JPH02106273A - フリットで結合された研削砥石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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３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
。

迷ＩＥＩＩＩ旧」」−１山ＩＬＩＩＩ 第１３３８５９８号　　１９２０年４月２７日　トーマ
ス（ＣＪ、Ｔｈｏｍａｓ）第１９１８３１２号　　１９
３３年７月１８日　ウラデル（Ｃ，Ｅ、Ｗｏｏｄｄｅｌ
ｌ）第 ４５４３１０７号　　１９８５年９月２４日　ルー（Ｃ
Ｊ、Ｒｕｅ）第４７４１７４３号　　１９８８年５月３
日　ナラヤナン（Ｋ、Ｓ、Ｎａｒａｙａｎａｎ）第４７
４４８０２号　　１９８８年５月１７日　シュワベル（
Ｍ、Ｇ、５ｃｈＨａｂｅｌ）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４６２
３３６４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０．４　、ｌ／ＩＮ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１８ＧＰａ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。このゾルは、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°Ｃ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４３１４
８２７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
〜１５ｉｎａの日輪型の形をしたαアルミナ結晶１５Ｇ
Ｐａ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、例えは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ない、ＦＬ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’Ｃ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４７４
１７４３号明細書に例示されている。米国特許第４６２
３３６４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６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未
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（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％は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、は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公知
の低下は、結合媒体としてフリット、すなわち結合剤と
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°Ｃから１８００°Ｃ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°Ｃ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’Ｃ＜らいて焼成される。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のかもしれない。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″
Ｃ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’Ｃ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％はどの焼結アルミナ質研磨材と９
０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。

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、
いずれにしても、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、一部の研削操作に関しては、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１〜４
０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材は、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（
ネｉ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アルミナの種入
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
、例えばシリ力、クロミア、マグネシア、ジルコニア、
ハフニ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、もし
く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。

〔実施例〕

■上 直径が５インチ（１２７ｍｍ）　、厚さが０．５インチ
（１２，７ｍｍ）であり、１．２５インチ（３１，７５
０１１）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、商業的に人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
セッツ州つ−スターのツートン・カンパニーにより商業
的に販売されており、３２Ａ５４−Ｊ８ＶＢＢ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、ツートン・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４６２３３６
４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５Ｇ
５４−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（０，Ｈｏｎ＋ｍｅｌ　
Ｃｏｍｐａｎｙ）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一３２５メツシュ
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°Ｃで焼成して結合剤を熟成させ
た。焼成サイクルは、２５°Ｃ／ｈで室温から９００°
Ｃ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′ζ
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
）　（）Ｉｏｂａｒｔ）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。

米国特許第４６２３３６４号明細書による焼結アルミナ
質研磨材 ４６グリツト ６０グリツド デキストリン グリセリン 水 オー・ホメル・フリット（−３２５メツシユ）デキスト
リン ｆｔ− ００ｇ ００ｇ ２ｇ ｇ ８ｇ １１９．７ｇ ０ｇ 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，’７ｍ
ｍ）、厚さが０．５インチ（１２，７ｍｍ）であって１
．２５インチ（３１，７５１１１１１）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０．２
５インチ（６，３５ｍａ＋）の厚さにし、そして２３５
％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
（４０６，４論）の４３４０スチールブロツクに対して
プランジ研削する試験を行った。送りｌ　（ｐｌｕｎｇ
ｅｓ　）は０．５ミル（０，０１２７ｍｍ）及びｌミル
（０，０２５４ｍ）であって、合計して！００ミル（２
，５４ｍ５）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、取除かれた全１ｆｆｉ１立方インチ当りに消費
された、５カに換算して測定した。研削の結果を第１表
に示す。

第１表 Ａ　　　　１容融アルミナ　　　　　０．５（０，０１
２７）　　　　　　　３６．８１．０（０，０２５４）
　　　　　３６．６４．３７（１９９） ５．８７（２６７） 焼結？＋１ミを質　０．５（０，０１２７）　　　１１
７．２１．０（０，０２５４）　　　　　５７．２４．
３６（１９Ｂ） ５．９４（２７０） 焼結７１士！　　　　０．５（０，０１２７）　　　　
　　　３４７．８１．０（０，０２５４）　　　　　１
０６．３３．２１　（１４６） ４．９７（２２６） 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（０，０１２７鴫）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（０，０１２７ｍｍ）及び１．０ミル
（０，０２５４ｍ１［ｌ）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〜ｂ た、ということに注目すべきである。

■） 米国特許第４３１４８２７号明細書に開示された種類の
焼結アルミナ賞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りと呼称した。

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、砥石りと並
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。

米国特許第４３１４８２７号明細書による焼結アルミナ
質研磨材 ０００ｇ （６０グリツド） デキストリン グリセリン 水 オー・ホメル・フリット デキストリン ４ｇ ｇ ２ｇ ３１４．４　ｇ ０ｇ 焉ｉ狡 米国特許第４６２３３６４号明細書による焼結アルミナ
質研磨材 ０００　ｇ （６０グリツド） デキストリン グリセリン 水 オー・ホメル・フリット デキストリン ４ｇ ｇ ２ｇ ０３ｇ ０ｇ こうして調製した混合物を成形して、直径が５インチ（
１２７鴫）、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
一定の力をかけて円筒プランジ０、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　Ｍｉｌ
ａｃｒｏｎ　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８６５０ｆ
ｔ／ｎ＋ｆｎ（２６４０ｍ／ｗｉｎ）、工作物速度１５
０ｆｔ／ｌ１ｉｎ（４５，７ｍ／ｍ１ｎ）でもって行い
、また砥石は、直径方向に０．００１インチ（０，０２
５４ｍ１１）の目直し深さ及び１回転当りｏ、ｏｏｓイ
ンチ（０，１２７ｍ＋ｎ）のリードを使って単心ダイヤ
モンドにより形直しを行った。

第 １１１（１９，８） １７１（３０，５） ９７（１７，３） １５１　（２７，０） ６７（１２，０） 表 ８５．６ １０３．３ ８．５（２５００） １４、Ｈ４１４０） ９２．４ ８１．７ １０８．８ ８．３（２４４０） １２．４（３６４０） ５．８（１７００） 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りを
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摩材と対照する。

■主 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つ−スターのツート
ン・カンパニーにより用いられる結合剤■Ｓ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の砥石り及び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％のケンタラ
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。

砥王に− （８０グリツド） デキストリン グリセリン 水 オー・ホメル・フリット デキストリン ４ｇ ｇ ０ｇ ０３ｇ ０ｇ 米国特許第４６２３３６４号明細書による焼結アルミナ
質研磨材 （８０グリツド） デキストリン グリセリン 水 子めバッチ処理したフェロ・フリント（２０９，２ｇ　
）及びクレー（８５，２ｇ　） デキストリン ０００ｇ ４ｇ ｇ ０ｇ ２９４．４ｇ ６ｇ 生の砥石Ｇ及びＨは９００°Ｃ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。

第 ８０（１４，３） １７１（３０，５） ７９（１４，１） １６６（２９，６） １８６（３３，２） １５８　（２８，２） 表 １１６、１ ７５．９ ？　　（２０６０） １５．３（４４９０） １９１．９ １３２、８ ３１．６ ７０．６ ７．３（２１４０） １５．５（４５５０） １Ｇ　　（４７００） １５．８（４６４０） ９６（１７，１） １５０（２６，８） ６５（１１，６） １６２．３ １？１．６ １８７．５ ９．２（２７００） １４、Ｈ４１４０） ６．１（１７９０） 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。

虹 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（１５，９ｍａ＋）であり、０．８７５インチ（２
２，２ｍｍ）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。■と呼称する一組の砥石は、
オー。

ホメル・フリット３ＧＦ２５９Ａで結合しそして９００
°Ｃ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
州つ−スターのツートン・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９
００°Ｃ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（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。

−一 一一一」艙トＪ−− ｍ−−」塾ト１−一 一一一一砥Ｉづニー− 立方晶窒化ホウ素　　　　９　　　８．２ｇ　　　　９
（１４０／１７０グリツド） 焼結アルミナ’［ｔ）ｆ磨材 （米国特許第４６２３３６４号）　　３９　　　３９．
６ｇ　　　　３９（１５０グリツド） オー・ホメル・フリント　２７　　　１６．９　ｇＨＡ
４結合剤　　　　　　　　　　　　　　　　１４．６１
Ｄ　Ｗ　Ｃ’　　　　　　　　　　　　　　５．５　ｇ
デキストリン アエロマー（Ａｅｒｏ＋５ｅｒ）　３０気　　　孔　　
　　　　　　　　　２５　　　　　　　　　　　３７．
３９率メチルセルロ−ス 重量％、水８７．９４重量％。

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。

８、１９ｇ ３９、９６　ｇ １０、５６　ｇ ０、２１　ｇ ２、０８ｇ ３８Ａ１５０°　　　　　　　　４４．８　　　　３４
２．７８　ｇ　　　　３９３７Ｃ１５０”　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　９オー・ネメ
ル・フリット　　　　　　　　２５．２　　　　　　１
１８．０５　ｇ［［Ａ４結合剤　　　　　　　　　　　
　　１４．６１０ＷＣ””　　　　　　　　　　　　　
　３２．２６ｇデキストリン アエロマー３０ 気　　　孔　　　　　　　３０　　　　　　　　　　　
　　３７．３９米国マサチューセッツ州ウースターのツ
ートン・カンパニーにより市販される１５０グリツド３
８７ランダム（ＡＬＵＮ口ＵＭ）。

１　ツートン・カンパニーにより市販される１５０グリ
ソト炭化ケイ素。

００メチルセルロース２．２８重量％、グリセリン９、
７８重量％、水８７．９４重量％。

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：ｌである冷却２９８、９７
　ｇ ５６、３２ｇ ７９、００　ｇ １、５６ｇ １５、３１　ｇ 液を使用して５２１００ｍを研削して行った。

第４表の通りであった。

結果は 第 表 １　　　　　　　９９．５（１７，８）　　　　　６４
４．１１５９　　（２８，４）　　　　　４１２．２９
．９（２９１０） １５．７（４６１０） Ｊ　　　　　　　１０６　　（１８，９）　　　　　３
５０．７１７６　　（３１，４）　　　　　２１１．０
１０．６（３１１０） １６．０（４７００） 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
結合の効果は劇的である。約１００１ｂ／　ｉｎ　（１
７，９ｋｇ／　（Ｊ　）の力において、フリット処理し
た結合剤の砥石■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１５
９１ｂ／　ｉｎ　（２８，４ｋｇ／　ｃ＋ｏ　）及び１
７６１ｂ／ｉｎ　（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
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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い
   る研削砥石。 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。 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。 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。 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。 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。 ７、砥粒及びそれのためのビトリファイド結合剤を含ん
   でなる砥石であって、上記砥粒が１０〜１００重量％の
   、種入りの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
   る砥粒である研削砥石。 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。 ９、砥粒及びそれらのためのビトリファイド結合剤を含
   んでなる砥石であって、上記砥粒が１０〜１００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、 より選択されている研削砥石。