(57)【要約】【課題】製造工程の簡素化を図ることができる超砥粒ホイールの製造方法及び超砥粒ホイールを提供する。【解決手段】超砥粒ホイール１において、台金３には、ガラス質を含有するフェノール樹脂（ガラスフェノール樹脂）が含まれている。また、砥粒層５にもガラスフェノール樹脂が含まれている。そして、この超砥粒ホイール１の製造方法においては、上記台金３と、砥粒層５とが一体焼結される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
台金に砥粒層が設けられてなる超砥粒ホイールの製造方法において、
ガラス質を含有するフェノール樹脂を含む前記台金と、ガラス質を含有するフェノール樹脂を含む前記砥粒層とを一体成形することを特徴とする超砥粒ホイールの製造方法。
【請求項２】
前記ガラス質を含有するフェノール樹脂の材料として、粒径１０μｍ以上３００μｍ以下の粒径を有する粉末を用いることを特徴とする請求項１に記載の超砥粒ホイールの製造方法。
【請求項３】
ガラス質を含有するフェノール樹脂を含む台金と、
前記台金に設けられ、ガラス質を含有するフェノール樹脂を含む砥粒層と、を備え、
前記台金と前記砥粒層とが連続的に形成されていることを特徴とする超砥粒ホイール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、台金に砥粒層が設けられてなる超砥粒ホイールの製造方法及び超砥粒ホイールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
台金に砥粒層が設けられてなるこの種の超砥粒ホイールにおいては、軽量化及び研削音の低減を図るべく、金属アルミニウム製に代えてフェノール樹脂製の台金が用いられる場合がある（例えば、特許文献１参照。）。この種の超砥粒ホイールでは、通常、フェノール樹脂製の台金の外周部に、超砥粒を含む砥粒層が接着される。
【特許文献１】特開２０００−６０３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、この種の超砥粒ホイールにおいては、軽量化や研削音低減に加えて、製造工程の簡素化といったことも求められている。そこで、本発明は、製造工程の簡素化を図ることができる超砥粒ホイールの製造方法及び超砥粒ホイール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】
【０００４】
本発明の超砥粒ホイールの製造方法は、台金に砥粒層が設けられてなる超砥粒ホイールの製造方法において、ガラス質を含有するフェノール樹脂を含む台金と、ガラス質を含有するフェノール樹脂を含む砥粒層とを一体成形することを特徴とする。
【０００５】
この製造方法に係る超砥粒ホイールの台金及び砥粒層の双方に、ガラス質を含有するフェノール樹脂が含まれている。従って、この超砥粒ホイールの台金及び砥粒層を一体成形することが可能となり、このことで、製造工程の簡素化が図られる。
【０００６】
また、本発明に係る超砥粒ホイールの製造方法は、ガラス質を含有するフェノール樹脂の材料として、粒径１０μｍ以上３００μｍ以下の粒径を有する粉末を用いてもよい。このように、ガラス質を含有するフェノール樹脂を、粒径が細かい粉末とすることで、台金及び砥粒層の成型性が向上する。
【０００７】
また、本発明の超砥粒ホイールは、ガラス質を含有するフェノール樹脂を含む台金と、台金に設けられ、ガラス質を含有するフェノール樹脂を含む砥粒層と、を備え、台金と砥粒層とが連続的に形成されていることを特徴とする。この超砥粒ホイールは、台金及び砥粒層の双方に、ガラス質を含有するフェノール樹脂が含まれており、台金と砥粒層とが連続的に形成されるので、この超砥粒ホイールの製造の際には、台金及び砥粒層を一体成形することが可能になり、その結果、製造工程の簡素化が図られる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の超砥粒ホイールの製造方法及び超砥粒ホイールによれば、製造工程の簡素化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る超砥粒ホイールの製造方法及び超砥粒ホイールの好適な一実施形態について詳細に説明する。
【００１０】
図１及び図２に示す超砥粒ホイール１は、略円盤型の台金３の外周面に、超砥粒を含む砥粒層５が設けられた、いわゆるストレート型のホイールである。台金３は、ガラスフェノール樹脂（ガラス質を含有するフェノール樹脂）を含む材料で形成されており、中央には、回転駆動装置の回転軸が嵌着される軸穴３ａが設けられている。台金３の外周面に設けられた砥粒層５は、天然ダイヤモンド、合成ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素といった超砥粒（金属被覆された超砥粒を含む。）を含んでいる。この砥粒層５の基材は、ガラスフェノール樹脂を含んでおり、上記台金３と砥粒層５とは、後述する一体焼結により、接着層を挟むことなく連続的に形成されている。このようなガラスフェノール樹脂の一例としては、例えば、下記構造式で示されるフェノール樹脂に、ガラス質ＳｉＯ２が含まれてなるものが挙げられる。
【化１】
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【００１１】
続いて、この超砥粒ホイール１の製造方法の一例について説明する。この製造方法においては、図３〜図５に示す金型１０が用いられる。この金型１０は、台金３の軸穴３ａを形成させるベタ型１１と、ベタ型１１との間で台金３を厚み方向に挟み込む内型１３と、超砥粒ホイール１の砥粒層５の外周を取り囲む外型１５と、内型１３と外型１５との間に挿入される円環状の押金型１７とを有している。
【００１２】
まず、粒径約２〜３ｍｍの市販のガラスフェノール樹脂の粗粉末を冷凍粉砕し微粉末とする。粉砕機としては、不二パウダル（株）製エックサンプルミル（KII-1）を使用する。上記粉砕機において液体窒素のボンベ圧力を0.5〜0.7kg/cm2程度として、約10〜15分待ち、スクリューケースの半分以上が凍った状態にする。そして、粉砕機のスイングハンマーを運転させてガラスフェノール樹脂の粗粉末をホッパーに少しずつ入れ、粉砕機の負荷（粉砕音・電流値・粉砕熱）の具合を見ながら量を増加させ１時間当たり10〜15kgのペースで粉砕を行う。
【００１３】
なお、粉砕中に液化窒素の圧力を高くし過ぎると、機械部品・粉砕袋まで凍り、粉砕粉末が湿るといった不具合があるので、通常、粉砕粉末温度が20℃程度になるように液体窒素圧力と送り量を調整して粉砕作業を行う。粉砕された微粉末は、スクリーンを通過して得られる。この冷凍粉砕工程により、粒径約１０〜３００μｍのガラスフェノール樹脂の微粉末が得られる。
【００１４】
次に、台金３の材料として、上記のガラスフェノール樹脂の微粉末を金型１０に導入する。このとき、金型１０の外枠１５の内側には、押金型１７が挿入されており、上記微粉末は、ベタ型１１上において押金型１７の内側に円環状に充填される（図３参照）。次に、内型１３により３４ＭＰａの圧力で上記微粉末を圧縮し、台金３を冷間成型する。
【００１５】
次に、押金型１７を取り外すと、仮成型された台金３の外周と外枠１５との間に円環状の間隙が現れるので、この間隙に砥粒層５の材料粉末を導入する（図４参照）。この材料粉末は、上述の冷凍粉砕により準備されたガラスフェノール樹脂の粉末に、体積比で１０〜２０％程度の充填剤（フィラー）を加え、更に合成ダイヤモンド超砥粒を加えて混合したものである。例えば、ここでは、潤滑剤として機能する二硫化タングステン（ＷＳ２）又は多孔質珪酸カルシウムを充填剤として用いることができる。
【００１６】
そして、この状態で、内型１３及び押金型１７とベタ型１１との間で、台金３及び砥粒層５を一体的に３４〜７６ＭＰａの圧力で圧縮する（図５参照）。このようにして一体的に形成された台金３及び砥粒層５の仮成型物を、金型１０から取り外して焼成炉に導入し、１７７℃で３０分間焼成して超砥粒ホイール１を完成させる。
【００１７】
この超砥粒ホイール１においては、台金３及び砥粒層５の双方に、ガラスフェノール樹脂が含まれている。従って、この超砥粒ホイールの台金３及び砥粒層５を一体焼結（一体成形）することが可能になり、台金３と砥粒層５とを別々に焼結し接着する方法に比較して、製造工程を簡素化することができる。また、台金３及び砥粒層５の双方に、同じガラスフェノール樹脂が含まれているので、台金３と砥粒層５とのなじみが良好であり、台金３と砥粒層５との間に接着層を設けなくても両者が径方向に連続して一体として形成される。このように台金３と砥粒層５とが一体として形成されることから、両者間の強い接着が得られる。また、この超砥粒ホイール１の砥粒層５の基材はガラスフェノール樹脂を含んでいるので、高い研削性能が得られる。また、砥粒層５の機械的強度も高くなる。
【００１８】
また、上記製造方法では、冷凍粉砕によって粒径１０μｍ以上３００μｍ以下の細かい粒径を有するガラスフェノール樹脂の粉末を準備しているので、台金３及び砥粒層５の成型性を更に良くすることができる。ガラスフェノール樹脂粉末の粒径が３００μｍを超えると、特に、砥粒層５の成型性が悪くなり機械的強度が十分に得られない場合がある。また、ガラスフェノール樹脂粉末の粒径を１０μｍ未満とすると、冷凍粉砕工程に時間がかかりすぎる。また、台金３及び砥粒層５の材料として、同じ種類及び同じ粒径のガラスフェノール樹脂粉末を用いることにより、台金３と砥粒層５との接着性がより向上する。また、この超砥粒ホイール１は、ガラスフェノール樹脂からなる台金３を備えるので、アルミ製台金をもつ超砥粒ホイールに比べて、軽量化が図られ、研削音も静かである。
【００１９】
以下、上述した超砥粒ホイール１を用いて、本発明者らが行った第１及び第２の研削試験について説明する。
【００２０】
（第１研削試験）
第１研削試験では、上述した超砥粒ホイール１の構成を有するテストホイール（１）を用いて被研削材の研削を行った。テストホイール（１）の仕様は、下表１に示す通りである。また、この試験では、テストホイール（１）との比較のため、砥粒層の基材としてセラミック専用レジンボンドを用いた従来のホイール（２）についても同様の研削を行った。この従来のホイール（２）の仕様も、下表１に示している。
【表１】
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【００２１】
また、研削の条件は以下の通りである。
被研削材：炭化珪素系セラミック（100W-100L）
加工方式：湿式バイアス研削
ホイール周速：３０ｍ／ｓｅｃ
切込み：４０μｍ／ｐａｓｓ
左右速度：１０ｍ／ｍｉｎ
前後速度：７０ｍｍ／ｍｉｎ
【００２２】
上記第１研削試験の結果、図６に示すように、テストホイール（１）は、従来のホイール（２）に比べて切れ味が約１７％向上している（法線研削抵抗が低い）。また、図７に示すように、テストホイール（１）は、従来のホイール（２）に比べてホイール摩耗量が約４０％少なく、寿命が向上している。以上の結果より、上述の超砥粒ホイール１によれば、砥粒層の基材としてセラミック専用レジンボンドを用いた従来のホイールに比べて、切れ味の向上及び寿命が向上が図られることが判る。
【００２３】
（第２研削試験）
第２研削試験では、上述した超砥粒ホイール１の構成を有するテストホイール（１１）を用いて被研削材の研削を行った。テストホイール（１１）の仕様は、下表２に示す通りである。また、この試験では、テストホイール（１１）との比較のため、砥粒層の基材としてセラミック専用レジンボンドを用いた従来のホイール（１２）、及び砥粒層の基材としてセラミック用ビトリファイドボンドを用いた従来のホイール（１３）についても同様の研削を行った。これらの従来のホイール（１２），（１３）の仕様も、下表２に示している。
【表２】
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【００２４】
また、研削の条件は以下の通りである。
被研削材：窒化珪素系セラミック（25W-21T-150L、但し、25W-150Lの面を研削面とした）
加工方式：湿式バイアス研削
ホイール周速：２５ｍ／ｓｅｃ
切込み：５０μｍ／ｐａｓｓ
左右速度：１０ｍ／ｍｉｎ
前後速度：１００ｍｍ／ｍｉｎ
【００２５】
上記第２研削試験の結果、図８に示すように、テストホイール（１１）は、従来のホイール（１２）に比べて切れ味が劣る（法線研削抵抗が高い）が、従来のホイール（１３）と同様の切れ味を有している。また、図９に示すように、テストホイール（１１）は、従来のホイール（１２），（１３）に比べてホイール摩耗量が少なく、寿命が向上している。また、図１０に示すように、テストホイール（１１）により研削された被研削材の面粗さは、従来のホイール（１２），（１３）に比べて小さくなっている。
【００２６】
以上の結果より、上述の超砥粒ホイール１によれば、砥粒層の基材としてセラミック専用レジンボンドを用いた従来のホイールに比べて、遜色のない切れ味を示すことが判る。また、砥粒層の基材としてセラミック専用レジンボンドやセラミック専用ビトリファイドボンドを用いた従来のホイールに比べて、超砥粒ホイール１は、寿命が向上し、被研削材の面粗さを小さくすることができることが判る。
【００２７】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、超砥粒ホイール１は、ストレート型ホイールであったが、本発明は、他の形状の超砥粒ホイールにも適用が可能である。例えば、他の形状のホイールとしては、図１１（ａ），（ｂ）に示すカップ型ホイール５１が例として挙げられる。このカップ型ホイール５１は、底部に軸穴３ａが形成されたカップ型の台金５３と、この台金５３の先端面上に設けられた砥粒層５５とを備えている。また、超砥粒ホイール１では、台金３の材料をガラスフェノール樹脂１００％としているが、ガラスフェノール樹脂以外をも含む混合物を台金３の材料としてもよい。
【００２８】
また、超砥粒ホイール１では、潤滑剤として機能する二硫化タングステン及び多孔質珪酸カルシウムを、砥粒層５に加える充填剤として用いたが、ホイールに要求される機能に合わせて他の充填剤を用いることも可能である。また、充填剤の混合割合を適宜変更してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る超砥粒ホイールの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の超砥粒ホイールの断面図である。
【図３】図１の超砥粒ホイールの製造方法を示すための金型の断面図である。
【図４】図１の超砥粒ホイールの製造方法を示すための金型の断面図である。
【図５】図１の超砥粒ホイールの製造方法を示すための金型の断面図である。
【図６】第１研削試験の各超砥粒ホイールにおける累積研削量に対する法線研削抵抗を示すグラフである。
【図７】第１研削試験の各超砥粒ホイールにおける研削比及びホイール摩耗高さを示すグラフである。
【図８】第２研削試験の各超砥粒ホイールにおける検索料に対する法線研削抵抗を示すグラフである。
【図９】第２研削試験の各超砥粒ホイールの直径摩耗量を示すグラフである。
【図１０】第２研削試験の各超砥粒ホイールによる被研削材の面粗さを示すグラフである。
【図１１】（ａ）はカップ型ホイールの斜視図であり、（ｂ）はその断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１，５１…超砥粒ホイール、３，５３…台金、５，５５…砥粒層。
【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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【図１０】
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【図１１】
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