JP2001205566A

JP2001205566A - 樹脂含浸ビトリファイド砥石およびその製造方法

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Publication number: JP2001205566A
Application number: JP2000017267A
Authority: JP
Inventors: Kenji Ito; 健二伊藤
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 2000-01-26
Filing date: 2000-01-26
Publication date: 2001-07-31
Also published as: US6450870B2; EP1120197A3; EP1120197A2; US20010018324A1

Abstract

(57)【要約】【課題】研削性能が損なわれたり製造上の不都合が発生
することなく、高能率研削が可能な樹脂含浸ビトリファ
イド砥石およびその製造方法を提供する。【解決手段】ビトリファイド砥石組織内に含浸させられ
たフェノール樹脂によって気孔が適度に埋められている
ので熔着や目詰まりの発生が好適に防止される。また、
フェノール樹脂は砥粒に比較して軟質であるので被削材
に対しては凹んだ状態となるため、砥粒の破砕や脱粒が
適度に行われて研削焼けも好適に防止される。また、フ
ェノール樹脂の含浸割合が空隙の10〜 95(体積%)の範囲
内の割合であってその空隙を埋め尽くしていないことか
ら、硬度が高くなり過ぎて目立てが困難になり延いては
砥石寿命が低下することを抑制しつつ砥石の欠けが好適
に防止される。同時に、砥粒はフェノール樹脂によって
も保持されることにより保持力が高められてその早期の
脱粒が抑制されるので、高い研削比が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ビトリファイド砥
石組織内に樹脂が含浸され且つ硬化させられた樹脂含浸
ビトリファイド砥石およびその製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】ガラス質の無機（ビトリファイド）結合
剤により砥粒または砥粒と骨材が結合されて多数の気孔
が砥粒間に形成されたビトリファイド砥石組織を有する
ビトリファイド砥石は、砥粒保持力が強く且つ目立てが
容易であるなどの優れた特徴を備えているため、精密研
削などに多用されている。近年、研削時間の短縮の要請
に従って高能率で研削できるものが求められている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これに対し、無機結合
剤の割合を高くすることにより強度および結合度を高く
したビトリファイド砥石が提案され、実用に供されつつ
ある。これによれば、ビトリファイド砥石が硬くなるた
め、高能率研削という目的はある程度の範囲で達成でき
るが、未だ十分ではなかった。無機結合剤の割合を高く
することで高強度となることから高能率研削が可能とな
るが、無機結合剤の割合を高くすると気孔が極端に少な
くなるだけでなく砥粒の破砕および離脱が不十分となる
ため、研削焼け、切粉の目詰まりや熔着が発生し易くな
るなどの研削性能上の不都合が発生するのに加えて、使
用時においてビトリファイド砥石の欠けが発生し易く且
つ目立てが困難になるという欠点があった。また、ビト
リファイド砥石の焼成工程においてクラックや変形が発
生したり、無機結合剤の一次バインダの燃え抜けが不十
分となって炭素が残留する等の製造上の不都合もあっ
た。

【０００４】一方、ビトリファイド砥石原料をホットプ
レスなどを用いて成形することにより得た気孔の少ない
ビトリファイド砥石を製造してそれを高能率研削に用い
ることが考えられるが、このような場合には、特殊且つ
能率の低い製造設備を用いることになって、製品が高価
となるだけでなく、製造可能な砥石寸法の制限がある。

【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、その目的は、研削性能が損なわれたり製造
上の不都合が発生することなく、高能率研削が可能な樹
脂含浸ビトリファイド砥石およびその製造方法を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための第１の手段】斯かる目的を達成
するための第１発明の樹脂含浸ビトリファイド砥石の要
旨とするところは、砥粒、或いは砥粒と骨材が無機結合
剤により結合されたビトリファイド砥石組織を備えたビ
トリファイド砥石であって、前記ビトリファイド砥石組
織内の空隙内に、その空隙の10乃至 95(体積%)の範囲内
の割合で樹脂が含浸させられて硬化させられていること
にある。

【０００７】

【第１発明の効果】このようにすれば、ビトリファイド
砥石組織内の空隙内に樹脂が含浸させられて硬化させら
れていることから、その樹脂によって気孔が適度に埋め
られているので、金属粉がチップポケットに詰まり難
く、熔着や目詰まりの発生が好適に防止される。また、
気孔を埋める樹脂は砥粒に比較して軟質であることか
ら、被削材に対しては凹んだ状態となるので、砥粒の破
砕や脱粒が適度に行われて研削焼けも好適に防止される
と共に、ビトリファイド砥石の目立ての容易性が保持さ
れつつその欠けが好適に防止される。また、無機結合剤
により弱く保持されている砥粒は樹脂によっても保持さ
れることにより保持力が高められてその早期の脱粒が抑
制されるので、高い研削比が得られる。しかも、樹脂は
空隙の10〜 95(体積%)の範囲内の割合で含浸されている
ことから、上記のように研削性能を高めつつ、樹脂含浸
に起因して硬度が高くなり過ぎて目立てが困難になり延
いては砥石寿命が低下することが好適に抑制される。な
お、樹脂の含浸割合が 10(体積%)未満では樹脂含浸の効
果が実質的に得られず、反対に 95(体積%)を越えると砥
石が硬くなり過ぎて目立てが著しく困難になる。

【０００８】

【第１発明の他の態様】ここで、好適には、前記樹脂の
含浸割合は、40〜 90(体積%)である。このようにすれ
ば、 10(体積%)以上の十分に大きい割合で空隙が残存さ
せられていることから硬度が比較的低い値に留められ、
且つ、 40(体積%)以上の割合で十分に多量の樹脂が含浸
させられていることから金属粉の熔着や砥石の欠け或い
は砥粒の早期の脱落等が一層防止される。そのため、目
立てをする際の負荷をそれほど増大させること無く、研
削比を高めると共にワーク（被削材）の研削面の品質
（面粗度）を高めることができる。

【０００９】

【課題を解決するための第２の手段】また、前記第１発
明の樹脂含浸ビトリファイド砥石を好適に製造するため
の製造方法の要旨とするところは、砥粒、或いは砥粒と
骨材が無機結合剤により結合されたビトリファイド砥石
組織を備えたビトリファイド砥石の製造方法であって、
(a) 液状の樹脂とその樹脂を希釈する他の液状物とをそ
の樹脂が10乃至 95(体積%)の範囲内で含まれる割合で混
合した混合液を用意する工程と、(b) その混合液を、前
記ビトリファイド砥石組織内に含浸させる含浸工程と、
(c) そのビトリファイド砥石組織内に含浸させられた前
記混合液中の前記樹脂を硬化させる硬化工程とを、含む
ことにある。

【００１０】

【第２発明の効果】このようにすれば、含浸工程におい
てビトリファイド砥石組織内に樹脂と液状物との混合液
が含浸させられ、硬化工程においてその混合液中の樹脂
が硬化させられるため、そのビトリファイド砥石組織内
の空隙内にその液状物の種類や混合割合等に応じて定め
られる体積割合で樹脂が含浸させられて硬化させられた
ビトリファイド砥石が得られる。このとき、液状物は混
合液中の樹脂の割合が10〜 95(体積%)の範囲内となるよ
うに混合されることから、ビトリファイド砥石組織内に
はその空隙の10〜 95(体積%)の範囲内の割合で樹脂が含
浸される。そのため、ビトリファイド砥石組織内の気孔
がその樹脂によって適度に埋められるので、金属粉がチ
ップポケットに詰まることがなく、熔着や目詰まりの発
生が好適に防止される。また、気孔を埋める樹脂は砥粒
に比較して軟質であることから、被削材に対しては凹ん
だ状態となるので、砥粒の破砕や脱粒が適度に行われて
研削焼けも好適に防止されると共にビトリファイド砥石
の目立ての容易性が保持されつつその欠けが好適に防止
される。また、無機結合剤により弱く保持されている砥
粒は樹脂によっても保持されることにより保持力が高め
られてその早期の脱粒が抑制されるので、高い研削比が
得られる。また、従来のビトリファイド砥石の製造工程
に樹脂含浸工程および樹脂硬化工程を加えるだけでよい
ので、特殊且つ能率の低い製造設備を用いるホットプレ
スなどに比較して、製品が安価となるだけでなく、製造
可能な砥石寸法の制限がない利点もある。更に、樹脂の
含浸割合は空隙全体の10〜 95(体積%)の範囲内となるた
め、樹脂含浸に起因して硬度が高くなり過ぎて目立てが
困難になり延いては砥石寿命が低下することを好適に抑
制しつつ、上記のように研削性能を高め得る。なお、樹
脂の混合割合が 10(体積%)未満では樹脂の含浸割合が少
なくなって樹脂含浸の効果が得られず、反対に 95(体積
%)を越えると砥石が硬くなり過ぎて目立てが著しく困難
になる。

【００１１】また、樹脂含浸ビトリファイド砥石の硬度
は、ビトリファイド砥石組織内の空隙内の樹脂の含浸割
合に応じて定まるため、上記の製造方法によれば、混合
する液状物の割合を変更して一種類の結合度の砥石に種
々の割合で樹脂を含浸させることにより、種々の結合度
の砥石を製造することも可能である。しかも、ビトリフ
ァイド砥石組織の空隙が樹脂で完全に埋め尽くされてい
ないため、完成した砥石に更に任意の量の樹脂を含浸さ
せることにより、製造後にその硬度を変化させることも
できる。すなわち、予想される用途に応じて種々の結合
度の砥石を用意しなくとも、一結合度の砥石を用意する
だけで必要に応じて何種類かの結合度の砥石に変化させ
て使用することができる利点もある。

【００１２】

【第２発明の他の態様】ここで、好適には、前記混合液
中の樹脂の割合は40〜 90(体積%)の範囲内である。この
ようにすれば、ビトリファイド砥石組織内の空隙内にそ
の40〜 90(体積%)の範囲内の割合で樹脂が含浸されて硬
化させられるため、 10(体積%)以上の十分に大きい割合
で空隙が残存させられることから硬度が比較的低い値に
留められ、且つ、 40(体積%)以上の割合で十分に多量の
樹脂が含浸させられることから金属粉の熔着や砥石の欠
け或いは砥粒の早期の脱落等が一層防止される。そのた
め、目立てをする際の負荷をそれほど増大させること無
く、研削比を高めると共にワーク（被削材）の研削面の
品質（面粗度）を高めることができる。

【００１３】また、好適には、前記液状物は、揮発性を
有するものである。このようにすれば、混合液中の液状
物は、硬化工程において樹脂の硬化前に速やかに揮発し
て除去される。そのため、その液状物が樹脂の硬化中或
いは硬化後まで残留する場合に比較してその樹脂の硬化
が阻害され難いことから、樹脂の含浸による補強効果を
十分に得ることができる。一層好適には、前記液状物
は、40〜100(℃) の温度範囲で揮発するものである。こ
のようにすれば、混合液中の液状物は、常温では殆ど揮
発することなく、硬化工程において比較的低温で樹脂の
硬化前に速やかに揮発して除去される。そのため、常温
での作業時には容易に揮発しないことから高い作業性が
得られる。

【００１４】

【第１、第２発明の他の態様】また、好適には、前記ビ
トリファイド砥石は、10より大きく且つ230 未満程度、
更に好ましくは20〜200 の集中度でダイヤモンド砥粒、
ＣＢＮ砥粒、或いはそれらの混合砥粒などのヌープ硬度
が3000以上であって60メッシュ［平均粒径220(μm)］乃
至 800メッシュ［平均粒径 20(μm)］の超砥粒を含むも
のである。また、前記樹脂含浸前のビトリファイド砥石
は、20〜 75(体積%)、更に好ましくは30〜 65(体積%)の
気孔率を備える。

【００１５】また、好適には、前記無機結合剤は、超砥
粒を用いた場合に適当なもの、例えば硼珪酸ガラス、結
晶化ガラスが用いられる。後者の結晶化ガラスは、例え
ばウィレマイトを析出するガラスである。また、無機結
合剤としては、砥粒の保持力を充分なものとするため
に、超砥粒の熱膨張係数αに適合したα−(2×10^-6) 乃
至α＋(2×10^-6) [1/K：室温〜500(℃)]の範囲の熱膨張
係数を有するものが選択される。

【００１６】また、好適には、前記無機結合剤は、砥粒
の保持力を維持し且つ前記のような気孔率を備えるため
に前記ビトリファイド砥石全体に対して15〜 35(体積%)
の範囲の割合で用いられる。また、前記ビトリファイド
砥石には、必要に応じて、無機バルーンのような無機質
中空物質のような気孔形成材が骨材として含まれてもよ
い。

【００１７】また、好適には、前記樹脂は、フェノール
樹脂およびエポキシ樹脂から選択された少なくとも１種
類の熱硬化性樹脂である。このようにすれば、熱可塑性
樹脂を用いる場合に比較して、研削砥石の強度が高くさ
れる。

【００１８】

【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。

【００１９】図１は、本発明の一実施例の樹脂含浸補強
構造を備えたビトリファイド砥石であるセグメントチッ
プ砥石１０を示している。このセグメントチップ砥石１
０は、全体として板材が円弧状に湾曲させられた形状を
成すものである。図２に示す砥石車１８は、上記セグメ
ントチップ砥石１０が金属製、繊維強化樹脂製、或いは
ビトリファイド砥石製のコア部１２の外周面に対して、
例えばエポキシ系の接着剤により隙間なく貼り着けられ
ることにより構成されている。なお、コア部１２は中央
に回転軸取付穴１９を備える。

【００２０】上記セグメントチップ砥石１０は、専ら研
削に関与する外周砥石層１４およびその外周砥石層１４
を機械的に支持するための基台として機能する内周砥石
層１６とから一体的に構成されている。外周砥石層１４
および内周砥石層１６は、相互に共通の無機結合剤によ
り結合されているが、砥粒が主に相違する。すなわち、
外周砥石層１４はＣＢＮ砥粒、ダイヤモンド砥粒などの
ヌープ硬度が3000以上の超砥粒を備えたものであるが、
内周砥石層１６は、熔融アルミナ質、炭化珪素質、また
はムライト質などのセラミック質の一般砥粒を備えて安
価に構成されたものである。なお、上記超砥粒は、60メ
ッシュ［平均粒径250(μm)］乃至 32000メッシュ［平均
粒径0.5(μm)］の範囲内の大きさのものが好適に用いら
れる。

【００２１】上記セグメントチップ砥石１０は、例えば
図３に示す工程に従って製造される。先ず、原料調合工
程２０では、セグメントチップ砥石１０の原料である砥
粒と、ガラス質の無機結合剤と、デキストリンのような
粘結剤と、必要に応じて適宜混入される有機物或いは無
機バルーンのような気孔形成剤とが外周砥石層１４およ
び内周砥石層１６毎に予め設定された割合で秤量され且
つ混合されることによりそれぞれ調合される。上記無機
結合剤は、硼珪酸ガラスまたはウィレマイトを析出する
結晶化ガラスであって、超砥粒の熱膨張係数αに適合し
たα−(2×10^-6) 〜α＋(2×10^-6) [1/K：室温〜500
(℃)]程度の熱膨張係数を備えたものである。また、上
記無機結合剤は、焼成後のビトリファイドチップ砥石１
０において15乃至 35(体積%)の範囲内で含有されるよう
に調合される。例えば、外周砥石層１４の原料として
は、ＧＥ社製ＣＢＮ砥粒type-I #80/#100 を 50.0(体積
部) に対してビトリファイド結合剤を 18.0(体積部) お
よび糊量を 10.0(体積部) を混合したものが用意され、
内周砥石層１６の原料としては、炭化珪素砥粒(#80) を
50.0(体積部) に対してビトリファイド結合剤を 18.0
(体積部) および糊量を 10.0(体積部) を混合したもの
が用意される。

【００２２】次いで、成形工程２２では、所定のプレス
金型内に上記外周砥石層１４および内周砥石層１６の原
料が充填され、且つプレスされることにより、図１に示
す形状に成形される。続く焼成工程２４では、例えば90
0(℃) 程度の温度で成形後の品物が焼成され、例えば長
さ40(mm)、幅10.4(mm)、厚み7.4(mm) のセグメントチッ
プ砥石１０が得られる。この焼成工程２４では、原料に
含まれる粘結剤が消失させられるとともに、無機結合剤
が熔融させられて砥粒を相互に結合する。これにより、
超砥粒が無機結合剤により結合された多数の連続気孔を
有する多孔質のビトリファイド砥石組織が構成される。
このビトリファイド砥石組織は、例えば、10〜230 、好
ましくは20〜200 の範囲内の集中度と、20〜 75(体積
%)、好ましくは30〜 65(体積%)の気孔率とを備えてい
る。

【００２３】一方、樹脂調合工程２６では、例えば液状
フェノール樹脂が調合されるとともに、その樹脂の硬化
を阻害しない他の液状物として、常温では容易に揮発し
ないが樹脂を硬化させるための乾燥時には容易に揮発す
る例えば200(℃) 程度以下の比較的低い沸点を有する溶
剤、例えば170(℃) 程度の沸点を有するフルフリルアル
コールが、そのフェノール樹脂に混合される。上記液状
フェノール樹脂としては、例えば住友デュレズ株式会社
製ＰＲ−９４００等が好適に用いられ、これに5〜 90
(体積部) の範囲のフルフリルアルコールをそれらの合
計が100(体積部)となるように混合し、３分間程度攪拌
する。これにより、樹脂と他の液状物との混合物である
比較的低粘性の混合液が調製される。

【００２４】含浸工程２８では、上記焼成工程２４を経
た多数の連続気孔を有する多孔質のビトリファイド砥石
組織に、上記樹脂調合工程２６で調合された混合液が含
浸させられる。すなわち、その混合液中の液状フェノー
ル樹脂（熱硬化性樹脂）および液状物（フルフリルアル
コール）が多孔質のビトリファイド砥石組織内に均一に
分散させられる。この工程では、例えば、調合された流
動状態（低粘性）の混合液を例えば10(mm)程度の深さと
なるように所定のステンレス容器内に収容するととも
に、その容器内の混合液に成形および焼成後のセグメン
トチップ砥石１０を全部浸漬した状態で真空脱泡を行う
ことにより、樹脂含浸が行われる。しかし、多孔質のビ
トリファイド砥石組織を流動性の混合液内に一部浸漬し
た状態で含浸させてもよい。

【００２５】硬化工程３０では、上記含浸工程２８で混
合液が多孔質のビトリファイド砥石組織内に含浸させら
れたセグメントチップ砥石１０は、必要に応じて表面に
付着した余分な混合液が布などを用いて除去された後、
例えば、所定の乾燥機内で180(℃) 程度の乾燥温度で２
時間程度保持される。これにより、混合液中のフェノー
ル樹脂がビトリファイド砥石組織内の空隙に含浸された
状態で硬化させられると共に、この硬化の開始初期にお
いて、混合液中の液状物（フルフリルアルコール）は、
その固有の揮発温度に到達すると速やかに揮発して消失
する。この結果、ビトリファイド砥石組織内の空隙内に
は、フルフリルアルコールは残留せず硬化したフェノー
ル樹脂だけが残存することとなる。すなわち、混合液中
のフェノール樹脂の割合に応じた10〜 95(体積%)程度の
体積割合を以て、砥石組織内の空隙がフェノール樹脂で
適度に埋められる。

【００２６】以上の工程を経て製造されたセグメントチ
ップ砥石１０は、例えば 366(mm)φのコア部１２の外周
面に例えばエポキシ樹脂接着剤を用いて張り着けられ、
例えば図２に示す砥石車１８が作成される。

【００２７】上記のように構成された砥石車１８におい
ては、セグメントチップ砥石１０のビトリファイド砥石
組織内に含浸させられるフェノール樹脂の存在によって
気孔が適度に埋められているので、研削中に被削材から
発生する金属粉がチップポケットに詰まり難く、熔着や
目詰まりの発生が好適に防止される。また、気孔を埋め
るフェノール樹脂は砥粒に比較して軟質であるので、被
削材に対しては凹んだ状態となるため、砥粒の破砕や脱
粒が適度に行われて研削焼けも好適に防止される。ま
た、フェノール樹脂は砥粒に比較して軟質であると共
に、ビトリファイド砥石組織内の空隙がそのフェノール
樹脂で埋め尽くされてはいないことから、ビトリファイ
ド砥石の特徴である目立ての容易性が保持されつつ、砥
石の欠けが好適に防止される。同時に、無機結合剤によ
り弱く保持されている砥粒はフェノール樹脂によっても
保持されることにより保持力が高められてその早期の脱
粒が抑制されるので、高い研削比が得られる。しかも、
フェノール樹脂は空隙の10〜 95(体積%)の範囲内の割合
で含浸されていることから、上記のように研削性能を高
めつつ、樹脂含浸に起因して硬度が高くなり過ぎて目立
てが困難になり延いては砥石寿命が低下することが好適
に抑制される。

【００２８】また、セグメントチップ砥石１０を製造す
るに際しては、含浸工程２８においてビトリファイド砥
石組織内にフェノール樹脂とフルフリルアルコールとの
混合液が含浸させられ、硬化工程３０においてその混合
液中のフェノール樹脂が硬化させられる。そのため、ビ
トリファイド砥石組織内の気孔が混合液中のフルフリル
アルコールの混合割合に応じた10〜 95(体積%)の範囲内
の体積割合を以てフェノール樹脂によって適度に埋めら
れた樹脂含浸セグメントチップ砥石１０が得られる。し
かも、従来のビトリファイド砥石の製造工程に樹脂含浸
工程２８および樹脂硬化工程３０を加えるだけでよいの
で、特殊且つ能率の低い製造設備を用いるホットプレス
などに比較して、製品が安価となるだけでなく、製造可
能な砥石寸法の制限もない。

【００２９】更に、樹脂含浸セグメントチップ砥石１０
の硬度は、ビトリファイド砥石組織内の空隙内のフェノ
ール樹脂の含浸割合に応じて定まるため、本実施例の製
造方法によれば、混合するフルフリルアルコールの割合
を上記範囲内で変更することにより、前記焼成工程２４
で得られた一種類の結合度のセグメントチップ砥石１０
砥石に種々の割合で樹脂を含浸して、種々の結合度の砥
石を製造することも可能である。また、ビトリファイド
砥石組織の空隙がフェノール樹脂で完全に埋め尽くされ
ていないため、セグメントチップ砥石１０に更に任意の
量のフェノール樹脂を含浸させることにより、製造後に
その硬度を変化させることもできる。すなわち、予想さ
れる用途に応じて種々の結合度の砥石車１８を用意しな
くとも、一結合度の砥石車１８を用意するだけで必要に
応じて何種類かの結合度の砥石に変化させて使用するこ
とができる利点もある。

【００３０】以下、上記のような工程で製造されたセグ
メントチップ砥石１０を用いて、それに含浸硬化させら
れた樹脂含浸量と砥石性能との関係を明らかにする実験
例を説明する。

【００３１】［実験例１］本実験例１において用いるセ
グメントチップ砥石１０が貼り着けられるコア部１２は
中央部に取付穴１９を有する円板状スチール板製であ
り、そのセグメントチップ砥石１０の外周砥石層１４お
よび内周砥石層１６の調合は以下の通りである。・外周砥石層１４ＣＢＮ砥粒（GE社製 Type-Ｉ #80/#100 ） 50.0(体積部) ビトリファイド結合剤 18.0(体積部) 糊量（粘結剤） 10.0(体積部) ・内周砥石層１６炭化珪素砥粒（#80 ） 50.0(体積部) ビトリファイド結合剤 18.0(体積部) 糊量（粘結剤） 10.0(体積部)

【００３２】上記の配合に従って調合した原料をプレス
成形した生砥石を、900(℃) で５時間焼成して長さ40(m
m)、幅10.4(mm)、厚み7.4(mm) のセグメントチップ砥石
１０を多数作製した。このときの外周砥石層１４および
内周砥石層１６の厚みはそれぞれ3.8(mm) および3.6(m
m) である。次いで、フェノール樹脂（住友デュレズ株
式会社製ＰＲ−９４００）とフルフリルアルコールとを
下記の表１（それぞれ、「樹脂」「液状物」と表示）に
示すように混合して３分間攪拌し、この混合液を前述の
工程のように上記セグメントチップ砥石１０に含浸させ
て硬化させたものを実験例１〜５とした。また、フルフ
リルアルコールを混合しない他は同様にフェノール樹脂
を上記セグメントチップ砥石１０に含浸させて硬化させ
たものを比較例１とし、フェノール樹脂を含浸させない
セグメントチップ砥石１０を比較例２とした。この比較
例２は、従来のビトリファイド砥石に相当する。表２
は、上記の実験例１〜５、比較例１、および比較例２の
砥石構造を示すものである。なお、表２において、「気
孔樹脂置換率」は樹脂含浸前のビトリファイド砥石組織
内の空隙（気孔）のどれだけが樹脂に置き換えられたか
（すなわち樹脂含浸率）を体積比（百分率）で表したも
のであり、他の項目の単位は全て砥石全体に対する体積
(%) である。また、液状物は硬化後には全て消失して砥
石中に残留しないため、その数値を()で囲んで示した。

【００３３】

【００３４】［表２］ＣＢＮ砥粒無機結合剤樹脂部液状物気孔部気孔樹脂置換率比較例１ 50.0 18.0 32.0 0.0 0.0 100 実施例１ 50.0 18.0 30.4 (1.6) 1.6 95 実施例２ 50.0 18.0 28.8 (3.2) 3.2 90 実施例３ 50.0 18.0 22.4 (9.6) 9.6 70 実施例４ 50.0 18.0 12.8 (19.2) 19.2 40 実施例５ 50.0 18.0 3.2 (28.8) 28.8 10比較例２ 50.0 18.0 0.0 0.0 32.0 0

【００３５】そして、以下に示す研削試験条件で研削を
行うことにより得られた上記の実験例１〜５、比較例
１、および比較例２の研削性能を表３に示す。下記の表
３において、面粗度および消費電力値は10個目の被削材
（ワーク）の加工時の値を示した。また、「置換率」
は、前記の表２に示した気孔樹脂置換率である。

【００３６】［研削試験条件］砥石寸法外径 380(mm)φ×厚み10(mm)×内径80(mm) 使用機械円筒研削盤研削方式湿式プランジ研削（エマルジョン系水溶性研削液）砥石周速 160(m/sec) 被削材ＳＣＭ４３５被削材寸法外径60(mm)φ×幅5(mm) 取代 60(mm)φ→37(mm)φ 研削能率 70(mm³／mm)

【００３７】［表３］置換率ドレス抵抗研削比加工面状態面粗度Rz 消費電力値比較例１ 100(%) 0.50(kW) 2300 研削焼け無 2.5(μm) 2.0(kW) 実施例１ 95(%) 0.38(kW) 3600 研削焼け無 2.5(μm) 1.8(kW) 実施例２ 90(%) 0.38(kW) 3700 研削焼け無 2.3(μm) 1.7(kW) 実施例３ 70(%) 0.35(kW) 4000 研削焼け無 2.3(μm) 1.6(kW) 実施例４ 40(%) 0.34(kW) 3700 研削焼け無 2.4(μm) 1.6(kW) 実施例５ 10(%) 0.32(kW) 3300 研削焼け無 2.9(μm) 1.6(kW)比較例２ 0(%) 0.30(kW) 1200 研削焼け有 3.2(μm) 1.7(kW)

【００３８】表３から明らかなように、実施例１〜５の
セグメントチップ砥石を用いた研削加工では、樹脂を含
浸していない比較例２（従来のビトリファイド砥石）に
比較して、研削比が 2.7倍〜 3.3倍と高く、面粗度も良
く、且つ加工面状態も研削焼けがなく良好である。ま
た、ドレス抵抗は最大で0.08(kW)程度高いだけと良好で
あり、研削加工時の消費電力値も同等以下である。一
方、比較例１の気孔樹脂置換率100(%)の砥石と比較すれ
ば、ドレス抵抗および消費電力値は十分に低く、研削比
が 1.4倍〜 1.7倍程度と高く、しかも、面粗度も同等で
ある。特に、気孔樹脂置換率が40〜90(%) の範囲の実施
例２〜４では、ドレス抵抗が従来に比較して僅かに高く
なることを除いた他の点では、何れも比較例１および２
に対して良好な性能を有している。

【００３９】なお、樹脂含浸率が過大である比較例１で
は、砥粒の周りが全て樹脂で囲まれていることから、無
機結合剤にクラックが入り難くなって目立て（ドレッシ
ング）の際に研削面に大きな力を作用させなければ砥粒
を脱落させられないためドレス抵抗が高くなると共に、
硬度が高過ぎるため目立てが困難になっている。そのた
め、切れ刃が好適に生成されないことから、砥石の目を
粗くしないと研削が困難であるため、ドレッシング代を
大きくする必要がある。したがって、研削比が小さくな
ると共に、砥石寿命が短くなっていた。これに対して、
実施例１〜５によれば、含浸量を少なくされた樹脂が専
ら砥粒の補強として作用することから、ドレス抵抗はそ
れほど高くならず、且つ、切れ刃が良好に生成されるた
め、ドレッシング代を大きくする必要がないことと相俟
って研削比が高くなり且つ砥石寿命も長くなる。しか
も、比較例１では、ドレッシング後に所謂「軟らかい」
砥石で樹脂を掻き落とすことにより目を粗くする作業が
必要であり、作業が煩雑であると共にその掻き落とし時
に同時に砥粒が脱落する問題もあったが、切れ刃が容易
に生成される実施例１〜５ではそのような作業は不要で
あり、通常のドレッシングだけで直ちに砥石を用いるこ
とができる。

【００４０】また、上記表３には示していないが、実施
例１〜５の何れにおいても砥石の摩耗が少なく且つ切粉
の熔着もないため、高価なビトリファイド超砥粒砥石を
有効に使用できる。これに対して、気孔樹脂置換率が10
0(%)の比較例１では、研削焼けには至らないものの切粉
の熔着傾向が見られ、樹脂を含浸していない比較例２で
は切粉の熔着が進んで研削焼けが生じている。比較例１
では、砥石の研削面に気孔が殆どなくチップ・ポケット
が小さいことから、そこに溜まる研削液が極めて少ない
ため研削温度が上昇して熔着が生じるものと考えられ
る。また、比較例２では、樹脂による砥粒の保持力の向
上作用がないことから、容易に砥粒が脱落して作用砥粒
数が少なくなるため、熔着が生じ易いものと考えられ
る。

【００４１】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。

【００４２】例えば、前述の実施例では、ビトリファイ
ド砥石組織内に含浸させられる熱硬化性樹脂として、フ
ェノール樹脂が用いられていたが、１液性或いは２液性
のエポキシ樹脂であってもよいし、ウレタン樹脂、ポリ
ビニールアルコールなどの熱可塑性の液状樹脂であって
もよい。２液性のエポキシ樹脂の場合には、例えば、ビ
スフェノールＡなどの流動性（液状）のエポキシ樹脂主
剤にポリアミド系樹脂などから成る流動性（液状）の硬
化剤が混合される。

【００４３】また、実施例においては、樹脂を希釈する
液状物として揮発性の高いフルフリルアルコールが用い
られていたが、樹脂を希釈し且つその硬化を妨げないも
のであれば、エタノールやメタノール等の他の種類のア
ルコール系溶剤や水、シンナー等の種々の液状物をこれ
に代えて用いることができる。このような液状物は、樹
脂を溶解するものに限られず、樹脂が懸濁させられるも
のであってもよい。

【００４４】また、液状物は、揮発性が高く砥石組織内
に残留しないものが好ましいが、残留しても樹脂の硬化
を妨げないものであれば、揮発性の低いものであっても
差し支えない。例えば、ビトリファイド砥石組織内の空
隙内には、その空隙の10〜 95(体積%)の範囲内の割合で
樹脂が含浸させられて硬化させられている他に、その空
隙内の残部に液状物が存在していてもよい。すなわち、
樹脂が硬化するまでに揮発等によって消失させられ、或
いは収縮してその体積が小さくなること等により、砥石
組織内に空隙を生成するものであれば、各種の液状物を
用い得る。

【００４５】また、実施例においては、樹脂と液状物
（溶剤）との混合液中の樹脂の体積割合が気孔樹脂置換
率に一致する場合について説明したが、これらの値は樹
脂や液状物の収縮やガス化等に起因して必ずしも一致し
ない。一致しない場合においては、混合液中の樹脂の割
合が10〜 95(体積%)となるように樹脂と液状物との混合
割合が定められることが好ましい。

【００４６】また、実施例においては、調合したフェノ
ール樹脂にフルフリルアルコールを混合して混合液を調
製したが、なお、予めこれらが適宜の割合で混合されて
いる樹脂溶液を用いることもできる。

【００４７】また、前述の実施例のセグメントチップ砥
石１０は、専ら研磨に関与する外周砥石層１４とそれを
バックアップするための内周砥石層１６とから構成され
ていたが、全体が外周砥石層１４と同様の組成により構
成されても差し支えないし、棒状のホーニング砥石、ブ
ロック状の超仕上げ砥石であってもよい。

【００４８】また、前述の実施例のセグメントチップ砥
石１０の外周砥石層１４は、ＣＢＮ砥粒を含むものであ
ったが、ダイヤモンド砥粒であってもよいし、アランダ
ム（熔融アルミナ質砥粒）、カーボランダム（炭化珪素
質砥粒）などの他の一般砥粒であっても差し支えない。

【００４９】また、前述の実施例のセグメントチップ砥
石１０は、所定厚みの円環状部材が分割された形状に成
形されていたが、円環状に一体に成形されたものであっ
てもよい。

【００５０】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含浸樹脂補強ビトリファイ
ド砥石であるセグメントチップ砥石を示す斜視図であ
る。

【図２】図１のセグメントチップ砥石が外周面に張り着
けられた砥石車を示す斜視図である。

【図３】図１のセグメントチップ砥石の製造工程を説明
する図である。

【符号の説明】

１０：セグメントチップ砥石（樹脂含浸ビトリファイド
砥石）１４：外周砥石層１６：内周砥石層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】砥粒、或いは砥粒と骨材が無機結合剤に
より結合されたビトリファイド砥石組織を備えたビトリ
ファイド砥石であって、前記ビトリファイド砥石組織内の空隙内に、その空隙の
10乃至 95(体積%)の範囲内の割合で樹脂が含浸させられ
て硬化させられていることを特徴とする樹脂含浸ビトリ
ファイド砥石。
【請求項２】前記樹脂は、フェノール樹脂およびエポ
キシ樹脂から選択された少なくとも１種類の熱硬化性樹
脂である請求項１の樹脂含浸ビトリファイド砥石。
【請求項３】前記砥粒は、ダイヤモンド砥粒或いはＣ
ＢＮ砥粒である請求項１の樹脂含浸ビトリファイド砥
石。
【請求項４】砥粒、或いは砥粒と骨材が無機結合剤に
より結合されたビトリファイド砥石組織を備えたビトリ
ファイド砥石の製造方法であって、液状の樹脂とその樹脂を希釈する他の液状物とをその樹
脂が10乃至 95(体積%)の範囲内で含まれる割合で混合し
た混合液を用意する工程と、その混合液を、前記ビトリファイド砥石組織内に含浸さ
せる含浸工程と、そのビトリファイド砥石組織内に含浸させられた前記混
合液中の前記樹脂を硬化させる硬化工程とを、含むこと
を特徴とする樹脂含浸ビトリファイド砥石の製造方法。
【請求項５】前記液状物は、揮発性を有するものであ
る請求項４の樹脂含浸ビトリファイド砥石の製造方法。