JP6162649B2 - 超仕上げ加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、水溶性研削油およびビトリファイド超仕上げ砥石を使用する超仕上げ加工方法に関する。

超仕上げ加工とは、細かい砥粒から成り、結合度の比較的低い砥石を低い圧力で被加工物表面に押し付け、被加工物に回転を与えると同時に、砥石と被加工物との間で相対往復運動を与え、洗浄性や冷却性を有する研削油を多量に注ぎながら、微細な研削を行うことで、被加工物表面を非常に精度の高い鏡面などに仕上げる加工である。

前記研削油としては、油性研削油および水溶性研削油がある。従来、ホーニング加工や超仕上げ加工では、安定した潤滑性能が得られ、洗浄効果に優れ、砥石の目詰まりが生じにくく、その結果、仕上げ性能（研削性、砥石摩耗性、面粗度）に優れる油性研削油が多く使用されている。

しかしながら、油性研削油は、冷却性に劣るという問題に加え、引火性を有し火災の危険性がある。そこで、近年は生産ラインの合理化、自動化および無人化に加え、研削環境および地球環境への配慮、ならびに工場火災などのリスク低減を目的として、これまでの油性研削油を水溶性研削油に転換することの要望が高まっている。しかしながら、実使用に耐え得る水溶性研削油を用いた超仕上げ加工方法は得られていない。

特許文献１には、軟質砥粒および硬質砥粒からなる混合砥粒とビトリファイドボンドとが結合してなるビトリファイド超仕上げ砥石が開示されているが、所定の水溶性研削油を使用する超仕上げ加工方法は開示されていない。また、特許文献２には所定のポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸を含有する金属加工用潤滑油が開示されているが、所定の砥石を用いた超仕上げ加工方法については開示されていない。

特開２００６−１３０６３５号公報 特開平０７−２１２４７７号公報

本発明は、水溶性研削油および砥石を用いた超仕上げ加工方法であって、安定した潤滑性能が得られ、洗浄効果に優れ、砥石の目詰まりが生じにくく、仕上げ性能（研削性、砥石摩耗性、面粗度）に優れた超仕上げ加工方法を提供することを目的とする。

本発明の超仕上げ加工方法は、水溶性研削油およびビトリファイド超仕上げ砥石を使用する超仕上げ加工方法であり、前記水溶性研削油が、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸またはその塩、アミン化合物、および非イオン界面活性剤を含有する水溶性研削油であり、前記ビトリファイド超仕上げ砥石が、被加工材に対する化学反応性を有しかつ切削性を有しない軟質砥粒５〜８０体積％、および被加工材に対して切削性を有する硬質砥粒２０〜９５体積％からなる複合砥粒を、ビトリファイドボンドで結合してなる複合砥粒ビトリファイド超仕上げ砥石であり、加工時の砥石面圧力が０．３ＭＰａ以上である超仕上げ加工方法である。

前記硬質砥粒の平均粒子径が２．０〜２０μｍであることが好ましい。

前記軟質砥粒が純度９９．０質量％の酸化セリウムであることが好ましい。

前記軟質砥粒が純度９９．０質量％の酸化セリウムである場合、超仕上げ砥石の加工時の面圧力が０．３〜１．５ＭＰａであることが好ましい。

本発明によれば、所定の水溶性研削油および所定のビトリファイド超仕上げ砥石を用いた超仕上げ加工方法とすることで、水溶性研削油を用いるにもかかわらず、安定した潤滑性能が得られ、洗浄効果に優れ、砥石の目詰まりが生じにくく、仕上げ性能（研削性、砥石摩耗性、面粗度）に優れた超仕上げ加工方法を提供することができる。

実施例１５（Ａ）、実施例９（Ｂ）および比較例４（Ｃ）における実削試験後の試験用砥石の作用面を撮影した写真である。

本発明の超仕上げ加工方法は、所定の水溶性研削油および所定のビトリファイド超仕上げ砥石を用いることを特徴とする。

水溶性研削油
本発明に係る水溶性研削油は、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸またはその塩、アミン化合物および非イオン界面活性剤が、水中に溶解した水溶液または分散した分散液である。

前記ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸またはその塩は、下記式（１）で示される化合物またはその塩である。ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸またはその塩を配合することで水溶性研削油の洗浄効果が向上し、砥石の目詰まり（溶着）を抑制することができる。
式（１）：Ｒ¹−Ｏ−（ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ）_n−ＣＨ₂−ＣＯＯＨ

式（１）中のＲ¹はアルキル基であり、炭素数８〜２０のアルキル基が好ましく、炭素数１０〜１８のアルキル基がより好ましく、炭素数１２のラウリル基がさらに好ましい。炭素数が８未満の場合は臭気が強くなる傾向、潤滑性が低下する傾向がある。また、２０を超える場合は、水に溶解し難くなる傾向がある。

式（１）中のｎは、オキシエチレン基の平均付加モル数であり、４〜２０が好ましく、６〜１８がより好ましく、８〜１２がさらに好ましく、１０がもっとも好ましい。ｎが４未満の場合は、水に溶解し難くなる傾向がある。また、２０を超える場合は、研削油の泡立ちが激しくなり作業が困難になる傾向がある。

ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸が塩を形成する対象としては、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属、アンモニウム、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、イソプロパノールアミンなどが挙げられる。なかでも、アルカリ金属が好ましい。本発明におけるポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸の塩は、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸に塩を形成する対象のアルカリ成分を添加し、反応させて調製することができる。

ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸またはその塩の水溶性研削油全量中の含有量は、０．５〜１０．０質量％が好ましく、１．０〜６．０質量％がより好ましい。含有量が０．５質量％未満の場合は、洗浄性が低下する傾向がある。また、１０．０質量％を超える場合は、研削油の泡立ちが激しくなり作業が困難になる傾向がある。

前記アミン化合物は、水溶性研削油中で前記ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸などと塩を形成し、水溶性研削油の防錆性および耐腐敗性を向上させることができる。アミン化合物としては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、アミノメチルプロパノールアミン、アミノエチルプロパノールアミン、シクロヘキシルアミン、ジシクロヘキシルアミンおよびＮ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ−シクロヘキシルアミンなどが挙げられる。これらのアミン化合物は１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。

アミン化合物の水溶性研削油全量中の含有量は、１．０〜１０．０質量％が好ましく、２．０〜７．０質量％がより好ましい。含有量が１．０質量％未満の場合は、防錆性が低下し、被加工物や加工機に錆びが生じやすくなる傾向がある。また、１０．０質量％を超える場合は、ｐＨが高くなり、手荒れの問題が発生する傾向がある。

前記非イオン界面活性剤を含有することで、水溶性研削油の洗浄効果がさらに向上し、砥石の目詰まり（溶着）を抑制することができる。非イオン界面活性剤としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのポリアルキレングリコール、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテルなどのポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエステル、ポリオキシエチレンラウリルエステルなどのポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレンアルキルアミンなどが挙げられる。なかでも、アルキルエーテル系の非イオン界面活性剤が好ましく、ポリオキシエチレンアルキルエーテルがより好ましく、アルキル基の炭素数が８〜２０のポリオキシエチレンアルキルエーテルがさらに好ましい。

非イオン界面活性剤のＨＬＢは、８．０〜１８．０が好ましく、１０．０〜１６．０がより好ましい。ＨＬＢが８．０未満の場合は、水への溶解性が悪くなり実使用が困難となる傾向がある。また、１８．０を超える場合は、泡立ちが激しくなる傾向がある。

非イオン界面活性剤の水溶性研削油全量中の含有量は、０．５〜５．０質量％が好ましく、１．０〜３．０質量％がより好ましい。非イオン界面活性剤の含有量が０．５質量％未満の場合は洗浄性が悪くなる傾向がある。また、５．０質量％を超える場合は泡立ちが激しくなる傾向がある。

本発明に係る水溶性研削油は、前記のポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸またはその塩、アミン化合物および非イオン界面活性剤に加え極圧添加剤を含有することが、より研削性および面粗度に優れた超仕上げ加工方法になるという理由から好ましい。

極圧添加剤としては、硫黄系極圧剤、リン系極圧剤、その他モリブデンなどの金属を含む極圧剤などが挙げられる。なかでも、より研削性および面粗度に優れた超仕上げ加工方法になるという理由から硫黄系極圧剤および／またはリン系極圧剤を含有することがより好ましい。

硫黄系極圧剤としては、チアジアゾール化合物、硫化油脂、硫化脂肪酸、硫化エステル、硫化オレフィン、ジヒドロカルビルポリサルファイドなどが挙げられる。これらの極圧剤は１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。なかでも、特に研削性および面粗度が向上するという理由からチアジアゾール化合物が好ましく、ジメルカプトチアジアゾールがより好ましい。

リン系極圧剤としては、例えば、リン酸エステル類、酸性リン酸エステル、酸性リン酸エステルのアミン塩、亜リン酸エステル、亜リン酸エステルのアミン塩が挙げられる。これらの極圧剤は１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。なかでも、特に研削性および面粗度が向上するという理由から酸性リン酸エステルが好ましい。

極圧添加剤を含有する場合の水溶性研削油全量中の含有量は、０．０１〜５．０質量％が好ましく、０．１〜２．０質量％がより好ましい。極圧剤の含有量が０．０１質量％未満の場合は、極圧添加剤を含有することによる効果が得られ難くなる傾向がある。

また、本発明に係る水溶性研削油は、前記の成分以外にも水溶性研削油に通常用いられる他の成分を本発明の効果が損なわれない限り適宜含有することができる。他の成分としては、例えば、基油、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸およびその塩ならびに非イオン界面活性剤以外の界面活性剤（その他の界面活性剤）、防腐剤、金属腐食防止剤、消泡剤および分散剤などが挙げられる。

前記基油としては特に限定されず、鉱油、油脂および合成油などが挙げられる。鉱油としては、灯油、軽油、スピンドル油、マシン油および流動パラフィン油などが挙げられる。油脂としては、なたね油、大豆油、パーム油、ヒマシ油、ヌカ油およびヤシ油などの植物性油脂や、牛脂およびラード油などの動物性油脂などが挙げられる。合成油としては、エーテル油、エステル油、ポリアルキレングリコール油、ポリアルファオレフィンなどが挙げられる。これらの基油は１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができる。

基油を含有する場合の水溶性研削油全量中の含有量は、０〜３．０質量％が好ましく、０〜２．０質量％がより好ましい。基油の含有量が３．０質量％を超える場合は洗浄性が極めて低下する傾向がある。なお、洗浄性を悪化させないという理由からは、水溶性研削油に基油を含有しないことが好ましい。

前記ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸およびその塩ならびに非イオン界面活性剤以外の界面活性剤（その他の界面活性剤）としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸以外の陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤が挙げられ、本発明の効果を損なわない範囲で適宜含有することができる。

その他の界面活性剤を含有する場合の水溶性研削油全量中の含有量は、０〜５．０質量％が好ましい。その他の界面活性剤の含有量が５．０質量％を超える場合は、泡立ちが激しくなる傾向がある。

本発明に係る水溶性研削油は、各成分が均一に水中に溶解または分散するまで撹拌することで製造することができる。具体的にはポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸およびその塩などの界面活性剤、ならびにアミン化合物を３０〜４０℃に加熱しながら混合した後、基油などの他の成分を添加して均一に撹拌、ろ過したものを、水に溶解または分散させることで製造することができる。

ビトリファイド超仕上げ砥石
本発明に係るビトリファイド超仕上げ砥石は、所定の軟質砥粒および硬質砥粒からなる複合砥粒をビトリファイドボンドで結合してなる複合砥粒ビトリファイド超仕上げ砥石である。当該複合砥粒ビトリファイド超仕上げ砥石は、被加工剤に対する化学反応性を有しかつ切削性を有しない軟質砥粒と、切削性を有する硬質砥粒とを所定量配合した複合砥粒を、ビトリファイドボンドで結合した超仕上げ砥石であるため、被加工物と軟質砥粒との化学反応により生じた微小反応層を接触摩擦力によって除去すると共に、軟質砥粒の潤滑性により切削時の「目詰まり」や「目つぶれ」が少なく、超仕上げ加工面にスクラッチ傷が付かず、しかもビトリファイドボンドにより精密な加工が可能であり、また仕上げ性能の各項目に優れることを特徴とする。

前記複合砥粒は所定の軟質砥粒および硬質砥粒を、所定量配合してなる複合砥粒である。

前記軟質砥粒としては、酸化セリウム（ＣｅＯ₂）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などの金属酸化物、または酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）などの非金属酸化物、硫酸バリウム（ＢａＳＯ₄）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃）などの無機塩砥粒等が挙げられる。なかでも、被加工材の鋼材に対して接触点の表面層を酸化するなど、化学的に脆弱化する反応性があり、かつ切削性を有しない軟質の砥粒であるという理由から、酸化セリウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、酸化ケイ素および酸化ジルコニウムから選ばれる１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることが好ましい。また、軟質砥粒における該成分の純度は４０質量％以上が好ましい。純度が４０質量％未満の場合は、砥石摩耗性が悪化する傾向がある。さらに、当該純度は８０質量％以上がより好ましく、９９．０質量％以上がさらに好ましい。高純度の軟質砥粒を用いることで、仕上げ性能、特に砥石摩耗性を改善することができる。

軟質砥粒の平均粒子径は、本発明の効果を損なわない限り特に限定されないが、０．１〜８．０μｍが好ましい。ただし、用途に応じて０．１μｍ未満、または８μｍ超であってもよい。

前記硬質砥粒としては、超仕上げ用砥石として一般的に使用されている砥粒を使用することができる。例えば、ダイヤモンド（ＳＤ）および立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）などの超（硬質）砥粒、酸化アルミニウム（ＷＡ）および炭化ケイ素（ＧＣ）砥粒などの通常の砥粒などが挙げられる。

硬質砥粒の平均粒子径は、本発明の効果を損なわない限り特に限定されないが、２０μｍ以下（６００メッシュ：ＪＩＳ Ｒ ６００１、表８「精密研磨用微粉の粒度分布（電気抵抗試験法）」参照、以下同様）が好ましく、６．７μｍ（２０００メッシュ）以下がより好ましい。また、該平均粒子径は、２．０μｍ（６０００メッシュ）以上が好ましい。なお、平均粒子径はＪＩＳ Ｒ ６００２「電気抵抗試験法」に規定された方法により測定された体積分布の累積値が５０％となる粒子径とする。

本発明に係る複合砥粒中の軟質砥粒と硬質砥粒との混合比は、硬質砥粒２０〜９５体積％、軟質砥粒５〜８０体積％である。実用上は、軟質砥粒の配合により硬質砥粒が減少して砥石切削性能が低下しないようにすればよい。

特に、本発明に係る超仕上げ砥石を、超砥粒（ＣＢＮ、ＳＤ）砥石とする場合は、目安として砥粒率１０．０〜２７．０体積％（コンセントレーション４０〜１１０）を維持するための好適な混合比として、硬質砥粒４０〜８０体積％、軟質砥粒２０〜６０体積％とすることが好ましい。さらに、鏡面仕上げを主体とする微粒砥石とする場合は、トライボロジー（摩擦、摩耗、潤滑）的効果を強調して、硬質砥粒２０〜４０体積％、軟質砥粒６０〜８０体積％とすることが好ましい。

前記ビトリファイドボンド（結合剤）は、軟質砥粒および硬質砥粒からなる複合砥粒などと結合して砥石を構成するものであり、複合砥粒などと均質混合したものを所定の温度に焼成することで一度溶融し、その後の冷却で固相になることで、複合砥粒などと強固に結合して砥石を構成する。

焼成温度（砥石焼成温度）は、軟質砥粒の焼結性および焼成による変質性（重量変化、転移膨張等）を確認した上で、８００℃未満とすることが好ましく、６５０〜７５０℃とすることがより好ましい。当該範囲の砥石焼成温度とすることで、軟質砥粒の原粒機能を損なうことなく、ビトリファイドボンドによる十分な結合力を得ることができる。

ビトリファイドボンドは、８０〜９５質量％の低融性無機質ガラスおよび５〜２０質量％の高融性無機質鉱物からなるものが好ましい。

軟質砥粒が熱的影響を受けにくい６５０〜７５０℃を砥石焼成温度としても、安定した結合力を得るためには、結合剤はより低温で溶融する必要がある。よって、前記低融性無機質ガラスとしては、軟化温度が７５０℃以下の低融性無機質ガラスであり、数種のフリット原料の配合によるホウケイ酸塩系ガラス（ＳｉＯ₂−Ｂ₂Ｏ₃−Ｒ₂Ｏ＋ＲＯ、Ｒ₂Ｏ：アルカリ金属酸化物、ＲＯ：アルカリ土類金属酸化物）とすることが好ましい。

前記ホウケイ酸塩系ガラスの化学組成は、ＳｉＯ₂４０〜４８モル％、Ａｌ₂Ｏ₃４．５〜５．５モル％、Ｂ₂Ｏ₃２５〜３２モル％およびＲ₂Ｏ＋ＲＯ２０〜２７モル％が好ましい。

前記高融性無機質鉱物は、長石、陶石、粘土などの天然鉱物を主要原料とする。高融性無機質鉱物の化学組成は、ＳｉＯ₂７５〜７８モル％、Ａｌ₂Ｏ₃１１〜１３モル％、Ｂ₂Ｏ₃０〜０．５モル％およびＲ₂Ｏ＋ＲＯ８〜１０モル％が好ましい。

低融性無機質ガラスは、ホウ酸（Ｂ₂Ｏ₃）やアルカリ成分（Ｒ₂Ｏ）を多く含み、低温度で溶融するが、化学的に不安定な軟質砥粒と反応性があり、高温時の流動性も大きい。そのため低融性無機質ガラス８０〜９５質量％に、ケイ酸（ＳｉＯ₂）およびアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）を主成分とする高融性無機質鉱物を５〜２０質量％配合した混合原料とすることにより、軟質砥粒とアルカリとの反応性が抑制され、高温時での流動性および熱膨張は小さくなる。この結果、ビトリファイドボンドと砥粒との熱膨張差が縮小され、砥石機械的強度も大きくなる。高融性無機質鉱物の含有量が５質量％未満の場合は前記効果が得られない傾向がある。また、高融性無機質鉱物の含有量が２０質量％を超える場合は、十分な溶融状態が得られずに砥粒結合力が弱くなる傾向がある。

本発明に係るビトリファイド超仕上げ砥石は、前記の複合砥粒およびビトリファイドボンドに加え、塩化物、気孔材およびその他助剤を適宜含有することができる。

前記塩化物を含有することにより、高融性無機質鉱物の含有によるＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃の増加にもかかわらず、ビトリファイドボンドは低温で軟化溶融し、低粘性を示し、砥粒表面への融着作用（吸着作用、反応面積の増加）に影響し、他成分の溶解拡散に関係し、最終的に少ない結合剤量でも、安定して目標の砥石結合度、砥石性能を得ることが可能となる。

塩化物としては、塩化亜鉛（ＺｎＣｌ₂）、塩化錫（ＳｎＣｌ₂）、塩化鉄（ＦｅＣｌ₂、ＦｅＣｌ₃）および塩素酸カリウム（ＫＣｌＯ₃）が挙げられ、１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて配合してもよい。

塩化物の含有量は、溶液中の溶質量として、結合剤配合比で２〜２．５モル％とすることが好ましい。すなわち、塩化物を含むビトリファイドボンドの化学組成は、ＳｉＯ₂４２〜５０モル％、Ａｌ₂Ｏ₃５〜７モル％、Ｂ₂Ｏ₃２４〜２８モル％、Ｒ₂Ｏ＋ＲＯ２０〜２５モル％および塩化物２〜２．５モル％が好ましい。

通常、超仕上げ微粒砥石は、気孔材を使用して、固有気孔よりも大きい人工気孔を形成した多孔性（体）砥石が標準的に選択される。砥石作用面の人工気孔は、切削砥粒の周辺に発生した切り屑の排出機能を活性化し、同時に砥石気相面には潤滑物質層の生成を容易にして、有効な動圧効果で砥石浮上現象により、砥石摩耗は抑制される。この結果、砥石仕上げ性能（切削量／砥石摩耗量）が改善され、経済性が向上する。

多孔性（体）砥石としては、１種類の気孔材を使用した多孔性砥石と、２種類の気孔材を使用した複合多孔性砥石が挙げられる。なかでも、２種類の気孔材を使用した複合多孔性砥石が、より優れた砥石仕上げ性能が得られるという理由から好ましく、使用する硬質砥粒の平均粒子径以上の粒子径を有する２種類の気孔材、例えば該平均粒子径の１〜１５倍の小粒子径と、該平均粒子径の２０〜６０倍の大粒子径の２種類の気孔材を使用した複合多孔性砥石がより好ましい。

本発明に係るビトリファイド超仕上げ砥石は、以下の方法により製造することができる。例えば、前記の複合砥粒にビトリファイドボンドを均質混合後、気孔材を添加しさらに均質に混ぜ合わせる。その後粉体調整を経て成型、乾燥および焼成することで製造することができる。また、必要に応じて砥石気孔を有機処理剤で充填処理してもよい。

本発明に係るビトリファイド超仕上げ砥石の溶融温度は、６５０〜７５０℃が好ましい。溶融温度が６５０℃未満の場合は結合剤の軟化が十分でなく砥粒保持力が弱くなる傾向がある。また、７５０℃を超える場合は軟化が進む結果、自然気孔率が縮小され、切りくずの排出孔としての働きが出来なくなりチッピングを引き起こす傾向がある。なお、溶融温度は、ＪＩＳ Ｒ ２２０４に準じて、昇温速度１２５℃／時の条件で、試験コーンの先端が受け台に接触するときの溶融温度とする。

本発明に係るビトリファイド超仕上げ砥石のＲＬ硬度は、例えば硬質砥粒として平均粒子径が４．８μｍのＣＢＮを用いる場合はマイナス３０〜５０が好ましい。ＲＬ硬度がマイナス３０未満の場合は砥石損耗量が多くなる傾向があり、５０を超える場合はチッピングを発生させ、切削量が低下する傾向がある。また、硬質砥粒として平均粒子径が２．８μｍのＣＢＮを用いる場合は、マイナス８０〜０が好ましい。ＲＬ硬度がマイナス８０未満の場合は砥石損耗量が多くなる傾向があり、ＲＬ硬度が０を超える場合はチッピングを発生させ、切削量が低下する傾向がある。なお、ＲＬ硬度はロックウェルスーパーフィシャル硬さ試験機を使用し、鋼球圧子３．１７５ｍｍ、基準荷重２９．４Ｎ、試験荷重１９６Ｎにより測定した値とする。

超仕上げ加工方法
本発明の超仕上げ加工方法は、前述の水溶性研削油およびビトリファイド超仕上げ砥石を使用し、被加工物に対する砥石の押し付け圧力（砥石面圧力）を所定の範囲とすること以外は特に限定されず、従来の超仕上げ加工方法、例えば粗加工と仕上加工を含む超仕上げ加工方法などとすればよい。

被加工物に対する砥石の押し付け圧力（砥石面圧力）は０．３ＭＰａ以上であり、０．５ＭＰａ以上が好ましい。砥石面圧力が０．３ＭＰａ未満の場合は、切削量が低下し仕上げ性能が低下する傾向がある。一方、砥石面圧力の上限は、軟質砥粒として酸化セリウムの純度が９９．０質量％以上のビトリファイド超仕上げ砥石を使用する場合は１．５ＭＰａ以下とすることが好ましい。また、酸化セリウムの純度が４０質量％以上、８０質量％未満のビトリファイド超仕上げ砥石を用いる場合は１．０ＭＰａ以下とすることが好ましい。砥石面圧力の上限を超える場合は、砥石損耗量や溶着量が増加し、適切な超仕上げ加工が困難となる傾向がある。

本発明の超仕上げ加工方法における他の諸条件は被加工部品や使用する装置に応じて適宜調整することができる。

被加工物の表面周速度は１００〜５００ｍ／分の範囲で適宜調整することができる。

砥石揺動数は、粗加工では６．７〜２０Ｈｚの範囲、仕上加工では１．０〜３．３Ｈｚの範囲で適宜調整することができる。

加工時間、水溶性切削油の使用量やビトリファイド超仕上げ砥石の大きさも、従来の超仕上げ加工方法と同様に、被加工部品や使用する装置に応じて適宜選択することができる。

本発明の超仕上げ加工方法を適用する被加工材としては特に限定されず、各種軸受などの鏡面への加工が必要な金属部材などが挙げられる。

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

水溶性研削油の調製
表１に示す配合処方（質量％）にしたがって、試験用水溶性研削油を調製した。まず、ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸、アミン化合物および非イオン界面活性剤を３０〜４０℃に加熱しながら混合した後、その他の成分を添加して均一に撹拌した。得られた混合物をろ過し、水に溶解させて各試験用水溶性研削油を得た。

水溶性研削油の調製に用いた各薬品を示す。
オレイン酸：日本精化株式会社製のオレイン酸ＤＤ
オレイルサルコシン：ヘキストインダストリー株式会社製のＡｒｋｏｍｏｎ ＳＯ
ポリオキシエチレン（１０モル）ラウリルエーテル酢酸：泰光油脂化学工業株式会社製のタイポールソフトＥＣＡ−１０９０
ポリオキシエチレン（１０モル）ラウリルエーテル酢酸カリウム塩：ポリオキシエチレン（１０モル）ラウリルエーテル酢酸に等モル比の水酸化カリウムを添加し、反応させて調製した。
モノイソプロパノールアミン：ダウ・ケミカル日本株式会社製のＭＩＰＡ（モノイソプロパノールアミン）
トリエタノールアミン：ジャパンケムテック株式会社製のＴＥＡ−９９（トリエタノールアミン）
非イオン界面活性剤１：ミヨシ油脂株式会社製のペレテックス２０２２（ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ＨＬＢ：１３．２）
非イオン界面活性剤２：ミヨシ油脂株式会社製のペレテックス２８２２（ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ＨＬＢ：１０．３）
非イオン界面活性剤３：ミヨシ油脂株式会社製のペレテックス２９３７Ｊ（ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ＨＬＢ：１５．３）
ジメルカプトチアジアゾール：Ｒｈｅｉｎ Ｃｈｅｍｉｅ製のＡｄｄｉｔｉｎ ＲＣ５２０１
オクチルホスホン酸：ローディア日華株式会社製のＲＨＯＤＡＦＡＣ ＡＳＩ−８０

ビトリファイド超仕上げ砥石
試験用ビトリファイド超仕上げ砥石の製造に用いた軟質砥粒、硬質砥粒およびビトリファイドボンドを表２に示す。

各試験用ビトリファイドボンド超仕上げ砥石を製造した。まず、砥粒、ビトリファイドボンド、気孔材（気孔材１および２の混合物）およびその他の助剤（塩化亜鉛含む）を均質混合後、粉体調整を経て成形、乾燥し最高温度７５０℃で３時間保持して焼成を行った。焼成後の原石を冷却し、幅５．５ｍｍ、厚さ５．０ｍｍ、長さ３５ｍｍの角形状に切り出した後、所定の寸法精度への仕上加工および砥石気孔を有機処理剤で充填処理することで各試験用ビトリファイド超仕上げ砥石を得た。

各試験用ビトリファイドボンド超仕上げ砥石の組織およびＲＬ硬度を表３に示す。ＲＬ硬度はロックウェルスーパーフィシャル硬さ試験機（株式会社仲井精機製作所製の３ＮＲ−Ｓ）を使用し、鋼球圧子３．１７５ｍｍ、基準荷重２９．４Ｎ、試験荷重１９６Ｎにより測定した。

使用した各薬品を示す。
塩化亜鉛：ナカライテスク株式会社製のＺｎＣｌ₂
気孔材１：アクリル樹脂系（平均粒子径３０μｍ）
気孔材２：アクリル樹脂系（平均粒子径８０μｍ）

実削試験
実施例１〜３２および比較例１〜１４
表４〜１０に示す組合せの各試験用水溶性研削油Ａ〜Ｊ（表１参照）および各試験用ビトリファイド超仕上げ砥石ａ〜ｊ（砥石寸法：５．５×５×３５）（表３参照）および超仕上げ加工装置（和泉金属株式会社製のＫＮ−５３３）を用いて１００個の玉軸受内輪軌道面（型番：＃６２０３、材質：ＳＵＪ−２）の超仕上げ加工を、表４〜１０に示す各加工条件に従い行った。評価は、切削量、砥石摩耗量、仕上げ面粗さ、および砥石作用面への溶着について行った。また、参考例１〜１１として油性研削油（ユシロ化学工業株式会社製のＳＦ−３６、表中は「油」で示す）を用いた超仕上げ加工および評価を同様に行った。評価結果を表４〜１０および図１に示す。

切削量
実削試験に供した１００個の玉軸受内輪軌道溝面のＲ底部寸法をダイヤルゲージにより加工前と加工後の差を測定し、その平均値を切削量とした。平均粒子径が４．８μｍの試験用砥石を用いた場合、切削量の性能目標値はΦ７．０μｍ以上であり、Φ８．０μｍ以上が好ましい。また、平均粒子径が２．８μｍの試験用砥石を用いた場合、切削量の性能目標値はΦ５．０μｍ以上であり、Φ６．０μｍ以上が好ましい。

砥石摩耗量
実削試験後の試験用砥石の長さを試験前の長さと比較することで、砥石摩耗量を測定した。平均粒子径が４．８μｍの試験用砥石を用いた場合の砥石摩耗量は、５．０μｍ以下であれば実使用に耐えることができ、２．６μｍ以下が好ましく、１．５μｍ以下がより好ましく、１．０μｍ以下がさらに好ましい。また、平均粒子径が２．８μｍの試験用砥石を用いた場合の砥石摩耗量は、５．０μｍ以下であれば実使用に耐えることができ、２．６μｍ以下が好ましく、１．８μｍ以下がより好ましく、１．３μｍ以下がさらに好ましい。

仕上げ面粗さ
実削試験に供した１００個から無作為に抽出した３個の玉軸受内輪軌道面を表面粗さ測定機（株式会社東京精密製のＳＵＲＦＣＯＭ４８０Ａ）により仕上げ面粗さを測定し、平均値を仕上げ面粗さとした。平均粒子径が４．８μｍの試験用砥石を用いた場合、仕上げ面粗さの性能目標値は０．０４５μｍＲａ以下であり、０．０４２μｍＲａ以下がより好ましい。また、平均粒子径が２．８μｍの試験用砥石を用いた場合、仕上げ面粗さの性能目標値は０．０３０μｍＲａ以下であり、０．０２５μｍＲａ以下がより好ましい。

溶着
実削試験後の試験用砥石の作用面への溶着をマイクロスコープ（株式会社キーエンス製のＶＨ５５００）により１０〜２０倍で確認し、下記の基準で評価した。
○：溶着がほとんど見られなかった。
△：溶着は確認できるが、溶着が原因となる不具合（切削量の低下、目残り）は確認できなかった。
×：溶着が確認でき、溶着が原因となる不具合（切削量の低下、目残り）が確認された。

図１に示す写真Ａ〜Ｃは実削試験後、一部の試験用砥石の作用面を撮影したものである。作用面の白色部分が溶着が発生した箇所である。Ａは実施例１５（評価結果「〇」）、Ｂは実施例９（評価結果「△」）、Ｃは比較例４（評価結果「×」）の試験用砥石の作用面である。

上記表４〜１０の結果より、所定の水溶性研削油および所定のビトリファイド超仕上げ砥石を用いた超仕上げ加工方法が、水溶性研削油を用いるにもかかわらず、安定した潤滑性能が得られ、洗浄効果に優れ、砥石の目詰まりが生じにくく、仕上げ性能（研削性、砥石摩耗性、面粗度）に優れた超仕上げ加工方法であることがわかる。

Claims (4)

1. 水溶性研削油およびビトリファイド超仕上げ砥石を使用する超仕上げ加工方法であり、
   前記水溶性研削油が、
   ポリオキシエチレンアルキルエーテル酢酸またはその塩、アミン化合物、および、非イオン界面活性剤を含有する水溶性研削油であり、
   前記ビトリファイド超仕上げ砥石が、
   被加工材に対する化学反応性を有しかつ切削性を有しない軟質砥粒５〜８０体積％、および前記被加工材に対して切削性を有する硬質砥粒２０〜９５体積％からなる複合砥粒を、ビトリファイドボンドで結合してなる複合砥粒ビトリファイド超仕上げ砥石であり、
   加工時の砥石面圧力が０．３ＭＰａ以上である超仕上げ加工方法。
2. 前記硬質砥粒の平均粒子径が２．０〜２０μｍである請求項１記載の超仕上げ加工方法。
3. 前記軟質砥粒が純度９９．０質量％以上の酸化セリウムである請求項１または２記載の超仕上げ加工方法。
4. 超仕上げ砥石の加工時の面圧力が０．３〜１．５ＭＰａである請求項３記載の超仕上げ加工法。