JP2849930B2 - 電着砥石及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は新規な電着砥石及びその製造方法に関するも
のである。さらに詳しくいえば、本発明は、長寿命でか
つ切断面のチッピングを低減しうるなどの特徴を有し、
各種工業材料の研削加工、特に硝子、セラミックスなど
の硬脆材料の切断や溝加工及び難研削材料や複合材料の
電解研削切断などに好適に用いられる電着砥石、及びこ
のものを効率よく製造する方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来、硝子、セラミックス、フェライトなどは、電子
部品材料などとして広く使用されているが、多くの場
合、これら材料を一定寸法に切断又は一定形状に溝入れ
して用いられている。また、建築材料分野においては、
近年PC板にみられるような表面を硝子で被覆されたセメ
ント材と鋼材との複合材料が多く用いられるようになっ
てきているが、この場合、該複合材料を同時切断するこ
とがしばしば要求される。

これらの加工においては、切断面のチッピングが小さ
いことが要求されるが、例えば表面が硝子で被覆された
鉄筋入りセメント板であるPC板は、切断時に硝子層にチ
ッピングが発生しやすく、特に鉄筋を切断する際、切断
抵抗が増大して、砥石の振動が烈しくなるため、チッピ
ングが最大となる難削材料であることが知られている。

このような加工においては、従来鋼板を基板としたメ
タルボンド砥石や電着砥石、合成樹脂板を基板としたレ
ジンボント砥石などが用いられている。しかしながら、
一般的に硬脆材料の切断や溝加工では、前記メタルボン
ドや電着砥石は、レジンボンド砥石に比べてチッピング
が大きいという欠点を有しており、これに対して、レジ
ンボンド砥石はチッピングは小さいものの、砥石摩耗が
大きく、例えば一定形状の溝加工などを施す場合に、所
定の砥石形状が容易に変化するため、所望の溝形状の加
工が困難であるという欠点を有している。

一方、導電性を有する合成樹脂基板を用いたダイヤモ
ンド砥石については、本出願人は先に、導電性合成樹脂
基板を用いたメタルボンド砥石を提案したが（特願昭63
−270008号）、このものは鋼製基板に比べて軽量化及び
防錆効果を目的としたもので、主として自動車用窓硝子
の面取りを対象としている上、基板と砥粒層との接着力
の関係から製造できる砥石寸法の限界は免れず、切断や
溝加工に用いる砥石には適用しにくいという欠点があっ
た。

また、金綱を合成樹脂で固めた導電性を有する合成樹
脂基板を用いた電着砥石や（特開昭63−300869号公
報）、金属線条を合成樹脂で固めた電解研削用砥石（特
公昭50−12634号公報）なども提案されている。しかし
ながら、前者の電着砥石においては、該基板の露出した
金属部分にのみダイヤモンド砥粒が電着されるので、砥
粒層は断続的になるのを免れず、その結果切断面のチッ
ピングが増大するという問題が生じるし、一方後者の電
解研削用砥石は砥粒層がレジンボンドで固着されている
ため、寿命が短く、前記したようなレジンボンド砥石と
しての欠点を有している。

他方、導電性合成樹脂基板を用いた電着砥石において
は、該基板として、通常金綱や金属線条を合成樹脂で固
めたものが用いられるが、このような基板では、超硬砥
粒を電着する場合や該砥石を電解研削用砥石として使用
する場合、該基板の取付孔と電極との接着抵抗が大き
く、特に砥石を研削盤に取り付けて電解研削を行う場
合、取付孔とスピンドル軸間には1/100〜3/100mm程度の
ギャップがあるので、接触不良を起こしやすいという問
題がしばしば生じる。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、このような従来のレジンボンド砥石、メタ
ルボンド砥石及び電着砥石が有する欠点を克服し、超寿
命を有する上、チッピングが小さく、かつ少ない加工が
可能な電着砥石、及び前記特性を有するとともに、その
作成の際の超硬砥粒の電着時や電解研削加工時における
電極と取付孔との接触抵抗を減少させた電着砥石を提供
することを目的としてなされたものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、前記の好ましい性質を有する電着砥石
を開発すべく鋭意研究を重ねた結果、導電性合成樹脂基
板を用い、外周面の超硬砥粒を電着する部分に予め無電
解メッキ処理を施すことにより、超硬砥粒層が連続的に
形成され寿命が長い上、チッピングが小さくかつ少ない
研削加工が可能な電着砥石が得られること、及び、さら
に基板の取付孔の内面に無電解メッキ処理を施すことに
より、超硬砥粒の電着時や電解研削加工時における電極
と取付孔との接触抵抗を減少させうることを見い出し、
この知見に基づいて本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は次の各項の電着砥石及びその製造
方法を提供するものである。

１ 中心に取付孔を有する円板状の導電性合成樹脂基板
の外周面に、電気メッキ処理により10〜200μｍの粒子
径の超硬砥粒を含む超硬砥粒層を形成させた電着砥石に
おいて、該超硬砥粒層が１〜50μｍの厚さの無電解メッ
キ層を介して基板に無電解メッキ層と同種の金属によっ
て電着されていて、その電着層の厚さが10〜200μｍで
あることを特徴とする電着砥石。

２ 中心に取付孔を有する円板状の導電性合成樹脂基板
の外周面に、電気メッキ処理により10〜200μｍの粒子
径の超硬砥粒を含む超硬砥粒層を形成させた電着砥石に
おいて、該超硬砥粒層が１〜50μｍの厚さの無電解メッ
キ層を介して基板に無電解メッキ層と同種の金属によっ
て電着されていて、その電着層の厚さが10〜200μｍで
あり、かつ該取付孔の内面に無電解メッキ層が設けられ
ていることを特徴とする電着砥石。

３ 中心に取付孔を有する円板状の導電性合成樹脂基板
の外周面に、又はこの外周面と該取付孔の内面とに１〜
50μｍの厚さの無電解メッキ層を形成したのち、基板外
周面の無電解メッキ層の上に10〜200μｍの粒子径の超
硬砥粒を置いて、10〜200μｍの厚さの電気メッキ層を
形成することによって、超硬砥粒を含む電気メッキ層を
形成させることを特徴とする項１又は２記載の電着砥石
の製造方法。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明においては、基板として中心に取付孔を有する
円板状の導電性合成樹脂から成るものが用いられる。こ
の導電性合成樹脂における樹脂としては、例えば熱硬化
性のフェノール樹脂やポリイミド樹脂などの耐熱性樹脂
が好ましく挙げられる。

導電性合成樹脂基板を製造する方法については特に制
限はなく、従来該基板の製造において慣用されている方
法を用いることができる。例えば、前記樹脂を導電性金
綱や金属線条とともに、加熱プレスを用いて所望形状に
成形する方法などを用いることができる。

本発明においては、このようにして得られた導電性合
成樹脂基板の外周面に、超硬砥粒層を電気メッキ処理に
より形成させるが、この際、予め、該超硬砥粒層を形成
させる部分に無電解メッキ処理を施すことが必要であ
る。この無電解メッキ処理を施さないと、超硬砥粒は露
出した金属部分にのみ電着されるもので、形成された超
硬砥粒層は連続層とならず、その結果、研削加工時に、
チッピングが発生しやすくなるのを免れないが、無電解
メッキ処理を施すことにより、該超硬砥粒層は連続層を
形成し、前記問題が解決され、本発明の目的が達成され
る。

無電解メッキ処理については特に制限はなく、従来合
成樹脂の表面に無電解メッキ処理を施す際に慣用されて
いる方法、例えば温度10〜70℃程度の無電解ニッケルメ
ッキ液、銅メッキ液、クロムメッキ液などの中に、被処
理基板を、必要ならば無電解メッキ処理を施す部分を除
いて樹脂塗装や樹脂製治具によりマスキングを施した被
処理基板を適当な時間浸漬する方法などを用いることが
できる。この際、基板のあらさについては、比較的粗い
方が無電解メッキ層と基板との密着性がよいので、通常
基板の旋削面あらさは１〜20μmRmaxの範囲で選ばれ
る。また、無電解メッキ層の膜厚については、厚すぎる
と残留応力が大きくなって、膜に割れが発生したり、極
端な場合には膜が基板面から剥がれることがあるし、ま
た薄すぎると次工程の電着工程において、電気メッキの
電流密度を所望値まで上げることができず、形成される
電着層が不均質になるおそれが生じる。したがって、無
電解メッキ層の膜厚は、通常１〜50μｍの範囲で選ばれ
る。

次に、このようにして導電性合成樹脂基板の外周面に
設けられた無電解メッキ層の上に、必要ならば該マスキ
ングを取り除いて、電着法により超硬砥粒層を形成させ
るが、この電着法については特に制限はなく、従来電着
砥石の製造の際に慣用されている方法を用いることがで
きる。例えばニッケル電着法、クロム電着法、銅電着法
などにより、該無電解メッキ層の上に、超硬砥粒層が設
けられる。この際、無電解メッキ層と同種の金属を用い
て電着を行ってもよいし、異種の金属を用いて電着を行
ってもよいが、異種の金属を用いて電着を行う場合、両
金属の熱膨張係数が異なるので電着液の温度には十分な
配慮が必要である。また、電着層の厚さは、通常10〜20
0μｍの範囲で選ばれる。

本発明で用いられる超硬砥粒としては、例えば天然産
や人造のダイヤモンド砥粒及びCBN砥粒などが挙げられ
る。これらの砥粒は、通常粒子径が10〜200μｍの範囲
のものが用いられる。

本発明においては、通常無電解メッキ処理を施す際
に、所望に応じ該導電性合成樹脂基板の取付孔の内面に
も無電解メッキ処理を施して、無電解メッキ層を設けて
もよい。これにより、本発明の電着砥石を作製する際の
超硬砥粒の電着時や、該砥石を電解研削用として使用す
る際に、電極と取付孔との接触抵抗が減少し、効率よく
超硬砥粒の電着や電解研削を行うことができる。特に砥
石を研削盤に取り付けて電解研削を行う場合、取付孔と
スピンドル軸間に1/100〜3/100mm程度のギャップがある
ので、無電解メッキ処理を施さず、そのままでは接触不
良を起こしやすいという問題が生じるが、本発明のよう
に無電解メッキ処理を施すことにより、前記問題を容易
に解決することができる。該取付孔の内面に設けられる
無電解メッキ層の膜厚は、通常１〜50μｍの範囲で選ば
れる。

次に、本発明の好適な実施態様の１例を添付図面に従
って説明すると、第１図（イ）ないし（ヘ）は本発明の
電着砥石の製造工程の１例を示す説明図であって、ま
ず、（イ）で示すように、金型１の中に所望の合成樹脂
粉末２と導電性金綱３を入れ、加熱プレス４により加熱
成形して、導電性合成樹脂盤を作成したのち、（ロ）で
示すような中心に取付孔５を有する所定寸法の円板状導
電性合成樹脂基板６に施盤加工する。

次に、（ハ）で示すように、該基板６に無電解メッキ
処理を施す部分を除いて、樹脂塗膜又は樹脂製治具７に
よりマスキングを施したのち、これを（ニ）で示すよう
に無電解メッキ液８中に浸漬して無電解メッキ処理を行
い、次いで前記マスキングを除去し、（ホ）で示すよう
な、その外周面及び所要に応じ取付孔５の内面に無電解
メッキ層９が設けられた基板を作成する。次に、（ヘ）
で示すように、電着用超硬砥粒10を含有する電着用メッ
キ液11中に、前記のようにして基板の外周面に設けられ
た無電解メッキ層が浸漬するように基板６を配設し、該
基板を矢印の方向に回転させながら電極12と基板６との
間に電流を流して、基板の外周面に設けられた無電解メ
ッキ層の上に超硬砥粒電着層13を形成させる。

このようにして、中心に取付孔を有する円板状の導電
性合成樹脂基板の外周面に、無電解メッキ層を介して超
硬砥粒層が電着され、かつ所望に応じ該取付孔の内面に
無電解メッキ層が設けられた本発明の電着砥石が得られ
る。

［実施例］ 次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明する
が、本発明はこれらの例によってなんら限定されるもの
ではない。

実施例１ 市販のフェノール樹脂を200メッシュの導電性金綱と
ともに、加熱プレスにより加熱成形を行い、導電性フェ
ノール樹脂板を作成したのち、第２図（ａ）に示すよう
な凸形基板６に施板加工した。

次に、市販の無電解ニッケルメッキ液を充満したメッ
キ槽中に該基板を浸漬して無電解ニッケルメッキ処理を
施し、基板の外周面及び取付孔の内面に厚さ10μｍの無
電解メッキ層を設けたのち、該外周面に設けられた無電
解メッキ層の上に、粒子径30〜40μｍ（＃500）の合成
ダイヤモンド砥粒を用いてニッケル電着法により、ダイ
ヤモンド砥粒層を形成させ、本発明の電着砥石を製造し
た。この際の電着条件及び電着に用いた液組成、物性を
次に示す。

電着条件 浴温 :45℃ 陰極電流密度:2.8A/dm² メッキ時間 :2時間 電着に用いた液の組成、物性 スルファミン酸ニッケル:400g/ 塩化ニッケル :15g/ ホウ酸 :35g/ スルファミン酸 ：少量 pH調整剤 ：少量 光沢剤 ：少量 pH :3.7 表面張力 :28dyne/cm これにより、基板外周面に、ダイヤモンド砥粒含有量
30vol％でニッケルメッキ層の厚さが28μｍの電着層が
形成された。

用いた＃500ダイヤモンド砥粒の粒子径は30〜40μｍ
であることから、形成された電着層面はニッケル面から
ダイヤモンド砥粒が僅かに突出している状態である。

このようにして得られた本発明の砥石の使用に当たっ
ては、使用前にWA500−Ｊの砥石を用い、予めドレッシ
ングしたものを用いた。また、比較用のレジンボンド砥
石についても同様のドレッシングを施した。

実施例２ 実施例１と同様にして、第２図（ｂ）に示す切断砥石
用の基板を作成した。

この基板に、実施例１と同様にして、無電解メッキ処
理を施したのち、ニッケル電着法によりダイヤモンド砥
粒層を形成させ、本発明の電着砥石を製造し、テストに
用いた。

実施例３ 実施例１において＃500ダイヤモンド砥粒の代わりに
＃120ダイヤモンド砥粒を用いた以外は、実施例１と全
く同様にして、本発明の電着砥石を製造した。

実施例４ 実施例１と同様にして、第２図（ｃ）及び（ｄ）に示
す平形砥石用基板を作成した。

この基盤に、実施例１と同じ方法を用い、無電解銅メ
ッキ槽中で無電解銅メッキ処理を施した。この際、無電
解銅メッキ液として市販のものを用い、液温約50℃に加
温して、この液中に基板を約２時間浸漬して処理を行
い、膜厚20μｍの無電解銅メッキ層を基盤の外周面及び
取付孔の内面に形成させた。次いで、基板の外周面に設
けられた無電解銅メッキ層の上に、粒子径105〜125μｍ
（＃120）のCNB粒子を用いて銅電着法により、CBN砥粒
層を形成させ、本発明の電着砥石を製造した。この際の
電着条件及び電着に用いた液組成、物性を次に示す。

電着条件 浴温 :50℃ 陰極電流密度:2.5A/dm² メッキ時間 :3時間 電着に用いた液の組成、物性 ピロドンコンク（商品名）:0.5／ アンモニア :5cc/ レベリング剤、光沢剤 :5cc/ 比重 :1.3 pH :8.6 表面張力 :77dyne/cm これにより、基板外周面に、銅メッキ層の厚さが約90
μｍで、このメッキ層表面からCBN砥粒が約20μｍ突出
した電着層が形成された。

応用例１ 第３図に示すような石英硝子の加工を、ダイヤモンド
粒度＃500、砥石外径100mm、砥石厚み3mm、外周が90度
Ｖ形状の従来のレジンボンド砥石、メタルボンド砥石及
び実施例１で得られた本発明の電着砥石を用い、砥石回
転数8,000r.p.m、加工物送り速度10mm/min、切り込み0.
8mm、研削液（水道水）液量４/minの条件で行い、そ
の性能を比較した。

その結果、レジンボンド砥石は切れ味が良く、山頂の
チッピングは10〜20μｍと小さかったが、10ラインの溝
加工で砥石の先端が半円状に摩耗し、石英硝子の溝底が
丸み形状になった。また、メタルボンド砥石の場合は、
砥石摩耗はほとんどないが山頂部のチッピングが大き
く、50〜100μｍの大きさのチッピングが頻繁に発生し
た。これに対し本発明の電着砥石を用いると、いずれも
耐摩耗性はメタルボンド砥石と同様に大きく、砥石先端
が半円状になることはなく、石英硝子山頂部のチッピン
グも10〜20μｍ程度で極めて小さい値であった。

応用例２ 厚さ15mmの表面が硝子で被覆された鉄筋入りのPC板
を、ダイヤモンド粒度＃120、砥石外径200mm、砥石厚み
4mmの従来のメタルボンド砥石及び実施例３で得られた
本発明の電着砥石を用いて、砥石回転数6000r.p.m.、加
工物送り速度2mm/min、研削液（硝酸塩水溶液）液量８
/minの条件で電解研削切断した。この際加工物中の鉄
筋を陽極に、砥石を陰極として硝酸塩水溶液を注いで切
断した。この結果、メタルボンド砥石による電解研削切
断では鉄筋切断時の硝子層のチッピングが0.5〜1.0mmに
減少し、一般の切断の場合よりも小さくなった。これに
対し本電着砥石で電解研削切断した場合は0.3〜0.6mmと
さらにチッピングが減少した。

応用例３ 実施例４で得られた本発明の電着砥石及び従来のレジ
ンボンド砥石を用い、SKH−51（HRC:60）を平面研削盤
で下記の条件にて湿式研削し、その性能を比較した。

研削条件 砥石周速 :1600m/min テーブル送り速度 :10m/min テーブル前後送り量:3mm/pass 切込み :20μm/回 なお、砥石の大きさは両砥石とも外径180mmである。

この結果、レジンボンド砥石の研削比は約450であっ
たのに対し、本発明の電着砥石は約2000であった。研削
面あらさについては両砥石ともRmax（２〜３）μｍで、
ほとんど差は認められなかった。

［発明の効果］ 本発明の電着砥石は、基板に合成樹脂を用いているの
で弾性があり、加工中の振動を吸収し、振動を吸収しに
くい鉄製基板の砥石に比べて被加工物に加わる衝撃が緩
和され、その結果チッピングが低減し、騒音も小さい。
また、砥粒層が連続的に形成されているので、チッピン
グが発生しやすい材料の研削、特に溝加工や切断におい
て、電着砥石であるにもかかわらず、チッピングを小さ
くすることができる上、砥粒層は金属ボンドで電着され
ているので、レジンボンド砥石に比べて耐摩耗性に優
れ、寿命が長い。その上、本発明の砥石は導電性を有し
ているので、ダイヤモンド砥石には不向きの鋼材加工
も、電解研削することによって解決することができ、し
かも基板に含有されている金属は導電性と共に、補強材
の役割も果たしている。

さらに、本発明の砥石は、基盤の取付孔の内面に無電
解メッキ層を設けることにより、例えばPC板のような鉄
筋を含む脆性材料を電解研削切断する場合、砥石への給
電の信頼性が高くなり、鉄筋が容易に切断できるので、
振動が低減され、その結果PC板のような難削材を含む複
合材料においてもチッピングが低減される上、電着砥石
を作成する際の超硬砥粒の電着においても、給電の信頼
性が高くなるので、効率よく電着が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）ないし（ヘ）は、本発明の電着砥石の製造
工程の１例を示す説明図、第２図（ａ）、（ｂ）及び
（ｃ）は、それぞれ本発明の電着砥石の異なった形態の
例を示す断面図、第２図（ｄ）は（ｃ）砥石の砥粒層の
拡大斜視図、第３図は砥石による石英硝子の溝加工を説
明するための図である。 図中符号３は金綱、５は取付孔、６は基板、７は樹脂塗
膜又は樹脂製治具、８は無電解メッキ液、９は無電解メ
ッキ層、10は電着用超硬砥粒、11は電着用メッキ液、13
は超硬砥粒電着層、14は電解液浸透溝、15は砥石、16は
石英硝子である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−139670（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−79276（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−193662（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−20262（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭50−42395（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B24D 3/00 310 B24D 3/06

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中心に取付孔を有する円板状の導電性合成
   樹脂基板の外周面に、電機メッキ処理により10〜200μ
   ｍの粒子径の超硬砥粒を含む超硬砥粒層を形成させた電
   着砥石において、該超硬砥粒層が１〜50μｍの厚さの無
   電解メッキ層を介して基板に無電解メッキ層と同種の金
   属によって電着されていて、その電着層の厚さが10〜20
   0μｍであることを特徴とする電着砥石。
2. 【請求項２】中心に取付孔を有する円板状の導電性合成
   樹脂基板の外周面に、電気メッキ処理により10〜200μ
   ｍの粒子径の超硬砥粒を含む超硬砥粒層を形成させた電
   着砥石において、該超硬砥粒層が１〜50μｍの厚さの無
   電解メッキ層を介して基板に無電解メッキ層と同種の金
   属によって電着されていて、その電着層の厚さが10〜20
   0μｍであり、かつ該取付孔の内面に無電解メッキ層が
   設けられていることを特徴とする電着砥石。
3. 【請求項３】中心に取付孔を有する円板状の導電性合成
   樹脂基板の外周面に、又はこの外周面と該取付孔の内面
   とに１〜50μｍの厚さの無電解メッキ層を形成したの
   ち、基板外周面の無電解メッキ層の上に10〜200μｍの
   粒子径の超硬砥粒を置いて、10〜200μｍの厚さの電気
   メッキ層を形成することによって、超硬砥粒を含む電気
   メッキ層を形成させることを特徴とする請求項１又は２
   記載の電着砥石の製造方法。