JP2001009735A

JP2001009735A - 溝加工用砥石及び加工装置

Info

Publication number: JP2001009735A
Application number: JP11183290A
Authority: JP
Inventors: Yasuhisa Tomita; 泰央冨田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1999-06-29
Filing date: 1999-06-29
Publication date: 2001-01-16

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は細溝加工において、加工で発生する
発熱により加工精度が低下の発生を防ぎ、かつ溝加工精
度を向上することを目的とする。【解決手段】本発明では、金属メッキを介してダイヤ
モンド砥粒を台金１０に固着してなる軸付砥石であっ
て、台金１０の砥粒を固着する側の軸端中央部に凹部１
１を有し、軸端中央部から台金の外周の空間にわたって
溝１２を形成していることとしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックス等の
硬脆材料への溝加工に用いられる細溝加工用工具及び加
工装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、セラミックス等の硬脆材料へφ１
ｍｍ且つ深さ０．０１ｍｍ程度の細溝加工を行う場合に
は、図５に示すような内周面研削用軸付砥石（以下、イ
ンターナル砥石という。）等をジググラインダに取り付
けて使用していた。このインターナル砥石は、台金５１
の表面に、メッキ５２によって固着された砥石５３が設
けられている。

【０００３】実際に溝加工を行う場合には、図５に示す
インターナル砥石の中心を回転中心として、インターナ
ル砥石を回転させながら砥石を被加工物に接触させ、被
加工物と砥石を相対移動させながら加工を行うことで、
細溝を形成している。なお、このインターナル砥石は、
電着によりダイヤモンド砥粒を金属メッキで台金に固着
した構造となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、インタ
ーナル砥石は、断面が円形の円筒形状であり、この形状
の砥石を回転させて加工しているので、加工量が溝の周
辺部と溝の中央部とで、変わってしまい平坦な溝が形成
されないという問題点があった。また、溝幅精度を安定
させるために比較的細かい砥粒（粒度＃４００）を用い
たインターナル砥石を用いた場合、加工時の摩擦が大き
くなり、発熱が生じてしまう。その結果、加工精度が悪
くなったり、目詰まりが生じて砥石の摩耗が著しくなる
という問題点があった。

【０００５】そこで、本発明は細溝加工において、加工
で発生する発熱による加工精度の低下を防ぎ、かつ溝加
工精度を向上させることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明の第１の
形態では、金属メッキを介してダイヤモンド砥粒を台金
に固着してなる軸付砥石であって、台金の砥粒を固着す
る側の軸端中央部に凹部を有し、軸端中央部から台金の
外周の空間にわたって溝を形成していることとしてい
る。

【０００７】このように、砥石の中央部に凹部を設け
て、接触面積を小さくし、更に加工時に発生する加工屑
がこの中央部に目詰まりしないように、凹部によって形
成される空間と台金の外周の空間とを結ぶように溝を形
成することで、加工による発熱を低減することができる
ようになった。また、軸端中央部に凹部を設けること
で、砥石の中央部における加工可能面積が小さくなるの
で、形成される溝の中央部と溝の縁近傍の部分とで生じ
る加工量の違いも、解消することができる。また、研削
液も溝や凹部を主な流路として、砥石と被加工物との接
触部分に行き渡りやすくできる。特に、２ｍｍ以下の小
径の砥石ではその軸端中央部に研削液の放出流路を形成
することが難しいので、このような小径の砥石にとって
は、有効な手段である。

【０００８】一方、本発明の第２の形態では、金属メッ
キを介してダイヤモンド砥粒が一端に固着され、かつそ
の一端の中央部に凹部が形成され、更にその一端の中央
部から台金の外周とにわたって溝が形成された台金を有
した砥石と、砥石と被加工物とを少なくとも一方向に相
対的に移動することができる移動手段と、砥石を回転す
る回転手段とを備えた。

【０００９】この様な加工装置を用いて、上述の本発明
の第１の形態と同様な作用効果が得られる。次に、本発
明を説明するために、本発明の実施の形態を例示して更
に詳しく説明する。しかしながら、本発明は以下に述べ
る実施の形態だけに限られるものではない。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に本発明にかかる実施の形態で
ある溝加工用砥石について、図１を用いて説明する。こ
の図１は、溝加工用砥石に用いられる台金１０の斜視図
であり、特に被加工物と接触する部分を中心に描かれて
いる図である。なお、台金１０の形状と本発明にかかる
実施の形態である砥石の形状とはほぼ同じ形状を有して
いる。

【００１１】ところで、本発明の実施の形態にかかる台
金１０は、直径Ｄである円柱状の形状を有している。そ
して、その軸端面の中央部に深さＨで内径がｄの凹部１
１を形成しており、この凹部１１で形成される空間と砥
石の外周の空間とをつなぐように溝１２が形成されてい
る。溝１２の形状はＶ型を有しており、溝１２の最大幅
はＷである。

【００１２】また、図１で示した一点鎖線１００の部分
に該当する溝加工用砥石の断面図を、拡大して図２に図
示した。なお、この拡大図は台金１０に砥粒を堆積した
状態で示している。この図２を見てわかるように、溝加
工用砥石の表面には、砥粒２としてダイヤモンド砥粒が
堆積されている。そして、このダイヤモンド砥粒２は台
金１０に金属メッキ層３によって固着されている。な
お、台金１０の角は面取りされており、面取り部分は半
径ＳＲで曲面形状が形成されている。

【００１３】このように、本実施の形態にかかる溝加工
用砥石１は、軸端面の中央部に深さＨで直径ｄの凹部を
形成することで、被加工物を一方向に移動しながら溝加
工用砥石１を回転して加工しても、被加工物に形成する
溝の底面をほぼ平坦な形状にすることができた。また、
加工時に発生する加工屑は、砥石の凹部や砥石に形成さ
れた溝により退避するため、砥石が目詰まりを起こすこ
とも防ぐことが出来、加工時に発生する熱量も低減する
ことができた。また、溝加工用砥石に形成された凹部や
溝により、被加工物との接触部分が従来の溝加工用砥石
に比べて、狭くなっている。その点からも、加工時に発
生する熱量の低減を狙える。

【００１４】なお、実験的には、台金１０の凹部の内径
ｄは、台金１０の外径Ｄの０．７倍程度に設定するのが
好ましい。なお、台金１０の凹部の内径ｄを台金１０の
外径Ｄの０．５倍以下とすると、このような台金１０に
メッキによりダイヤモンド砥粒２を固着させる場合、台
金１０中央付近に砥粒２が異常堆積してしまうという問
題がある。その異常堆積による影響を防ぐために、台金
１０凹部の深さＨは、０．５ｍｍ程度あれば良い。

【００１５】また、台金１０の溝としては、この実施の
形態ではＶ溝状としたが幅Ｗ及び深さＴが１／４Ｄを満
たすので有れば矩形でもＵ溝状でも良い。なお、本実施
の形態に基づく溝加工用砥石は特に砥石の直径が２ｍｍ
以下のものに最適である。このような小径の砥石には、
特に研削時に必要な研削液を中央部まで行き届かせるよ
うな構造を砥石内部に設けることが難しい。その様な砥
石の代わりに、上述のような溝加工用砥石を用いること
で、研削液を加工部分に行き渡らせことができ、加工屑
の排除や加工時の発熱の低減を達成することができる。
更に、溝の中央部と辺縁部との加工量もほぼ同じ程度に
することができる。

【００１６】ところで、上述の溝加工用砥石を用いて被
加工物に溝を形成することが可能な加工装置は、図３に
示した。この加工装置は、次の構成からなる。この本実
施の形態である加工装置は、ベース３１と、ベース３１
に設けられ被加工物４を任意の方向に移動させることが
可能な移動テーブル３３と、ベース３１に固定して設け
られたコラム３２と、溝加工用工具１を被加工物４に対
して近接させたり遠ざけたりする昇降手段が設置されて
いる加工ヘッド３４と、加工ヘッド３４に取り付けられ
溝加工工具１を回転する回転手段３５と、工具１を保持
する保持手段３６から構成されている。また、移動テー
ブル３３、回転手段３５、加工ヘッド３４内の昇降手段
などの制御は、図示されていない制御手段により、移動
制御や運転制御が行われている。

【００１７】このように、溝加工を行う際には、溝加工
用工具１を回転することができる装置により、溝加工が
行われる。なお、回転手段３５は、図３に示す紙面に対
して垂直な面内で回転することが可能である。なお、回
転速度は１００００ｒｐｍ以上で回転させる。このよう
に、溝加工用砥石１を回転して、被加工物４に溝を形成
している様子を図４に示している。溝加工を行う際に
は、まず最初に所定の位置に切り込みを与え、被加工物
４の水平方向へは、１軸ないし２軸の移動により行え、
所望の溝を加工する。なお、このとき、研削液として高
圧のクーラントを用いて研削屑の除去と砥石１の摩耗を
低減させる措置を行っている。

【００１８】図４に示しているように矢印４１方向に被
加工物４を移動させながら、矢印４２方向に溝加工用工
具１を回転させることで溝幅Ｗで深さｈの溝を形成する
ことができる。ところで、溝幅ｗ及び溝深さｈの溝を形
成する場合、次のような条件で行っている。一般に砥石
は、設計上は矩形で表現されるが実際には砥石との関係
より、ある曲率を持った曲面形状或いは台形といった形
状となる。

【００１９】そこで、台金の外径寸法Ｄと、台金外径角
部面取り部分における曲率ＳＲと、砥粒径と、メッキ厚
とを考慮して、深さｈと溝幅ｗとの関係に着目した。そ
の関係を図２に示す。図２には、便宜上被加工物４の面
と平行な方向をＸとし、被加工物４の面と垂直な方向を
Ｚとして示している。台金１０と砥粒２との間にメッキ
が存在していないと仮定して、砥粒２の粒径をφ、台金
１０の面取り面の曲率半径をＳＲとした場合、溝の深さ
ｈ分を研削すると、溝の幅Ｗは次のように決められる。

【００２０】工具台金１の面取りＳＲの半径と砥粒径分
の和が半径として描かれる円弧ａのうち、砥粒２の最下
部の位置ａ１から、砥粒２の最下部の位置ａ１からＺ方
向にｈ移動した際の円弧ａとの交点までの部分ａ２まで
が、加工に作用する砥石の部分である。図２を見るとわ
かるように、台金１０の直径Ｄや直径Ｄとと粒の直径φ
との和に比べて幾分、違った幅が形成される。

【００２１】ちなみに、加工して得られる溝深さｈが
０．０１ｍｍ程度であり、使用する砥粒２の径を５０μ
ｍ、台金１０の外径Ｄを１．０５ｍｍ、面取りＳＲを半
径０．０３ｍｍと仮定した場合は、加工して得られた溝
幅は１．００ｍｍを公差±０．０５内に納めることが可
能であった。このように、正確な溝幅を考慮する際に
は、台金１０の直径と、面取りＳＲの曲率半径及び使用
する砥粒２の直径を考慮することが寛容となる。

【００２２】次に台金１０に砥粒を固着する際に用いる
メッキについて、その条件を以下に示す。ダイヤ濃度は
１ｇ／リットル、メッキ厚は４０μｍ、メッキの材質は
無電解ニッケルとした。尚、実際のメッキの際は、図１
に示したような姿勢でメッキ液中で台金１０を上向きに
し、そして若干台金１０を傾け、台金を回転させながら
メッキを行った。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、砥石の端面の形状付与
による工具摩耗が軽減され、硬脆材料の細溝加工におい
ても、長寿命な工具であることが確認された。

【図面の簡単な説明】

【図１】：本発明の実施の形態にかかる溝加工用砥石の
台金１０の斜視図である。

【図２】：本発明の実施の形態にかかる溝加工用砥石の
断面図である。

【図３】：本発明の実施の形態にかかる加工装置の概略
構成図である。

【図４】：本発明による溝加工を示す斜視図である。

【図５】：従来の内周面研削用軸付砥石の断面斜視図で
ある。

【符号の説明】

１・・・砥石１０・・・台金２・・・ダイヤモンド砥粒３・・・メッキ層４・・・被加工物３１・・・定盤３２・・・コラム３３・・・移動テーブル３４・・・加工ヘッド３５・・・回転手段３６・・・保持手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属メッキを介してダイヤモンド砥粒を
台金に固着してなる軸付砥石であって、前記台金の前記砥粒を固着する側の軸端中央部に凹部を
有し、前記軸端面の中央部から前記台金の外周にわたっ
て溝を形成していることを特徴とする溝加工用砥石。
【請求項２】電着により金属メッキを介してダイヤモ
ンド砥粒が一端面に固着され、かつ前記一端面の中央部
に凹部が形成され、更に前記一端面の中央部から前記台
金の外周にわたって溝が形成された台金を有した砥石
と、前記砥石と被加工物とを少なくとも一方向に相対的に移
動することができる移動手段と、前記砥石を回転する回転手段とを備えた加工装置。