JPH06114741A

JPH06114741A - 電着方法

Info

Publication number: JPH06114741A
Application number: JP4263912A
Authority: JP
Inventors: Masaki Nobuhara; 正樹信原
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1992-10-01
Filing date: 1992-10-01
Publication date: 1994-04-26
Anticipated expiration: 2017-07-15
Also published as: JP3302054B2

Abstract

(57)【要約】【目的】台金表面に超砥粒を電着するに際し、超砥粒
の分布を１粒単位でコントロールし、また、超砥粒先端
のばらつきを抑え、もって加工精度，加工能率の向上を
図る。【構成】超砥粒の保持力の向上を図るには、台金１表
面にパターンシート２を貼着してパターンシート２の各
孔２ａに対応する台金１の表面にめっき層３を形成し、
このめっき層３の表面に超砥粒４を１個ずつ配置して仮
付けする。その後にパターンシート２を除去し、次に、
パターンシート２を除去した台金１の表面部分にめっき
層３を形成し、最後に、台金１の全表面のめっき層３を
成長させて超砥粒４を固着するようにする。また、超砥
粒先端のばらつきを抑えるには、台金表面に形成しため
っき層に超砥粒を仮付けした後、この超砥粒を一定圧で
台金表面に向けて押し付けてその位置を矯正し、次い
で、台金表面のめっき層を成長させて超砥粒４を固着す
るようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、台金の表面に超砥粒を
電着する電着方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、金属材料表面等の精密仕上げに用
いる研削工具などの製造に際して、台金の表面にＣＢＮ
（立方晶窒化硼素）やダイヤモンドなどの超砥粒を電着
する電着方法として、（１）ばらまき法、（２）めっき
法および（３）マスキングパターンを用いる方法が知ら
れている。

【０００３】前記のばらまき法は、台金表面に仮めっき
を行った後に、この台金の上方から砥粒をばらまいてそ
れら砥粒を台金表面に仮付けし、その後めっきを成長さ
せて砥粒を強固に固定する方法である。また、めっき法
は、台金表面に仮めっきを行った後に、この台金を砥粒
を混入させた電解液中に浸して砥粒を仮付けし、その
後、電解液中の砥粒を排除しめっきを成長させて砥粒を
強固に固定する方法である。さらに、マスキングパター
ンを用いる方法は、例えば水玉模様の孔を有するパター
ンシートを製作してそのパターンシートを台金表面に貼
着し、前記水玉模様に対応する台金表面に仮めっきを行
った後に、その仮めっきの部分に砥粒をばらまきにより
仮付けし、その後めっきを成長させて砥粒を強固に固定
し、最後にパターンシートを剥がすという方法である。

【０００４】一方、前述のような電着方法を用いて台金
の表面に超砥粒を電着する際には、この電着により製作
される研削工具の加工精度を向上させるために、砥粒の
大きさのばらつきに起因する砥粒先端のばらつきを抑え
ることが必要となる。従来、このようなばらつきを抑え
る方法としては、超砥粒を強固に固定した後所定以上に
突出した砥粒の突出部を機械的に除去（ツルーイング）
したり、超砥粒のふるい分けを綿密に行い、その大きさ
のばらつきを最小限に抑えたりする方法が一般に用いら
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】超砥粒の電着方法とし
て用いられている前記従来の方法のうち、ばらまき法お
よびめっき法では、超砥粒の分布が部分的に密となる確
率が高く、砥粒１個単位での分布のコントロールが不可
能であるという問題点があった。このような電着方法に
より得られる研削工具を用いて加工を行う場合に、切屑
の排出空間であるチップポケットが十分に得られず、切
屑の溶着等によって加工能率が低下してしまうという問
題点があった。

【０００６】これに対し、マスキングパターンを用いる
方法では、砥粒の保持力の点や砥粒分布のコントロール
の点で次に述べるような問題点があった。この問題点を
図１７および図１８を用いて説明する。図１７は従来の
マスキングパターンを用いる電着方法の一例を示してい
る。この従来の電着方法では、まず、（ａ）に示すよう
に、研削面を形成すべき台金１０１の表面に所定部に孔
１０２ａを有するパターンシート１０２が貼着され、こ
のパターンシート１０２の各孔１０２ａに対応する台金
１０１の表面にめっき層１０３が形成された後、各孔１
０２ａ内に１個ずつＣＢＮやダイヤモンドからなる超砥
粒１０４が配置されて仮付けされる。次に、（ｂ）に示
すように、めっき層１０３を成長させることにより超砥
粒１０４が強固に固定され、最後に、（ｃ）に示すよう
にパターンシート１０２が剥がされ、それによって超砥
粒１０４の電着が完了する。

【０００７】図１７に示される電着方法では、パターン
シート１０２の各孔１０２ａ内に超砥粒１０４を１個ず
つ配置できるので砥粒分布のコントロールは可能であ
る。しかし、各孔１０２ａに対応する台金１０１の表面
のみにめっき層１０３を形成するようにしているために
剪断力に対する超砥粒１０４の保持力を十分に確保する
ことができず、超砥粒１０４が容易に剥がれ落ちてしま
うという問題点がある。

【０００８】そこで、このような問題点を解決するため
に、パターンシート１０２の孔１０２ａの面積を大きく
して各孔１０２ａ内に多数個の超砥粒１０４を配置し、
それによって超砥粒１０４の保持力の向上を図ることが
考えられる（図１８参照）。しかし、このようにした場
合には砥粒分布のコントロールを砥粒１個単位で行うこ
とができず、そのため、互いに隣接する超砥粒１０４，
１０４間のめっき層１０３の厚みが厚くかつその表面が
面一となってしまうので、十分なチップポケットが得ら
れないという問題点が発生する。

【０００９】一方、台金の表面への超砥粒の電着に際し
て砥粒先端のばらつきを抑えるために用いられている前
記従来の方法では、いずれも砥粒先端のばらつきを抑え
るのに限界があって、研削工具の加工精度をより向上さ
せるのが困難であるという問題点がある。以上のような
ことから、より高精度で高能率の加工を可能とする超砥
粒の電着方法が待ち望まれている。

【００１０】本発明は前記問題点に鑑みてなされたもの
であって、台金の表面に超砥粒を電着する際に、超砥粒
の保持力を十分に確保しつつ超砥粒１個単位の分布をコ
ントロールすることができるようにし、また超砥粒の大
きさのばらつきに起因する超砥粒先端のばらつきを抑え
ることができるようにし、それによって加工精度および
加工能率の向上を図ることのできる電着方法を提供する
ことを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明に係る電着方法は、第１に、（ａ）台金の表
面に部分的なマスキングのためのパターンシートを貼着
するパターンシート貼着工程、（ｂ）前記パターンシー
トの貼着後にそのパターンシートによるマスキング外の
前記台金の表面部分にめっき層を形成し、このめっき層
の表面に超砥粒を仮付けする超砥粒仮付け工程、（ｃ）
前記超砥粒の仮付け後に前記パターンシートを前記台金
の表面から除去するパターンシート除去工程および、
（ｄ）前記パターンシートの除去後にそのパターンシー
トの除去された前記台金の表面部分にめっき層を形成す
るとともに、前記台金の全表面のめっき層を成長させる
ことによりこの台金の表面に前記超砥粒を固着させる超
砥粒固着工程を備えることを特徴とするものである。

【００１２】また、同電着方法は、第２に、（ａ）台金
の表面にめっき層を形成した後、このめっき層の表面に
超砥粒を仮付けする超砥粒仮付け工程、（ｂ）前記超砥
粒の仮付け後にその超砥粒を前記台金の表面へ向けて一
定圧で押し付けることにより前記超砥粒の前記台金に対
する位置を矯正する超砥粒位置矯正工程および、（ｃ）
前記超砥粒の前記台金に対する位置の矯正後にその台金
の表面のめっき層を成長させることによりその台金の表
面に前記超砥粒を固着させる超砥粒固着工程を備えるこ
とを特徴とするものである。

【００１３】

【作用】前記第１の特徴からなる電着方法においては、
台金の表面に部分的なマスキングのためのパターンシー
トが貼着された後、このパターンシートによるマスキン
グがなされていない台金の表面部分にめっき層が形成さ
れてそのめっき層の表面に超砥粒が仮付けされる。次い
で、前記パターンシートが台金の表面から除去され、そ
の後にそのパターンシートの除去された台金の表面部分
にめっき層が形成され、さらにその台金の全表面のめっ
き層が成長せしめられることによって台金表面に超砥粒
が固着される。このようにすることによって、超砥粒の
分布を１個単位でコントロールすることができ、しかも
超砥粒をめっき層により強固に保持することが可能とな
る。

【００１４】また、前記第２の特徴からなる電着方法に
おいては、台金の表面にめっき層が形成されてそのめっ
き層の表面に超砥粒が仮付けされた後、前記超砥粒が台
金の表面へ向けて一定圧で押し付けられることにより超
砥粒の台金に対する位置が矯正される。次いで、この台
金の表面のめっき層が成長せしめられることによって台
金表面に超砥粒が固着される。このようにすることによ
って、電着後にツルーイングを行わなくても、超砥粒の
大きさのばらつきに起因する超砥粒先端のばらつきを抑
えることが可能となる。

【００１５】

【実施例】次に、本発明による電着方法の具体的実施例
につき、図面を参照しつつ説明する。図１乃至図７に
は、本発明の第一実施例に係る電着方法の各工程が模式
的に示されている。

【００１６】本実施例において、研削面を形成すべき台
金１の表面に超砥粒４を電着するに際しては、まず図１
に示すような網状体で構成されるパターンシート２が製
作される。ここで、このパターンシート２は、例えばプ
ラスチックのような絶縁特性を有する材料で形成され、
枡目状の孔２ａの大きさは各孔２ａ内に超砥粒４が１個
ずつ配置可能な大きさに設定されている。そして、前記
パターンシート２は、図２に示すように台金１の表面の
電着すべき部分に貼着される。

【００１７】次に、図３に示すように、前記パターンシ
ート２の上からニッケル（Ｎｉ）などのめっき液を使用
して電気めっきが行われ、それによってパターンシート
２の各孔２ａに対応する台金１の表面にめっき層３が形
成される。このときのめっき層３の厚さは数μｍ〜１０
μｍ程度である。なお、図３は台金１の表面へのめっき
層３の形成状態を図２のＡ−Ａ断面にて示すものであ
る。

【００１８】こうしてめっき層３が形成されると、図４
に示すように、各孔２ａ内のめっき層３の表面にＣＢＮ
やダイヤモンドなどの超砥粒４が例えば上方からばらま
かれることによって１個ずつ配置され、これら超砥粒４
がめっき層３によって仮付けされる。その後、図５に示
すように、台金１の表面からパターンシート２が取り去
られる。こうすることで各超砥粒４は台金１の表面に均
一な分布で仮付けされた状態となる。

【００１９】次に、図６に示すように、パターンシート
２の除去された台金１の表面部分にニッケル（Ｎｉ）な
どのめっき液を使用して図３と同様の電気めっきがなさ
れ、この表面部分にやはり数μｍ〜１０μｍ程度のめっ
き層３が形成される。そして最後に、図７に示すよう
に、台金１の全表面のめっき層３を成長させることによ
りこの台金１の表面に超砥粒４が固着される。これによ
って、超砥粒４が台金１の表面に均一に分布されるとと
もに、めっき層３によって台金１の表面に強固に固定さ
れることとなる。なお、図７に示すめっき層３の成長に
際しては、電気めっき以外に無電解めっきを用いること
も可能である。

【００２０】本実施例によれば、超砥粒の分布を１個単
位でコントロールすることができるとともに、パターン
シート２を除去した後に台金１の表面にさらにめっき層
３を形成し、成長させるようにしているので、超砥粒４
をめっき層により強固に保持することができる。図８お
よび図９は、本実施例の電着方法による工具を用いた加
工能率試験および加工精度試験を行った結果を従来のも
の（ばらまき法等によるもの）との比較で示すグラフで
ある。なお、この試験において、工具としては直径２３
ｍｍのダイヤモンド電着リーマが用いられ、また被削材
の厚みは４０ｍｍ，取代は５０μｍ／径とされる。これ
らグラフに示されているように、鋳鉄材（ＦＣＤ４５）
および鋼材（ＳＣＳｉＭｎ２Ｈ）のいずれについても本
実施例のものが従来のものより格段に優れており、本実
施例のものは特に鋼材に使用して有利であることがわか
る。なお、図８中、ｆは工具一回転当たりの軸方向の送
り量，Ｖは工具の周速をそれぞれ示す。

【００２１】前記実施例において、図１に示すパターン
シート２の形状を適宜設定することで使用される超砥粒
４の大きさに適合させることができ、それによって要求
される加工能率や加工精度に適合させることが可能とな
る。また、前記実施例において、図３に示す工程にて形
成するめっき層３の厚みを適宜設定することで、切屑の
排出を行うためのチップポケットを大きくすることが可
能となる。図１０は、このようなチップポケットが大き
く形成される過程を説明する説明図である。この図１０
（ａ）に示すように、パターンシート２の上から台金１
の表面にめっき層３が形成される際に、このめっき層３
の厚みを厚めに形成すると同図（ｂ）に示すようにパタ
ーンシート２が除去され、同図（ｃ）に示すように台金
１の全表面のめっき層３を成長させてこの台金１の表面
に超砥粒４が固着された場合に、超砥粒４の近傍部のめ
っき層３が周辺部に比べて厚めに形成されることとな
り、十分なチップポケットｔが確保される。このように
チップポケットｔが大きく確保されると、超砥粒４の保
持力を十分に確保しつつ切屑がスムーズに排出され、加
工能率をより向上させることが可能となる。なお、図中
ｔ’で示すのは従来の電着法によるチップポケットであ
る。

【００２２】図１１乃至図１５には、本発明の第二実施
例に係る電着方法の各工程が示されている。本実施例に
おいて、研削面を形成すべき台金１１の表面に超砥粒１
４を電着するに際しては、まず図１１に示すように台金
１１の表面にニッケルなどからなるめっき層１３が形成
される。なお、このとき形成するめっき層１３の厚みｐ
は電着すべき超砥粒１４の大きさのばらつきよりも大き
な値になるように設定される。

【００２３】次いで、図１２に示すように、前記めっき
層１３の表面にＣＢＮやダイヤモンドなどの超砥粒１４
が仮付けされる。その後、図１３に示すように、台金１
１の上方からマスタ治具１５を下降させて、このマスタ
治具１５によって超砥粒１４が台金１１側へ一定圧で押
し付けられる。なお、前記マスタ治具１５は台金１１の
転写形状とすることが望ましい。

【００２４】こうして、マスタ治具１５を所定量移動さ
せた後停止させると、先端が突出していた超砥粒１４は
図１４に示すようにマスタ治具１５に押されてその位置
が矯正され、それによって台金１１の表面から各超砥粒
１４の先端までの距離が一定となる。この状態で図１５
に示すようにマスタ治具１５が排除され、めっき層１３
を成長させると、台金１１の表面に超砥粒１４が強固に
固着された研削工具が得られる。

【００２５】前記実施例において、マスタ治具１５の押
付け圧は、超砥粒１４の粒度，超砥粒１４の電着面の形
状およびマスタ治具１５の形状により適正値に設定され
る。こうして設定された押付け圧を制御することにより
マスタ治具１５の押付け移動量を決めることができる。
本実施例によれば、超砥粒１４を台金１１の表面に電着
した後にツルーイングを行わなくても、超砥粒１４の大
きさのばらつきに起因する超砥粒先端のばらつきを抑え
ることができる。本実施例の電着方法を用いたＣＢＮ
（♯８０）電着砥石（φ１５０×ｗ２０）によりＳＣＭ
４２０Ｈ（Ｈ_RＣ６０〜６２）からなる被削材を加工し
たところ、最大面粗さは５μｍ程度であった。これに対
して従来の電着方法によるものでは最大面粗さは１２〜
１３μｍ程度であり、加工精度を格段に向上させ得るこ
とが確認された。なお、この加工精度テストにおいては
工具の周速を３０ｍ／ｓｅｃ，送りを０．１ｍ／ｒｅ
ｖ，被削材の取代を０．１ｍｍ／径とした。

【００２６】図１６には、本実施例の電着方法の一適用
例が示されている。この例は超砥粒電着ウォーム砥石１
６に適用したものであって、このウォーム砥石１６の製
作に際しては、高精度の研削ギアで構成されたマスタギ
ア１７が用意される。そして、このマスタギア１７に対
し製作すべきウォーム砥石１６がノーバックラッシュも
しくは僅かなバックラッシュを持たせた状態で噛合わせ
てウォーム駆動され、それによってウォーム砥石１６表
面の超砥粒１４’の位置が矯正される。その場合、マス
タギア１７側にブレーキ機構を設けて、このブレーキ機
構によってマスタギア１７の回転が適宜規制される。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本発明の電着方法は、第
１に、超砥粒の電着工程の途中でパターンシートを除去
するようにしているので超砥粒の分布を１個単位でコン
トロールすることができるとともに、超砥粒の保持力を
強化することができ、したがって加工精度および加工能
率を大幅に向上させることのできる工具を製作すること
ができる。

【００２８】また、同電着方法は、第２に、超砥粒を仮
付けした状態でこの超砥粒を一定圧で押し付けることに
よりその位置を矯正するようにしているので、超砥粒を
電着した後にツルーイングを行わなくても超砥粒の大き
さのばらつきに起因する超砥粒先端のばらつきを抑える
ことができる。したがって、高精度な加工を可能とする
工具を製作することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例に係る電着方法の工程説明
図

【図２】本発明の第一実施例に係る電着方法の工程説明
図

【図３】本発明の第一実施例に係る電着方法の工程説明
図

【図４】本発明の第一実施例に係る電着方法の工程説明
図

【図５】本発明の第一実施例に係る電着方法の工程説明
図

【図６】本発明の第一実施例に係る電着方法の工程説明
図

【図７】本発明の第一実施例に係る電着方法の工程説明
図

【図８】本発明の第一実施例に係る電着方法における加
工能率テストの結果を従来のものとの比較で示すグラフ

【図９】本発明の第一実施例に係る電着方法の加工精度
テストにおける結果を従来のものとの比較で示すグラフ

【図１０】本発明の第一実施例に係る電着方法における
チップポケットの形成過程を説明する説明図

【図１１】本発明の第二実施例に係る電着方法の工程説
明図

【図１２】本発明の第二実施例に係る電着方法の工程説
明図

【図１３】本発明の第二実施例に係る電着方法の工程説
明図

【図１４】本発明の第二実施例に係る電着方法の工程説
明図

【図１５】本発明の第二実施例に係る電着方法の工程説
明図

【図１６】本発明の第二実施例に係る電着方法の一適用
例を示す図

【図１７】従来のマスキングパターンを用いる電着方法
の一例を示す工程説明図

【図１８】従来のマスキングパターンを用いる電着方法
の他の例を示す説明図

【符号の説明】

１，１１台金２パターンシート３，１３めっき層４，１４超砥粒１５マスタ治具１６超砥粒電着ウォーム砥石１７マスタギア

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）台金の表面に部分的なマスキング
のためのパターンシートを貼着するパターンシート貼着
工程、（ｂ）前記パターンシートの貼着後にそのパター
ンシートによるマスキング外の前記台金の表面部分にめ
っき層を形成し、このめっき層の表面に超砥粒を仮付け
する超砥粒仮付け工程、（ｃ）前記超砥粒の仮付け後に
前記パターンシートを前記台金の表面から除去するパタ
ーンシート除去工程および、（ｄ）前記パターンシート
の除去後にそのパターンシートの除去された前記台金の
表面部分にめっき層を形成するとともに、前記台金の全
表面のめっき層を成長させることによりこの台金の表面
に前記超砥粒を固着させる超砥粒固着工程を備えること
を特徴とする電着方法。
【請求項２】（ａ）台金の表面にめっき層を形成した
後、このめっき層の表面に超砥粒を仮付けする超砥粒仮
付け工程、（ｂ）前記超砥粒の仮付け後にその超砥粒を
前記台金の表面へ向けて一定圧で押し付けることにより
前記超砥粒の前記台金に対する位置を矯正する超砥粒位
置矯正工程および、（ｃ）前記超砥粒の前記台金に対す
る位置の矯正後にその台金の表面のめっき層を成長させ
ることによりその台金の表面に前記超砥粒を固着させる
超砥粒固着工程を備えることを特徴とする電着方法。