JP2754890B2 - 電着砥石の製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、外周面に砥粒を金属めっき相で固着した電
着砥石の製造装置に係わり、特に、砥粒の電着精度およ
び電着効率を高められるための改良に関する。

「従来の技術」 第９図は一般的な電着砥石の砥粒層を示す断面拡大図
である。

図中符号１は各種形状の砥石基体（合金）であり、こ
の砥石基体１の砥粒層形成面1Aには、金属めっき相３を
介して単層状に多数の超砥粒２が固着されている。

従来、このような電着砥石の製造方法としては、主に
電解めっき法が使用されている。例えば、外周面に砥粒
層を有するホイール型等の電着砥石を製造する場合に
は、まず外周面1Aを除いてマスキングを施した砥石基体
１を電解めっき液内に浸漬し、外周面1Aの少なくとも一
部を上向きかつ水平に配置する。

次いで、この水平面に超砥粒２を蒔き、砥石基体１を
電源陰極に接続するとともに、前記水平面と対向配置さ
れた陽極との間で通電し、金属めっき相３を析出させて
超砥粒２を固定する。この操作を砥石基体１を間欠的に
回しながら外周面1Aの全周に亙って繰り返し、単層状の
砥粒層３を均一に形成する。

「発明が解決しようとする課題」 しかし、上記のような電着砥石の製造方法では、以下
のような欠点を有していた。

局部的なめっきを断続的に繰り返して砥粒層を形成
するので、人手による超砥粒の散布密度のばらつきや、
めっき時間およびめっき条件のばらつきに起因するめっ
き相の厚さの不均一などにより、砥粒層中の砥粒分布密
度が不均一になり易く、砥粒層各部の切れ味や寿命にむ
らが生じて偏摩耗や砥石の異常振動を生じる場合があ
る。

人手により砥粒を散布するうえ、砥石基体から落下
した砥粒を電着中に循環使用することができないため、
多量の砥粒が必要で砥粒コストが高くなる。

電着作業中に常時人手を要するから、人件費がかさ
むうえ、製造効率が低い。

被めっき面に超砥粒を載せ、めっき液を十分に撹拌
せずにほぼ静止状態で電着するため、被めっき面への金
属イオン供給が不十分になり易い。このため、めっき電
流を大きくできず、電着作業そのものの効率も悪い。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、砥石基体
全周に亙って均一な砥粒層が形成でき、電着効率が高
く、しかも製造の手間および砥粒使用量が低減できる電
着砥石の製造装置の提供を課題としている。

「課題を解決するための手段」 上記課題を解決するため、本発明の電着砥石の製造装
置は、水平に配置され、砥粒層を外周面に形成すべき砥
石基体を同軸に固定しうる回転軸と、この回転軸を回転
する駆動機構と、前記砥石基体の両側に同軸に配置さ
れ、砥石基体よりも大径な一対の円板状の側板と、これ
ら側板の外周縁の間に掛け渡して着脱自在に巻回され、
前記砥石基体の外周面に沿って気密空間を画成する伸縮
バンドと、前記気密空間に満たされた、砥粒が分散され
ためっき液と、前記気密空間内に設けられ、前記砥石基
体の外周面と対向して設けられた陽極と、前記気密空間
内に設けられ、回転軸の回転につれ前記気密空間の下側
部分でめっき液中の砥粒を補集する一方、前記気密空間
の上側部分で補集した砥粒を解放して前記砥石基体の外
周面上部に砥粒を落下させうる砥粒保持部とを具備した
ことを特徴とする。

なお、前記砥粒保持部は、伸縮バンドの内面に沿って
設けられた搬送羽根であってもよいし、あるいは前記伸
縮バンドの内面に沿って設けられた凹部であってもよ
い。

また、陽極は前記伸縮バンドの内面に沿って配置さ
れ、前記いずれか一方の側板に対して固定されていても
よい。

また、砥石基体の外周面には、多数の貫通孔を有し絶
縁体で成形された多孔状マスク板が固定されていてもよ
い。さらに、この多孔状マスク板の表面に導電性を有す
る多孔状の陽極板が固定され、この陽極板が前記陽極と
されていてもよい。

また、側板にはめっき液の供給口および排出口が形成
されていてもよく、さらに排出口には砥粒の通過を阻止
するフィルタが設けられていてもよい。

「作 用」 本発明の製造装置では、砥石基体と陽極との間に通電
しつ回転軸を回転させることにより、伸縮バンドで封止
された気密空間の下側に落下した砥粒を砥粒保持部によ
って補集し、次いで、これら砥粒を前記気密空間の上側
部分で解放し、砥石基体の上面に落下させる。したがっ
て、砥粒は回転軸の回転と連動して砥石基体の外周面に
均一に散布されるうえ、砥石基体の外周面全周に亙って
金属めっき相の析出条件も均一化され、厚さおよび砥粒
含有率が均一な砥粒層が容易に形成できる。

また、砥石基体から落下した砥粒を循環使用するた
め、電着に要する砥粒が比較的少量で済み、砥粒コスト
が低減できるうえ、電着中に砥石基体を連続回転させる
ため、砥石基体の表面近傍においてめっき液が撹拌さ
れ、砥石基体外周面に対する金属イオンの供給を十分に
行なうことができ、印加電流を増大することが可能で、
めっき速度を向上して電着効率が高められる。

さらに、着脱可能な伸縮バンドにより側板間を封止し
ているため、装置の組み立てが容易で、砥石基体のセッ
トおよび取り出しが迅速に行なえる。

「実施例」 以下、本発明に係わる電着砥石の製造装置の実施例を
詳細に説明する。

第１図および第２図は、第１実施例の電着砥石の製造
装置を示す正断面図および側断面図である。図中符号10
は水平な回転軸で、図示しない駆動機構により軸線回り
に回転される。この回転軸10の中央部には電着すべき円
環状の砥石基体20が同軸に通され、その両側には、Ｏリ
ング22,24をそれぞれはさんで一対の絶縁材製の側板12,
14が配置され、さらにその両側からナット26,28で固定
されている。

砥石基体としては、図に示すようなホイール型台金
（20）が一般的であるが、本発明はそれ以外に、外周面
が湾曲した円環状の総型砥石用台金や、外周面のみが導
電体で構成された複合台金、導電性シート材等も使用可
能である。

砥石基体として導電性シート材を使用する場合には、
側面が絶縁されたホイール型の金属製治具を用意し、こ
の治具の外周面に導電性シート材を張設したうえ、治具
を回転軸10に固定して電着を行えばよい。

側板12,14の外周には、一定幅の円筒状をなす伸縮バ
ンド16が弾力的に被せられ、各側板12,14間に円環状の
気密空間が画成されている。この伸縮バンド16の両端に
は、内方に直角に屈折した係止縁16Aが形成され、これ
ら係止縁16Aが各側板12,14の外周部に引っ掛けられてい
る。

伸縮バンド16の材質としては、ブタジエンゴム、スチ
レンゴム、ブタジエン−スチレンゴム、加硫ゴム、ウレ
タンゴム、シリコーンゴム等の各種ゴムや、伸縮性に優
れた各種プラスチックが好適で、その肉厚は十分なシー
ル性が得られ、かつ側板12,14への着脱が容易であるよ
うに設定されている。

片方の側板12には、第２図に示すように気密空間に連
通する供給口12Aおよび排出口12Bが形成され、排出口12
Bには砥粒の通過を阻止するフィルタ18が固定され、通
常は供給口12A、排出口12Bのいずれも栓（図示略）で塞
がれている。

そして装置使用時には、所定量のダイヤモンドまたは
CBN等の超砥粒が添加されたNiめっき液等の電解めっき
液Ｍが供給口12Aから気密空間に注入される。ただし、
本発明では、超砥粒の使用に限定されず、一般砥粒やそ
の他の粒子も使用可能である。

側板12（または14）の内壁面には、導電性材料で成形
された円筒状の陽極30が、砥石基体20の外周面から一定
間隔を空けて固定されている。陽極30は、可溶性めっき
金属材料および不溶性材料のいずれにより形成されてい
てもよい。不溶性材料としては、例えば白金や白金めっ
きしたチタン等の電解めっき時に溶出しない金属が挙げ
られる。陽極30が不溶性であれば、電着時に陽極30から
アノードスライムが生じず、めっき面の荒れが生じない
うえ、陽極30が消耗しないため電流密度の一定化が図
れ、繰返し使用も可能である。

そして、陽極30は図示しない通電手段を介して電源陽
極に接続されるとともに、砥石基体20は回転軸10を通じ
て電源陰極に接続されるようになっている。使用する電
源は直流電源、パルス電源、あるいは直流バイアスをか
けた交流電源のいずれでもよく、必要に応じて選択され
る。

陽極30の内周面には、周方向等間隔毎に、断面く字状
をなす搬送羽根（砥粒搬送部）32が多数固定されてい
る。これら搬送羽根32は、第３図に示すようにその先端
部32Aが一定角度αを以て砥石基体20の回転方向前方側
に屈折しており、次の条件を満たすように形状設定され
ている。

i.気密空間に満たされためっき液Ｍ中の砥粒が沈降する
と、これら砥粒が回転軸10の回転につれ搬送羽根32の回
転方向前方側の面に補集され、この状態を保ったまま気
密空間の上側まで送られる。

ii.砥粒を保持した搬送羽根32が上側に達すると、搬送
羽根32の先端部32Aが下傾するため、搬送羽根32内に保
持されていた砥粒が漸次、砥石基体20上にこぼれおち
る。

この搬送羽根32による砥粒の散布地点を調整するに
は、前記角度αを変更すればよい。例えば第４図に示す
ように角度αを小さくすれば、砥粒の落下地点が砥石基
体20の回転方向前方側に移動する。また第３図および第
４図に示した形状以外にも、第５図に示すような円弧状
等も可能であるし、必要に応じてはさらに他の形状に変
更してもよい。また、搬送羽根32は伸縮バンド16自体に
形成されていてもよいし、伸縮バンド16と一体に成形さ
れていてもよい。

次に、上記装置を用いた電着砥石の製造方法の一例を
説明する。

まず、給液口12Aから砥粒を含むめっき液Ｍを気密空
間に満たし、駆動機構により回転軸10を回転させつつ、
砥石基体20と陽極30との間に通電する。

すると、めっき液Ｍ中の砥粒の一部は気密空間の下方
に沈降し、搬送羽根32に補集されて上側に運ばれる。砥
粒が気密空間の上側に達すると、搬送羽根32の先端部32
Aから砥粒がこぼれおち始め、一定時間、連続的に落下
しつづける。落下した砥粒はめっき液Ｍ中を広がりなか
ら落下していき、砥石基体20の周面上に均一に散布され
る。

その間、砥石基体20の周面には金属めっき相が析出し
つづけるため、砥石基体20上に堆積した砥粒の下層は金
属めっき相により砥石基体20に固着される。さらに砥石
基体20が回転すると、過剰の砥粒は砥石基体20から気密
空間の下方に落下する。

以上の工程を一定時間繰り返すことにより、砥石基体
20の外周面には均一な砥粒層が形成される。所望の厚さ
の砥粒層が形成されたら通電を停止し、排水口12Bから
めっき液Ｍのみを排出した後、伸縮バンド16および側板
12,14を外して、余った砥粒を回収したうえ、砥石基体2
0を回転軸10から取り外す。

そして砥石（20）を水洗した後、必要に応じてツルー
イングやドレッシングを行ない、砥粒層の外周面に整形
あるいは目立てを施す。

上記構成からなる電着砥石の製造装置によれば、気密
空間の下側に沈降した砥粒を搬送羽根32によって補集
し、気密空間の上側で解放して砥石基体20の上面に落下
させるため、砥粒は砥石基体20の回転と連動して砥石基
体20の周面全面に均一に散布される。同時に、砥石基体
20の周面全周に亙って金属めっき相の析出条件が均一化
されるため、厚さおよび砥粒含有率が均一な砥粒層が容
易に形成でき、安定した切れ味の砥石を得ることができ
る。

また、回転軸10を連続回転させることにより、砥石基
体20の表面近傍においてめっき液Ｍが撹拌されるため、
砥石基体20の周面に対する金属イオンの供給を十分に行
なうことができ、めっき速度を向上して電着効率が高め
られる。なお、砥石基体20の回転速度を調整すれば、砥
粒集中度のコントロールが可能である。

また、砥石基体20から落下した砥粒を循環使用するう
え、比較的小形の気密空間の内部にのみ砥粒を入れるの
で、砥粒の使用効率が高く、砥粒コストを低減すること
ができる。

さらに、着脱可能な伸縮バンド16により側板12,14間
を封止しているため、装置の構成が簡略で設備コストが
安いうえ、装置の組み立てが容易で、砥石基体20のセッ
トおよび取り出しが迅速に行なえる利点も有する。

なお、上記実施例では搬送羽根32の外側に陽極30が固
定されていたが、第６図に示す第２実施例のように、搬
送羽根32の内周側に円筒状で多孔状の陽極板40を配置
し、搬送羽根32とともにいずれか一方の側板12（14）に
固定してもよい。

この陽極板40としては、不溶性金属のワイヤを編んだ
網状物や、不溶性金属板に多数の切れ込みを形成して引
き延ばしたエキスパンデッドメタル、あるいは貫通孔よ
りも小さい孔をプレスで多数形成した多孔板等が使用可
能である。

この実施例によれば、前記実施例の効果に加え、搬送
羽根32から落下した砥粒が、多孔状の陽極板40で一旦散
乱されるため、砥粒の散布密度を一層均一化することが
できる。

次に第７図は、本発明の第３実施例を示し、この例で
は搬送羽根32の代わりに、多孔状の絶縁板42を陽極30の
内周面に固定したことを特徴とする。

この絶縁板42には全面に亙って円形等の貫通孔（砥粒
搬送部）42Aが形成されており、気密空間の下側で砥粒
はこれら貫通孔42Aに入り、気密空間の上側で貫通孔42A
から砥石基体20上に落下する構成となっている。この例
では、貫通孔42Aの開口径と、絶縁板42の板厚を調整す
ることにより、砥粒が解放される角度範囲が設定でき
る。なお、絶縁板42としては、３次元編み目構造を有す
るウレタンフォーム等も使用可能である。この場合に
は、編み目の内部に砥粒が保持される。

次に第８図は、本発明の第４実施例を示し、この例で
は砥石基体20の外周面に、予め多孔状のマスク板44が着
脱可能に固定され、さらにその外周面に多孔状の陽極板
46が固定されていることを特徴とする。

マスク板44としては、ホレウレタンフォーム等の三次
元網目構造を有する樹脂多孔質体、あるいは可撓性を有
する絶縁板に多数の孔を形成した多孔板等が使用され
る。また、陽極46としては、不溶性金属板に多数の孔を
形成したもの、あるいは不溶性金属のメッシュ体等が使
用可能である。

マスク板44として樹脂多孔質体を使用した場合には、
多孔質体の気孔内に砥粒が入り込み、砥石基体20との当
接面から順次、これら砥粒が金属めっき相により固定さ
れ、多層状の多孔質砥粒層が形成される。電着後、砥粒
層からはみ出したマスク板44は削って除去するか、ある
いはアルカリ溶液で溶解除去すればよい。

この場合、得られた砥粒層は多層状に砥粒を含むため
単層状砥粒層に比して長寿命であるうえ、砥粒層の内部
には網目状に軟質の樹脂多孔質体が残っており、さらに
金属めっき相そのものも樹脂多孔質体に付着していた気
泡により多孔質に形成されるから、研削時にはチップポ
ケットによる切粉排出性および研削液の供給性に優れる
利点を有する。

一方、マスク板44として貫通孔を多数形成した多孔板
を使用した場合には、気密空間の上側において搬送羽根
32から砥粒が落下すると、これら砥粒がマスク板44の貫
通孔に入り、砥石基体20の回転につれ周面が多少傾斜し
ても砥粒は貫通孔内に保持され、砥石基体20の周面に接
触した状態に保たれる。したがって、砥石基体20の水平
面部分だけでなく、周面の傾斜部分でも砥粒の固着が続
行されるから、電着効率を高めることができる。

また、マスク板44の貫通孔の部分にのみ砥粒層が形成
されるので、これら砥粒層の間の空隙部分が研削液の供
給路および切粉排出通路となり、砥粒層の目詰まりを防
止し、切れ味を高めることができる。

さらに上記いずれの場合にも、砥石基体20の周面と陽
極板46との離間量が、マスク板44の厚さにより正確に確
保されるから、砥石基体20の外周面が単純な円周面では
ない場合にも、被めっき面における電流密度は全て一定
になる。したがって、砥石基体20の形状が複雑な総型砥
石等に対しても、均等な砥粒分布を有する砥粒層が容易
に形成できる利点を有する。

ところで本発明の装置では、第９図に示すような単層
状の砥粒層だけでなく、電着時間を延長すればさらに多
層状に砥粒を含む砥粒層も形成できる。従来の人手によ
る製造方法では、このような多層状の砥粒層を形成する
と砥粒の分布ばらつきが累積して使用に耐える砥石が製
造できなかったが、本発明の製造装置および方法によれ
ば、砥粒の分布が均一化するため、高精度の多層状砥粒
層が形成できる。

また、砥粒に予めNi,Co,Cuなどの金属皮膜を形成して
おいてもよい。特に砥粒層を多層状に形成する場合に、
砥粒に金属皮膜を形成しておくと、砥粒の間に気孔を残
した状態で金属めっき相が析出するため、砥粒層が多孔
質になる。このような多孔質砥粒層によれば、切粉排出
性や切削液の供給性を一層高めることが可能である。

金属被覆砥粒を使用する場合には、砥石基体20の回転
速度を適宜変更できる構成としておくことが望ましい。
その場合には、低速回転時には砥粒の析出を主に行な
い、高速回転時にはめっき金属の析出を主に行なうこと
により、砥粒層の気孔率がコントロールでき、金属めっ
き相の密度を調整して、研削条件に合わせて砥粒層の結
合強度が調整可能である。

さらに本発明は、図示した装置に限らず、必要に応じ
て適宜構成を変更してよいし、装置の使用方法もそれに
応じて変えてよい。また、供給口12Aと排出口12Bに給液
機構を接続し、回転軸10を回転させつつ、気密空間内に
連続的にめっき液Ｍを循環させる構成も可能である。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明に係わる電着砥石の製造
装置によれば、以下のような優れた効果が得られる。

砥石基体と陽極との間に通電しつつ、回転軸を回転
させることにより、砥石基体の外周面に沿って画成され
た気密空間の下側に落下した砥粒を砥粒保持部によって
補集し、これら砥粒を気密空間の上側部分で解放して砥
石基体の上面に落下させる。これにより、砥粒は回転軸
の回転と連動して砥石基体の外周面に均一に散布される
うえ、砥石基体の外周面全周に亙って金属めっき相の析
出条件も均一化される。したがって、厚さおよび砥粒含
有率が均一な砥粒層が容易に形成でき、砥粒分布の不均
一さに起因する電着砥石の切れ味のむらや偏摩耗、異常
振動等を防止することが可能である。

砥石基体から落下した砥粒を循環使用するうえ、従
来のめっき槽に比して容量が小さい気密空間にのみ砥粒
を入れるので、電着に要する砥粒が比較的少量で済み、
砥粒の使用効率を高めて砥粒コストが低減できる。

電着中に砥石基体を連続回転させるため、砥石基体
の表面近傍でめっき液が撹拌され、砥石基体の外周面に
対する金属イオンの供給を十分に行なうことができ、め
っき速度を向上して電着効率が高められる。

電着時に人手の介入が少なくて済むため、人件費等
に要するコストが低減でき、生産性も高められる。

着脱可能な伸縮バンドにより側板間を封止している
ため、装置が簡略化できて設備コストが安いうえ、装置
の組み立てが容易で、砥石基体のセットおよび取り出し
が迅速に行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明に係わる電着砥石の製造装
置の第１実施例を示す正断面図および側断面図、第３図
ないし第５図は同装置の搬送羽根（砥粒搬送部）を示す
正面図、第６図ないし第８図は、それぞれ本発明の他の
実施例の装置を示す側断面図である。 一方、第９図は一般的な電着砥石の砥粒層の拡大図であ
る。 10……回転軸、12,14……側板、12A……供給口、12B…
…排出口、16……伸縮バンド、18……フィルタ、20……
砥石基体、26,28……ナット、30……陽極、32……搬送
羽根（砥粒搬送部）、40……多孔状の陽極、42……多孔
状の絶縁板、42A……貫通孔（砥粒搬送部）、44……多
孔状のマスク板、46……多孔状の陽極。

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水平に配置され、砥粒層を外周面に形成す
   べき砥石基体を同軸に固定しうる回転軸と、 この回転軸を回転する駆動機構と、 前記砥石基体の両側に同軸に配置され、砥石基体よりも
   大径な一対の円板状の側板と、 これら側板の外周縁の間に掛け渡して着脱自在に巻回さ
   れ、前記砥石基体の外周面に沿って気密的な空間を画成
   する環状の伸縮バンドと、 前記気密空間に満たされた、砥粒が分散されためっき液
   と、 前記気密空間内に設けられ、前記砥石基体の外周面と対
   向して設けられた陽極と、 前記気密空間内に設けられ、回転軸の回転につれ前記気
   密空間の下側部分でめっき液中の砥粒を補集する一方、
   前記気密空間の上側部分で補集した砥粒を解放して前記
   砥石基体の外周面上部に砥粒を落下させうる砥粒保持部
   とを具備したことを特徴とする電着砥石の製造装置。
2. 【請求項２】前記砥粒保持部は、前記伸縮バンドの内面
   に沿って設けられた搬送羽根であることを特徴とする請
   求項１記載の電着砥石の製造装置。
3. 【請求項３】前記砥粒保持部は、前記伸縮バンドの内面
   に沿って設けられた凹部であることを特徴とする請求項
   １記載の電着砥石の製造装置。
4. 【請求項４】前記陽極は、前記伸縮バンドの内面に沿っ
   て配置され、前記いずれか一方の側板に対して固定され
   ていることを特徴とする請求項１、２または３記載の電
   着砥石の製造装置。
5. 【請求項５】前記砥石基体の外周面には、多数の貫通孔
   を有し絶縁体で成形された多孔状マスク板が固定されて
   いることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の
   電着砥石の製造装置。
6. 【請求項６】前記多孔状マスク板の表面には導電性を有
   する多孔状の陽極板が固定され、この陽極板が前記陽極
   とされていることを特徴とする請求項５記載の電着砥石
   の製造装置。
7. 【請求項７】前記側板には、めっき液の供給口および排
   出口が形成されていることを特徴とする請求項１、２、
   ３、４、５または６記載の電着砥石の製造装置。
8. 【請求項８】前記排出口には、砥粒の通過を阻止するフ
   ィルタが設けられていることを特徴とする請求項７記載
   の電着砥石の製造装置。