JP2011016223A - 電着砥石の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電着砥石の製造工程において、マスキング工程を自動化、無人化できるだけでなく、微細で複雑なパターンのマスキングでも高能率に形成でき、しかも量産に十分に対応可能なものを提供する。
【解決手段】台金にインクジェット装置２を用いてマスキング部を形成する。マスキング部を形成するには、インクによる電気絶縁膜を台金４ａ表面に印刷する方法で実施する。マスキング部と非マスキング部は、一定のパターンにより形成することができる。インクによる電気絶縁膜を台金表面に印刷するに際して、台金の砥粒固着面の表面粗さは２０μｍＲｚ以内とすることが好ましい。特に微細なマスキング部のパターンを必要とするときには、１０μｍＲｚ以内であることがより好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、切れ味が極めて良好で、長寿命な電着砥石の製造方法に関するものである。

従来より電着砥石を製造するためには、めっき液中で金属製の台金表面に砥粒を堆積し、次に台金表面に砥粒を仮止めするためのめっきを行う。次にめっき液から台金を取り出して余分な砥粒を除去し、最後に肉盛りめっきを行い、砥粒を完全に台金に固着して電着砥石とする。ここで砥粒としては、ダイヤモンド、ＣＢＮ等の超砥粒が一般的に用いられる。電着砥石によって各種材料を切断加工したり、研削加工する場合には、その砥粒電着量とチップポケット（砥粒が固着されていないところ）の面積比率が電着砥石の寿命や加工能率大きく影響する。特に、アルミ合金、ニッケル合金、銅合金、鉄系合金、樹脂材料、ガラス、ＦＲＰ等を研削加工する際には、砥粒電着量が多すぎると、目づまり、溶着が発生して、加工面品位が低下し、ついには研削抵抗が急上昇して、加工の継続ができなくなることがあった。この対策として、砥粒電着量をコントロールして、最適なチップポケットを設けることが最も重要である。砥粒電着量をコントロールするには、台金を電気絶縁材料によりマスキングして、マスキング部分に砥粒が固着されないようにする方法が知られている。

例えば、マスキングの方法としては、ゴム製のマスキング部材を用いることが知られている。台金の両サイドをゴムで保持して、台金の外周部分だけに砥粒を電着するものである。（例えば、特許文献１参照）
別のマスキング方法として、以下のことが知られている。

まず、転写紙上に所望するマスキングパターンを、熱硬化性樹脂のインクで印刷し、これを常温で乾燥し、さらにインク全面にフィルムを張り付け、マスキングパターンを有するマスキングシートを作成する。このマスキングシートを専用液に浸漬し、インクをフィルムごと剥がし取り、台金の電着面に貼り付ける。そして乾燥炉などに入れてインクを乾燥硬化させて台金に焼き付け、その後、表面のフィルムだけを剥ぎとり、マスキングパターンを有する台金を得るものである。（例えば、特許文献２参照）
また別のマスキング方法として、以下のことが知られている。

合成樹脂製の網を用いるマスキング方法で、網の目開きが、めっき液が通過可能で、かつ砥粒よりも大きい網を用いる。網は例えば、ナイロン製のものを用いる。網を台金に固定するには、網の片面に接着剤を塗布して貼り付けるか、または輪ゴムで装着する。（例えば、特許文献３参照）
さらに別のマスキング方法として、スクリーン印刷により台金に電気絶縁膜を印刷するマスキング方法が知られている。（例えば、特許文献４参照）
また別のマスキング方法として、ディスペンサを用いて、粘度が１００〜７００Ｐａ・Ｓの紫外線硬化樹脂を塗布して電気絶縁膜を設けるマスキング方法が知られている。（例えば、特許文献５参照）

特開平１−２５２３６５号公報 特開平５−２８５８４６号公報 特開平７−２０５０３４号公報 特開平９−０６６４６８号公報 特開平９−２６２５１９号公報

しかしながら、これらの方法では所望のマスキングパターンを高能率に形成することは困難であった。

ゴム製のマスキング材では、細かいマスキングパターンを形成するのは極めて困難であり、しかも、ゴムと台金の境界にめっき液が浸透しない工夫が必要であり、生産能率が極めて低い。さらに量産には対応できない問題があった。

さらに、転写紙上にマスキングパターンをインクで印刷し、フィルムを張り付け、インクをフィルムごと剥がし取り、台金の電着面に貼り付け、表面のフィルムだけを剥ぎ取る方法は、マスキングシートを台金に貼付するのが難しく、さらに生産能率が低い問題があった。

さらに、合成樹脂製の網を用いるマスキング方法では、網を台金に密着させて貼付するのが難しく、生産能率が低い問題があった。さらに複雑なパターンを形成できない問題点もあった。

さらに、スクリーン印刷によりマスキングする方法では、スクリーンの版面を製造するのに工数がかかり、しかも、印刷されたインクの層が厚く、インクの除去に長時間を必要とする問題があった。

さらに、ディスペンサにより紫外線硬化樹脂を用いてマスキングする方法では、樹脂の粘性が高いため、微細なパターンのマスキングが困難であった。しかも、塗布された樹脂層が厚く、インクの除去に長時間を必要とする問題があった。

本発明は上記の問題点を解決することである。すなわち、本発明の目的は、電着砥石の製造工程において、マスキング工程を改善することにある。さらに詳しくは、マスキング工程を自動化、無人化できるだけでなく、微細で複雑なパターンのマスキングでも高能率に形成でき、しかも量産に十分に対応可能なものを提案することにある。

本発明は、台金と、台金に砥粒をめっきにより固着した電着砥石の製造方法であって、台金にインクジェット装置を用いてマスキング部を形成する工程と、非マスキング部に砥粒をめっきにより固着する工程とを含む電着砥石の製造方法である。

本発明は詳しくは、台金の表面粗さは、２０μｍＲｚ以内であることを特徴とする電着砥石の製造方法である。

本発明はより詳しくは、マスキング部の厚みは、１〜５０μｍであることを特徴とする電着砥石の製造方法である。

本発明は更に詳しくは、インクジェット装置に用いるインクの粘度は、２０℃において１０ｃｐｓ未満であることを特徴とする電着砥石の製造方法である。

本発明は更に詳しくは、インクジェット装置のノズルと上記台金との距離を調節する工程と、ノズルと上記台金とを相対的に移動させることによって、台金にマスキング部を形成する工程とを更に含む製造方法である。

更に、本発明は、ノズルと上記台金との距離を調節する手段と、ノズルと台金とを相対的に移動させる手段とを含む電着砥石の製造装置である。

本発明は、切れ味が極めて良好で、長寿命の電着砥石が得られる。更に、電着砥石のマスキング工程を自動化、無人化できるだけでなく、微細で複雑なパターンのマスキングでも高能率に形成でき、しかも量産に十分に対応できる効果が得られる。

本発明は、台金と、台金に砥粒をめっきにより固着した電着砥石の製造方法であって、台金にインクジェット装置を用いてマスキング部を形成する工程と、非マスキング部に砥粒をめっきにより固着する工程とを含む電着砥石の製造方法である。

インクジェット装置とは、インクジェットヘッド内にインクを供給し、インクジェットヘッドの前面に形成された複数のインクノズルを画像データに基づいて駆動させることにより、記録媒体に向かって微少なインク粒子を吹き付け、記録するものである。インクジェット装置は市販されている各種の装置を利用することができる。装置としては、例えば、株式会社キーエンス製、ＭＫ−７５００タイプなどを利用することが可能である。

マスキング部を形成するには、インクによる電気絶縁膜を台金表面に印刷する方法で実施できる。ここで、非マスキング部とは台金表面が露出している部分のことを示すものである。即ち、インクによる電気絶縁膜が印刷されていない部分のことを示すものである。切れ味が良好で、かつ長寿命の電着砥石とするためには、砥粒電着量をコントロールして電着砥石を製造するのが極めて重要である。砥粒電着量とは、例えば、台金の単位表面積当たり、固着されている砥粒の投影面積の総合計との比率で示される。この比率は、加工条件や工作物の種類などによって、およそ５％〜４０％の範囲に設定される。そして、マスキング部と非マスキング部は、一定のパターンにより形成することができる。

非マスキング部に砥粒をめっきにより固着するには公知の電着方法を用いることができる。電着するには、化学めっき法や電気めっき法を用いることができ、めっきはニッケルめっきを用いることが最も好ましい。

砥粒としては、ダイヤモンド、ＣＢＮ、ＳｉＣ、Ａｌ₂Ｏ₃などの各種砥粒を用いることができ、工作物の種類などにより使用する砥粒を適宜決定する。

本発明は詳しくは、台金の表面粗さは、２０μｍＲｚ以内であることが好ましい。
インクによる電気絶縁膜を台金表面に印刷するに際して、台金の砥粒固着面の表面粗さは２０μｍＲｚ以内とすることが好ましい。ここで下限値を設定していない理由は、台金表面が鏡面であっても構わないからである。台金の表面粗さは、１５μｍＲｚ以内であることがより好ましく、１０μｍＲｚ以内であることが最も好ましい。そして、微細なマスキング部のパターンを必要とするときには、１０μｍＲｚ以内であることが最も好ましい。

本発明は詳しくは、マスキング部の厚みは、１〜５０μｍであることが好ましい。
インクジェット装置を用いて、インクによる電気絶縁膜を台金表面に印刷してマスキング部を形成するので、薄いマスキング部が容易に得られる。マスキングの厚みは、マスキング部の表面と台金表面に通じるピンホールが生じない限り、薄いほうが好ましい。マスキングが厚いと砥粒を固着した後で、マスキングを除去するのに手間がかかるからである。マスキング部の厚みは、１〜４０μｍであることがより好ましく、１〜３０μｍであることが最も好ましい。ピンホールを発生させないために、薄いマスキングを形成後、十分に乾燥させ、さらにその上に薄いマスキングを形成して乾燥させることを繰り返して、多層マスキング法を採用することもできる。

本発明は詳しくは、インクジェット装置に用いるインクの粘度は、２０℃において１０ｃｐｓ未満であることが好ましい。

インクの粘度は、２０℃において５ｃｐｓ未満であることがより好ましく、３ｃｐｓ未満であることが最も好ましい。

インクの種類は、インクジェット装置に用いることができる各種の水性インク、油性インクを用いることができる。マスキング部には、有機溶媒を用いた油性インクが乾燥が速く、滲みが発生しずらく、皮膜が丈夫であり適している。しかしながら、油性インクは、溶剤の蒸発が速いため、インクの種類によってはインクジェットノズルの目詰まりが発生し易い問題点があるので注意する。

本発明は詳しくは、インクジェット装置のノズルと上記台金との距離を調節する工程と、ノズルと台金とを相対的に移動させることによって、台金にマスキング部を形成する工程を更に含むことが好ましい。

これを実現するためには、市販のＸＹＺ方向の制御が可能なテーブルにインクジェットノズルを取り付けることが好ましい。例えば、ノズルと台金の距離を最適な寸法に固定し、テーブルに固定された台金をＹ方向、ノズルをＸ方向に移動させながら、インクによる電気絶縁膜を台金表面に印刷してマスキング部を形成する。

本発明の実施例１の製造方法を示す概念図である。 実施例１の電着砥石の概念図である。 本発明の実施例２の製造方法を示す概念図である。

図１に示すような装置１を用いてマスキング部を形成する方法を説明する。図１において、台金４は装置のテーブル６に固定され、台金の作用面５ａとノズル３の距離を最適寸法に設定し固定する。次に、ノズル３をＸ方向に、テーブル６をＹ方向に移動させながら、インクによる電気絶縁膜を台金表面に印刷してマスキング部を形成することができる。動作プログラムを設定することにより、所望のマスキング部と非マスキング部を設けることができる。

鋼製のカップ砥石（ＪＩＳ ６Ａ２型）の台金を用意して、インクジェット装置を装備したマスキング装置のテーブルに固定した。台金寸法は、外径２５０ｍｍ、幅１５ｍｍである。次に、インクジェット印刷ヘッドのノズル先端部と、台金の距離を最適な寸法に調節し、インクジェット印刷ヘッドのＺ軸方向は移動しないように固定した。次に、所望する動作にプログラムされた制御装置により、インクジェット印刷ヘッドをＸ方向およびテーブルをＹ方向に移動させながら、ノズルからインク粒子を発射して台金表面にインクによる、厚みが４０μｍ電気絶縁膜を形成してマスキングを施した。

マスキングのパターンは、インクを塗布した円の直径０．３ｍｍで、その円の最隣接する３つが正三角形をなし、最隣接する円と円の中心間距離が０．６ｍｍになるように設定した。次に、インクを十分に乾燥させた後で、公知の電着方法で、粒度が＃６０のダイヤモンド粒を台金の非マスキング部に固着させて、電着砥石を完成させた。完成後は、ダイヤモンド粒が固着されていない部分が直径約０．３ｍｍの円となった。図２は、実施例１のカップ砥石の斜視図と、作用面の部分拡大模式図を示す。模式図の中で、白色の円部分は、ダイヤモンド粒が固着されていない箇所（マスキングされていた箇所）である。

本発明の実施例１のカップ砥石を用いてアルミ合金を研削加工テストしたところ、切り粉が溶着することもなく、研削抵抗が低い値で安定して加工を継続することができ、しかも長寿命が得られた。

比較例として、作用面全面に砥粒が固着されたカップ砥石を用いて、実施例１と同一条件の研削加工テストをしたところ、切り粉が溶着し、研削抵抗が上昇したためテストを中止した。

鋼製のストレート砥石（ＪＩＳ １Ａ１型）の台金を用意して、インクジェット装置を装備したマスキング装置のテーブルに固定した。台金寸法は、外径１５０ｍｍ、幅１０ｍｍである。次に、インクジェット印刷ヘッドのノズル先端部と、台金の距離を最適な寸法に調節し、インクジェット印刷ヘッドのＺ軸方向は移動しないように固定した。次に、所望する動作にプログラムされた制御装置により、回転させた台金に向かって、インクジェット印刷ヘッドをＸ方向およびテーブルをＹ方向に移動させながら、ノズルからインク粒子を発射して台金表面にインクによる、厚みが３μｍ電気絶縁膜を形成してマスキングを施した。装置は図２に示す装置を使用した。

マスキングのパターンは、インクを塗布した円の直径０．３ｍｍで、その円の最隣接する３つが正三角形をなし、最隣接する円と円の中心間距離が０．６ｍｍになるように設定した。次に、インクを十分に乾燥させた後で、公知の電着方法で、粒度が＃６０のダイヤモンド粒を台金に固着させて、電着砥石を完成させた。

本発明の実施例１のストレート砥石を用いてアルミ合金を研削加工テストしたところ、切り粉が溶着することもなく、研削抵抗が低い値で安定して加工を継続することができた。

１ 装置、２ インクジェット装置、３ ノズル、４ａ，４ｂ 台金、５ａ，５ｂ 作用面、６ テーブル、７ 砥粒。

Claims (6)

1. 台金と、
   上記台金に砥粒をめっきにより固着した電着砥石の製造方法であって、
   上記台金にインクジェット装置を用いてマスキング部を形成する工程と、
   非マスキング部に砥粒をめっきにより固着する工程とを含む、電着砥石の製造方法。
2. 上記台金の表面粗さは、２０μｍＲｚ以内であることを特徴とする、請求項１に記載の電着砥石の製造方法。
3. 上記マスキング部の厚みは、１〜５０μｍであることを特徴とする、請求項１または２に記載の電着砥石の製造方法。
4. 上記インクジェット装置に用いるインクの粘度は、２０℃において１０ｃｐｓ未満であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の電着砥石の製造方法。
5. 上記インクジェット装置のノズルと上記台金との距離を調節する工程と、
   上記ノズルと上記台金とを相対的に移動させることによって、上記台金に上記マスキング部を形成する工程とを更に含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の電着砥石の製造方法。
6. 上記ノズルと上記台金との距離を調節する手段と、
   上記ノズルと上記台金とを相対的に移動させる手段とを含む、電着砥石の製造装置。

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