JPH03184766A - セラミック部材の研削加工方法 - 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、セラミックス部材の研削加工方法およびその
装置に係り１例えば、大形電子計算機におけるＬＳＩの
発熱に対処するセラミックス製冷却フィンの研削加工に
好適なセラミックス部品の研削加工方法およびその装置
に関するものである。

［従来の技術］ 従来、コンピュータに搭載されているＬＳＩの冷却フィ
ンはアルミニウムによるものが主であつた。しかし、コ
ンピュータの高機能化、演算速度の高速化に伴いＬＳＩ
個当りの発熱量が多くなり、冷却フィンにより高い熱伝
導性が要求されるようになった。また、配線も高密度化
するに到り、小さな金属粉でも基板上に落ちるとエラー
の原因となってしまうため、電気的に絶縁材であるセラ
ミックス材の使用が検討されるに到った。

大形電子計算機に搭載されているＬＳＩの冷却フィンは
、ＬＳＩの上に置かれてＬＳＩの熱を放熱するフィンと
、それと非接触に組み合わされ、熱を水冷ジャケットへ
逃がすフィンとからなっており、伝熱効果を高めるには
フィン枚数を多くする必要があり、その分、溝巾、フィ
ン巾ともに１ｍ以下に狭く形成されている。また、ＬＳ
Ｉ個々が傾きを持つため１組み合わされたフィン同志が
接触しないように、溝幅、溝の面角度、ピッチ等の寸法
精度は１０μｍ以下と高くなっている。

このようなＬＳＩの冷却フィンなどのセラミックス部材
の溝加工は、ダイヤモンド砥石による研削が主となって
いる。この溝加工においては、薄い砥石が要求されるこ
とから強度のすぐれたメタルボンドダイヤモンドが用い
られている。

しかるに、メタルボンドダイヤモンド砥石は目づまり、
目っぷれを起こしやすいもので、それによって砥石の切
れ味が低下すると、溝研削などの加工時に研削抵抗が増
大し、加工精度の低下、クラックの発生な、どを招くこ
とになる。そこで、メタルボンドダイヤモンド砥石は、
特に砥石の目立て、すなわちドレッシングが必要である
。

従来、メタルボンドダイヤモンド砥石のドレッシング法
は放電加工によるものが主であったが、この方法では、
放電による電極の消耗が激しく、電極の交換が不可欠で
あり、加工能率の低下を招いていた。

これに代わる方法として、例えば、機械研究所報第４２
巻（１９８８年）３号、「ファインセラミックスの加工
技術（第２報）−メタルボンド切断砥石のインプロセス
電界ドレッシング−」、岡野啓作他、ページ９７〜１０
６に論じられているように、電解作用を利用してメタル
ボンドダイヤモンド砥石のボンド材を溶出させてドレッ
シングする電解ドレッシング法が用いられている。しか
し、従来の電解ドレッシング法では、電解効率を上げる
ため研削液供給ノズルを大きくし、両側面から砥石を覆
う形で電極が形成されていた。

また、成形用工（電極）の摩耗をきたすことなく、所望
形状の砥石を容易に成形する電解加工用電極として、例
えば特開昭５６−９１６４号公報記載の技術が知られて
いる。

この公報には、櫛歯状に多数の電極先端部を有し、電極
先端部に挟まれた谷部に電解液墳出口を設け、この電解
液墳出口を有する谷部間に挟まれた谷部を、電解液の衝
突によって起る液のよどみ除去のための切欠部とした電
極が開示されている。

しかし、この電解加工用電極は複雑な形状で、電極の製
作工数が決して安価でないことについて配慮されていな
かった。

［発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術における前者の電解ドレッシング法では、
メタルボンドダイヤモンド砥石の側面のボンド材が溶出
することについて配慮がされておらず、上記電解ドレッ
シングによるメタルボンドダイヤモンド砥石で溝加工を
行うと、砥石幅の減少による溝寸法精度が劣化すること
、および砥石寿命が減少するという問題があった。

本発明は、上記従来技術における課題に鑑みてなされた
もので１．メタルボンドダイヤモンド砥石の側面を減耗
させることなく、砥石外周面のみを高精度にドレッシン
グしながらセラミックス部材を研削しうるセラミックス
部材の研削加工方法およびその装置を提供することを、
その目的とするものである。

特に、セラミックス製冷却フィンを高精度に加工しうる
、実用的で、かつ信頼性の高い研削加工技術を実現する
ことを他の目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明に係るセラミックス
部材の研削加工方法の構成は、研削盤に装備されたメタ
ルボンドダイヤモンド砥石に対向する位置に、先端が板
状の金属からなる加工液供給口を設け、前記メタルボン
ドダイヤモンド砥石を回転駆動させるとともに該メタル
ボンドダイヤモンド砥石と前記加工液供給口との間に加
工液を供給しながら印加し、加工液を介して前記メタル
ボンドダイヤモンド砥石のボンド材を電解溶融させるこ
とにより、前記メタルボンドダイヤモンド砥石をドレッ
シングしながらセラミックス部材を加工するようにした
ものである。

特に、実用上の目的を達成するために、本発明に係るセ
ラミックス製冷却フィンの研削加工方法は、研削盤に装
備されたメタルボンドダイヤモンド砥石に対向する位置
に金属板を設け、回転駆動される前記メタルボンドダイ
ヤモンド砥石と前記金属板との間に加工液を供給しなが
ら印加し、メタルボンドダイヤモンド砥石に対向する金
属板の厚さ、距離を変えることにより前記メタルボンド
ダイヤモンド砥石と前記金属板との間の電解の強度分布
を制御し、前記メタルボンドダイヤモンド砥石の外周面
のみをドレッシングしながらセラミックス部材上に多数
の溝を形成するようにしたものである。

また、本発明に係るセラミックス部材の研削加工装置の
構成は、研削盤に装備されたメタルボンドダイヤモンド
砥石と、このメタルボンドダイヤモンド砥石に対向して
位置する金属板状電極と、この金属板電極部に加工液を
供給する手段と、前記メタルボンド、ダイヤモンド砥石
がセラミックス部材を回転研削するときに、該メタルボ
ンドダイヤモンド砥石と前記金属板状電極との間に加工
液を供給しながら印加する直流電圧供給装置と、前記金
属板電極の位置決め手段と、前記メタルボンドダイヤモ
ンド砥石の位置調整手段とを備えたものである。

なお１本発明を開発した技術的思想に沿って技術的手段
を付記すると次のとおりである。

セラミックス部材の研削加工は、メタルボンドダイヤモ
ンド砥石側面のボンド材の溶出を押え。

外周面での溶出量を把握した砥石で加工する必要がある
。そこで、本発明では、電極形状を板状とし、加工液を
フィルム状にして砥石外周面のみに供給し、電極の厚さ
と砥石、電極間の距離および印加電圧を制御することに
よって砥石と電極との間の電解の強度分布をコントロー
ルし、砥石側面でのボンド材の溶出を押えるとともに外
周面での溶出量を最適にしたものである。

［作用〕 上記の技術的手段による働きは、次のとおりである。

電解ドレッシングでは研削液を介して電解しているので
、加工液の供給された処のみが電解強度に比例して電解
を受ける。加工液の流れが砥石に当たるときの砥石軸方
向の流れの幅が砥石厚さと同等の場合には砥石端面の５
コーナーのＲ部分にも加工液が供給されるため砥石側面
のボンド材も溶出するが、加工液が砥石端面のＲより中
心側に供給されると、砥石に当たった加工液は遠心力に
より外側へ振り飛ばされるので、砥石側面に加工液がま
わり込むことなく、砥石外周面のボンド材のみが溶出す
る。

そこで、電極となる金属板の厚さを、 ［砥石幅−２Ｒ］より薄いものとして、該金属板を研削
液供給口の前部に設けることにより、加工液は金属板に
倣ってフィルム状になって流れ砥石外周面にぶつかる。

また、砥石、電極間の電解の強さは電流密度に比例し、
両極間の距離に影響されるので、砥石。

電流間に流れる、電流値を測定することにより電極の位
置が常に適正であるように制御するとともに。

外周面でのボンド材の溶出量を算出する。そしてその結
果を、セラミックス部材の研削加工１例えばセラミック
ス製冷却フィンの溝加工などの切込み量にフィードバッ
クすることにより、一定した溝深さを維持し加工精度を
高めることができる。

［実施例］ 以下、本発明の各実施例を第１図ないし第５図を参照し
て説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係るセラミックス製冷却
フィンの加工に使用される電解ドレッシング装置の略示
構成図、第２図は、電解ドレッシング時における電極厚
さと砥石側面のボンド材溶出量の関係を示す線図、第３
図は、第１＠のＡ−Ａ線拡大断面図である。

第１図において、１は、研削盤（図示せず）の主軸、２
は、主軸上に装着されたメタルボンドダイヤモンド砥石
で、このメタルボンドダイヤモンド砥石２は、金属から
なる台金２ｂと、該台金２ｂの外周面にダイヤモンドな
どの硬質材料からなる砥粒２ｃを銅などの金属中に含ま
せて一体に成形された砥粒［２ａとからなり、矢印方向
に回転する。

３は、前記メタルボンドダイヤモンド砥石２に対向して
配慮された加工液供給装置、４は、前記加工液供給装置
３の先端に設けられた金属板で、この金属板４は所定の
厚さに設定された導電性に優れた銅などの金属電極板で
ある。この金属板４の後方からメタルボンドダイヤモン
ド砥石２の外周面に向けて研削液１１が加工液（電解液
）として供給されるようになっている。

５はカーボンプレートで、このカーボンプレート５は、
メタルボンドダイヤモンド砥石２を主軸１に固定してい
る砥石フランジ６にばね７によって強く押しつけられて
いる。

９は、メタルボンドダイヤモンド砥石２と金属板４との
間に印加する直流電圧供給装置であり、この直流電圧供
給装ｆｆ１ｉ９の正極側に前記カーボンプレート５がフ
ィーダ線８を介して接続され、負極側に前記加工液供給
装置３の金属板４がフィーダ線１０を介して接続されて
いる。

このように構成されたドレッシング装置によりメタルボ
ンドダイヤモンド砥石２をドレッシングしながらセラミ
ックス製冷却フィン１２を加工する動作を説明する。

メタルボンドダイヤモンド砥石２を回転させ、研削液１
１を供給しながら前記砥石２と金属板４の間に直流電圧
供給装！９により所定の直流電圧を印加すると、研削液
１１を介してメタルボンドダイヤモンド砥石２と金属板
４との間に電流が流れる。

第３図は、ドレッシング中のメタルボンドダイヤモンド
砥石２と電極である金属板４との状態を上から見た図で
ある。

第３図に示すように、金属板４の厚さｔが、メタルボン
ドダイヤモンド砥石２の厚さＴよりも砥石のコーナ部の
Ｒ分だけ薄いと、加工液供給装置３から供給される研削
液１１は金属板４に沿って流れるため、砥石の外周面上
で研削液１１の当っている部分の電解の強度が最高とな
り、この部分で積極的に電解作用が行なわれる。

第２図は、横軸に電極厚さ（ｍ）、縦軸に砥石側面ボン
ド材の溶出量をとって砥石厚さの選択を示した線図で、
砥石厚さが０．６ｎｏ、Ｒが０．２園の薄刃砥石と、砥
石厚さ１．０ｍ、Ｒが０．２ｍの薄刃砥石とを用いたと
きの金属板４（電極）の厚さと該砥石側面でのボンド材
の溶出量との関係の一例を示したものである。

図から明らかなように、金属板４の厚さｔがメタルボン
ドダイヤモンド砥石２の厚さＴより２Ｒ以上小さいと砥
石側面でのボンド材の溶出は見られず、電極板４の厚さ
ｔがそれより大きくなると砥石側面のボンド材の溶出量
は急激に増大している。

本実施例の装置において、金属板４の厚さｔをメタルボ
ンドダイヤモンド砥石２の厚さＴより２Ｒ以上小さく設
定し、さらに加工液供給ノズル１３からセラミックス部
材の研削加工点に加工液を供給し、前述の電解ドレッシ
ングを行いながらセラミックス製冷、却フィン１２に溝
加工を行うことにより、砥石側面のボンド材の溶出がな
く、溝幅のばらつき、溝の直角度、溝深さのばらつきが
１０μｍ以下の高精度に加工されたセラミックス製冷却
フィンを得ることができる。

本実施例によれば、メタルボンドダイヤモンド砥石の側
面を減耗させることなく、砥石外周面のみを所定量ドレ
ッシングできるので、メタルボンドダイヤモンド砥石の
寿命を低減させずに、高精度に加工された溝をもち、冷
却効果のすぐれたセラミックス製冷却フィンを得ること
ができるという効果がある。

また、本実施例における金属板（電極）は単純な形状で
あり、比較的低廉な工数でドレッシング装置を製作する
ことができる。

なお、冷却フィンのみでなく、セラミックス部材の研削
加工全般に本実施例の技術が適用できることは言うまで
もない。

次に、第４図は、本発明の他の実施例に係る電解ドレッ
シング装置の略示構成図である。図中、第１図と同一符
号のものは先の実施例と同等部分であるから、その説明
を省略する。また、第４図ではセラミックス部品の加工
部の図示を省略している。

第４図の実施例では、金属板４（電極）を電解用の加工
液供給装置１４に対し独立に設けたものである。

加工液供給袋［１４の加工液供給口は金属板４の上部近
傍にあるので、研削液１１は金属板４に沿って流れ、メ
タルボンドダイヤモンド砥石２の外周面上に供給される
ので、先の第１，３図で説明した実施例と同様の効果が
期待される。

次に、第５図は１本発明のさらに他の実施例に係る電解
ドレッシング装置の制御系統図である。

図中、第１図と同一符号のものは先の実施例と同等部分
であるから、その説明を省略する。また、第５図ではセ
ラミックス部品の加工部の図示を省略している。

第５図において、１５は、直流電圧供給系に備えた電流
計、１６は、金属板４（電極）の位置決め手段に係る電
、極位置制御装置、１７は、メタルボンドダイヤモンド
砥石２の位置調整手段に係る砥石位置制御装置である。

第５図の実施例では、例えばセラミックス製冷却フィン
の溝加工が進につれて、メタルボンドダイヤモンド砥石
２の外周面が機械的減耗するとともに電解ドレッシング
によるボンド材の溶出により後退し、砥石、電極間距離
が遠くなって電解効率が低下するのを防ぐために、電流
計１５により装置内を流れる電流を常に監視している。

電流値が低下すると、電極位置制御装置１６により電極
板４が適正位置に移動し、メタルボンドダイヤモンド砥
石２の外周面のボンド材の溶出量を常に一定にするとと
もに、その情報を砥石位置制御装［１７にフィードバッ
クし、砥石の減耗分だけメタルボンドダイヤモンド砥石
２の切込みを大きくする。さらに、砥石の側面と金属板
４との相対距離を、光の投影法や触針ゲージにより検知
し、砥石の厚さ方向に対する電極板４の位置を精度良く
位置決めする。

第５図の実施例によれば、先の各実施例で説明した効果
をより確実にするとともに、装置の信頼性を高めること
ができる。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように１本発明によれば、メタルボ
ンドダイヤモンド砥石の側面を減少させることなく、砥
石外周面のみを高精度にドレッシングしながらセラミッ
クス部材を研削しうるセラミックス部材の研削加工方法
およびその装置を提供することができる。

特に、セラミックス製冷却フィンを高精度に加工しうる
。実用的で、かつ信頼性の高い研削加工技術を実現する
ことができる。

第１図は９本発明の一実施例に係るセラミックス製冷却
フィンの加工に使用される電解ドレッシング装置の略示
構成図、第２図は、電解ドレッシング時における電極厚
さと砥石側面のボンド材溶出量の関係を示す線図、第３
図は、第１図のＡ−Ａ線拡大断面図、第４図は１本発明
の他の実施例に係る電解ドレッシング装置の略示構成図
、第５図は、本発明の、さらに他の実施例に係る電解ド
レッシング装置の制御系統図である。

２・・・メタルボンドダイヤモンド砥石、３．１４・・
・加工液供給装置、４・・・金属板、５・・・カーボン
プレート、８，１０・・・フィーダ線、９・・・直流電
圧供給装置、１１・・・研削液、１２・・・セラミック
ス製冷却フィン、１５・・・電流計、１６・・・電極位
置制御装置、エフ・・・砥石位置制御装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、研削盤に装備されたメタルボンドダイヤモンド砥石
   に対向する位置に、先端が板状の金属からなる加工液供
   給口を設け、 前記メタルボンドダイヤモンド砥石を回転駆動させると
   ともに該メタルボンドダイヤモンド砥石と前記加工液供
   給口との間に加工液を供給しながら印加し、 加工液を介して前記メタルボンドダイヤモンド砥石のボ
   ンド材を電解溶融させることにより、前記メタルボンド
   ダイヤモンド砥石をドレッシングしながらセラミックス
   部材を加工する ことを特徴とするセラミックス部材の研削加工方法。 ２、研削盤に装備されたメタルボンドダイヤモンド砥石
   に対向する位置に金属板を設け、 この金属板近傍に加工液供給口を設け、 前記メタルボンドダイヤモンド砥石を回転駆動させると
   ともに該メタルボンドダイヤモンド砥石と前記金属板と
   の間に加工液を供給しながら印加し、 加工液を介して前記メタルボンドダイヤモンド砥石のボ
   ンド材を電解溶融させることにより、前記メタルボンド
   ダイヤモンド砥石をドレッシングしながらセラミックス
   部材を加工する ことを特徴とするセラミックス部材の研削加工方法。 ３、メタルボンドダイヤモンド砥石に対向する金属板の
   厚さ、距離を変えることにより前記メタルボンドダイヤ
   モンド砥石と前記金属板との間の電解の強度分布を制御
   し、 前記メタルボンドダイヤモンド砥石の外周面のみをドレ
   ッシングしながらセラミックス部材を加工する ことを特徴とする請求項１または２記載のいずれかのセ
   ラミックス部材の研削加工方法。 ４、研削盤に装備されたメタルボンドダイヤモンド砥石
   に対向する位置に金属板を設け、 回転駆動される前記メタルボンドダイヤモンド砥石と前
   記金属板との間に加工液を供給しながら印加し、 メタルボンドダイヤモンド砥石に対向する金属板の厚さ
   、距離を変えることにより前記メタルボンドダイヤモン
   ド砥石と前記金属板との間の電解の強度分布を制御し、 前記メタルボンドダイヤモンド砥石の外周面のみをドレ
   ッシングしながらセラミックス部材上に多数の溝を形成
   する ことを特徴とするセラミックス製冷却フィンの研削加工
   方法。 ５、研削盤に装備されたメタルボンドダイヤモンド砥石
   と、 このメタルボンドダイヤモンド砥石に対向して位置する
   金属板状電極と、 この金属板電極部に加工液を供給する手段と、前記メタ
   ルボンドダイヤモンド砥石がセラミックス部材を回転研
   削するときに、該メタルボンドダイヤモンド砥石と前記
   金属板状電極との間に加工液を供給しながら印加する直
   流電圧供給装置と、 前記金属板状電極の位置決め手段と、 前記メタルボンドダイヤモンド砥石の位置調整手段とを 備えたことを特徴とするセラミックス部材の研削加工装
   置。