JPH01135478A - 研削工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は精密な仕上面を得るための研削工具に関する。

「従来の技術」 従来の研削工具の研削部すなわち砥石部は、ダイヤモン
ド等の砥粒とボンドといわれる結合剤とを混合して焼成
することにより製造されていた。

この砥石部の組織は、第２図に示す様に、ボンド７の中
に気孔１０と共に砥粒８が分散した状態になっており、
ボンド７の表面９から突出した砥粒８が切れ刃となり被
加工物を削り取ることにより研削加工が行われていた。

従って、研削面の仕Ｅりは砥粒８により大きく影響され
る。砥粒８の粒径が大きいはど砥粒８の突出量が大きく
なり、研削加工時における砥粒−個当りの切屑除去量（
加工単位と称する）が大きく研削能率が向上するが、逆
に、加工面の表面粗さが悪くなり、被加工物の材質によ
ってはチッピングや加工変質層を生じ易くなる。

たとえば、光集積回路の基板にはぜい性が極めて高く割
れ易いガラス材やニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯｓ＞の
結晶材料などが多く用いられる。光回路の基板に光ファ
イバーを接続するために、第３図に示す様に、基板２に
溝３，４を形成し、その一方の涌３を光ファイバー１の
案内溝とし、他方の溝４の側面５を光導波路６への光入
射面６Ａとして用いることが行われる。この？＃Ｉ４を
形成するのに研削加工が行われるが、従来のダイヤモン
ド砥石等の研削工具では、砥粒８によると思われる微少
な傷あるいはチッピングを生じ易く、光導波路６への光
入射効率が悪化するという問題があ１た、このような光
入射面６Ａの加工には鏡面加工のような精密な仕上げ面
が必要である。光入射面６”Ａの仕上げ加工として、貴
石を研磨する場＝のように、クロムグリーン（ＣｒｚＯ
ｚ）を用いてラッピング加工に類した加工を行うことも
考えられるが、クロム（Ｃｒ）がチタン（Ｔｉ）拡散層
からなる先導波路６に悪影響を与えるため光回路基板２
の加工には使用できない。

研削加工において、研削面の仕上がりを良好にするため
に砥粒８の粒径の小さい砥石を用いることが行われるが
、砥粒径が微細化するほどボンド７による砥粒保持力が
低下し製造が困難になるため、ダイヤモンド砥石、ＣＩ
Ｎ砥石（ボラゾン砥石）等の砥粒径は数ミクロンのもの
が最小であり、限界がある。

［発明が解決しようとする問題点」 上述の様に、従来の砥粒８とボンド７とを焼成して製造
された砥石では、砥粒８の最小粒径に限界があるため、
研削面の仕上り状態に限界があり、鏡面仕上げを行うこ
とは困難であるという問題点があった。

そのほかの問題点として、砥粒８の突出量がまちまちで
砥粒間隔も不規則であるため９）削が不連続になり、ぜ
い性の高い材料の研削ではチッピングを生じ易いこと、
砥石中にボンド７が占める体積割合が大きくかつボンド
７が弾性的であるため加工時のボンドの弾性変形により
精密な研削に限界があること、焼成砥石の製造は混合、
予備成形（プレス７、乾燥、焼成と多］二程にわたり、
完成までの時間が長く、小ロツト多品種の生産には適さ
ないこと、などの問題点があった。

本発明は上記の問題点を解決するためなされたものであ
り、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮＬ＋０３＞等のぜい性の
極めて高い材料をチッピングなく精密な仕上面で研削す
ることができ、かつ、小ロフト生産に適して特殊な用途
に応用することが容易な研削工具を提供することを目的
とする。

ｒ問題点を解決するための手段Ｊ このため本発明では、多数の気孔を有する溶射皮膜を研
削部としたことを特徴とする研削］工具が提供される。

「作用」 上記の構成によれば、第１図に示す様に、研削部をなす
溶射皮膜１１中には無数の微細な気孔１２が生じる。溶
射皮膜表面１３をドレッシングすると微細な気孔１２の
一部が露出する。この表面に露出した気孔１２の側縁１
４が切れ刃となって被加工物を削り、研削することがで
きる。

溶射皮［％！１１中の気孔１２の大きさ及び間隔は、溶
射材料として用いる材料粉末の粒度及び溶射条件により
制御することができ、気孔１２の大きさはサブミクロン
のオーダーまで小さくすることができる。このため、露
出した気孔の側縁１４からなる切れ刃が小さく加工単位
が小さいため、鏡面仕上に類した高品質の仕上面を得る
ことができる。

また、気孔１２の間隔も焼成砥石における砥粒の間隔に
比べてはるかに小さくすることができるため、加工単位
の小さいことと相まって、極めてぜい性の高い被加工物
に対してもチッピングを生ずることなく加工することが
できる。

「実施例」 第４図及び第５図は、光集積回路基板２の溝３゜４を加
工するために製作された研削工具を示す断面図である。

いずれの研削工具も、鋼材で形成された直径８１＠Ｉ１
１程度の軸２１．２４の先端に直径１６＋ａｍ程度の円
板部２２．２５を設け、その円板部２２．２５の表面に
セラミック（ＳｉＣ）を溶射し、膜厚が０．５〜ＩＩに
形成されな溶射皮膜を研削部２３．２６とした０円板部
２２．２５の断面は、加工しようとする７ｆｔ３．４の
形状に合わせてテーパー形状の円板部２２又は方形の円
板部２５とした。

溶射には低温溶射の一種であるプラズマ溶射を用いた。

プラズマ溶射の場合、気孔率（気孔の体積に占める割合
）は、主に、溶射される粒子の温度と母材への衝突速度
で決定され、概略的には第６図及び第７図に示す様な関
係になる。即ち、温度が低く、速度が遅い程、形成され
た溶射皮膜の密度が低く、気孔率が高いことになる０粒
子は温度の上昇に伴って表面的な溶融状態から、雨滴の
ような完全溶融状態へと移行していく、従って温度が溶
融温度ＴＭに達するまでは温度上昇と共に密度が増加し
、その後は飽和状態となる。速度については粒子が溶融
し′Ｃいる場合には実線３１のように速度の増加と共に
密度が増加するが、粒子の溶融状態が不完全な場合は、
破線３２のように速度の影響は少ない、溶射粒子の温度
と速度の変更は、アーク電流の電力値（電流と電圧）、
プラズマ発生ガスのＮＩ類と流敏、溶射装置のノズルと
被溶射物との距離などによって変化する。アーク電流の
電力値は大きいほど、距離は短いほど密度は増加する傾
向にあるが、両者ともに限度があり、電力値を大きくし
すぎると粒子が蒸発、昇苗したり、距離が知すぎると被
溶射物を溶かしたりする問題が発生する。ガスの種類は
粒子に応じて変更される。

第１図はこのようにして形成された溶射皮膜１１［２３
，２６）の組織を示す断面図である。溶射皮膜１１中に
は、５〜２０％の気孔率でもって微細な気化１２が無数
に生じている。セラミックからなる溶射皮膜１１の表面
１３をダイヤモンドドレッサーによりドレッシングする
ことにより、微細な気孔１２が表面に露出し、露出した
気孔の側縁１４が切れ刃として作用する。

本実施例は溶射皮膜１１の素材がセラミック（ＳｉＣ）
であり剛性が高い、そして研削部２３．２６を構成する
溶射皮膜１１中には従来の焼成砥石のようなボンド７が
存在しないため、研削部２３゜２６の剛性が極めて高い
ものになり、研削加工中の弾性変形がほとんどなく、高
精度での研削加工が可能になるという利点がある。

本実施例では溶射皮膜１１の素材としてＳｉＣを用いた
。これは、対象となる被加工物であるニオブ酸リチウム
（Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂｏ　３）との相性がよく、良好な研削
面を得ることができたからである。勿論、本発明はこれ
に限定されるものではなく、研削しようとする被加工物
の材質によって、５ｉＣ）２゜Ｓ　ｌ　３　Ｎ　４等の
その他のセラミック、タングステン等の金属やその酸化
物、サーメット、またはプラスチックなどの種々の素材
を選択し、その溶射皮膜を研削部とすることができる。

また、溶射条件を変更して気孔率や気孔１２の大きさを
制御することができ、被加工物に合わせて加工単位を適
切なものに変化させることら可能である。これは、焼成
砥石における砥粒の粒度、組織の変更と同様の効果があ
る。

さらに、溶射は工程数が少なくてすみ、小ロツト多品種
生産にも柔軟に対応できるため、特殊な用途に適合した
研削工具であっても製造時間の短縮とコストの低減を図
ることができるという利点がある。

「発明の効果」 以上説明したように本発明は多数の気孔を有する溶射皮
膜を研削部としたものであり、溶射皮膜表面の微細な気
孔の側縁を利用して加工単位の掻く小さな精密研削を行
うものであるから、ぜい性の高い部材に対してもチッピ
ング等のない高品質な加工面を得ることができるという
優れた効果がある。

また、溶射材料に硬い材料を用いボンド剤を使用しない
なめ、研削部の剛性を高いものにすることができ、高い
加工精度を得ることができるという利点、さらに、溶射
による生産工程であるから、小ロツト多品種生産にも柔
軟に対応できるという利点がある。

４、ｆ￥ｌ而の部用な説明 第１図は研削部をなす溶射皮膜のＭ織を示す断面図、第
２図は従来の焼成砥石の組織を示す断面図、第３図は被
研削物となる光回路基板を示す斜視図、第４１図及び第
５図は実施例である研削工具を示す断面図、第６図及び
第７図は特性図である。

７１６．ボンド、　８１９．砥粒、　　１１．、、溶射
皮膜、　　１２　、、、気孔、　　１４　、、、表面に
露出した気孔の側縁、　２３，２６．、、研削部（溶射
皮膜）。

第１図 第３図 第４図 第６図 ７Ｍ 温度 第７図 燻度

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多数の気孔を有する溶射皮膜を研削部としたことを特徴
   とする研削工具。