる。振動工程で砥粒１４を振動させた後に混合工程を行って混合するが、この手順を適用した場合でも砥石作業面１８ａに対して法線方向に砥粒１４の長軸方向が揃う。したがって、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３５】
（２）上述した実施の形態１〜３では、砥粒１４として超砥粒を用いたが、製造する砥石チップ１８の種類に応じて他の砥粒（例えば普通砥粒等）を用いてもよい。他の砥粒を用いた場合でも、微少振動によって他の砥粒の長軸方向が揃うので、製造される砥石はすくい角が大きくて研削抵抗が小さく、研削焼けを防止できる。また、製造工程についても従来より簡素になるので製造コストを低く抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】混合工程の一例を説明する断面図である。
【図２】振動工程の一例を説明する断面図である。
【図３】振動工程の一例を説明する平面図である。
【図４】固形工程で固形化された後の砥石チップを表す図である。
【図５】ドレッシング後の砥石チップを部分拡大した断面図である。
【図６】砥石チップを用いて構成した砥石車の一例を表す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  結合材
１２  骨材
１４  砥粒
１６  プレス型
１８  砥石チップ（砥石）
１８ａ  砥石作業面
２０  砥石車
２２  台金
Ｄ４  振動方向
【図１】
2009039835.tif 000003
【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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