JP2001038630A

JP2001038630A - 超砥粒工具及びその製造方法

Info

Publication number: JP2001038630A
Application number: JP2000054791A
Authority: JP
Inventors: Kenji Fukushima; 健二福島; Hideo Moribayashi; 秀雄森林
Original assignee: Osaka Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Osaka Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 1999-05-21
Filing date: 2000-01-24
Publication date: 2001-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の超砥粒工具の切れ味を改善して、高精度
・高能率な加工を可能にする。【解決手段】基台の表面に平均粒径１００μｍ〜１００
０μｍの超砥粒を一層だけ結合材で固着した超砥粒層を
有する超砥粒工具の表面に、直径Φ０．１ｍｍ〜Φ５ｍ
ｍ、深さ０．０３ｍｍ〜３ｍｍの凹部が略均一に分布す
るように設ける。凹部を形成するには、母型の内面に、
略半球状の樹脂、金属、セラミックス等により凸部を形
成し、これを超砥粒層に反転することにより行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ダイヤモンド、Ｃ
ＢＮ等の超砥粒を用いた超砥粒工具の性能改善に関する
ものである。その中でも特に、研削盤等に取り付けられ
たＷＡ、ＧＣ等の在来砥石又はビトリファイドボンド超
砥粒砥石、レジンボンド超砥粒砥石等を高精度、高能率
にドレッシングするのに用いられるダイヤモンドロータ
リードレッサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の超砥粒工具のひとつとして、ダイ
ヤモンドロータリードレッサを例にあげて説明する。従
来のダイヤモンドロータリードレッサとしては、例え
ば、特開昭５９−４７１６２号公報に開示されているよ
うなダイヤモンド粒子を台金の外周に一層だけ固着した
ものが良く知られている。このように、ダイヤモンド層
の表面形状がストレート形状、すなわち円筒形状のもの
は、砥石の表面をトラバースさせながらドレッシングす
るのに用いる場合が多く、ダイヤモンドロータリードレ
ッサの切れ味不足及び工作物の表面粗さが粗いという問
題はほとんど発生することがない。また、発生してもド
レシングの条件、例えば、周速度比、トラバース速度、
ドレッシングアウトの時間、切り込み深さの量等、の設
定を変更することにより比較的容易に解決することがで
きる。この様なストレート形状のダイヤモンドロータリ
ードレッサは、設計時において、その仕様を十分に検討
して製作されるべきであるが、その仕様が実際にドレッ
シングして最適でない場合でも、ドレッシング条件の設
定をかなり広範囲に変化させられるので、ドレッシング
条件次第でダイヤモンドロータリードレッサの性能を最
大限に発揮させることができる。

【０００３】別の公知例としては、特公平１−２２１１
５号公報に開示されている。同様にダイヤモンド粒子を
メッキ法又は粉末冶金法によって台金表面に一層だけ固
着したものである。このように成形される砥石との接触
幅が広く、高精度にＷＡ、ＧＣ等の在来砥石又はビトリ
ファイドボンドＣＢＮ砥石を成形するのに用いられる総
型形状のダイヤモンドロータリードレッサにおいては、
ダイヤモンド粒子を特に密に固着したものである。上記
の公知例とは異なり、この総型形状の場合は、砥石軸と
ダイヤモンドロータリードレッサの軸が平行に配置さ
れ、両者の軸間距離が近づく方向に切り込みがなされ
る。この切り込み方式を一般的に、プランジドレッシン
グと呼んでいる。このプランジドレシングの場合は、ト
ラバースドレッシングの場合よりも、ドレッシング条件
の設定範囲が狭くなり、周速度比、ドレッシングアウト
時間及び切り込み速度を変化させることができる。

【０００４】また、プランジドレッシングの場合は、ダ
イヤモンドロータリードレッサの表面粗さがそのままド
レッシングされた砥石に転写されるため、ダイヤモンド
ロータリードレッサの完成精度がドレッシング精度に及
ぼす影響が極めて大きいといえる。すなわち、総型形状
のダイヤモンドロータリードレッサにおいては、その完
成精度が十分に高くなければ、ドレッシング条件を広範
囲に変化させても、満足できる性能が得られないことが
多い。この理由により、ダイヤモンド粒子の突出端高さ
を高精度に揃える必要があり、ダイヤモンド粒子の先端
部をツルーイングして平坦面として突出端の高さを揃え
て、特に高精度な表面粗さが得られるようにする。

【０００５】このツルーイングには通常、ダイヤモンド
粒径が５００μｍ〜１０００μｍのメタルボンド、又は
電着のストレート形状のダイヤモンド砥石が用いられて
いる。能率良くツルーイングするには、ダイヤモンドロ
ータリードレッサとダイヤモンド砥石を接触点で同じ方
向に回転（ダウンドレッシング）させ、ダイヤモンドロ
ータリードレッサの周速度（Ｖｒ）をダイヤモンド砥石
（Ｖｓ）の周速度よりも十分に速くすることが必要で、
両者の周速度比の値、すなわち、Ｖｒ／Ｖｓの値が１０
以上であることが好ましい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】特に、工作物の表面粗
さの要求値が、Ｒｚで１μｍ以下であるときは、ツルー
イングによるダイヤモンド粒子の除去量が多くなり、ダ
イヤモンド粒子の先端部には粒子径のおよそ３０％以上
の直径を有する平坦部が形成される。この平坦部が形成
されることにより、ダイヤモンドロータリードレッサと
砥石の接触面積が急激に増加して、ダイヤモンドロータ
リードレッサの切れ味不足による、工作物の焼け発生が
問題になっていた。また、同時にドレッシング抵抗も上
昇するのでドレッシングの際に振動が発生し、ダイヤモ
ンドロータリードレッサの切り込みが正常に行えなかっ
たり、振動が砥石に転写されて、成形精度が低下する問
題も発生していた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の問題点
を解決するためになされたものである。すなわち、台金
８に平均粒径１００μｍ〜１０００μｍの超砥粒２を一
層だけ結合材６で固着した超砥粒工具Ｗの超砥粒層３の
表面に直径ｄΦ０．１ｍｍ〜Φ５ｍｍ、深さｈ０．０３
ｍｍ〜３ｍｍの凹部１が略均一に分布していること特徴
とするものである。この凹部１が形成されることによ
り、凹部１がチップポケットの役割を果たすので、超砥
粒工具Ｗの目づまりを防止することができる。それだけ
でなく、凹部１の面積分だけ作用する超砥粒２が少なく
なり、切れ味が著しく向上して研削（ドレッシング）抵
抗が減少し、高精度で高能率な研削（ドレッシング）を
可能にするものである。凹部１の形状は、概略球面の一
部であることが製作上、低コストで可能であるので好ま
しく、他には、円錐状、円柱状、角錐状、角柱状であっ
ても構わない。凹部１の寸法を直径ｄΦ０．１ｍｍ〜Φ
５ｍｍ、深さｈ０．０３ｍｍ〜３ｍｍと限定したが、好
ましくは直径ｄΦ０．５〜Φ３ｍｍ、深さｈ０．１〜２
ｍｍの範囲で要求される工作物表面粗さによって適宜決
定する。特に、深さｈについては、結合材６の厚み以下
としたほうがより好ましい。

【０００８】そして、凹部１の超砥粒層３全体に対する
面積比率が５％〜９０％であるとしたものである。ここ
で数値を限定した理由は、面積比率が５％未満ではチッ
プポケットの増加割合が少な過ぎて本発明の目的を達成
できないためである。また、面積比率が９０％を超える
場合は、作用する超砥粒２の数が少な過ぎて超砥粒工具
Ｗの寿命を短くする。特に、ダイヤモンドロータリード
レッサの場合では凹部１が砥石に転写されて切り残しと
なり、工作物の表面粗さが粗くなるためである。

【０００９】そして、凹部１の分布形態は、ピッチＰ１
が１ｍｍ〜１０ｍｍの凹部１の列が超砥粒工具回転軸Ｃ
に対する角度αが０度〜１９度、かつピッチＰ２が１ｍ
ｍ〜１０ｍｍの凹部１の列が前記軸Ｃに対して前記角度
αと反対方向にとった角度βが３０度〜６０度となって
いることを特徴とするものである。ここで、角度αが０
度〜１９度、かつ角度βが３０度〜６０度と限定した理
由は、超砥粒工具Ｗが回転した時に、凹部１の軌跡が順
次、軸方向にずれて切り残しが発生しないようににして
良好な表面粗さを得るためである。最もよく用いられる
ものとしては、角度αが５度〜１４度、角度βが４６度
から５５度、かつ、角度αと角度βの合計が６０度とな
るような分布形態である。

【００１０】そして、超砥粒工具Ｗの製造方法は、反転
することにより超砥粒層３表面に凹部１を形成するた
め、予め母型４の壁面に略均一に分布する凸部５を設け
る工程と、その上に超砥粒２を仮固定する工程と、更に
その上に結合材６を肉盛りして超砥粒層３を形成する工
程と、超砥粒工具Ｗの台金８と超砥粒層３を結合する工
程を含むものである。反転めっき法を採用する場合は、
鋼製母型４の壁面（内面）に樹脂、金属、セラミックス
等いずれの材料でも凸部５を形成できる。次に、その表
面に超砥粒２をニッケルめっきで仮固定して振動等によ
り動かないようにした後、さらにニッケルめっきを肉盛
りして超砥粒層３を形成する。そして、台金８を装入し
て低融点合金７等で台金と超砥粒層３を結合し、母型４
を除去し、台金８を旋削加工により仕上げて超砥粒工具
Ｗとする。ここで上記の樹脂材料としては、例えばエポ
キシ樹脂を用いれば比較的容易に凸部５を形成でき、し
かも製造コストも安くできる。金属材料としては、銅、
錫、アルミニウム、亜鉛および、これらの合金を用いる
ことができる。更に具体的には、銅合金製の球、半球、
角柱、円柱などを接着剤で母型４の壁面（内面）に固定
する。金属材料を用いるメリットとしては、均一で整っ
た形状の凹部１を超砥粒層に形成できることである。ま
た、セラミックスとしては、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＣ、Ｓｉ
_３Ｎ_４などを用いることができる。焼結方式を採用する
場合は、鋼製または黒鉛製の母型４を用いる。凸部５を
形成するにはセラミックス等を用いる。超砥粒２を接着
剤で仮固定した後、鉄系粉末を充填し、この上に銅、ニ
ッケル、亜鉛を主成分とする溶浸材を乗せ、全体を溶浸
材の融点以上に加熱して溶浸材を融解させ、鉄系粉末に
浸透させる。冷却後、母型４を除去し、台金８を仕上げ
て超砥粒工具Ｗとする。

【００１１】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態については、実
施例の項で説明する。

【００１２】

【実施例】（実施例１）軟鋼製のダイヤモンドロータリ
ードレッサの母型を用意し、その内面に凸部を形成し
た。凸部は、直径Φ１．５ｍｍ、突き出し高さ０．７ｍ
ｍ、ピッチＰ１を２．３ｍｍ、角度αを１０度、ピッチ
Ｐ２を２．３ｍｍ、角度βを５０度の規則配列とし、エ
ポキシ樹脂を用いて形成した。次にその上に平均粒径７
００μｍのダイヤモンド砥粒をニッケルめっきで仮固定
し、さらにニッケルめっきを肉盛りしてダイヤモンド層
を完成した。次に台金を装入し、低融点合金でダイヤモ
ンド層と台金を結合し、母型を除去した後で台金を仕上
げて本発明のダイヤモンドロータリードレッサとした。
完成したダイヤモンドロータリードレッサは、外径Φ１
００ｍｍ、幅４０ｍｍ凹部の仕様は、直径ｄΦ１．５ｍ
ｍ、深さｈ０．７ｍｍ、角度α＝１０度、角度β＝５０
度、ピッチＰ１＝２．３ｍｍ、ピッチＰ２＝２．３ｍ
ｍ、凹部の面積比率は３８％である。本発明の効果を確
認するため、ドレッシングテスト及び研削テストを実施
して凹部無しの従来例１と比較した。

【００１３】（実施例２）軟鋼製のダイヤモンドロータ
リードレッサの母型を用意し、その内面に凸部を形成し
た。凸部は、直径Φ１．２ｍｍ、突き出し高さ０．６ｍ
ｍ、ピッチＰ１を２．０ｍｍ、角度αを１０度、ピッチ
Ｐ２を２．０ｍｍ、角度βを５０度の規則配列とし、ロ
ウ材を用いて形成した。次にその上に平均粒径７００μ
ｍのダイヤモンド砥粒をニッケルめっきで仮固定し、さ
らにニッケルめっきを肉盛りしてダイヤモンド層を完成
した。次に台金を装入し、低融点合金でダイヤモンド層
と台金を結合し、母型を除去した後で台金を仕上げて本
発明のダイヤモンドロータリードレッサとした。完成し
たダイヤモンドロータリードレッサは、外径Φ１００ｍ
ｍ、幅４０ｍｍ凹部の仕様は、直径ｄΦ１．２ｍｍ、深
さｈ０．６ｍｍ、角度α＝１０度、角度β＝５０度、ピ
ッチＰ１＝２．０ｍｍ、ピッチＰ２＝２．０ｍｍ、凹部
の面積比率は３２％である。本発明の効果を確認するた
め、実施例１と同様にドレッシングテスト及び研削テス
トを実施して凹部無しの従来例１と比較した。

【００１４】（実施例３）軟鋼製のダイヤモンドロータ
リードレッサの母型を用意し、その内面に凸部を形成し
た。凸部は、直径Φ２．５ｍｍ、突き出し高さ１．２ｍ
ｍ、ピッチＰ１を３．０ｍｍ、角度αを１０度、ピッチ
Ｐ２を３．０ｍｍ、角度βを５０度の規則配列とし、セ
ラミックスを用いて形成した。次にその上に平均粒径７
００μｍのダイヤモンド砥粒をニッケルめっきで仮固定
し、さらにニッケルめっきを肉盛りしてダイヤモンド層
を完成した。次に台金を装入し、低融点合金でダイヤモ
ンド層と台金を結合し、母型を除去した後で台金を仕上
げて本発明のダイヤモンドロータリードレッサとした。
完成したダイヤモンドロータリードレッサは、外径Φ１
００ｍｍ、幅４０ｍｍ凹部の仕様は、直径ｄΦ２．５ｍ
ｍ、深さｈ１．２ｍｍ、角度α＝１０度、角度β＝５０
度、ピッチＰ１＝３．０ｍｍ、ピッチＰ２＝３．０ｍ
ｍ、凹部の面積比率は６３％である。本発明の効果を確
認するため、実施例１、２と同様にドレッシングテスト
及び研削テストを実施して凹部無しの従来例１と比較し
た。

【００１５】ドレッシングテストは在来砥石をプランジ
方式でドレッシングして行った。その詳細を表１に示
す。

【００１６】

【表１】

【００１７】研削テストはドレッシングされた上記の在
来砥石で鋼をプランジ方式で研削して行った。その詳細
を表２に示す。

【００１８】

【表２】

【００１９】実施例１〜３と従来例１ドレッシングテス
ト及び研削テストの結果を表３に示す。ドレッシング抵
抗が最大で約３０％減少しただけでなく、表面粗さも向
上しており、本発明の効果が確認することができた。

【００２０】

【表３】

【００２１】さらに焼結方式（Ｉｎｆｉｌｔｒａｔｅｄ
Ｍｅｔｈｏｄ）をもちいて本発明のダイヤモンドロー
タリードレッサ、実施例４〜６を製作した。（実施例４）黒鉛製のダイヤモンドロータリードレッサ
の母型を用意し、その内面に半球状のＳｉＣ系セラミッ
クスを用いて凸部を形成した。凸部は、直径Φ１．５ｍ
ｍ、突き出し高さ０．７ｍｍ、ピッチＰ１を２．３ｍ
ｍ、角度αを１０度、ピッチＰ２を２．３ｍｍ、角度β
を５０度の規則配列とした。次にその上に平均粒径７０
０μｍのダイヤモンド砥粒を接着剤により仮固定し、鋼
製の台金を母型内部にセッティングし、母型と台金の隙
間にＦｅ系金属粉末を充填し、炉に入れてロウ材を溶浸
させてダイヤモンド砥粒を台金と接合した。炉から取り
出して冷却し、母型を除去した後で台金仕上げ、ダイヤ
モンド層をドレッシングして本発明のダイヤモンドロー
タリードレッサとした。完成したダイヤモンドロータリ
ードレッサは、外径Φ１００ｍｍ、幅４０ｍｍ凹部の仕
様は、直径ｄΦ１．５ｍｍ、深さｈ０．７ｍｍ、角度α
＝１０度、角度β＝５０度、ピッチＰ１＝２．３ｍｍ、
ピッチＰ２＝２．３ｍｍ、凹部の面積比率は３８％であ
る。

【００２２】実施例５、６についても上記の実施例４と
同様の方法で製作した。そして、実施例４〜６と、従来
例２（焼結方式（ＩｎｆｉｌｔｒａｔｅｄＭｅｔｈｏ
ｄ）で凹部無し）と性能比較した結果を表４に示す。こ
れらの実施例においても、従来例に比較し、ドレス抵抗
が最大約３０％低減し、しかも同程度の表面粗さも得ら
れている。

【００２３】

【表４】

【００２４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、ダイヤモン
ドロータリードレッサのダイヤモンド層に直径Φ０．１
ｍｍ〜Φ５ｍｍ、深さ０．０３ｍｍ〜３ｍｍの凹部を略
均一に分布させることにより、ダイヤモンドロータリー
ドレッサの切れ味を改善でき、工作物の表面粗さも向上
することができる。本発明は、特に工作物の焼けが発生
しやすいショルダー部等に適用するとその効果が大き
い。また、高精度な表面粗さを得るためにダイヤモンド
砥粒の先端部がツルーイングされて平坦部を有する場合
も効果的である。それだけでなく、ガラス、セラミック
ス、フェライト、シリコン、サマリュウムコバルト、等
各種電子部品材料、半導体材料、金属材料の研削加工に
用いられるダイヤモンドホイール、ＣＢＮホイールに凹
部を適用しても十分な効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の斜視図である。

【図２】凹部の分布形態を示す図である。

【図３】本発明の別の実施例の断面図である。

【図４】本発明の超砥粒層の部分断面図である。

【図５】（ａ）母型の断面図を示す。以下各工程を示
す。（ｂ）母型の内面に凸部を形成する工程を示す。（ｃ）超砥粒を仮固定する工程を示す。（ｄ）結合材を肉盛りする工程を示す。（ｅ）台金と超砥粒層を結合する工程を示す。（ｆ）母型を除去し、超砥粒工具が完成した図を示す。

【符号の説明】

１凹部２超砥粒３超砥粒層４母型５凸部６結合材７低融点合金８台金Ｗ超砥粒工具Ｃ回転軸Ｐ１ピッチＰ２ピッチ α 回転軸に対する角度 β 回転軸に対する角度ｄ凹部直径ｈ凹部深さ

【手続補正書】

【提出日】平成１２年３月２３日（２０００．３．２
３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２４Ｂ 53/14 Ｂ２４Ｂ 53/14

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】台金に平均粒径１００μｍ〜１０００μｍ
の超砥粒を一層だけ結合材で固着した超砥粒層を有する
超砥粒工具であって、該超砥粒層の表面には、直径Φ０．１ｍｍ〜Φ５ｍｍ、
深さ０．０３ｍｍ〜３ｍｍの凹部が略均一に分布してい
ることを特徴とする超砥粒工具。
【請求項２】上記凹部の超砥粒層全体に対する面積比率
が、５％〜９０％であることを特徴とする請求項１記載
の超砥粒工具。
【請求項３】上記凹部の分布形態は、ピッチＰ１＝１ｍ
ｍ〜１０ｍｍの凹部列が、超砥粒工具回転軸Ｃに対する角度α＝０度〜１９度、か
つ、ピッチＰ２＝１ｍｍ〜１０ｍｍの凹部列が、前記軸Ｃに対して前記角度αと反対方向にとった角度β
＝３０度〜６０度、となっていることを特徴とする請求
項１または２記載の超砥粒工具。
【請求項４】上記の超砥粒工具は、ダイヤモンドロータ
リードレッサであることを特徴とする請求項１、２又は
３記載の超砥粒工具。
【請求項５】反転することにより、超砥粒層表面に凹部
を形成するために、予め母型の壁面に略均一に分布する
凸部を設ける工程と、母型の壁面に超砥粒を仮固定する
工程と、更にその上に結合材を肉盛りして超砥粒層を形
成する工程と、超砥粒工具の台金と超砥粒層を結合する
工程と、を含む超砥粒工具の製造方法。
【請求項６】上記の凸部は、樹脂、金属、セラミックス
により形成することを特徴とする請求項５記載の超砥粒
工具の製造方法。