JPH08318470A

JPH08318470A - 研磨用工具及びその製造方法

Info

Publication number: JPH08318470A
Application number: JP12329695A
Authority: JP
Inventors: Shinji Yokoyama; 真司横山
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1995-05-23
Filing date: 1995-05-23
Publication date: 1996-12-03

Abstract

(57)【要約】【目的】研磨用工具の目詰まりを防止するとともに剛
性の高い研磨用工具とその製造方法を提供する。【構成】砥粒と樹脂からなる混合固化物の繊維の集合
体からなり、前記繊維の各接触した繊維同士が融着部を
有し、非接触部が気孔を形成する研磨用工具とする。こ
のため樹脂溶液に砥粒を分散した後、繊維状に成形し、
これを成形型内で成形し、焼成して製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ガラス、セラミック
ス、金属等の研磨加工に適した研磨用工具、およびその
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の研磨用工具およびその製造方法と
しては、例えば、特開昭５９−１３４６４７号公報に記
載されるものがある。これは、有機溶剤に溶解した樹脂
の中に砥粒（例えば酸化セリウム）を添加して混合し、
得られた混合物を加熱して有機溶剤を除去し固化した
後、この砥粒と樹脂からなる固化物を粗砕し、この粗砕
した粗砕物を所定形状の金型に入れて加熱（焼成）しな
がら押圧する。このようにして得られた成形ブロックに
対し、旋盤等により成形ブロックの１面に所望の曲率Ｒ
の形状を形成することにより、所望形状の研磨用工具を
製造するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の研磨用工具の製
造方法においては、前記砥粒と樹脂からなる固化物を粗
砕し、この粗砕した粗砕物（大きさは１００μｍ程度）
を金型に入れて加熱（焼成）し押圧するものであるか
ら、研磨用工具は、砥粒と樹脂からなる固化物の粗砕粒
が密に詰まって形成され、また焼成によってその各々が
融着した状態となっている。このため、成形ブロックあ
るいは成形ブロックから得られる研磨用工具の内部およ
びその表面には前記融着や密なる構成によって、小さな
気孔（例えば５μｍ）しか存在させることができないも
のであった。

【０００４】特に、砥粒として酸化セリウムのような粒
径が小さい研磨砥粒（平均粒径１μｍ）を用いた研磨用
工具の場合には、工具による加工中に脱落した砥粒の排
出が、気孔が小さいためにスムーズに行われないので、
目詰まりが生じやすくなってしまうという不具合があっ
た。気孔の大きさを大きくするために、砥粒と樹脂から
なる固化物の粗砕粒の粒径を大きくする（例えば５００
μｍ程度）と、研磨用工具の粗砕粒同士の接点数が少な
くなってしまうので、研磨用工具の剛性が低下し、長時
間の加工性能が維持できるものではなかった。

【０００５】また、砥粒と樹脂からなる固化物を粗砕し
た際に粗砕物の中には粉体も発生するので、金型による
成形作業時にこの粉体が飛散し、作業環境を悪化させる
という不具合もあった。本発明は、砥粒と樹脂からなる
固化物を用い、研磨用工具中に大きな気孔を存在させて
目詰まりを防止するとともに剛性が高い研磨用工具を提
供することを目的とする。

【０００６】また、本発明は、砥粒と樹脂からなる固化
物を用い、研磨用工具中に大きな気孔を存在させて目詰
まりを防止するとともに、研磨用工具として剛性が高い
研磨用工具の製造方法を提供することを目的とする。さ
らに本発明は、砥粒と樹脂からなる固化物により上記研
磨用工具を製造するに際し、作業環境を向上させ得る研
磨用工具の製造方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の研磨用工具は、
砥粒と樹脂からなる混合固化物の繊維の集合体から成
り、前記繊維の各接触した繊維同士が融着部を有し、非
接着部が気孔を形成している。本発明の研磨用工具の製
造方法は、ボンド材となる樹脂の溶液に砥粒を分散する
工程と、この混合物を繊維状に成形して乾燥する工程
と、乾燥して得られた繊維状の樹脂と砥粒からなる混合
固化物を成形型内で成形し焼成する工程とを有するもの
である。

【０００８】この研磨用工具の製造方法において、成形
型内で成形する繊維状の前記混合固化物は、一本の長尺
の繊維を成形型内でランダムに屈曲させて落とし込んで
もよく、また一本の長尺の繊維を重ねるように若しくは
俵積みのように整然と積み重ねてもよい。また成形型内
で成形する繊維状の前記混合固化物は、一本の長尺繊維
を適宜の長さに切断した後、この比較的長尺の多数本の
繊維を成形型内にランダムに落とし込んで、あるいは、
前記のように整然と積み重ねてもよい。

【０００９】また、この研磨用工具の製造方法におい
て、前記混合固化物を成形型内で成形し焼成する際、成
形型は予め研磨用工具の形状を見込んで形成してもよ
く、また、成形型から得られた成形ブロックに更に旋盤
等により加工を加えて研磨用工具の形状に形成してもよ
い。また、この研磨用工具の製造方法において、繊維状
の樹脂と砥粒からなる混合固化物の径は２００μｍ以下
にする。

【００１０】さらに、この研磨用工具の製造方法におい
て、繊維状の樹脂と砥粒からなる混合固化物中に含まれ
る砥粒の比率は、体積比で４０％以下にする。

【００１１】

【作用】本発明の研磨用工具によれば、砥粒と樹脂から
なる混合固化物が長尺の繊維状となっているので砥粒が
連鎖的につながっており、また接触した繊維側面同士が
融着し、非接触部が気孔を形成するので、工具の剛性を
高くし、また大きな気孔を存在させる。この気孔は長尺
の繊維をランダムに不規則に配する程に大きくなる。

【００１２】本発明の研磨用工具の製造方法によれば、
ボンド材となる樹脂の溶液中で砥粒を分散し繊維状に成
形した後に乾燥して得られた、繊維状に形成された砥粒
と樹脂の混合固化物が成形型内で不規則にあるいは整然
に配列して成形されると、粉体や粒状の場合のように空
隙に密に詰まって気孔の大きさが小さくなってしまうこ
とがなく、大きな、あるいは比較的大きな気孔を工具中
に存在させることができる。これを焼成すると、繊維状
であるためにすべてが連鎖的につながっており、また成
形型内で接触している繊維側面同士が焼成により融着す
るので、工具中に大きな気孔が存在するとともに工具自
体の剛性が高くなる。

【００１３】この研磨用工具の製造方法において、繊維
状の樹脂と砥粒からなる混合固化物の繊維径を２００μ
ｍ以下にすることにより、繊維の柔軟性を維持でき、繊
維の成形型内での配列時に繊維の破断が生じない。また
柔軟性が維持できるので、前記混合固化物を繊維状態で
保管でき、粉体のような飛散がないので作業環境を向上
させ得る。

【００１４】この研磨用工具の製造方法において、繊維
状の樹脂と砥粒からなる混合物中に含まれる砥粒の体積
比を４０％以下にすることにより、繊維に充分な柔軟性
を与えるので、繊維の破断がなく繊維状態で保管でき、
また加工中におけるバインダ樹脂による砥粒の保持能力
の低下を生じさせない。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を実施例に基いて説明する。

【００１６】

【実施例１】図１は、本発明の第１実施例におけるガラ
ス加工用の研磨用工具の製造方法に係る製造工程の説明
図、図２は製造方法を実施するための製造装置の概略
図、図３は研磨用工具の成形に用いる成形型の概略説明
図、図４のａ、ｂは研磨用工具の表面の模式図とその要
部の拡大図である。

【００１７】図１において、研磨用工具のボンド材とな
るポリイミド樹脂１の粉体とその溶媒となるＮ−メチル
ピロリドン溶液２とを準備し、ポリイミド樹脂１と溶液
２とを重量比が１：１．５になるように混合し、この溶
液２にポリイミド樹脂１を溶解した樹脂溶液３を得る
（第１工程）。一方、砥粒として平均粒径が約１．２μ
ｍである酸化セリウム研磨材４を準備し、前記ポリイミ
ド樹脂１の粉体と酸化セリウム研磨材４との総体積量に
対して、酸化セリウム研磨材４の体積比が４０％になる
ように秤量し、これを前記樹脂溶液３と混合し、混合物
溶液５を得る（第２工程）。

【００１８】この混合物溶液５を、図２に示すように、
容器６に収容し、容器６の下部に配設した開口径が２０
０μｍの孔７から射出することによって繊維８の状態に
紡糸するとともに、１００℃に加熱された乾燥炉９を通
過させることによって前記繊維８を乾燥させ、２００μ
ｍ以下の径の繊維状の混合固化物１０を得る（図１の第
３工程）。

【００１９】得られる繊維状の混合固化物１０は、上部
の開口した箱状容器内に自由落下させてもよいし、ある
いは前記容器６の下方で、ドラム（不図示）に整列させ
ながら巻き取ってもよい。自由落下した箱状容器内で
は、繊維状の混合固化物１０はランダムに屈曲した状態
となっており、この繊維状の混合固化物１０を成形型１
１の容量に合わせて所望の重量分だけ計り取り（図１の
第４工程）、成形型１１内に入れる。成形型１１は、図
３に示すように、研磨用工具の研磨面を成形する成形型
面１５を有する下型１６と、下型の外周面に嵌合して研
磨用工具の外周面を成形する側壁が矩形の筒体１７と、
この側壁矩形の筒体１７に嵌合して研磨用工具の取付座
面を成形する成形座面１８を有する上型１９とから構成
され、下型１６と側壁が矩形の筒体１７とが組み合わさ
れて嵌合された状態で前記繊維状の混合固化物１０がラ
ンダムに入れられる。その後、上型１９が被せられ、上
下型間で圧縮成形される（図１の第５工程）。このよう
にして成形された成形体を、上下型から取り出した後、
乾燥炉に入れ、１８０℃、４時間の条件で焼成し（図１
の第６工程）、焼成によって各繊維の接触部を融着させ
て、図４に示すような研磨用工具２０を得る。

【００２０】この研磨用工具２０の表面は、繊維をラン
ダムに落とし込んだ状態なので、各繊維が互いに入り乱
れた（いわゆるブラウン運動の軌跡のような）状態（図
４（ａ））となって、拡大してみると、互いに重なり合
ったもの図４（ｂ）となっている。上記においては、下
型１６の成形型面１５は、被研磨面の形状を平面として
いるので、平面形状となっているが、レンズのような球
面の場合には球面形状としてもよい。あるいは、下型１
６の成形型面１５で直接に研磨用工具の研磨面を成形し
ないで、前記図１の第６工程で得た焼成した成形ブロッ
クの１面に，フライス加工や旋盤加工を施して研磨面を
形成してもよい。

【００２１】

【作用】前記製造方法によれば、樹脂と砥粒の混合固化
物を繊維の状態で得た後にこの繊維状の混合固化物１０
を成形型内で成形するので、粉体の状態のものを成形す
る場合と比較して各繊維が互いに入り乱れて隙間を形成
するようになり（図４（ａ））、成形体（研磨用工具あ
るいは成形ブロック）中に大きな気孔２１が配設され
る。

【００２２】また、前記において、繊維状の混合固化物
をドラムに整列させて巻取った場合でも、成形型に入れ
る際にドラムから巻きほぐしてランダムに入れ乱れるよ
うにすると、同様な大きな気孔２１を有する成形体が得
られる。これにより、砥粒径が小さい場合に発生しやす
い研磨用工具の加工面の目詰まりを防止できる。また大
きな気孔の存在により被加工面と工具表面との加工抵抗
を減じることができ、加工抵抗による被加工物の面精度
の低下がない。

【００２３】本実施例において、混合固化物に対して砥
粒の体積を４０％としたのは、４０％を越えて砥粒の体
積比を大きくするに従い、樹脂と砥粒の繊維状の混合固
化物の柔軟性が失なわれ、繊維が細かく破断しやすくな
り、繊維状態で保管することが難しくなるからである。
一方、固化混合物に対して砥粒の体積を、２０％にする
と砥粒の含有率が低下するが、砥石構造内に充分な気孔
が配置されているので目詰りが発生せず、加工速度の低
下を招くことがない。従って従来の研磨用砥石に比較し
て大きな遜色を生じない。砥粒の体積を１０％未満にす
ると、切れ刃となる砥粒が少なすぎて研磨能力が大幅に
低下してしまう。本実施例では、容器の下方の孔の開口
径を２００μｍにして、乾燥後の繊維径を２００μ以下
にし、繊維が太くなることによって生ずる破断するのを
防止したが、孔から射出する際の繊維の自重により繊維
が切断するのを防止する点から、繊維径は５０μｍ以上
が好ましい。

【００２４】従って、成形型による成形前の樹脂と砥粒
の混合固化物が繊維状に維持されることにより、粉体の
状態での成形作業にありがちな粉体飛散という作業環境
の悪化が発生することはない。なお、本実施例ではガラ
ス加工用の研磨用砥石として説明したが、セラミックス
のような脆性材料についてもガラス同様に加工できるこ
とは勿論のこと、砥粒の種類をダイヤモンドやＣＢＮ等
にすることにより金属のような延性を有する材料に対し
ても目詰まりを生じることなく研磨加工を施すことがで
きる。

【００２５】

【実施例２】図５は、本発明の第２実施例における金属
加工用の研磨用工具の製造方法に係る製造工程の説明図
である。図５において、研磨用工具のボンド材として２
液混合硬化型のフェノール樹脂を用いる。まず、フェノ
ール樹脂の主剤液３０を準備する。一方砥粒として粒径
４〜８μｍの合成ダイヤモンド砥粒３１を準備し、この
合成ダイヤモンド砥粒３１を、前記フェノール樹脂の硬
化時の体積と合成ダイヤモンド砥粒の体積との総量の１
５％になるように体積比で秤量した後に、前記フェノー
ル樹脂の主剤液３０に添加し、さらにフェノール樹脂の
硬化剤３２を加え、充分に混合する（図５の第１工
程）。得られた混合物溶液３３を、前記第１実施例の図
２と同じく、容器６に収容し、開口径が２００μｍの孔
７から射出することにより繊維の状態にするとともに、
１００℃に加熱された乾燥炉を通過させることにより前
記繊維を乾燥させ、２００μｍ以下の径の繊維状の混合
固化物３４を得る（図１の第２工程）。得られた繊維状
の混合固化物３４を、繊維が互いに入り乱れたランダム
な状態で、所望の重量分だけ計り取り（図５の第３工
程）、図３の如き成形型内にランダムに入れ、その後、
この成形型に対して圧縮成形を行う（第４工程）。この
ように得られた成形体を上下型から取り出した後に乾燥
炉に入れ、２００℃、６時間の条件で焼成し（第５工
程）、焼成によって各繊維の接触部を融着させた後、乾
燥炉から取り出して、図４に示すような研磨用工具を得
る。

【００２６】

【作用】前記の製造方法によって得られた研磨用工具に
よれば、前記第１実施例と同様に工具中に大きな気孔を
配置させ、金属材料の加工が行えることになる。また、
大きな気孔の存在により、目詰まりが防止され、被加工
物の面精度の向上が計られ、また、成形型による成形前
には粉体の発生がなく繊維状で取り扱うことになるので
作業環境の向上が実現される。さらに、フェノール樹脂
のような安価な２液混合硬化型の樹脂を用いると、安価
で製造が容易な研磨用工具を得ることができる。

【００２７】ところで、上述の各実施例では、砥粒とし
て、酸化セリウム、合成ダイヤモンドを用いたが、被加
工物の材質に合わせて、酸化ジルコニウム、酸化アルミ
ニウム、ＣＢＮ、ＳｉＣ、あるいはべんがら等の単体あ
るいは組み合わせで用いてもよい。また、上述の各実施
例では、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂を用いたが、
耐熱性、耐摩耗性あるいは研磨加工時の膨潤等を考慮し
て他の樹脂系のボンド材を用いても良いが、柔軟性等で
は、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂が優れている。な
お、樹脂と砥粒からなる混合固化物は、これらの樹脂に
対して、砥粒の他に、砥粒と樹脂との結合力を高めるた
めの砥粒表面に施した界面活性剤を適用したり、あるい
は樹脂の特性を向上させる可塑剤等を適宜に添加して構
成してもよい。

【００２８】また、上述の実施例では、成形型内に繊維
状の混合固化物をランダムに入れて成縮成形、焼成をし
たが、図６あるいは図７に示すように成形型の内部にお
いて、繊維の上に繊維を重ねる構成や繊維と繊維の間に
繊維を配置させて重ねる構成や、繊維径の異なる混合固
化物を組み合わせて（不図示）、研磨用砥石を製造する
こともできる。図６、図７の場合には、図４よりも気孔
の大きさは小さくなるが、非接触部間での気孔が確保さ
れるので、従来の粉体の焼成によって得られた研磨用工
具よりは耐目詰まりの点、加工面精度の点で前記各実施
例に近い性能が得られる。

【００２９】

【発明の効果】本発明の研磨用工具によれば、繊維同士
の融着により剛性が高くできるとともに工具内に繊維同
士の非接触部による大きな気孔が確実に存在させること
ができるので、目詰まり防止、加工抵抗の減少による被
加工物の面精度の向上が実現できる。

【００３０】また、本発明の研磨用工具の製造方法によ
れば、工具の剛性が高く大きな気孔を有する研磨用工具
が容易に製造でき、かつ製造時の作業環境を向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の研磨用工具の製造方法に係る製造
工程の説明図。

【図２】第１実施例の製造方法を実施するための製造装
置の説明図。

【図３】成形に用いる成形型の概略説明図。

【図４】（ａ）は研磨用工具の表面の模式図で（ｂ）は
その要部の拡大図。

【図５】第２実施例の研磨用工具の製造方法に係る製造
工程の説明図。

【図６】研磨用工具の断面の模式図。

【図７】研磨用工具の断面の模式図。

【符号の説明】

１ポリイミド樹脂４酸化セリウム研磨材５混合物溶液８繊維９乾燥炉１０混合固化物１１成形型２０研磨用工具２１気孔３３混合物溶液３４混合固化物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】砥粒と樹脂からなる混合固化物の繊維の
集合体から成り、前記繊維の各接触した繊維同士が融着
部を有し、非接触部が気孔を形成していることを特徴と
する研磨用工具。
【請求項２】ボンド材となる樹脂の溶液に砥粒を分散
する工程と、この混合物を繊維状に成形して乾燥する工
程と、乾燥して得られた繊維状の樹脂と砥粒からなる混
合固化物を成形型内で成形し焼成する工程を有すること
を特徴とする研磨用工具の製造方法。
【請求項３】前記繊維状の樹脂と砥粒からなる混合固
化物の径は２００μｍ以下であることを特徴とする請求
２記載の研磨用工具の製造方法。
【請求項４】前記繊維状の樹脂と砥粒からなる混合固
化物は、砥粒の体積比は４０％以下であることを特徴と
する請求項２記載の研磨用工具の製造方法。