JPH0730279Y2 - 電鋳薄刃砥石 - Google Patents

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］ 例えば、実開昭59−143651号に見られるように、従来よ
りメタルボンド砥石やレジノイボンド砥石のような一般
の砥石においては、その軸線方向の中央部に粒径が比較
的大径の砥粒を含む砥粒層を形成し、かつこの砥粒層の
両側部に比較的小径の砥粒を含む砥粒層を形成した多層
構造のものが知られている。

このような多層構造の砥石によれば、中央部の砥粒層に
より切断効率を高める一方で、両側部の砥粒層により被
削材の切断面を滑らかに加工することができるという利
点が得られる。

［考案が解決しようとする問題点］ しかしながら、この種の多層構造の砥石を、金属めっき
相中に超砥粒を分散させてなる厚さ寸法が400μｍ以下
の高精度研削加工用の電鋳薄刃砥石に適用しようとする
と、もともと超砥粒の結合剤である金属めっき相の硬度
が高くこのため自生発刃作用に劣るうえ、さらに両側部
の砥粒層における超砥粒の粒径が小さいため、両側部の
加工能力が低下し、両側部に対する加工負荷が増大す
る。更に、砥石自体の全体としての加工能力が低下し、
切削抵抗が増大してしまい、却ってチッピングの発生や
焼付きによる面粗さ精度の低下を招いてしまうという問
題があった。

また、電鋳砥石においては、剛性が高く、強靱で、寿命
が長いということをその特徴としており、そのため薄切
込み加工や高速加工によく用いられている。

ところで、この電鋳砥石を用いて溝加工等を行う場合、
その強度が高いために上述のレジノイドボンド砥石やメ
タルボンド砥石の切断刃と比較してより深い溝加工に用
いられるが、その際、電鋳砥石の中央が摩耗して砥石と
しての寿命が短くなるという異常事態が発生することが
ある。特に電鋳砥石の厚さに比較して切込みが深く被削
材と電鋳砥石との間にカーフロスが存在しないような研
削液の供給が悪い場合に、このような現象が認められ
る。この異常現象は、レジノイドボンド砥石やメタルボ
ンド砥石には認められず、電鋳砥石の特有の特性によっ
て発生する固有の摩擦現象であることが、考案者らによ
って確認されている。

この異常摩耗の発生について、第４図によって更に説明
すると、電鋳砥石は、製造後、出荷前にトルーイングや
ドレッシングが行われるために、同図（ａ）に示すよう
に刃先先端両コーナー部に若干のＲが形成されている。
そして、深溝加工を行う際、耐摩耗性が高いのでＲのつ
いた刃先コーナー部の摩耗が進みにくく、切粉が発生し
て溝内でこの切粉の逃げ場がなくて排出性が悪くかつ研
削液の供給が悪いと研削ポイントで高圧が発生し、同図
（ｂ）に示すような刃先中央部が凹状に摩耗する（以
下、中凹摩耗という）現象が生じ、更に同図（ｃ）に示
すように中凹摩耗が進行する。一旦、この中凹摩耗が発
生すると、その後のこの摩耗の進行は非常に遠く、中凹
摩耗の形成に伴ってブレードの直進加工性が低下し、カ
ーフ幅の増大等の悪現象を引き起こす。そして、切削抵
抗に耐えられなくなると、先端部の片壁或いは両壁が倒
れ、同図（ｄ）に示す研削不能の状態となり、砥石寿命
が短いという問題がある。

［考案の目的］ この考案は、上記事情を考慮してなされてもので、多層
構造の砥石特有の利点を有し、しかも凸形状刃先の創製
が容易で、切削抵抗が低くてチツピングが発生すること
のない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、全体の厚さ寸法を400μｍ
以下とし、中央の砥粒層から両側部の砥粒層に向けて超
砥粒の平均粒径を順次小さくするとともに、中央の砥粒
層を構成する金属めっき相の硬度を、両側部の砥粒層を
構成する金属めっき相の硬度より大きくし、両側部に位
置する砥粒層の厚さ寸法を50μｍ以下に形成し、かつ中
央の砥粒層における超砥粒の含有率を、両側部の砥粒層
における超砥粒の含有率より大きくすると共に、両側部
の砥粒層内に固体潤滑剤を含有せしめたものである。

［作用］ 上記構成の電鋳薄刃砥石にあっては、中央部の砥粒層の
周面で被削材の主たる研削を行う一方、この砥粒層にお
ける超砥粒より平均粒径が小さい超砥粒を含む両側部の
砥粒層で被削材の切断面を仕上げ研削する。この時、両
側部の砥粒層には固体潤滑剤が分散されているので、砥
粒層が軟質化して摩擦係数も低下し、超砥粒の粒度が小
さいにも拘わらず、これら両側部の砥粒層における切削
抵抗が増加することがない。しかも、中央の超砥粒は両
側部の超砥粒と比較して平均粒径と含有率が大きいの
で、耐摩耗性が高い。従って、中央の砥粒層に対する両
側部の自生発刃性が向上し、刃先部は両側部の摩耗が生
じ易く、第３図に示すような切れ味に優れる凸形状刃先
が容易に得られる。従って、刃先全体としての研削能力
が増大し、研削速度を向上させることができることに加
えて、切削抵抗を低減化およびチッピングの抑制を図る
ことができ、高精度でかつ良好な研削加工を行うことが
できる。又、中央の砥粒層を構成する金属めっき相の硬
度を、両側部の砥粒層を構成する金属めっき相の硬度よ
り大きくしたことで、中央の砥粒層の超砥粒は脱落しに
くく摩耗が遅くなり、しかも上述した平均粒径を超砥粒
の含有率と固体潤滑剤との関係と相まって、刃先部の形
状が容易に凸形に摩耗し易く、中凹摩耗現象を抑制して
特に深溝加工に好適な、長寿命の電鋳薄刃砥石が得られ
ることになる。

［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、符号１は、ダイヤモンドまたはCBN等の超砥粒２…
をNiやCoあるいはこれらの合金等からなる金属めっき相
３中に分散させた砥粒層である。

この砥粒層１の両側部には、この砥粒層１に含まれる超
砥粒２…より平均粒径が小さい超砥粒４…を、同様の金
属めっき相５中に分散させた砥粒層６、６が形成されて
いる。ここで、上記超砥粒４…の平均粒径としては、チ
ツピング防止効果を高めるためにも、上記超砥粒２…の
平均粒径の1/2以下であることが望ましい。そしてさら
に、これら砥粒層６、６内には、フッ素樹脂，MoS₂,hB
N,グラファイト等の固体潤滑剤７…が分散されている。

また、上記砥粒層６の厚さ寸法Ｂは、それぞれ50μｍ以
下であって、概ね上記超砥粒２…の平均粒径の１〜10倍
とされている。その理由は、両側部の砥粒層６の厚さ寸
法Ｂが50μｍまたは超砥粒４…の粒径の10倍より大きい
と、主たる研削を行なうべき中央の砥粒層１の厚さ寸法
Ａが相対的に薄くなり研削速度を高めるのが困難とな
り、他方上記砥粒層６の厚さ寸法Ｂが超砥粒４…の粒径
よりも小さいとこれら超砥粒４…を十分に保持できなく
なって不適当だからである。

さらに、中央の砥粒層１における超砥粒２…の含有率は
両側部の砥粒層６のそれよりも大きく、具体的には中央
の砥粒層１で10〜40vo1％、両側部の砥粒層６で３〜25v
o1％が好ましい。また、中央の砥粒層１における金属め
っき相３の硬度は、両側部の砥粒層６における金属めっ
き相５のそれより大きくされている。

そして、砥石全体としての厚さ寸法Ｃは、400μｍ以下
とされている。この厚さ寸法Ｃが400μｍより大きいと
製造コストが高くつき、電鋳薄刃砥石であることのメリ
ットがなくなる。

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。

この図は電鋳薄刃砥石の製造装置を示すものであって、
めっき槽10内にはNiや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、このめっき液Ｍ中には、所
定量の小径な超砥粒４…およびフッ素樹脂、MoS₂、hB
N、グラファイト等の固体潤滑剤７…が添加されてい
る。さらに、このめっき槽10には、図示しない超音波攪
拌機等の攪拌機が配設さており、めっき液Ｍの攪拌がな
されるようになっている。

また、めっき槽10内には非導電性の台座11が水平に配置
されており、この台座11上には製造すべき電鋳薄刃砥石
の原型形状をなす部分を残してマスキング13が施された
ステンレス製の平面基板12が載置されている。また、平
面基板12の上方には、平面基板12と平行に陽極板14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、以上の製造装置と同様の装置（図示略）がもう一
組用意されており、この装置には小径の超砥粒４…の代
わりにこれらより大径の超砥粒２…を分散しためっき液
が満たされている。しかも、このめっき液中には、形成
される金属めっき相の硬度を大きくするためにユーブチ
ン１、チージオール等の光沢剤が添加されている。

さて、このような装置を用いて電鋳薄刃砥石を製造する
には、まず、攪拌機を作動させ、平面基板12を電源の陰
極に接続して陽極版14との間に通電し、小径の超砥粒４
…と固体潤滑剤７…とを共に含む金属めっき相５を折出
させることにより、両側部に位置する砥粒層６、６のう
ちの片側の１層を形成する。

やがて、この砥粒層６が50μｍ以下の所定厚さ寸法に達
したら通電を停止し、平面基板12を台座11から取り外
す。次いで、この取り外した平面基板12を、めっき液中
に大径の超砥粒２…が添加されている別のめっき槽内の
台座にセットし、先に形成された外側砥粒層６の上に、
今度は大径な超砥粒２…を分散させた中央の砥粒層１を
形成する。そして、この中央の砥粒層１の厚さ寸法が所
定値に達したら、平面基板12をめっき槽から取り出し、
再び先に使用しためっき槽10にセットして中央の砥粒層
１の上に所定厚さ寸法の砥粒層６を形成する。

以上の工程が完了したら、上記平面基板12をめっき槽10
から取り出して水洗し、この平面基板12から３層構造と
なった砥粒層６、１、６を一体に剥がしてこれを所定形
状に整形し、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あっては、比較
的大径の超砥粒２…を含有する中央の砥粒層１の周面で
被削材に対する主たる研削を行う一方、これより小径の
超砥粒４…を含有する両側部の砥粒層６、６で上記被削
材の研削面を仕上げ研削する。この時、両側部の砥粒層
６、６にはめっき金属より本質的に軟質である固体潤滑
材７…が分散されているので、両側部の砥粒層6,6の軟
質化と摩擦係数の低減が可能で、超砥粒４…の粒度が小
さいにも拘わらず、これら両側部の砥粒層６、６におけ
る切削抵抗が増加することがない。したがって、その研
削速度を向上させることができ、さらに切削抵抗を低減
化さるとともにチッピングを抑えることができ、この結
果同時に高精度でかつ良好な研削面を得ることもでき
る。

さらに、中央の砥粒層１における超砥粒２…の含有率を
両側部の砥粒層６、６のそれよりも大きくしているの
で、その耐磨耗性を一層高めることができる。

また、中央の砥粒層１の金属めっき相の硬度を両側部の
砥粒層６の金属めっき相の硬度より大きくしているの
で、平均粒径の大小による作用と相まって中央の砥粒層
１における超砥粒４…は脱落しにくく、よってその摩耗
が遅い。したがって、研削作業の進行につれて、刃先部
の断面が第３図に示すように凸形に摩耗する。これによ
り、砥石刃先が振れることがなく真っ直ぐな研削を行う
ことができるため、切り幅が広がってしまうなどといっ
たことがない。

なお、上記実施例では、３層構造のものについて説明し
たが、これに限るものではなく、中央の砥石層１と両側
部の砥石層６、６との間に、大径な超砥粒２…と小径な
超砥粒４…との中間の平均粒径を有する超砥粒等を分散
させた砥石層をそれぞれ形成することにより、５層構造
以上のものとしてもよい。

［実施例］ 次に、実験例を挙げて、この考案の効果を実証する。

前述の方法を用いて、この考案に係る実験例の電鋳薄刃
砥石を製造した。他方、従来の製造方法により、両側部
の砥粒層内に固体潤滑剤を含まない３層構造の電鋳薄刃
砥石を比較例として製造した。

次いで、これら２種の砥石により、以下の研削条件にお
いて研削を行なった。

研削条件：被削材；ソーダガラス 周速;1500m/min. 送り速度;50mm/min. 切り込み;2/mm/min. 研削長さ;5m 研削液;JIS W3種、２％液 第１表は各砥石の組成、研削結果を示すものである。

第１表から明らかなように、この考案に係る実験例の電
鋳薄刃砥石では、研削抵抗が低減化し、チツピングの発
生が抑制されて面粗さ精度が向上した。

［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あって
は、全体の厚さ寸法を400μｍ以下とし、中央の砥粒層
から両側部の砥粒層に向けて上記超砥粒の平均粒径を順
次小さくするとともに、両側部に位置する上記砥粒層の
厚さ寸法を50μｍ以下に形成し、かつ中央の砥粒層にお
ける超砥粒の含有率を、両側部の砥粒層における超砥粒
の含有率より大きくすると共に、上記両側部の砥粒層内
に固体潤滑剤を含有せしめたので、両側部の砥粒層の軟
質化と摩擦係数の低減が可能であり、又、切れ味に優れ
る凸形状刃先が得られ易く、両側部の砥粒層における切
削抵抗を低減化させることができ、よって刃先全体とし
ての研削加工能力を増大させ、研削速度を向上させるこ
とができるという多層構造の利点を得ることができるの
に加えて、さらに両側部の砥粒層における切削抵抗を低
減化させてピッチングを抑えることができるため、同時
に高精度でかつ仕上げ面粗度が良好な研削加工をも行う
ことができる。しかも、中央の砥粒層を構成する金属め
っき相の硬度を、両側部の砥粒層を構成する金属めっき
相の硬度より大きくしたことで、中央の砥粒層の超砥粒
は脱落しにくく摩耗が遅くなり、上述した平均粒径と超
砥粒の含有率と固体潤滑剤との関係と相まって、刃先部
の形状が容易かつ積極的に凸形に摩擦し易くなり、特に
深溝加工時等に中凹摩耗現像を抑制できて、寿命の長い
電鋳薄刃砥石が得られるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例の電鋳薄刃砥石の刃先部を
示す拡大断面図、第２図は同砥石の製造装置の断面図、
第３図は同砥石の使用状態における刃先部を示す拡大断
面図、第４図は電鋳砥石における深溝加工の際の刃先に
発生する摩耗の進行状態を説明する図である。 1,6……砥粒層、2,4……超砥粒、3,5……金属めっき
相、７……固体潤滑剤。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 片山 武志 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58−90467（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−41171（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−65776（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−9389（ＪＰ，Ａ) 特公 昭55−11475（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭53−13991（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】薄肉円板状をなし、軸線方向に金属めっき
   相中に超砥粒を分散させてなる複数の砥粒層が形成され
   てなる電鋳薄刃砥石において、 中央の砥粒層から両側部の砥粒層に向けて上記超砥粒の
   平均粒径を順次小さくするとともに、上記中央の砥粒層
   を構成する金属めっき相の硬度を、上記両側部の砥粒層
   を構成する金属めっき相の硬度より大きくし、砥石全体
   の厚さ寸法を400μｍ以下とし、かつ両側部に位置する
   上記砥粒層の厚さ寸法を50μｍ以下とし、上記中央の砥
   粒層における超砥粒の含有率を、上記両側部の砥粒層に
   おける超砥粒の含有率より大きくすると共に、上記両側
   部の砥粒層内に固体潤滑剤を含有させたことを特徴とす
   る電鋳薄刃砥石。