JP2567475B2

JP2567475B2 - フリットで結合された研削砥石

Info

Publication number: JP2567475B2
Application number: JP1216166A
Authority: JP
Inventors: ヘイジョン; ジェイ．マークホフーマセニイキャロル; イー．スワンソンブライアン
Original assignee: Norton Co
Current assignee: Saint Gobain Abrasives Inc
Priority date: 1988-08-25
Filing date: 1989-08-24
Publication date: 1996-12-25
Anticipated expiration: 2011-12-25
Also published as: EP0355630B1; AU3910889A; JPH02106273A; IN172386B; AU621643B2; EP0355630A1; ES2064397T3; DE68920091D1; GR3015486T3; ATE115898T1; DE68920091T2; US4898597A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ビトリファイド研削砥石に関する。より詳
しく言うと、本発明は、フリットで結合された研削砥石
に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕

次に掲げる刊行物は、この出願の優先権主張時におい
て出願人らの知る最も関連のある従来技術の代表的なも
のである。

近年の研磨材産業における最も重要な開発は、他の研
磨材の性質とは異なる性質を有する不融解又は不焼結研
磨材という新しいタイプの開発である。この新しい研磨
材の独特な性質は、主として研磨材のミクロ構造の結果
であり、そしてこのミクロ構造はこの材料を製造するの
に用いられる加工技術の結果である。このタイプの一つ
の研磨材が米国特許第4623364号明細書に開示されてい
る。この製品は、基本的には、一般に等軸結晶であり且
つ結晶の大きさが0.4μｍ以下であるαアルミナの複数
の微結晶から構成された、極めて緻密で少なくとも18GP
aの硬さを有する焼結アルミナ質研磨材である。この超
微細な結晶性アルミナは、水、微細に粉砕された、すな
わち微結晶性の水和アルミナ、及び鉱酸から水性ゾルを
生成して調製され、このゾルは様々な量のジルコニア又
はスピネル生成マグネシアを含有してもよい。このゾル
には、これを高温で焼成する際に種として又は核生成剤
として機能する有効量のサブミクロンのαアルミナ粒子
が加えられる。このゴルは、流延してシートにされ、又
は押出し成形され、乾燥され、そして粒状にされる。こ
の生の粒体は、その後約1400℃で焼成される。

もう一つの焼結アルミナ質研磨材は米国特許第431482
7号明細書により教示される研磨材であるが、主な違い
は、この方法にはゾルにサブミクロンのαアルミナ種物
質を加えることが含まれていないことである。しかしな
がらここでも、組成物はほかの物質、例えばジルコニ
ア、ハフニア、もしくはこれら二つの混合物、又は、ア
ルミナとコバルト、ニッケル、亜鉛もしくはマグネシウ
ムの酸化物とから生成されたスピネル等の物質を含むこ
とができる。このようにして作られた砥粒は、直径５〜
15μｍの日輪型の形をしたαアルミナ結晶又はセルの形
態のαアルミナを含有し、前述の研磨材よりも密度がや
や低く、そして密度はわずか約15GPaにとどまる。

米国特許第4744802号明細書も、α酸化第二鉄又はα
アルミナ粒子の種の加えられた種入りゾルゲル焼結アル
ミナ質研磨材を記載する。この製品は、αアルミナの一
水和粒子のゾルを調製し、このゾルをゲル化し、このゲ
ルを乾燥して固体を形成させ、そしてか焼したゲルを焼
結して作られる。

もちろんながら、何年間も商取引されているそのほか
の焼結研磨材、例えば焼結ボーキサイトや焼結アルミナ
−ジルコニアに基づく研磨材の如きものがある。

焼結アルミナ質研磨材にはそれらを研磨作用に抵抗さ
せる性質があるとは言うものの、それらが二つの重要な
分野の期待に応じることははい。鉱業の分野の研削は、
研磨材がより一般に用いられるビトリファイド結合剤で
結合されている砥石、すなわち約1220℃以上の温度で焼
成及び熟成された砥石を用いる乾式の研削である。米国
特許第4543107号明細書に述べられているように、その
ようなビトリファイド結合剤で結合された焼結アルミナ
質研磨材を乾式の研削に用いる試みは、完全には成功し
なかった。これは、いわゆるレジノイド又は有機重合体
結合剤で結合された研削材製品にあって起こることと完
全に反対であり、これらの結合剤は160〜225℃の範囲内
の温度で熟成する。同じことが、焼結アルミナ質研磨材
を研磨布紙製品で用いる場合に言える。有機物で結合さ
れた研削砥石は、米国特許第4741743号明細書に例示さ
れている。米国特許第4623364号明細書の種入りのゾル
ゲル型研磨材は、共溶融アルミナ−ジルコニア研磨材と
組み合わせてフェノール−ホルムアルデヒド型結合剤で
結合される。共溶融アルミナ−ジルコニアと組み合わせ
たこの種入りゾルゲル焼結アルミナ質研磨材の複数の独
特な性質は、相乗効果を生じ、そして結果として、種入
りのゾルゲル焼結アルミナ質研磨材だけ又は共溶融アル
ミナ−ジルコニアだけを含有している砥石よりも有意に
優れた研削特性又は研削比を有する切断砥石を与える。
二組の研削条件下において、焼結アルミナ質研磨材だけ
を含有している砥石は従来の優れた共溶融アルミナ−ジ
ルコニア研磨材を含有している砥石よりも優れていて、
一方の場合においては前者の研削比は後者よりも100％
良好であった。

より一般的に使用されるビトリファイド結合剤を使っ
た焼結アルミナ質研磨材を用いる乾式研削において性能
が極端に劣るという問題は、米国特許第4543107号明細
書により提出される。発明者は、結合剤の粘度及び／又
は熟成温度が適当に管理される場合には焼結アルミナ質
研磨材の優れた性質が発揮される、ということを発見し
た。これは、焼成温度（結合の熟成温度）を通常の結合
剤については1100℃以下に、あるいはより高粘度の結合
剤については1220℃以下に低下させることにより達成さ
れた。

米国特許第4543107号明細書は、一般に使用されるビ
トリファイド結合剤で結合された焼結アルミナ質研磨材
に付きまとう不十分な乾式研削性の問題を解決はしたけ
れども、焼結アルミナ質研磨材の本来の長所が認められ
ず且つ湿式研削と呼ばれる非常に重要な研削操作である
他の重要な分野については、何も解決しなかった。この
種の操作においては、加工物及び研削砥石は、本質的に
は全て水でよいけれども少量の殺菌剤、消泡剤その他同
様のものを含有しても差支えない冷却液、あるいは、水
溶性の油を５〜10％含有している水、又は全てが油の冷
却液に浸されるが、その発明及びこの検討は水系の冷却
剤にのみ関係している。研削の特性又は研削比の値のい
くらかの低下は、所定のビトリファイド結合砥石が乾式
研削から水を用いる研削に移る時に一定のタイプの研削
において経験される、ということはよく知られている。
しかしながらこの低下は、ビトリファイド焼結アルミナ
質研削砥石については90％ほどの大きさになる一定の情
況でははるかに重大である。

特に砥石が上で言及した種入りのゾルゲル技術に従っ
て作られた研磨材で製作されている場合には、研削比の
低下は、全ての切込みについての研削比の値が平均され
る場合には約30％の低下を示す従来の融解アルミナと比
較してその研磨材の本来の優秀さの本質的に全てを喪失
することになる。

当該技術分野においてやはりよく知られているよう
に、所定のビトリファイド研削砥石を湿式研削に利用す
ることが、研削の品質や研削操作の例えば動力消費量の
ような他の側面に悪下の見られる結果を常に生じさせる
わけではなく、いくつかの湿式研削操作においては冷却
液が実際に、研削の品質を乾式研削の場合に得られる結
果以上に上昇させることがある。通常のビトリファイド
結合剤で結合された焼結アルミナ質研磨材の場合には、
冷却液の結果として研削性能が上昇することは起こら
ず、又は最小限になる。換言すれば、一般に使用される
ビトリファイド結合剤と焼結アルミナ質研磨材との組み
合わせを水にさらすと、その特定の研磨材の典型である
優れた性質の主要部分が消失する。本発明の関係するの
が、まさにこの現象にほかならない。

本発明に関連のあるのが、米国特許第1338598号及び
同第1918312号明細書である。それらは、砥粒をフリッ
トで結合して研削砥石を作製するという教示のために関
連がある。両方の米国特許明細書における砥粒は溶融ア
ルミナ型である。フリットは周知の物質であり、そして
長年の間、例えば金属や宝石類を被覆するためのホウロ
ウとして、また前述の米国特許明細書により明示される
ように研磨材を結合するために用いられている。フリッ
トは、何種類かの鉱物、酸化物及び他の無機成分を完全
に混合し、続いてこの混合物を少なくともそれを融解さ
せるのに十分なだけ高い温度まで加熱し、次いでこのガ
ラスを冷却及び粉砕して作られる物質についての包括的
な用語である。材料の多数の組み合わせ及びそれらの量
から考えて、ほとんど無限の数の可能性あるフリットが
存在する。フリットを生成するのに用いられるより一般
的な材料のうちの一部は、長石、ホウ砂、石英、ソーダ
灰、鉛丹、酸化亜鉛、ホワイチング、三酸化アンチモ
ン、二酸化チタン、ケイフッ化ナトリウム、フリント、
氷晶石、そしてホウ酸である。これらの材料のうちのい
くつかは粉末として一緒に混合され、焼いて混合物を融
解させ、次いでこの融解した混合物を冷却する。冷却さ
れたガラスは細かく砕いて非常に微細な状態にされる。
砥粒を結合させて研削砥石を作製するのに用いられるの
はこの最終の粉体である。

〔課題を解決するための手段及び作用効果〕

本発明は、ビトリファイド焼結アルミナ質研削砥石を
水系冷却液を用いて利用する場合に結果として生じる研
削特性の高知の低下は、結合媒体としてフリット、すな
わち結合体として使用するのに先立ち予備焼成されてい
るガラス質結合剤組成物、を用いることによって本質的
になくし又は抜本的に減少させることができる、という
発見に帰する。

ここにおいて使用するフリットなる用語は、通常のビ
トリファイド結合材料を1100℃から1800℃までの温度で
均質ガラスを生成するのに必要とされるだけの間予備焼
成する場合に結果として得られる生成物を意味する。フ
リットを生成するのに必要とされる温度及び時間は、そ
の組成に依存する。

一部のフリットは比較的低融点であるため、そのよう
なフリットを研削砥石結合剤として使用する場合には、
生の砥石は1220℃以上で焼成する必要があるもっと通常
的なビトリファイド結合剤と比較して相対的に低い温度
で、例えば900℃くらいで焼成される。高い焼成温度
は、ビトリファイド砥石の乾式研削特性にとってひどく
有害であることが分っている。この特別の問題は低温焼
成ビトリファイド結合剤を用いることにより解決されて
いるが、この解決策はそのような砥石を水系冷却液と共
に使用する場合の研削特性には少しも効果がなかった
（米国特許第4543107号明細書参照）。本発明は、フリ
ット結合剤の比較的低い焼成温度が焼結アルミナ質研磨
材の優れた乾式研削特性を保存し、且つその上にそれら
の優れた性質を水系冷却液を用いて行う湿式研削に及ぼ
すので、従来技術を上回る大きな前進である。この発展
の重要性は、ビトリファイド砥石を用いてなされる正し
く実質的な量の研削が水系冷却液を用いてなされること
を実感する時に躊躇なく認められる。

現在知られているいわゆる焼結アルミナ質研磨材はい
くつかあり、それらは例えば、焼結ボーキサイト、米国
特許第4623364号明細書により教示される種入りゾルゲ
ル研磨材及び米国特許第4314827号明細書に記載される
ようなゾルゲル研磨材である。種入りゾルゲル法は、極
めて細かい結晶度の焼結アルミナ質研磨材を生産する。
それは、前者の米国特許明細書の種入りゾルゲル法にお
いて特にその通りである。本発明が焼結アルミナ質研磨
材を用いる湿式研削における改良された性能を有する研
削砥石を結果として与える正確な理由は、完全には分ら
ない。けれども、それは、化学的に結合した水を放出す
る、又は研磨材の焼成温度より低い温度で融解してその
研磨材と反応する物質がフリット結合剤中に存在しない
ことに関係しているかもしれない。焼結アルミナ質研磨
材の増加した表面反応性は、（１）ビトリファイド結合
剤中に標準的に存在する粘土から600℃以上で焼成した
場合に放出される化学的に結合した水、あるいは（２）
水和ホウ素化合物からの化学的に結合した水、又は
（３）580℃以上での溶融B₂O₃、による攻撃に対してそ
れらをより感受性にする、と理論づけられる。

本発明は全ての研磨材が焼結アルミナ質タイプである
ビトリファイド砥石に最も顕著な効果を与えるけれど
も、研削砥石が10重量％ほどの焼結アルミナ質研磨材と
90重量％までの異なる種類の第二次的な研磨材とを含有
している場合にもやはり効果的である。言い換えれば、
本発明は、10〜100重量％の焼結アルミナ質研磨材と０
〜90重量％の第二次的な研磨材との混合物を包含する。
一部の研削用途においては、第二次的な研磨材の添加
は、割高な価格の焼結アルミナ質研磨材の量を減らすこ
とにより研削砥石の値段を低下させるためである。ほか
の用途においては、焼結アルミナ質研磨材と第二次的な
研磨材との混合物は相乗効果をもたらす。とは言うもの
の、いすれにしても、湿式研削のためのビトリファイド
砥石で有意の量の焼結アルミナ質研磨材を利用するので
あれば、その研磨材は本発明に従うフリットで結合すべ
きである。そのような第二次的な研磨材の例には、溶融
アルミナ、共溶融アルミナ−ジルコニア、炭化ケイ素、
炭化ホウ素、ザクロ石、金剛砂、フリント、立方晶窒化
ホウ素、ダイヤモンド、又はそれらの混合物が含まれ
る。

最も単純な、そして好ましい態様においては、本発明
は、フリットで全体的に結合された、単独の又は別の研
磨材と混ぜ合わされた、焼結アルミナ質研磨材の結合体
である。しかしながら、一部の研削作業に関しては、結
合剤がフリットだけでなく他のものをも含有している場
合に都合のよい性質を有する砥石を得ることができる。
この結合剤は、少なくとも40％のフリットと残部の未焼
成粘土との組み合わせ又は未焼成ビトリファイド結合成
分の任意の組み合わせから構成することができる。充填
剤及び研削助剤はレジノイド研削砥石でより広く用いら
れてはいるが、これらの材料は、一部の研削用途におい
て役立つようにビトリファイド砥石に混ぜ入れることが
できる。結合剤配合物の一部を構成する場合には１〜40
重量％の充填剤又は研削助剤、例えばムライト、カイア
ナイト、氷晶石、霞石閃長岩及び同様の鉱物類、又は混
合物といったようなものが、改良された結果を招来しよ
う。

本発明で使用するのに好ましい焼結研磨剤は、米国特
許第4623364号明細書の種入りゾルゲル技術及び米国特
許第4314827号明細書の種なしゾルゲル技術によって製
造される緻密な細かい微結晶性のαアルミナ研磨材であ
り、最も好ましいのは、前者の方の米国特許明細書の緻
密な細かい微結晶性のαアルミナ種入りゲルの研磨材で
ある。アルミナのほかに、前者の米国特許明細書の研磨
材は任意に、有効量の粒子成長抑制剤、例えばシリカ、
クロミア、マグネシア、ジルコニア、ハフニア、又はそ
れらの混合物を含むこともできるが、このような物質の
添加は必要とされるわけではない。後者の米国特許明細
書の研磨材は、アルミナのほかに、（１）少なくとも10
％のジルコニア、ハフニア、又はジルコニアとハフニア
との組み合わせ、又は、（２）少なくとも１％の、アル
ミナとコバルト、ニッケル、亜鉛もしくはマグネシウム
より選ばれた金属の少なくとも１種の酸化物とから得ら
れたスピネル、あるいは、（３）１〜45％のジルコニ
ア、ハフニア、もしくはジルコニアとハフニアとの組み
合わせ及び少なくとも１％のスピネル、を含まなくては
ならない。そのほかに、本発明は、広い範囲の研削グレ
ード、すなわち砥粒、結合剤及び気孔の容積百分率に応
用可能である。砥石は、砥粒32〜54％、結合剤２〜20
％、そして気孔15〜55％で構成することができよう。

本発明による研削砥石は、水系冷却液を用いた研削時
における研削比が、フリットを含有しておらずそのほか
の点で同等の研削砥石と比べて少なくとも84％大きい。

〔実施例〕

例１直径が５インチ（127mm）、厚さが0.5インチ（12.7m
m）であり、1.25インチ（31.75mm）の孔を有する一連の
ビトリファイド砥石を、慣用的な混合法、常温成形法及
び焼成法により作製した。砥石Ａは、商業的に入手可能
なフリット処理していないビトリファイド結合剤で結合
された商業的な溶融アルミナ研磨材を含有していた。こ
の砥石は、米国マサチューセッツ州ウースターのノート
ン・カンパニーにより商業的に販売されており、32A54
−J8VBEと呼ばれている。この製品は、商業的焼成サイ
クルで焼成された。砥石Ｂは、ノートン・カンパニーよ
り入手可能な別の製品であったが、この砥石は、米国特
許第4623364号明細書に開示された種類の種入りゾルゲ
ル焼結アルミナ質研磨材を含有していた。この研磨材
は、フリット処理されていないビトリファイド結合剤で
結合され、別の商業的焼成サイクルで焼成された。この
研磨材はSG54−JVSと呼ばれる。砥石Ｃは、砥石Ｂが含
有しているのと同じ焼結アルミナ質研磨材を含有してい
る本発明の砥石であったが、結合剤は、米国ペンシルベ
ニア州ピッツバーグのオー・ホメル社（O.Hommel Compa
ny）より購入した十分に又は完全にフリット処理された
ビトリファイド結合剤組成物であった。この粉末フリッ
トの粒度は米国標準篩で−325メッシュであり、このフ
リットについてのオー・ホメル社の呼称は3GF259Aであ
った。このフリットは、重量％基準で63％のシリカ、12
％のアルミナ、1.2％の酸化カルシウム、6.3％の酸化ナ
トリウム、7.5％の酸化カリウム及び10％の酸化ホウ素
から構成されていた。生の砥石は900℃で焼成して結合
剤を熟成させた。焼成サイクルは、25℃/hで室温から90
0℃まで昇温し、900℃で８時間ソーキングし、そして自
由な速度で室温まで冷却させるサイクルであった。

三つの砥石は全て、48容積％の研磨材を含有していた
けれども、砥石Ａ及びＢが7.2容積％のフリット処理し
ていないビトリファイド結合剤を含有していたのに対
し、砥石Ｃの結合剤の量は9.1容積％に増加し、その結
果砥石Ｃはその分だけ気孔率が低下していた。本発明の
砥石Ｃの結合剤の量が増加している理由は、砥石Ｃの硬
さを砥石Ａ及びＢの硬さとおおよそ等しくするためであ
った。フリット処理した結合剤は、通常のフリット処理
していない結合剤よりも穏やかに、すなわちより弱く作
用する傾向があり、そのため等しい量の結合剤では研削
の結果に不利な影響が生じたであろう。

次に掲げる材料を順番に、指示されている量ずつホバ
ート（Hobart）ミキサーに入れ、完全に混合して、砥石
Ｃのための混合物を調製した。

このようにして調製した混合物のうちの373.4gを、組
み立てた時に直径が5.5インチ（139.7mm）、厚さが0.5
インチ（12.7mm）であって1.25インチ（31.75mm）の孔
を有するキャビティーを形成する上板、底板及びアーバ
ーを含んだ円筒形の鋼の型に入れた。室温でプレスして
砥石を上記の大きさにし、そして先に説明した焼成サイ
クルに従って焼成した。焼成後、全ての砥石の側面を削
って0.25インチ（6.35mm）の厚さにし、そして2.5％の
ホワイト・アンド・バグレー（White and Bagley）E55
冷却剤と残部の水とから構成された水系冷却液を使って
これらの砥石を長さ16インチ（406.4mm）の4340スチー
ルブロックに対してプランジ研削する試験を行った。送
り量（plunges）は0.5ミル（0.0127mm）及び１ミル（0.
0254mm）であって、合計して100ミル（2.54mm）に至る
まで下方へ送った。砥石の減耗量と取除かれた物質の量
の両方を使い、取除かれた物質の全量を砥石の全減耗量
で割って研削比を計算し、また消費動力も、取除かれた
金属１立方インチ当りに消費された馬力に換算して測定
した。研削の結果を第１表に示す。

焼結アルミナ質研磨材を含む砥石を用いて行う湿式研
削の研削特性すなわち研削比は、砥石Ｃのフリットを砥
石Ｂのもっと慣用的なフリット処理されていない結合剤
の代りにすることの直接の影響を示す。本発明の砥石Ｃ
は、0.5ミル（0.0127mm）の送りでは研削比が砥石Ｂの
それよりも約300％大きく、また1.0ミル（0.0254mm）の
送りでは砥石Ｃの方が砥石Ｂよりも186％良好であっ
た。本発明の砥石Ｃをフリット処理されていないビトリ
ファイド結合剤で結合された標準的な溶融アルミナを含
有している砥石Ａと比べた場合には、0.5ミル（0.0127m
m）及び1.0ミル（0.0254mm）の下方送りで砥石Ｃが砥石
Ａよりもそれぞれ945％及び290％大きな研削比を示し、
いかに砥石Ｃのフリットが種入りゾルゲル焼結アルミナ
質研磨材よりも完全に優れていたかということが容易に
分る。本発明の砥石Ｃは単位体積の金属を取除くのに砥
石Ａと比べて15〜25％少ない動力を消費した、というこ
とに注目すべきである。

例２米国特許第4314827号明細書に開示された種類の焼結
アルミナ質研磨材をフリットで結合し、52100鋼をプラ
ンジ研削する試験を行った。この研磨材を含有している
砥石を砥石Ｄと呼称した。同じ等級の砥石であるけれど
も例１の焼結アルミナ質研磨材を含有している砥石Ｅと
称する砥石を、砥石Ｄと並べて試験した。これらの砥石
は、下記に示した材料を掲載順にミキサーに入れて調製
した研磨材−結合剤混合物から製作したことを除いて、
例１で説明したのと同じように製作した。

こうして調製した混合物を成形して、直径が５インチ
（127mm）、厚さが0.625インチ（15.9mm）であって、0.
875インチ（22.2mm）の孔を有する砥石にした。これら
の砥石は、砥石Ｃについて例１で述べたのと同じ焼成サ
イクルでもって焼成した。完成した砥石は、40容積％の
研磨材、11.5容積％の結合剤、そして48.5容積％の気孔
から構成されていた。完成後に、これらの砥石を各砥石
に対し別々の異なる一方の力をかけて円筒プランジO.D.
研削を行って試験した。その結果を第２表に示す。この
表には、それぞれの力のレベルの研削比及び動力と平均
値とが示されている。試験は、95％の水及び５％のシン
シナチ・ミラクロン・シンペリアル（Cincinnati Milac
ron Cimperial）20オイルで構成された水溶性油冷却液
を使い、砥石表面速度8650ft/min（2640m/min）、工作
物速度150ft/min（45.7m/min）でもって行い、また砥石
は、直径方向に0.001インチ（0.0254mm）の目直し深さ
及び１回転当り0.005インチ（0.127mm）のリードを使っ
て単石ダイヤモンドにより形直しを行った。

例１は、その特定の焼結アルミナ質研磨材をフリット
で結合することによってもたらされる研削特性の抜本的
な改善を示している。第２表のデータは、フリットで結
合した場合に別の種類の焼結アルミナ質研磨材に同じ結
果が生じることを示しており、これらのデータは砥石Ｄ
をフリットで結合された米国特許第4314827号明細書に
よる焼結アルミナ質研磨材と対照し、同様に砥石Ｅをフ
リットで結合された米国特許第4623364号明細書の焼結
アルミナ質研磨材と対照する。

例３本発明の結合剤は、全部がフリットで構成される必要
はない。場合によっては、フリットの量を減らしそして
適当量のフリット処理されていない結合用物質を加える
ことが有利であろう。これは、下記の第３表のデータに
よれば52100鋼プランジ研削する場合であると思われ
る。米国特許第4623364号明細書の焼結アルミナ質研磨
材を利用して三つの砥石を作製した。これらの砥石は全
て、48容量％研磨材を含有していた。Ｆと称する砥石
は、米国マサチューセッツ州ウースターのノートン・カ
ンパニーにより用いられる結合剤VSと呼ばれる慣用的な
商業的ビトリファイド結合剤で結合した。砥石Ｇでは、
例１の砥石Ｃ並びに例２の砥石Ｄ及びＥで用いたのと同
じフリットで研磨材を結合した。この結合剤は全部がフ
リットであった。それに反して、砥石Ｈの結合剤は、71
重量％のフリット及び29重量％のケンタッキー・ボール
・クレーで構成されていた。このフリットは、米国オハ
イオ州クリーブランドのフェロ・コーポレーションによ
って調製されたフリットであった。先に指摘したよう
に、フリット処理した結合剤はフリット処理していない
結合剤よりも研削の際本質的に穏やかに作用するので、
砥石Ｆの焼成容積百分率含有量は、結合剤組成物を再配
合してから焼成することによって調整して低下させた。
こうして、焼成容積百分率を基準として、砥石Ｆは48％
が研磨材、9.1％が結合剤、42.9％が気孔であり、砥石
Ｇ及びＨは48％が研磨材、11.5％が結合剤、40.5％が気
孔であった。これにより同じ硬さの砥石が製造された。

次に掲げる組成の混合物から、種々の材料をそれらの
掲載順にミキサーに入れて、例２の砥石と同じ寸法の砥
石を例１と同じようにして作製した。

生の砥石Ｇ及びＨは、900℃で焼成して結合剤を熟成
させ、生の砥石Ｆは、従来技術の商業的結合剤を含有し
ているため、商業的な焼成サイクルで焼成した。完成し
た砥石を、次いで例２において説明したのと同一の研削
試験にかけた。その結果を第３表に示す。

71％のフリットを含有していただけの砥石は、この特
定の研削操作においては、砥石Ｇすなわちフリットだけ
で結合された砥石よりも研削特性すなわち研削比が一層
大きかった。両方の砥石ともフリット処理されていない
標準的な結合剤で結合された砥石Ｆよりも優れていた。

例４フリットで結合された焼結アルミナ質研削砥石を用い
るとより通常的なビトリファイド結合剤で結合された研
削砥石と比較して湿式研削においてみられる大きな改善
は、焼結アルミナ質研磨材を焼結アルミナ質研磨材でな
い別の研磨材と混ぜ合わせた場合においてさえも、引き
続き現れる。

直径が５インチ（127mm）、厚さが0.625インチ（15.9
mm）であり、0.875インチ（22.2mm）の孔のあるビトリ
ファイド砥石を、従来のやり方でもって製造した。Ｉと
呼称する一組の砥石は、オー・ホメル・フリット3GF259
Aで結合しそして900℃で焼成してこの結合剤を熟成さ
せ、Ｊと称する他方の組の砥石は、HA4と呼ばれる米国
マサチューセッツ州ウースターのノートン・カンパニー
により用いられる商業的結合剤で結合し、そしてこれら
の砥石もやはり900℃で焼成した。上記の砥石は、研磨
材がダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ素である多くの研
削操作のために幅広く使われているストレートリム型砥
石であった。これらの砥石のリム又は研削部は、次に掲
げる混合割合で作られていて、結果として下記に示され
る完成容積百分率が得られた。

砥石の心部の混合物組成及び容積百分率は次に示す通
りであった。

完成した砥石の試験を、水と水溶性の油とから構成さ
れていて水と油との比が10:1である冷却液を使用して52
100鋼を研削して行った。結果は第４表の通りであっ
た。

約20％の焼結アルミナ質研磨材を砥石から取除いてそ
の代りに立方晶窒化ホウ素を用いた場合にも、フリット
結合の結果は劇的である。約100lb/in（17.9kg/cm）の
力において、フリット処理した結合剤の砥石Ｉの研削比
は商業的な結合剤HA4を含有している砥石Ｊのそれより
も84％大きく、また159lb/in（28.4kg/cm）及び176lb/i
n（31.4kg/cm）においては、砥石Ｉの研削比は砥石Ｊの
それよりも95％大きかった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ブライアンイー．スワンソンアメリカ合衆国，マサチューセッツ 01532，ノースボロ，チャーチストリート 335 (56)参考文献特開昭61−56872（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−25659（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−224267（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−178667（ＪＰ，Ａ) 特公昭52−3147（ＪＰ，Ｂ２) 実公昭61−7219（ＪＰ，Ｙ２) 素木洋一「焼結セラミック詳論４ファインセラミックス」第１版第１刷（昭51 −１−25）株式会社技報堂Ｐ．639〜654

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】砥粒及びそれのためのビトリファイド結合
剤を含んでなる砥削砥石であって、上記砥粒が10〜100
重量％の多結晶性焼結アルミナ質研磨材及び０〜90重量
％の別の種類の研磨材から本質的になり、上記ビトリフ
ァイド結合剤が少なくとも40重量％のフリットを含有し
ており、それにより水系冷却液を用いた研削作業時にお
ける研削比が、フリットを含有しておらずそのほかの点
で同等の研削砥石と比べて少なくとも84％大きいことを
特徴とする研削砥石。
【請求項２】前記別の種類の研磨材が、溶融アルミナ、
共溶融アルミナ−ジルコニア、炭化ケイ素、炭化ホウ
素、ザクロ石、金剛砂、フリント、立方晶窒化ホウ素、
ダイヤモンド及びそれらの混合物からなる群より選択さ
れたものである、請求項１記載の研削砥石。
【請求項３】前記砥粒が32〜54容積％の量で存在し、前
記結合剤が２〜20容積％の量で存在しており、且つ15〜
55容積％の気孔が含まれている、請求項１記載の研削砥
石。
【請求項４】前記ビトリファイド結合剤が、ムライト、
カイアナイト、氷晶石、霞石閃長岩及びそれらの混合物
からなる群より選択された充填剤を１〜40重量％含有し
ている、請求項１記載の研削砥石。
【請求項５】前記別の種類の研磨材が溶融アルミナであ
る、請求項２記載の研削砥石。
【請求項６】前記別の種類の研磨材が立方晶窒化ホウ素
である、請求項２記載の研削砥石。
【請求項７】砥粒及びそれのためのビトリファイド結合
剤を含んでなる研削砥石であって、上記砥粒が10〜100
重量％の、種入りゾルゲル焼結アルミナ質研磨材及び０
〜90重量％の別の種類の研磨材から構成されており、上
記ビトリファイド結合剤が少なくとも40重量％のフリッ
トを含有しており、各焼結された種入りゾルゲルアルミ
ナ質砥粒が一般的に等軸晶であり且つ大きさが約0.4μ
ｍ以下であるαアルミナの複数の微結晶から本質的にな
る砥粒であり、それにより水系冷却液を用いた研削作業
時における研削比が、フリットを含有しておらずそのほ
かの点で同等の研削砥石と比べて少なくとも84％大きい
ことを特徴とする研削砥石。
【請求項８】前記焼結されたアルミナ質研磨材が、シリ
カ、クロミア、マグネシア、ジルコニア、ハフニア及び
それらの混合物からなる群より選択された有効量の粒子
成長抑制剤を含んでいる、請求項７記載の研削砥石。
【請求項９】砥粒及びそれらのためのビトリファイド結
合剤を含んでなる研削砥石であって、上記砥粒が10〜10
0重量％の焼結されたアルミナ質研磨材及び０〜90重量
％の別の種類の研磨材から構成されており、上記ビトリ
ファイド結合剤が少なくとも40重量％のフリットを含有
しており、上記焼結されたアルミナ質研磨材が実質的に
カルシウムイオン及びアルカリ金属イオンのない研磨材
であり且つ実質的に、αアルミナを含んでなる支配的な
連続アルミナ相中に改質成分を含んでなる微結晶の第二
次的な相を含んでなる均質微結晶性構造を有し、上記改
質成分が、上記焼結されたアルミナ質研磨材の焼成固形
分の容積百分率に基づき、（ｉ）少なくとも10％の、ジルコニア、ハフニア、又は
ジルコニアとハフニアとの組み合わせ、（ii）少なくとも１％の、アルミナとコバルト、ニッケ
ル、亜鉛もしくはマグネシウムより選択された金属の少
なくとも１種の酸化物とから得られたスピネル、又は、（iii）１〜45％の上記のジルコニア、ハフニア、もし
くはジルコニアとハフニアとの組み合わせ及び少なくと
も１％の上記スピネル、より選択されており、それにより水系冷却液を用いた研削作業時における研削
比が、フリットを含有しておらずそのほかの点で同等の
研削砥石と比べて少なくとも84％大きいことを特徴とす
る研削砥石。