CN107848051A - 电沉积工具、齿轮磨削用螺旋状磨具、电沉积工具的制造方法以及齿轮磨削用螺旋状磨具的制造方法 - Google Patents

电沉积工具、齿轮磨削用螺旋状磨具、电沉积工具的制造方法以及齿轮磨削用螺旋状磨具的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种切屑排出能力和加工精度优异、并且能够进行高效的磨削的电沉积工具、齿轮磨削用螺旋状磨具、电沉积工具的制造方法以及齿轮磨削用螺旋状磨具的制造方法。提供一种电沉积工具(7)及其制造方法，所述电沉积工具(7具有：母材(1)；镀层，其在该母材(1)上通过沿与加工方向交叉的方向呈条纹状设置高低差而形成，具有高阶部(91)和低阶部(92)；以及磨粒(2)，其通过电沉积被设置，并从镀层的表面露出。优选镀层的高低差为磨粒的平均粒径的50％～100％，镀层的高阶部(91)的宽度为磨粒(2)的平均粒径的150％～200％，镀层的低阶部(92)的宽度为磨粒的平均粒径的100％～800％。

Description

电沉积工具、齿轮磨削用螺旋状磨具、电沉积工具的制造方法 以及齿轮磨削用螺旋状磨具的制造方法
技术领域
本发明涉及电沉积工具、齿轮磨削用螺旋状磨具、电沉积工具的制造方法以及齿轮磨削用螺旋状磨具的制造方法。
背景技术
电沉积工具是通过电沉积在母材的表面上设置各种磨粒而成的工具。该电沉积工具的电沉积镀层的强度较高，因此不易引起磨粒的脱落，能够进行高效磨削，因此，在磨削中一般被广泛地使用。
作为电沉积工具，例如，公知有齿轮磨削用的螺旋状磨具。关于该齿轮磨削用的螺旋状磨具，其通过使齿轮和螺旋状磨具在啮合的状态下相互旋转，来利用螺旋状磨具的磨削面对齿轮的齿面进行磨削。
另外，在利用电沉积工具进行各种材料的磨削等加工的情况下，其磨粒电沉积量与容屑槽(没有电沉积进行作用的磨粒的位置)的面积比率会大幅影响电沉积工具的寿命和加工效率。若是磨粒电沉积量过多，则发生气孔堵塞或熔着而导致加工面品质降低。甚至有时磨削阻力增大，无法持续地进行加工。并且，在上述的齿轮磨削用的螺旋状磨具的情况下，齿轮磨削用的螺旋状磨具具有复杂的形状，因此，特别难以排出切屑，发生气孔堵塞、熔着，从而导致加工面品质降低。
作为其对策，公知有通过在母材上形成台阶，使低阶部作为容屑槽发挥作用，仅将被电沉积在高阶部处的磨粒用于磨削的方法。例如，公知有这样的技术：通过在母材的一部分使用掩模片等实施遮掩，在非掩模形成部分处形成镀层，从而在母材上设置台阶(参照专利文献1)。
并且，在齿轮磨削用的螺旋状磨具的情况下，公知有对磨粒固定量进行控制而设置容屑槽的方法。例如，公知有以在径向上存在至少2个磨粒带的方式设置磨粒带的方法，其中所述磨粒带在螺旋状磨具的斜面上相对于径向倾斜10度以上(参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平09－193023号公报
专利文献2:日本特开昭62－057816号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，通过专利文献1的技术所得到的电沉积工具的高阶部与低阶部之面积比仅被规定为3：7～7：3，有可能连续存在无法确保磨粒之间的间隙的部位。因此，在该部位处，存在发生切屑引起的气孔堵塞的问题。并且，若是单纯地过度扩大磨粒之间的间隙，则也存在产生切削剩余部，加工精度恶化的问题。
并且，通过专利文献2的技术所获得的齿轮磨削用的螺旋状磨具由于在径向上存在至少2个磨粒带，因此存在下述的问题：在磨具径向内侧生成的切屑由于离心力而向磨具径向外侧排出时，与磨具径向外侧的磨粒带缠绕从而妨碍切屑的排出。
本发明正是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种切屑排出能力和加工精度优异、能够进行高效的磨削的电沉积工具、齿轮磨削用螺旋状磨具、电沉积工具的制造方法以及齿轮磨削用螺旋状磨具的制造方法。
用于解决课题的手段
(1)，为了达成上述目的，本发明提供一种电沉积工具(例如，后文所述的电沉积工具7)，所述电沉积工具具有：母材(例如，后文所述的母材1)；镀层(例如，后文所述的第1镀层31、第2镀层32以及第3镀层33)，其是在该母材上沿与加工方向交叉的方向呈条纹状设置高低差而形成的，具有高阶部(例如，后文所述的高阶部91)和低阶部(例如，后文所述的低阶部92)；以及磨粒(例如，后文所述的磨粒2)，其是通过电沉积而设置的，从所述镀层的表面露出。
(1)的电沉积工具中，磨粒被配置成沿与工具的加工方向交叉的方向呈条纹状具有高低差。因此，在呈条纹状形成的高阶部的磨削时产生的切屑被从相邻的低阶部高效地排出，因此，切屑排出能力优异。因此，能够抑制气孔堵塞，能够进行高效的磨削。并且，即使在加工时工具的作用线(磨粒实际与工件接触的点的集合体)的位置或角度发生了变化的情况下，由于具有沿与电沉积工具的加工方向交叉的方向呈条纹状形成的磨粒，因此，有助于加工的磨粒的间隔和数量在一定范围内，其结果为，加工精度优异。
(2)，在(1)的发明中，优选所述镀层(例如，后文所述的镀层31)的高低差为所述磨粒(例如，后文所述的磨粒2)的平均粒径的50％～100％。
(2)的电沉积工具的镀层的高低差为磨粒的平均粒径的50％～100％，因此，电沉积在镀层的高阶部的磨粒的顶部突出，而位于最高位。此处，在专利文献1的电沉积工具中，母材上的台阶的高度是磨粒的平均粒径的5％～30％，因此，存在下述的问题：在使磨具的每单位时间的磨削量增加从而使切屑排出量增加的情况下，切屑与低阶部的磨粒缠绕，切屑的排出性低下。与之相对地，在(2)的电沉积工具中，电沉积在高阶部的磨粒的顶部可靠地突出，存在于低阶部的磨粒不会妨碍切屑排出。因此，根据(2)的电沉积工具，切屑排出能力优异，能够进行高效的磨削。
(3)，在(1)或(2)的发明中，优选所述镀层(例如，后文所述的镀层31)的高阶部的宽度(例如，后文所述的高阶部的宽度L1)为所述磨粒(例如，后文所述的磨粒2)的平均粒径的150％～200％。
(3)的电沉积工具中，镀层的高阶部的宽度为磨粒的平均粒径的150％～200％，因此，在呈条纹状设置的镀层的高阶部处，电沉积的磨粒在宽度方向的磨粒数为平均2个以下。因此，各磨粒具有不与其它磨粒相接的部分，因此，能够从该部分可靠地排出切屑。因此，根据(3)的电沉积工具，切屑排出能力优异并且能够抑制气孔堵塞，能够进行高效的磨削。
并且，(3)的电沉积工具中，在镀层的高阶部处，电沉积的磨粒在宽度方向的磨粒数为平均1个以上。因此，在高阶部的宽度方向上，成为平均1个磨粒突出的状态，因此，加工精度得到保证。
(4)，在(1)至(3)中的任意一项的发明中，优选所述镀层(例如，后文所述的镀层32)的低阶部的宽度(例如，后文所述的低阶部的宽度L2)为所述磨粒(例如，后文所述的磨粒2)的平均粒径的100％以上。
(4)的电沉积工具的镀层的低阶部的宽度比磨粒的平均粒径宽，因此，能够可靠地在低阶部设置用于排出切屑的空隙。因此，根据(4)的电沉积工具，切屑排出能力优异并且能够抑制气孔堵塞，能够进行高效的磨削。
(5)，(1)至(4)中的任意一项的发明优选能够作为齿轮磨削用的螺旋状磨具使用。
齿轮磨削用的螺旋状磨具具有复杂的形状，通常，切屑的排出很困难，根据(5)的发明，通过将切屑排出能力优异的(1)至(4)的电沉积工具应用到齿轮磨削用的螺旋状磨具中，从而显著地发挥了上述的效果。
(6)，为了达成上述目的，本发明提供一种齿轮磨削用螺旋状磨具，其具有：母材(例如，后文所述的母材101)；以及磨粒部(例如，后文所述的磨粒部191)，其在该母材上沿与加工方向垂直的方向呈条纹状形成，构成为包含磨粒(例如，后文所述的磨粒102)。
(6)的齿轮磨削用螺旋状磨具中，在母材上固结有磨粒的磨粒部沿与工具的加工方向垂直的方向呈条纹状配置。因此，在磨具径向内侧生成的切屑在借助于离心力向磨具径向外侧排出时，不会与磨具径向外侧的磨粒部发生缠绕，被从相邻的磨粒部之间的间隙高效地排出。因此，切屑的排出能力优异，并且能够抑制气孔堵塞。并且，由于磨粒部沿与加工方向垂直的方向呈条纹状配列，因此，在磨削中发挥作用的磨粒的间隔和数量在一定范围内，因此加工精度也得到保障。
(7)，在(6)的发明中，优选所述磨粒部的宽度(例如，后文所述的磨粒部的宽度L101)为所述磨粒(例如，后文所述的磨粒102)的平均粒径的150％～200％。
(7)的齿轮磨削用螺旋状磨具的磨粒部的宽度为磨粒的平均粒径的150％～200％，因此，固结在呈条纹状形成的磨粒部处的磨粒在宽度方向的磨粒数成为平均2个以下。因此，在各磨粒中产生不与其它磨粒接触的部位，因此，易于从该部位排出切屑。因此，切屑排出能力优异，并且能够抑制气孔堵塞，能够进行高效的磨削。
并且，(7)的齿轮磨削用螺旋状磨具的固结在呈条纹状形成的磨粒部处的磨粒在宽度方向的磨粒数为平均1个以上。因此，在磨粒部的宽度方向上，成为平均1个磨粒突出的状态，因此，加工精度得到保证。
(8)，在(6)或(7)的发明中，优选相邻的所述磨粒部之间的间隔(例如，后文所述的磨粒部之间的间隔L102)为所述磨粒(例如，后文所述的磨粒102)的平均粒径的100％～800％。
(8)的齿轮磨削用螺旋状磨具的磨粒部之间的间隔(下面，称为“低阶部”。)比磨粒的平均粒径大，因此，能够在磨粒部的间隙中可靠地设置用于排出切屑的空隙，因而切屑排出能力优异，不易发生气孔堵塞。由此，能够进行高效的磨削。
(9)，提供一种电沉积工具的制造方法，其具有下述工序：掩模形成工序，在母材上沿与加工方向交叉的方向呈条纹状形成掩模；第1镀覆工序，在形成有所述掩模的母材上形成镀层；电沉积工序，在从形成有所述镀层的母材上除去所述掩模之后使磨粒电沉积；以及第2镀覆工序，在电沉积有所述磨粒的母材上形成镀层。
根据(9)的发明，能够可靠地制造出上述的电沉积工具。并且，由于呈条纹状形成掩模，因此，能够采用喷射分配器等打点吐出式的涂布方法。因此，能够高速地涂布高精度的掩模。
(10)，在(9)的发明中，优选在所述第1镀覆工序中使所述镀层(例如，后文所述的镀层31)的厚度为所述磨粒(例如，后文所述的磨粒2)的平均粒径的50％～100％。
根据(10)的电沉积工具的制造方法，能够可靠地制造出(2)的电沉积工具。
(11)，在(9)或(10)的发明中，优选在所述掩模形成工序中使相邻的所述掩模(例如，后文所述的掩模5)之间的宽度为所述磨粒(例如，后文所述的磨粒2)的平均粒径的150％～200％。
根据(11)的电沉积工具的制造方法，能够可靠地制造出(3)的电沉积工具。
(12)，在(9)至(11)中的任意一项的发明中，优选在所述掩模形成工序中使所述掩模(例如，后文所述的掩模5)的宽度为所述磨粒(例如，后文所述的磨粒2)的平均粒径的100％以上。
根据(12)的电沉积工具的制造方法，能够可靠地制造出(4)的电沉积工具。
(13)，在(9)至(12)中的任意一项的发明中，优选在所述掩模形成工序中使用涂布装置(例如，后文所述的分配器6)，以该涂布装置的嘴部末端与所述母材(例如，后文所述的母材1)上的涂布面之间的距离大致固定的方式，一边使所述涂布装置的嘴部跟随所述母材的形状进行移动一边涂布掩模剂来形成所述掩模(例如，后文所述的掩模5)。
根据(13)的发明，由于涂布面与嘴部末端的距离保持大致固定，因此，即使在制造齿轮磨削用的螺旋状磨具那样的具有复杂的形状的电沉积工具的情况下，也能够高精度地形成掩模，能够可靠地制造出本发明的电沉积工具。
(14)，在(13)的发明中，优选在所述掩模形成工序中，以每单位距离的涂布打点数固定的方式，一边使所述嘴部的移动速度或涂布打点间隔发生变化一边涂布所述掩模剂来形成所述掩模。
根据(14)的发明，每单位距离的涂布打点数固定，因此，即使在制造齿轮磨削用的螺旋状磨具那样的具有复杂的形状的电沉积工具的情况下，也能够将掩模的宽度保持为固定，能够制造出切屑排出能力优异的本发明的电沉积工具。
(15)，在(13)或(14)的发明中，优选在所述掩模形成工序中，一边使所述嘴部沿所述电沉积工具的旋转轴方向移动一边涂布所述掩模剂来形成所述掩模(例如，后文所述的掩模5)。
根据(15)的发明，即使在制造齿轮磨削用的螺旋状磨具那样具有复杂的形状的电沉积工具的情况下，也能够可靠地制造出本发明的电沉积工具。
(16)，在(13)至(15)中的任意一项的发明中，优选在所述掩模形成工序中，使用喷射分配器(jet dispenser)作为所述涂布装置。
根据(16)的发明中使用的喷射分配器，对掩模材料进行加压，并使其呈点状飞出来进行涂布，因此，能够使涂布面与嘴部之间的距离分开固定以上(6mm左右)。因此，即使在制造螺旋状磨具那样的具有复杂的形状的电沉积工具的情况下，也能够在不与母材发生干涉的情况下进行涂布。并且，能够高速并且高精度地形成掩模，能够理想地制造出本发明的电沉积工具。
(17)，为了制造(6)至(8)中的任意一项的齿轮磨削用螺旋状磨具，本发明提供一种齿轮磨削用螺旋状磨具的制造方法，其具有下述工序：掩模形成工序，在母材上沿与加工方向垂直的方向呈条纹状形成掩模；以及电沉积工序，使磨粒电沉积于形成有所述掩模的母材上。
根据(17)的发明，能够可靠地制造出(6)的齿轮磨削用螺旋状磨具。并且，由于呈条纹状形成掩模，因此，能够采用喷射分配器等打点吐出式的涂布方法。因此，能够高速地涂布高精度的掩模。
(18)，在(17)的发明中，优选还具有第1镀覆工序，在所述第1镀覆工序中，在电沉积有所述磨粒的母材上形成镀层。
根据(18)的发明，能够可靠地制造出在磨粒部之间没有镀层的(6)的齿轮磨削用螺旋状磨具(例如，图2A所示的螺旋状磨具)。该齿轮磨削用螺旋状磨具易于将切屑从磨粒部之间排出，不易发生气孔堵塞。由此，能够进行高效的磨削。
(19)，在(17)的发明中，优选还具有下述工序：掩模除去工序，从电沉积有所述磨粒的母材上除去所述掩模；以及第2镀覆工序，在除去了所述掩模的母材上形成镀层。
根据(19)的发明，能够可靠地制造出在磨粒部之间具有镀层的(17)的齿轮磨削用螺旋状磨具(例如，图6B所示的螺旋状磨具)。该齿轮磨削用螺旋状磨具在磨粒部之间具有镀层，从而能够防止磨粒的脱落，因此，具有很高的磨粒保持力。由此，能够进行高效的磨削。
(20)，在(17)至(19)中的任意一项的发明中，优选在所述掩模形成工序中，使相邻的所述掩模之间的宽度为所述磨粒的平均粒径的150％～200％。
根据(20)的齿轮磨削用螺旋状磨具的制造方法，能够可靠地制造出(7)的齿轮磨削用螺旋状磨具。
(21)，在(17)至(20)中的任意一项的发明中，优选在所述掩模形成工序中，使所述掩模的宽度为所述磨粒的平均粒径的100％～800％。
根据(21)的齿轮磨削用螺旋状磨具的制造方法，能够可靠地制造出(8)的齿轮磨削用螺旋状磨具。
(22)，在(17)至(21)中的任意一项的发明中，优选在所述掩模形成工序中，使用涂布装置，以该涂布装置的嘴部末端与所述母材上的涂布面之间的距离大致固定的方式，一边使所述涂布装置的嘴部跟随所述母材的形状移动一边涂布掩模剂来形成所述掩模。
根据(22)的发明，由于涂布面与嘴部末端之间的距离保持大致固定，因此，即使在制造具有复杂的形状的齿轮磨削用螺旋状磨具那样的磨具的情况下，也能够高精度地形成掩模，能够可靠地制造出本发明的齿轮磨削用螺旋状磨具。
(23)，在(22)的发明中，优选在所述掩模形成工序中，以每单位距离的涂布打点数固定的方式，一边使所述嘴部的移动速度或涂布打点间隔发生变化一边涂布所述掩模剂来形成所述掩模。
根据(23)的发明，由于每单位距离的涂布打点数固定，因此，即使在制造齿轮磨削用的螺旋状磨具那样的具有复杂的形状的磨具的情况下，也能够将掩模的宽度保持为固定，能够制造出切屑排出能力优异的本发明的齿轮磨削用螺旋状磨具。
(24)，在(22)或(23)的发明中，优选在所述掩模形成工序中，一边使所述嘴部沿所述齿轮磨削用螺旋状磨具的旋转轴方向移动一边涂布所述掩模剂来形成所述掩模。
根据(24)的发明，即使在制造齿轮磨削用的螺旋状磨具那样的具有复杂的形状的磨具的情况下，也能够可靠地制造出本发明的齿轮磨削用螺旋状磨具。
(25)，在(22)至(24)中的任意一项的发明中，优选在所述掩模形成工序中，使用喷射分配器作为所述涂布装置。
根据(25)的发明中使用的喷射分配器能够理想地制造出本发明的齿轮磨削用螺旋状磨具。
发明效果
根据本发明，能够提供一种磨粒的切屑排出能力以及加工精度优异、能够进行高效的磨削的电沉积工具、齿轮磨削用螺旋状磨具、电沉积工具的制造方法以及齿轮磨削用螺旋状磨具的制造方法。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的电沉积工具的立体图。
图2是第1实施方式的电沉积工具的局部剖视图。
图3A是第1实施方式的电沉积工具的磨具面的俯视图。
图3B是以往的电沉积工具的磨具面的俯视图。
图4A是示出第1实施方式的电沉积工具的制造方法的图。
图4B是示出第1实施方式的电沉积工具的制造方法的图。
图4C是示出第1实施方式的电沉积工具的制造方法的图。
图5A是示出针对第1实施方式的齿轮磨削用螺旋状磨具的掩模形成方法的图。
图5B是示出针对第1实施方式的齿轮磨削用螺旋状磨具的掩模形成方法的图。
图6A是第2实施方式的齿轮磨削用螺旋状磨具的局部剖视图。
图6B是第2实施方式的齿轮磨削用螺旋状磨具的局部剖视图。
图7A是示出第2实施方式的齿轮磨削用螺旋状磨具的制造方法的图。
图7B是示出第2实施方式的齿轮磨削用螺旋状磨具的制造方法的图。
图7C是示出第2实施方式的齿轮磨削用螺旋状磨具的制造方法的图。
图7D是示出第2实施方式的齿轮磨削用螺旋状磨具的制造方法的图。
图8是示出低阶部的宽度与气孔堵塞频率之间的关系的曲线图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的第1实施方式进行说明。另外，在第2实施方式以后的说明中，关于与第1实施方式共通的结构，按照共通的规则性来标记标号，适当省略其说明。另外，本发明不受以下的实施方式的限制。
＜电沉积工具＞
图1是本发明的第1实施方式的电沉积工具的立体图。图1所示的电沉积工具7作为齿轮磨削用的螺旋状磨具使用。电沉积工具7在大致圆柱状的工具主体71的外周部形成有螺旋状部8。
螺旋状部8具有：顶部81，其位于径向最外周并形成平面；倾斜部82，其向径向内侧以一定的倾斜角延伸；以及槽部83，其将倾斜部82彼此连接。在螺旋状部8的表面电沉积有在后文段落中详述的未图示的磨粒。电沉积工具7通过未图示的驱动装置绕旋转轴线X进行旋转，由此，通过螺旋状部8与齿轮的啮合而进行磨削。
图2是第1实施方式的电沉积工具的局部剖视图。在母材1上沿与工具的加工方向交叉的方向呈条纹状设置高低差而形成有第1镀层31。进一步磨粒2配置在母材1上和第1镀层31上，并通过第2镀层32和第3镀层33而被固定。第2镀层32是临时固定磨粒2时电沉积的层，第3镀层33是正式固定磨粒2时成膜的层。
高阶部91由第1镀层31、第2镀层32以及第3镀层33形成。高阶部91的宽度与第1镀层的宽度相等，具有宽度L1。并且，低阶部92由第2镀层32和第3镀层33形成。低阶部92的宽度与相邻的高阶部91之间的间隔、即相邻的第1镀层31之间的间隔相等，具有宽度L2。
当在磨削加工中使用本实施方式的电沉积工具7时，仅电沉积在高阶部91处的磨粒2在磨削中发挥作用，切屑从与高阶部91相邻的低阶部92排出。
本实施方式中使用的母材1是电沉积工具的基材，只要具有导电性即可，材质没有特殊的限制，但是，优选使用例如铁、钨、钛、钼等金属或铁类合金等。
第1实施方式中使用的磨粒2没有特殊的限制，但是，在用于齿轮磨削用的电沉积工具的情况下，优选使用CBN、金刚石等超磨粒或氧化铝。
磨粒2的粒径没有特殊的限制，但是优选使用粒径50μm～180μm的磨粒。
作为镀层31和镀层33的形成方法，优选使用例如电镀法或无电解镀法。
并且，作为镀层32的形成方法，优选使用例如电镀法。即，镀层32能够与磨粒2一起通过电沉积而形成。
并且，镀层所使用的金属没有特殊限制，但是优选使用镍、铬、铜等。
并且，优选镀层33达到磨粒2的平均粒径的60％程度的地点。针对上述，在镀层33过薄的情况下，磨粒2容易脱落，在镀层33过厚的情况下，用于排出切屑的空隙被压迫，难以将切屑排出。
接下来，对本实施方式中的高阶部91的优选的形成条件进行详细的说明。
高阶部91与低阶部92的高低差，即，镀层31的厚度优选是磨粒2的平均粒径的50％～100％。在该条件下，电沉积在高阶部91处的磨粒2大致可靠地突出。特别是，在粒径分布的最小值与最大值的差为平均粒径的50％以内的情况下，高阶部91的磨粒2的顶部可靠地突出。因此，在低阶部92处，可靠地确保了排出切屑的空隙。
高阶部91的宽度L1，即，镀层31的宽度优选是磨粒2的平均粒径的150％～200％。在该条件下，电沉积在镀层31上的磨粒2在宽度方向上的磨粒数为平均2个以下。因此，在各磨粒处产生与低阶部92相邻的部位，因此，易于从该部位排出切屑。
并且，在该条件下，电沉积在镀层31上的磨粒2在宽度方向上的磨粒数为平均1个以上。由此，在高阶部91的宽度方向上，由于成为平均1个磨粒突出的状态，因此，能够进行均一的磨削，加工精度得到保证。
低阶部92的宽度L2，即，镀层31之间的间隔优选为磨粒2的平均粒径的100％以上。低阶部92的宽度L2比磨粒2的平均粒径宽，因此，切屑易于从低阶部92排出，抑制了气孔堵塞。在低阶部92的宽度L2过宽的情况下，在磨削中发挥作用的磨粒数减少，因而加工精度降低。因此，低阶部92的宽度L2优选是磨粒2的平均粒径的100％～800％。
接下来，对通过形成为条纹状的高阶部91来保证加工精度这一点进行说明。
图3A是第1实施方式的母材1表面的示意图。磨粒21表示呈条纹状配置在高阶部91上的磨粒。磨粒21沿与图中箭头所示的工具的加工方向交叉的方向配置成条纹状。
此处将磨粒实际与工件接触的点的集合体称为作用线。在实际的加工中，由于进行沿着齿线使齿厚从齿线方向的中央部朝向端部逐渐减少的弧形齿冠等、齿型的修正，以使得驱动侧与被驱动侧的各齿的啮合接触良好，因此，作用线的位置、角度在加工中发生变化。在本实施方式中，即使在作用线从41变化成42的情况下，作用磨粒数和作用磨粒之间的间隔根据作用线的位置、角度变化在一定范围内变化。因此，即使作用线的位置、角度发生一定程度的变化，加工精度也得以保证。
图3B是在母材上随机地配置有磨粒的以往的母材表面的示意图。在这样的结构中，不仅在磨粒之间的间隙开得过大的情况下无法保证加工精度，而且在发生作用线的角度变化、位置变化的情况下，作用磨粒数和间隔随机变化。因此，加工精度得不到保证。
＜电沉积工具的制造方法＞
图4A至图4C是示出第1实施方式的电沉积工具的制造方法的一个方式的图。
本实施方式的电沉积工具的制造方法具有下述工序：掩模形成工序，在母材上沿与加工方向交叉的方向呈条纹状形成掩模；第1镀覆工序，在形成有掩模的母材上形成镀层；电沉积工序，在从形成有镀层的母材上除去掩模之后使磨粒电沉积；以及第2镀覆工序，在电沉积有磨粒的母材上形成镀层。
首先，在掩模形成工序中，使用喷射分配器，在母材1上沿与工具的加工方向交叉的方向呈条纹状形成掩模5(图4A)。
图5A是在本发明的第1实施方式的齿轮磨削用的螺旋状磨具上带有掩模的图。如图5A所示，在母材1上在与加工方向交叉的方向上呈条纹状带有掩模51。
图5B是示出针对本发明的第1实施方式的齿轮磨削用的螺旋状磨具的掩模形成方法的图。如图5B所示，填充有掩模材料的分配器6跟随母材1的形状，在保持分配器嘴部与母材表面之间的距离大致固定的状态下，进行掩模涂布。
并且，优选使分配器的进给速度或涂布打点间隔根据相对于涂布面的嘴部角度而变化来进行掩模形成。齿轮磨削用的螺旋状磨具在包含其轴线的截面上是包含顶部和倾斜部的直线的齿形状且还具有连接倾斜部之间的槽部，所述顶部位于径向最外周且形成平面，所述倾斜部以一定的倾斜角向径向内侧延伸。
对应于上述的形状的变化，通过对分配器的进给速度和涂布打点间隔进行控制，能够以每单位涂布面的涂布打点数均一的方式进行涂布。
具体而言，首先，关于使分配器进给速度f变化的情况，若设涂布时间间隔为t(打点数/秒)、设相对于涂布面的速度为F(mm/秒)、设涂布打点间隔为s(mm/打点数)、设涂布面切线与分配器法线所成的角度为θ，则涂布打点间隔s＝F/t，因此，分配器进给速度f能够通过下面的式子(1)和(2)来表示。并且，关于使涂布时间间隔t发生变化的情况，t能够通过下面的式子(3)来表示。能够通过按照这些式子对分配器进行控制来进行上述涂布。
[数学式1]
f＝F×sinθ…式子(1)
f＝s×t×sinθ…式子(2)
t＝s/f×sinθ…式子(3)
并且，优选一边使分配器朝向螺旋状磨具的旋转轴方向移动一边涂布掩模。根据该方法，即使在制造齿轮磨削用的螺旋状磨具这样的具有复杂形状的电沉积工具的情况下，也能够可靠地制造出本发明的电沉积工具。
作为本实施方式中的掩模形成装置的结构，例如，以下述方式构成：将进行掩模涂布的分配器等组装到具有能够沿电沉积工具的轴线方向移动的轴和与电沉积工具的轴线方向垂直的轴的装置中，并且，将螺旋状电沉积工具组装到具有能够旋转分度的旋转轴的装置中。
作为本实施方式的电沉积工具的制造方法中使用的分配器等，优选使用喷射分配器。喷射分配器能够将与对象之间的距离最大确保为6mm左右，因此，能够不与母材发生物理干涉地进行涂布。喷射分配器可以使用市售品，例如能够利用武藏工程公司制造的阿罗吉特(Aerojet)等。
在本实施方式中，掩模材料的种类没有特殊的限制，只要能够承受无电解镀条件的90℃左右的温度、具有耐药品性即可。
回到图4B，接下来，作为第1镀覆工序，在母材1上形成第1镀层31。作为镀层的形成方法，例如列举在镀浴(瓦特浴或无电解Ni－P浴等)中浸渍母材1，进行电解镀或无电解镀的方法。优选第1镀层31的厚度为磨粒的平均粒径的50％～100％。
接下来，在除去掩模5之后，作为电沉积工序，填充磨粒2，通过电镀法等进行磨粒的临时结合。作为临时结合方法，可以举出在混入了磨粒2的镀浴(瓦特浴等)中浸渍母材1，进行电解镀的方法。
最后，在将不需要的磨粒通过水洗等除去之后，作为第2镀覆工序，通过无电解镀法等形成镀层33，进行磨粒的正式结合(图4C)。镀层33的形成方法与上述的镀层31形成方法相同。
根据本实施方式，起到下面的效果。
本实施方式的电沉积工具中,磨粒沿与工具的加工方向交叉的方向呈条纹状具有高低差地配置。因此，仅高阶部的磨粒在磨削中发挥作用，在磨削时产生的切屑被从低阶部高效地排出，因此，切屑排出能力优异，能够进行高效的磨削。并且，即使在加工时工具的作用线的位置和角度发生了变化的情况下，由于具有沿与工具的加工方向交叉的方向呈条纹状形成的高阶部，因此，参与加工的磨粒的间隔和数量在一定范围内。因此，加工精度得到保证。
并且，根据本实施方式的电沉积工具的制造方法，即使在针对具有复杂的形状的螺旋状磨具形成掩模的情况下，也能够高精度地形成掩模来制造电沉积工具。
＜齿轮磨削用螺旋状磨具＞
接下来，根据附图对本发明的第2实施方式进行说明。
图6A是第2实施方式的齿轮磨削用螺旋状磨具的局部剖视图。本实施方式的齿轮磨削用螺旋状磨具在母材101上具有沿与工具的加工方向垂直的方向呈条纹状形成的磨粒部191。通过将磨粒102借助于第1镀层131和第2镀层132而固结到母材101上从而形成该磨粒部191。第1镀层131是在对磨粒102进行临时固定时电沉积形成的层，第2镀层132是对磨粒102进行正式固定时成膜的层。
磨粒部191的宽度与第1镀层131以及第2镀层132的宽度相等，具有宽度L101。相邻的磨粒部191之间不配置磨粒102、第1镀层131以及第2镀层132从而形成低阶部192。低阶部192的宽度与相邻的磨粒部191之间的间隔，即相邻的第1镀层131以及第2镀层132彼此之间的间隔相等，具有宽度L102。
镀层131和132不设置于低阶部192，而仅设置于固结有磨粒102的磨粒部191处，因此，在镀层之间具有间隙。若是在磨削加工中使用本实施方式的齿轮磨削用螺旋状磨具，则切屑被从该低阶部192排出。
与图6A相同，图6B是第2实施方式的齿轮磨削用螺旋状磨具的局部剖视图。本实施方式的齿轮磨削用螺旋状磨具在母材101上具有沿与工具的加工方向垂直的方向呈条纹状形成的磨粒部191。通过将磨粒102借助于第1镀层131和第2镀层132而固结到母材101上从而形成该磨粒部191。第1镀层131是对磨粒102进行临时固定时电沉积而成的层，第2镀层132是对磨粒102进行正式固定时成膜的层。
磨粒部191的宽度与第1镀层131的宽度相等，具有宽度L101。相邻的磨粒部191之间不配置磨粒102和第1镀层131从而形成低阶部192。低阶部192的宽度与相邻的磨粒部191之间的间隔，即相邻的第1镀层131之间的间隔相等，具有宽度L102。
第1镀层131不设置于低阶部192而仅设置于固结有磨粒102的磨粒部191。若是在磨削加工中使用本实施方式的齿轮磨削用螺旋状磨具，则切屑被从低阶部192排出。第2镀层132也形成在低阶部192处，从而提高了磨削时的磨粒102的保持力。
作为第1镀层131的形成方法，优选使用例如电镀法。
并且，作为第2镀层132的形成方法，优选使用例如电镀法或无电解镀法。
接下来，对本实施方式中的由磨粒102形成的磨粒部191的优选的形成条件进行说明。
由磨粒102呈条纹状形成的磨粒部191的宽度L101优选是磨粒102的平均粒径的150％～200％。磨粒部191的宽度在这一范围内的话，磨粒部191的宽度方向上的磨粒数为平均2个以下。因此，在各磨粒102产生不与其它磨粒102接触的部位，因此，切屑易于从该部位排出。
并且，在该条件时，固结到镀层131上的磨粒102在宽度方向上的磨粒数变成平均1个以上。由此，在磨粒部191的宽度方向上，成为平均1个磨粒突出的状态，能够进行均一的磨削，加工精度得以保证。
并且，相邻的磨粒部191之间的间隔即低阶部的宽度L102优选是磨粒102的平均粒径的100％以上。由于L102为磨粒102的平均粒径以上，因此，切屑易于从低阶部192排出。L102过宽的情况，在磨削中发挥作用的磨粒数减少，因此，加工精度降低。因此，更加优选L102为磨粒102的平均粒径的100％～800％。
并且，由于磨粒部191呈条纹状形成，因此，与第1实施方式相同地，加工精度得到保证。
＜齿轮磨削用螺旋状磨具的制造方法＞
图7A至图7D是示出第2实施方式的齿轮磨削用螺旋状磨具的制造方法的一个方式的图。
本实施方式的齿轮磨削用螺旋状磨具的制造方法具有下述工序：掩模形成工序，在母材101上沿与加工方向垂直的方向呈条纹状形成掩模105；以及电沉积工序，使磨粒2电沉积在形成有掩模105的母材1上。
进一步，优选具有第1镀覆工序，在所述第1镀覆工序中，在电沉积有磨粒102的母材1上形成镀层，或是，具有掩模除去工序和第2镀覆工序，在所述掩模除去工序中，从电沉积有磨粒102的母材101上除去掩模105，在所述第2镀覆工序中，在除去掩模105后的母材101上形成镀层。
首先，在掩模形成工序中，使用上述的喷射分配器，在母材101上沿与工具的加工方向垂直的方向呈条纹状形成掩模105。
接下来，作为电沉积工序，填充磨粒102，通过电解镀法等形成第1镀层131进行磨粒的临时结合。作为临时结合方法，可以举出在混入了磨粒102的镀浴(瓦特浴等)中浸渍母材101，进行电解镀的方法。接下来，在将不需要的磨粒水洗之后，作为第1镀覆工序，形成镀层132进行磨粒的正式结合(图7C)。最后，除去掩模105。
或者，也可以在通过上述电沉积工序进行了磨粒102的临时结合之后，作为掩模除去工序而除去掩模105，之后，作为第2镀覆工序，通过无电解镀法等形成镀层132，进行磨粒的正式结合(图7D)。
根据本实施方式，起到下面的效果。
本实施方式的齿轮磨削用螺旋状磨具的呈条纹状形成的磨粒部191沿与工具的加工方向垂直的方向配置。因此，在磨具径向内侧生成的切屑借助于离心力向磨具径向外侧排出时，不会与磨具径向外侧的磨粒部191发生缠绕，而从磨粒部191的间隙高效地排出。并且，即使在加工时工具的作用线的位置或角度发生了变化的情况下，由于具有沿与工具的加工方向垂直的方向呈条纹状形成的磨粒部191，因此，参与加工的磨粒102的间隔固定。因此，能够在加工精度得以保证的范围内进行使用。
并且，根据本实施方式的齿轮磨削用螺旋状磨具的制造方法，即使在具有复杂的形状的螺旋状磨具上形成掩模105的情况下，也能够高精度地形成掩模105，制造齿轮磨削用螺旋状磨具。
另外，本发明不受上述实施方式限制，能够达成本发明的目的的范围内的变形、改良均包含在本发明中。
实施例
下面，根据实施例更加详细地对本发明进行说明，但是，本发明不受这些实施例的限定。
＜实施例1～4、比较例1＞
实施例1～4和比较例1的电沉积工具使用平均粒径为90μm的CBN作为磨粒，镀层使用无电解镀而制造。
并且，高阶部的每一列的宽度方向的磨粒数分别设为1.5个～2.0个(实施例1、实施例4)、2.0个～2.5个(实施例2)、2.5个～3.0个(实施例3)。这些相当于高阶部的宽度是磨粒的平均粒径的、150％～200％(实施例1、实施例4)、200％～250％(实施例2)、250％～300％(实施例3)这样的条件。低阶部的宽度分别设为300μm(实施例1～3)、800μm(实施例4)。另一方面，比较例1不设置高阶部，因此，制造为在磨粒之间没有设置间隙。这些相当于低阶部的宽度是磨粒的平均粒径的100％～800％(实施例1～3)、800％以上(实施例4)这样的条件以及不具有低阶部(比较例1)的条件。
[表1]
＜高阶部的磨粒数与气孔堵塞部位数＞
使用实施例1～3的电沉积工具，进行了下面的实验。设每某一单位时间排出的切屑体积Qw(mm3/sec)为加工倍率1，使加工倍率发生变化而进行工件的磨削(即，加工倍率越大，则每单位时间的除去体积越多，越是高效地进行了磨削)。对经过一定时间后的气孔堵塞部位进行了观察。按照下面的基准对结果进行评价，并在表1中示出。评价3为合格。
3：没有发现气孔堵塞的发生
2：发生少许气孔堵塞
1：在大量部位处发生气孔堵塞
对实施例1～3进行比较，实施例2和实施例3中，随着加工倍率增加，气孔堵塞部位增加，而实施例1中，即使加工倍率增加，也几乎没有发生气孔堵塞部位。根据上述的结果可确认到：在电沉积工具的高阶部的宽度是磨粒的平均粒径的150％～200％的情况下，即使使加工倍率上升也不易发生气孔堵塞，因此，能够进行高效的磨削。
＜低阶部的宽度与气孔堵塞频率＞
图8是示出低阶部的宽度与气孔堵塞频率之间的关系的曲线图。在曲线图中，气孔堵塞频率是与磨具的气孔堵塞部位数成比例的数值。纵轴表示气孔堵塞频率，横轴表示加工倍率。
如图8所示，比较例1的电沉积工具在加工倍率为2以上时，气孔堵塞频率急剧增加，并且变成过负荷而不能进行磨削。并且，实施例4的电沉积工具在加工倍率为3以上时，气孔堵塞频率增加而无法得到目标的齿型形状。与之相对地，实施例1的电沉积工具即使使加工倍率增加，气孔堵塞频率的增加也是缓慢的，在加工倍率超过6的时候，变成过负荷而不能进行磨削。
根据上述结果，对实施例1和比较例1进行比较可确认到：具有台阶的电沉积工具与没有台阶的电沉积工具相比，即使增加加工倍率也不易发生气孔堵塞。并且，对实施例1和实施例4进行比较可确认到：低阶部的宽度为800μm的电沉积工具在使加工倍率上升的情况下无法得到目标形状。
因此，可确认到：根据镀层的低阶部的宽度为磨粒的平均粒径的100％～800％的电沉积工具，即使使加工倍率上升也不易产生气孔堵塞，且能够进行高精度的磨削。
＜实施例5、6＞
实施例5、6的齿轮磨削用螺旋状磨具通过下面的方法来制造。磨粒使用平均粒径为90μm的CBN，制造出具有形成为与工具的加工方向垂直的条纹状的磨粒部的电沉积磨具。以磨粒部的宽度为磨粒的平均粒径的150％～200％，磨粒部之间的间隔为磨粒的平均粒径的100％～800％的方式制造出电沉积磨具。磨粒通过无电解镍磷镀而固结到母材上，镀层厚度分别为60μm。实施例5在磨粒部之间具有镀层，实施例6以在磨粒部之间没有镀层的结构而制造。
＜磨粒保持力实验＞
对磨粒脱落时的剪切负荷进行测量，进行磨粒保持力的测量。对实施例5和实施例6进行比较可知，实施例5的磨粒脱落时的剪切负荷高。根据这一结果而确认到：根据在镀层中没有间隙的本发明的齿轮磨削用螺旋状磨具，能够以更高的保持力来保持磨粒，能够实现高效的磨削。
标号说明
1、101：母材；2、102：磨粒；31、131：第1镀层；32、132：第2镀层；33：第3镀层；41、42：作用线；5、51、52、105：掩模；6：分配器；7：电沉积工具(齿轮磨削用螺旋状磨具)；71：工具主体；8：螺旋状部；81：顶部；82：倾斜部；83：槽部；91：高阶部；92：低阶部；191：磨粒部；192：磨粒部之间的间隔；L1：高阶部的宽度；L2：低阶部的宽度；L101：磨粒部的宽度；L102：磨粒部之间的间隔。

Claims (25)

1.一种电沉积工具，其具有：
母材；
镀层，其是在该母材上沿与加工方向交叉的方向呈条纹状设置高低差而形成的，具有高阶部和低阶部；以及
磨粒，其是通过电沉积而设置的，从所述镀层的表面露出。
2.根据权利要求1所述的电沉积工具，其中，
所述镀层的高低差为所述磨粒的平均粒径的50％～100％。
3.根据权利要求1或2所述的电沉积工具，其中，
所述镀层的高阶部的宽度为所述磨粒的平均粒径的150％～200％。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的电沉积工具，其中，
所述镀层的低阶部的宽度为所述磨粒的平均粒径的100％～800％。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的电沉积工具，其中，
所述电沉积工具是齿轮磨削用的螺旋状磨具。
6.一种齿轮磨削用螺旋状磨具，其具有：
母材；以及
磨粒部，其沿与加工方向垂直的方向呈条纹状形成在该母材上，构成为包含磨粒。
7.根据权利要求5所述的齿轮磨削用螺旋状磨具，其中，
所述磨粒部的宽度为所述磨粒的平均粒径的150％～200％。
8.根据权利要求5或6所述的齿轮磨削用螺旋状磨具，其中，
相邻的所述磨粒部之间的间隔为所述磨粒的平均粒径的100％～800％。
9.一种电沉积工具的制造方法，其具有下述工序：
掩模形成工序，在母材上沿与加工方向交叉的方向呈条纹状形成掩模；
第1镀覆工序，在形成有所述掩模的母材上形成镀层；
电沉积工序，在从形成有所述镀层的母材上除去所述掩模之后使磨粒电沉积；以及
第2镀覆工序，在电沉积有所述磨粒的母材上形成镀层。
10.根据权利要求9所述的电沉积工具的制造方法，其中，
在所述第1镀覆工序中使所述镀层的厚度为所述磨粒的平均粒径的50％～100％。
11.根据权利要求9或10所述的电沉积工具的制造方法，其中，
在所述掩模形成工序中使相邻的所述掩模之间的宽度为所述磨粒的平均粒径的150％～200％。
12.根据权利要求9至11中的任意一项所述的电沉积工具的制造方法，其中，
在所述掩模形成工序中使所述掩模的宽度为所述磨粒的平均粒径的100％～800％。
13.根据权利要求9至11中的任意一项所述的电沉积工具的制造方法，其中，所述电沉积工具为齿轮磨削用的螺旋状磨具，
在所述掩模形成工序中，使用涂布装置，以该涂布装置的嘴部末端与所述母材上的涂布面之间的距离大致固定的方式，一边使所述涂布装置的嘴部跟随所述母材的形状移动一边涂布掩模剂来形成所述掩模。
14.根据权利要求13所述的电沉积工具的制造方法，其中，
在所述掩模形成工序中，以每单位距离的涂布打点数固定的方式，一边使所述嘴部的移动速度或涂布打点间隔发生变化一边涂布所述掩模剂来形成所述掩模。
15.根据权利要求13或14所述的电沉积工具的制造方法，其中，
在所述掩模形成工序中，一边使所述嘴部沿所述电沉积工具的旋转轴方向移动一边涂布所述掩模剂来形成所述掩模。
16.根据权利要求13至15中的任意一项所述的电沉积工具的制造方法，其中，
在所述掩模形成工序中，使用喷射分配器来作为所述涂布装置。
17.一种齿轮磨削用螺旋状磨具的制造方法，其具有下述工序：
掩模形成工序，在母材上沿与加工方向垂直的方向呈条纹状形成掩模；以及
电沉积工序，使磨粒电沉积于形成有所述掩模的母材上。
18.根据权利要求17所述的齿轮磨削用螺旋状磨具的制造方法，其中，
该齿轮磨削用螺旋状磨具的制造方法还具有第1镀覆工序，在所述第1镀覆工序中，在电沉积有所述磨粒的母材上形成镀层。
19.根据权利要求17或18所述的齿轮磨削用螺旋状磨具的制造方法，其中，该齿轮磨削用螺旋状磨具的制造方法还具有下述工序：
掩模除去工序，从电沉积有所述磨粒的母材上除去所述掩模；以及
第2镀覆工序，在除去了所述掩模后的母材上形成镀层。
20.根据权利要求17至19中的任意一项所述的齿轮磨削用螺旋状磨具的制造方法，其中，
在所述掩模形成工序中，使相邻的所述掩模之间的宽度为所述磨粒的平均粒径的150％～200％。
21.根据权利要求17至20中的任意一项所述的齿轮磨削用螺旋状磨具的制造方法，其中，
在所述掩模形成工序中，使所述掩模的宽度为所述磨粒的平均粒径的100％～800％以上。
22.根据权利要求17至21中的任意一项所述的齿轮磨削用螺旋状磨具的制造方法，其中，
在所述掩模形成工序中，使用涂布装置，以该涂布装置的嘴部末端与所述母材上的涂布面之间的距离大致固定的方式，一边使所述涂布装置的嘴部跟随所述母材的形状移动一边涂布掩模剂来形成所述掩模。
23.根据权利要求22所述的齿轮磨削用螺旋状磨具的制造方法，其中，
在所述掩模形成工序中，以每单位距离的涂布打点数固定的方式，一边使所述嘴部的移动速度或涂布打点间隔发生变化一边涂布所述掩模剂来形成所述掩模。
24.根据权利要求22或23所述的齿轮磨削用螺旋状磨具的制造方法，其中，
在所述掩模形成工序中，一边使所述嘴部沿所述齿轮磨削用螺旋状磨具的旋转轴方向移动一边涂布所述掩模剂来形成所述掩模。
25.根据权利要求22至24中的任意一项所述的齿轮磨削用螺旋状磨具的制造方法，其中，
在所述掩模形成工序中，使用喷射分配器来作为所述涂布装置。
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