JP2003175464A - 研削砥石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 砥粒を台金に一層配列してろう付けにより固
着した研削砥石において、砥粒の分布のあり方について
検討を加え、より良好な加工精度と切れ味および切粉の
排出を得る研削砥石の提供。 【解決手段】 砥粒層形成面に、砥粒の平均粒径（７５
〜３００μｍ）の２．２〜３．５倍の直径の円形の島状
領域２を規則的に配列し、この島状領域内に数個の砥粒
をろう材により固着することにより、研削液の供給と切
粉の排出を良好にして目詰まりや焼付きが発生せず、長
期にわたって安定した加工精度と切れ味が得られ、砥石
の寿命も延長する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプラスチック、プラ
スチック複合材料、カーボン型材、非鉄金属材料などの
目詰まりしやすい材料の研削加工に用いる研削砥石に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ダイヤモンド砥粒やｃＢＮ砥粒などの砥
粒をろう付け法により一層に固着した研削砥石がプラス
チック、プラスチック複合材料、カーボン型材、非鉄金
属材料などの研削加工に使用されている。このような研
削砥石には、切れ味に優れ、しかもその切れ味が長期に
わたって安定的に持続することが要求される。ところ
が、ダイヤモンド砥粒にしろ、ｃＢＮ砥粒にしろ、研削
作業の進行に伴い切れ味と寿命が低下する。

【０００３】その主な原因として、台金への砥粒の固着
状態が不安定で砥粒が脱落しやすいこと、チップポケッ
トが小さいこと、砥粒間隔のコントロールが不十分なた
めに研削作業中に切粉によって目詰まりが生じることが
挙げられる。とくにプラスチック類は研削によって発生
する切粉の体積が大きくなることから目詰まりが生じや
すい。このような目詰まりの生じやすい材料に使用する
研削砥石として、特開平１１−９０８３４号公報に記載
の研削砥石がある。

【０００４】この公報に記載の研削砥石は、台金の外周
面に砥粒をろう材により一層だけ固着させた砥石であっ
て、砥粒を均一に規則配列した砥石である。規則配列パ
ターンとして、たとえば砥粒を結ぶ線が四角形あるいは
平行四辺形をなすように、各砥粒を均一に規則配列する
ことにより、部分的な目詰まりが生じず、仮に目詰まり
が生じても砥粒面全域に亘って均一となり、目詰まりを
抑えた効率的な研削を行うことができる、とされてい
る。

【０００５】また本出願人も、砥粒を台金に一層配列し
てろう付けした研削砥石において、砥粒粒径の１／３〜
１／２倍のろう材厚さで砥粒を保持するとともに、隣り
合う砥粒との間に砥粒粒径の２／３〜２．５倍の幅で台
金素地を露出させた部分を含むチップポケットを規則的
に形成した砥石を開発し、特開２０００−３４３４３６
号公報に開示した。

【０００６】この研削砥石によれば、砥粒の保持力を確
保したうえで、良好な切れ味を発揮するのに必要な砥粒
の突出高さを確保することができる。とくに、砥粒粒径
の２／３〜２．５倍の幅で台金素地を露出させた部分を
含むチップポケットを規則的に形成することにより、砥
粒層の全面にわたって砥粒の分布を均一にするととも
に、研削液の供給と切粉の排出を良好にして目詰まりを
なくし、切れ味を向上させることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に記載の砥石
によれば、砥粒が所定の間隔をもって一様に分布してい
ることから、部分的な目詰まりが生じず、良好な切れ味
を維持することができる。しかし、これらの砥石は、砥
粒間隔の設定を広くすると、切粉の排出は良くなるが削
り残しが発生し、加工面粗さが悪くなる。また、一つの
砥粒に加わる力が大きくなって砥粒が脱落しやすくな
り、砥石の耐用が短くなる。砥粒間隔を小さくした場合
は、砥粒個数が多くなりすぎて研削加工時に目詰まりを
生じ、充分な切れ味と切粉の排出が得られない。

【０００８】本発明が解決すべき課題は、砥粒を台金に
一層配列してろう付けにより固着した研削砥石におい
て、砥粒の分布のあり方について検討を加え、より良好
な加工精度と切れ味および切粉の排出を得ることにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ダイヤモ
ンド砥粒やｃＢＮ砥粒などの砥粒をろう付けによって一
層配列した砥粒層中の砥粒の密集の態様および砥粒層の
個々の分散と研削加工中の研削液の供給性、切粉の排出
性との関係について鋭意研究を重ね、台金の砥粒層形成
面の全面に一様に砥粒を分布させて砥粒層を形成するよ
りも、複数個の砥粒を一群とした島状の砥粒層を規則的
に配列することにより、目詰まりを防止して、より良好
な加工精度と切れ味および切粉の排出を得ることができ
ることを見出した。

【００１０】すなわち本発明は、ダイヤモンド砥粒、ｃ
ＢＮ砥粒などの砥粒を台金に一層配列してろう付けによ
り固着した研削砥石であって、砥粒の平均粒径が７５〜
３００μｍであり、砥粒平均粒径の２．２〜３．５倍の
直径の円形の島状領域が規則的に配列され、各島状領域
内に複数個の砥粒がろう材により固着され、かつ砥粒を
固着したろう材の厚さが島状領域の外周側では砥粒平均
粒径の０．１〜０．７倍の厚さであり、内部は外周側の
ろう材厚さの１．１〜１．２倍の厚さとした研削砥石で
ある。

【００１１】本発明の研削砥石では、砥粒の大きさを平
均粒径７５〜３００μｍに限定する。砥粒の平均粒径が
７５μｍより小さいと砥粒突き出し高さが小さくなり、
加工面粗さは良くなるが研削能率が低下する。砥粒の平
均粒径が３００μｍより大きくなると研削能率は向上す
るが、被加工材への食い込みが大きくなり、とくにプラ
スチックレンズなどの一定荷重下での研削加工では、そ
のときに発生する研削音、振動が大きくなる。

【００１２】また本発明の研削砥石では、台金の砥粒層
形成面の全面に一様に砥粒を分布させて砥粒層を形成す
るのではなく、複数個の砥粒を一群とした島状の砥粒層
を規則的に配列する。島状領域の配列は、砥石の回転方
向に対して傾斜した斜め格子状あるいは千鳥状などに配
列するのが好ましい。

【００１３】ここで、島状領域の形状を円形とし、その
円形の直径を砥粒の平均粒径の２．２〜３．５倍の大き
さとする。円形の島状領域の直径が砥粒の平均粒径の
２．２倍より小さいと、島状領域内に砥粒を２個配列し
たときの砥粒間隔が小さくなって切粉が排出されにくく
目詰まりが生じやすくなり、１個だけの配列とすると研
削加工時における砥粒への負担が大きくなって砥粒が脱
落しやすくなり、砥石の耐用が低下する。円形の島状領
域の直径が砥粒の平均粒径の３．５倍より大きくなる
と、好ましい大きさの砥粒間隔をもって砥粒を配列しよ
うとすると島状領域内の砥粒の数が多くなりすぎ、研削
抵抗が高くなる。この島状領域内に好ましい大きさの砥
粒間隔を確保したうえで２〜５個程度の砥粒を分散配置
することにより、研削液の供給と切粉の排出が良好にな
り、目詰まりや焼付きが発生せず、かつ、研削加工時に
おける砥粒への負担が小さく、砥粒の破砕や脱落が生じ
ることなく、長期にわたって安定した加工精度と切れ味
が得られ、砥石の寿命も延長する。

【００１４】島状領域内の砥粒はろう材により固着され
るが、本発明においては島状領域内の外周側と内部とで
ろう材厚さを変えて砥粒を固着する。島状領域の外周側
（図２（ａ）において一点鎖線で示す境界Ｓの外側）で
はろう材厚さ（図２（ｂ）に符号Ｔで示す）を砥粒平均
粒径の０．１〜０．７倍とする。ろう材厚さが砥粒平均
粒径の０．１倍未満であると砥粒保持力が不足し、０．
７倍より厚いと砥粒の被加工材への食い込みが悪く切れ
味が低下する。島状領域の内部では外周側のろう材厚さ
の１．１〜１．２倍とする。内部のろう材厚さが外周側
のろう材厚さと同程度以下であれば切粉が内部に堆積し
やすくなり、ろう材厚さが厚すぎると切粉の排出が悪く
なるので、上記の範囲内とする。

【００１５】また、前記島状領域の配列は、隣接する島
状領域どうしの間に、隣接する両島状領域の中心を通る
線上において島状領域の直径に対し０．７〜４倍の長さ
の間隔で配置する。ここで隣接する島状領域とは、最も
近いところの隣接島状領域を指す。島状領域の配置間隔
がこの範囲より小さいと、砥石全体としての切粉の排出
経路が細かくなりすぎて研削加工時に目詰まりが生じや
すくなり、島状領域の配置間隔がこの範囲より大きくな
ると、削り残しが発生して加工面粗さが悪くなり、ま
た、被加工材が台金に当たって研削抵抗となり、被加工
材および台金を損傷させてしまう。

【００１６】島状領域内に配置する砥粒は、島状領域内
の中心を通る線上において、砥粒平均粒径の０．２〜１
倍の長さのチップポケットが一箇所以上形成されるよう
に配置する。島状領域内でチップポケットの最小幅が砥
粒平均粒径の０．２倍より小さいと、研削加工時に目詰
まりが生じやすくなり、１倍より大きくなると、研削加
工時における砥粒の負担が大きくなり、砥粒の脱落、破
損が生じるので、砥粒数とその配置間隔を上記チップポ
ケットが形成されるように調整する。島状領域内の砥粒
の個数は、各島状領域とも同じ個数に揃えるほうが、島
状領域内にある砥粒に局部的な負荷が生じることなく安
定した研削能率が得られるという点からは望ましいが、
島状領域によって砥粒の個数を変えて配置することもで
きる。

【００１７】ここで、島状領域内にろう付けにより固着
される砥粒は、ろう材面からの突出高さが砥粒平均粒径
の５０〜７５％となるようにろう付けする。砥粒の突出
高さが砥粒平均粒径の５０％より低いと、砥粒の研削に
寄与する部分が小さいため研削量が少なく、切れ味が悪
くなり、また、切粉が排出されにくく、ろう材が磨耗し
やすくなる。砥粒の突出高さが砥粒平均粒径の７５％よ
り高いと、ろう材による砥粒の保持力が低下し、砥粒が
脱落しやすくなる。砥粒の突出高さをこの範囲内とし、
砥粒間隔、島状領域の大きさ、間隔を前記の範囲内とす
ることによって、切粉を排出するのに十分な大きさのチ
ップポケットが形成される。

【００１８】さらに、研削加工後の面粗さを向上させる
ためには、ろう付けにより固着した後の砥粒の先端を、
砥粒平均粒径の１〜１０％に相当する分だけ研削除去し
て砥粒先端高さを揃えることが望ましい。この先端除去
量が砥粒平均粒径の１％より少ないと、先端高さのばら
つきが生じて加工面の面粗さの向上に効果がなく、１０
％より多いと砥粒の突き出し量が小さくなり、また島状
領域内でのチップポケット領域も小さくなるため、研削
抵抗が上昇し、研削能率が低下する。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態における
研削砥石を示す斜視図である。図２は図１の研削砥石の
砥粒の配設を拡大して示す模式図であり、（ａ）は島状
領域内の砥粒の配設を示す図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ
線断面図である。

【００２０】本実施形態は、プラスチックレンズの研削
用の砥石に本発明を適用した例である。図１は砥石の全
体形状と砥粒層形成部分の一部を拡大して示す図であ
り、１は台金、２は砥粒層を形成した島状領域である。
図２において、３は砥粒、４はろう材である。この砥石
の製造手順はつぎの通りである。 ・台金１として外径１００ｍｍ、厚さ１７ｍｍの鉄製台
金を準備する。 ・砥粒３として＃１４０／１７０（平均粒径約１００μ
ｍ）のダイヤモンド砥粒を準備する。 ・台金１の砥粒層形成面に配列する直径３００μｍの円
形の島状領域２を設定する。 ・直径３００μｍの孔を孔の中心間距離７５０μｍ間隔
で千鳥状に配列したスクリーンを用いて、台金１上で有
機接着剤を塗布する。 ・この有機接着剤の上に砥粒を配置する。この状態で砥
粒は各島状領域２内に４個配置され、また隣接する島状
領域どうしの間に４５０μｍの長さのチップポケットが
存在し、各島状領域が中心間隔７５０μｍで千鳥状に配
列されたかたちとなる。 ・これを乾燥炉中で１２０℃、１時間乾燥させ、砥粒を
仮固定する。 ・三次元移動が可能なアプリケータ（吐出機）を用い
て、接着部にろう材（Ｔｉ−Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ）とバイ
ンダーの混合物を砥粒粒径の１／２の高さに塗布する。 ・これを非酸化性雰囲気中で１０００℃、１時間加熱
し、砥粒を台金に本固定する。 ・砥粒３の先端部分を約５μｍ研削除去（図３（ｃ）の
符号ｈ参照）して砥粒先端高さを揃える。

【００２１】このようにして、砥粒平均粒径の約３倍の
直径の円形の島状領域２内に４個のダイヤモンド砥粒３
が、砥粒平均粒径の約６０％の突出高さＨで、かつ砥粒
平均粒径の約０．４倍のチップポケット幅Ｗを有するよ
うに配置された研削砥石を製造した。この砥石（発明
品）と、同じ砥粒と台金を用いて前述した特開平１１−
９０８３４号公報記載の方法によって製造した砥石（比
較品１）および特開２０００−３４３４３６号公報記載
の方法によって製造した砥石（比較品２）について研削
試験を行った。両砥石の仕様のうち数値の異なる項目を
表１に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】〔試験条件〕 砥石周速度：１２５０ｍ／ｍｉｎ 被研削材 ：プラスチックレンズ（ガラス繊維含有） 研削方式 ：湿式

【００２４】表２に試験結果を示す。

【表２】 表２からわかるように、砥粒層を形成した島状領域を規
則配列し、かつ適正なチップポケットを形成した発明品
は、比較品１，２の砥石に比べて面粗度は向上し、切れ
味を示す消費電力の指数は約３０％向上している。

【００２５】さらに上記研削を続行して所定の仕上がり
条件通りに研削できた加工枚数は、発明品の砥石では１
００００枚以上であったが、比較品１の砥石では１０１
１枚、比較品２の砥石では１２１枚であった。発明品１
の砥石は、１００００枚研削後においても砥粒層面に切
粉の溶着、砥粒の脱落はみられなかった。比較品１の砥
石は１０１１枚研削後、砥粒の脱落が多くみられ、継続
使用が不可能となった。また、比較品２の砥石は１２１
枚研削後、切粉が溶着し加工が不安定となって継続使用
が不可能となった。

【００２６】

【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏する。

【００２７】（１）砥粒平均粒径の２．２〜３．５倍の
直径の円形の島状領域に複数個の砥粒をろう材により単
層に固着し、かつ島状領域を規則配列することによっ
て、研削液の供給と切粉の排出を良好にして目詰まりや
焼付きが発生せず、長期にわたって安定した加工精度と
切れ味が得られ、砥石の寿命も延長する。

【００２８】（２）隣接する島状領域どうしの間に最適
な大きさのチップポケットが形成されるように島状領域
を規則配列すること、および、隣接する砥粒どうしの間
に最適な大きさのチップポケットが形成されるように島
状領域内に砥粒を配置することにより、研削液の供給と
切粉の排出がより良好となり、切れ味がより向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態における研削砥石を示す斜
視図である。

【図２】 図１の研削砥石の砥粒の配設を拡大して示す
模式図であり、（ａ）は島状領域内の砥粒の配設を示す
図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

【符号の説明】

１ 台金 ２ 島状領域 ３ 砥粒 ４ ろう材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野々下 哲也 福岡県浮羽郡田主丸町大字竹野210番地 ノリタケダイヤ株式会社内 (72)発明者 井上 靖章 福岡県浮羽郡田主丸町大字竹野210番地 ノリタケダイヤ株式会社内 Ｆターム(参考） 3C063 AA02 AB03 BA24 BB02 BB24 BC02 BG07 CC09 FF20 FF23

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイヤモンド砥粒、ｃＢＮ砥粒などの砥
   粒を台金に一層配列してろう付けにより固着した研削砥
   石であって、砥粒の平均粒径が７５〜３００μｍであ
   り、砥粒平均粒径の２．２〜３．５倍の直径の円形の島
   状領域が規則的に配列され、各島状領域内に複数個の砥
   粒がろう材により固着され、かつ砥粒を固着したろう材
   の厚さが島状領域の外周側では砥粒平均粒径の０．１〜
   ０．７倍の厚さであり、内部は外周側のろう材厚さの
   １．１〜１．２倍の厚さである研削砥石。
2. 【請求項２】 隣接する島状領域どうしの間に、隣接す
   る両島状領域の中心を通る線上において島状領域の直径
   に対し０．７〜４倍の長さのチップポケットが形成され
   るように、島状領域が規則配列されている請求項１記載
   の研削砥石。
3. 【請求項３】 前記島状領域内の中心を通る線上におい
   て、砥粒平均粒径の０．２〜１倍の長さのチップポケッ
   トが一箇所以上形成されるように砥粒が配置されている
   請求項１または２記載の研削砥石。