JPH0752047A - 砥粒の高精度電着方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 個々の砥粒の電着位置を任意にコントロール
することにより、切り屑の排出経路を確保し加工能率の
高い電着工具を得る。 【構成】 工具台金１３の表面に、接着力を有するとと
もに電圧印加状態で分極する誘電体物質１４を所定のパ
ターンで塗布し、砥粒１５表面にも電圧印加状態で分極
する誘電体物質１６を塗布する。両物質間に電圧を印加
すると、共に分極して反対電荷が向き合うので互いに引
き合い、個々の砥粒が誘電体物質１４に引き寄せられ付
着する。続いて、電解メッキ又は無電解メッキにより工
具台金表面にメッキ層を形成し砥粒を固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ダイヤモンド又はＣＢ
Ｎ等の砥粒を工具台金表面に電着固定する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電着リーマ工具等の工具台金
表面に砥粒を電着する方法として、電解メッキを行い
ながら工具台金上方から砥粒をばらまき、電着金属によ
り砥粒を捕捉して工具台金表面に仮付けし、続いてメッ
キを成長させ砥粒を工具台金表面に強固に固定する方
法、あるいは、砥粒を混入させた電解メッキ液中に工
具台金を浸漬し、電着金属により砥粒を捕捉して工具台
金表面に砥粒を仮付けし、続いて液中の砥粒を排除した
後メッキを成長させ砥粒を工具台金表面に強固に固定す
る方法が行われている。しかし、これらの方法では、工
具台金表面の砥粒の固定位置をコントロールすることが
不可能であり、そのため、チップポケットといわれる砥
粒間の隙間の大きさが不規則となり、切り屑の排出経路
が確保されず砥粒間に切り屑による目づまりが生ずるこ
とから、加工精度及び加工能率の向上に限界があった。

【０００３】また、工具台金表面にマスキングパター
ンシートを貼り付け、熱を加えて砥粒電着部を消失させ
ることによりマスキングパターンを形成し、上記又は
の方法によりマスキングされていない部分に砥粒を仮
付けし、続いてパターンシートを除去した後メッキを成
長させる方法も知られているが、この方法におけるマス
キングパターンは工具台金表面上の砥粒電着領域と非電
着領域を区分けするものに過ぎず、工具台金表面の砥粒
の固定位置を砥粒一個単位でコントロールするものでは
ないので、やはり各砥粒間の隙間の大きさが不規則とな
るなど、上記と同様の問題を有していた。

【０００４】一方、工具台金表面に砥粒を電着する場
合、電着すべき個々の砥粒の大きさのばらつきが、その
まま電着後の砥粒先端のばらつきとなって表れ、これが
加工精度（寸法精度、面粗さ）を悪化させる。そのた
め、従来は、砥粒の仮付け状態において、一定以上突
出した砥粒を機械的に除去する、砥粒の大きさのふる
い分けを綿密に行い、大きさのばらつきを極力抑えるよ
うにする、砥粒を電着固定後、ツルーイングを施す等
の方法が行われている。

【０００５】しかし、上記の方法では、砥粒分布の不
規則性が増すという不都合があり、上記の方法では、
砥粒の形状が真球でないことから砥粒が工具台金に固定
されるときの姿勢を考慮すると必ずしも砥粒先端のばら
つきが低減されるとは限らないうえ、ふるい分けのため
のコストアップを伴うという問題点がある。また、上記
の方法によれば、砥粒先端のばらつきを解消し加工精
度が向上するという利点があるが、先端のばらつきが大
きいほどツルーイング量も多くなり、切れ味低下から加
工時に被削材に焼けが発生しやすく加工能率を下げざる
を得ないという問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑み、個々の砥粒の電着位置を任意にコントロールす
ること、さらに砥粒先端のばらつきを簡単な手段で矯正
することにより、加工能率が高く高精度の加工ができる
電着工具を得ようというものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そのため、本発明は、工
具台金表面に砥粒を電着固定する方法において、工具台
金表面に所定のパターンで接着剤をコーティング又は塗
布し、静電気により個々の砥粒を該パターン位置に引き
寄せ付着させた後、電解メッキ又は無電解メッキにより
工具台金表面にメッキ層を形成し砥粒を固定することを
特徴とする。

【０００８】上記本発明の好適な態様として、接着剤を
接着力を有するとともに電圧印加状態で分極する誘電体
物質で構成し、一方砥粒表面にも電圧印加状態で分極す
る誘電体物質をコーティング又は塗布し、両物質間に電
圧を印加して砥粒を工具台金表面の該パターン位置に引
き寄せる方法が挙げられる。また、上記本発明のもう１
つの好適な態様として、工具台金表面の該パターン位置
に砥粒を付着させた後、砥粒外面に所要の工具外面形状
を備える型部材を押し付けることが挙げられる。

【０００９】また、本発明は、工具台金表面に砥粒を電
着固定する方法において、所要の工具外面形状を備える
型部材表面に所定のパターンで接着剤をコーティング又
は塗布し、静電気により個々の砥粒を該パターン位置に
引き寄せ付着させた後、該型部材の砥粒を付着させた側
を工具台金表面に向け所定位置に配置し、電解メッキ又
は無電解メッキにより工具台金表面にメッキ層を形成し
砥粒を固定することを特徴とするものである。

【００１０】この場合も、先に述べたと同様に、接着剤
を接着力を有するとともに電圧印加状態で分極する誘電
体物質で構成し、一方砥粒表面に電圧印加状態で分極す
る誘電体物質をコーティング又は塗布し、両物質間に電
圧を印加して砥粒を工具台金表面の該パターン位置に引
き寄せることを具体的態様とする。

【００１１】

【作用】本発明では、工具台金表面上に接着剤を所定の
パターンでコーティング又は塗布し、分極した誘電体物
質間に働くクーロン力により個々の砥粒を引き寄せ付着
させたうえで電着するので、砥粒の工具台金上の位置を
任意にコントロールすることができる。

【００１２】また、所要の工具外面形状を備える型部材
を用意し、これを工具台金表面上に付着した砥粒外面に
押し付けることにより、砥粒先端のばらつきを矯正する
ことができる。すなわち、砥粒は柔らかい接着剤の表面
に付着しており、これが型部材表面に押されて接着剤の
中へ押し込まれるが、工具台金表面からの高さの目標値
に対するずれが大きい砥粒ほど押し込まれる量が多くな
る（但し、目標値より低い方にずれたものは押し込まれ
ない）ため、全体として砥粒の高さが平均化し先端のば
らつきが低減する。

【００１３】さらに、本発明において、所要の工具外面
形状を備える型部材表面に一旦砥粒を付着させ、これを
工具台金表面に向け所定位置に配置して電着するとき
は、工具表面に電着される砥粒の先端位置は型部材表面
により規定されているので、砥粒先端のばらつきはほぼ
完全に抑えられる。

【００１４】以下、図１〜図９を参照して、本発明の構
成及び作用をより具体的に説明する。まず、図１は、工
具台金表面に砥粒を電着する工程の代表例をフロー図で
示すものであり、これを参照して工程順に説明する。

【００１５】（１）マスキングパターン作成；マスキン
グパターン１０は、接着力を有する誘電体物質（接着
剤）を工具台金表面上に所定のパターンで塗布するため
のものであり、図２に示すようにマスキング部１１と非
マスキング部１２からなる。パターンの形状、つまりＡ
ｎ、Ｂｎ、Ｃｎ、Ｄｎ（いずれもｎ＝１，２，・・・）
の大きさは必要とする砥粒分布及び砥粒径に応じて設定
されるが、後工程で各々の非マスキング部１１に１個づ
つの砥粒が配置するよう、Ｂｎ、Ｄｎの大きさは砥粒の
平均径の１．２〜１．５倍程度に設定するとよい。ま
た、マスキングパターンの厚みｔ（図４参照）について
も適宜設定できるものであるが、例えば砥粒の平均径の
０．２〜０．３倍程度に設定するとよい。

【００１６】（２）マスキングパターン貼付け；図３に
示すように、工具台金１３の表面の所定位置にマスキン
グパターン１０を貼付ける。 （３）接着剤塗布；図４に示すように、マスキングパタ
ーン１０の非マスキング部に接着剤（接着力を有すると
ともに電圧印加状態で分極しやすい誘電体物質というこ
とから例えばアクリル系接着剤）１４を塗布する。 （４）砥粒に誘電体塗布；砥粒１５に対する誘電体（例
えばナイロン系）１６の塗布は、図５に示すように、
（ａ）砥粒１５の上面だけでも、（ｂ）砥粒１５の全面
に塗布してもよい。

【００１７】（５）砥粒引き寄せ；誘電体１６を塗布し
た砥粒１５を導電性の台板１７（図６参照）上にランダ
ムに置き、その上に工具台金１３を近接して配置し、工
具台金１３と台板１７間に直流電圧をかけると、接着剤
１４と誘電体１６は共に分極して反対電荷が向き合うの
で互いに引き合い、砥粒１５は接着剤１４の下方位置に
引き寄せられる。このとき工具台金１３又は台板１７の
いずれかを左右に小さく揺するとよい。 （６）砥粒付着；砥粒１５が接着剤１４の下方位置に引
き寄せられたと思われるとき、工具台金１３と台板１７
を互いに接近させ、砥粒１５を接着剤１４に付着させ
る。なお、砥粒１５が付着していない箇所があるときは
（５）（６）の工程を繰り返す。

【００１８】（７）マスキングパターン除去；マスキン
グパターン１０の役割は、工具台金表面に所定のパター
ンに接着剤を塗布したとき（工程（３））に終了してお
り、これの除去は工程（３）以後適宜行えばよい。例え
ば、工程（３）の後でマスキングパターンを除去する場
合、図７に示すように接着剤１４が前面に出るので、接
着剤１４と誘電体１６の間隔を小さくすることができ、
同じ印加電圧であれば両者間に働くクーロン力が大きく
なる。 （８）型部材押し付け；マスキングパターンを除去した
後、工具の目標とする外面形状を備える型部材１８（図
８参照）を砥粒１５の先端に押し付ける。このとき、砥
粒の大きさのばらつきに伴い、砥粒１５の接着剤１４に
対する食い込み量が異なり（図８（ｂ）参照）、結果と
して砥粒先端の目標値からのばらつきが大きく低減され
る。 （９）ニッケル電着；砥粒１５を付着させた工具台金１
３をニッケル溶液を満たしたメッキ槽１９（図９参照）
に入れ、常法に従いニッケルメッキを行い、工具台金表
面にニッケルメッキ層を成長させ砥粒１５を強力に固定
（電着）する。なお、接着剤１４はニッケルメッキ層中
に取り込まれるが砥粒１５の電着強度に悪影響は与えな
い。

【００１９】いうまでもないが、本発明に従い砥粒を工
具台金に電着する場合、図１で示した上記工程以外に
も、各種バリエーションを取ることができる。例えば、
マスキングパターンを貼付けなくても、工具台金表面に
所定のパターンで接着剤を塗布することは容易である。

【００２０】また、図１０は目標とする工具外面形状を
備える型部材２０の表面に一旦砥粒１５を付着させ、こ
れを工具台金１３表面に向け所定位置に配置して電着す
る場合の様子を示す。ここで、砥粒１５を型部材２０の
表面に付着させる工程は、図１の（１）〜（６）と全く
同様に実施することができる。なお、型部材２０の表面
には、この型部材２０にメッキが付着，成長してその型
部材２０に砥粒１５が固定しないようにするため予めマ
スキングパターンが貼り付けられる。図１０に示すニッ
ケル電着工程においては、工具台金１３の表面に堆積す
るニッケルメッキ層（図示せず）が近接配置された砥粒
１５を捕捉し、工具台金１３表面上に固定し、電着後は
型部材２０は取り外される。この工程により得られた工
具の場合、砥粒先端位置は型部材２０表面により正確に
規定されているので、図１に示した上記工程によるもの
よりさらに砥粒先端の目標値からのばらつきの少ない電
着工具を得ることができる。

【００２１】

【実施例】さて、図１１は、φ＝２３ｍｍのダイヤモン
ド（＃２０）電着リーマ工具、周速２０ｍ／ｍｉｎ、高
圧クーラント使用（５０ｋｇ／ｃｍ２）、工具寿命同一
という条件下で、ＦＣ材（鋳鉄材）及びＳＣ材（鋳鋼
材）をリーマ加工した結果である。ここで、横軸は切削
代（リーマ加工後穴直径をφ１、前加工穴直径をφ２と
すると、φ１−φ２）、縦軸は送り速度（一回転する間
に軸方向に進む距離）であり、各プロットを結ぶライン
が右上にくるほど加工能率が高いことを示す。図１に示
すように、本発明で得られた電着リーマ工具は従来の電
着リーマ工具より加工能率が高い。

【００２２】図１２は、被削材をＳＣ材（鋳鋼材）、φ
＝２３ｍｍのダイヤモンド（＃２０）電着リーマ工具、
周速２０ｍ／ｍｉｎ、送り速度０．６ｍｍ／ｒｅｖ、取
代５０μｍ／径、高圧クーラント使用（５０ｋｇ／ｃｍ
２）という条件下で、横軸を砥粒突出量、縦軸を被加工
面の加工後面粗さとしてプロットしたものである。な
お、砥粒突出量とは、図１３に示すように、ニッケルメ
ッキ層２１の上面から突出する砥粒１５の高さｈの平均
値をいう。図１２に示すように、従来の電着リーマ工具
では砥粒突出量が大きくなると被加工面の面粗さが急激
に悪くなるが、本発明で得られた電着リーマ工具によれ
ば、面粗さが余り悪くならず高精度の加工が可能であ
る。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、個々の砥粒の電着位置
を任意にコントロールすることができるので、切り屑の
排出経路が確保された加工能率の高い電着工具を得るこ
とができる。また、工具台金表面に付着した砥粒の先端
に所要の工具外面形状を備える型部材を押し付けること
により、砥粒先端のばらつきを簡単に矯正することがで
き、高精度の加工ができる電着工具を得ることができ
る。さらに、所要の工具外面形状を備える型部材表面に
一旦砥粒を付着させ、これを工具台金表面に向け所定位
置に配置して電着するときは、一層砥粒先端のばらつき
の少ない電着工具を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従い工具台金表面に砥粒を電着する工
程の代表例を示すフロー図である。

【図２】マスキングパターンの模式的説明図である。

【図３】マスキングパターンを貼付けた工具台金の模式
的斜視図である。

【図４】図３のＡ−Ａ断面図（但し、接着剤塗布後）で
ある。

【図５】砥粒に誘電体を塗布した状態を示す説明図であ
り、（ａ）砥粒の上面にのみ塗布したもの、（ｂ）砥粒
の全面に塗布したものを示す。

【図６】砥粒を工具台金表面に塗布された接着剤に引き
寄せ付着させる工程の説明図である。

【図７】同じく砥粒を工具台金表面に塗布された接着剤
に引き寄せ付着させる工程の説明図である。

【図８】工具台金表面に付着した砥粒に型部材を押し付
ける工程の説明図（ａ）、及び要部拡大図（ｂ）であ
る。

【図９】ニッケル電着工程の説明図である。

【図１０】同じくニッケル電着工程の説明図である。

【図１１】本発明例と従来例の電着リーマ工具の加工能
率を比較したグラフである。

【図１２】本発明例と従来例の電着リーマ工具の加工精
度を比較したグラフである。

【図１３】図１２における砥粒突出量の説明図である。

【符号の説明】

１０ マスキングパターン １１ マスキング部 １２ 非マスキング部 １３ 工具台金 １４ 接着剤 １５ 砥粒 １６ 砥粒に塗布した誘電体 １７ 台板 １８、２０ 工具の目標とする外面形状を有する型部材 １９ メッキ槽 ２１ ニッケルメッキ層

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具台金表面に砥粒を電着固定する方法
   において、工具台金表面に所定のパターンで接着剤をコ
   ーティング又は塗布し、静電気により個々の砥粒を該パ
   ターン位置に引き寄せ付着させた後、電解メッキ又は無
   電解メッキにより工具台金表面にメッキ層を形成し砥粒
   を固定することを特徴とする砥粒の高精度電着方法。
2. 【請求項２】 接着剤を接着力を有するとともに電圧印
   加状態で分極する誘電体物質で構成し、一方砥粒表面に
   も電圧印加状態で分極する誘電体物質をコーティング又
   は塗布し、両物質間に電圧を印加して砥粒を工具台金表
   面の該パターン位置に引き寄せることを特徴とする請求
   項１に記載された砥粒の高精度電着方法。
3. 【請求項３】 工具台金表面の該パターン位置に砥粒を
   付着させた後、砥粒外面に所要の工具外面形状を備える
   型部材を押し付けることを特徴とする請求項１又は２に
   記載された砥粒の高精度電着方法。
4. 【請求項４】 工具台金表面に砥粒を電着固定する方法
   において、所要の工具外面形状を備える型部材表面に所
   定のパターンで接着剤をコーティング又は塗布し、静電
   気により個々の砥粒を該パターン位置に引き寄せ付着さ
   せた後、該型部材の砥粒を付着させた側を工具台金表面
   に向け所定位置に配置し、電解メッキ又は無電解メッキ
   により工具台金表面にメッキ層を形成し砥粒を固定する
   ことを特徴とする砥粒の高精度電着方法。
5. 【請求項５】 接着剤を接着力を有するとともに電圧印
   加状態で分極する誘電体物質で構成し、一方砥粒表面に
   も電圧印加状態で分極する誘電体物質をコーティング又
   は塗布し、両物質間に電圧を印加して砥粒を型部材表面
   の該パターン位置に引き寄せることを特徴とする請求項
   ４に記載された砥粒の高精度電着方法。