(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥粒物品がビトリアス結合剤３〜２５ vol％、ＭＣＡ砥粒３〜５６vol％、および開いた気孔率２８〜６８vol％を含み、その砥粒物品における実質的にすべての開いた気孔は、オイル：ワックスの質量比が３：１〜１：４であるオイルおよびワックスの均一混合物からなる潤滑剤成分で含浸されている、精密研削のための砥粒物品。
【請求項２】
砥粒物品がＭＣＡ砥粒１０〜５６ vol％を含み、そのＭＣＡ砥粒は焼結された、種結晶入りのゾル−ゲルアルミナ砥粒および焼結された、種結晶の入っていないゾル−ゲルアルミナ砥粒ならびにそれらの組み合わせから本質的になる群から選ばれる請求項１記載の砥粒物品。
【請求項３】
オイルおよびワックス混合物中のワックスがカルナウバワックスである請求項１記載の砥粒物品。
【請求項４】
オイルおよびワックス混合物中のワックスが、少くとも１つのＣ１６〜Ｃ２４脂肪族化合物を、大部分含む脂肪族化合物の混合物である請求項１記載の砥粒物品。
【請求項５】
オイルおよびワックス混合物中のワックスが、ポリエチレンワックスである請求項１記載の砥粒物品。
【請求項６】
オイルおよびワックス混合物中のワックスが、少くとも１２個の炭素原子の炭化水素鎖を有する脂肪酸エステルを含む請求項１記載の砥粒物品。
【請求項７】
オイルおよびワックス混合物中のオイルが、硫化切削オイル添加物を含有し、その量が、少くともオイルの１０wt％である請求項１記載の砥粒物品。
【請求項８】
（ａ）ワックスの軟化点よりも高い温度で、オイル２０〜７５wt％およびワックス２５〜８０wt％を混合して、均一に混合された潤滑剤成分を形成すること；
（ｂ）ビトリアス結合剤３〜２５vol％、砥粒３〜５６vol％および開いた細孔２８〜６８vol％を含む砥粒物品を供給すること；
（ｃ）潤滑剤成分が液体状態である温度に潤滑剤成分を加熱すること、および潤滑剤成分を液体状態に保持すること；
（ｄ）液体潤滑剤成分の温度よりも２０〜３０℃高い温度に砥粒物品を加熱すること；
（ｅ）砥粒物品を液体潤滑剤成分に浸すことにより、砥粒物品を液体潤滑剤成分と接触させること；
（ｆ）砥粒物品を、潤滑剤成分で均一に含浸するために液体潤滑剤成分との接触を維持する間に、砥粒物品をガス同伴を避けるために有効な速度で回転させること；
（ｇ）砥粒物品が実質的にすべての開いた細孔を満たすのに有効な量の潤滑剤成分を吸収した後に、砥粒物品を潤滑剤成分との接触から解くこと；
（ｈ）細孔内に含浸された液体潤滑剤成分を均一に固化するために砥粒物品を冷却する間に、砥粒物品を回転させ続けること、の段階を含む、精密研削のための砥粒物品の製造方法。
【請求項９】
ワックスがカルナウバワックスであり、オイルが潤滑剤成分の少くとも６０wt％である請求項８記載の方法。
【請求項１０】
（ａ）ビトリアス結合剤３〜２５ vol％、ならびに本質的にオイル２０〜７５wt％およびワックス２５〜８０wt％からなる潤滑剤成分を含有する細孔を有するＭＣＡ砥粒３〜５６vol％、を含み、かつ開いた気孔率２８〜６８vol％を有する砥粒物品を供給すること；そこで、該オイルは硫化切削オイル添加剤を含有し、潤滑剤成分は研磨時に冷却および潤滑するのに有効な量で存在する量；そして、
（ｂ）金属工作物の表面を硫黄のない、研削液中に連続的に浸す間に、表面が精密研削仕上げを得るまで、砥粒物品を該加工物と移動接触させ、そして表面は実質的に熱損傷がないこと、
の段階を含む、精密研削方法。
【請求項１１】
硫化切削オイル添加剤の量が砥粒物品の潤滑剤成分におけるオイルの１０〜４０wt％である請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
（ａ）ビトリアス結合剤３〜２５ vol％、ＭＣＡ砥粒３〜５６vol％、および開いた細孔２８〜６８vol％を含む砥粒物品を供給すること、そこで砥粒物品の実質的にすべての開いた細孔は、オイル：ワックス質量比が３：１〜１：４である、オイルおよびワックスの混合物よりなる研磨時に冷却および潤滑するのに有効な量の潤滑剤成分で含浸されている；
（ｂ）砥粒物品を、表面が精密研削仕上げを得るまで、乾燥加工物と移動接触させること；それにより加工物の表面は実質的に熱的損傷を受けていない、
の段階を含む、乾式精密研削方法。
【請求項１３】
オイルおよびワックスの混合物中のオイルが硫化切削オイル添加剤を含有し、その量が、砥粒物品の潤滑剤成分におけるオイルの１０〜４０wt％である請求項１２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、精密研削（ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  ｇｒｉｄｉｎｇ）のための研磨工具（ａｂｒａｓｉｖｅ  ｔｏｏｌｓ）に関する。特に、本発明は、特に乾式研削（ｄｒｙ  ｇｒｉｎｄｉｎｇ）工程における研削性能を向上させるために潤滑剤成分を含浸されたヴィトリファイド固定（ｖｉｔｒｉｆｉｅｄ  ｂｏｎｄｅｄ）研磨工具に関する。
【０００２】
精密研削作業は、かなりの高速で物品から金属を除去し、特定の大きさと表面品質を有する、精密に形削りされた仕上げ物品を得る。精密研削の通常の例は、精密な公差に、軸受け要素（ｂｅａｒｉｎｇ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ）を仕上げ研削すること（ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ）およびエンジン部品を切削加工（ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）することを含む。研削液（Ｃｏｏｌａｎｔｓ）および潤滑剤が、金属部品の精密研削の効率を改良するのに使用されることが多い。
【０００３】
冷却および潤滑の「湿式（“ｗｅｔ”）法は、切削の間、研削帯域を、新しい、もしくは循環する多量の低温液体に浸すこと（ｂａｔｈｉｎｇ）を含む。通常、その液体は低濃度の処理助剤（ｐｒｏｃｅｓｓ  ａｉｄｓ）を含有する水性組成である。その液体は研削帯域の温度を低下させ、工具および加工物を熱的劣化から保護する。さらにそれは、砥粒間の間隙を充填させるか、もしくは粒子表面に密着させると砥粒を目つぶしさせる切りくず（ｓｗａｒｆ）を流し去るために工具を洗い流す。
【０００４】
湿式研削には多くの不利がある。少し述べると、その工程は、作業するのに面倒である；液体は再使用のために回収されるか、または環境的に健全な方法で廃棄されなければならない；処理助剤の存在は回収の困難さの一因となり、そして作業コストを増大させる；水性液体は切削機械類の部品を腐食しうる；および液体は非常に冷たい、外界環境で作業するには不快である。
【０００５】
さらに精密研削は「乾式」（“ｄｒｙ”）法でも行なわれ得る。液体の洗浄流は研削帯域に外部で使用されない。ステンレス鋼のような、熱に敏感な、もしくは研削が困難な金属を乾式研削するために、研削帯域を潤滑するのが望ましいままである。この潤滑を得るために、潤滑剤は、従来、砥石の面に固体潤滑剤を周期的に使用することにより、または選ばれた添加剤でビトリアス（ｖｉｔｒｅｏｕｓ）研磨工具におけるような適切な砥石の細孔を充填することにより、局部的な研削部位に供給されていた。硫黄のような化学薬品、および他の潤滑充填剤が用いられた。これらの添加剤は、砥石の目づまり（ｌｏａｄｉｎｇ）および目つぶれ（ｇｌａｚｉｎｇ）を減少させ、工具にもっと自由な切削をさせ、そして焼け（ｂｕｒｎ）の発生を減少させる。添加剤は、添加剤の熱的劣化を防止し、工具製造の間、砥石の適切な形成をさせるために、結合剤の焼成の後に、砥石に添加されるのが通常である。
【０００６】
乾式研削は、潤滑剤が直接に研削帯域に付着されるので、非常に少ない潤滑剤が消費されるという有利な特徴を提供する。さらに、潤滑剤は、冷却水中で研削帯域に導入されないので、水溶性である必要はない。不幸にも、細孔に置かれる添加剤、特に低粒度液体は、長期間は研磨工具内に保持されない。それらは、長い期間の持続の後に砥粒中に不均一に分配される傾向があり、それらは時間とともに砥石から部分的に、もしくは完全にしみ出ることができる。高速で作業される砥石を用いる乾式精密研削の重要な使用において、遠心力は、細孔にとどまる（ｐｏｒｅ−ｒｅｓｉｄｅｎｔ）低粘度液体添加物を追い出す傾向にある。追い出された添加剤は、作業場をばちゃばちゃ音をたて、研削を助けるために研削部位で利用できる添加剤の量を空にする。ビトリアス固定砥石を供給するのが望ましい。それは、主に低粘度潤滑剤を均一に分布された濃度で装填され、しかもそのような潤滑剤を、砥粒の全寿命にわたり研削部位に届けることができる。
【０００７】
種々の材料が研削性能を改良するために、多孔質研磨工具に対する添加剤として提案されている。パラフィンワックスはそのような材料の例である。たとえば、 Katzensteinの米国特許第１，３２５，５０３号明細書を参照されたい。パラフィンワックスは比較的低温でべとつくようになり、砥石の面への装填に、精密研削工程での望ましくない特徴を引き起しやすい。ステアリン酸材料は、パラフィンワックスよりも優れていると、A. Kobayashiらの「Ａｎｎａｌｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｃ．Ｉ．Ｒ．Ｐ．」Ｖｏｌ．ＸIII,４２５〜４３２頁（１９６６）で報告されている。
【０００８】
Kunimasaの米国特許第４，１９０，９８６号明細書は、研削効率の向上および加工物焼けの減少は、レジン固定砥石に、高級脂肪族酸および高級アルコールの加熱混合物を添加することにより達成されうることを教示する。その特許は、レジン固定工具と違って、ヴィトリファイド固定工具は、研削効率の改良を示さないことを開示する。ヴィトリファイド固定工具においては、添加剤は潤滑剤としてのみ作用すると報告されており、研削効率を改良することは観察されなかった。
【０００９】
Barattoの米国特許第３，５０２，４５３号明細書は、尿素−ホルムアルデヒドカプセル中にカプセル化されたＳＡＥ２０オイルのような潤滑剤を充填された中空球を含むレジン固定研磨工具を開示する。黒鉛は、 Siouiの米国特許第３，６６４，８１９号明細書に開示されているレジン固定超砥石工具において使用される。黒鉛は、乾式研削操作の間、研削効率を改良し、加工物を潤滑する。
【００１０】
Wirthの米国特許第４，２３９，５０１号明細書は、亜硝酸ナトリウム、ならびにパラフィン、ろう（ｃｅｒａｔｅ）およびステアリン酸もしくは微結晶性ワックスの組合わせの切削表面への使用を教示する。
硫黄は、金属部品の精密研削のための優れた潤滑剤であることが知られている。M. A. Younisらの「Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＣＳＭＥ」Ｖｏｌ．９，Ｎｏ．１，３９〜４４頁（１９８５）において、硫黄は、砥石に含浸される研削助剤（ｇｒｉｄｉｎｇ  ａｉｄｓ）としてワックスおよびワニスより優れていると報告された。しかし、硫黄装填工具、特に高回転速度砥石を使用する従来の試みは、問題が多かった。研削温度における燃焼のために、硫黄含有研磨工具は湿式研削工程でのみ使用される。短い作業のみの後に、度々、遠心力は研削砥石内で硫黄を再分配させやすい。硫黄は比較的高い密度を有するので、砥石は、不安定となり、ガタガタ鳴り（ｃｈａｔｔｅｒ）はじめ、そして精密研削に使用できなくなる。
【００１１】
硫化切削オイルは、バランスの問題を避けるために硫黄含浸砥石の代替として使用されているが、そのオイルは通常、低粘度である。したがって、そのようなオイルを装填した砥石は上述の不利を受ける。
湿式研削は、硫黄にもとづく処理助剤を使用するときには高速での精密研削の好ましい方法である。硫黄は、水に溶解しうる、もしくは分散しうる、低粘度金属切削オイルの形で通常用いられ、研削助剤と混合される。これは非常に非効率的な硫黄の使用である。なぜなら過剰量の硫化オイルは、大量の液体である研削液に添加されなければならないからである。硫黄も環境的汚染であり、使われた研削液は廃棄の前に、硫化物質を除去するために処理されなければならない。
【００１２】
このように、特に、硫黄および他の活性な研削助剤の環境的効果は処理が比較的困難であるので、精密研削作業のためのヴィトリファイド固定研磨工具での使用に、従来の研削添加剤は、どれも必ずしも十分に満足すべきものではなかった。
精密研削作業のための改良された研削助剤の必要性は、１９８０年代に、焼結されたゾルゲルアルミナ砥粒の導入とともにさらに深刻となった。結晶種を入れた、もしくは入れないゾルゲルアルミナ砥粒、さらには微晶質のアルファ−アルミナ（ＭＣＡ）砥粒と呼ばれる、を含む砥粒は、種々の材料に優れた研削性能を与えることが知られている。種々の用途でのこれらのＭＣＡ砥粒の製造、特徴および性能は、たとえば米国特許第４，６２３，３６４号、４，３１４，８２７号、４，７４４，８０２号、４，８９８，５９７号および４，５４３，１０７号明細書に記載されている。
【００１３】
ＭＣＡ砥粒の構造は、研削の間に砥粒の微小裂け目（ｍｉｃｒｏｆｒａｃｔｕｒｅ）を生じるように設計されている。微小裂け目の能力は、粒子全体を除去するよりも、一度に各砥粒粒子を部分的にすり減らさせることにより、砥粒の寿命を延長する。さらにそれは新しい砥粒表面をさらし、事実上研削の間に砥粒を自生作用（ｓｅｌｆ−ｓｈａｒｐｅｎ）させる。他の砥粒に関するその異常な作用のために、ＭＣＡ砥粒は、ヴィトリファイド固定工具を使用する乾式研削処理に用いられるとき、最小量の研削エネルギーで切削する能力により特徴づけられる。ＭＣＡ砥粒での乾式研削を開始するのに必要とされるしきい値動力は、本質的にゼロである。水にもとづく研削液を使用する湿式研削条件下で、ＭＣＡ砥粒は、研削を開始するのに必要とされる動力量に関して、同様には行なわれない。多くの精密研削操作は、乾式研削処理に耐えることができないので、ＭＣＡ砥粒でさえも、ＭＣＡ砥粒を含有するヴィトリファイド固定研磨工具のための研削液および研削助剤として有効な潤滑剤成分を開発する必要があった。本発明の潤滑剤成分は、湿式もしくは乾式研削処理のいずれにもＭＣＡ砥粒で有効である。
【００１４】
本発明は、ビトリアス結合剤３〜２５vol％、ＭＣＡ砥粒３〜５６vol％、および細孔２８〜６８ vol％を有し、砥粒物品の実質的にすべての開いた細孔は、オイル：ワックスの質量比が約３：１〜約１：４であるオイルおよびワックスの均一混合液からなる潤滑剤成分で含浸されているを含む、精密研削のための砥粒物品である。
【００１５】
精密研削のためのその砥粒物品は、
（ａ）ワックスの軟化点よりも高い温度で、オイル約２０〜７５wt％およびワックス２５〜８０wt％を混合し（ｂｌｅｎｄｉｎｇ）、均一に混合された潤滑剤成分を形成すること；
（ｂ）ビトリアス結合剤約３〜２５vol％、砥粒３〜５６vol％および細孔２８〜６８ vol％を含む砥粒物品を供給すること；
（ｃ）潤滑剤成分が液体状態である温度に潤滑剤成分を加熱すること、および潤滑剤成分を液体状態に保持すること；
（ｄ）液体潤滑剤成分の温度よりも２０〜３０℃高い温度に砥粒物品を加熱すること；
（ｅ）砥粒物品を液体潤滑剤成分に浸すことにより、砥粒物品を液体潤滑剤成分と接触させること；
（ｆ）砥粒物品を、潤滑剤成分で均一に含浸させるために液体潤滑剤成分との接触を維持する間に、砥粒物品をガス同伴を避けるために有効な速度で回転させること；
（ｇ）砥粒物品が実質的にすべての開いた細孔を満たすのに有効な量の潤滑剤成分を吸収した後に、砥粒物品を潤滑剤成分との接触から解くこと；
（ｈ）細孔内に含浸された液体潤滑剤成分を均一に固化するために砥粒物品を冷却する間に、砥粒物品を回転させ続けること、
の段階を含む方法により製造される。
【００１６】
加えて、本発明は、
（ａ）ビトリアス結合剤、ならびに本質的にオイル約２０〜７５wt％およびワックス２５〜８０wt％からなる有効量の潤滑剤成分を含有する細孔を有するＭＣＡ砥粒、を含む砥粒物品を供給すること；そこで、該オイルは有効量の硫化切削オイル添加剤を含む；そして、
（ｂ）金属工作物（ｍｅｔａｌ  ｗｏｒｋ  ｐｉｅｃｅ）の表面を硫黄のない、研削液中に連続的に浸す間に、表面が精密研削仕上げを得るまで、砥粒物品を該加工物と移動接触させること、
の段階を含む精密研削方法を提供する。
【００１７】
さらに、本発明は、
（ａ）ビトリアス結合剤３〜２５vol％、ＭＣＡ砥粒３〜５６vol％、および細孔２８〜６３ vol％を含む砥粒物品を供給すること、そこで砥粒物品の実質的にすべての開いた細孔は、オイル：ワックス質量比が約３：１〜約１：４である、オイルおよびワックスの混合物よりなる研磨時に冷却および潤滑するのに有効な量の潤滑剤成分で含浸されている；
【００１８】
（ｂ）砥粒物品を、表面が精密研削仕上げを得るまで、乾燥加工物と移動接触触させること；
それにより加工物の表面は実質的に熱的損傷を受けていない、
の段階を含む、乾式精密研削の方法を提供する。
焼成された砥粒構造は潤滑剤成分を充填されうる細孔を含むものでなければならない。
【００１９】
好適には、砥粒は、微晶質のアルファアルミナ（ＭＣＡ）砥粒である。「ＭＣＡ砥粒」（“ＭＣＡ  ａｂｒａｓｉｖｅ  ｇｒａｉｎ”）という用語は、焼結ゾルゲルセラミック材料を製造するための種結晶を入れる、もしくは入れない数多くの方法の１つにより製造される、特定の種類の緻密な、微晶質の、アルファ−アルミナ構造を有するアルミナ砥粒をいう。ここで使用するために好適な砥粒は、Saint-Gobain Industrial Ceramics Corporation (Worcester, MA)、および3M Corporation (Minneapolis, MN)から入手されうる。
【００２０】
ここで用いられるように、「焼結ゾル−ゲルアルミナ砥粒」(“sintered sol-gel alumina grains”）という用語は、ゲルを形成するために酸化アルミニウム・１水和物のゾルをコロイド溶液化すること、焼結するためにゲルを乾燥、焼成すること、そしてついで焼結ゲルを破砕し、ふるい分けし、大きさで分けて、アルファアルミナ微結晶でつくられた微晶質砥粒（たとえばアルミナが少くとも約９５％）を製造することを含む方法に得られるアルミナ砥粒をいう。
【００２１】
アルファアルミナ微結晶に加えて、さらに初期のゾルは、スピネル、ムライト、二酸化マンガン、チタニア、マグネシア、希土類金属酸化物、ジルコニア粉末もしくはジルコニア前駆体（さらに多くの量、たとえば４０wt％以上、を添加されうる）、もしくは他の両立しうる添加物、またはそれらの前駆体を１５wt％まで含有することができる。これらの添加物は、破壊じん性（ｆｒａｃｔｕｒｅ  ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ）、硬度、もろさ（ｆｒｉａｂｉｌｉｔｙ）、破壊力学（ｆｒａｃｔｕｒｅ  ｍｅｃｈａｎｉｃｓ）、もしくは乾燥挙動を変更するために含有されることが多い。
【００２２】
アルファアルミナ焼結ゾルゲル砥粒の多くの変更が報告されている。このクラス内のすべての砥粒は、ここで使用するのに適しており、ＭＣＡ砥粒という用語は少くとも９５％の理論密度およびビッカース硬度（５００ｇ）少くとも１８Gpa を有する少くとも６０％のアルファアルミナ微結晶を含むいかなる砥粒も含むと規定される。微結晶は、通常、種結晶入りの砥粒については約０．２〜約１．０μｍ、好適には０．４μｍ未満、の大きさの範囲にわたり、種結晶なしの砥粒については１．０より大きく約５．０μｍまでに及ぶ。
【００２３】
いったんゲルが形成されると、それは、プレス、成形もしくは押出のようないかなる都合のよい方法によっても形づくられることができ、ついで注意深く乾燥され、所望の形状の亀裂を生じていないボディを得る。ゲルは、形づくられ、焼成に適した大きさに切断され、もしくは都合のよい形状に単に展開され、通常はゲルの泡立ち温度より低い温度で乾燥されうる。溶媒抽出を含むいかなる脱水方法も、固体を形成するためにゲルの遊離水を除去するのに使用されうる。固体は、乾燥後に、所望の形状を形成させるために切断もしくは機械加工され、または粒子を形成させるために、ハンマーもしくはボールミルのような適切な手段で破砕もしくは破壊されうる。固体を粉砕するためのいかなる方法も使用されうる。形づくりの後に、乾燥ゲルは仮焼され、本質的にすべての揮発分を除去し、砥粒の種々の成分をセラミック（金属酸化物）に変換する。乾燥ゲルは、遊離水および大部分の結合水が除かれるまで、通常、加熱される。ついで、仮焼された材料は加熱により焼結され、実質的にすべての酸化アルミニウム・１水和物がアルファアルミナ微結晶に変換されるまで、適切な温度範囲内に保持される。
【００２４】
種結晶を入れたゾル−ゲルアルミナについては、核生成部位は、酸化アルミニウム・１水和物分散体において、意図的に導入されるか、もしくはその場で創り出される。分散体における核生成部位の存在は、アルファアルミナが生成され、非常に細かな結晶構造を生じる温度を低下させる。適切な種結晶はこの分野で周知である。通常、それらはアルファアルミナとできるかぎり近い結晶構造および格子定数を有する。使用されうる種結晶は、たとえば、粒状アルファアルミナ、アルファ酸化鉄（III)（Ｆｅ2 Ｏ3 ）、およびアルファアルミナもしくはアルファ酸化鉄（III)の前駆体を含み、それらの前駆体はアルミナ・１水和物がアルファアルミナに変換する温度より低い温度で、それぞれアルファアルミナもしくはアルファ酸化鉄（III)に変換する。しかし、これらの種結晶の種類は、例示であり、限定されるものではない。有効な種結晶粒子は、好ましくはμｍ以下の大きさである。
【００２５】
好適には、もし種結晶入りのゾル−ゲルアルミナが使用されると、種結晶材料の量は、水和アルミナの約１０wt％を超えるべきではなく、通常約５wt％を超える量に利益はない。もし種結晶が十分に細かい（表面積約６０ｍ2 ／ｇ以上）と、好ましくは約０．５〜１０wt％、もっと好ましくは約１〜５wt％の量が使用されうる。種結晶は、さらに、アルファアルミナが生成するよりも低い温度で活性種結晶形に変換される前駆体の形でも添加されうる。
【００２６】
種結晶を入れないゾル−ゲルアルミナ砥粒も使用されうる。この砥粒は、種結晶粒子の導入を除けば上述と同一の方法により製造されうる。十分な希土類金属酸化物もしくはそれらの前駆体が、焼成後に少くとも約０．５wt％、好適には約１〜３０wt％の希土類金属酸化物を供給するために、ゾルもしくはゲルに添加されうる。ＭｇＯのような他の結晶調節剤が、ここで用いられるゾルゲルアルミナ砥粒を製造するために使用されうる。
【００２７】
本発明による使用に好適なＭＣＡ砥粒は、Leitheiserら（米国特許第４，３１４，８２７号）；Schwabel（米国特許第４，７４４，８０２号）；Cottringerら（米国特許第４，６２３，３６４号)；Bartelsら（米国特許第５，０３４，３６０号)；Hiraiwaら（米国特許第５，３８７，２６８号）；Hasegawaら（米国特許第５，１９２，３３９）およびWinkler(米国特許５，３０２，５６４号）に記載されるように、種結晶入り、もしくは、なしのゾルゲルアルミナ砥粒から選ばれ、それらの開示は引用によりここに組入れられる。
【００２８】
本発明の研磨工具は、ＭＣＡ砥粒、ビトリファイド結合剤を含み、通常工具には２８〜６８ vol％の細孔があり、任意に１つ以上の２次的な砥粒、充てん剤および／または添加物を含む。研磨工具は、ＭＣＡ砥粒３〜５６ vol％、好ましくは１０〜５６ vol％を含む。工具に使用される砥粒の量、および２次的な砥粒の％は、広く変動しうる。本発明の研磨工具の組成は、好ましくは、全砥粒含量約３４〜約５６vol％、もっと好ましくは約４０〜約５４vol％、そして最も好ましくは約４４〜約５２ vol％を含む。
【００２９】
ＭＣＡ砥粒は、好ましくは、工具の全砥粒の約５〜約１００ vol％、もっと好ましくは、工具の全砥粒の約３０〜約７０ vol％を供給する。
２次的な砥粒が使用されるとき、そのような砥粒は好ましくは工具の全砥粒の約０．１〜約８０vol％、もっと好ましくは約３０〜約７０vol％である。使用されうる２次的な砥粒は、酸化アルミニウム、アルミナジルコニア、炭化ケイ素、立方晶系窒化ホウ素、ダイアモンド、フリントおよびガーネット粒、ならびにそれらの組合わせを含むが、これらに限定されない。
【００３０】
研磨工具の組成物は、工具の潤滑剤成分を所持するための細孔を含有する。本発明の研磨工具の組成物は、好ましくは開いた細孔約２８〜約６３ vol％、もっと好ましくは約２８〜約５６vol％、そして最も好ましくは約３０〜約５３vol％を含む。多孔性は、研磨工具を製造するために用いられる材料の天然充填密度により創出される固有の間隔により、または固有の間隔ならびに、中空ガラスビード、破砕クルミ殻、プラスチックもしくは有機化合物ビード、発泡ガラス粒子、発泡アルミナおよびそれら組合わせを含む（しかし限定されない）従来の細孔を引き起す媒体の研磨工具への添加の組合わせにより、形成されうる。多孔性は２つの種類からなる：開いた多孔性および閉じた多孔性である。閉じた多孔性は、研磨工具に、添加される閉じられた壁スペーサ物質である、発泡アルミナおよび他の中空体をたとえば添加することにより形成される。開いた多孔性は工具内に持っている間隙領域であり、工具本体の中外に、空気および他の流体の流通を許すものである。開いた多孔性は、成形、プレスおよび焼結の間に、成分の間隔を制御することによっても、および／またはたとえば有機材料粒子のような、ビトリファイド結合剤の焼成の間に燃えつきて結合剤に間隙を残す細孔形成材料を使用することによっても創出される。ここで用いられるように、「開いた多孔性」は、本発明の潤滑剤成分で含浸しうる相互に連結された多孔性である。
【００３１】
本発明の研磨工具は、ビトリアスもしくはガラス状結合剤で固定される。使用されるビトリアス結合剤は、本発明の研磨工具の精密研削性能に著しく寄与する。ＭＣＡ砥粒については、低温焼成温度結合剤が、ＭＣＡ砥粒性能の減少を引き起こす砥粒表面の熱損傷を避けるのに好適である。ＭＣＡ砥粒に適した結合剤の例は、米国特許第４，５４３，１０７号；第４，８９８，５９７号；第５，２０３，８８６号；第５，４０１，２８４号；第５，５３６，２８３号；および第５，８６３，３０８号明細書に開示されている。これらの結合剤の使用に適した原料は、ケンタッキーボールクレーＮｏ．６、カオリン、アルミナ、炭酸リチウム、ホウ砂・５水和物、もしくはホウ酸およびソーダ灰、フリントおよびウォラストナイトを含む。フリットは原料に加えてもしくは原料の代わりに使用されうる。組み合わせのこれらの結合剤材料は、好ましくは少くとも次の酸化物を含む：ＳｉＯ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 ，Ｎａ2 Ｏ，ＬｉＯ2 、およびＢ2 Ｏ3 。
【００３２】
潤滑剤成分はワックス状材料であり、ビトリファイド固定研磨工具を含浸するための適合性、ならびに湿式および乾式研削において、ＭＣＡ砥粒の研削性能を向上させる有効性、に対して選ばれる。潤滑剤成分は、オイルおよびワックスの混合物である。オイルは通常、低粘度、非極性、疎水性の液体である。オイルは、主に潤滑する能力、もしくは他に、研削中に工具および加工物の表面を処理能力に対して選ばれる、さらにオイルは研削帯域を冷却しうる。この分野で知られる多くの潤滑および金属加工オイルが使用されうる。本発明に使用される代表的オイルは、ナフテン油およびパラフィン油のような長鎖炭化水素石油もしくは鉱油；なたね油、やし油、およびひまし油のような植物油を含む、室温で液体であるトリ−、ジ−およびモノグリセリド；ならびにまっこう鯨油のような動物油、を含む。
【００３３】
さらにオイルは、硫化された、脂肪油、脂肪酸および脂肪酸エステル；塩素化された、エステルおよび脂肪酸；クロロスルホン化された添加物；およびそれらの混合物のような、ある化学的活性物質、摩擦改質剤、および極圧（ｅｘｔｒｅｍｅ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）潤滑剤を、研削帯域に運ぶ内部媒質（ｉｎｔｅｒｎａｌ  ｖｅｈｉｃｌｅ）として役立つ。Ｔｒｉｍ（登録商標）ＯＭ−３００金属加工（ｍｅｔａｌｗｏｒｋｉｎｇ）流体は、Master Chemical Corporation（Perrysburg, Ohio)から入手しうる好適な市販オイルである。それは、石油オイル、硫化ラードオイル、塩素化アルケンポリマーおよび塩素化脂肪酸エステルを含むと考えられる。
【００３４】
潤滑剤成分の第２の重要成分は、オイルと両立しうるワックスである。ここで用いられるように、「ワックス」は、長鎖脂肪族の酸素含有部分を有するある炭化水素物質、任意に、脂肪族のエステル、アルコール、酸、アミドもしくはアミンまたはアルキル酸リン酸塩グループのような、室温で固体状態を有する疎水性材料（すなわち、融点および軟化点が３０℃を超える、好ましくは４０°を超える、最も好ましくは５０℃を超える）をいう。
【００３５】
ワックスは、グリセロール以外のアルコールとの脂肪酸エステルを含む化学的クラスとして規定され、それによって、グリセロールとの脂肪酸エステルであるオイルおよび脂肪と対照をなす。比較的高分子量の飽和炭化水素（たとえば、少くともＣ１２の脂肪族鎖）および脂肪族アルコール（たとえば、少くともＣ１２の脂肪族鎖）が、ここで用いられる好適なワックスである。本発明で使用されるワックスは、多数のＣ１２〜Ｃ１８の脂肪族基を含む。製造の容易さのために、好適なワックスは約３５〜１１５℃の軟化点温度を有する（Ｒｉｎｇ−ａｎｄ−Ｂａｌｌ装置軟化点試験法；ＡＳＴＭ  Ｅ２８−６７，１９８２）ので、それらはオイルと混合するために加熱すると流動するが、室温ではまだ固体もしくは粘性のゲルのままである。ワックスはいくらかの冷却および潤滑を果たすが、その主な作用は、オイルをカプセル化してオイルが砥粒から漏れ出し、もしくは研削の前に砥粒内で再分配するのを防止し、研削部位でオイル膜を強化することである。たとえば、カルナウバワックス、ポリエチレンワックス、Ａｃｃｕ−Ｌｕｂｅワックス（ゲルもしくは固体の形であり、Norcross, GeorgiaのITW Fluid Products Group から入手しうる長鎖脂肪族アルコールを含む市販混合物である）およびＭｉｃｒｏ−Ｄｒｏｐワックス（Pewaukee, WIのTrico Mfg. Corp.から入手しうる長鎖脂肪酸を含む製品である）、ならびにこれらのワックスの混合物のような、多くの天然および合成ワックスが使用されうる。
【００３６】
ビトリアス固定砥粒物品を含浸するために、ワックスは溶融まで加熱され、加熱オイルは、均一な混合物が得られるまで、穏やかな撹拌下にワックスに添加される。その液体オイル／ワックス混合物は、直接に砥粒に含浸されうるか、もしくは混合物は次の再溶融および含浸のために冷却され固体となりうる。潤滑剤中のワックスに対するオイルの割合は、砥粒からオイルを漏れ出させることなく、できるだけ多く冷却および潤滑のためのオイルを供給しようとする要求により決定される。Ａｃｃｕ−ＬｕｂｅおよびＭｉｃｒｏ−Ｄｒｏｐワックスは比較的低い融点（たとえば５０℃未満）を有し、そしてワックスに対するオイル質量比が少くとも１：４で、オイル成分を含むと考えられる。このように、これらのワックスは、追加量のオイルに混合して、もしくはしないで、砥石を含浸する潤滑剤成分として使用されうる。
【００３７】
本発明の潤滑剤成分は、好ましくは少くとも５０wt％のオイルを含む。約８０wt％までのオイルは、室温で強固な固体混合物を供給するためにカルナウバワックスもしくはポリエチレンワックスと混合されうることがわかった。パラフィンワックスはオイルと適切な混合物を形成しない。したがって、カルナウバワックス（Ｂｒａｚｉｌワックスとも呼ばれ、脂肪酸鎖に約１２個の炭素原子を有する水酸化された不飽和脂肪酸のエステル、およびアルコールおよび炭化水素を含む混合物であり、軟化点が約８５℃である）およびポリエチレンワックス（軟化点約１１０．５℃である高分子量炭化水素）が、潤滑剤成分を製造するためにオイルと混合するための好適なワックスである。カルナウバワックスが最も好ましい。
【００３８】
ワックス中に少くとも約５０wt％のオイルの溶融混合物を製造することにより、ワックスが本発明の使用に適切であるか否かを容易に決定しうる。ついで、混合物は冷却される。もし冷却された混合物が均一な密度で固化し（すなわち、視覚検査による測定で、固まりになっていない）、そして室温で固化生成物がもろくて、可塑的ではなく曲げると折れるならば、選択された成分は、受け入れられる。
【００３９】
含浸温度でチキソトロピックな粘度特性を有するワックスは本発明の使用に好適である。このせん断希薄化（ｓｈｅａｒ  ｔｈｉｎｎｉｎｇ）特性は、研磨工具の製造の間、ならびに研削作業の間、有利である。好適なワックス、たとえばカルナウバおよびポリエチレンワックス、およびＡｃｃｕ−ＬｕｂｅおよびＭｉｃｒｏ−Ｄｒｏｐ製品は、製造および使用のための臨界的な温度範囲で、適切な粘度特性を有する。
【００４０】
ビトリアス固定研磨工具は従来法で形成される。たとえば、ＭＣＡ砥粒および結合剤混合物が未硬化砥石を製造するために型内に詰められ砥石プリフォームになる。ついで、未硬化砥石は加熱され結合剤を焼成する。未硬化ＭＣＡ砥粒および結合剤混合物も、混合され成型もしくは形づくられ、砥粒セグメントを形成する。焼成後に、セグメントは切削工具のコアに結合もしくは溶接されうる。
【００４１】
好適に砥石を含浸する方法において、オイル及びワックス混合物は、最も高い溶融ワックス成分の融点より高く加熱される。これは、たとえば、適切な温度に制御された液体熱伝達媒体浴中に浸された槽（ｔｒｏｕｇｈ）に混合物を置くことにより行なわれ得る。シリコーンオイルは受け入れられる媒体である。研磨工具も、含浸に先立ち、ワックスの融点より高い温度に加熱される。高温に維持されている間に、工具は混合物が砥粒の細孔に侵入するのに十分な時間、液体化されたオイル／ワックスの中に浸される。予熱された砥石は水平軸に取付けられ、約１０〜１５cm／ｓの線速のかなりゆっくりした周速度で回転されうる。ついで回転砥石は溶融したオイル／ワックス混合物中にゆっくりと低下し、もしくは混合物が上昇して砥石の砥粒部分を浸しうる。オイル／ワックス混合物に、細孔の含浸を阻害する空気を蒸気で運ばないように注意がなされるべきである。溶融オイル／ワックス混合物の水準は、好適には含浸水準より低く保持して、空気を逃がし、エアポケットを回避するようにするべきである。工具の重量は、十分なオイル／ワックスが工具により吸収されたときを測定するためにモニタされうる。代わりに、工具の視覚検査は、オイル／ワックス混合物が細孔に侵入するにつれて砥石におけるわずかな色の変化を示し、砥石全体が色を変化させたとき、処理は終了である。含浸が終了したとき、好ましくは砥石は混合物からゆっくり離れ、冷却される。好適には、砥石の潤滑剤成分のバランスのとれない分布が創り出されるおそれが減少するように冷却が終了するまで砥石は回転しつづけるべきである。
【００４２】
本発明の砥石を含浸する代替法において、砥石の平たい側は加熱プレート上に置かれ、オイル／ワックス混合物のかたまりは反対側の砥石の頂部側に置かれ、そして砥石の下のプレートは、オイル／ワックス混合物の溶融温度以上の温度に加熱される。砥石が加熱されるにつれて、オイル／ワックス混合物は、溶融し、重力の助けで、砥石の細孔内に拡散する。この方法の例では、Ａｃｃｕ−ｌｕｂｅ潤滑剤成分での５インチ（１２７mm）砥石の含浸は１００℃まで砥石を加熱することにより実施される。含浸は、青色のＡｃｃｕ−ｌｕｂｅ材料が円周まわりおよび砥石の底部でみられるようになる１０分間で終了する。この方法は空気の同伴を避け、均一に含浸された砥石を生じる。他の方法も、潤滑剤成分の、砥石の実質的にすべての細孔への均一な分散が得られるならば、本発明の砥石の製造のために使用されうる。
【００４３】
本発明は、ある代表的な、その実施態様例により例示されるが、そこですべての部、割合および％は、他に指示がなければ質量基準である。元来、ＳＩ単位で得られていない重量および測定の全ての単位はＳＩ単位に換算された。
【００４４】
実施例
実施例１
次の材料が実施例で使用された：
0003851086.tif 000002
【００４５】
オイル／ワックス混合試験比較例１
Ｐ．Ｅ．ワックス（９ｇ）の試料が、約１００℃で溶融され、固体硫黄１ｇが手で撹拌しながら溶融ワックスに添加された。硫黄はワックス中に分散しなかったが、ワックス中に浸されて単一の滴状物のままであった。この実験は、Ｐ．Ｅ．ワックスに代えて、カルナウバワックス、パラフィンワックス、Ａｃｃｕ−ＬｕｂｅゲルおよびＭｉｃｒｏ−Ｄｒｏｐワックスで繰りかえされた。カルナウバワックスは約８０℃に加熱され、他のワックスは約５０℃に加熱された。それぞれの場合において、硫黄はワックスと混合しなかった。このように、これらの硫黄／ワックスの組み合わせの試料は本発明の使用には受け入れられないものであった。
【００４６】
比較例２
十分な量のＯＭ−３００オイルが、ＯＭ−３００オイル濃度を１０wt％とするために、比較例１におけるように溶融されたパラフィンワックスに撹拌しながら添加された。溶液は室温に冷却された。視覚観察は、オイルおよびワックスは、あまり混合しなかったことを示した。混合生成物は、軟かく、したがって“弱い”と判定され、本発明での使用は受け入れ難いものであった。
【００４７】
潤滑剤成分１
比較例２の方法が、パラフィンワックスに代えてＰ．Ｅ．ワックスで繰りかえされた。ＯＭ−３００オイルは、よくＰ．Ｅ．ワックスと混合し、生成物は強固である、すなわち室温で、もろく、曲げると折れた。実験は混合物中の２５，４０、および５０wt％ＯＭ−３００オイルで、それぞれ繰りかえされた。それぞれの場合において、成分はよく混合した。５０wt％では、生成物はでこぼこの表面を有するようにみえたけれども。混合生成物はすべての濃度で強固と考えられ、本発明での使用に受け入れられるものであった。
【００４８】
潤滑剤成分２
比較例２の方法が、１０，２５，４０，５０，６０および７５wt％ＯＭ−３００オイルの濃度でカルナウバワックスで繰りかえされた。すべての混合物は本発明での使用に受け入れられるものであった。少くとも２５wt％を含む混合物が好ましかった。
【００４９】
潤滑剤成分３
比較例２の方法が、Ａｃｃｕ−Ｌｕｂｅゲルについて繰りかえされた。１０および２５wt％ＯＭ−３００オイルでの混合性生物は、本発明での使用に受け入れられるものと判断された。
【００５０】
潤滑剤成分４
比較例２の方法がＭｉｃｒｏ−Ｄｒｏｐワックスで繰りかえされた。１０および２０wt％ＯＭ−３００オイルでの混合生成物は、本発明での使用に受け入れられると判断された。
【００５１】
潤滑剤成分５
５０／５０wt％ＯＭ３００オイル／Ｐ．Ｅ．ワックス混合物が比較例１のように製造された。混合生成物は強固で受け入れられるものであったが、固まりのようにみえた。
【００５２】
潤滑剤成分６
５０／５０wt％ＯＡ−７７０オイル／カルナウバワックス混合物が、比較例１におけるように製造された。混合生成物は強固で、平滑であり、よく混合され、受け入れられるものであった。７５／２５wt％ＯＡ−７７０オイル／カルナウバワックスの混合生成物は、７５wt％ＯＭ−３００オイル／ワックス混合物と同様の結果が得られ、受け入れられるものであった。
【００５３】
潤滑剤成分７
５０／５０wt％ＯＡ−７７０オイル／Ｐ．Ｅ．ワックス混合物は、比較例１におけると同様に製造された。混合生成物は強固で、平滑にみえ、よく混合され、受け入れられるものであった。同様の効果が、Ｐ．Ｅ．ワックスと、ＯＡ−３７７オイルおよびＯＡ−７０２オイルとの５０／５０wt％混合物で、それぞれ得られた。
【００５４】
潤滑剤成分８
５０／５０wt％ＯＡ−７７０オイル／Ａｃｃｕ−Ｌｕｂｅワックス混合物が比較例１におけるように製造された。混合生成物は、かなり強固で、平滑にみえ、よく混合され、本発明での使用に受け入れられるものであった。同様の効果がＡｃｃｕ−ＬｕｂｅとＯＡ３７７オイルおよびＯＡ７０２オイルの５０／５０wt％混合物で、それぞれ得られた。Ａｃｃｕ−Ｌｕｂｅを含む潤滑剤成分は、Ｐ．Ｅ．もしくはカルナウバワックス成分よりも室温でもっと軟かく、本発明の砥粒に使用するのにより少く望ましいものであった。
【００５５】
潤滑剤成分９
２５／７５，５０／５０および７５／２５wt％のやし油およびカウナウバワックス混合物が比較例２におけるように製造され、よく混合され、本発明での使用に受け入れられることがわかった。同様な結果が、やし油とＡｃｃｕ−ＬｕｂｅゲルおよびＭｉｃｒｏ−Ｄｒｏｐワックスの２５／７５，５０／５０および７５／２５wt％混合物で、それぞれ得られた。Ａｃｃｕ−ＬｕｂｅもしくはＭｉｃｒｏ−Ｄｒｏｐのいずれかでの５０および７５wt％やし油で、混合物は室温でかなり軟かく、したがって５０wt％より少ないやし油を含む混合物よりも砥粒のための処理としての使用にはより少なく望ましいものであった。
【００５６】
潤滑剤成分１０
２５／７５，５０／５０および７５／２５wt％のひまし油およびカルナウバワックス混合物が比較例２におけるように製造され、よく混合され、本発明での使用に受け入れられることがわかった。同様な結果が、ひまし油と、Ａｃｃｕ−ＬｕｂｅゲルおよびＭｉｃｒｏ−Ｄｒｏｐワックスの２５／７５，５０／５０および７５／２５wt％混合物で、それぞれ得られた。Ａｃｃｕ−ＬｕｂｅもしくはＭｉｃｒｏ−Ｄｒｏｐのいずれかでの５０および７５wt％ひまし油で、混合物は室温でかなり軟かく、したがって５０wt％より少ないひまし油を含む混合物よりも砥粒のための処理としての使用には、より少く望ましいものであった。
【００５７】
潤滑剤成分１１
４０／６０，５０／５０，６０／４０，７０／３０および８０／２０wt％のなたね油およびカルナウバワックス混合物が比較例２におけるように製造され、よく混合され、本発明での使用に受け入れられることがわかった。同様な結果が、なたね油とＡｃｃｕ−ＬｕｂｅゲルおよびＭｉｃｒｏ−Ｄｒｏｐワックスとの同じｗ％の混合物でそれぞれ得られた。Ａｃｃｕ−ＬｕｂｅもしくはＭｉｃｒｏ−Ｄｒｏｐのいずれかでの５０wt％およびそれより多い量のなたね油で、混合物は室温でかなり軟かく、５０wt％より少ないなたね油を含む混合物よりも、砥粒のための処理として使用するには、より少く望ましいものであった。
【００５８】
これらの混合試験は、本発明の砥粒を含浸するのに適した潤滑剤成分は、選択されたワックスおよびオイルの簡易な加熱混合物として得られることを示す。カルナウバワックスおよびＰ．Ｅ．ワックスは、大量のオイルの最良のワックスキャリヤーであり、したがって本発明のオイル／ワックス混合物潤滑剤成分に使用するのに好適なワックスであった。
【００５９】
潤滑剤組成物は、ワックスを元素硫黄と混合することにより製造され得なかった。もし硫黄が使用されると、硫黄の分散を確実にするために切削油媒質に添加剤としてワックスに添加されなければならなかった。
パラフィンワックスは本発明の潤滑剤成分に使用するのは適さなかった。カルナウバワックスと違って、パラフィンワックスは粘性が大きく、砥石面の目づまり（ｌｏａｄｉｎｇ）を引き起す。加えて、パラフィンワックスは、オイル／ワックス混合物を形成するためにオイルと混合され得なかった。
【００６０】
ワックス降伏値（ｙｉｅｌｄ  ｖａｌｕｅ）および粘度測定
ワックス（パラフィン、カルナウバ、ポリエチレン、Ｍｉｃｒｏ−ｄｒｏｐおよびＡｃｃｕ−ｌｕｂｅワックス）が、２５℃および各ワックスの融点の間の５点の温度で、せん断速度の範囲にわたり粘度変化を試験された。試験は、Kayeness, Inc. (Honey Brook, PA)から入手したＫａｙｅｎｅｓｓ  Ｇａｌａｘｙ  IV毛管レオメータ（Ｃａｐｉｌｌａｒｙ  Ｒｈｅｏｍｅｔｅｒ）により行なわれ、下の表に示される抵抗値（ｆｏｒｃｅ  ｖａｌｕｅｓ）、ラム速度（ｒａｍ  ｒａｔｅｓ）およびせん断速度（ｓｈｅａｒ  ｒａｔｅｓ）で操作された。そのレオメータは１．０５mmオリフィス径を有する長さ８．００mmの試料毛管を備えていた。ワックスの粘度は式：η＝τ／γ（ここで、ηは粘度ポイズ、τはせん断応力kilodynes／cm2 、そしてγはせん断速度sec-1である）により、せん断応力および速度から計算された。各ワックスについて、直線的な関係が、試験された温度にわたって対数せん断速度（ｌｏｇ  ｓｈｅａｒ  ｒａｔｅ）および対数粘度値（ｌｏｇ  ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ  ｖａｌｕｅｓ）の間に存在した。
【００６１】
本発明の潤滑剤成分に使用するのに適したワックスは、せん断速度が試験された温度にわたり増加したときに、せん断希薄化（ｓｈｅａｒ−ｔｈｉｎｎｉｎｇ）（すなわちチキソトロピックな）粘度挙動で特徴づけられた。
0003851086.tif 000003
【００６２】
実施例２
研磨工具製造
次の方法はオイル／ワックス混合物で砥石を含浸するのに使用され、本発明による砥石処理の好適な方法を示す。
砥石１
ヒドリアス結合剤９．１２vol％、砥粒４８vol％および細孔４２．８８vol％を含む、商業的に製造されている砥石（５．１×０．５２×０．８７５インチ）（１２７．０×１２．７×２２．２mm）が選択された。砥石はアーバを含めて５５６．８８ｇであった。砥石は１５０℃に加熱され、ついで１７rev.／min.で回転され、そして１１０℃に保持された６０wt％ＯＭ−３００オイル／４０wt％カルナウバワックス混合物に約２〜５分間、部分的に浸された。オイル／ワックス混合物での砥石の回転は、含浸が視覚的に終了するまで続けられた。砥石はワックスから外され、室温まで冷却されたが、同一速度で回転させたままであった。含浸された砥石およびアーバの質量は６０５．９０ｇであった。砥石は約１５wt％の潤滑剤成分を吸収しており、その細孔は、実質的に潤滑剤成分で満たされていた。
【００６３】
砥石２
ビトリアス結合剤９．１２vol％、砥粒４８vol％および細孔４２．８８ vol％を含む砥石（５．１×０．５２３×０．８７５インチ）（１２７．０×１２．７×２２．２mm）が選択された。砥石は、アーバを除いて、３２３．５０ｇであった。砥石は１５０℃に加熱され、ついで１７rev.／min.で回転され、そして含浸が視覚的に終了するまで、１０６℃に保持された５０wt％ＯＡ７７０オイル／５０wt％カルナウバワックス混合物に部分的に、約２〜５分間、浸された。砥石はワックスから外され、室温まで冷却されたが、同一速度で回転されたままであった。含浸された砥石の質量は３７３．７４ｇであった。砥石は約１５wt％の潤滑剤成分を吸収しており、その開いた細孔は実質的に潤滑剤成分で満たされていた。
【００６４】
上述の方法により含浸された砥石の１つの断面が調製され、潤滑剤成分含浸において、視覚的に半径方向の変動がないのが観察された。このように、砥石の実質的にすべての開いた細孔は、本発明の砥石処理法を用いて、潤滑剤成分で均一に含浸されていた。
追加の砥石が、本発明を特徴づけ、規定するのに使用される、各オイル／ワックス成分により、同様な方法で製造された。砥石は、液体潤滑剤成分の温度より２０〜３０℃高い温度に加熱され、各潤滑剤成分は、ワックスが完全に溶融するまで加熱された（たとえばＰ．Ｅ．ワックスは１１０℃、カルナウバワックスは８５℃；そしてＡｃｃｕ−ＬｕｂｅおよびＭｉｃｒｏ−Ｄｒｏｐワックスは５０℃）。上述に類似した砥石組成については、本方法は、約１５wt％の潤滑剤成分を含有する、処理された砥石を生じた。
【００６５】
実施例３
研削試験
潤滑剤成分で処理された研磨工具は、乾式および湿式研削作業下で、未処理研磨工具と比較された。種結晶入りのゾルゲルアルミナ砥粒／ビトリファイド固定砥石（Norton Companyの市販ＳＧ８０−Ｋ８−ＨＡ４砥石）（５×０．５×０．８７５インチ）（１２７．０×１２．７×２２．２mm）、質量約３５６ｇ、の試料が試験のために選択された。
【００６６】
砥石試料（砥石９および１０）は、実施例１で製造された、５０wt％ＯＡ−７７０クロロスルホン化切削油添加剤および５０wt％カルナウバワックスよりなる潤滑剤成分混合物で含浸された。潤滑剤成分は、砥石２についての実施例２で述べられたように実質的に砥粒に含浸された。砥石９および１０に含浸された潤滑剤成分の質量はそれぞれ約５０ｇであった。砥石９は、下記の乾式円筒研削（ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ  ｇｒｉｎｄｉｎｇ）試験を実施するために使用された。砥石１０は、下記の湿式円筒研削試験を実施するために使用された。
【００６７】
これらの砥石のもう１つの試料（砥石１１）は、実施例２の方法により（砥石が１２０℃に加熱され、ワックスが８８℃であるのを除いて）、Ａｃｃｕ−Ｌｕｂｅゲル（約５０ｇ）で含浸された。処理された砥石は、下記のとおり加工物を乾式研削するのに使用された。これらの砥石の未処理試料（対照３−１および対照３−２）は、それぞれ研削液とともに、および無しで鋼加工物を研削するのに使用された。
【００６８】
研削条件
装置：Ｈｅａｌｄ  研削盤
モード：外面円筒プランジ研削
砥石：ＳＧ８０−Ｋ８−ＨＡ４（５×０．５×０．８７５インチ）
（１２７．０×１２．７×２２．２mm）
砥石速度：６５４２rpm(４３ｍ／ｓ）
工作物速度（Ｗｏｒｋ  ｓｐｅｅｄ）：１５０rpm(０．８ｍ／ｓ）
被削材：５２１００鋼、円筒材（Ｒｃ６０）
１０２mm径×６．３５mm厚さ
研削幅：６．３５mm
切込み（Ｉｎｆｅｅｄ）：直径方向に（ｏｎｄｉａｍｅｔｅｒ）０．７６mm
研削液：（使用するとすれば）Ｅ−２００研削液、H. M. Royal, Inc. (Trenton, N. J.)
目直しモード：回転ディスクダイアモンド
２４６６rpm
０．００５インチ／rev(０．１２７mm／rev)リード
０．００１インチ（０．０２５mm）直径方向の目直し深さ
試験は、加えた抵抗が２２〜１３３Ｎとなる切込み速度にわたって実施された。試験の詳細、および８８．９６Ｎの使用抵抗での研削の結果は表Ｉに示される。
【００６９】
結果は、外部で使用される研削液の不存在下で（すなわち乾式研削）、本発明の新規な砥石は、未含浸砥石よりも低い比エネルギー（ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｅｎｅｒｇｙ）で、比較的高いＧ−比（Ｇ−ｒａｔｉｏ）および比較的高い被研削性（Ｇｒｉｎｄａｂｉｌｉｔｙ）（Ｇ−比／比エネルギー）を生じた。湿式および乾式研削試験の両方において、新規な砥石は非含浸砥石のいずれよりも実質的に低い動力を消費した。外部で研削液を使用して作業する湿式研削試験において、新規な砥石の被研削性は、加えたすべての抵抗で非含浸砥石のそれと非常に類似していた。このように、本発明の砥石は、加工物の焼け（ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ  ｂｕｒｎ）が避けられねばならず、そして外部研削液が環境上もしくは他の理由で望ましくない研削作業に対して重要な改良を提供する。
【００７０】
0003851086.tif 000004
【００７１】
実施例４
研削試験
この例は、未処理の対照試料に比べて、種々の潤滑剤成分で処理された砥石の利点を説明する。カルナウバワックスが潤滑剤成分の１００wt％、または、ひまし油、やし油もしくはなたね油のいずれかと組み合わせて２０wt％で使用された。
【００７２】
試験砥石（Norton Companyの市販ＳＧ８０−Ｋ８−ＨＡ４砥石）が、実施例２に記載された方法により含浸された、対照および試験砥石は、種結晶入りゾルゲルアルミナ砥粒４８vol％、ビトリファイド結合剤９．１２vol％および細孔約４２．８８vol％を含んでいた。含浸後の砥石の質量は下に示される。
0003851086.tif 000005
カルナウバワックスにもとづく、処理された試料および対照試料は、次の条件で外直径研削（ｏｕｔｅｒ  ｄｉａｍｅｔｅｒ  ｇｒｉｎｄｉｎｇ）試験を、乾式研削で評価された。結果は表２に示される。
【００７３】
研削条件：
装置：Ｈｅａｌｄ  研削盤
モード：円筒プランジ研削
砥石：ＳＧ８０−Ｋ８−ＨＡ４（５×０．５×０．８７５インチ）
（１２７．０×１２．７×２２．２mm）
砥石速度：６２８０rpm(４２ｍ／ｓ）
工作物速度：１５０rpm(０．８ｍ／ｓ）
被研削物：５２１００鋼、丸材（Ｒｃ６０）
４．０インチ（１０１．６mm）Ｏ．Ｄ×０．２５インチ（６．３５mm）厚さ
研削液：なし
目なおしモード：回転ディスクダイイアモンド
０．００５インチ／rev(０．１２７mm／rev)リード
０．００１インチ（０．０２５mm）直径方向の目直し深さ
0003851086.tif 000006
0003851086.tif 000007
【００７４】
すべての処理された試料は、仕上げ面粗さにおいて未処理の対照試料に優れていた。比較的高い、加えた抵抗水準で、すべての処理された試料は、研削能率および動力パラメータのにおいて、未処理の対照試料に優れていた。未処理の対照試料は低目の、加えた抵抗水準で、比較的高いＧ−比を有していたが、Ｇ−比および研削速度はもっと抵抗が加えられると、急速に減少した。これは、本発明の砥石により大いに減少される精密研削作業で、著しく、望ましくない特徴である。特に、この乾式研削試験において、研削に必要とされる比エネルギーおよび被研削性（Ｇ−比／比エネルギー）は、未処理の砥石よりも処理された砥石は著しく優れている。
【００７５】
加えられたすべての抵抗で、オイル／ワックス成分試料の動力、Ｇ−比、仕上げ面粗さおよび被研削性は、１００％カルナウバワックス対照試料に類似しているか、もしくはわずかに良好であった。１００％カルナウバワックスで処理された砥石は、研削後に、加工物上に望ましくない、除去困難な残渣を残した。さらに、ワックス／オイル混合物も加工物に残渣を残したが、１００％ワックス残渣とは違って、ワックス／オイル残渣は、加工物から容易に取除かれた。カルナウバワックス残渣は、ある研削作業の間に、砥石面の目づまりを引き起こしうる。
【００７６】
実施例５
研削試験
この例は、硫黄含有オイルに対し、あるwt％範囲のカルナウバワックスを含む、潤滑剤成分で処理された砥石の、硫黄で処理された対照試料に比べての利益、を説明する。さらにこれらの試料は、添加剤なしに１：３の比のカルナウバワックスおよびオイルを含む潤滑剤成分と比較された。処理された砥石および対照は、硫黄で処理された対照砥石の燃焼を避けるために必要な湿式研削条件下にＩ．Ｄ．プランジ研削試験で試験された。
【００７７】
試験砥石（Norton Companyの市販ＳＧ８０−Ｊ８−ＶＳ砥石）（３．０×０．５×０．８７５インチ）（７６．０×１２．７×２２．２mm）が、実施例２に述べられた方法により含浸された。その砥石は、種結晶入りのゾル−ゲルアルミナ砥粒約４８ vol％、ビトリファイド結合剤７．２vol％および細孔約４４．８vol％を含む。含浸後の砥石の質量は下に示される。硫黄対照砥石は、Norton Company (Worcestor, MA)から入手された約１５wt％元素イオウで含浸された市販砥石（ＳＧ８０−Ｊ８−ＶＳ−ＴＲ２２）であった。
【００７８】
0003851086.tif 000008
【００７９】
研削条件：
装置：Ｈｅａｌｄ  ＣＦ＃２研削盤
モード：湿式Ｉ．Ｄ．プランジ研削
砥石：ＳＧ８０−Ｋ８ＶＳ（３×０．５×０．８７５インチ）（７６．０×１２．７×２２．２mm）
砥石速度：１１，３０７rpm(４４ｍ／ｓ）
工作物速度：１５０rpm(０．８ｍ／ｓ）
被削物：５２１００鋼（Ｒｃ６０）
（７．０×０．２５０×４．０インチ）（１７８．８×６．３５×１０１．６mm）
切込み：直径方向に１．５２４mm
切込み速度：（２つの設定）２．４４および４．８８mm／min
切削液：Ｔｒｉｍ（登録商標）透明研削液（脱イオン泉水で１：２０）、Master Chemical Corp. (Perrysburg, OH)
目なおしモード：回転ディスクダイアモンド
０．００５インチ／rev(０．１２７mm／rev)リード
０．００１インチ（０．０２５mm）直径方向目直し深さ
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湿式研削条件下で、本発明の砥石は、被研削性および比エネルギーの点で硫黄処理された砥石に優れており、研削に必要とされる動力および除去速度を含めて性能パラメータ間の望ましいバランスを示した。このように、本発明の砥石は、硫黄含浸砥石の代替として受け入れられる。
【００８０】
処理されたすべての砥石（ＯＭ−３００オイルで処理された砥石＃２２を除く）は被研削性において救理の対照砥石に優れていたが、同等の比エネルギー要求を有した。ＯＭ−３００オイルで処理された砥石２２の性能は、比較的高い切り込み速度で、わずかに劣るが、全体的な性能は受け入れられるものであった。ＯＭ−３００オイルは、ＯＭ−３７７オイルに比較して、ほんのわずかな量の硫黄を含むので、ＯＭ−３００オイルで処理された砥石は、硫黄が環境上問題である研削作業における使用について選択されよう。
【００８１】
実施例３で示されるように、もし処理もしくは未処理の砥石が、乾式研削条件下で試験されたら、オイルおよびワックスで含浸されたすべての砥石は、未処理の対照砥石よりも、ずっともっと高いＧ−比を示しそうであるし、さらにずっと少ない動力を消費したであろう。
本発明の特定の形態は実施例等における例示のために選択されたが、これらの説明は本発明のこれらの形態を説明するためになされたものであり、この説明は、請求の範囲で規定される本発明の範囲を限定するものではない。