JP2009166139A - ダイヤモンドドレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】単結晶ダイヤモンドの劈開部分が持つ切味を十分に発揮するドレッサを提供する。
【解決手段】複数の柱状の単結晶ダイヤモンドチップ４をボンド部５の表面に対して垂直に固着したダイヤモンドドレッサにおいて、前記複数の柱状の単結晶ダイヤモンドチップ４は、それぞれの先端面が同一面に配置されるようにボンド部５の表面から突出した突出部６を有し、前記先端面の外周縁部に劈開部分が形成されると共に、前記突出部６が被研削体と接触するときに、前記柱状の単結晶ダイヤモンドチップ４における劈開性の強い同一の結晶面がトラバース方向と交差する面と平行になるように揃えて固着されたことを特徴とするダイヤモンドドレッサ。突出部６の先端面の外周縁部の劈開部分７に存在する微小凹凸が切刃として機能することに加え、被研削体をドレッシングする際に突出部６の劈開が均等かつ連続的に起こるため、一定の切味が持続する。
【選択図】図４

Description

本発明は、複数の柱状の単結晶ダイヤモンドチップをボンド部の表面に対して垂直に固着したドレッシング部を有するダイヤモンドドレッサに関する。

従来、ビトリファイドボンドを使用した硬質の研削砥石のドレッシング（砥石の目立て、型直し）には、砥材にダイヤモンドを使用したドレッサ（以下、「ダイヤモンドドレッサ」と称す）を使用する。一般的には台金表面に粒状のダイヤモンド（ダイヤモンド砥粒）を埋設したドレッシング部を有し、回転している研削砥石の研削面にドレッシング部を押しつける形式のダイヤモンドドレッサが用いられている。しかしながら、このようなダイヤモンド砥粒を埋設した形式のダイヤモンドドレッサでは、ダイヤモンド砥粒がランダムに並ぶため、ダイヤモンド砥粒の摩耗が一様でないことに加え、ドレッシングの際の摩擦により、ダイヤモンド砥粒が脱粒し、研削砥石の研削面を粗くするため、研削砥石の研削面の精度がばらつくという問題がある。

一方、ダイヤモンドドレッサとして、長手方向において一様な断面形状を有する複数本の柱状の単結晶ダイヤモンドチップが適当な相互間隔を以て、固定用のボンド部に埋設され、該単結晶ダイヤモンドチップの先端面が露出している形式のものがある。

例えば、特許文献１には、長手方向に略同様な矩形断面を備えた柱状の単結晶ダイヤモンドチップ（以下、単に「単結晶ダイヤモンドチップ」ともいう。）を、その単結晶ダイヤモンドチップの先端面が露出した状態でドレッシング面の摩擦方向に沿って配設し、且つ、その矩形断面の対角線をそのドレッシング面の摩擦方向と略平行としたダイヤモンドドレッサが開示されている。また、特許文献２には、長手方向に略同様な矩形断面を備えた柱状の単結晶ダイヤモンドチップを、この単結晶ダイヤモンドチップの先端面が露出した状態でドレッシング面の摩擦方向に沿って配設し、且つ、その単結晶ダイヤモンドチップの側面を取り囲む周囲は、砥粒を所定の集中度で結合して構成したことを特徴とするダイヤモンドドレッサが開示されている。

このような形式のダイヤモンドドレッサは、単結晶ダイヤモンドチップの露出している先端面の突出長さができるだけ小さくなるように、固定用のボンド部に埋設されているため、単結晶ダイヤモンドチップの劈開による微細破壊が生じることないことから耐久性が高い。また、単結晶ダイヤモンドチップがボンド部に埋設されることで強固に固着しているため、砥石をドレスする際の摩擦によって単結晶ダイヤモンドチップが脱落することがない。さらには、一定形状の単結晶ダイヤモンドチップが規則配列されているため、このような形式のダイヤモンドドレッサは、研削砥石を精度よくドレッシングすることができる。

特許第３０３５４８６号公報 特許第２６１４６９４号公報

ところで、自動車のエンジン部分やエアコン部品のようなワークの深穴部の内面研磨用砥石には、ＣＢＮ砥粒をビトリファイドボンドで結合した円筒形の砥石部を、軸部に固定した研削砥石（以下、「円筒形研削砥石」と称す）が用いられる。図１０（ａ）に示されるように、円筒形研削砥石１０は砥石部１１の外径が１０ｍｍφ程度と小径であり、かつ、砥石部１１の外径に対して砥石部の長手方向の長さと軸部１２の長さが大きいため、撓みやすい性質を持つ。このような円筒形研削砥石のドレッシングには比較的ドレッシングに対する抵抗（ドレス抵抗）が小さいカップ型ロータリドレッサが使用されることが多い。図１０（ｂ）に単結晶ダイヤモンドチップが埋設された形式のカップ型ロータリドレッサ２０を使用して、円筒形研削砥石１０のドレッシングを行った例を示す。
カップ型ロータリドレッサ２０は、台金２１を回転駆動軸（図示せず）に装着し、全体を軸回転した状態で使用され、ドレッシング部２２を回転軸線１３を中心に回転している円筒形研削砥石１０に圧接させ、円筒形研削砥石１０あるいはカップ型ロータリドレッサ２０を、被研削体の回転軸線１３と平行な方向（トラバース方向）にトラバースさせることで、円筒形研削砥石１０のドレッシングを行う。

しかしながら、円筒形研削砥石１０は撓みやすいため、円筒形研削砥石１０の砥石部１１に、ボンド部２４に単結晶ダイヤモンドチップ２３が埋設されたドレッシング部２２を押しつけると円筒形研削砥石１０が撓み、ドレッシング部２２を砥石部１１に圧接させることができないため、精度よくドレッシングが行えないのが実状である。
この円筒形研削砥石の撓み現象を回避するためには、ドレッシングを行う際にドレッサを円筒形研削砥石に押しつける圧力が小さくても十分にドレッシングが行えればよい。
砥石のドレッシングにおいて、ドレッサの切味がよいほどドレッサを被研削体（砥石）に押しつける力が小さくなるので、高精度なドレッシングを行うことができる。このような背景から、特に切味がよいドレッサの開発が望まれている。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、単結晶ダイヤモンドの劈開部分には微小な凹凸が存在し、この微小な凹凸が鋭利な切刃として機能することを見いだし、劈開部分を有効に使用することを考えた。
しかしながら、特許文献１，２記載されている、従来の単結晶ダイヤモンドチップをボンド部に埋設した形式のダイヤモンドドレッサでは、単結晶ダイヤモンドチップの先端面の外周縁部がボンドで保護されている構成であるため、単結晶ダイヤモンドチップの劈開がほとんど起こらない。そのため、単結晶ダイヤモンドの劈開部分に存在し鋭利な切刃として機能する微小な凹凸を有効に利用することができない。

そこで本発明は、単結晶ダイヤモンドチップの劈開部分を切刃として十分に機能させることができるダイヤモンドドレッサを提供することを目的とする。

本発明のダイヤモンドドレッサは、複数の柱状の単結晶ダイヤモンドチップをボンド部の表面に対して垂直に固着したダイヤモンドドレッサにおいて、前記複数の柱状の単結晶ダイヤモンドチップは、それぞれの先端面が同一面に配置されるようにボンド部の表面から突出した突出部を有し、前記先端面の外周縁部に劈開部分が形成されると共に、前記突出部が被研削体と接触するときに、前記柱状の単結晶ダイヤモンドチップにおける劈開性の強い同一の結晶面がトラバース方向と交差する面と平行になるように揃えて固着されたことを特徴とする。

このような構成とすれば、単結晶ダイヤモンドチップの先端面が同一面に配置されるようにボンド部の表面から突出した突出部が設けられているため、ドレッシングの際に被研削体（ドレッシング対象となる砥石）にダイヤモンドドレッサを圧接させたときに、被研削体を均等な押圧力で研削することができる。さらに単結晶ダイヤモンドチップの先端面外周縁部に切刃として機能する微小な凹凸を有する劈開部分が設けられているため、ダイヤモンドドレッサを強く押しつけることなく被研削体を精度よくドレッシングすることができる。

加えて、単結晶ダイヤモンドチップの突出部を被研削体と圧接するとき（ドレッシング時）に、単結晶ダイヤモンドチップにおける劈開性の強い同一の結晶面がトラバース方向と交差する面と平行になるように揃えて固着されているため、常に劈開性が強い同一の結晶面がトラバース方向で被研削体と接触する。その結果、被研削体との間に生じる強い摩擦によって、単結晶ダイヤモンドチップの劈開性が強い同一の結晶面での劈開が連続して起こるため、一定の切味が持続する。ここで、「トラバース方向」とは、ダイヤモンドドレッサを被研削体に接触させ、トラバース（横送り）する方向を意味する。

なお、前記劈開性の強い同一の結晶面には（１１１）面、（２１１）面及び（１１０）面が挙げられる。特に（１１１）面は、劈開が起こりやすいことに加え、耐摩耗性が高いため好ましく選択される。

さらに、前記突出部の突出長さは０．０２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下であることが望ましい。突出部の突出長さが０．０２ｍｍ未満であると、ボンド部に保護されて単結晶ダイヤモンドチップの劈開が抑制され、０．３ｍｍより大きいと被研削体と圧接するときに折損が生じるため好ましくない。

また、前記突出部の先端面における前記劈開部分の割合が、前記柱状の単結晶ダイヤモンドチップの長手方向の断面積の２０％以上５０％以下であることが望ましい。
劈開部分の割合が２０％未満であると、特にダイヤモンドドレッサの使用初期の切味が不十分で精度の高いドレッシングを行うことができず、５０％を超えると機械強度が低下して、折損が生じるため好ましくない。

なお、「劈開部分の割合」とは、柱状の単結晶ダイヤモンドチップの長手方向の断面積（劈開部分形成前の先端面の面積と同一）と前記単結晶ダイヤモンドチップの先端面外周縁部に形成された劈開部分の面積の比である。また、この劈開部分の面積は、単結晶ダイヤモンドチップの長手方向の断面積と、劈開部分形成後の先端面における劈開していない部分の面積との差である。

さらに、前記単結晶ダイヤモンドチップの先端面及び外周縁部に、マイクロクラックを形成することが好ましい。
単結晶ダイヤモンドチップに形成されたマイクロクラックは切刃として作用するだけでなく、このマイクロクラックを起点として、次々と単結晶ダイヤモンドチップの劈開が起こるため、常にフレッシュな劈開部分が露出し、高い切味が持続する。また、突出部の外周面だけでなく、先端面にもマイクロクラックを形成すると、単結晶ダイヤモンドチップの切刃として機能する微小の凹凸の数が増え切味が増す。なお、本発明において「マイクロクラック」とは、大きさが数十μｍ程度のクラックを意味し、特に単結晶ダイヤモンドの表面だけでなく、内部にまで亀裂が生成しているものを指す。

また、前記マイクロクラックは、ブラスト処理により形成されることが望ましい。単結晶ダイヤモンドチップの表面にブラスト処理すると、単結晶ダイヤモンドチップの表面に微小の凹凸やマイクロクラックが形成される。

また、前記柱状の単結晶ダイヤモンドチップの長手方向の断面積が０．０４ｍｍ²以上１ｍｍ²以下であることが望ましい。断面積が０．０４ｍｍ²未満であると、被研削体（ドレッシング対象となる砥石）表面の凹凸を十分に研削できないため、ドレッシングによって被研削体の表面が平坦にならず、表面精度が低くなる。また、単結晶ダイヤモンドチップ自体の機械強度が低いため折損が生じやすくなる。一方、断面積が１ｍｍ²を超えると、単結晶ダイヤモンドチップと被研磨体との摩擦抵抗が大きくなり、被研磨体が撓むことでドレッシングがうまく行えないため好ましくない。

本発明のダイヤモンドドレッサは、切刃となる微少な凹凸を有する劈開部分が形成されているため、使用初期から高い切味を有する。さらに、本発明のダイヤモンドドレッサはドレッシング中にも劈開が適度に促進される構成であるため、高い切味が持続する。そのため、本発明のダイヤモンドドレッサは、特に切味が必要な砥石（例えば、小径長軸の円筒形研削砥石）のドレッシングに好適に使用することができる。

以下に、本発明に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、本発明の一実施形態として、図９（ａ）で示した内面研磨用の小径長軸の円筒形研削砥石のドレッシングに使用される、カップ型ロータリドレッサに単結晶ダイヤモンドを埋設したダイヤモンドドレッサの例を示すが、本発明はこの用途に限定されるものではない。

図１（ａ）は、本実施形態のカップ型ロータリドレッサ１の平面図、図１（ｂ）は、カップ型ロータリドレッサ１のＡ−Ａ断面図、図２は柱状の単結晶ダイヤモンドチップ（劈開部分形成前）と近傍の部分拡大断面図、図３（ａ）は四角柱状の単結晶ダイヤモンドチップ（劈開部分形成前）と近傍の部分拡大斜視図、図３（ｂ）はその平面図、図４（ａ）は柱状ダイヤモンドチップと近傍の部分拡大斜視図（劈開部分形成後）、図４（ｂ）はその平面図（劈開部分形成後）である。

カップ型ロータリドレッサ１は、有底略円筒状の台金２と、台金２の開放端側外周面全周上に設けられたドレッシング部３とで構成され、ドレッシング部３はメタルボンドからなるボンド部５と、ボンド部５に一定間隔で固着された複数の単結晶ダイヤモンドチップ４から構成される。

単結晶ダイヤモンドチップ４は、先端面の結晶方位が（１１０）面であり、かつ、長手方向の対向する側面の結晶方位が劈開性の強い（１１１）面及び（２１１）面であり、その長手方向の断面形状が正方形である単結晶ダイヤモンドチップである。なお、先端面の結晶方位が（２１１）面、長手方向の対向する側面の結晶方位が（１１１）面及び（１１０）面となる単結晶ダイヤモンドチップを使用することもできる。
また、単結晶ダイヤモンドチップ４の長手方向の長さＡ（図２参照）は２〜５ｍｍ程度であり、長手方向の断面の正方形の一辺の長さＢ（図２，図３（ｂ）参照）は、０．２〜１ｍｍの範囲で適宜決定される。
以下、長手方向の長さＡが２ｍｍで、先端面の結晶方位が（１１０）面で長手方向の対向する側面の結晶方位が劈開性の強い（１１１）面及び（２１１）面である単結晶ダイヤモンドチップ４を使用した場合について説明する。

この単結晶ダイヤモンドチップ４は、図３（ａ）に示すように、その一端がボンド部５の上面５ａから垂直に突き出した状態でボンド部５に埋設されている。また、単結晶ダイヤモンドチップ４のボンド部５の上面５ａから突出している部分である突出部６の突出長さが揃うように埋設されている。このような構成において、単結晶ダイヤモンドチップ４の先端面は（１１０）面であり、その外周側面は劈開性の強い（１１１）面及び（２１１）面である。なお、図３（ａ），（ｂ）に示すように本実施形態では、長手方向の対向する側面のうち、（１１１）面が、カップ型ロータリドレッサ１の接線方向と平行、すなわち、ボンド部５の側面５ｂと平行となるようにボンド部５に埋設されているが、（２１１）面がカップ型ロータリドレッサ１の接線方向と平行になるようにボンド部５に埋設されてもよい。

単結晶ダイヤモンドチップ４の突出部６の突出長さＣ（図２参照）は０．０２ｍｍ以上とする。これ未満であると、ボンド部５に保護されて、後述する劈開処理を行ったとしても単結晶ダイヤモンドチップ４の突出部の劈開が起こりづらい。なお、単結晶ダイヤモンドチップ４の突出長さＣが余り長いと折損しやすくなるため、０．３ｍｍまでが適している。

単結晶ダイヤモンドチップ４のボンド部５への埋設長さＡ−Ｃは１．７ｍｍ〜１．９８ｍｍである。単結晶ダイヤモンドチップ４の長さＡが短すぎると、ボンド部５への埋設長さが短くなり、ドレッシング中に単結晶ダイヤモンドチップ４がボンド部５から脱落してしまうので、埋設長さを長くする。

ボンド部５の幅Ｄは単結晶ダイヤモンドチップ４を強固に埋設するためにダイヤモンドチップの一辺の長さＢの２倍以上（本実施形態では１．５ｍｍ）ある。また、各単結晶ダイヤモンドチップ４の間隔Ｅは、ドレッシングを行う被研削体の硬度、大きさなどに合わせて決定すればよく、通常、０．４〜２ｍｍである。

また、本実施形態では長手方向の断面形状が四角形（正方形）の単結晶ダイヤモンドチップを用いているが、長手方向の断面形状は特に限定されず、三角形、六角形などの多角形、円形などでもよいが、加工のしやすさから四角形（特に正方形）が好ましい。また、断面形状の一辺の長さＢが０．２ｍｍ未満（断面積：０．０４ｍｍ²）であると強度が弱すぎてドレッシングを行ったときに折損しやすくなる。また、長さＢが１ｍｍ（断面積：１ｍｍ²）を超えるとドレッシングを行うときの摩擦抵抗が大きくなりすぎるため好ましくない。

図４は柱状の単結晶ダイヤモンドチップの先端面の外周縁部を劈開させた状態を示すものであり、突出部６の先端面の外周部には、劈開部分７が形成されている。劈開部分７には多数の微小な凹凸が存在し、この微小な凹凸のそれぞれ切刃として機能する。なお、突出部６の先端面における劈開部分の割合は、２０％以上５０％以下とするとドレッシング使用初期から十分な切味を有し、十分な耐久性を有する。劈開部分の割合が２０％未満であると、使用初期の切味が不十分で、精度の高いドレッシングを行うことができず、５０％を超えると機械強度が低下して、必要以上の劈開が起こり、単結晶ダイヤモンドチップ４が激しく減少する。なお、劈開部分７の形成方法として、硬質体の研削を行うことで単結晶ダイヤモンドチップの表面を機械的に破壊する方法があるが、後述するアルミナ砥粒を用いたブラスト処理は単結晶ダイヤモンドチップの外周部の全体（側部の四面と先端面）を均等に加工できるため効果的である。

また、上述したように本実施形態のカップ型ロータリドレッサ１では、単結晶ダイヤモンドチップ４の突出長さが揃うように形成されているため、個々の単結晶ダイヤモンドチップ４の先端面が同一面を形成し、個々の単結晶ダイヤモンドチップ４が均等に被研削体（円筒形研削砥石）に圧接するため、均等な押圧力でドレッシングを行うことができる。

図５（ａ）は本実施形態のカップ型ロータリドレッサ１を使用して小径長軸の円筒形研削砥石１０のドレッシングを行った場合を示す模式図（断面図）である。
以下、図５（ａ）に基づいて本実施形態のカップ型ロータリドレッサ１の使用形態を説明する。なお、カップ型ロータリドレッサ１の基本的な使用形態については図１０（ｂ）で説明した従来例と同様であるので省略する。

図５（ａ）において、カップ型ロータリドレッサ１のドレッシング部３を、円筒形研削砥石１０の砥石部１１に押しつけると単結晶ダイヤモンドチップ４の突出部６（図４参照）の先端面のみが砥石部１１に接触する。このように先端面のみが被研削体に接触する構成であるため、単結晶ダイヤモンドチップ４の先端面だけでなく、ボンド部５が砥石部１１に接触する従来例（図１０参照）と比較して、押圧力が小さくなる。
さらにこの先端面の外周縁部には、強い切味を有する劈開部分７（図４参照）が形成されているため、突出部６を砥石部１１に強く押しつけることなく十分にドレッシングを行うことができ、その結果、円筒形研削砥石１０の撓み現象が起こらない。
さらに突出部６は、常に劈開性の強い（１１１）面がトラバース方向と交差する面と平行になるように円筒形研削砥石１０と接触し、被研削体との間に生じる強い摩擦によって劈開が連続して起こるため、一定の切味が持続する。

また、カップ型ロータリドレッサは接触面積を小さくするため、台金を傾斜させて使用することも多いが、本実施形態のカップ型ロータリドレッサ１は突出部６が設けられているため、傾斜をさせても単結晶ダイヤモンドチップ４のみを被研削体である円筒形研削砥石１０の砥石部１１に押しつけることができる。

図６は本実施形態のダイヤモンドドレッサにおいて、ブラスト処理後の単結晶ダイヤモンドチップ４を示すものであり、（ａ）はブラスト処理後の単結晶ダイヤモンドチップと近傍の部分拡大斜視図、（ｂ）はその平面図である。ここで、ブラスト処理とは、ガラス、アルミナなどの硬質の粉末からなる研磨剤を高速で吹き付けて対象物表面を粗化する方法であって、ブラスト処理をすることにより、単結晶ダイヤモンドチップ４の突出部６の周面及び先端面に、マイクロクラックを形成することができる。
このように形成されたマイクロクラックは、それ自身が切刃として作用するだけでなく、ドレッシングを行うときには、このマイクロクラックを起点として、次々と単結晶ダイヤモンドチップ４の劈開を引き起こす。そのため、常にフレッシュな劈開部分が露出するため、ブラスト処理を行ったダイヤモンドドレッサは高い切味が持続する。また、突出部の外周面だけでなく、先端面にもマイクロクラックが形成され切刃として機能するため、全体の切味が向上する。
さらに、ダイヤモンドドレッサ使用中にマイクロクラックが少なくなり、劈開が起こりづらくなったときに再度、ブラスト処理を行うと、マイクロクラックが形成され再び劈開が促進するため、ダイヤモンドドレッサの切味を回復させることができる。

このように、図３に示す新品の単結晶ダイヤモンドチップ４の全体をブラスト処理して図５のように劈開部分とマイクロクラックを形成することにより、使用初期から切味のよいカップ型ロータリドレッサが得られる。なお、本実施形態では、ボンド部５にダイヤモンドチップ４を埋設したのちにブラスト処理を行ったが、事前にブラスト処理を行ったダイヤモンドチップ４をボンド部５に埋設してもよい。

発明品としての四角柱状の単結晶ダイヤモンドチップと、比較品としての四角柱状の多結晶ダイヤモンドチップを本発明の実施形態に係るカップ型ロータリドレッサに固着してブラスト処理を行い、ダイヤモンドチップ先端面の外周面に劈開部分を形成した。

以下に使用したダイヤモンドチップ及びカップ型ロータリドレッサの寸法を示す。（Ａ〜Ｅは図２及び図３を参照）

「ダイヤモンドチップ、カップ型ロータリドレッサの寸法」
柱状ダイヤモンドチップ ：四角柱状
長手方向の長さＡ ：２ｍｍ，
断面の一辺の長さＢ ：０．５ｍｍ（略正方形）
突出長さＣ ：０〜０．３ｍｍ
ボンド部の幅Ｄ ：１．５ｍｍ
ダイヤモンドチップの間隔Ｅ：１．５ｍｍ
ドレッサ外径 ：５０ｍｍφ
ダイヤモンドチップの本数 ：８０本

「ブラスト処理条件」
研磨剤：ＷＡ （粒度 ６０〜２４０メッシュ）
噴霧圧力：２〜４ｋｇ／ｃｍ²
処理時間：１〜５分

それぞれのダイヤモンドチップ先端面表面を電子顕微鏡によって観察した結果を図７に示す。図７（ａ）に示されるように単結晶ダイヤモンドチップ（発明品）では、無数のマイクロクラック（図中の黒線で囲まれた部分）が観察された。これらのマイクロクラックは単結晶ダイヤモンドチップの表面だけでなく、μｍオーダーで内部にも形成されている。なお、このマイクロクラックはブラスト処理前の単結晶ダイヤモンドチップ（図示せず）には観察されなかったことから、ブラスト処理により形成されたことは明らかである。一方、図７（ｂ）に示されるように多結晶ダイヤモンドチップ（比較品）の表面には、マイクロクラックは観察されなかった。
なお、電子顕微鏡観察は、先端面の中心近傍だけでなく外周部分（いわゆる劈開部分）について行ったが、単結晶ダイヤモンドチップにはマイクロクラックが観察され、多結晶ダイヤモンドチップにはマイクロクラックは観察されなかった。

次に、ブラスト処理を行った単結晶ダイヤモンドチップと、ブラスト処理を行っていない単結晶ダイヤモンドチップがボンド部に埋設されたカップ型ロータリドレッサについてそれぞれのドレッシング性能の関係を比較した。

試験条件は以下の通りである。
ドレッシング対象物：円筒形研削砥石
ＣＢＮ砥粒（２００／２３０メッシュ）
ビトリファイドボンド（ＣＢＮ２００Ｍ１８０ＶＮ１）
砥石部（外径：８ｍｍφ，長さ：２５ｍｍ）
軸（外径：６ｍｍφ，長さ：５０ｍｍ）
送り速度 ：円筒形研削砥石１回転当り；０．０３ｍｍ
切り込み深さ ：２μｍ
切り込み回数 ：５パス
ドレッサ周速 ：８００ｍ／ｍｉｎ
円筒形研削砥石周速：２０００ｍ／ｍｉｎ

円筒形研削砥石で研削したワーク ：鋳鉄材（穴径：１０ｍｍφ，長さ：３０ｍｍ）

ブラスト処理を行っていない単結晶ダイヤモンドチップを使用したカップ型ロータリドレッサを使用して、円筒形研削砥石のドレッシングを行うと、ドレッシング初期の切味が悪く、ドレッシングを続けると更に切味が悪くなり、円筒形研削砥石の軸が大きく撓み、ドレッシングを行うことができなくなった。そのため、ドレッシング処理後に得られた円筒形研削砥石の円筒度（表面平坦性）が悪く、この円筒形研削砥石を使用してワークを精度よく研削することができなかった。

一方、ブラスト処理を行った単結晶ダイヤモンドチップを使用したカップ型ロータリドレッサで円筒形研削砥石のドレッシングを行うと、使用初期から円筒形研削砥石のドレッシングを良好に行うことができた。すなわち、ブラスト処理によって形成された劈開部分に存在する微小な凹凸が切刃として有効に機能していることがわかる。また、ドレッシングを続けてもドレッサの切味が持続した。その結果、ドレッシング処理後の円筒形研削砥石の円筒度は非常に良く、この円筒形研削砥石を用いると、ワークを精度よく研削することができた。

次にブラスト処理を行った単結晶ダイヤモンドチップを使用したカップ型ロータリドレッサを使用して円筒形研削砥石を使用して、単結晶ダイヤモンドチップの突出部分についてのパラメータ（劈開部分の割合、突出長さ）を変化させて、ドレッシング性能を評価した。

図８は、柱状の単結晶ダイヤモンドチップの突出部の先端面における劈開部分の割合と、円筒形研削砥石をドレッシングした時のドレス抵抗の関係を示す図であり、図９は柱状の単結晶ダイヤモンドチップの突出長さと、円筒形研削砥石をドレッシングした時のドレス抵抗の関係を示す図である。なお、劈開部分は、ブラスト処理を行うことによって形成され、その劈開部分の割合は処理条件（噴霧圧力、処理時間）を適当にすることで制御した。また、図８，９においてドレス抵抗とは、使用したカップ型ロータリドレッサを回転させるモーターに加わる電力値（負荷）であり、電力が低いほどドレッサに負荷がかかっていないことを意味し、ドレッシングに対する抵抗が低い（すなわち、切味がよい）ことを意味する。

図８において、劈開部分の割合が１０％までは、ブラスト処理なし（劈開部分の割合：０％）と同様に研削時のドレス抵抗が高く、ドレッシング処理後に得られた円筒形研削砥石の円筒度（表面平坦性）が悪かった。
劈開部分の割合が１０％を超えるとドレス抵抗が著しく低下し、２０％ではブラスト処理なしのドレス抵抗の半分以下となり、さらに劈開部分の割合が増加するにしたがってドレス抵抗は低下した。しかしながら、劈開部分の割合が５０％を超えると一部の単結晶ダイヤモンドチップの折損が確認され、６０％を超えると多数の単結晶ダイヤモンドチップに折損が発生した。結果として、劈開部分の割合が２０から５０％の場合はドレス抵抗が低く、安定してドレッシングを行うことができ、ドレッシング後の円筒形研削砥石は全体として円筒度（表面平坦性）が良く、その表面を顕微鏡観察すると、ビトリファイドボンドに固着されたＣＢＮ砥粒には均等な凹凸が形成されていた。

図９において、単結晶ダイヤモンドチップの突出長さが０．０２ｍｍまでは突出長さが増えるに従い、ドレス抵抗が著しく減少し、０．０５ｍｍ以上でほぼ一定の値を示した。突出長さが０．０２ｍｍ以下の場合ではドレス抵抗が安定しなかった理由として、突出長さが小すぎて、ダイヤモンドチップの劈開を進行させることができないためであると考えられる。なお、突出長さが０．３ｍｍを超えると折損が多量に発生した。

柱状の単結晶ダイヤモンドチップの長手方向の断面積と加工精度の関係を評価した。評価方法として、単結晶ダイヤモンドチップの長手方向の断面の一辺の長さＢ（図３（ｂ）参照）を変化させ、単結晶ダイヤモンドチップの長手方向の断面積Ｓを変化させたときの被研削体（円筒形研削砥石）の表面平坦性と表面微小凹凸性を調べた。
ここで、表面平坦性は面粗さ計で測定した処理後の円筒形研削砥石の輪郭精度であり、表面微小凹凸性は顕微鏡観察によって評価した、円筒形研削砥石に固着されたＣＢＮ砥粒にドレッシングによって形成された凹凸の均一性である。結果を表１に示す。

柱状の単結晶ダイヤモンドチップの一辺の長さＢが０．１〜０．８ｍｍ（断面積Ｓ：０．０１〜０．６４ｍｍ²）の場合、ドレス抵抗が小さくドレッシングをスムーズに行うことができた。一方で、Ｂが１ｍｍ（断面積Ｓ：１ｍｍ²）になると若干ドレス抵抗が増し、１．２ｍｍ（断面積Ｓ：１．４４ｍｍ²）になるとドレス抵抗が大きくなり、円筒形研削砥石に撓みうまくドレッシングを行うことができなかった。
面粗さ計でドレッシング後の円筒形研削砥石の表面を評価すると、Ｂが０．２〜１ｍｍ（断面積Ｓ：０．２５〜１ｍｍ²）では表面が平坦であったのに対し、０．１ｍｍ（断面積Ｓ：０．０１ｍｍ²）では円筒形研削砥石の表面に若干の凹凸が確認され、１．２ｍｍ（断面積Ｓ：１．４４ｍｍ²）ではドレッシングを行う前とあまり差がなかった。
ドレッシング後の円筒形研削砥石に固着されたＣＢＮ砥粒の表面を顕微鏡観察すると、Ｂが０．１〜０．５ｍｍでは、ＣＢＮ砥粒の表面に均一な凹凸が形成されていることが確認された。一方、０．８ｍｍ、１ｍｍになると凹凸形状の均一性が低下し、撓みが生じた１．２ｍｍでは凹凸形状がほとんど形成されていなかった。
従って、単結晶ダイヤモンドチップの一辺の長さＢが０．２〜１ｍｍ（断面積Ｓ：０．０４〜１ｍｍ²）では、被研削体の表面平坦性及び被研削体の表面微小凹凸性が共によかった。

本発明は、単結晶ダイヤモンドが持つ切味を十分に発揮するドレッサを提供する技術として、特に被研削体とドレッサとの接触圧力を大きくすることが望ましくない研削加工の分野において好適に利用することができる。

（ａ）は本発明の実施の形態に係るカップ型ロータリドレッサの平面図、（ｂ）は（ａ）におけるカップ型ロータリドレッサのＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施の形態に係る単結晶ダイヤモンドチップ近傍の部分拡大断面図である。 本発明の実施の形態に係る単結晶ダイヤモンドチップとボンド部近傍を示すものであり、（ａ）は単結晶ダイヤモンドチップと近傍の部分拡大斜視図、（ｂ）はその平面図である。 本発明の実施の形態に係る単結晶ダイヤモンドチップの外周部が劈開した状態を示すものであり、（ａ）は単結晶ダイヤモンドチップと近傍の部分拡大斜視図、（ｂ）はその平面図である。 本発明の実施の形態に係るカップ型ロータリドレッサを使用して小径長軸の円筒形研削砥石のドレッシングを行った場合を示す模式図（断面図）、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るカップ型ロータリドレッサを傾斜さえて使用する場合を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る単結晶ダイヤモンドチップの外周部の全体にブラスト処理を行った状態を示すものであり、（ａ）は単結晶ダイヤモンドチップと近傍の部分拡大斜視図、（ｂ）はその平面図である。 ブラスト処理を行った単結晶ダイヤモンドチップの電子顕微鏡像であり、（ａ）は単結晶ダイヤモンドチップ（発明品）、（ｂ）は多結晶ダイヤモンドチップ（比較品）である。 柱柱状の単結晶ダイヤモンドチップの突出部の先端面における劈開部分の割合と、円筒形研削砥石をドレッシングした時のドレス抵抗の関係を示す図である。 柱状の単結晶ダイヤモンドチップの突出長さと、円筒形研削砥石をドレッシングした時のドレス抵抗の関係を示す図である。 （ａ）は内面研磨用砥石に使用される小径長軸の円筒形研削砥石の模式図、（ｂ）は（ａ）における円筒形研削砥石を従来のカップ型ロータリドレッサを使用してドレッシングを行った場合の模式図（断面図）である。

符号の説明

１，２０ カップ型ロータリドレッサ
２，２１ 台金
２ａ 中心部
２ｂ 回転軸線
３，２２ ドレッシング部
４，２３ 単結晶ダイヤモンドチップ
５，２４ ボンド部
５ａ 表面
５ｂ 側面
６ 突出部
７ 劈開部分
８ マイクロクラック
１０ 円筒形研削砥石
１１ 砥石部
１２ 軸部
１３ 回転軸線

Claims (6)

1. 複数の柱状の単結晶ダイヤモンドチップをボンド部の表面に対して垂直に固着したダイヤモンドドレッサにおいて、
   前記複数の柱状の単結晶ダイヤモンドチップは、
   それぞれの先端面が同一面に配置されるようにボンド部の表面から突出した突出部を有し、
   前記先端面の外周縁部に劈開部分が形成されると共に、
   前記突出部が被研削体と接触するときに、前記柱状の単結晶ダイヤモンドチップにおける劈開性の強い同一の結晶面がトラバース方向と交差する面と平行になるように揃えて固着されたことを特徴とするダイヤモンドドレッサ。
2. 前記突出部の突出長さは０．０２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のダイヤモンドドレッサ。
3. 前記柱状の単結晶ダイヤモンドチップの長手方向の断面積に対する前記劈開部分の割合が、２０％以上５０％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のダイヤモンドドレッサ。
4. 前記柱状の単結晶ダイヤモンドチップの先端面及び外周縁部に、マイクロクラックを形成したことを特徴とする請求項１から３のいずれかの項に記載のダイヤモンドドレッサ。
5. 前記マイクロクラックは、ブラスト処理により形成されたことを特徴とする請求項４に記載のダイヤモンドドレッサ。
6. 前記柱状の単結晶ダイヤモンドチップの長手方向の断面積が０．０４ｍｍ²以上１ｍｍ²以下であることを特徴とする請求項１から５のいずれかの項に記載のダイヤモンドドレッサ。