JP2000033573A - 針状砥石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 立体形状品の微細な角部や溝部の研削加工を
効率的に行えると共に、加工能力が高く、所望の形状寸
法に高い精度で創成可能な針状砥石を提供すること。 【解決手段】 先端部ほど細くなる針状の基体１１の表
面上に、無電解めっき皮膜の中に砥粒が多層状に取り込
まれてなる砥粒層１２を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、立体形状品の微細
な角部や溝部の研削加工に使用される針状砥石に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、立体形状品（例えば金型）の
微細な角部や溝部を、角がだれることなく光沢のある表
面に仕上げる研削加工には、水などでペースト状にした
砥粒（例えばダイヤモンドパウダー、粒径は数μｍ）を
加工部表面に塗布し、縫い針など先端の尖った針状工具
を摺動させる方法が採られていた。

【０００３】このような方法によれば、研削加工を行う
作業者の腕次第で高精度な仕上がりが得られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
研削加工方法において、砥粒は、加工部表面に塗布され
たものなので、針状工具を摺動させている間に加工部表
面から少しずつ落ちてしまう。このため、従来の研削加
工方法は、新たな砥粒を補給しながらの面倒な作業とな
っていた。

【０００５】また、塗布した砥粒によって針状工具の先
端や加工部表面付近が隠されてしまうため、微細な角部
や溝部を鋭利に仕上げるには、作業者の熟練を要してい
た。さらに、塗布した砥粒が立体形状品の表面上に散ら
ばっているため、何処を磨けばいいのか、何処がどれだ
け仕上がっているのかがわかりにくかった。したがっ
て、従来の研削加工方法では、加工能率が悪く、仕上げ
るまでに時間が掛かるという問題があった。

【０００６】こうした問題の解決策として、固定砥粒を
用いる方法が検討されている。例えば、砥粒を樹脂から
なる結合剤で固めたレジンボンド砥石や、金属を焼結さ
せた結合剤で砥粒を固めたメタルボンド砥石により形成
した針状工具を用いる場合、加工部表面にペースト状の
砥粒を塗布させる必要はなくなる。しかし、レジンボン
ド砥石やメタルボンド砥石は一般に、結合剤の硬度が低
いため、砥粒層の磨耗が速いという欠点がある。したが
って、レジンボンド砥石やメタルボンド砥石にて形成さ
れた針状工具を加工部表面で摺動させると、使用開始時
点でたちまち形状が損なわれてしまい、実際の研削加工
に供することは難しい。

【０００７】一方、上記のレジンボンド砥石やメタルボ
ンド砥石に比べて磨耗変形しにくい特徴を持つものに、
電着砥石がある。この電着砥石は、電気めっき法を用い
て砥粒を基体上に固着したものである。ここで、電気め
っき法では、電流が集中し易い角部などにめっき皮膜が
より多く析出し、基体の表面形状に沿って均一なめっき
皮膜を得ることが難しい。

【０００８】このため、先端部が尖った（直径０．１ｍ
ｍ以下）針状の砥石を製作すると、砥粒を１層だけ固着
させて砥粒層の均一化を図ろうとしても、先端部のめっ
き皮膜が厚くなり、基体の形状を忠実に維持することが
技術的に非常に難しかった。また、このような電着砥石
にて形成した針状工具では、砥粒が１層しかないので寿
命が短く、加工能力が低いという問題もある。

【０００９】本発明の目的は、立体形状品の微細な角部
や溝部の研削加工を効率的に行えると共に、加工能力が
高く、所望の形状寸法に高い精度で創成可能な針状砥石
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】（請求項１）請求項１に
記載の針状砥石は、先端部ほど細くなる針状の基体と、
基体の表面上に形成され、無電解めっき皮膜の中に砥粒
が多層状に取り込まれてなる砥粒層とを有したものであ
る。

【００１１】このように、請求項１に記載の発明によれ
ば、立体形状品の微細な角部や溝部を鋭利にかつ光沢の
ある表面に仕上げる際、加工部表面にペースト状の砥粒
を補給することなく研削作業を進めることができ、作業
効率が向上する。また、無電解めっき法で形成された砥
粒層は磨耗変形しにくく、かつ、砥粒層中の砥粒が多層
状に形成されているので、砥粒層が磨滅するまでの加工
能力が向上する。

【００１２】さらに、無電解めっき法で砥粒層が形成さ
れるので、砥粒層の厚さが基体表面の部位によらず均一
となり、針状の基体と相似な針状砥石が得られる。した
がって、基体の形状寸法を整えるだけで、所望の形状寸
法の針状砥石を容易に創成できる。 （請求項２）また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の針状砥石において、砥粒層を厚さ方向に貫通す
ると共に、基体を長さ方向に貫通して延びる貫通孔が形
成されたものである。

【００１３】したがって、請求項２に記載の発明によれ
ば、立体形状品の加工部表面を研削するに当たって、貫
通孔の砥粒層表面における開口から、加工部表面に研削
液やエアーを確実に供給できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を用いて詳細に説明する。

【００１５】本実施形態は、請求項１，請求項２に対応
する。本実施形態の砥石１０は、図１(ａ)，(ｂ)に示さ
れるように、針状の外形形状を有する基体１１と、この
基体１１の表面上に形成された砥粒層１２とで構成され
ている。このうち基体１１は鋼製であり、先端部１１ａ
の直径が３０μｍ程度、円柱状の胴体部１１ｂの直径が
４４０μｍ程度である。

【００１６】また、砥粒層１２は、無電解ニッケル−リ
ン合金めっき皮膜の中にダイヤモンド砥粒が多層状に取
り込まれた複合皮膜である。なお、砥粒層１２の厚さｄ
は３０μｍ程度であり、基体１１表面上の部位によらず
均一である。ダイヤモンド砥粒の粒径は４μｍ〜8μｍ
である。ここで、基体１１の表面上に形成された砥粒層
１２の厚さｄが均一なため、砥石１０全体の外形形状
も、基体１１の外形形状と相似な針状となっている。因
みに、砥石１０の先端部１０ａの直径は９０μｍ程度、
円柱状の胴体部１０ｂの直径は５００μｍ程度である。

【００１７】また、砥石１０の内部には、砥粒層１２を
厚さ方向に貫通する孔１３ａと、基体１１を長さ方向に
貫通して延びる孔１３ｂとからなる中空孔１３（請求項
２の「貫通孔」に対応する）が形成されている。中空孔
１３の直径は３０μｍ程度である。さらに、砥石１０の
先端部１０ａには、上記した中空孔１３の一端である開
口１４が形成されている。

【００１８】次に、上記した砥石１０の製造方法につい
て説明する。 （１）基体１１を製作する。すなわち、基体１１の材料
である鋼を管状に加工したのち、この管状部材を引き延
ばして細くし、所定の寸法（外径４４０μｍ，内径３０
μｍ）に形成する。さらに、こうして得られた細管の一
端を、先細り形状に加工する。その結果、先端部１１ａ
の直径が３０μｍ程度の針状の基体１１が得られる。こ
のとき、基体１１の内部には、孔１３ｂ（直径３０μｍ
程度）が形成されている。

【００１９】このようにして製作された基体１１（先端
部１１ａの直径３０μｍ，胴体部１１ｂの直径４４０μ
ｍ）は、所望の砥石１０の仕上がり寸法（先端部１０ａ
の直径９０μｍ程度，胴体部１０ｂの直径５００μｍ程
度）から、所望の砥粒層１２の厚さｄ（３０μｍ）分だ
け小さくしたものである。 （２）無電解めっき（砥粒層１２の形成）の前処理を行
う。すなわち、上記の基体１１を溶剤脱脂したのち、図
２(ａ)に示されるように、孔１３ｂの先端部１１ａ側に
対して、マスキング剤２１を用いてマスキングする。こ
の際、マスキング剤２１を、基体１１の表面から孔１３
ｂの長さ方向に突出させて、多めに付けておく。その
後、基体１１を洗浄し、活性化処理を行う。

【００２０】また、無電解ニッケル−リン合金めっき液
を用意し、その中に、ダイヤモンド砥粒（粒径４μｍ〜
8μｍ）を所定量投入する。 （３）砥粒層１２を形成する。すなわち、ダイヤモンド
砥粒を含む無電解ニッケル−リン合金めっき液を、所定
温度に保ちながら所定の攪拌条件にしたがってスターラ
ーで攪拌する。このとき、所定量投入されたダイヤモン
ド砥粒は、均一に分散される。そして、上記の前処理を
行った基体１１を、ダイヤモンド砥粒を含む無電解ニッ
ケル−リン合金めっき液中に浸漬する。

【００２１】その結果、基体１１の表面上には、図２
(ｂ)に示されるように、無電解ニッケル−リン合金めっ
き皮膜の中に一様にダイヤモンド砥粒が取り込まれた複
合皮膜２２が、基体１１の表面形状に沿って均一に析出
する。

【００２２】ここで、複合皮膜２２中のダイヤモンド砥
粒の含有量は、無電解ニッケル−リン合金めっき液に投
入されたダイヤモンド砥粒の量と、攪拌条件とによって
決まる。また、複合皮膜２２の析出速度は、無電解ニッ
ケル−リン合金めっき液の温度によって決まる。

【００２３】なお、複合皮膜２２は、マスキング剤２１
でマスキングした部分には析出しない。基体１１を無電
解ニッケル−リン合金めっき液中に浸漬してから所定時
間が経過し、複合皮膜２２の厚さが３０μｍ程度になる
と、無電解ニッケル−リン合金めっき液から基体１１を
引き上げる。

【００２４】このようにして基板１１の表面上に析出さ
れた厚さ３０μｍの均一な複合皮膜２２が、砥粒層１２
となる。この砥粒層１２は、無電解ニッケル−リン合金
めっき皮膜の中にダイヤモンド砥粒が多層状（５層〜６
層程度）に取り込まれたものである。 （４）基体１１を水洗いしたのち乾燥させる。また、図
２(ｃ)に示されるように、マスキング剤２１を除去する
ことで、砥粒層１２を厚さ方向に貫通する孔１３ａが基
体１１の孔１３ｂの延長上に形成される。

【００２５】このようにして、所望の仕上がり寸法（先
端部１０ａの直径９０μｍ程度，胴体部１０ｂの直径５
００μｍ程度）を有する針状の砥石１０が完成される。
ところで、上記の方法により製造された砥石１０を用い
て立体形状品（例えばステンレス製や鋼製の金型）の微
細な角部や溝部を研削加工する際には、砥石１０の内部
に形成されている中空孔１３の他端（開口１４と反対）
側に、研削液やエアーを供給する供給部（不図示）が接
続される。研削液は、加工時の潤滑性を保ったり、加工
時の発熱を冷却するためのものである。エアーは、加工
時の発熱を冷却するためのものである。

【００２６】そして、砥石１０の先端部１０ａにある開
口１４から研削液やエアーを加工部表面に供給しながら
砥石１０を摺動することにより、加工部表面の研削が行
われる。この際、加工部表面にペースト状の砥粒を塗布
させる必要がないため、研削作業が簡略化する。また、
立体形状品の加工部表面に砥粒が散らばることがないた
め、加工部表面がどの程度仕上がっているかを、常に正
確に把握しながら研削作業を進めることができる。した
がって、本実施形態の砥石１０を用いることで、立体形
状品の微細な角部や溝部を鋭利にかつ光沢のある表面に
仕上げる際の作業効率が向上する。

【００２７】また、本実施形態の砥石１０は、砥粒層１
２が無電解めっき法を用いて形成されるので、磨耗変形
しにくい。さらに、砥粒層１２中のダイヤモンド砥粒が
多層状（５層〜６層程度）に形成されているので、砥粒
層１２表面のダイヤモンド砥粒が磨耗したり脱落して
も、内側にある次のダイヤモンド砥粒が自生する。した
がって、本実施形態の砥石１０によれば、多くの立体形
状品を連続して研削することができ、砥粒層１２が磨滅
するまでの加工能力が向上したものとなる。

【００２８】因みに、砥石１０の加工能力は、砥粒層１
２中に含まれるダイヤモンド砥粒の層数が多いほど高く
なる。なお、砥粒層１２中のダイヤモンド砥粒の層数を
変えるには、砥粒層１２の厚さｄを変える方法が採られ
る。砥粒層１２の厚さｄは、無電解ニッケル−リン合金
めっき液の温度と、無電解ニッケル−リン合金めっき液
に基体１１を浸漬する時間とで調整可能である。

【００２９】さらに、本実施形態の砥石１０では、砥石
１０の内部に中空孔１３を設けたので、立体形状品の加
工部表面を研削するに当たって、砥石１０の先端部１０
ａの開口１４から加工部表面に、充分な研削液やエアー
を確実に供給することができ、立体形状品の加工部表面
の温度上昇が抑制される。したがって、本実施形態の砥
石１０を用いることで、加工部表面および砥石１０双方
の焼け（変質）や加工後の劣化を防止できると共に、砥
石１０の砥粒層１２中に含まれるダイヤモンド砥粒や結
合剤（無電解ニッケル−リン合金めっき皮膜）の磨耗進
行を抑制できる。

【００３０】また、本実施形態の砥石１０は、砥粒層１
２が無電解めっき法を用いて形成されているので、先端
部１０ａが尖った針状の砥石１０（先端部１０ａの直径
が０．１ｍｍ以下）でも、先端部１０ａにおける砥粒層
１２の厚さが他の部分よりも厚くなることはなく、基体
１１の形状を忠実に維持しつつ高い形状精度で製造でき
る。

【００３１】したがって、基体１１の形状寸法を整える
だけで、所望の形状寸法を有する針状の砥石を容易にか
つ自在に創成できる。なお、上記した実施形態では、基
体１１を鋼製とする例を説明したが、基体１１の材料と
しては、機械的剛性の強い金属が好ましく、上記した実
施形態で用いた鋼の他、ステンレス材が適している。

【００３２】また、上記した実施形態では、基体１１の
材料を加工して基体１１を製作する例を説明したが、そ
れに見合う市販の各種ストレート針を用いても良い。さ
らに、上記した実施形態では、砥粒層１２の砥粒とし
て、ダイヤモンド砥粒を用いる例を説明したが、砥粒の
種類はダイヤモンドに限らず、用途に応じてＣＢＮ（Cu
bic Boron Nitride）などを使用可能である。

【００３３】また、上記した実施形態では、砥粒層１２
の結合剤として、無電解ニッケル−リン合金めっき皮膜
を用いる例を説明したが、その他、無電解ニッケル−タ
ングステン合金めっき皮膜や、無電解ニッケル−ホウ素
合金めっき皮膜、または無電解界銅などを使用可能であ
る。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１および請
求項２に記載の発明によれば、砥粒層が磨滅するまでの
加工能力が高く、かつ所望の形状寸法に高い精度で創成
可能な針状砥石が得られる。さらに、このような針状砥
石を用いることで、立体形状品の微細な角部や溝部を鋭
利にかつ光沢のある表面に仕上げる際の作業効率が向上
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の砥石１０の構成を示す断面図であ
る。

【図２】本実施形態の砥石１０の製造方法を説明する断
面図である。

【符号の説明】

１０ 砥石 １０ａ，１１ａ 先端部 １０ｂ，１１ｂ 胴体部 １１ 基体 １２ 砥粒層 １３ 中空孔 １３ａ，１３ｂ 孔 １４ 開口 ２１ マスキング剤 ２２ 複合皮膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端部ほど細くなる針状の基体と、 前記基体の表面上に形成され、無電解めっき皮膜の中に
   砥粒が多層状に取り込まれてなる砥粒層とを有すること
   を特徴とする針状砥石。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の針状砥石において、 前記砥粒層を厚さ方向に貫通すると共に、前記基体を長
   さ方向に貫通して延びる貫通孔が形成されていることを
   特徴とする針状砥石。