JPH0437716Y2

JPH0437716Y2 -

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Publication number: JPH0437716Y2
Application number: JP1987002597U
Authority: JP
Priority date: 1987-01-12
Filing date: 1987-01-12
Publication date: 1992-09-04
Also published as: JPS63110376U

Description

【考案の詳細な説明】

［産業上の利用分野］この考案は、特にシリコンやフエライト等の被
削材における高精度の切断加工や溝入れ加工に用
いられる電鋳薄刃砥石に関するものである。［従来の技術］第３図および第４図は、従来のこの種の超精密
加工用として使用されている電鋳薄刃砥石を示す
ものである。これらの図において、図中符号１はNi，Coあ
るいはそれらの合金からなる金属めつき相２内に
ダイヤモンドやCBN等の超砥粒３……を分散さ
せることにより形成された肉厚が数十μｍ〜数百
μｍの輪環薄板状の電鋳薄刃砥石である。この電鋳薄刃砥石１は、両側面に設けられた一
対の取付用フランジ４，４間に挟まれたうえ、軸
線周りに回転する砥石軸５にナツト６を介して締
付け固定され、研削加工に使用される。［考案が解決しようとする問題点］ところが、このような電鋳薄刃砥石１にあつて
は、超砥粒３……の結合剤である金属めつき相２
が硬質であるため、研削に際して次のような問題
が生じている。すなわち、研削時に被削材に与える衝撃が強いため、チ
ツピングが大きい。金属めつき相の摩耗が遅く、よつて相対的に
はダイヤモンドの摩耗が促進されることになる
ため自生発刃作用が弱い。したがつて、加工の
進展につれて切れ味が低下し、研削抵抗が増大
する。研削前のフレ取り等の加工、修正が難しい。研削盤にスピンドル精度不良や回転精度不良
が生じた場合、切断中の電鋳薄刃砥石に繰り返
し曲げ応力がかかることが避けられないが、従
来の電鋳薄刃砥石は金属メツキ相に金属疲労が
蓄積しやすく、亀裂が生じて砥石破断に至るま
での寿命が短い。［考案の目的］この考案は上記事情を考慮してなされたもの
で、研削盤にスピンドル精度不良や回転精度不良
が生じた場合にも、金属メツキ相に金属疲労が蓄
積しにくく、砥石破断に至るまでの寿命が長いう
え、切断作業時の研削抵抗が低く、チツピングが
少ないとともに、優れた切れ味が持続する電鋳薄
刃砥石を提供することを目的とするものである。［問題点を解決するための手段］この考案の電鋳薄刃砥石は、金属メツキ相中に
超砥粒と樹脂粒子とを分散させたもので、前記樹
脂粒子は平均粒径が砥石肉厚の1/40〜1/3の球状
粒子であるとともに、この樹脂粒子の含有率は５
〜40vol％であることを特徴としている。［作用］本考案の電鋳薄刃砥石は、平均粒径が砥石肉厚
の1/40〜1/3の球状樹脂粒子を５〜40vol％含有し
たことにより、金属めつき相にかかる曲げ応力の
樹脂粒子で吸収して緩和し、金属めつき相内での
金属疲労の蓄積を効果的に防ぐことができるう
え、チツピングが小さくなる。また、樹脂粒子も
それ自体が軟質であるため変形して金属めつき相
から脱落し易く、よつて砥石自体の自生発刃作用
を促すとともに、脱落して空孔になつた樹脂粒子
の抜けあとにより切り粉の排出が促進され、かつ
研削液がまわりこむため研削抵抗が下がり、良好
な切れ味が持続する。［実施例］第１図は、この考案の電鋳薄刃砥石の一例を示
すもので、図中符号１０はNi，Coあるいはこれ
らの合金等の金属により円板状に形成された金属
めつき相であり、この金属めつき相１０内にはダ
イヤモンド、CBN等の超砥粒１１……および樹
脂粒子１２……が均一に分散されている。ここで、超砥粒１１の含有率は５〜30vol％、
他方樹脂粒子１２の含有率は５〜40vol％の範囲
内であることが望ましい。すなわち、上記超砥粒
１１の含有率が5vol％より少ないと十分に切刃の
役目を果たせず、他方30vol％より多いと砥石全
体の硬度が高すぎてチツピングが増大するため好
ましくない。また、樹脂粒子１２の含有率が5vol
％より少ないと十分な軟質化効果が得られず、他
方40vol％より多いと砥石としての剛性が低下し
過ぎてしまい、好ましくない。また、樹脂粒子１２の平均粒径は、砥石肉厚と
の関係で特定は難しいが、砥石肉厚の1/40〜1/3
とされる。砥石肉厚の1/40未満では金属めつき相
内での応力累積を防止する効果が乏しくなるとと
もに、これら樹脂粒子１２……が脱落することに
よつて生じるチツプポケツトの形成効果が低減化
し、他方1/3以上では却つて砥石強度が低下して
逆に使用に耐え得なくなるからである。また、樹
脂粒子１２の形状は球状であることが望ましい。
球状であるほど応力緩和効果が良好になるうえ、
金属めつき相１０の全体に均一に分散させ易く、
また表面が円滑であるため金属めつき相１０から
脱落し易く、よつてチツプポケツトの形成効果が
大きいからである。さらに、樹脂粒子の材質は、吸水性が小さく親
水性に優れたもの（例えば、ポリメチルメタクリ
レート、架橋ポリスチレン等）がめつきの容易性
などからも好ましい。このようにして、上記樹脂粒子１２……の含有
率および粒径がともに上述した範囲にあれば、砥
石に曲げ応力が繰り返しかかつた場合にも、この
応力の一部を樹脂粒子が吸収して緩和するため、
金属めつき相１０内に金属疲労が蓄積することが
少なく、破断に至るまでの砥石寿命を大幅に延長
することができる。また、砥石自体の軟質化に寄
与するためチツピングが小さくなる。また、樹脂
粒子１２……もそれ自体が軟質であるため変形し
て金属めつき相１０から脱落し易く、これにより
砥石自体の自生発刃作用を促進するとともに、さ
らに空孔になつた樹脂の抜けあとにより切り粉の
排出が促進され、さらに研削液がまわりこむため
に研削抵抗が下がり、この結果常に切れ味の良い
状態を保つことができる。故にこの電鋳薄刃砥石では、チツピングの大き
さが難点で電鋳砥石を使用できなつた分野にも使
用可能となり、更には従来と同程度のチツピング
量が許容される場合は、従来に比してより大粒径
の超砥粒を使用でき得る為、研削能力の向上によ
り研削時間の短縮が可能となる。次に、このような電鋳薄刃砥石の製造方法を第
２図を用いて説明する。第２図は、砥石製造装置を示すものである。図
中符号２０はめつき槽であり、このめつき槽２０
内には、Ni，Co等の金属イオンを含むめつき液
Ｍが満たされている。また、このめつき槽２０に
は図示しない超音波攪拌機等の攪拌機が設けられ
ており、めつき液Ｍの攪拌がなされるようになつ
ている。めつき槽２０内には非導電性の台座２１が水平
に配置されており、この台座２１上にはステンレ
ス製の平面基板２２が載置されている。この平面
基板２２の上面には、製造すべき砥石の原型形状
をなす部分を残してマスキング２３が施されてお
り、図示しない電源の陰極に接続されている。こ
の平面基板２２の上方に、これと平行に陽極板２
４が配置され、図示しない電源の陽極に接続され
ている。また、めつき槽２０の上方にはめつき液循環装
置２５が設けられている。このめつき液循環装置
２５は、吸液パイプ２６と排液パイプ２７とを備
え、吸液パイプ２６の下端からめつき液を吸い上
げ、排液パイプ２７の下端のノズル２８から平面
基板２２に向けてめつき液を噴出するように構成
されている。このノズル２８は、平面基板２２の
図において紙面と直交する方向の全長に亙る長さ
を有する。また、排液パイプ２７は、循環装置２
５内部の駆動機構により平面基板２２と一定距離
を保ちつつ、平面基板２２の図中左右方向全長に
亙つて矢印のように動かされるようになつてい
る。これにより、ノズル２８から噴出されるめつ
き液は、排液パイプ２７の移動に伴い平面基板２
２の全面に亙つて均一に吹き付けられるようにな
つている。さて、この装置によつてこの考案に係る上記電
鋳薄刃砥石を製造するには、先ずめつき液Ｍ中に
超砥粒１１……および樹脂粒子１２……をそれぞ
れ所定量添加する。次いで、前記攪拌機を作動さ
せ、粒子１１……，１２……を均一にめつき液Ｍ
中に分散させる。そして、陰極に接続された平面
基板２２と陽極板２４との間に通電する。また、
上記通電中は循環装置２５を周期的に作動させ、
それに伴い排液パイプ２７を連続的に左右に動か
す。すると、上記排液パイプ２７の作動によりめつ
き液が平面基板２２全面に亙つて吹き付けられ、
その液の勢いによつて平面基板２２上に付着した
超砥粒１１が飛ばされる一方、粒径が小さい樹脂
粒子１２は析出する金属めつき相１０中に取り込
まれ易いため、あまり影響を受けずに上記金属め
つき相１０内に保持されてゆく。また、循環装置
２５を作動させないと、今度は比重の大きな超砥
粒の方が平面基板２２上に付着し易くなるため、
金属めつき相１０中に取り込まれてゆく。こうして、短い周期で循環装置２５を作動させ
ることにより、金属めつき相１０内に超砥粒１１
……、樹脂粒子１２……が共に均一に分散された
電鋳薄刃砥石を作ることができる。また、周期時
間の変量により、簡単にそれぞれの含有率を変え
ることもできる。そして、金属めつき相１０が所定肉厚になつた
ら、通電を停止し、平面基板２２をめつき槽２０
から取り出して水洗いする。そして、この平面基
板２２上から金属めつき相１０を剥がし、所定形
状に成形して電鋳薄刃砥石を得る。［実験例］次に、実験例を挙げてこの考案の効果を実証す
る。第２図の製造装置を用いて、実験例１の電鋳薄
刃砥石を製造した。他方、従来の製造方法により
比較例１の電鋳薄刃砥石を製造した。次いで、これら２種の砥石により以下の研削条
件において研削を行つた。研削条件：被削材；アルミナ（92％）周速；1500m／min 送り速度；100mm／min 切り込み；2.0mm 研削長さ；10ｍ次表は上記各電鋳薄刃砥石の組成、研削結果を
示すものである。

【表】

【表】なお、上表中の切断抵抗は、それぞれ１ｍ研削
時の値を示すものである。上表から明らかなように、実験例の電鋳薄刃砥
石は切断抵抗が低くチツピングが小さくなつた。次に、前記実験例１と同様の製造方法により、
実験例２〜９および比較例２〜４の電鋳薄刃砥石
を製造した。また、前記比較例１と同様の方法に
より、比較例５の電鋳薄刃砥石を作成した。これらの電鋳薄刃砥石は、その回転軸線が研削
盤のスピンドルの回転軸線に対して1°傾くように
スピンドルに固定し、回転につれ電鋳薄刃砥石に
繰返し曲げ応力がかかるようにして切断試験を行
い、電鋳薄刃砥石の耐疲労性を評価した。なお、
実験条件は以下の通りである。砥石：外径 101mm 内径 40mm 肉厚 150μｍダイヤ粒径 40/60μｍダイヤ含有率 15vol％被削材：Al₂O₃・TiC 50mm×50mm×厚さ４mm 切断条件：周速 1800ｍ／min 送り速度 15mm／min 切込み 3.5mm 刃先出し量５mm 評価基準は、金属疲労によつて砥石が破断する
までの切断ライン数とした。なお、各砥石とも、
Al₂O₃・TiCを１ライン切断する毎に、一般砥石
（WA220）を15mm切断して目立てを行つた。その結果を第２表および第５図に示す。第２表
中、「粒径」および「含有率」は樹脂粒子につい
ての値である。このらの結果から明らかなように、平均粒径が
砥石肉厚の1/40（この場合3.75μｍ）〜1/3（同、
50μｍ）の球状樹脂粒子を５〜40vol％含有した場
合に、各比較例に比して著しく砥石寿命が延び
た。樹脂粒子の平均粒径が砥石肉厚の1/3を越え
ると、砥石肉厚の1/40〜1/3である場合に比して
応力緩和効果の低下が顕著である。また、樹脂粒
子の平均粒径が砥石肉厚の1/40未満である場合に
も、砥石肉厚の1/40〜1/3である場合に比して応
力緩和効果の低下が顕著である。

【表】次に、前記実験例１と同様の方法で実験例10〜
15を作成する一方、比較例１と同様の方法で比較
例６，７を作成し、これら電鋳薄刃砥石を用い
て、その他の効果について調べた。実験条件は次
の通りである。砥石：外径 101mm 内径 40mm 肉厚 0.25mm ダイヤ粒径 20/30μｍ被削材：ソーダガラス切断条件：周速 1800mm／min 送り速度 50mm／min 切込み５mm 刃先出し量 6.5mm 切断距離 50ｍ結果を第３表に示す。表中「累計摩耗量」は、
50ｍの切断が終了した後の砥石の半径摩耗量を示
す。「摩耗速度のバラツキ」は、切断距離１ｍ毎
に砥石の半径摩耗量を測定し、それから得られた
半径摩耗速度（μｍ／ｍ）のうち、最小の半径摩
耗速度で最大の半径摩耗速度を割つた値である。
「溝の曲がり」は、溝の開口幅中心から降ろした
垂線と底幅中心とのずれ量を示す値である。

【表】第３表から明らかなように、実験例10〜15の電
鋳薄刃砥石では、比較例６，７に比して切断面の
面粗さおよびチツピングが改善された。［考案の効果］以上説明したようにこの考案の電鋳薄刃砥石に
おいては、平均粒径が砥石肉厚の1/40〜1/3であ
る球状樹脂粒子を、砥石全体の５〜40vol％金属
めつき相に分散させたことにより、次のような優
れた効果が得られる。金属めつき相にやわらかい樹脂も共に分散さ
せたことにより、砥石自体を軟質化させること
ができるため、チツピングが小さくなる。樹脂粒子は、それ自体の変形のし易さおよび
やわらかさにより脱落し易いため、研削部にチ
ツプポケツトを形成するとともに、また自生発
刃作用を促進するため、研削抵抗も低下する。金属めつき相が軟質化することによりフレ取
り等の加工、修正もし易くなる。従来に比べ、同じチツピング量でも大粒径が
使用可能になるため、研削速度を向上させるこ
とができる。電鋳薄刃砥石に曲げ応力等の応力が繰り返し
かかつた場合にも、この応力の一部を樹脂粒子
が吸収して緩和するため、金属めつき相内に金
属疲労が蓄積することが少なく、破断に至るま
での砥石寿命を大幅に延長することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の電鋳薄刃砥石の一実施例を
示す刃先部の拡大断面図、第２図は上記電鋳薄刃
砥石の製造に用いられる製造装置を示す概略縦断
面図、第３図は従来の電鋳薄刃砥石を砥石軸に固
定した状態を示す縦断面図、第４図は上記電鋳薄
刃砥石の刃先部を示す断面拡大図、第５図は本考
案の実験例の結果を示すグラフである。１０……金属めつき相、１１……超砥粒、１２
……樹脂粒子。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】金属メツキ相中に超砥粒と樹脂粒子とを分散さ
せてなる円環板状の電鋳薄刃砥石であつて、前記樹脂粒子は平均粒径が砥石肉厚の1/40〜1/
３の球状粒子であるとともに、この樹脂粒子の含
有率は５〜40vol％であることを特徴とする電鋳
薄刃砥石。