JP2016137536A - 砥石、及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】砥粒間の距離を均一に形成可能な砥石、及びその製造方法を提供する。
【解決手段】砥石は、相互に非接触に配置される複数の砥粒１２と、複数の砥粒１２の間に介在し、複数の砥粒１２に接して配置され、且つ、複数の砥粒１２間の距離を最小離間距離αとする粒径ΦＢの間隔調整材１４と、複数の砥粒１２のそれぞれと、間隔調整材１４とを結合する結合剤１６と、複数の砥粒１２の間に形成される気孔１８と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、砥石、及びその製造方法に関する。

従来、高能率での研削加工においても、研削焼け、研削割れなどの熱的損傷を防止し、さらに良好な加工精度を得るために、研削抵抗の低い砥石にて加工が行なわれている。この場合、研削抵抗を下げるためには、単位体積あたりの砥粒含有率（砥粒集中度）を低くした、例えば、特許文献１に開示される低集中度砥石を用いることが有効である。特許文献１に開示される技術では、砥粒、骨材及び結合剤を混合して成形し焼結して低集中度砥石を形成している。このとき、砥粒表面を、有機バインダで被覆した後、結合剤粉末と、砥粒の３０％以下の粒径の骨材粒子との混合物を加えて、混合し撹拌することで、各砥粒の表面に結合剤及び骨材による付着層を形成し、焼結して砥石を形成すると記載されている。これにより、砥粒及び骨材と、結合剤の間に形成される気孔と、をほぼ均一に分散させた集中度２００未満のビトリファイド砥石が形成されると記載されている。

特開平６−１５５３０７号公報

しかしながら、特許文献１に開示される技術においては、砥粒及び骨材と、結合剤との間に大きな比重差がある。このため、砥粒と、結合剤粉末と、骨材粒子とを混合し撹拌する場合、砥粒及び骨材粒子が均一に配置されることは困難である。このため、特許文献１に開示される技術では、砥粒間の距離が不均一となり、これによって、使用する砥石の部位に応じて研削抵抗が不均一となる虞がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、砥粒間の距離を均一に形成可能な砥石、及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係る砥石は、相互に非接触に配置される複数の砥粒と、前記複数の砥粒の間に介在し、前記複数の砥粒に接して配置され、且つ、前記複数の砥粒間の最小離間距離を決定する間隔調整材と、前記複数の砥粒のそれぞれと前記間隔調整材とを結合する結合剤と、前記複数の砥粒の間に形成される気孔と、を備える。

上記態様によれば、各砥粒間に間隔調整剤が配置されるので、各砥粒は間隔調整材の粒径の分、つまり最小離間距離だけ確実に離間した状態で配置されることになる。このように、各砥粒間では最小離間距離が維持されるので、各砥粒間が均一で、砥石の全周に亘って研削抵抗のばらつきが小さい砥石を製作することができる。

上記発明に係る砥石の製造方法では、前記砥石は、相互に非接触に配置される複数の砥粒と、前記複数の砥粒の間に介在し、前記複数の砥粒に接して配置され、且つ、前記複数の砥粒間の距離を最小離間距離とする粒径の間隔調整材と、前記複数の砥粒のそれぞれと前記間隔調整材とを結合する結合剤と、前記複数の砥粒の間に形成される気孔と、を備え、前記砥粒と前記間隔調整材と前記結合剤とを含んで形成され、前記砥粒の表面を覆い、且つ前記砥粒の表面に露出状態で前記間隔調整材を付着する付着剤を備える、中間素材を生成する中間素材生成工程と、前記中間素材を、成形型に投入し、前記成形型内を加圧することにより、前記間隔調整材を、前記砥粒間の最小離間距離とする加圧工程と、前記加圧工程にて生成された成形体に対する加熱により前記砥石を生成する加熱工程と、を備える。上記態様の製造方法により、上述した砥石と同様の砥石が製造できる。

本発明の実施の形態を示すビトリファイドボンド砥石の全体図である。 ビトリファイドボンド砥石の砥石層の砥石面付近の組織を示す拡大図である。 砥石層を形成する中間素材（三次中間素材）の拡大図である。 砥石層の製造方法のフローチャートである。 一次中間素材の拡大図である。 二次中間素材の拡大図である。 加圧工程時における成形体の状態を説明する図である。

（１．砥石１０の全体構成）
図１に示すように、砥石１０は、円板状に形成される砥石車である。砥石１０は、円板状のコア２１と、リング状の砥石層２２と、を備える。コア２１は、鋼、アルミニウムあるいはチタン等の金属材料、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）材、セラミックス等によって形成される。砥石層２２は、リング状に焼成し、コア２１の外周に接着剤あるいは焼結によって固着して形成される。あるいは、砥石層２２は、複数の砥石セグメントを、コア２１の外周に接着してリング状になるように形成してもよい。

コア２１の中心には、中心穴２３が貫通して形成される。中心穴２３は、図略の砥石台の砥石軸の軸端に突出する芯合わせボスに嵌合する。中心穴２３の周囲には、ボルト孔２４が、複数形成されている。複数のボルト孔２４には、砥石軸の軸端に開口する螺子孔に螺合するボルトが挿通する。これらのボルト孔２４にボルトを挿通し、ボルトを螺子孔に螺入することにより、砥石１０が砥石軸に固着される。

（２．砥石層２２の構成）
砥石層２２は、図２の拡大図に示すように、砥粒１２（ここでは、ダイヤモンドやＣＢＮの超砥粒で説明する）と、間隔調整材１４と、結合剤１６（ここでは、ビトリファイドボンドで説明する）と、気孔１８とを備える。後に詳述するが、砥石層２２は、複数の三次中間素材２２ａ３（中間素材２２ａ）を加圧し、且つ加熱することにより生成される。図３に示すように、加熱前における複数の三次中間素材２２ａ３は、それぞれ１つの超砥粒１２と、付着剤１５と、複数の間隔調整材１４と、を備える。付着剤１５は、ビトリファイドボンド１６を含んで形成され、１つの超砥粒１２の表面全体に付着される。このとき、間隔調整材１４は、超砥粒１２の表面に付着剤１５を介して露出状態で複数保持される。なお、図３に示す三次中間素材２２ａ３では、超砥粒１２の手前側及び奥側にも間隔調整材１４は、保持されている。しかし、説明の都合上、超砥粒１２の手前側及び奥側に保持されている間隔調整材１４の記載は省略してある。

前述したように、超砥粒１２は、例えば、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）砥粒、またはダイヤモンド粒から形成される。本実施形態において、超砥粒１２の平均粒径ΦＡ（図３参照）は、例えば、１２５μｍ程度である。図２に示すように、砥石層２２において、複数の超砥粒１２は、相互に非接触に配置される。

間隔調整材１４は、例えば、ファインセラミックスであるアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）によって形成される。ただし、この態様には限らず、間隔調整材１４は、他のセラミックス等によって形成されてもよい。また、間隔調整材１４は、骨材として用いられる部材によって形成されてもよい。本実施形態においては、間隔調整材１４の平均粒径ΦＢ（図３参照）は、２５μｍ〜４０μｍ程度で形成される。つまり、間隔調整材１４の平均粒径ΦＢは、超砥粒１２の平均粒径ΦＡに対して、その比率が約１／３〜１／５の範囲で形成される。また、間隔調整材１４の平均粒径ΦＢは、砥石の種類及び集中度などに応じて適宜調整される。

図２の砥石層２２に示すように、複数の間隔調整材１４は、相互に離散した状態で複数の超砥粒１２の間に介在するとともに、複数の超砥粒１２に接して配置される。これにより、間隔調整材１４は、間隔調整材１４のほぼ平均粒径ΦＢの分だけ、２個の各超砥粒１２間を離間させ、各超砥粒１２間の最小離間距離α（＝ΦＢ）を決定する。つまり、本実施形態においては、２個の超砥粒１２間の最小離間距離α（本発明の距離に相当）は、間隔調整材１４の平均粒径ΦＢに対して、１倍以上、２倍未満とする（１×ΦＢ≦α＜２×ΦＢ）。

公知であるビトリファイドボンド１６は、隣接する超砥粒１２と、間隔調整材１４との間を架橋して（架け渡して）結合し、架橋部２０を形成する（図２参照）。図３に示す三次中間素材２２ａ３を加熱する前、ビトリファイドボンド１６（結合剤）は、間隔調整材１４を付着する作用を有する図略の付着補助剤１７と混合され、付着補助剤１７とともに上述した付着剤１５を形成している。付着補助剤１７は、加熱工程Ｓ１４における加熱時に熱によって蒸発し消失する、例えば、ポリアクリル酸である。図３に示すように、加熱前の三次中間素材２２ａ３の状態では、超砥粒１２の表面全体に付着（コーティング）した付着剤１５は、間隔調整材１４の一部を埋設した状態で間隔調整材１４を保持している。

加熱工程Ｓ１４における三次中間素材２２ａ３の加熱によってポリアクリル酸１７（付着補助剤）は消失し、ビトリファイドボンド１６（結合剤）は溶融して超砥粒１２の表面から当該超砥粒１２に接する間隔調整材１４の表面に流れ、両者の表面同士を架け渡した状態で冷却され固化する。このように、超砥粒１２の表面には、間隔調整材１４が所定の間を置いて配置されるので、図２に示すように砥石層２２内には、複数の超砥粒１２間に空間が生じ、当該空間によって気孔１８が形成される。つまり、気孔１８は、複数の超砥粒１２、複数の間隔調整材１４及びビトリファイドボンド１６以外の部分に形成される。

（３．砥石層２２の製造方法）
次に、ＣＢＮ砥粒による砥石層２２の製造方法について説明する。砥石層２２の製造方法は、図４のフローチャートに示すように、中間素材生成工程Ｓ１０と、加圧工程Ｓ１２と、加熱工程Ｓ１４とを備える。

中間素材生成工程Ｓ１０は、素材としての超砥粒１２、間隔調整材１４及び付着剤１５を用いて、図３に示す三次中間素材２２ａ３を生成する工程である。さらに、中間素材生成工程Ｓ１０は、上記素材を用いて一次中間素材２２ａ１を生成する工程としての付着剤コーティング工程Ｓ１０１と、一次中間素材２２ａ１を用いて図３に示す三次中間素材２２ａ３を生成する間隔調整材付着工程Ｓ１０２とを備える。図５Ａに示すように、付着剤コーティング工程Ｓ１０１は、各超砥粒１２の全表面にビトリファイドボンド１６を含んで形成される付着剤１５を付着させ、一次中間素材２２ａ１を生成する。

図５Ａに示すように、付着剤コーティング工程Ｓ１０１では、付着剤１５が、複数の超砥粒１２の各超砥粒１２の外周全面に、それぞれ間隔調整材１４の平均粒径ΦＢ（例えば２５μｍ〜４０μｍ）を超えない厚さｔでコーティングされる。コーティングの方法は、どのようなものでもよい。例えば、付着剤１５を各超砥粒１２の１つずつにコーティングしてもよい。また、樽（バレル）の中に、各超砥粒１２（複数の超砥粒）と付着剤１５とを一緒に投入して樽（バレル）を回転させ、各超砥粒１２の外周全面に同時に付着剤１５をコーティングしてもよい。

前述したように、付着剤１５は、ビトリファイドボンド１６と、付着補助剤であるポリアクリル酸（図略）と、が混合された粉体である。詳細には、付着剤１５は、軟質の粉体であり、柔らかい粘土様の性状を有する。このため、超砥粒１２の外周全面に、付着剤１５をコーティングすると、付着剤１５は、外周全面に付着される。このとき、前述したように各超砥粒１２への付着剤１５のコーティングの厚さｔは、間隔調整材１４の平均粒径よりも小さくなるよう形成されることが好ましい。

図４に示すように、中間素材生成工程Ｓ１０における間隔調整材付着工程Ｓ１０２は、一次中間素材２２ａ１を用いて二次中間素材２２ａ２を生成する工程としての付着第一工程Ｓ１０２Ａと、二次中間素材２２ａ２を用いて三次中間素材２２ａ３を生成する付着第二工程Ｓ１０２Ｂとを備える。図５Ｂに示すように、付着第一工程Ｓ１０２Ａでは、付着剤コーティング工程Ｓ１０１にて生成された一次中間素材２２ａ１の表面に、間隔調整材１４の一部が埋設され、間隔調整材１４が超砥粒１２に接触している二次中間素材２２ａ２を生成する。具体的には、まず、一次中間素材２２ａ１と間隔調整材１４とを混合器などで混ぜ合わせ、一次中間素材２２ａ１の周りを間隔調整材１４が囲む状態にする。

このとき、供給される間隔調整材１４の合計容積は、各超砥粒１２の合計容積に対し体積比で約５倍以上であることが好ましい。これにより、間隔調整材１４は、各超砥粒１２の表面、即ち、付着剤１５の表面に、均一、且つ大量に付着することができる。そして、一次中間素材２２ａ１に間隔調整材１４を埋設するための埋設加圧用の成形型に、混ぜ合わされた一次中間素材２２ａ１と間隔調整材１４とを投入して、埋設加圧用の成形型の内部を所定の圧力で加圧する。これにより、図５Ｂに示す、間隔調整材１４の一部が付着剤１５に埋設された成形体が生成される。なお、図５Ｂにおいて、二次中間素材２２ａ２は、超砥粒１２の手前側及び奥側にも間隔調整材１４を保持している。しかし、説明の都合上、超砥粒１２の手前側及び奥側に保持されている間隔調整材１４の記載は省略する。

次に、付着第二工程Ｓ１０２Ｂは、図３に示すように、付着第一工程Ｓ１０２Ａにて生成された二次中間素材２２ａ２に付着している間隔調整材１４の一部が除去され、超砥粒１２の表面で複数の間隔調整材１４が相互に離散して配置される三次中間素材２２ａ３を生成する。具体的には、二次中間素材２２ａ２を順に目の細かいふるいにかけていき、間隔調整材１４が数多く付着した大きな二次中間素材２２ａ２を順に除去していけばよい。これにより、二次中間素材２２ａ２のうち、間隔調整材１４が数多く付着することで外形が大きくなっている二次中間素材２２ａ２が除去され、超砥粒１２の表面に間隔調整材１４が相互に離散して配置される外形が小さな三次中間素材２２ａ３が選別される。

加圧工程Ｓ１２では、選別された三次中間素材２２ａ３を、各超砥粒１２の間隔を調整するための間隔調整加圧用の成形型に投入して、型内を所定の圧力で加圧する。これにより、図３に示すように三次中間素材２２ａ３及び三次中間素材２２ａ３の間隔調整材１４、超砥粒１２が加圧の圧力によって移動する。そして、各超砥粒１２間に間隔調整材１４が超砥粒１２から超砥粒１２への方向に二つ以上配置されないように調整される。これにより、各超砥粒１２間が間隔調整材１４の粒径の大きさだけ離間した状態に配置される。加圧工程Ｓ１２で成形された成形体は、複数の三次中間素材２２ａ３が加圧力によって一体的に成形された構造体である。本実施形態においては、成形体は、砥石層２２に対応するリング状である。

なお、各超砥粒１２への付着剤１５のコーティングの厚さｔは、間隔調整材１４の平均粒径よりも小さい。このため、成形型内に所定の圧力が付与され、間隔調整材１４が、隣接する各超砥粒１２の付着剤１５と当接し、その後埋めこまれる際、間隔調整材１４は、付着剤１５のコーティング厚さｔに阻害されることなく露出した部分が容易に付着剤１５に埋めこまれ、隣接する各超砥粒１２と直接、当接できる。

次に、加熱工程Ｓ１４では、加圧工程Ｓ１２にて生成された成形体に対して加熱がされ、図１に示す砥石層２２が生成される。加熱工程Ｓ１４では、加圧工程Ｓ１２の終了後に、加圧成型されたリング状の成形体が、型枠から抜き出され、ビトリファイドボンド１６の適正な焼成温度（例えば１，０００℃前後）で加熱される。これに従い、付着剤１５を構成するポリアクリル酸（付着補助剤）が消失する。また、付着剤１５を構成するビトリファイドボンド１６が溶融し、その後、固化して、隣接する超砥粒１２と間隔調整材１４との間が結合される。これにより、各超砥粒１２と、当該各超砥粒１２間に配置される間隔調整材１４と、が強固に結合される。

言い換えると、付着剤１５を構成するビトリファイドボンド１６が、超砥粒１２の表面から間隔調整材１４の表面へ流動することで、間隔調整材１４に接する２つの超砥粒の表面同士を架け渡し、架橋部２０が形成される。このようにして、リング状の砥石層２２が製造される。その後、焼成された砥石層２２をコア２１の外周に接着剤を用いて固着させ、ビトリファイドボンド砥石１０が完成する。

（４．砥石層２２の組織の確認結果）
このようにして製造された砥石層２２の組織を顕微鏡で、観察した。すると、砥石層２２の間隔調整材１４は、各超砥粒１２の間に、１個または２個ずつ配置されていた（図２参照）。そして、各超砥粒１２は、およそ間隔調整材１４の平均粒径ΦＢの分だけ離間した状態で配置されていた。即ち、成形体を構成する複数の三次中間素材２２ａ３は、加熱時において、各超砥粒１２間に配置された間隔調整材１４の作用により各超砥粒１２の移動が規制され、間隔調整材１４の平均粒径ΦＢと等しくなる超砥粒１２間の最小離間距離αが維持されていた。これにより、各超砥粒１２が均一に分散して配置され、低集中度のビトリファイドボンド砥石である砥石層２２を有したビトリファイドボンド砥石１０が得られた。なお、本発明に係る砥石層２２では、集中度２００に限らず、更に低集中度となる集中度１００までのビトリファイドボンド砥石の製作が可能であることが確認できた。

なお、上記実施形態においては、付着剤１５を超砥粒１２の表面全面にコーティングし、表面全面の付着剤１５に間隔調整材１４を付着させてから、不要な間隔調整材１４を除去し、その後、加熱した。しかし、この態様には限らない。付着剤１５は、超砥粒１２の外周面のうち間隔調整材１４の付着が必要な一部のみにコーティングしてもよい。これによっても同様の効果が期待できる。

また、上記実施形態においては、付着剤１５を、超砥粒１２の表面上に、付着剤１５の厚みｔが間隔調整材１４の粒径以下となるようコーティングした。しかし、この態様には限らない。厚みｔは、間隔調整材１４の粒径をこえてもよい。この場合、埋設加圧用の成形型の加圧圧力を上昇させることによって、隣接する超砥粒１２と間隔調整材１４とが接する上記実施形態と同様の砥石層２２を形成できる。

また、上記実施形態においては、付着第一工程Ｓ１０２Ａにおいて、付着剤コーティング工程Ｓ１０１にて生成された一次中間素材２２ａ１の表面に、間隔調整材１４を埋設させ、二次中間素材２２ａ２を生成する際、供給される間隔調整材１４の合計容積は、各超砥粒１２の合計容積に対し体積比で約５倍以上であることとした。しかし、この態様には限らず、体積比は何倍でもよい。これによっても、相応の効果は得られる。ただし、約５倍以上とすることにより、間隔調整材１４の付着量を所望の量とすることができる。

また、上記実施形態においては、付着第二工程Ｓ１０２Ｂにおいて、二次中間素材２２ａ２に対してふるいをかけ、付着している間隔調整材１４の一部を除去した。しかし、この態様には限らず、付着第二工程Ｓ１０２Ｂは、なくてもよい、これによっても、相応の効果は期待できる。ただし、付着第二工程Ｓ１０２Ｂを設けることにより、ビトリファイドボンド１６による結合力、気孔１８の割合を所望の状態とすることができる。

（５．実施形態による効果）
上記実施形態によれば、砥石層２２（ビトリファイドボンド砥石）は、相互に非接触に配置される複数の超砥粒１２（砥粒）と、複数の超砥粒１２の間に介在し、複数の超砥粒１２に接して配置され、且つ、複数の超砥粒１２間の最小離間距離αを決定する間隔調整材１４と、複数の超砥粒１２のそれぞれと間隔調整材１４とを結合するビトリファイドボンド１６（結合剤）と、複数の超砥粒１２の間に形成される気孔１８と、を備える。

これにより、各超砥粒１２は、間隔調整材１４の平均粒径ΦＢの分、つまり最小離間距離αだけ確実に離間した状態で配置されることになる。このように、各超砥粒１２間では最小離間距離αが維持されるので、各超砥粒１２間が均一で、砥石層２２（ビトリファイドボンド砥石）の円周方向全周に亘って研削抵抗のばらつきが小さい砥石を製作することができる。

また、上記実施形態によれば、複数の超砥粒１２間の最小離間距離α（距離）は、間隔調整材１４の粒径の２倍未満で１倍以上とする。これにより、安定した組成で、研削抵抗のばらつきが小さな砥石１０が得られる。

また、上記実施形態によれば、砥石１０は、超砥粒１２（砥粒）と間隔調整材１４と結合剤１６（ビトリファイドボンド）とを含んで形成され、超砥粒１２（砥粒）の表面を覆い、且つ超砥粒１２の表面に露出状態で間隔調整材１４を付着する付着剤１５を備える、複数の中間素材２２ａより形成される。

これにより、中間素材２２ａが別の中間素材２２ａと隣接したとき、間隔調整材１４と隣接する超砥粒１２とは、直接接する可能性が高くなる。このため、隣接する超砥粒１２同士は、中間に間隔調整材１４を接して挟み込むので、隣接する超砥粒１２間の距離は間隔調整材１４の粒径によって決まり、均一な大きさとすることができる。

また、上記実施形態によれば、ビトリファイドボンド１６（結合剤）は、複数の中間素材２２ａ（三次中間素材２２ａ３）を加熱することにより超砥粒１２（砥粒）の表面から間隔調整材１４の表面へ流動することで、間隔調整材１４に接する２つの超砥粒１２（砥粒）の表面同士を架け渡される。
このようにして、ビトリファイドボンド１６（結合剤）により超砥粒１２が固定されるとき、超砥粒１２の表面には、間隔調整材１４が所定の間を置いて配置されているので、超砥粒１２間、及び間隔調整材１４間に良好な気孔１８を形成することができる。

また、上記実施形態によれば、複数の中間素材２２ａ（二次中間素材２２ａ２）において、付着剤１５は、間隔調整材１４の一部を埋設した状態で保持する。これにより、間隔調整材１４は、ばらばらにならず付着剤から残部が露出された状態が容易に維持される。

また、上記実施形態によれば、複数の中間素材２２ａ（一次中間素材２２ａ１）において、付着剤１５は、超砥粒１２（砥粒）の表面全面にコーティングされる。これにより、間隔調整材１４は、超砥粒１２の表面全面につきやすくなり、簡易に隣接する超砥粒１２間に間隔調整材１４を配置することができ、超砥粒１２間に、高い確率で所定の間隔を設けることができる。このため、超砥粒１２間の最小離間距離αが良好に維持できる。

また、上記実施形態によれば、複数の中間素材２２ａのそれぞれにおいて、付着剤１５の厚みｔは、間隔調整材１４の粒径未満である。これにより、間隔調整材１４は、一部が付着剤１５に埋まっても、残りの部分が必ず露出している。このため、露出している間隔調整材１４の残りの部分が、隣接する超砥粒１２の付着剤１５に埋まり込んでも、間隔調整材１４と隣接する超砥粒１２とが直接接する可能性が高くなる。このため、超砥粒１２間の最小離間距離αが良好に維持できる。

また、上記実施形態によれば、複数の中間素材２２ａ（三次中間素材２２ａ３）において、複数の間隔調整材１４は、超砥粒１２（砥粒）の表面にて相互に離散して配置される。これにより、間隔調整材１４以外の位置に気孔１８が良好に形成される。

また、上記実施形態によれば、間隔調整材１４の粒径ΦＢ（平均粒径）は、超砥粒１２（砥粒）の粒径ΦＡ（平均粒径）に対して１／５〜１／３の大きさである。このように、大きな粒径の間隔調整材１４によって、超砥粒１２間の間隔が決定できるので、所望の低集中度の砥石が形成できる。

また、上記実施形態によれば、間隔調整材１４は、セラミックス又はアルミナである。このように、汎用性の高い材料が使用でき経済的である。

また、上記実施形態の砥石１０の製造方法によれば、砥石１０は、相互に非接触に配置される複数の超砥粒１２（砥粒）と、複数の超砥粒１２（砥粒）の間に介在し、複数の超砥粒１２に接して配置され、且つ、複数の超砥粒１２（砥粒）間の距離を最小離間距離αとする粒径ΦＢ（平均粒径）の間隔調整材１４と、複数の超砥粒１２（砥粒）のそれぞれと間隔調整材１４とを結合する結合剤１６と、複数の超砥粒１２（砥粒）の間に形成される気孔１８と、を備える。そして、超砥粒１２（砥粒）と間隔調整材１４と結合剤１６とを含んで形成され、超砥粒１２（砥粒）の表面を覆い、且つ超砥粒１２（砥粒）の表面に露出状態で間隔調整材１４を付着する付着剤１５を備える、中間素材２２ａを生成する中間素材生成工程Ｓ１０と、中間素材２２ａを、成形型に投入し、成形型内を加圧することにより、間隔調整材１４を、超砥粒１２間の最小離間距離αとする加圧工程Ｓ１２と、加圧工程Ｓ１２にて生成された成形体に対する加熱により砥石１０を生成する加熱工程Ｓ１４と、を備える。この製造方法により、上記砥石１０が形成できる。

また、上記実施形態の砥石１０の製造方法によれば、加熱工程Ｓ１４は、付着剤１５が加熱により超砥粒１２（砥粒）の表面から間隔調整材１４の表面へ流動することで、付着剤１５に含まれるビトリファイドボンド１６（結合剤）が間隔調整材１４に接する２つの超砥粒１２（砥粒）の表面同士を架け渡される。これにより、超砥粒１２、間隔調整材１４及びビトリファイドボンド１６以外の部分で良好に気孔１８を形成できる。

また、上記実施形態の砥石１０の製造方法によれば、付着剤１５は、ビトリファイドボンド１６（結合剤）及び間隔調整材１４を付着する付着補助剤を含み、加熱工程Ｓ１４は、付着剤１５が超砥粒１２（砥粒）の表面から間隔調整材１４の表面へ流動しながら、加熱により付着補助剤を消失させる。これにより、気孔１８の形成が容易にできる。

また、上記実施形態の砥石１０の製造方法によれば、中間素材生成工程Ｓ１０は、付着剤１５を超砥粒１２（砥粒）の表面にコーティングして一次中間素材２２ａ１を生成する付着剤コーティング工程Ｓ１０１と、付着剤コーティング工程Ｓ１０１にて生成された一次中間素材２２ａ１に間隔調整材１４を付着させて、中間素材２２ａを生成する間隔調整材付着工程Ｓ１０２と、を備える。これにより、確実に超砥粒１２（砥粒）間に間隔調整材１４を配置させることができる。

また、上記実施形態の砥石１０の製造方法によれば、付着剤コーティング工程Ｓ１０１は、付着剤１５を超砥粒１２（砥粒）の表面全面にコーティングした一次中間素材２２ａ１を生成し、間隔調整材付着工程Ｓ１０２は、付着剤コーティング工程Ｓ１０１にて生成された一次中間素材２２ａ１の全面に間隔調整材１４を付着させた二次中間素材２２ａ２を生成する付着第一工程Ｓ１０２Ａと、付着第一工程Ｓ１０２Ａにて生成された二次中間素材２２ａ２において付着している間隔調整材１４の一部を除去することにより、超砥粒１２（砥粒）の表面にて複数の間隔調整材１４が相互に離散して配置される三次中間素材２２ａ３を生成する付着第二工程Ｓ１０２Ｂを備える。これにより、超砥粒１２には余分な間隔調整材１４が付着していないので、超砥粒１２、間隔調整材１４及びビトリファイドボンド１６以外の部分で良好に気孔１８が形成できる。

上記実施形態の砥石１０の製造方法によれば、付着第一工程Ｓ１０２Ａでは、複数の超砥粒１２の合計容積に対して、間隔調整材１４の合計容積が５倍以上となるよう間隔調整材１４を一次中間素材２２ａ１の外周面に供給する。このように、超砥粒１２の外周面において最適な位置も含めて間隔調整材１４を付着させた後、必要ない部分に付着した間隔調整材１４を除去するので、中間素材２２ａの状態においては、最適位置に間隔調整材１４が付着する。

なお、間隔調整材１４は、通常の骨材とは異なり、各砥粒間に配置されて、砥粒間隔が所定の値になるように保持することができる。また、砥粒間の離間しない方向に間隔調整剤１４が２個以上配置されてもよい。

また、上記実施形態では、付着剤１５を構成する付着補助剤をポリアクリル酸としたが、これには限らない。付着補助剤は加熱した際、消失し、且つビトリファイドボンドと混合された状態で、超砥粒１２の表面に付着され、間隔調整材１４を保持して中間素材２２ａを形成可能なものであればどのようなものでもよい。

また、上記実施形態では、砥石１０を、ビトリファイドボンドを結合剤とするビトリファイドボンド砥石としたが、この態様には限らない。別の態様として、砥石は、金属を主成分とする結合剤によって形成するメタルボンド砥石でもよい。また、砥石は、樹脂を主成分とする結合剤によって形成するレジノイドボンド砥石でもよい。そして、上記の結合剤に応じて、加熱工程の温度を調整したり、低温でも消失可能な付着補助剤をしようすることもできる。また、上記実施形態では、砥石の砥粒を超砥粒としたが、これには限らない。砥粒はアルミナ系、炭化ケイ素系であっても良い。

また、上記実施形態では、間隔調整材付着工程Ｓ１０２における埋設加工の圧力は、加圧工程の加圧力より小さいが、結合剤、砥粒の種類などに応じて変更してもよい。

１０・・・砥石（ビトリファイドボンド砥石）、 １２・・・砥粒（超砥粒）、 １４・・・間隔調整材、 １５・・・付着剤、 １６・・・結合剤（ビトリファイドボンド）、 １７・・・付着補助剤（ポリアクリル酸）、 １８・・・気孔、 ２０・・・架橋部、 ２２・・・砥石層、 ２２ａ・・・中間素材、 ２２ａ１・・・一次中間素材、 ２２ａ２・・・二次中間素材、 ２２ａ３・・・三次中間素材、 Ｓ１０・・・中間素材生成工程、 Ｓ１０１・・・付着剤コーティング工程、 Ｓ１０２・・・間隔調整材付着工程、 Ｓ１０２Ａ・・・付着第一工程、 Ｓ１０２Ｂ・・・付着第二工程、 Ｓ１２・・・加圧工程、 Ｓ１４・・・加熱工程、 α・・・最小離間距離（距離）、 ΦＡ、ΦＢ・・・粒径（平均粒径）。

Claims (16)

1. 相互に非接触に配置される複数の砥粒と、
   前記複数の砥粒の間に介在し、前記複数の砥粒に接して配置され、且つ、前記複数の砥粒間の距離を最小離間距離とする粒径の間隔調整材と、
   前記複数の砥粒のそれぞれと前記間隔調整材とを結合する結合剤と、
   前記複数の砥粒の間に形成される気孔と、
   を備える砥石。
2. 前記複数の砥粒間の距離は、
   前記間隔調整材の前記粒径の２倍未満で１倍以上とする、
   請求項１に記載の砥石。
3. 前記砥粒と前記間隔調整材と前記結合剤とを含んで形成され、前記砥粒の表面を覆い、且つ前記砥粒の表面に露出状態で前記間隔調整材を付着する付着剤を備える、複数の中間素材より形成される、請求項１又は２に記載の砥石。
4. 前記結合剤は、前記複数の中間素材を加熱することにより前記砥粒の表面から前記間隔調整材の表面へ流動することで、前記間隔調整材に接する２つの前記砥粒の表面同士を架け渡される、請求項３に記載の砥石。
5. 前記複数の中間素材のそれぞれにおいて、前記付着剤は、前記間隔調整材の一部を埋設した状態で保持する、請求項３又は４に記載の砥石。
6. 前記複数の中間素材のそれぞれにおいて、前記付着剤は、前記砥粒の表面全面にコーティングされる、請求項３〜５の何れか一項に記載の砥石。
7. 前記複数の中間素材のそれぞれにおいて、前記付着剤の厚みは、前記間隔調整材の粒径未満である、請求項３〜６の何れか一項に記載の砥石。
8. 前記複数の中間素材のそれぞれにおいて、複数の前記間隔調整材は、前記砥粒の表面にて相互に離散して配置される、請求項３〜７の何れか一項に記載の砥石。
9. 前記間隔調整材の粒径は、前記砥粒の粒径に対して１／５〜１／３の大きさである、請求項１〜８の何れか一項に記載の砥石。
10. 前記間隔調整材は、セラミックス又はアルミナである、請求項１〜９の何れか一項に記載の砥石。
11. 砥石の製造方法であって、
    前記砥石は、
    相互に非接触に配置される複数の砥粒と、
    前記複数の砥粒の間に介在し、前記複数の砥粒に接して配置され、且つ、前記複数の砥粒間の距離を最小離間距離とする粒径の間隔調整材と、
    前記複数の砥粒のそれぞれと前記間隔調整材とを結合する結合剤と、
    前記複数の砥粒の間に形成される気孔と、
    を備え、
    前記砥粒と前記間隔調整材と前記結合剤とを含んで形成され、前記砥粒の表面を覆い、且つ前記砥粒の表面に露出状態で前記間隔調整材を付着する付着剤を備える、中間素材を生成する中間素材生成工程と、
    前記中間素材を、成形型に投入し、前記成形型内を加圧することにより、前記間隔調整材を、前記砥粒間の最小離間距離とする加圧工程と、
    前記加圧工程にて生成された成形体に対する加熱により前記砥石を生成する加熱工程と、
    を備える、砥石の製造方法。
12. 前記加熱工程は、前記付着剤が前記加熱により前記砥粒の表面から前記間隔調整材の表面へ流動することで、前記付着剤に含まれる前記結合剤が前記間隔調整材に接する２つの前記砥粒の表面同士を架け渡される、請求項１１に記載の砥石の製造方法。
13. 前記付着剤は、前記結合剤及び前記間隔調整材を付着する付着補助剤を含み、
    前記加熱工程は、前記付着剤が前記砥粒の表面から前記間隔調整材の表面へ流動しながら、前記加熱により前記付着補助剤を消失させる、請求項１２に記載の砥石の製造方法。
14. 前記中間素材生成工程は、
    前記付着剤を前記砥粒の表面にコーティングして一次中間素材を生成する付着剤コーティング工程と、
    前記付着剤コーティング工程にて生成された前記一次中間素材に前記間隔調整材を付着させて、前記中間素材を生成する間隔調整材付着工程と、
    を備える、請求項１１〜１３の何れか一項に記載の砥石の製造方法。
15. 前記付着剤コーティング工程は、前記付着剤を前記砥粒の表面全面にコーティングした前記一次中間素材を生成し、
    前記間隔調整材付着工程は、
    前記付着剤コーティング工程にて生成された前記一次中間素材の全面に前記間隔調整材を付着させた二次中間素材を生成する付着第一工程と、
    前記付着第一工程にて生成された前記二次中間素材において付着している前記間隔調整材の一部を除去することにより、前記砥粒の表面にて複数の前記間隔調整材が相互に離散して配置される前記中間素材としての三次中間素材を生成する付着第二工程を備える、請求項１４に記載の砥石の製造方法。
16. 前記付着第一工程では、前記複数の超砥粒の合計容積に対して、前記間隔調整材の合計容積が５倍以上となるよう前記間隔調整材を前記一次中間素材の外周面に供給する、請求項１５に記載の砥石の製造方法。
    

Images