JP2019181614A - 均質構造の高気孔率ｃｂｎビトリファイド砥石 - Google Patents

Abstract

【課題】適切な粒径の中空フィラーを適量充填して、無機結合剤の含有量を変えずに砥石を高強度化し、砥石寿命を確保することができる高気孔率ＣＢＮビトリファイド砥石を提供する。【解決手段】ＣＢＮ砥粒２０と、ＣＢＮ砥粒２０の粒度を示す番数に対して１番手粗い粒度から１番手細かな粒度までの範囲内の平均粒径を有する大径無機中空フィラー２２、ＣＢＮ砥粒２０の平均粒径の１／５から１／２の平均粒径を有する小径無機中空フィラー２３とが、無機結合剤であるビトリファイドボンド２４によって結合されていることから、小径無機中空フィラー２３がＣＢＮ砥粒２０および大径無機中空フィラー２２の間に介在させられることにより、ＣＢＮ砥粒２０および大径無機中空フィラー２２が均等に分散させられた均質な砥石組織が得られ、ＣＢＮ砥粒２０の局所的な脱落および被削材の焼けが好適に抑制される。【選択図】図４

Description

本発明は、研削負荷が高く、ワークに研削焼けが発生し易い分野に好適に適用される、均質構造の高気孔率ビトリファイドＣＢＮ砥石に関するものである。

一般に、内面研削、アンギュラー研削などの、研削負荷が高く、ワークに研削焼けが発生し易い分野に好適に適用される砥石として、高気孔率ＣＢＮビトリファイド砥石が知られている。たとえば、特許文献１に記載された高気孔率ＣＢＮビトリファイド砥石がそれである。この高気孔率ＣＢＮビトリファイド砥石は、単一粒度の中空フィラーが一定の充填容量で用いられて製造されている。この高気孔率ＣＢＮビトリファイド砥石によれば、中空フィラーにより気孔が人工的に形成されて高気孔率とされているので、研削液下の研削において研削熱が放出され易く、ワークの研削焼けが好適に抑制される。

特許第５１９２７６３号公報

しかしながら、上記従来の高気孔率ＣＢＮビトリファイド砥石では、それに含まれる中空フィラーの凝集により、局所的に砥粒が脱落し、また、充填容量が少なく砥粒および中空フィラーの周囲に十分なボンドが付与されていないため、良好な砥石寿命を確保することができないという不都合があった。これに対して、中空フィラーの凝集を抑制したＣＢＮビトリファイド砥石が提案されているが、中空フィラーの充填容量が少なく、砥石寿命の確保という課題は依然として解決されていない。

本発明は以上の事情を背景としてなされたものであり、その目的とするところは、適切な粒径の中空フィラーを適量充填して、無機結合剤の含有量を変えずに砥石を高強度化し、砥石寿命を確保することができる高気孔率ＣＢＮビトリファイド砥石を提供することにある。

本発明者等は、砥粒率がたとえば４０体積％を下回るような高気孔率ＣＢＮビトリファイド砥石の砥粒の局所的脱落や被削材の焼けを抑制することについて中空フィラーの種類および量について種々検討を重ねた結果、高気孔率を維持しつつ、砥粒の径と同等の径を有する中空フィラーと砥粒の径よりも十分に小径の中空フィラーとを用いると、砥粒の局所的な脱落、および被削材の焼けが好適に抑制されるという事実を見いだした。本発明はこの知見に基づいて為されたものである。上記小径の中空フィラーが砥粒や砥粒の径と同等の径を有する中空フィラーの間に介在することで、それら砥粒や砥粒の径と同等の径を有する中空フィラーの分散が促進され、均質な構造が得られたことにより、砥粒の局所的な脱落、および被削材の焼けが好適に抑制されたものと推察される。

すなわち、第１発明の均質構造の高気孔率ＣＢＮビトリファイド砥石の要旨とするところは、ＣＢＮ砥粒と、前記ＣＢＮ砥粒の粒度を示す番数に対して１番手粗い粒度から１番手細かな粒度までの範囲内の平均粒径を有する大径無機中空フィラー、前記ＣＢＮ砥粒の平均粒径の１／５から１／２の平均粒径を有する小径無機中空フィラーとが、無機結合剤によって結合されていることにある。

第２発明の要旨とするところは、第１発明において、前記ＣＢＮ砥粒、前記無機結合剤、および前記大径無機中空フィラーおよび前記小径無機中空フィラーの合計充填容量が、前記高気孔率ＣＢＮビトリファイド砥石を１００容量部としたとき、７５から９０容量部であることを特徴とする。

第３発明の要旨とするところは、第１発明または第２発明において、前記大径無機中空フィラーと前記小径無機中空フィラーとの配合比は、５：５から７：３の範囲内であることを特徴とする。

第４発明の要旨とするところは、第１発明から第３発明のいずれか１の発明において、砥石断面における複数箇所の単位面積当たりの前記ＣＢＮ砥粒を含む固形物の割合である砥粒面積率の度数分布図において８．５以下の標準偏差を有する均質性を備えることを特徴とする。

第１発明の均質構造の高気孔率ＣＢＮビトリファイド砥石によれば、ＣＢＮ砥粒と、前記ＣＢＮ砥粒の粒度を示す番数に対して１番手粗い粒度から１番手細かな粒度までの範囲内の平均粒径を有する大径無機中空フィラー、前記ＣＢＮ砥粒の平均粒径の１／５から１／２の平均粒径を有する小径無機中空フィラーとが、無機結合剤によって結合されていることから、前記ＣＢＮ砥粒の平均粒径の１／５から１／２の平均粒径を有する小径無機中空フィラーがＣＢＮ砥粒および大径無機中空フィラーの間に介在させられることにより、ＣＢＮ砥粒および大径無機中空フィラーが均等に分散させられた均質な砥石組織が得られる。これにより、ＣＢＮ砥粒間の距離が均等となって、高気孔率すなわち低砥粒率であっても、砥粒の局所的な脱落および被削材の焼けが好適に抑制される。また、均質構造を有するので砥石強度および砥石寿命が得られる。

第２発明の均質構造の高気孔率ＣＢＮビトリファイド砥石によれば、前記ＣＢＮ砥粒、前記無機結合剤、および前記大径無機中空フィラーおよび前記小径無機中空フィラーの合計充填容量が、前記高気孔率ＣＢＮビトリファイド砥石を１００容量部としたとき、７５から９０容量部である。これにより、一層、砥石強度が高められる。

第３発明の均質構造の高気孔率ＣＢＮビトリファイド砥石によれば、前記大径無機中空フィラーと前記小径無機中空フィラーとの配合比は、５：５から７：３の範囲内である。これにより、ＣＢＮ砥粒および大径無機中空フィラーが一層均等に分散させられる。

第４発明の均質構造の高気孔率ＣＢＮビトリファイド砥石によれば、砥石断面における複数箇所の単位面積当たりの前記ＣＢＮ砥粒を含む固形物の割合である砥粒面積率の度数分布図において８．５以下の標準偏差を有する均質性を備える。これにより、均質な砥石組織を有する高気孔率ＣＢＮビトリファイド砥石が得られる。

ここで、前記小径無機中空フィラーに関して、前記ＣＢＮ砥粒、およびそのＣＢＮ砥粒と同一粒径またはＣＢＮ砥粒よりも１番手（１粒度）粗い若しくは１番手（１粒度）細かな粒度までの前記大径無機中空フィラーが均等に配列したとき、それらの空隙に丁度よく均質に入る粒度が、ＣＢＮ砥粒の平均粒径よりも１／５から１／２の平均粒径を有する粒子であるため、第１発明の小径無機中空フィラーは、平均粒径がＣＢＮ砥粒の平均粒径よりも１／５から１／２の平均粒径を有するものが選択された。

一般に、ＣＢＮビトリファイド砥石の寿命は、ＣＢＮ砥粒および無機中空フィラーの周囲に付与されている無機結合剤（ビトリファイドボンド）の量に依存するところが大きい。無機結合剤が同一の充填容量であっても、ＣＢＮ砥粒および無機中空フィラーの容量が少ない場合にはＣＢＮ砥粒および無機中空フィラーに十分なビトリファイドボンドが供給されず、ビトリファイド砥石の寿命が短くなる傾向にある。ＣＢＮ砥粒の充填容量を増加すると集中度が増加し、ビトリファイド砥石の寿命が向上することが期待できるものの、研削焼けなどの不具合が発生する可能性が高まる。

このため、第２発明に示すように、高気孔率ＣＢＮビトリファイド砥石において、前記ＣＢＮ砥粒、前記無機結合剤、および前記大径無機中空フィラーおよび前記小径無機中空フィラーの合計充填容量が、７５から９０容量％に設定されている。この高気孔率ＣＢＮビトリファイド砥石では、ＣＢＮ砥粒、無機結合剤の充填容量は従来のビトリファイド砥石と同等として、無機中空フィラーの容量を従来のビトリファイド砥石よりも増加させることで、良好な切れ味と砥石寿命の向上が期待できる。第２発明の高気孔率ＣＢＮビトリファイド砥石において、前記ＣＢＮ砥粒、前記無機結合剤、および前記大径無機中空フィラーおよび前記小径無機中空フィラーの合計充填容量が、７５から９０容量％とされたのは、製造安定性を考慮したものである。合計充填容量が９０容量％を超えると、無機中空フィラーが適切な形状を保つことができないためである。

本実施例の一実施例の均質構造の高気孔率ＣＢＮビトリファイド砥石を示す図である。 図１のＣＢＮビトリファイド砥石を用いた研削装置による研削例を説明する図である。 図１のＣＢＮビトリファイド砥石の製造方法の要部を説明する工程図である。 図１のＣＢＮビトリファイド砥石の組織を拡大して説明する模式図である。 図１のセグメント砥石において、径の異なる２種類の大径無機中空フィラーおよび小径無機中空フィラーを中空無機フィラーとして用いた効果を確認するために行なった研削試験の条件を示す図表である。 図１のビトリファイド砥石に対応する実施例品１から４と、比較例品１および比較例品２とを、図６の研削試験条件を用いて行なった研削試験結果を示す図表である。 比較例品３、実施例品５および実施例品６における砥石組織の分散評価結果を標準偏差σにて示す図である。

発明を実施するための一形態において、前記無機中空フィラーは、たとえば、シリカ、アルミナ、人工ガラス、シラスやパーライト等の天然ガラス、ジルコニア等から構成され、特に、黒曜岩系パーライト、シラスバルーン、アルミナバルーン、ガラスバルーンが好適に用いられる。

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは概念化されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明の一実施例の均質構造の高気孔率ＣＢＮビトリファイド砥石である表面研削用のビトリファイド砥石１０を示している。このビトリファイド砥石１０は、金属製の円板状の台金１２と、その台金１２の外周面に固着されることにより外周研削面を構成する複数のセグメント砥石１６とを備えている。

図２に示すように、たとえばクランクジャーナル部またはカムシャフトフロント部のような鋼製の被削材１８の表面１９を研削するに際しては、被削材１８およびビトリファイド砥石１０が回転した状態で、その被削材１８の表面１９にビトリファイド砥石１０の外周研削面が押し当てられることにより、その表面１９が研削される。

上記ビトリファイド砥石１０のセグメント砥石１６は、たとえば図３に示す工程図に従って製造される。すなわち、先ず、主粒子ボンドコーティング工程Ｐ１では、ＣＢＮ砥粒２０と、溶融後にフリット化した高い耐衝撃性及び耐熱性に優れたガラスの粉末であってＣＢＮ砥粒２０の１／１０以下の平均粒径を有する粉体状のビトリファイドボンドとが、デキストリンに代表される合成糊料等の良く知られた粘結剤（成形助剤）とともに混合されることにより、そのビトリファイドボンド（無機結合剤）２４および粘結剤から成るコーティングがＣＢＮ砥粒２０の外表面に層状に形成され、必要に応じて乾燥されることにより、一層の流動性が付与される。

また、副粒子ボンドコーティング工程Ｐ２でも、たとえばガラスバルーン等から成り、径の異なる２種類の大径無機中空フィラー２２および小径無機中空フィラー２３が、上記と同様のビトリファイドボンド２４とがデキストリン等の良く知られた粘結剤とともに混合されることにより、そのビトリファイドボンド２４および粘結剤から成るコーティングが大径無機中空フィラー２２および小径無機中空フィラー２３の外周面に層状に形成され、必要に応じて乾燥されることにより、一層の流動性が付与される。

上記ビトリファイドボンド２４は、高い耐衝撃性及び耐熱性に優れたガラスの粉末であり、たとえば酸化物組成がＳｉＯ_２５０〜８０重量％、Ｂ_２Ｏ_３１０〜２０重量％、Ａｌ_２Ｏ_３５〜１５重量％、ＣａＯ，ＭｇＯ，Ｋ_２Ｏ，Ｎａ_２Ｏから選択される金属酸化物の合計が８〜１５重量％とされたガラスフリット、或いは酸化物組成がＳｉＯ_２７０〜９０重量％、Ｂ_２Ｏ_３１０〜２０重量％、Ａｌ_２Ｏ_３１〜５重量％、Ｎａ_２Ｏ_３１〜５重量％とされたガラスフリットなど、すなわち溶融後にフリット化した粉末ガラスから構成される。

また、ビトリファイドボンド２４は、上記のような粉末ガラスに蛙目粘土等が添加されてもよい。また、このビトリファイドボンド２４は、好適には、湿式粉砕により得られた角が取れた粒子であり、３００ｋｇ／ｍｍ^２の成形圧力を加えたときの単体充填率が５５体積％以上であり、ＡＳＴＭ Ｄ２８４０の規格に準拠する測定による見掛け密度（かさ比重）１．２以上である。

上記ＣＢＮ砥粒２０は、たとえば＃８０〜＃２３０（ＪＩＳＢ４１３０による分級方法のメッシュサイズを用いたＡ方式の粒度の表示では＃８０／１００から＃２３０／２７０）の範囲内の粒度、たとえば平均粒径１７７μｍ〜６２μｍ程度の範囲内の粒径を有するものである。

上記大径無機中空フィラー２２は、たとえばＣＢＮ砥粒２０の平均粒径と同等の平均粒径、たとえば粒度の番数で言えば、ＣＢＮ砥粒２０の粒度を示す番数に対して１番手粗い粒度の番数から１番手細かな粒度の番数の範囲の範囲内の平均粒径を有するものである。たとえば、ＣＢＮ砥粒２０の粒度が＃１００／１２０であれば、それより１番手粗い粒度＃８０／１００から１番手細かな粒度＃１２０／１４０の範囲内の粒度を有する。これに対して、小径無機中空フィラー２３は、たとえばＣＢＮ砥粒２０の平均粒径に対して、１／５〜１／２の範囲内の平均粒径を有するものである。これら大径無機中空フィラー２２および小径無機中空フィラー２３は、たとえば、０．６〜０．９ｇ／ｃｍ^３の見掛け密度、０．２５〜０．４２ｇ／ｃｍ^３の嵩（かさ）密度、７０Ｎ／ｍｍ^２の圧縮強度、１６００℃以上の融点、略零の吸水率を備えた閉鎖型中空粒子である。

大径無機中空フィラー２２および小径無機中空フィラー２３は、ビトリファイド砥石１０に対する充填容量は５０容量％以下であり、ＣＢＮ砥粒２０、大径無機中空フィラー２２および小径無機中空フィラー２３、およびビトリファイドボンド２４の合計充填容量が７５〜９０容量部となるように、調合される。また、大径無機中空フィラー２２と小径無機中空フィラー２３との配合比は、５：５〜７：３の範囲内とされる。ビトリファイド砥石１０の集中度（ビトリファイドボンド２４中のＣＢＮ砥粒２０の割合＝集中度／４）は、５０〜１８０の範囲内である。

次いで、混合工程Ｐ３では、上記コーティングがそれぞれ施されたＣＢＮ砥粒２０と大径無機中空フィラー２２および小径無機中空フィラー２３とが、たとえばＣＢＮ砥粒２０：充填剤粒子（大径無機中空フィラー２２および小径無機中空フィラー２３）の比が１：０．７〜１：２の範囲内のうちの予め設定された粒子数比となる割合で、デキストリン等の良く知られた粘結剤とともに混合機に投入され、そこで均一に混合される。

次に、成型工程Ｐ４では、円筒状の成型空間を形成するための所定のプレス型内に上記混合材料が充填され、プレス機によって加圧されることによりセグメント状に形成される。焼成工程Ｐ５では、成型工程Ｐ４を経た成型品が、所定の焼成炉内においてたとえば９００℃程度の温度が０．５時間保持で示される焼成条件で焼結させられる。この焼結によって、粘結剤が焼失させられるとともに、ビトリファイドボンド２４が溶融させられて溶融ガラス体となるので、図４のビトリファイド砥石組織図に示すように、ＣＢＮ砥粒２０、大径無機中空フィラー２２および小径無機中空フィラー２３が溶融したビトリファイドボンド２４を介して相互に結合されてセグメント状のビトリファイド砥石すなわちセグメント砥石１６が構成される。図４において、粘結剤（成形助剤）の消失等により自然に形成される気孔２６が、ＣＢＮ砥粒２０、大径無機中空フィラー２２および小径無機中空フィラー２３、およびビトリファイドボンド２４の間に示されている。

次いで、接着工程Ｐ６では、焼結させられたセグメント砥石１６が台金１２の外周縁に沿って周方向に配列された状態で接着される。なお、上記成型工程Ｐ４において円筒状に成形されて台金を用いない場合にはこの接着工程Ｐ６は実行されない。そして、仕上工程Ｐ７では、外周面および端面等の外形寸法が所定の製品規格となるように切削或いは研削工具を用いて機械的に仕上げられることにより前記ビトリファイド砥石１０が製造され、検査工程Ｐ８を経て出荷される。

上記のようにして製造されることにより図４に示すような砥石組織を備えたビトリファイド砥石１０によれば、研削性能に相対的に大きく寄与するＣＢＮ砥粒２０と、そのＣＢＮ砥粒２０とともに砥石組織を構成する大径無機中空フィラー２２および小径無機中空フィラー２３とが所定の空間内に満たされた状態でビトリファイドボンド２４により結合されたビトリファイド砥石組織が形成されており、ＣＢＮ砥粒２０および大径無機中空フィラー２２は、小径無機中空フィラー２３の介在によって均質とされ、相互に凝集することが好適に制限されてＣＢＮ砥粒２０間には比較的均一な距離が形成され、研削焼けの発生が少なく且つ長い砥石寿命が得られる。

また、本発明者等は、セグメント砥石１６において、径の異なる２種類の大径無機中空フィラーおよび小径無機中空フィラーを中空無機フィラーとして用いた効果を確認するために、ビトリファイド砥石１０に対応する実施例品１と、比較例品１および比較例品２とを、以下に示す組成を用いて、図３に示すものと同様の工程を用いて作成し、それらを、図５に示す共通の研削試験条件を用いて研削試験を行って、それぞれの性能評価を行なった。

比較例品１は、ＣＢＮ砥粒と同等粒径の大径無機中空フィラーを一定量充填させたビトリファイド砥石（試験品）である。比較例品２は、ＣＢＮ砥粒の１／３の平均粒径を持つ小径無機中空フィラー２３を一定量充填させたビトリファイド砥石（試験品）である。実施例品１は、ＣＢＮ砥粒と同等粒径の大径無機中空フィラー２２およびＣＢＮ砥粒の１／３平均粒径の小径無機中空フィラー２３を、８６容量部（８６％）となるように、大径無機中空フィラー２２と小径無機中空フィラー２３とを７：３の割合で充填させたビトリファイド砥石（試験品）である。実施例品２は、ＣＢＮ砥粒と同等粒径の大径無機中空フィラー２２およびＣＢＮ砥粒の１／３平均粒径の小径無機中空フィラー２３を、ＣＢＮ砥粒、無機結合剤、および中空フィラーの総充填量が７５容量部となるように、大径無機中空フィラー２２と小径無機中空フィラー２３とを７：３の割合で充填させたビトリファイド砥石（試験品）である。実施例品３は、ＣＢＮ砥粒と同等粒径の大径無機中空フィラー２２およびＣＢＮ砥粒の１／３平均粒径の小径無機中空フィラー２３を、ＣＢＮ砥粒、無機結合剤、および中空フィラーの総充填量が７５容量部となるように、大径無機中空フィラー２２と小径無機中空フィラー２３とを５：５の割合で充填させたビトリファイド砥石（試験品）である。実施例品４は、ＣＢＮ砥粒と同等粒径の大径無機中空フィラー２２およびＣＢＮ砥粒の１／３平均粒径の小径無機中空フィラー２３を、ＣＢＮ砥粒、無機結合剤、および中空フィラーの総充填量が９０容量部となるように、大径無機中空フィラー２２と小径無機中空フィラー２３とを５：５の割合で充填させたビトリファイド砥石（試験品）である。
（比較例品１）
砥石集中度 ：１００
ＣＢＮ砥粒＃１２０ ：２５容量部
中空フィラー＃１２０ ：２１容量部
無機結合剤 ：２４容量部
（比較例品２）
砥石集中度 ：１００
ＣＢＮ砥粒＃１２０ ：２５容量部
中空フィラー＃２３０ ：２１容量部
無機結合剤 ：２４容量部
（実施例品１）
砥石集中度 ：１００
ＣＢＮ砥粒＃１２０ ：２５容量部
中空フィラー＃１２０ ：２６容量部
中空フィラー＃２３０ ：１１容量部
無機結合剤 ：２４容量部
（実施例品２）
砥石集中度 ：１００
ＣＢＮ砥粒＃１２０ ：２５容量部
中空フィラー＃１２０ ：１８容量部
中空フィラー＃２３０ ： ８容量部
無機結合剤 ：２４容量部
（実施例品３）
砥石集中度 ：１００
ＣＢＮ砥粒＃１２０ ：２５容量部
中空フィラー＃１２０ ：１３容量部
中空フィラー＃２３０ ：１３容量部
無機結合剤 ：２４容量部
（実施例品４）
砥石集中度 ：１００
ＣＢＮ砥粒＃１２０ ：２５容量部
中空フィラー＃１２０ ：２０．５容量部
中空フィラー＃２３０ ：２０．５容量部
無機結合剤 ：２４容量部

図６は、上記研削試験の結果を示している。図６の「消費電力」は、ビトリファイド砥石の切れ味に関連しており、比較例品１、比較例品２、実施例品１〜４は、相互にそれほどの差がない。図６の「ホイール角ダレ断面積」は、ビトリファイド砥石の摩耗に関連している。実施例品１〜４は、比較例品１および比較例品２に比較して、ホイール角ダレ断面積が半分となっている。図６の「研削ヤケの発生する切込み深さ」は、ワークの焼けの発生に関連している。その切込み深さが小さいほど、ワークの研削焼けの発生の容易性を示している。実施例品１〜４は、比較例品１に比較して研削焼けが発生し易さが約半分であるが、比較例品２に比較して同等の研削焼け発生し易さを有している。

また、本発明者等は、ビトリファイド砥石１０のセグメント砥石１６の砥石組織において、ＣＢＮ砥粒２０の分散性を評価するために、比較例品３、実施例品５および実施例品６を、以下に示す組成を用いて、図３に示すものと同様の工程を用いて作成し、それらの断面画像をデジタルマイクロスコープで撮像し、その断面画像から得られる２値化処理された白黒断面画像を分割した複数の分割（単位）領域毎において、白色部分の固形物の面積割合を算出し、面積割合の大きさを横軸とし、且つ、分割領域の累計数を縦軸とした度数分布図を作成し、その度数分布図の標準偏差を、分散状態を示す値として算出し、その標準偏差用いて評価試験を行なった。なお、上記分割領域の一辺ｘは、たとえば、砥粒の平均粒径Ｄと砥粒体積率Ｖｇの関数（ｘ＝（５００πＤ^２／４Ｖｇ）^０．５）である。

上記の比較例品３は、ＣＢＮ砥粒と同一平均粒径の大径無機中空フィラー２２を一定量充填したビトリファイド砥石（試験品）である。実施例品５は、ＣＢＮ砥粒と同等粒径の大径無機中空フィラー２２およびＣＢＮ砥粒の１／５平均粒径の小径無機中空フィラー２３を、一定量充填したビトリファイド砥石（試験品）である。実施例品６は、ＣＢＮ砥粒と同等粒径の大径無機中空フィラー２２およびＣＢＮ砥粒の１／３平均粒径の小径無機中空フィラー２３を、一定量充填したビトリファイド砥石（試験品）である。
（比較例品３）
砥石集中度 ：１５０
ＣＢＮ砥粒＃８０ ：３７容量部
中空フィラー＃８０ ：２６容量部
無機結合剤 ：１８容量部
（実施例品５）
砥石集中度 ：１５０
ＣＢＮ砥粒＃８０ ：３７容量部
中空フィラー＃８０ ：１３容量部
中空フィラー＃４００ ：１３容量部
無機結合剤 ：１８容量部
（実施例品６）
砥石集中度 ：１５０
ＣＢＮ砥粒＃８０ ：３７容量部
中空フィラー＃８０ ：１３容量部
中空フィラー＃２００ ：１３容量部
無機結合剤 ：１８容量部

図７は、上記比較例品３、実施例品５および実施例品６における砥石組織の分散評価結果を標準偏差σにて示している。図７において、比較例品３の標準偏差σは９．６であるのに対して、実施例品５の標準偏差σは８．０、実施例品６の標準偏差σは８．２であった。実施例品５および実施例品６は、比較例品３に対して、砥石組織の分散がよく、大幅に均質であることが示された。

上述のように、均質構造の高気孔率ＣＢＮビトリファイド砥石に対応する本実施例のビトリファイド砥石１０のセグメント砥石１６によれば、ＣＢＮ砥粒２０と、ＣＢＮ砥粒２０の番手の粒度を示す番数に対して１番手粗い粒度から１番手細かな粒度までの範囲内の平均粒径を有する大径無機中空フィラー２２、ＣＢＮ砥粒２０の平均粒径の１／５〜１／２の平均粒径を有する小径無機中空フィラー２３とが、ビトリファイドボンド（無機結合剤）２４によって結合されていることから、小径無機中空フィラー２３がＣＢＮ砥粒２０および大径無機中空フィラー２２の間に介在させられることにより、ＣＢＮ砥粒２０および大径無機中空フィラー２２が均等に分散させられた均質な砥石組織が得られる。これにより、ＣＢＮ砥粒２０間の距離が均等となって、高気孔率すなわち低砥粒率であっても、ＣＢＮ砥粒２０の局所的な脱落および被削材の焼けが好適に抑制される。また、均質構造を有するので砥石強度および砥石寿命が得られる。

また、本実施例のビトリファイド砥石１０のセグメント砥石１６によれば、ＣＢＮ砥粒２０、ビトリファイドボンド（無機結合剤）２４、および前記大径無機中空フィラー２２および小径無機中空フィラー２３の合計充填容量が、セグメント砥石１６を１００容量部としたとき、７５〜９０容量部である。これにより、一層、セグメント砥石１６の砥石強度が高められる。

また、本実施例のビトリファイド砥石１０のセグメント砥石１６によれば、大径無機中空フィラー２２と小径無機中空フィラー２３との配合比は、５：５〜７：３の範囲内である。これにより、ＣＢＮ砥粒２０および大径無機中空フィラー２２が一層均等に分散させられる。

また、本実施例のビトリファイド砥石１０のセグメント砥石１６によれば、砥石断面における複数箇所の単位面積当たりのＣＢＮ砥粒２０を含む固形物の割合である砥粒面積率の度数分布図において、８．５以下の標準偏差を有する均質性を備える。これにより、均質な砥石組織を有する高気孔率ＣＢＮビトリファイド砥石が得られる。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

たとえば、前述の実施例では、円板状の金属製台金１２の外周面にセグメント砥石１６が固着された表面研削用のＣＢＮビトリファイド砥石１０が説明されていたが、全体がＣＢＮビトリファイド砥石から成る一体型の砥石、円板状の金属製台金の一面の外周縁に沿って複数のセグメント砥石が円環状に固着された端面研削用のＣＢＮビトリファイド砥石、カップ状の台金の円環状の端面に複数のセグメント砥石が固着される形式のＣＢＮビトリファイド砥石、台金の外周面にセグメント砥石が固着された形式のＣＢＮビトリファイド砥石、セグメント砥石間に所定の隙間が形成されたものなど、他の形式のＣＢＮビトリファイド砥石であってもよい。

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、その他一々例示はしないが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：ビトリファイド砥石（ＣＢＮビトリファイド砥石）
１２：台金
１６：セグメント砥石（ＣＢＮビトリファイド砥石）
２０：ＣＢＮ砥粒
２２：大径無機中空フィラー
２３：小径無機中空フィラー
２４：ビトリファイドボンド（無機結合剤）
２６：気孔

すなわち、第１発明の均質構造の高気孔率ＣＢＮビトリファイド砥石の要旨とするところは、ＣＢＮ砥粒と、前記ＣＢＮ砥粒の粒度を示す番数に対して１番手粗い粒度から１番手細かな粒度までの範囲内の平均粒径を有する大径無機中空フィラーと、前記ＣＢＮ砥粒の平均粒径の１／５から１／２の平均粒径を有する小径無機中空フィラーとが、無機結合剤によって結合されていることにある。

第３発明の要旨とするところは、第１発明または第２発明において、前記大径無機中空フィラーと前記小径無機中空フィラーとの配合比は、容量比で５：５から７：３の範囲内であることを特徴とする。

第１発明の均質構造の高気孔率ＣＢＮビトリファイド砥石によれば、ＣＢＮ砥粒と、前記ＣＢＮ砥粒の粒度を示す番数に対して１番手粗い粒度から１番手細かな粒度までの範囲内の平均粒径を有する大径無機中空フィラーと、前記ＣＢＮ砥粒の平均粒径の１／５から１／２の平均粒径を有する小径無機中空フィラーとが、無機結合剤によって結合されていることから、前記ＣＢＮ砥粒の平均粒径の１／５から１／２の平均粒径を有する小径無機中空フィラーがＣＢＮ砥粒および大径無機中空フィラーの間に介在させられることにより、ＣＢＮ砥粒および大径無機中空フィラーが均等に分散させられた均質な砥石組織が得られる。これにより、ＣＢＮ砥粒間の距離が均等となって、高気孔率すなわち低砥粒率であっても、砥粒の局所的な脱落および被削材の焼けが好適に抑制される。また、均質構造を有するので砥石強度および砥石寿命が得られる。

第３発明の均質構造の高気孔率ＣＢＮビトリファイド砥石によれば、前記大径無機中空フィラーと前記小径無機中空フィラーとの配合比は、容量比で５：５から７：３の範囲内である。これにより、ＣＢＮ砥粒および大径無機中空フィラーが一層均等に分散させられる。

Claims (4)

1. ＣＢＮ砥粒と、前記ＣＢＮ砥粒の粒度を示す番数に対して１番手粗い粒度から１番手細かな粒度までの範囲内の平均粒径を有する大径無機中空フィラー、前記ＣＢＮ砥粒の平均粒径の１／５から１／２の平均粒径を有する小径無機中空フィラーとが、無機結合剤によって結合されている
   ことを特徴とする均質構造の高気孔率ＣＢＮビトリファイド砥石。
2. 前記ＣＢＮ砥粒、前記無機結合剤、および前記大径無機中空フィラーおよび前記小径無機中空フィラーの合計充填容量が、前記高気孔率ＣＢＮビトリファイド砥石を１００容量部としたとき、７５から９０容量部である
   ことを特徴とする請求項１の均質構造の高気孔率ＣＢＮビトリファイド砥石。
3. 前記大径無機中空フィラーと前記小径無機中空フィラーとの配合比は、５：５から７：３の範囲内である
   ことを特徴とする請求項１または２の均質構造の高気孔率ＣＢＮビトリファイド砥石。
4. 砥石断面における複数箇所の単位面積当たりの前記ＣＢＮ砥粒を含む固形物の割合である砥粒面積率の度数分布図において８．５以下の標準偏差を有する均質性を備える
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１の均質構造の高気孔率ＣＢＮビトリファイド砥石。

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