JP2010058183A

JP2010058183A - ドレッシングボード及びその製造方法

Info

Publication number: JP2010058183A
Application number: JP2008223991A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kimura; 健一木村; Yasuyuki Takahashi; 保行高橋
Original assignee: Read Co Ltd
Current assignee: Read Co Ltd
Priority date: 2008-09-01
Filing date: 2008-09-01
Publication date: 2010-03-18

Abstract

【課題】超砥粒ブレードをドレッシングした際に、より効率的に遊離砥粒を発生させることができ、ブレードの超砥粒の刃先にダメージを与えずに、均一且つ十分な超砥粒の突き出し量を確保することが可能なドレッシングボード及びその製造方法を提供する。
【解決手段】結合材３中に、砥粒としての研磨材２の粉末が略均一に分散させた状態で保持されて成るドレッシングボード１において、上記結合材３を、熱硬化性樹脂を炭化焼成することにより得られるアモルファスカーボンで形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、セラミック、金属又はその複合材料等から成るワークを研削加工する超砥粒ブレードをドレスするためのドレッシングボードに関するものである。

従来より、セラミック、金属又はその複合材料等から成るワークを研削加工するための超砥粒ブレードにおいては、その研削効果を十分に発揮させるため、その使用開始時又はワークの研削途中に、ドレッシングボードでドレッシングすることが通常行われている。
ところで、このようなドレッシングボードとしては、砥粒としてのアルミナ粉末や炭化珪素粉末等から成る研磨材を、ガラスや樹脂（レジン）から成る結合材中に保持させたものが知られており（特許文献１参照）、ドレッシングにあたっては、上記超砥粒ブレードで当該ドレッシングボードを加工して上記研磨材の遊離砥粒を生じさせることにより、上記ブレードにおける超砥粒の刃先を整えたり突き出し量を確保している。

しかしながら、上記従来のドレッシングボードにおいては、上記結合材としてガラスを使用した場合、ガラスの特性上、軟化すると偏析を生じ、研磨材を保持する結合強度にばらつきが発生するため、均一なドレッシング効果が得られ難く、また、ドレッシング時の摩擦により超砥粒の刃先にダメージを与え易いという問題点があった。一方、上記結合材として樹脂を使用した場合、目詰まりを生じ易いため有効なドレッシングが行えず、また、上記ガラス結合材と同様に、超砥粒の刃先にダメージを与え易いという問題点があった。
特開２００６−２１８５７１号公報

本発明は、このような従来の問題点を解消するために為されたもので、その技術的課題は、超砥粒ブレードをドレッシングした際に、より効率的に遊離砥粒を発生させることができ、ブレードの超砥粒の刃先にダメージを与えずに、均一且つ十分な超砥粒の突き出し量を確保することが可能なドレッシングボード及びその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係るドレッシングボードは、砥粒としての研磨材を、結合材中に略均一に分散させて保持させることにより形成されていて、上記結合材がアモルファスカーボンから成ることを特徴とするものである。
ここで、当該ドレッシングボードにおいては、上記研磨材が酸化アルミニウム、炭化珪素、酸化珪素、酸化セリウムの中から選択した一種又は複数種の組合せから成ることが望ましく、また、好ましくは、砥粒率が２０〜９５ｖｏｌ％である。

一方、上記本発明に係るドレッシングボードの製造方法は、熱硬化性樹脂を有機溶剤に溶解した結合材前駆体に対し、砥粒としての研磨材を混合して略均一に分散させる混合工程と、該混合工程で得られた生成物を、上記有機溶剤を揮発させると共に、上記熱硬化性樹脂を圧力下で熱硬化させることにより、所定形状に成形する圧縮成形工程と、該圧縮成形工程で得られた生成物を真空あるいは不活性ガス雰囲気中において炭化焼成することにより、上記熱硬化性樹脂をアモルファスカーボン化させて結合材と成し、該結合材中に上記研磨材を略均一に分散させた状態で保持させる焼成工程とを含むことを特徴としている。

ここで、当該ドレッシングボードの製造方法においては、上記研磨材が酸化アルミニウム、炭化珪素、酸化珪素、酸化セリウムの中から選択した一種又は複数種の組合せから成ることが望ましく、また、好ましくは上記焼成工程で得られた焼成体の砥粒率が２０〜９５ｖｏｌ％である。さらに、上記焼成工程における焼成温度は４００〜１４００℃であることが望ましい。

本発明によれば、砥粒としての研磨材を、アモルファスカーボンから成る結合材中に略均一に分散させて保持させたため、超砥粒ブレードをドレッシングした際に、効率的に遊離砥粒を発生させることができ、ブレードの超砥粒の刃先にダメージを与えることなく、均一且つ十分な超砥粒の突き出し量を確保することが可能となる。

以下に、本発明に係るドレッシングボード及びその製造方法について、図１〜図３を用いて詳細に説明する。

図１に示すように、本発明に係るドレッシングボード１は、砥粒としての研磨材２と、アモルファスカーボンから成る結合材３とにより構成されており、該結合材３中に上記研磨材２の粉末が略均一に分散させた状態で保持されている。
上記研磨材２は、粒径が好ましくは約８〜１６μｍ程度の粉末状のもので、酸化アルミニウム（アルミナ）、炭化珪素、酸化珪素、及び酸化セリウムの中から選択された一種、又は複数種の組合せから成っていることが望ましい。ただし、本発明において、研磨材の粒径や材料については、特に上記のものに限定されるものではない。

一方、上記結合材３は、例えばフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を、真空あるいは不活性ガス中において高温下で炭化焼成することにより形成されたもので、非晶質構造を有している。
このとき、上記ドレッシングボード１全体に占める研磨材２の体積割合すなわち砥粒率は、特に限定されるものではないが、好ましくは約２０〜９５ｖｏｌ％である。ただし、ドレッシング効率を考慮した場合、当該砥粒率はより大きいことが望ましい。

このような構成を具備したドレッシングボード１によれば、砥粒としての研磨材２を、アモルファスカーボンから成る結合材３中に、略均一に分散させて保持させたため、超砥粒ブレードをドレッシングした際に、遊離砥粒を効率的に発生させることができると共に、ブレードの超砥粒の刃先にダメージを与えることがない。

すなわち、結合材３としてのアモルファスカーボンが非晶質構造であることから、結合材３による研磨材２の結合強度（研磨材２の保持力）をばらつき無く略均一化することができる。そのため、超砥粒ブレードをドレッシングする際に、該ブレード周りに遊離砥粒を偏りなく略均一に発生させることができる。また、アモルファスカーボンは低摩擦係数であるため、ドレッシング中に超砥粒の刃先が結合材３に当たっても、当該刃先がダメージを受けることもない。したがって、ドレッシングの結果、当該超砥粒の均一且つ十分な突き出し量を確保することが可能となる。

次に、図２を用いて上記ドレッシングボード１の製造方法について説明する。
当該ドレッシングボード１の製造方法は、上記研磨材２の粉末、上記熱硬化性樹脂の粉末及び揮発性の有機溶剤を混合する混合工程４と、該混合工程４で得られた生成物を、上記有機溶剤を揮発させると共に、上記熱硬化性樹脂を圧力下で熱硬化させることにより、所定の形状に成形する圧縮成形工程５と、該圧縮成形工程５で得られた生成物を真空あるいは不活性ガス雰囲気中において炭化焼成する焼成工程６とを有している。

具体的には、上記混合工程４においては、熱硬化性樹脂の粉末を揮発性の有機溶剤に溶解させた結合材前駆体に対し、研磨材２の粉末を略均一に分散させる。上記有機溶剤としては、例えば上記熱硬化性樹脂がフェノール樹脂である場合、エチルアルコールが好適に用いられるが、特にそれに限定されるものではない。
このように、この混合工程４では、熱硬化性樹脂を有機溶剤で液状化して結合材前駆体とするため、当該結合材前駆体に対する研磨材２の含有率が高くても、該研磨材２を該結合材前駆体中に略均一に分散させることができる。そして、その結果、ドレッシングボード１における砥粒率をより高めることができ、高効率なドレッシングが可能となる。

また、上記圧縮成形工程５においては、まず、上記混合工程４で得られた生成物すなわち熱硬化性樹脂、研磨材及び有機溶剤の混合物について、該有機溶剤を完全に揮発させることにより、上記熱硬化性樹脂と研磨材との混合粉末を回収する。次に、回収した混合粉末を金型に充填し、上記熱硬化性樹脂の熱硬化温度及び所定圧力の条件下で圧縮成形することにより、上記混合粉末を固体化して所定形状に形成した圧縮成形体を得る。

さらに、上記焼成工程６においては、上記圧縮成形工程５で得られた生成物すなわち上記圧縮成形体のうち、熱硬化性樹脂を炭化焼成によりアモルファスカーボン化することで結合材３を形成する。その結果、該結合材３中に上記研磨材２を略均一に分散させた状態で保持させたドレッシングボード１を得ることができる。

まず、平均粒径２０μｍのフェノール樹脂（商品名：エアウォーター製ベルパール）粉末１５ｖｏｌ％、及び、粒径が８〜１６μｍのアルミナ粉末８５ｖｏｌ％に対して、上記フェノール樹脂との重量比が１００ｗｔ％（すなわち、フェノール樹脂と同重量）のエチルアルコールを加えて混合し、液状化したフェノール樹脂（結合材前駆体）中にアルミナ粉末を略均一に分散させた。

次に、エチルアルコールを完全に蒸発させて、フェノール樹脂粉末とアルミナ粉末との混合粉末を回収した。そして、この混合粉末を金型に充填し、温度が約２００℃、圧力が約２５０ｋｇｆ／ｃｍ^２の条件下で約１時間保持することにより、該混合粉末を固体化させた圧縮成形体を得た。

さらに、得られた圧縮成形体を真空炉中において、温度が約９００℃、圧力が１×１０^−４ｔｏｒｒの条件下で熱処理（炭化焼成）することにより、該圧縮成形体のうちフェノール樹脂をアモルファスカーボン化させた焼成体すなわちドレッシングボード１を得た。このとき、得られたドレッシングボード１の砥粒率は、焼成後の収縮率から、８７ｖｏｌ％であった。

続いて、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、得られたドレッシングボード１を使用して、ダイヤモンドブレード７のドレッシングを行った。
当該ダイヤモンドブレード７は、直径が１００ｍｍ、内径が４０ｍｍ、厚さが０．１ｍｍに形成されたもので、ダイヤモンド砥粒の粒径が８〜１６μｍ、ダイヤモンド砥粒の体積比が２５ｖｏｌ％、結合材が８０ｗｔ％銅−２０ｗｔ％錫から成る合金であった。

そして、該ダイヤモンドブレード７を、突き出し量ａが２．０ｍｍとなるようにステンレススペーサ８で調整し、フランジ９に組み込んだ後、図示しないスライサーに取り付け、得られたドレッシングボード１を、回転数ωが１００００ｒｐｍ、送り速度ｖが６０ｍｍ／ｍｉｎ、切り込み量ｂが１．０ｍｍの条件下で加工することにより、ドレッシングを行った。
ドレッシング後、ダイヤモンドブレード７の外周部を顕微鏡で観察したところ、ダイヤモンド砥粒の脱落はなく、結合材表面からのダイヤモンド砥粒の平均突き出し量、すなわち平均砥粒突き出し量は３．３μｍであった。なお、ドレッシング後の砥粒突き出し量は、全体に亘って略均一であった。

次に、上記本発明の実施例に対する比較例として、ＳｉＯ_２、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＮａＯ、及びＫ_２Ｏの混合物から成るガラス質の結合材中に、粒径が８〜１６μｍのアルミナ粉末から成る砥粒としての研磨材を、分散・保持させることにより形成されたドレッシングボードを準備した。このとき、当該比較例に係るドレッシングボードにおける砥粒率は５０ｖｏｌ％であった。

続いて、当該比較例に係るドレッシングボードを使用して、上記実施例と同じダイヤモンドブレードを、上記実施例と同じ方法及び条件下で加工することにより、ドレッシングを行った。
ドレッシング後、ダイヤモンドブレードの外周部を顕微鏡で観察したところ、一部のダイヤモンド砥粒の脱落が確認され、結合材表面からのダイヤモンド砥粒の平均突き出し量、すなわち平均砥粒突き出し量は１．８μｍであった。また、ドレッシング後の砥粒突き出し量は、上記実施例の結果と比較して一部に偏りが見られた。

さらに、上記ドレッシング後の各ダイヤモンドブレードを使用して、アルミナ・チタンカーバイドを研削した結果、実施例のものは比較例のものの１．５倍の速さで加工することができた。
以上の試験結果より、本発明に係るドレッシングボードでダイヤモンドブレードをドレッシングすることにより、研磨材の遊離砥粒をより効率的に発生させて、ダイヤモンド砥粒の刃先にダメージを与えることなく、十分な砥粒突き出し量を確保できることが確認された。

本発明に係るドレッシングボードを示す概略的な斜視図である。本発明に係るドレッシングボードの製造方法を示す流れ図である。試験装置の概略的な正面図である。試験装置の概略的な側面図である。

符号の説明

１ドレッシングボード
２研磨材
３結合材
４混合工程
５圧縮成形工程
６焼成工程

Claims

砥粒としての研磨材を、結合材中に略均一に分散させて保持させることにより形成されていて、上記結合材がアモルファスカーボンから成る、
ことを特徴とするドレッシングボード。
上記研磨材が酸化アルミニウム、炭化珪素、酸化珪素、酸化セリウムの中から選択した一種又は複数種の組合せから成る、
ことを特徴とする請求項１に記載のドレッシングボード。
砥粒率が２０〜９５ｖｏｌ％である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のドレッシングボード。
熱硬化性樹脂を有機溶剤に溶解した結合材前駆体に対し、砥粒としての研磨材を混合して略均一に分散させる混合工程と、
該混合工程で得られた生成物を、上記有機溶剤を揮発させると共に、上記熱硬化性樹脂を圧力下で熱硬化させることにより、所定形状に成形する圧縮成形工程と、
該圧縮成形工程で得られた生成物を真空あるいは不活性ガス雰囲気中において炭化焼成することにより、上記熱硬化性樹脂をアモルファスカーボン化させて結合材と成し、該結合材中に上記研磨材を略均一に分散させた状態で保持させる焼成工程とを含む、
ことを特徴とするドレッシングボードの製造方法。
上記研磨材が酸化アルミニウム、炭化珪素、酸化珪素、酸化セリウムの中から選択した一種又は複数種の組合せから成る、
ことを特徴とする請求項４に記載のドレッシングボードの製造方法。
上記焼成工程で得られた焼成体の砥粒率が２０〜９５ｖｏｌ％である、
ことを特徴とする請求項４又は５に記載のドレッシングボードの製造方法。
上記焼成工程における焼成温度が４００〜１４００℃である、
ことを特徴とする請求項４〜６の何れかに記載のドレッシングボードの製造方法。