JPH061325Y2

JPH061325Y2 - 電鋳薄刃砥石

Info

Publication number: JPH061325Y2
Application number: JP1986116592U
Authority: JP
Inventors: 務高橋; 貴子阿部; 正勝稲葉
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1986-07-29
Filing date: 1986-07-29
Publication date: 1994-01-12
Anticipated expiration: 2001-07-29
Also published as: JPS6327258U

Description

【考案の詳細な説明】「産業上の利用分野」本考案は、特にシリコンやフェ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」この種の超精密加工用砥石としては、従来から第３図に
示すような電鋳薄刃砥石が使用されている。

図中符号１は、、ＮｉやＣｏあるいはそれらの合金から
なる金属メッキ相内に、ダイヤモンドやＣＢＮ等の超砥
粒を分散して形成された、厚さ数十μｍ〜数百μｍの輪
環薄板状の電鋳薄刃砥石である。そして、この電鋳薄刃
砥石１は、両側面に配設された一対の取付用フランジ
２，２間に挟まれたうえ、軸線まわりに回転される砥石
軸４にナット３によって締め付け固定され、使用に供さ
れる。

「考案が解決しようとする問題点」ところで、このような電鋳薄刃砥石１は、結合材として
強靱かつ硬い金属メッキ相を使用しているため、他種の
結合材を使用した砥石に比して砥粒保持力が著しく高
く、強加工に耐える特徴を有する。

しかし、その反面、砥粒保持力が高すぎて砥粒の脱落を
生じにくく、新たな超砥粒が切刃として次々露出する
「自生発刃作用」に劣り切れ味が持続しないうえ、金属
メッキ相に金属疲労が蓄積しやすく、砥石が疲労破壊に
至るまでの寿命が短いという欠点があった。

特に、超砥粒の粒径が５０μｍを越えた場合には全く自
生発刃作用を示さないうえ、一般砥石による目立てを実
施しようとしても、金属メッキ相の耐摩耗性が高すぎて
困難だった。

自生発刃作用を改善するためには、超砥粒の含有率を、
例えば１０ｖｏｌ％以下にまで低下させれば有効である
が、超砥粒の含有率を低下させると、電鋳薄刃砥石の剛
性が大幅に低下してしまい、切断時に砥石が曲がり易
く、切り幅が広がったり、切り跡が曲がったりし、電鋳
薄刃砥石の固有の長所である、剛性が高く強加工に耐え
られ、従来のメタルボンド砥石やレジンボンド砥石に比
して砥石を薄くしても切断加工に耐えられるという利点
が失われる。

すなわち、台金を使用せず、金属めっき相中に超砥粒を
分散させてなる電鋳薄刃砥石においては、自生発刃作用
と砥石剛性とを両立させがたいという特殊性を有してお
り、この点において他の結合材を使用した砥石とは根本
的に異なっている。

また、超砥粒の分散密度を低下させるに伴い、金属メッ
キ相を析出していく過程において生じる金属メッキ相内
の応力（このような応力は超砥粒と金属メッキ相の界面
で緩和されることが知られている）が緩和されにくくな
り、砥石にそりが生じるといった問題もある。

「考案の目的」本考案は、超砥粒の自生発刃作用に優れて切れ味が良
く、しかも砥石自体の剛性が高く、直線性に優れた研削
が行なえる電鋳薄刃砥石を提供することを目的とする。

「問題点を解決するための手段」本考案の電鋳薄刃砥石は、金属メッキ相中に超砥粒を均
一に分散させてなる厚さ数十μｍ〜数百μｍの円板状の
電鋳薄刃砥石において、前記超砥粒として平均粒径１０
〜８０μｍの大径超砥粒を用い、この大径超砥粒の分散
密度を５〜３０ｖｏｌ％に設定するともに、１５００kg
/mm²以上の破壊強度を有しかつ前記大径超砥粒の平均粒
径の１／２０〜１／２．５倍の平均粒径を有する小径硬
質粒子を、金属メッキ相の全域に１０〜４０ｖｏｌ％の
分散密度で均一分散させたことを特徴とする。

「実施例」以下、本考案の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

第１図は本考案の一実施例の電鋳薄刃砥石の一部を拡大
した断面図であり、図中符号１０は、Ｎｉ，Ｃｏおよび
これらの合金等の材質により円板形に形成された厚さ数
十μｍ〜数百μｍの金属メッキ相である。この金属メッ
キ相１０は、第１図に示すように実質的に無気孔であ
り、この金属メッキ相１０内には、ダイヤモンドあるい
はＣＢＮ等の大径超砥粒１１…、およびそれよりも平均
粒径の小さな小径粒径１２…（小径硬質粒子）が均一に
分散されている。前記大径超砥粒１１の平均粒径は１０
〜８０μｍであることが望ましい。１０μｍ未満である
と本考案の効果が目立たなくなる。他方、大径超砥粒１
１の平均粒径が８０μｍを越えると、大径超砥粒１１が
容易に脱落しにくくなり、自生発刃作用が低下し、研削
時に生じるチッピングが大きくなる。また、前記小径超
砥粒１２の平均粒径は、大径超砥粒１１の平均粒径の１
／２０〜１／２．５倍であることが望ましい。小径超砥
粒１２の平均粒径が大径超砥粒１１の１／２０倍より小
さい場合、あるいは１／２．５倍よりも大きい場合に
は、いずれも金属メッキ相１０の摩耗速度が低下し、大
径超砥粒１１の自生発刃作用が不十分になる。

大径超砥粒１１の金属メッキ相内における分散密度は、
５〜３０ｖｏｌ％であることが望ましい。５ｖｏｌ％未
満であると、金属メッキ相１０から露出する大径超砥粒
１１が減り、砥石の切れ味が低下するとともに、金属メ
ッキ相の摩耗が著しくなって砥石の寿命が短くなる。ま
た、３０ｖｏｌ％より大きいと金属メッキ相１０の摩耗
が阻止され、大径超砥粒１１の自生発刃作用が低下して
やはり切れ味が悪くなる。また、小径超砥粒１２の分散
密度は、１０〜４０ｖｏｌ％であることが望ましく、１
０ｖｏｌ％未満では大径超砥粒１１の自生発刃作用が低
下するとともに金属メッキ相１０の剛性向上効果が低下
する。また、４０ｖｏｌ％より大きいと、大径超砥粒の
保持力が極端に低下し、砥石寿命が短くなる。

次に、第２図を用いて、このような電鋳薄刃砥石の製造
方法を説明する。

同図は砥石製造装置の縦断面図である。符号２０はメッ
キ槽であり、このメッキ槽２０内には、Ｎｉ，Ｃｏ等の
金属イオンを含むメッキ液Ｍが満たされている。また、
このメッキ槽２０には、図示しない超音波攪拌機等の攪
拌機が配設されており、メッキ液Ｍの攪拌がなされるよ
うになっている。

メッキ槽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が施されている。また、平面基板２２の上方
には、平面基板２２と平行に陽極板２４が配置され、図
示しない電源の陽極に接続されている。

さて、この装置によって電鋳薄刃砥石を製造するには、
まず、メッキ液Ｍ中に大径超砥粒１１…および小径超砥
粒１２…をそれぞれ所定量混ぜて添加する。次いで、前
記攪拌機を作動し、これら超砥粒１１…，１２…を均一
にメッキ液Ｍ中で分散させ、平面基板２２を電源の陰極
に接続し、陽極版２４との間に通電する。すると、メッ
キ液中の金属イオンは、順次平面基板２２上に金属メッ
キ相１０として析出していき、その際に、平面基板１０
に付着している超砥粒１１…，１２…を取り込んでい
く。

やがて、この金属メッキ相１０が所定の肉厚に達した
ら、通電を停止し、平面基板２２をメッキ槽２０から取
り出して水洗する。そして、平面基板２２から金属メッ
キ相１０を剥がし、所定形状に整形して電鋳薄刃砥石を
得る。

このような構成からなる電鋳薄刃砥石によれば、金属メ
ッキ相１０の表面から露出している小径超砥粒１２…
が、その周囲の金属メッキ相１０が若干摩耗するだけで
極めて容易に脱落するため、金属メッキ相１０の摩耗を
実質的に早めることができ、従来の電鋳薄刃砥石よりも
大径超砥粒１１…の脱落を早めることができる。したが
って、この電鋳薄刃砥石によれば、大径超砥粒１１の自
生発刃作用を高め、常に良好な切れ味を保ち、チッピン
グやムシリを低減することができる。

また、金属メッキ相１０内に小径超砥粒１２…を分散さ
せることにより、砥石の剛性を向上させることができる
ので、研削時の砥石の変形・破損を防ぎ、真っ直ぐで切
り幅の一定な研削を行なうことができる。

本考案者らの実験によると、超砥粒のみを金属メッキ相
に分散させた場合に比して、超砥粒と前記粒径範囲の小
径硬質粒子とを分散させた場合には、合計粒子量（ｖｏ
ｌ％）が等しくても、剛性が向上できることが判明し
た。これは、金属メッキ相において特有な現象である。

さらにまた、この砥石では、平面基板２２上に金属メッ
キ相１０を析出させていく製造過程において、金属メッ
キ相１０内に生じる応力を、比較的多量に分散させた小
径超砥粒１２…によって緩和することができ、砥石に反
りが生じにくいという利点もある。

なお、前記実施例では、小径超砥粒１２…を金属メッキ
相内に分散させていたが、本考案はこれに限られず、小
径超砥粒１２…の代わりに、１５００kg/mm²以上の破壊
強度を有する他の硬質粒子を１種または複数種混合して
分散させることも可能である。破壊強度が１５００kg/m
m²未満の粒子では、砥石の剛性を十分高めることができ
ない。このような硬質粒子の材質としては、例えば、Ａ
ｌ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｃｒからなる酸化物、Ｔｉ，Ｚｒ，
Ｖ，Ｃｒからなる硼化物、Ｂ，Ｓｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，
Ｔａ，Ｃｒ，Ｗからなる炭化物、Ｂ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｔｉ
からなる窒化物等が挙げられ、いずれによっても前記超
砥粒１２…の場合と同様の効果が得られる。

「実験例」次に、実験例を挙げて、本考案の効果を実証する。

前記実施例で述べた製造方法により、本考案に基づく電
鋳薄刃砥石を２つ作成した。他方、従来のものと構成を
同じくする電鋳薄刃砥石を同様に２つ作成し、これら４
つの砥石を比較した。

次の第１表は、各砥石の組成、強度測定・研削結果を示
すものである。

※たわみ量とは、砥石が水平になるように砥石の一端
を固定した状態で、他端がどのくらい水平位置よりも下
がるかを示す。

※破断荷重とは、砥石の切れ味を悪くしたうえで研削
を行ない、砥石の破損が起こった際の研削抵抗を、キス
ラーによる法線抵抗の測定により求めた値である。

※研削抵抗は、以下の条件で１ｍ研削の後、測定した
値を示した。

研削条件：被削材；９２％Ａｌ₂Ｏ₃ 周速；１５００ｍ／min. 送り速度；１００mm／min. 切り込み；２．０mm／min. 次に、第２表に示す実験例３〜５および比較例３〜５の
電鋳薄刃砥石を作成し、これら電鋳薄刃砥石を切断して
５０mm×１０mm×０．２mmの試験片を作成した。そし
て、これら試験片の長手方向一端を水平にチャックし
て、鉛直方向下方に荷重を掛け、たわみ量すなわち薄刃
砥石の剛性を求めた。結果を第２表に示す。

第２表から明らかなように、超砥粒のみを金属メッキ相
に分散させた場合に比して、超砥粒と小径硬質粒子とを
分散させた場合、合計粒子量（ｖｏｌ％）が等しくても
たわみ量が小さく、剛性が高かった。

次に、第３表に示す実験例６〜９および比較例６〜９の
電鋳薄刃砥石を作成し、これらの電鋳薄刃砥石を、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、電鋳薄刃砥石を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被削材：Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ５０×５０×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、金属疲労によっ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・Ｔｉ
Ｃ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った。

その結果を第３表に示す。第３表中、「粒径」および
「含有率」は小径硬質粒子についての値である。

第３表から明らかなように、超砥粒のみを金属メッキ相
に分散させた比較例に比して、超砥粒と小径硬質粒子と
を分散させた実験例では、合計粒子量（ｖｏｌ％）が等
しいにも拘らず、寿命が数倍にも延びた。

次に、第４表に示す実験例１０〜１３、比較例１０〜１
３の電鋳薄刃砥石を作成し、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 被削材：ソーダガラス１００×１００×１０mm 切断条件：周速１８００ｍ／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４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。「溝の曲
がり」は、溝の開口幅中心から降ろした垂線の底幅中心
とのずれ量を示す値である。

第４表から明らかなように、超砥粒のみを金属メッキ相
に分散させた比較例に比して、超砥粒と小径硬質粒子と
を分散させた実験例では、合計粒子量（ｖｏｌ％）が等
しいにも拘らず、溝の曲がりが減少し、チッピングも改
善された。

「考案の効果」本考案の電鋳薄刃砥石によれば、次のような優れた効果
が得られる。

金属メッキ相の表面から露出している小径硬質粒子
が、その周囲の金属メッキ相が若干摩耗するだけで極め
て容易に脱落するため、金属メッキ相の摩耗を実質的に
早めることができ、従来の電鋳薄刃砥石よりも大径超砥
粒の脱落を早めることができる。したがって、この電鋳
薄刃砥石によれば、大径超砥粒の自生発刃作用を高め、
常に良好な切れ味を保ち、チッピングやムシリを低減す
ることができる。

金属メッキ相の全域に小径硬質粒子を均一分散させた
ことにより、超砥粒のみを金属メッキ相に分散させた従
来の電鋳薄刃砥石に比して、たとえ合計粒子量が等しく
ても、砥石の剛性を高めることができ、切断時の砥石変
形を防ぎ、まっすぐで切り幅が一定の切断が行える。す
なわち、従来の電鋳薄刃砥石では両立困難だった自生発
刃作用向上と砥石剛性向上がともに達成できる。

平面基板上に金属メッキ相を析出させていく製造過程
において、金属メッキ相内に生じる応力を比較的多量に
分散させた小径硬質粒子によって緩和することができ、
砥石に反りが生じにくい。

電鋳薄刃砥石に曲げ応力等の応力が繰り返しかかった
場合にも、小径硬質粒子を金属メッキ相の全域に分散し
たことにより、応力緩和作用が向上するから、金属メッ
キ相内に金属疲労が蓄積することが少なく、破断に至る
までの砥石寿命を延長することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の電鋳薄刃砥石を示す部分断
面図、第２図は同砥石の製造装置の縦断面図、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
面図である。１０…金属メッキ相１１…大径超砥粒１２…小径超砥粒（小径硬質粒子）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者稲葉正勝埼玉県北本市下石戸上1925番地３三菱金属株式会社ダイヤモンド工具製作所内 (56)参考文献特開昭61−100352（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−45871（ＪＰ，Ａ)

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】金属メッキ相中に超砥粒を均一に分散させ
てなる厚さ数十μｍ〜数百μｍの円板状の電鋳薄刃砥石
において前記超砥粒として平均粒径１０〜８０μｍの大径超砥粒
を用い、この大径超砥粒の分散密度を５〜３０ｖｏｌ％
に設定するとともに、１５００kg/mm²以上の破壊強度を
有しかつ前記大径超砥粒の平均粒径の１／２０〜１／
２．５倍の平均粒径を有する小径硬質粒子を、金属メッ
キ相の全域に１０〜４０ｖｏｌ％の分散密度で均一分散
させたことを特徴とする電鋳薄刃砥石。
【請求項２】前記小径硬質粒子は、超砥粒であることを
特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載の電鋳薄
刃砥石。