特許 5764893 ＣＢＮ砥石

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5764893

(24)【登録日】2015年6月26日

(45)【発行日】2015年8月19日

(54)【発明の名称】ＣＢＮ砥石

(51)【国際特許分類】

   B24D 3/00 20060101AFI20150730BHJP

   B24D 3/18 20060101ALI20150730BHJP

【ＦＩ】

   B24D3/00 320B

   B24D3/00 330G

   B24D3/18

【請求項の数】3

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2010-214774(P2010-214774)

(22)【出願日】2010年9月27日

(65)【公開番号】特開2012-66365(P2012-66365A)

(43)【公開日】2012年4月5日

【審査請求日】2013年8月21日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】100089082

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 脩

(74)【代理人】

【識別番号】100130188

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 喜一

(74)【代理人】

【識別番号】100190333

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 群司

(72)【発明者】

【氏名】相馬 伸司

(72)【発明者】

【氏名】小野 直人

(72)【発明者】

【氏名】山下 友和

【審査官】 大山 健

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０９−２６７２６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１２７０１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１３１６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１５０３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０３１４４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２４Ｄ ３／００−３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）砥粒を結合剤により結合することにより成形されるＣＢＮ砥石において、
前記ＣＢＮ砥粒は、四面体結晶構造をもつ単結晶ＣＢＮ砥粒と多結晶ＣＢＮ砥粒とを含み、
前記単結晶ＣＢＮ砥粒は、前記ＣＢＮ砥粒全体の体積に対して５０体積％以上の割合で配合され、
前記ＣＢＮ砥石における前記結合剤の内部には、外気に連通する連続気孔を有さず、かつ、外気に連通しない微細孤立気孔が設けられ、
前記単結晶ＣＢＮ砥粒の粒径は、前記多結晶ＣＢＮ砥粒の粒径の３／５〜４／５であるＣＢＮ砥石。

【請求項2】

請求項１において、
前記微細孤立気孔の平均粒径は、前記ＣＢＮ砥粒の１〜１０数％になるように形成するＣＢＮ砥石。

【請求項3】

請求項１または２において、
前記結合剤は、酸化物粒子および非結晶ガラスを含んで形成されるビトリファイドボンド結合剤であるＣＢＮ砥石。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＣＢＮ砥粒を含んで形成されるＣＢＮ砥石に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特開２０１０−１３１６９９号公報（特許文献１）には、１種類のＣＢＮ砥粒を含むＣＢＮ砥石について記載されている。また、特開平９−２６７２６６号公報（特許文献２）には、多結晶ＣＢＮ砥粒と単結晶ＣＢＮ砥粒を含むＣＢＮ砥石について記載されている。特許文献２によれば、自生発刃しやすいことから切れ味が優れている単結晶ＣＢＮ砥粒と、砥粒自体の強度が優れていることから仕上げ面性に良い多結晶ＣＢＮ砥粒とを含むことで、両者の特性を有するＣＢＮ砥石とすることができるとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０−１３１６９９号公報

【特許文献2】特開平９−２６７２６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、荒加工に着目した場合には、砥石に対して、研削抵抗の低減および摩耗の低減が要求される。研削抵抗を低減することにより、発熱を抑制することができ、加工能率を向上することにもつながる。また、摩耗を低減することにより、砥石寿命を向上することができる。

【0005】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、主として荒加工に適したＣＢＮ砥石を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（請求項１）本発明のＣＢＮ砥石は、立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）砥粒を結合剤により結合することにより成形されるＣＢＮ砥石において、前記ＣＢＮ砥粒は、四面体結晶構造をもつ単結晶ＣＢＮ砥粒と多結晶ＣＢＮ砥粒とを含み、前記単結晶ＣＢＮ砥粒は、前記ＣＢＮ砥粒全体の体積に対して５０体積％以上の割合で配合され、前記ＣＢＮ砥石における前記結合剤の内部には、外気に連通する連続気孔を有さず、かつ、外気に連通しない微細孤立気孔が設けられ、前記単結晶ＣＢＮ砥粒の平均粒径は、前記多結晶ＣＢＮ砥粒の平均粒径の３／５〜４／５である。

【0007】

（請求項２）本発明において、前記微細孤立気孔の平均粒径は、前記ＣＢＮ砥粒の１〜１０数％になるように形成するとよい。

【0008】

（請求項３）本発明において、前記結合剤は、酸化物粒子および非結晶ガラスを含んで形成されるビトリファイドボンド結合剤であるとよい。

【発明の効果】

【0009】

（請求項１，２）本発明によれば、四面体構造をもつ単結晶ＣＢＮ砥粒が鋭利なへき開面を有することにより、研削抵抗を低減することに寄与する。一方、多結晶ＣＢＮ砥粒が高い靱性を有することにより、多結晶ＣＢＮ砥粒自体が摩耗しにくい。そして、多結晶ＣＢＮ砥粒が摩耗しにくいのに対して、四面体構造をもつ単結晶ＣＢＮ砥粒は、破砕しやすい。その結果、ＣＢＮ砥石表面においては、多結晶ＣＢＮ砥粒が最も径方向外側に位置し、四面体構造をもつ単結晶ＣＢＮ砥粒は、多結晶ＣＢＮ砥粒よりも僅かに径方向内側に位置する状態になる。つまり、多結晶ＣＢＮ砥粒が最も大きな力を受けるのに対して、四面体構造をもつ単結晶ＣＢＮ砥粒は、比較的受ける力が小さくなる。

【0010】

ＣＢＮ砥石表面がこのような状態になることで、多結晶ＣＢＮ砥粒による耐摩耗性を十分に発揮させながら、四面体構造をもつ単結晶ＣＢＮ砥粒による研削抵抗の低減化を発揮することができる。加えて、単結晶ＣＢＮ砥粒の体積割合を５０体積％以上にすることで、四面体構造をもつ単結晶ＣＢＮ砥粒が確実に被加工物を研削する状態にすることができる。従って、本発明のＣＢＮ砥石は、特に荒加工に要求される性質を十分に発揮できるＣＢＮ砥石となる。

【0011】

さらに、本発明によれば、結合剤の内部に連続気孔を有さず、微細孤立気孔が設けられている。結合剤の内部に連続気孔を有するＣＢＮ砥石においては、砥粒の保持力を十分に発揮できない。そのため、多結晶ＣＢＮ砥粒および単結晶ＣＢＮ砥粒を上述したような状態で保持することが容易ではない。つまり、上述したような、耐摩耗性を向上させつつ、研削抵抗を低減するという効果を十分に発揮できない。一方、結合剤の内部に気孔そのものを有しない構造も考えられるが、保持力が高くなるが、ドレッシングが容易ではないという問題があるため、適用することができない。そこで、本発明のように、結合剤の内部に微細孤立気孔を設けることにより、保持力を十分に発揮することができる構造とすることで、多結晶ＣＢＮ砥粒と単結晶ＣＢＮ砥粒の位置を適切な状態で保持することができる。その結果、確実に、耐摩耗性を向上しつつ、研削抵抗を低減することができる。

【0012】

（請求項３）本発明によれば、確実に、結合剤の内部に微細孤立気孔を形成できる。従って、上述した効果を確実に発揮できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】砥石車を軸方向から見た図である。

【図2】ＣＢＮ砥石の構成を示す模式図である。

【図3】ＣＢＮ砥石の寿命と研削抵抗との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

（ＣＢＮ砥石の構成）
本実施形態のＣＢＮ砥石を用いた砥石車の構成について、図１および図２を参照して説明する。図１に示すように、砥石車１０は、鉄又はアルミニウム等の金属で成形された円盤状の基体２０と、基体２０の外周面に接着された複数のＣＢＮ砥石３０とを備えて構成される。複数のＣＢＮ砥石３０は、径方向厚さ５〜１０ｍｍの円弧状に形成されており、すべてのＣＢＮ砥石３０により円環状に形成される。

【0015】

図２に示すように、ＣＢＮ砥石３０は、四面体構造をもつ単結晶の立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）砥粒３１と、多結晶ＣＢＮ砥粒３２と、ビトリファイドボンド結合剤３３とを備えて構成される。

【0016】

四面体構造をもつ単結晶ＣＢＮ砥粒３１は、荷重を受けると比較的容易に破砕されやすい性質を有することにより、鋭利なへき開面を有する状態となる。特に、四面体構造をもつことにより、鋭利なへき開面が顕著に現れる。多結晶ＣＢＮ砥粒３２は、高い靱性を有する。そして、単結晶ＣＢＮ砥粒３１と多結晶ＣＢＮ砥粒３２とを合わせた合計体積に対して、単結晶ＣＢＮ砥粒３１の割合を５０体積％以上としている。また、単結晶ＣＢＮ砥粒３１の平均粒径と多結晶ＣＢＮ砥粒の平均粒径の比は、３／５〜４／５の範囲内となるようにしておく。なお、配合割合および平均粒径の比についての詳細は、後述する。

【0017】

ビトリファイドボンド結合剤３３は、酸化物粒子３３ａおよび非結晶ガラス３３ｂから構成される。ビトリファイドボンド結合剤３３は、単結晶ＣＢＮ砥粒３１および多結晶ＣＢＮ砥粒３２のそれぞれの外周を覆い、単結晶ＣＢＮ砥粒３１および多結晶ＣＢＮ砥粒のそれぞれを結合させる。また、ビトリファイドボンド結合剤３３内には、微細孤立気孔３３ｃが所定量設けられている。それぞれの微細孤立気孔３３ｃは、外気に連通されないように設けられている。つまり、微細孤立気孔３３ｃは、外気に連通する連続気孔ではない。従って、ビトリファイドボンド結合剤３３には、外気に連通する連続気孔は形成されていない。

【0018】

以下、ビトリファイドボンド結合剤３３について、より詳細に説明する。酸化物粒子３３ａは、非結晶ガラス３３ｂの強度を高めるために添加されるものであり、例えばケイ酸塩鉱物であるＺｒＳｉＯ_４（ジルコン）、ＴｉＯ_２（チタニア）、ＺｒＯ_２（ジルコニア）、Ｃｒ_２Ｏ_３（クロミア）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）等が用いられる。非結晶ガラス３３ｂは、例えばホウケイ酸ガラス、リン酸塩ガラス、ホウ酸塩ガラス等が用いられる。酸化物粒子３３ａと非結晶ガラス３３ｂの線熱膨張係数は、結合されるＣＢＮ砥粒３１，３２の線熱膨張係数とほぼ同じ値である（３．５±２）×１０−６（１／℃）の範囲内にあるものが好ましい。このようにすることで、ＣＢＮ砥粒３１，３２と酸化物粒子３３ａおよび非結晶ガラス３３ｂとは、温度の変化によって剥離する恐れはなく、ＣＢＮ砥石３０は品質の維持が図られる。

【0019】

ビトリファイドボンド結合剤３３を構成する酸化物粒子３３ａと、非結晶ガラス３３ｂは体積比で３：７〜４：６の範囲内で混合され形成される。これは酸化物粒子３３ａの混合割合を３０％以下にすると、非結晶ガラス３３ｂの流動性が抑制できず焼成前或いは焼成中にＣＢＮ砥石３０の形状を保てず角部がだれてしまう。また、混合割合を４０％以上にすると、酸化物粒子３３ａを含んだ状態での非結晶ガラス３３ｂが強くかつ硬くなり過ぎ、ドレス性が悪くなるとともに研削時の発熱量が多くなり研削焼けを生じる可能性があるためである。そこで、ＣＢＮ砥石３０は、酸化物粒子３３ａの混合割合を３０〜４０体積％とすることにより、適切な硬さで所望形状に焼成している。

【0020】

また、ＣＢＮ砥石３０内において、ビトリファイドボンド結合剤３３の占める体積ＡとＣＢＮ砥粒３１，３２の占める合計体積Ｂとの比率Ａ／Ｂは、１〜６の範囲で形成されるのがよい。この体積の比率はＣＢＮ砥粒３１，３２の集中度に換算すると５０〜２００に相当し、この低集中度によって、ＣＢＮ砥石３０は初期から大きな研削抵抗を受けることなく、研削焼けの起きる恐れがない。

【0021】

酸化物粒子３３ａとして例えばＺｒＳｉＯ_４（ジルコン）粒子が混入され焼成されたビトリファイドボンド結合剤３３は、ＣＢＮ砥粒３１，３２の外周を覆って、隣接する各ＣＢＮ砥粒３１，３２間の隙間を埋め、各ＣＢＮ砥粒３１，３２と結合している。ＣＢＮ砥粒３１，３２間の隙間に埋められたビトリファイドボンド結合剤３３内には、所定体積比の微細孤立気孔３３ｃが形成されている。微細孤立気孔３３ｃとは外気と連通することなく形成された微細な孤立した気泡である。ここで、所定体積比とは、ビトリファイドボンド結合剤３３のＣＢＮ砥粒３１，３２に対する保持力を維持するとともに、かつ、ビトリファイドボンド結合剤３３に対する良好なドレス性を維持するのに適した体積比である。当該体積比は、ビトリファイドボンド結合剤３３を構成する非結晶ガラス３３ｂの体積に対して８％±４％とされるのがよい。微細孤立気孔３３ｃの体積のコントロールは、後述する製造過程で混入される発泡剤の量を調整することによって行なわれる。また、微細孤立気孔３３ｃの平均粒径は、ビトリファイドボンド結合剤３３のＣＢＮ砥粒３１，３２に対する保持力を維持するとともに、かつ、ビトリファイドボンド結合剤３３に対する良好なドレス性を維持するために、ＣＢＮ砥粒３１，３２の粒径の１〜１０数％になるよう形成されるのが望ましい。

【0022】

（砥石車の製造方法）
次に、砥石車１０の製造方法について説明する。まず、砥石車１０構成する円弧状のＣＢＮ砥石３０の製造方法について説明する。ビトリファイドボンド結合剤３３の原材料となる酸化物粒子３３ａの粉末と非結晶ガラス３３ｂの粉末とを、体積比が３：７〜４：６の範囲内になるように均一に混ぜ合わせる。また、四面体構造をもつ単結晶ＣＢＮ砥粒３１と多結晶ＣＢＮ砥粒３２とを、体積比が９０：１０〜５０：５０の範囲内になるように均一に混ぜ合わせる。また、単結晶ＣＢＮ砥粒３１の平均粒径および多結晶ＣＢＮ砥粒３２の平均粒径の比は、３／５〜４／５の範囲内となるようにしている。

【0023】

続いて、ビトリファイドボンド結合剤３３の中に単結晶ＣＢＮ砥粒３１および多結晶ＣＢＮ砥粒３２を混入して、各ＣＢＮ砥粒３１，３２を均等に分散させる。このとき、ビトリファイドボンド結合剤３３の体積ＡとＣＢＮ砥粒３１，３２の合計体積Ｂとの体積比Ａ／Ｂが、１〜６の範囲になるようにする。

【0024】

さらに、ビトリファイドボンド結合剤３３中に微細孤立気孔３３ｃを形成するための発泡剤として例えばｈＢＮ（６方晶窒化ホウ素）等を粉末状態にて均等に混ぜ合わせる。このとき、発泡剤の投入量は、非結晶ガラス３３ｂの体積に対して０．５％〜２％とするのが望ましい。なお、発泡剤は、ホタル石（ＣａＦ_２）や炭酸カルシウム（ＣａＣｏ_３）等でもよい。

【0025】

次に、混ぜ合わされたビトリファイドボンド結合剤３３、ＣＢＮ砥粒３１，３２および発泡剤を型内に入れて、所定の圧力にてプレスし成形した後に焼成する。ここで、プレス圧を調整することにより、ビトリファイドボンド結合剤３３の結合力を若干調整することが可能である。そして、焼成する際に、発泡剤である例えばｈＢＮ（６方晶窒化ホウ素）と非結晶ガラス３３ｂとが反応してガスが発生する。発生したガスが、ビトリファイドボンド結合剤３３の中に形成される微細孤立気孔３３ｃとなる。

【0026】

このようにして、ビトリファイドボンド結合剤３３の中に多数の微細孤立気孔３３ｃが形成され、かつ、四面体構造をもつ単結晶ＣＢＮ砥粒３１と多結晶ＣＢＮ砥粒３２とが含まれたＣＢＮ砥石３０が形成される。このとき、微細孤立気孔３３ｃの平均粒径は、ＣＢＮ砥粒３１，３２の平均粒径に対して１％〜１０数％程度になるよう形成されるのが望ましい。例えば、単結晶ＣＢＮ砥粒３１の粒径が１００μｍであれば、微細孤立気孔３３ｃの平均粒径は数μｍ〜十数μｍとするのがよく、発泡剤の混入量を調整して対応する。そして、図１に示すように、成形された円弧状の複数のＣＢＮ砥石３０を、基体２０の外周面に接着剤で貼り付けて、砥石車１０を完成させる。

【0027】

（評価試験）
次に、上述したＣＢＮ砥石３０について、砥石寿命および研削抵抗について評価を行うための試験を行った。

【0028】

（試験条件）
評価試験の条件は、次のとおりである。被加工物は、ダクタイル鋳鉄（ＦＣＤ）により円柱形状に形成され、外周面に高周波焼入れが施されている。砥石車１０は、直径３５０ｍｍの円盤状とする。周速を８０ｍ／ｓとし、研削能率を５０ｍｍ^３／ｍｍ／ｓとする。

【0029】

そして、砥石車１０を構成するＣＢＮ砥石３０について、多結晶ＣＢＮ砥粒３２と単結晶ＣＢＮ砥粒３１の体積比、および、多結晶ＣＢＮ砥粒３２と単結晶ＣＢＮ砥粒３１の平均粒径比を変更したものを用いた。本試験においては、多結晶ＣＢＮ砥粒３２と単結晶ＣＢＮ砥粒の体積比は、０：１００、１０：９０、２５：７５、１００：０の４種類について行った。また、多結晶ＣＢＮ砥粒３２と単結晶ＣＢＮ砥粒を含むものについては、多結晶ＣＢＮ砥粒３２の平均粒径と単結晶ＣＢＮ砥粒３１の平均粒径の比は、１：１、２：３の２種類について行った。

【0030】

（試験結果）
当該試験の結果を図３に示す。図３において、Ａは、単結晶ＣＢＮ砥粒３１を１００体積％としたものであり、Ｂは、多結晶ＣＢＮ砥粒３２を１００体積％としたものである。また、Ｃ１は、多結晶ＣＢＮ砥粒３２と単結晶ＣＢＮ砥粒３１の体積比が１０：９０であり、多結晶ＣＢＮ砥粒３２と単結晶ＣＢＮ砥粒３１の平均粒径比が１：１である。Ｃ２は、多結晶ＣＢＮ砥粒３２と単結晶ＣＢＮ砥粒３１の体積比が１０：９０であり、多結晶ＣＢＮ砥粒３２と単結晶ＣＢＮ砥粒３１の平均粒径比が２：３である。Ｄ１は、多結晶ＣＢＮ砥粒３２と単結晶ＣＢＮ砥粒３１の体積比が２５：７５であり、多結晶ＣＢＮ砥粒３２と単結晶ＣＢＮ砥粒３１の平均粒径比が１：１である。Ｄ２は、多結晶ＣＢＮ砥粒３２と単結晶ＣＢＮ砥粒３１の体積比が２５：７５であり、多結晶ＣＢＮ砥粒３２と単結晶ＣＢＮ砥粒３１の平均粒径比が２：３である。

【0031】

図３から分かるように、Ｂで示す多結晶ＣＢＮ砥粒３２を１００体積％とした場合には、Ａで示す単結晶ＣＢＮ砥粒３１を１００％とした場合に比べて、砥石寿命は向上するが、研削抵抗が大きくなってしまう。そこで、単結晶ＣＢＮ砥粒３１を１００％とした場合と同程度の研削抵抗であって、砥石寿命が向上するものが望まれる。ここで、多結晶ＣＢＮ砥粒３２と単結晶ＣＢＮ砥粒３１とを配合したＣ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｄ２について、両者を配合していないＡ，Ｂと比較するために、ＡとＢとを結ぶ直線を基準として考える。

【0032】

つまり、Ｃ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｄ２は、当該直線よりも下側、すなわち、砥石寿命を同程度とした点に比べると研削抵抗が低減されていることを意味する。このように、多結晶ＣＢＮ砥粒３２と単結晶ＣＢＮ砥粒３１とを配合することにより、砥石寿命を確保しつつ、研削抵抗を低減することができる。

【0033】

また、研削抵抗が高くなると、研削焼けを生じるおそれがある。そのため、研削抵抗はある程度低い範囲で適用する必要がある。そして、図３のＡで示す単結晶ＣＢＮ砥粒３１を１００体積％とした場合の研削抵抗と比べて、Ｃ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｄ２における研削抵抗は、それほど大きくなっているわけではない。つまり、Ｃ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｄ２における研削抵抗であれば、十分に適用範囲内であると言える。このように、単結晶ＣＢＮ砥粒３１のみの場合に比べて研削抵抗をほぼ同程度とすることができるにも関わらず、砥石寿命は、格段に向上していることが分かる。

【0034】

次に、図３を参照して、多結晶ＣＢＮ砥粒３２の平均粒径と単結晶ＣＢＮ砥粒３１の平均粒径の比を異ならせた場合について考察する。つまり、図３におけるＣ１とＣ２の比較、および、Ｄ１とＤ２の比較を行う。

【0035】

多結晶ＣＢＮ砥粒３２と単結晶ＣＢＮ砥粒３１の体積比を１０：９０とした場合に、単結晶ＣＢＮ砥粒３１の平均粒径を多結晶ＣＢＮ砥粒３２の平均粒径に対して２／３としたＣ２は、同じ平均粒径のＣ１に比べて、砥石寿命は同程度であるが、研削抵抗が低減されている。また、多結晶ＣＢＮ砥粒３２と単結晶ＣＢＮ砥粒３１の体積比を２５：７５とした場合にも、単結晶ＣＢＮ砥粒３１の平均粒径を多結晶ＣＢＮ砥粒３２の平均粒径に対して２／３としたＤ２は、同じ平均粒径のＤ１に比べて、砥石寿命は同程度であるが、研削抵抗が低減されている。このように、単結晶ＣＢＮ砥粒３１の平均粒径を多結晶ＣＢＮ砥粒３２の平均粒径に対して２／３とすることにより、砥石寿命は同程度であるのに対して、研削抵抗を低減することができる。

【0036】

（考察）
ここで、多結晶ＣＢＮ砥粒３２と単結晶ＣＢＮ砥粒３１とを配合することで研削抵抗が格段に低減できる理由について、検討した結果を以下に考察する。図２に示すように、砥石車１０の外周の表面において、多結晶ＣＢＮ砥粒３２および単結晶ＣＢＮ砥粒３１が、ビトリファイドボンド結合剤３３から露出している。このように、各ＣＢＮ砥粒３１，３２が、ビトリファイドボンド結合剤３３から露出することにより、被加工物を研削することができる。

【0037】

ここで、四面体構造をもつ単結晶ＣＢＮ砥粒３１は、上述したように、荷重を受けると比較的容易に破砕されやすい性質を有することにより、鋭利なへき開面を有する状態となる。一方、多結晶ＣＢＮ砥粒３２は、靱性が高いため、単結晶ＣＢＮ砥粒３１のように破砕されることは少ない。そのため、図２に示すように、砥石車１０の表面においては、多結晶ＣＢＮ砥粒３２が最も径方向外側に位置し、四面体構造をもつ単結晶ＣＢＮ砥粒３１は、多結晶ＣＢＮ砥粒３２よりも僅かに径方向内側に位置する状態になる。つまり、多結晶ＣＢＮ砥粒３２が最も大きな力を受けるのに対して、四面体構造をもつ単結晶ＣＢＮ砥粒３１は、比較的受ける力が小さくなる。

【0038】

砥石車１０の表面がこのような状態になることで、多結晶ＣＢＮ砥粒３２が耐摩耗性を十分に発揮することにより、四面体構造をもつ単結晶ＣＢＮ砥粒３１が破砕されにくくすることができる。つまり、砥石寿命が向上することになる。そして、破砕されにくくなった四面体構造をもつ単結晶ＣＢＮ砥粒３１により、研削抵抗の低減化を確実に発揮することができる。加えて、単結晶ＣＢＮ砥粒３１の体積割合を５０体積％以上にすることで、露出する単結晶ＣＢＮ砥粒３１の割合を多くすることができる。その結果、四面体構造をもつ単結晶ＣＢＮ砥粒３１によって被加工物を確実に研削する状態にすることができる。つまり、研削抵抗を確実に低減することができる。

【0039】

さらに、単結晶ＣＢＮ砥粒３１の平均粒径を多結晶ＣＢＮ砥粒３２の平均粒径に対して４／５以下にすると良い。このように、単結晶ＣＢＮ砥粒３１の平均粒径を多結晶ＣＢＮ砥粒３２の平均粒径よりも小さくすることで、図２に示すように、砥石車１０の表面において、多結晶ＣＢＮ砥粒が最も径方向外側に位置し、四面体構造をもつ単結晶ＣＢＮ砥粒３１を多結晶ＣＢＮ砥粒３２より径方向内側に位置する状態にできる。

【0040】

加えて、単結晶ＣＢＮ砥粒３１の平均粒径を多結晶ＣＢＮ砥粒３２の平均粒径に対して３／５以上にすると良い。このように、単結晶ＣＢＮ砥粒３１の平均粒径を多結晶ＣＢＮ砥粒３２の平均粒径に対してあまりにも小さくしすぎないことで、図２に示すように、砥石車１０の表面において、ビトリファイドボンド結合剤３３から確実に露出するようにできる。従って、単結晶ＣＢＮ砥粒３１の平均粒径を多結晶ＣＢＮ砥粒３２の平均粒径に対して３／５〜４／５とすることで、砥石車１０の表面において、多結晶ＣＢＮ砥粒が最も径方向外側に位置し、四面体構造をもつ単結晶ＣＢＮ砥粒３１を多結晶ＣＢＮ砥粒３２より僅かに径方向内側に位置する状態にできる。

【0041】

さらに、ビトリファイドボンド結合剤３３の中に、連続気孔を有さず、微細孤立気孔３３ｃを設けることにより、ＣＢＮ砥粒３１，３２の保持力が向上する。これにより、上述したように、各ＣＢＮ砥粒３１，３２を上述した状態で保持することができる。つまり、微細孤立気孔３３ｃを有することにより、耐摩耗性を向上させつつ、研削抵抗を低減することができる。また、微細孤立気孔３３ｃを設けることにより、ドレッシング性は良好な状態となる。つまり、微細孤立気孔３３ｃを設けることにより、ＣＢＮ砥石３０として非常に高性能なものとなる。

【0042】

以上説明したように、本実施形態のＣＢＮ砥石３０の構造により、研削抵抗の低減および摩耗の低減を図ることができる。研削抵抗を低減することにより、発熱を抑制することができ、加工能率を向上することにもつながる。また、摩耗を低減することにより、砥石寿命を向上することができる。そして、研削抵抗の低減および摩耗の低減は、特に荒加工において重要な要素である。従って、本実施形態の砥石車１０は、荒加工に適したものとなり、例えば旋削加工の代替として適用することも可能となる。

【0043】

なお、上記実施形態において、結合剤としてビトリファイドボンドを用いたが、これに限られるものではない。例えば、結合剤としてメタルボンドを適用することもできる。ただし、微細孤立気孔３３ｃを形成するためには、ビトリファイドボンドを適用する方が容易にかつ確実となる。そのため、上記実施形態では、ビトリファイドボンド結合剤を適用した例として説明した。

【符号の説明】

【0044】

１０：砥石車、 ２０：基体、 ３０：ＣＢＮ砥石
３１：四面体構造をもつ単結晶ＣＢＮ砥粒、 ３２：多結晶ＣＢＮ砥粒
３３：ビトリファイドボンド結合剤、 ３３ａ：酸化物粒子
３３ｂ：非結晶ガラス、 ３３ｃ：微細孤立気孔

【図1】

【図2】

【図3】