JP4459004B2 - 砥石の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、形状反転法による砥石の製造方法に関する。

従来、形状反転法による砥石の製造方法が公知である。例えば、特許文献１に記載の技術である。形状反転法では、砥粒の突き出し量を略一定に形成することが容易であるという利点を有する。

上記特許文献１に記載の砥石の製造方法を説明する。
図７（ａ）に示す如く、まず、砥石外形の形状を内形とする金型１２を用意し、その内面に銅メッキ３０ａを施し、さらに、その銅メッキ３０ａをダイヤモンド切削して表面形状を整えたのち、銅メッキ３０ａの表面に砥粒１４・１４・・・を接した状態で配置し、さらに銅メッキ３０ｂを施して砥粒１４・１４・・・を金型１２内面に固着する。
次いで、金型１２の内面に砥粒１４・１４・・・を固定している銅メッキ層３０の上に、ニッケルメッキ３１を施す。
そして、金型１２に、砥石台金１６を挿入し、ニッケルメッキ３１層と砥石台金１６との間に低融点金属等の接合剤３２を充填してこれらを一体化する。
最後に、砥石台金１６から、金型１２及び銅メッキ層３０を除去して、図７（ｂ）に示すような砥石を製作する。
特開２００４−９８１８１号公報

上記従来技術では、砥石の製作過程において、砥石台金と、砥粒を保持するメッキ層と、金型を一体化したのち、旋盤で金型を削る工程と、銅メッキ層をＷＡスティック砥石などでドレッシング（除去）する工程が必要となる。これらの工程は、砥石の表面形状を決定する作業を行うため、作業に精確性が要求され、従って、時間と手間とを要することになる。これが、砥石の生産性の向上を妨げる要因の一つとなっている。

また、上記従来技術では、金型に砥粒を固着する手段として銅メッキを用いているため、金型の再利用が困難であり、製作する砥石の数だけ金型が必要となる。従って、砥石製作のためのコストが嵩むことになる。

そこで、本発明では、金型の再利用を可能とするとともに、旋盤で金型を削る工程及び銅メッキ層を除去する工程を要しない、砥石の製造方法を提案し、これにより、砥石のコストダウンと生産性の向上を図る。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、
形状反転法による砥石の製造方法において、
固体と液体とに状態変化する固着用媒体層を、砥粒を載置した金型上に生成して冷却凝固し、固着用媒体にて砥粒を金型上に固定する工程と、
固着用媒体が固体である温度範囲内に硬化温度を有する熱硬化性の接着剤層を、固体の固着用媒体層上に生成する工程と、
接着剤層上に砥石台金を当接した状態で、前記接着剤層を、固着用媒体が固体である温度範囲内かつ接着剤層が硬化する温度にまで加熱して硬化させ、接着剤層を媒体として砥石台金に砥粒を固着する工程と、
固着用媒体層を加熱溶解して、硬化を維持する接着剤層にて砥粒が保持された砥石台金を金型から外す工程とを具備する、ものである。

請求項２においては、前記固着用媒体を、低温溶融合金、又は、ポリビニルアルコールのうちいずれかとするものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１、請求項２においては、固着用媒体を加熱することにより、接着剤が硬化を維持した状態で固着用媒体を溶融・液化させることができ、接着剤を媒体として砥粒が固着された砥石台金を、金型や治具から引き離すことにより、固着用媒体及び金型から分離させることができる。
従って、研削面のドレッシング処理による固着用媒体の除去作業や、旋盤等を用いて金型に残った固着用媒体を削って取り除く作業を必要とせず、生産性の向上及びコストダウンに寄与することができる。
また、金型と固着用媒体とを、速やか且つ簡易に分離することができ、さらに、傷つけることがないので、金型を再利用に供することができる。

次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の砥石製造方法を採用した砥石製作過程の流れ図、図２は砥粒を固定した固着用媒体層を生成する工程の様子を示す図、図３は接着剤層を生成する工程の様子を示す図である。図４は砥石台金に砥粒を固定させる工程の様子を示す図、図５は金型から砥石台金を外す工程の様子を示す図である。図６は接着剤と固着用媒体との関係を示す図である。
図７は従来の砥石の製造方法を説明する図である。

本発明に係る砥石の製造方法では、砥粒を砥石台金に付着させるための接着剤と、金型に砥粒を仮保持させる固着用媒体との関係に、特徴を有する。
図６に示す如く、固着用媒体は温度に応じて状態変化をする物質で成り、融点（凝固点）より低い温度では固体となり、融点より高い温度では液体となる。そして、接着剤は、液体状（又は、ゾル又はゲル状）の未硬化状態から、固着用媒体の融点よりも低い温度である硬化温度で硬化する、熱硬化性の物質で成る。

従って、液体状（又は、ゾル状・ゲル状）となっている固着用媒体を、接着剤の硬化温度以下となるまで温度を低下させれば、固体状の固着用媒体と、未硬化状態の接着剤とを共存させることができる。すなわち、固着用媒体と接着剤とは、固着用媒体が固体状態を保持可能な温度範囲で、接着剤の未硬化状態を保持させることができるという、関係を有している。
また、固体状の固着用媒体と、未硬化状態の接着剤とを併せて加熱すれば、固着用媒体が固体状である温度領域にて接着剤が硬化し、更に加熱を続けると、接着剤が硬化した状態で固着用媒体が液体となる。すなわち、固着用媒体と接着剤とは、硬化した接着剤が硬化状態を保持可能な温度範囲で、固着用媒体が固体から液体に状態変化するという、関係を有している。
ここで、硬化した接着剤を加熱すると、温度上昇に伴い軟化していく傾向にあるが、前述の接着剤の「硬化状態」とは、硬化した接着剤を加熱した際に、接着剤が砥粒を保持可能な程度の硬度を有していて、砥粒を保持できなくなる程度にまで軟化していない状態を言う。

上述のような関係を有する、固着用媒体と接着剤との組み合わせとして、固着用媒体としては、例えば、低温溶融金属（例えば、はんだにＢｉ、Ｃｄ、Ｉｎ等を添加した合金）やポリビニルアルコール等の比較的低温にて溶融する物質、接着剤としては、例えば、エポキシ系熱硬化樹脂等の比較的低温における温度変化にて硬化する物質、が挙げられる。
但し、固着用媒体と接着剤との組み合わせは、上記例に限定されるものではなく、関係を成立させることのできる他の固着用媒体と接着剤との組み合わせを採用することができる。

本発明に係る砥石の製造方法を採用した砥石製作過程は、図１に示す如く、砥粒を固定した固着用媒体層を生成する工程（Ｓ２１）と、接着剤層を生成する工程（Ｓ２２）と、砥石台金に砥粒を固定させる工程（Ｓ２３）と、金型から砥石台金を外す工程（Ｓ２４）と、から成る。

図２に示す如く、金型１２が治具１１にて保持され、該金型１２には製品としての砥石の研削面１６ａの形状を決定する型面１２ａが形成される。前記治具１１は、砥石台金１６も保持可能であって、金型１２の型面１２ａに砥石台金１６の研削面１６ａが対峙するように、該砥石台金１６が位置固定される。
金型１２の型面１２ａや、治具１１の金型１２や砥石台金１６に接する部分には、予め離型剤が塗布される。また、金型１２と治具１１との間にはシール材１３が備えられ、離型剤や、後述する固着用媒体、接着剤等の流出が抑止される。

砥粒を固定した固着用媒体層を生成する工程（Ｓ２１）において、まず、図２に示す如く、金型１２の型面１２ａに接するように砥粒１４・１４・・・が配置される。そして、ここに固着用媒体１５が注入されて、固着用媒体１５が固化される。この場合、固着用媒体１５を液体となる温度まで加熱した状態で注入し、その後固体となる温度まで冷却する。
これにより、金型１２の型面１２ａに、砥粒１４・１４・・・が保持された固着用媒体１５から成る層（固着媒体層Ｍ）が形成される。

なお、固着媒体層Ｍの固着用媒体１５の厚さＨは、砥粒径の約１／３とする。すなわち、前記固着用媒体１５の厚さＨを砥粒突き出し量として適した厚さとするのである。

接着剤層を生成する工程（Ｓ２２）においては、図３に示す如く、前記固着媒体層Ｍに接着剤から成る層（接着剤層Ｎ）が積層される。
固着媒体層Ｍの上に、接着剤１７が注入されて、固着媒体層Ｍに接着剤から成る接着剤層Ｎが積層される。なお、接着剤１７は、この時点で液状、ゾル状又はゲル状等の態様を示す未硬化状態であって固化していない。
接着剤層Ｎの接着剤１７の厚みは、少なくとも砥粒径の約２／３より大きく、該接着剤１７には、砥粒１４の砥粒径の約２／３が埋入される。従って、砥粒１４の表面は、その一部が固着用媒体１５に固着保持され、残りの部分が接着剤１７に接した状態となる。

砥石台金に砥粒を固定させる工程（Ｓ２３）では、図４に示す如く、上記接着剤層Ｎに砥石台金１６の研削面１６ａが接するように、治具１１に砥石台金１６が挿入される。この状態で、固着用媒体１５及び接着剤１７が加熱される。

接着剤１７が硬化する温度となるまで昇温して接着剤１７を完全に硬化（固化）させる。接着剤１７が硬化すれば、砥粒１４の表面が接着剤１７に固着保持される。これにより、接着剤１７を媒体として砥石台金１６の研削面１６ａに砥粒１４・１４・・・が固着される。
この接着剤１７が硬化する温度では、固着用媒体１５も固体であり、これらは界面において混合することはなく、また、固着用媒体１５にて砥粒１４が仮固定された状態にあるので、接着剤１７に固着される砥粒１４の砥粒突き出し量を揃えることができる。

金型から砥石台金を外す工程（Ｓ２４）では、前記砥石台金に砥粒を固定させる工程（Ｓ２３）に連続して、更に、固着用媒体１５の加熱を続け、固着用媒体１５が液化する温度となるまで昇温して固着用媒体１５を完全に液化させる。
なお、金型から砥石台金を外す工程（Ｓ２４）の加熱は、接着剤１７の固化のための加熱と連続する一連の作業であるので、このために別途の作業を必要としない。

固着用媒体１５は液化し、且つ、接着剤１７は硬化し砥粒１を保持した状態であるので、図５に示す如く、治具１１から砥石台金１６を取り外すことによって、固着用媒体１５は砥粒１４及び接着剤１７から離れる。従って、一気に、治具１１及び金型１２から砥石台金１６が取り外されるるとともに、固着用媒体１５が除去されて砥粒１４が固着された研削面１６ａが形成される。これにて、接着剤１７にて砥粒１４が砥粒突き出し量だけ表面から突出した接着剤層Ｎが、砥石台金１６の研削面１６ａに固着された、砥石が製造される。

上述の如く、治具１１と金型１２のそれぞれから段階を踏んで取り外す必要が無く、また、治具１１及び金型１２から砥石台金１６を取り外したあとの研削面１６ａのドレッシング処理を必要としない。さらに、接着剤１７や金型１２との固着を解除するための加熱は、接着剤１７の固化のための加熱と連続する作業であり、作業は簡易且つ速やかであって、他の装置を備えるための特別の費用を発生させずに行うことができる。従って、生産性の向上及びコストダウンに寄与することができる。

また、金型１２上に残った固着用媒体１５は、液化しているので金型１２から容易に取り除くことができる。
よって、金型１２から旋盤等を用いて残った固着用媒体を削って取り除く作業を必要とせず、金型１２と固着用媒体１５とを、速やか且つ簡易に分離することができるので、金型１２や治具１１等を傷つけることない。従って、治具１１や金型１２を再利用に供することができ、コストダウン及び生産性の向上に寄与することができる。

本発明の砥石製造方法を採用した砥石製作過程の流れ図。 砥粒を固定した固着用媒体層を生成する工程の様子を示す図。 接着剤層を生成する工程の様子を示す図。 砥石台金に砥粒を固定させる工程の様子を示す図。 金型から砥石台金を外す工程の様子を示す図。 接着剤と固着用媒体との関係を示す図。 従来の砥石の製造方法を説明する図。

１１ 治具
１２ 金型
１３ シール材
１４ 砥粒
１５ 固着用媒体
１６ 砥石台金
１６ａ 研削面
１７ 接着剤

Claims (2)

1. 形状反転法による砥石の製造方法において、
   固体と液体とに状態変化する固着用媒体層を、砥粒を載置した金型上に生成して冷却凝固し、固着用媒体にて砥粒を金型上に固定する工程と、
   固着用媒体が固体である温度範囲内に硬化温度を有する熱硬化性の接着剤層を、固体の固着用媒体層上に生成する工程と、
   接着剤層上に砥石台金を当接した状態で、前記接着剤層を、固着用媒体が固体である温度範囲内かつ接着剤層が硬化する温度にまで加熱して硬化させ、接着剤層を媒体として砥石台金に砥粒を固着する工程と、
   固着用媒体層を加熱溶解して、硬化を維持する接着剤層にて砥粒が保持された砥石台金を金型から外す工程とを具備する、
   ことを特徴とする砥石の製造方法。
2. 前記固着用媒体を、低温溶融合金、又は、ポリビニルアルコールのうちいずれかとする、
   請求項１に記載の砥石の製造方法。

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