JP2013220487A - 電鋳薄刃ホイールおよびそれを用いた加工方法ならびに成形体 - Google Patents

Abstract

【課題】切り粉がホイールの側面に付着することを防止することが可能な電鋳薄刃ホイールを提供することを目的とする。
【解決手段】金属めっき相１０中にダイヤモンド砥粒３１が分散配置された超砥粒層４０を有する電鋳薄刃ホイール１では、第一および第二側面１１，１２と外周面１８とに開口する切り欠き溝２が複数形成され、切り欠き溝の円周方向開口幅Ｗの合計は、ホイール外周長さに対して１０％〜３５％である。
【選択図】図５

Description

本発明は、ゴム、樹脂、セラミックス、半焼結の粉末成形体、焼結前の粉末成形体などの切断加工や溝入れ加工などに用いられる電鋳薄刃ホイールに関する。

電鋳薄刃ホイールとは、例えば、分散めっき法を利用して形成される超砥粒ホイールのひとつである。

電鋳薄刃ホイールを製作するには、ニッケルやコバルト等の金属イオンが含まれためっき液の中にダイヤモンド砥粒、ＣＢＮ砥粒等の砥粒を懸濁させておく。めっき液中には陽極として、例えば、Ｎｉ等の金属板を浸漬し、金属製の平面基板を陰極として浸漬しておき、めっき液を撹拌してダイヤモンド砥粒を均一分散させながら通電する。すると、陰極の金属製の平面基板の表面には金属めっき相が還元析出されるとともに、金属めっき相に均一に分布した状態でダイヤモンド砥粒が共析する。このようして金属めっき相が所定の厚さに形成されるまで通電を持続させた後、金属めっき相と金属めっき相中に分散配置された超砥粒とからなる砥粒層を平面基板から剥離させる。そして厚みを所定の寸法に加工後、外径および穴径を研削加工等により所定の寸法に加工して、電鋳薄刃ホイールとする。

電子回路等に用いられるセラミックコンデンサの量産に用いられるチップ状焼結体は、以下のように量産されていた。まず、金属粉末と有機系のバインダとを混練してシート状に成形する。次に、このシート状の成形体を脱バインダした後、焼結する。その後、このシート状の焼結体を超砥粒ホイールなどにより格子状に切断し、チップ状焼結体を量産する。しかしながら、焼結体は高硬度でしかも脆い材料であるので、超砥粒ホイールの摩耗がはげしく短寿命であり、さらに切断時の割れが発生する問題があった。このような問題点を回避するために、近年、シート状の粉末成形体を焼結前に予めチップ状に切断しておき、これらチップ状の粉末成形体を加熱してバインダの除去処理をして、その後に焼結する方法が採用されている。

他にも、セラミックスの小型部品などを製造する際には、上記と同様の製造方法が採用されている。これらの製造工程で用いられるバインダは、成形後に成形体を加熱してバインダを除去できる化合物であれば特に限定されるものではなく、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルアセタール、メチルセルロース、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルビチラール、ワックス類、多糖類などが適用される。

特開２００２−３１６３１２号公報

しかしながら、切断加工されるシート状の粉末成形体は、切断加工前に脱バインダ処理がまったく実施されていないので粉末成形体及び切断時に飛散する切り粉にも、粘着性のあるバインダが含まれている。この切り粉が超砥粒ホイールの側面に付着して切れ味を低下させるだけでなく、切断面の表面を粗くするため、そのまま焼結すると不良品となる問題があった。

そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、切り粉がホイールの側面に付着することを防止することが可能な電鋳薄刃ホイールを提供することを目的とする。

上記の問題点を解決するために、本発明は、金属めっき相中に超砥粒が分散配置された超砥粒層を有する電鋳薄刃ホイールであって、ホイールの両側面と外周面とに開口する切り欠き溝が複数形成され、切り欠き溝の円周方向開口幅の合計は、ホイール外周長さに対して１０％〜３５％である電鋳薄刃ホイールである。

電鋳薄刃ホイールの両側面には、金属めっき相から突き出した超砥粒を脱落させる加工が施されている。

金属めっきは、ニッケルめっき、またはニッケル−リンめっきが好ましい。
切り欠き溝は、加工に際して発生する切り粉を確実に排出してホールの目詰まりを防止し、良好な切れ味を持続させるのに必要である。

切り欠き溝の円周方向開口幅の合計は、ホイール外周長さに対して１２％〜３５％であることがより好ましく、１５％〜３５％であることが最も好ましい。

本発明は詳しくは、両側面の表面は梨地状仕上げで、かつ表面粗さは、１μｍＲａ〜５μｍＲａである電鋳薄刃ホイールである。

本発明の電鋳薄刃ホイールは、両側面の表面は梨地状仕上げとすることにより、側面に切り粉がほとんど付着しない特長があり、バインダを含有する工作物、たとえば、半焼結の粉末成形体、焼結前の粉末成形体などの切断加工や溝入れ加工に用いても長期間に渡って切れ味が良好であり、しかも良好な切断加工面が得られる。

ここで、梨地状仕上げとは目視で観察した際に、金属光沢が無く、しかも方向性の有る条痕が確認できないような仕上げをいう。サンドブラスト加工、放電加工、ラップ加工、化学加工等により目視で梨地状に観察されるように仕上げる。

表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ０６０１において定義されるＲａにおいて、１μｍＲａ〜５μｍＲａであることが好ましい。なお、１μｍＲａ〜４μｍＲａであることがより好ましく、１μｍＲａ〜３μｍＲａであることが最も好ましい。

本発明はより詳しくは、外径は５０ｍｍ〜１２５ｍｍ、厚みは０．１〜１ｍｍ、切り欠き溝の開口幅は０．１〜２ｍｍ、切り欠き溝の半径方向の幅は０．３〜１０ｍｍである電鋳薄刃ホイールである。

特に、電鋳薄刃ホイールとして良く用いられる外径５０〜１００ｍｍの場合は、切り欠き溝の開口幅Ｗは０．５〜１．５ｍｍ、切り欠き溝の半径方向の深さＤは１〜５ｍｍとする。

好ましくは、切り欠き溝の数は３２から６４のいずれかである。３２から６４の数のうち、いずれの数でも採用することができる。切り欠き溝は、ホイール外周を等分するように設けることが好ましい。

本発明はより詳しくは、半焼結の粉末成形体、焼結前の粉末成形体などの切断加工や溝入れ加工に用いる電鋳薄刃ホイールである。

本発明の電鋳薄刃ホイールによれば、切り粉がホイール側面に付着することがないので、バインダを含有する粉末成形体などの決断加工に用いても長期間に渡って良好な切れ味が得られ、しかも良好な切断面が得られる。

この発明の実施の形態１に従った電鋳薄刃ホイールの正面図である。 図１中の矢印ＩＩで示す方向から見た電鋳薄刃ホイールの側面図である。 図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 図１中の矢印ＩＶ−ＩＶ線に沿った拡大図である。 図３中のＶで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。 図１中のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。 この発明の実施の形態２に従った電鋳薄刃ホイールの正面図である。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に従った電鋳薄刃ホイールの正面図、図２は、図１中の矢印ＩＩで示す方向から見た電鋳薄刃ホイールの側面図、図３は、図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図、図４は、図１中の矢印ＩＶ−ＩＶ線に沿った拡大図である。図１から図４を参照して、電鋳薄刃ホイール１の外周には半径方向に延びるスリットとしての切り欠き溝２が形成されている。そして隣接する切り欠き溝２間の間が刃部３となっている。円板形状の電鋳薄刃ホイール１の中心には電鋳薄刃ホイール１を貫通する穴１９が設けられている。外周面１８に切り欠き溝２と刃部３とが交互に配置されている。

図５は、図３中のＶで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。図６は、図１中のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。図５および図６を参照して、電鋳薄刃ホイール１は、互いに対向する第一および第二側面１１，１２を有する円板形状の超砥粒層４０を備える。超砥粒層４０は、分散して配置された複数の超砥粒としてのダイヤモンド砥粒３１と、ダイヤモンド砥粒３１を結合する導電性の結合材としての金属めっき相１０とを含む。

導電性の金属めっき相１０としては、ニッケルめっき、ニッケル−リンめっきを用いることができる。金属めっき相１０を、導電性フィラーを含有するレジンボンド、導電性フィラーを含有するビトリファイドボンド、メタルボンドなどに置き換えることも可能である。第一および第二側面１１，１２では、金属めっき相１０が露出している。

電鋳薄刃ホイール１では、側面に切り粉がほとんど付着しない特徴があり、バインダを含有する工作物、たとえば半焼結の粉末形成体、焼結前の粉末成形体などの切断加工や溝入れ加工に用いても長期間にわたって切れ味が良好であり、しかも良好な切断加工面が得られる。

超砥粒層４０の外周部には、両側面と外周面とに開口する切り欠き溝としての切り欠き溝２が複数本形成されている。バインダを含有する、半焼結の粉末成形体、焼結前の粉末成形体などの切断加工や溝入れ加工に用いる際には切り欠き溝２が複数形成されていることが最も好ましい。

金属めっき相１０中にダイヤモンド砥粒３１が分散配置された超砥粒層４０を有する電鋳薄刃ホイール１では、第一および第二側面１１，１２と外周面１８とに開口する切り欠き溝２が複数形成され、切り欠き溝２の円周方向開口幅Ｗの合計は、ホイール外周長さに対して１０％〜３５％である。

電鋳薄刃ホイール１の第一および第二側面１１，１２には、ダイヤモンド砥粒３１の平均粒子径の約５０％以上が金属めっき相１０から突き出したダイヤモンド砥粒３１を脱落させる加工が施されている。

第一および第二側面１１，１２の表面は梨地状仕上げで、かつ表面粗さは、１μｍＲａ〜５μｍＲａである電鋳薄刃ホイールである。

このように構成された実施の形態に従った電鋳薄刃ホイール１によれば、切り粉がホイール側面に付着することがないので、バインダを含有する粉末成形体などの切断加工に用いても長期間にわたって良好な切れ味が得られ、しかも良好な切断面が得られる。

（実施の形態２）
図７は、この発明の実施の形態２に従った電鋳薄刃ホイールの正面図である。図７を参照して、この発明の実施の形態２に従った電鋳薄刃ホイール１では、実施の形態１で示した電鋳薄刃ホイール１よりも切り欠き溝２の数が少ない。

（実施例１）
本発明の実施例１の電鋳薄刃ホイールについて、図１から６を用いて説明する。

実施例１の電鋳薄刃ホイール１は、薄板円板状をなし、この電鋳薄刃ホイールはＮｉからなる金属めっき相１０（金属結合相）内にダイヤモンド砥粒３１（粒度４０／６０μｍ）を分散して形成された外径７５ｍｍ、厚みが０．３ｍｍの薄板円板状をなしており、全体が超砥粒層４０で形成される。中心の穴１９の直径は４０ｍｍである。超砥粒層４０の外周部には、両側面と外周面に開口する切り欠き溝２（スリット）が形成されている。切り欠き溝の寸法は、幅Ｗが１ｍｍ、半径方向深さＤが３ｍｍで、外周部を６４等分するように形成されている。切り欠き溝２は研削加工によって形成した。

実施例１の電鋳薄刃ホイールは以下のようにして製作した。まず公知の電鋳ホイールの製造方法により、ダイヤモンド砥粒３１が分散して形成された、外径７６ｍｍ、厚み０．３５ｍｍの薄板円板状の超砥粒層４０を得た。次に、遊離砥粒方式の両面ラップ盤により、両面をラップ加工し、厚みを０．３ｍｍに仕上げた。この段階における側面の表面粗さは１．８μｍＲａの梨地状であった。

その後、鋼製の円板（外径約８０ｍｍ）を２枚準備して、これに両面ラップ加工後の中間製品を挟み込み、圧力を加えながら鋼製の円板２枚を逆方向に回転させて金属めっき相１０から突き出しの大きいダイヤモンド砥粒３１を脱落させた。この工程により、ダイヤモンド砥粒３１の粒子径の約５０％以上が金属めっき相１０から突出しているダイヤモンド砥粒３１を脱落させる。脱落させることにより、研削装置に電鋳薄刃ホイールを取り付けたときの振れ精度が向上する効果が期待できる。

次に、内面研削盤により超砥粒層の穴を内径４０ｍｍに仕上げた。次に研削加工により幅Ｗが１ｍｍ、半径方向深さＤが３ｍｍで、外周部を６４等分するように切り欠き溝２を設けた。最後に、円筒研削盤により外周をツルーイング・ドレッシングして、外径７５ｍｍに仕上げて実施例１の電鋳薄刃ホイール１を完成させた。

この実施例１の電鋳薄刃ホイールを用いてセラミック粉末の成形体（グリーンコンパクト）を切断加工して、本発明の効果を確認した。セラミックス粉末の成形体は板状の形状で厚みが約０．５ｍｍである。電鋳薄刃ホイールを精密切断機に取り付け、回転数１５０００／ｍｉｎ、送り速度１５ｍｍ／ｍｉｎ、乾式切断したところ良好な切れ味を発揮し、電鋳薄刃ホイール１の両側面に切り粉がほとんど付着することはなく、切断加工面も要求品質を満足できるものであった。

（実施例２）
実施例２の電鋳薄刃ホイール１は、切り欠き溝２が外周部を５６等分するように設けた以外は実施例１と同じ仕様とした。切断加工条件も実施例１と同様とし、良好な切れ味を発揮し、電鋳薄刃ホイール１の両側面に切り粉がほとんど付着することはなく、切断加工面も要求品質を満足できるものであった。

（実施例３）
実施例３の電鋳薄刃ホイール１は、切り欠き溝２が外周部を４８等分するように設けた以外は実施例１と同じ仕様とした。切断加工条件も実施例１と同様とし、良好な切れ味を発揮し、電鋳薄刃ホイール１の両側面に切り粉がほとんど付着することはなく、切断加工面も要求品質を満足できるものであった。

（実施例４）
実施例４の電鋳薄刃ホイール１は、切り欠き溝２が外周部を３２等分するように設けた以外は実施例１と同じ仕様とした。切断加工条件も実施例１と同様とし、良好な切れ味を発揮し、電鋳薄刃ホイール１の両側面に切り粉がほとんど付着することはなく、切断加工面も要求品質を満足できるものであった。

（比較例１）
一方、比較例１として外周部を１６等分するように切り欠き溝２を設けた電鋳薄刃ホイール１により、実施例１と同じ加工条件でセラミック粉末の成形体を乾式切断したところ、加工開始後まもなく電鋳薄刃ホイール１の両側面に切り粉が付着して切れ味が低下し、切断加工面が粗く、要求品質を満足できなかった。

なお、比較例１の電鋳薄刃ホイールは以下のようにして製作した。まず公知の電鋳ホイールの製造方法により、ダイヤモンド砥粒（粒度４０／６０μｍ）が分散して形成された、外径７６ｍｍ、厚み０．３５ｍｍの薄板円板状の超砥粒層を得た。次に、遊離砥粒方式の両面ラップ盤により、両面をラップ加工し、厚みを０．３ｍｍに仕上げた。この段階における側面の表面粗さは１．８μｍＲａであった。次に、内面研削盤により超砥粒層の穴を内径４０ｍｍに仕上げた。次に放電加工により幅Ｗが１ｍｍ、半径方向深さＤが３ｍｍで、外周部を１６等分するように切り欠き溝を設けた。最後に、円筒研削盤により外周をツルーイング・ドレッシングして、外径７５ｍｍに仕上げて完成させた。

（比較例２）
比較例２として外周部を８等分するように切り欠き溝２を設けた電鋳薄刃ホイール１である。切り欠き溝２の等分数が異なる以外は比較例１と同じ仕様とした。比較例２の電鋳薄刃ホイール１を用いて、実施例１と同じ加工条件でセラミック粉末の成形体を乾式切断したところ、加工開始の直後から電鋳薄刃ホイール１の両側面に切り粉が付着して切れ味が低下し、切断加工面が粗く、要求品質を満足できなかった。

（比較例３）
比較例３として外周部を４等分するように切り欠き溝２を設けた電鋳薄刃ホイール１である。切り欠き溝２の等分数が異なる以外は比較例１と同じ仕様とした。比較例３の電鋳薄刃ホイール１を用いて、実施例１と同じ加工条件でセラミック粉末の成形体を乾式切断したところ、加工開始の直後から電鋳薄刃ホイール１の両側面に切り粉が付着して切れ味が低下し、切断加工面が粗く、要求品質を満足できなかった。

（比較例４）
比較例４として切り欠き溝を設けていない電鋳薄刃ホイールである。切り欠き溝の等分数が異なる以外は比較例１と同じ仕様とした。比較例４の電鋳薄刃ホイールを用いて、実施例１と同じ加工条件でセラミック粉末の成形体を乾式切断したところ、加工開始の直後から電鋳薄刃ホイールの両側面に切り粉が付着して切れ味が低下し、切断加工面が粗く、要求品質を満足できなかった。

実施例および比較例における結果を表１に示す。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 電鋳薄刃ホイール、２ 切り欠き溝、３ 刃部、１０ 金属めっき相、１１ 第一側面、１２ 第二側面、１８ 外周面、１９ 穴、３１ ダイヤモンド砥粒、４０ 超砥粒層。

Claims (8)

1. 金属めっき相中に超砥粒が分散配置された超砥粒層を有する電鋳薄刃ホイールであって、
   前記電鋳薄刃ホイールの両側面と外周面とに開口する切り欠き溝が複数形成され、
   前記電鋳薄刃ホイールの両側面では、電鋳法で製造された前記金属めっき相および前記超砥粒が露出しており、
   前記切り欠き溝の円周方向の開口幅の合計は、前記電鋳薄刃ホイールの外周長さの１０から３５％である、電鋳薄刃ホイール。
2. 前記電鋳薄刃ホイールの両側面には、前記金属めっき相から突き出した前記超砥粒を脱落させる加工が施されている、請求項１に記載の電鋳薄刃ホイール。
3. 前記電鋳薄刃ホイールの両側面の表面は梨地状仕上げで、かつ、表面粗さは１μｍＲａ以上５μｍＲａ以下である、請求項１または２に記載の電鋳薄刃ホイール。
4. 前記電鋳薄刃ホイールの外径は５０ｍｍ以上１２５ｍｍ以下、厚みは０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下、前記切り欠き溝の円周方向の開口幅Ｗは０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下、前記切り欠き溝の半径方向の深さＤは０．３ｍｍ以上１０ｍｍ以下である、請求項１から３のいずれか１項に記載の電鋳薄刃ホイール。
5. 前記切り欠き溝の数は３２から６４のいずれかである、請求項４に記載の電鋳薄刃ホイール。
6. 半焼結の粉末成形体または焼結前の粉末成形体の切断加工または溝入れ加工に用いる、請求項１から５のいずれか１項に記載の電鋳薄刃ホイール。
7. 請求項１から５のいずれか１項に記載の電鋳薄刃ホイールを用いて半焼結の粉末成形体または焼結前の粉末成形体の切断加工または溝入れ加工を行う加工方法。
8. 請求項７に記載の方法で加工された成形体。

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