JPH09117866A - 研磨具並びにその製造方法及び製造装置 - Google Patents
研磨具並びにその製造方法及び製造装置Info
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- JPH09117866A JPH09117866A JP8263623A JP26362396A JPH09117866A JP H09117866 A JPH09117866 A JP H09117866A JP 8263623 A JP8263623 A JP 8263623A JP 26362396 A JP26362396 A JP 26362396A JP H09117866 A JPH09117866 A JP H09117866A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
- B24D5/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting only by their periphery; Bushings or mountings therefor
- B24D5/14—Zonally-graded wheels; Composite wheels comprising different abrasives
Abstract
(57)【要約】
【課題】 係る負荷が不均一であっても、長い寿命を有
する研磨具を提供し、且つその簡単な製造方法を提供す
る。 【解決手段】 加工物を研磨するための研磨具であっ
て、前記加工物に対し横に伸びる軸心を有しているもの
において、前記研磨具が回転において対称形を成す基本
本体と、前記基本本体の周部に設けられた環状の研磨具
とを備えており、前記研磨具が研磨粒と、結合剤と、場
合によっては、研磨作用に影響する充填剤及び／又は添
加剤とから成り、前記研磨層の成分の物理的特性及び／
又は容積含有率が、前記研磨層の前記軸心方向において
種々に又は連続的に変化する。
する研磨具を提供し、且つその簡単な製造方法を提供す
る。 【解決手段】 加工物を研磨するための研磨具であっ
て、前記加工物に対し横に伸びる軸心を有しているもの
において、前記研磨具が回転において対称形を成す基本
本体と、前記基本本体の周部に設けられた環状の研磨具
とを備えており、前記研磨具が研磨粒と、結合剤と、場
合によっては、研磨作用に影響する充填剤及び／又は添
加剤とから成り、前記研磨層の成分の物理的特性及び／
又は容積含有率が、前記研磨層の前記軸心方向において
種々に又は連続的に変化する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は研磨具に関するものであ
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】ダイヤモンドや立方結晶質の窒化硼素な
どの高硬度の研磨手段を有する研磨具は通常、回転にお
いて対称形を成す基本本体と、環状の研磨層から構成さ
れている。前記基本本体は研磨ディスクの静止強度及び
動的強度を決定するが、この基本本体は例えばアルミニ
ウム、充填剤を充填した合成樹脂、スチ−ル、セラミッ
クなどにより形成できる。また、前記研磨層は研磨粒
と、結合剤から成り、研磨粒は例えばダイヤモンドや窒
化硼素結晶等を、研磨粒のサイズに応じて用いる。粗い
研磨粒は、単位時間当たりのチップ除去率が高く、研磨
層の摩耗は小さいが、研磨のラフさが比較的大きい。一
方、細かい粒サイズの場合はラフさが小さいが摩耗率は
高く、単位時間当たりのチップ除去率は低率にとどま
る。また、研磨粒を結合する結合剤は、フェノ−ル樹脂
もしくはポリイミド樹脂製の合成樹脂結合剤、青銅、ス
チ−ル、セラミック、ハ−ドメタル製結合剤などの焼結
金属製結合剤等、各種の材料により構成可能である。こ
れら各タイプの結合剤は、基本成分（例えばスズ及び
銅）の青銅に対する組成を種々変更したり、フェノ−ル
系樹脂に対しシリコンカ−バイドやコランダムなどの各
種の充填剤を用いたり、これら各種成分のうちから特定
のものを選択することにより、所要の研磨条件に適合さ
せている。尚、基本的には、金属製結合剤の方が合成樹
脂製結合剤に比べ摩耗耐性が高い。金属製結合剤の場
合、樹脂製結合剤を用いた研磨ディスクに比べて研磨作
用が激しく、遅く、研磨熱の発生率が高い。更に、ガル
バ−ニ式結合剤も知られている。
どの高硬度の研磨手段を有する研磨具は通常、回転にお
いて対称形を成す基本本体と、環状の研磨層から構成さ
れている。前記基本本体は研磨ディスクの静止強度及び
動的強度を決定するが、この基本本体は例えばアルミニ
ウム、充填剤を充填した合成樹脂、スチ−ル、セラミッ
クなどにより形成できる。また、前記研磨層は研磨粒
と、結合剤から成り、研磨粒は例えばダイヤモンドや窒
化硼素結晶等を、研磨粒のサイズに応じて用いる。粗い
研磨粒は、単位時間当たりのチップ除去率が高く、研磨
層の摩耗は小さいが、研磨のラフさが比較的大きい。一
方、細かい粒サイズの場合はラフさが小さいが摩耗率は
高く、単位時間当たりのチップ除去率は低率にとどま
る。また、研磨粒を結合する結合剤は、フェノ−ル樹脂
もしくはポリイミド樹脂製の合成樹脂結合剤、青銅、ス
チ−ル、セラミック、ハ−ドメタル製結合剤などの焼結
金属製結合剤等、各種の材料により構成可能である。こ
れら各タイプの結合剤は、基本成分（例えばスズ及び
銅）の青銅に対する組成を種々変更したり、フェノ−ル
系樹脂に対しシリコンカ−バイドやコランダムなどの各
種の充填剤を用いたり、これら各種成分のうちから特定
のものを選択することにより、所要の研磨条件に適合さ
せている。尚、基本的には、金属製結合剤の方が合成樹
脂製結合剤に比べ摩耗耐性が高い。金属製結合剤の場
合、樹脂製結合剤を用いた研磨ディスクに比べて研磨作
用が激しく、遅く、研磨熱の発生率が高い。更に、ガル
バ−ニ式結合剤も知られている。
【０００３】環状もしくは筒状の研磨面の他、特定の縦
断面層を有する研磨層を持つ研磨ディスクもしばしば用
いられている。この形状又は縦断面層に応じて、異なっ
た研磨層の半径方向の長さ、基本本体の軸方向もしくは
「送り込み方向」における長さを持ったものもある。ま
た、前記研磨層の縦断面層及び直径は、特に、仕上げる
加工物についての所望の断面層に応じて決定される。ま
た、研磨層の特定の部位は、他の部位に比べ一層の摩耗
が生じる。但し、研磨ディスクの送り込み方向でのサイ
ズの均一性を特徴として予め形成された断面層を有する
加工物の場合は例外となる。このような予め特定形状を
持たせるか、予め加工物を機械加工することは、比較的
高価となるので、通常、実用には適しない。また、この
ような研磨ディスクの負荷の下での安定性は通常、研磨
層における各ゾ−ンがどの程度の時間、最大の負荷を受
けるかに掛かっている。
断面層を有する研磨層を持つ研磨ディスクもしばしば用
いられている。この形状又は縦断面層に応じて、異なっ
た研磨層の半径方向の長さ、基本本体の軸方向もしくは
「送り込み方向」における長さを持ったものもある。ま
た、前記研磨層の縦断面層及び直径は、特に、仕上げる
加工物についての所望の断面層に応じて決定される。ま
た、研磨層の特定の部位は、他の部位に比べ一層の摩耗
が生じる。但し、研磨ディスクの送り込み方向でのサイ
ズの均一性を特徴として予め形成された断面層を有する
加工物の場合は例外となる。このような予め特定形状を
持たせるか、予め加工物を機械加工することは、比較的
高価となるので、通常、実用には適しない。また、この
ような研磨ディスクの負荷の下での安定性は通常、研磨
層における各ゾ−ンがどの程度の時間、最大の負荷を受
けるかに掛かっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】よって、従来の研磨具
では、摩耗が均一ではなく、研磨層の個々のゾーンにお
ける負荷が不均一であるため耐久性が非常に低かった。
では、摩耗が均一ではなく、研磨層の個々のゾーンにお
ける負荷が不均一であるため耐久性が非常に低かった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明研磨具において、
研磨層構成物の物理的特性及び／又は容積含有率は、加
工物の軸方向において研磨条件もしくは負荷それぞれに
適合するよう軸方向において連続的に変化する。研磨層
においてストレスの高いゾ−ンについては、成分の組成
及び構成を、負荷が少なめのゾ−ンとは異なる組成及び
構成としており、これにより、研磨層の各成分の組成及
び／又は比率は、前記した軸方向における負荷に対し個
別的かつ連続的に適合する。
研磨層構成物の物理的特性及び／又は容積含有率は、加
工物の軸方向において研磨条件もしくは負荷それぞれに
適合するよう軸方向において連続的に変化する。研磨層
においてストレスの高いゾ−ンについては、成分の組成
及び構成を、負荷が少なめのゾ−ンとは異なる組成及び
構成としており、これにより、研磨層の各成分の組成及
び／又は比率は、前記した軸方向における負荷に対し個
別的かつ連続的に適合する。
【０００６】本発明においては、研磨層の単位表面積当
たりの摩耗が必然的に、研磨すべき加工物との係合時間
の程度、もしくは、加工物の研磨量に左右されるという
点が考慮されるが、特定の断面形状を持たせた研磨層を
有する研磨具によれば、研磨層における各エリアのうち
加工物研磨量が最大となるエリアがその加工物と最も長
く係合することになる。このエリアは通常、半径方向に
おける最も外方に位置する部位、もしくは、送り込み方
向から見た場合最も外側の部位である。
たりの摩耗が必然的に、研磨すべき加工物との係合時間
の程度、もしくは、加工物の研磨量に左右されるという
点が考慮されるが、特定の断面形状を持たせた研磨層を
有する研磨具によれば、研磨層における各エリアのうち
加工物研磨量が最大となるエリアがその加工物と最も長
く係合することになる。このエリアは通常、半径方向に
おける最も外方に位置する部位、もしくは、送り込み方
向から見た場合最も外側の部位である。
【０００７】更に、成型した研磨ディスクの摩耗は、研
磨粒の濃度など、別のパラメ−タに左右される。
磨粒の濃度など、別のパラメ−タに左右される。
【０００８】研磨粒濃度とは、研磨層におけるダイヤモ
ンドもしくは窒化硼素の容積含有率を言う。研磨粒濃度
はダイヤモンド乃至窒化硼素製研磨ディスクの最も重要
なファクタ−のひとつであり、研磨力、研磨温度、加工
物の最終的なラフさ（荒さ、ザラツキ）、並びに、研磨
具の寿命に強く影響する。また、研磨粒濃度は研磨具、
研磨プロセス、加工条件など他のパラメ−タにも適合さ
せる必要がある。通常、研磨粒濃度は１立方センチ（ｃ
ｍ3 ）当たりのカラットで示される。研磨ディスクの寿
命を伸ばすために、研磨層全体の研磨粒濃度を比例的に
増加させるようしても良いが、その場合、研磨力及び研
磨温度の増大につながり、これにより、場合によって
は、研磨層のサイズ、形状の逸脱が発生し、研磨される
面のキメや組織に影響を与える。本発明の一実施例によ
れば研磨粒濃度は、研磨層において摩耗率が高く、大き
な負荷が発生するゾ−ンでは濃度を高くし、一方、摩耗
率が低く負荷も少ないゾ−ンでは、研磨粒濃度を逆に低
くして、研磨力や研磨温度が所望の値以上に高くならな
いようにしている。
ンドもしくは窒化硼素の容積含有率を言う。研磨粒濃度
はダイヤモンド乃至窒化硼素製研磨ディスクの最も重要
なファクタ−のひとつであり、研磨力、研磨温度、加工
物の最終的なラフさ（荒さ、ザラツキ）、並びに、研磨
具の寿命に強く影響する。また、研磨粒濃度は研磨具、
研磨プロセス、加工条件など他のパラメ−タにも適合さ
せる必要がある。通常、研磨粒濃度は１立方センチ（ｃ
ｍ3 ）当たりのカラットで示される。研磨ディスクの寿
命を伸ばすために、研磨層全体の研磨粒濃度を比例的に
増加させるようしても良いが、その場合、研磨力及び研
磨温度の増大につながり、これにより、場合によって
は、研磨層のサイズ、形状の逸脱が発生し、研磨される
面のキメや組織に影響を与える。本発明の一実施例によ
れば研磨粒濃度は、研磨層において摩耗率が高く、大き
な負荷が発生するゾ−ンでは濃度を高くし、一方、摩耗
率が低く負荷も少ないゾ−ンでは、研磨粒濃度を逆に低
くして、研磨力や研磨温度が所望の値以上に高くならな
いようにしている。
【０００９】研磨層の軸方向において研磨粒濃度を、研
磨層表面の研磨ディスク軸心からの半径方向の距離に対
応して分布させることにより、加工物における研磨して
除去される部分のサイズ全体に渡って、研磨層の均一な
摩耗率が達成でき、その結果、必然的に研磨具の長寿命
が得られる。尚、理想的なケ−スでは、研磨層全体がこ
の層を再加工すること無く使いきることが可能である。
磨層表面の研磨ディスク軸心からの半径方向の距離に対
応して分布させることにより、加工物における研磨して
除去される部分のサイズ全体に渡って、研磨層の均一な
摩耗率が達成でき、その結果、必然的に研磨具の長寿命
が得られる。尚、理想的なケ−スでは、研磨層全体がこ
の層を再加工すること無く使いきることが可能である。
【００１０】更に別のパラメ−タとして、安定性と、単
位時間当たりのチップ量に影響のある研磨粒サイズがあ
る。粗い研磨粒サイズの場合は単位時間当たりのチップ
除去率が高くなり、摩耗率は低く、加工物のラフさ、ザ
ラツキが激しい。一方、細かい粒サイズでは加工物のザ
ラツキは小さいが、摩耗は大きく、単位時間当たりのチ
ップ除去率は低くめとなる。本発明によれば、研磨層の
研磨粒サイズを、軸方向で変化するよう選択可能であ
り、即ち例えば、研磨ディスクが加工物から最大の量除
去するエリアでは大きめの研磨粒サイズとなり、一方、
加工物の荷重が小さめであるか、もしくは減少していく
場合、研磨粒サイズが軸方向で小さくなるように研磨粒
サイズの選択が可能である。尚、加工物の最大のラフさ
は予め決定されるので、場合によっては研磨粒サイズが
制限されることになる。
位時間当たりのチップ量に影響のある研磨粒サイズがあ
る。粗い研磨粒サイズの場合は単位時間当たりのチップ
除去率が高くなり、摩耗率は低く、加工物のラフさ、ザ
ラツキが激しい。一方、細かい粒サイズでは加工物のザ
ラツキは小さいが、摩耗は大きく、単位時間当たりのチ
ップ除去率は低くめとなる。本発明によれば、研磨層の
研磨粒サイズを、軸方向で変化するよう選択可能であ
り、即ち例えば、研磨ディスクが加工物から最大の量除
去するエリアでは大きめの研磨粒サイズとなり、一方、
加工物の荷重が小さめであるか、もしくは減少していく
場合、研磨粒サイズが軸方向で小さくなるように研磨粒
サイズの選択が可能である。尚、加工物の最大のラフさ
は予め決定されるので、場合によっては研磨粒サイズが
制限されることになる。
【００１１】また、研磨層の結合剤の性質は、達成すべ
き単位時間当たりのチップ除去率にとって重要である。
例えばフェノ−ル系樹脂またはポリイミド樹脂を含んだ
合成樹脂製結合剤はソフトであり、低温で素早い研磨が
可能となるが、研磨力は小さくなる。しかし、適用範囲
は広くなる。また、焼結青銅製結合剤は合成樹脂製結合
剤と結合し、結合硬度は高くなる。また、スチ−ル製結
合剤及びハ−ドメタル製結合剤は更に硬くなる。金属剤
で結合した研磨ディスクは通常、研磨作用が激しく、遅
く、合成樹脂製結合剤による研磨ディスクに比べ、多め
の研磨熱を生じる。セラミック製結合剤の場合は単位時
間当たりのチップ除去率が高く、摩耗抵抗も高くなり、
また、この結合剤の多孔性と自己研ぎ効果によるクリア
ランス研磨が可能であり、冷却液も係合ゾ−ンへ十分に
送り込むことができる。
き単位時間当たりのチップ除去率にとって重要である。
例えばフェノ−ル系樹脂またはポリイミド樹脂を含んだ
合成樹脂製結合剤はソフトであり、低温で素早い研磨が
可能となるが、研磨力は小さくなる。しかし、適用範囲
は広くなる。また、焼結青銅製結合剤は合成樹脂製結合
剤と結合し、結合硬度は高くなる。また、スチ−ル製結
合剤及びハ−ドメタル製結合剤は更に硬くなる。金属剤
で結合した研磨ディスクは通常、研磨作用が激しく、遅
く、合成樹脂製結合剤による研磨ディスクに比べ、多め
の研磨熱を生じる。セラミック製結合剤の場合は単位時
間当たりのチップ除去率が高く、摩耗抵抗も高くなり、
また、この結合剤の多孔性と自己研ぎ効果によるクリア
ランス研磨が可能であり、冷却液も係合ゾ−ンへ十分に
送り込むことができる。
【００１２】研磨の問題点への適合のため、各種結合剤
について他のバリエ−ションも考えられる。例えば、グ
ラファイトなど、潤滑効果を有した充填剤や添加剤を先
に説明したような研磨層に加えることは知られている。
これにより、研磨力及び研磨温度が低下するが、大抵の
場合、摩耗は増大する。更にまた、摩耗に影響を与える
添加剤、例えば、コバルトなど基本的に摩耗を減少させ
る添加剤を用いることも知られている。摩耗を減少させ
る添加剤の場合、より強い研磨力が必要となるが、その
ような強めの研磨力の使用は摩耗の増加につながる。即
ち、例えば、最大負荷のゾ−ンにおいてここで言うよう
な添加剤により摩耗に対する抵抗が増加する場合は、研
磨ディスクの断面形状全体に渡ってのほぼ均一な摩耗、
並びに、単位時間当たりの十分なチップ除去率を同時に
得ることも可能である。
について他のバリエ−ションも考えられる。例えば、グ
ラファイトなど、潤滑効果を有した充填剤や添加剤を先
に説明したような研磨層に加えることは知られている。
これにより、研磨力及び研磨温度が低下するが、大抵の
場合、摩耗は増大する。更にまた、摩耗に影響を与える
添加剤、例えば、コバルトなど基本的に摩耗を減少させ
る添加剤を用いることも知られている。摩耗を減少させ
る添加剤の場合、より強い研磨力が必要となるが、その
ような強めの研磨力の使用は摩耗の増加につながる。即
ち、例えば、最大負荷のゾ−ンにおいてここで言うよう
な添加剤により摩耗に対する抵抗が増加する場合は、研
磨ディスクの断面形状全体に渡ってのほぼ均一な摩耗、
並びに、単位時間当たりの十分なチップ除去率を同時に
得ることも可能である。
【００１３】本発明の一実施例において、研磨粒及び・
または潤滑用充填剤、及び／又は摩耗減少用添加剤の容
積含有率、及び／又は、各基本成分並びに結合剤の組
成、及び／又は、研磨粒の粒サイズを、研磨層外表面の
半径長さに対応して変化させることによって、研磨ディ
スクが最長の半径において摩耗に対し最大の抵抗を示す
よう成し得ることを示唆している。此処で述べた各要素
の変化は連続的に行なわせる。尚、これらの変化は、研
磨層もしくは加工物の断面形状に合わせることが好まし
い。
または潤滑用充填剤、及び／又は摩耗減少用添加剤の容
積含有率、及び／又は、各基本成分並びに結合剤の組
成、及び／又は、研磨粒の粒サイズを、研磨層外表面の
半径長さに対応して変化させることによって、研磨ディ
スクが最長の半径において摩耗に対し最大の抵抗を示す
よう成し得ることを示唆している。此処で述べた各要素
の変化は連続的に行なわせる。尚、これらの変化は、研
磨層もしくは加工物の断面形状に合わせることが好まし
い。
【００１４】研磨面がリニアな延長部分を有している場
合は、前記の各要素の変化もリニアで良い。但し、他の
断面形状が望ましい場合は、前記各要素の変化を漸進的
または累減的に変化させても良い。
合は、前記の各要素の変化もリニアで良い。但し、他の
断面形状が望ましい場合は、前記各要素の変化を漸進的
または累減的に変化させても良い。
【００１５】また、研磨手段のリングを持つような研磨
ディスクの製造方法も知られている。即ち、研磨粒とパ
ウダ−状結合剤、更に場合によって潤滑剤及び・または
摩耗抵抗減少剤の混合物を、環状の成型キャビティを持
つプレス型に充填し、その後、プレスして環状体を形成
する。前記の内方部分即ちキャビティは前記基本本体に
よって形成して良い。而して、前述の如く環状のパリソ
ンを形成した後、研磨層に所望の断面形状を持たせたい
場合は、再度形成操作を行う必要がある。
ディスクの製造方法も知られている。即ち、研磨粒とパ
ウダ−状結合剤、更に場合によって潤滑剤及び・または
摩耗抵抗減少剤の混合物を、環状の成型キャビティを持
つプレス型に充填し、その後、プレスして環状体を形成
する。前記の内方部分即ちキャビティは前記基本本体に
よって形成して良い。而して、前述の如く環状のパリソ
ンを形成した後、研磨層に所望の断面形状を持たせたい
場合は、再度形成操作を行う必要がある。
【００１６】本発明に基づく研磨ディスクの製造のため
には、上記のプロセスを用いる。このプロセスは、キャ
ビティへの充填時、研磨粒の容積含有率及び／又は粒サ
イズ、及び／又は、潤滑用及び／又は摩耗変更用添加剤
の成分、及び／又は、結合剤の基本成分の組成を、充填
される材料の高さに対応した研磨断面変化における半径
方向長さに応じて変化させて、実施される。尚、プレス
処理時キャビティ内での材料の高さもしくは厚みは実質
的に減少されるが、研磨粒濃度の相対的な分布は変化し
ない。
には、上記のプロセスを用いる。このプロセスは、キャ
ビティへの充填時、研磨粒の容積含有率及び／又は粒サ
イズ、及び／又は、潤滑用及び／又は摩耗変更用添加剤
の成分、及び／又は、結合剤の基本成分の組成を、充填
される材料の高さに対応した研磨断面変化における半径
方向長さに応じて変化させて、実施される。尚、プレス
処理時キャビティ内での材料の高さもしくは厚みは実質
的に減少されるが、研磨粒濃度の相対的な分布は変化し
ない。
【００１７】さて、研磨層製造用の型は通常、内部に筒
状のキャビティを形成した第１型部を備えている。前記
基本本体を、周部がその環状キャビティの壁を構成する
ようにキャビティ内に配置する。更に、環状に形成した
第２型部は、充填された材料をプレスする役目を果た
す。研磨材料の充填ステップとして、まず、型を回転さ
せ、型の環状キャビティを第１静止状供給手段に沿って
移動させる。前記第１静止状供給手段は研磨層材料、特
に、結合剤と研磨粒の混合物を供給する。比例手段が、
キャビティへの供給に先立ち前記混合物を、濃度変化回
数に応じて、もしくは、型の回転に応じて選択される混
合物量に釣り合わせる。そして、本発明に基づく研磨デ
ィスクの製造においては、例えば、少なくとも更に別の
第２静止状供給手段にこれと協働する比例手段を備えて
いる。これら供給手段には、チップ除去に影響を与える
ための所定の、但し、各別の混合比率もしくは混合条件
から成る研磨粒、結合剤、充填剤材料の混合物が供給さ
れる。例えば、最終的に得られる研磨層における研磨粒
濃度が上のほうの、または、高めの率となる値を達成す
るためには低めの濃度の材料を供給するほうの供給手段
に、最終的に得られる研磨層における研磨粒濃度の最も
低い値に見合う混合比率の混合物を供給することが必要
である。そして他方の供給手段には、最も低い濃度値へ
の付加が、最終的に得られる研磨層の高めの濃度値に一
致するような混合比率の混合物を供給する。これらの供
給手段によってキャビティへ供給される各混合物の個々
の混合比率により、所望の濃度値の調節が、最終的に得
られる研磨層における濃度を軸方向で効果的に変化させ
る回数に対応して調節可能となる。尚、研磨粒に関し各
種の濃度値の混合物が供給される２個以上の供給手段を
設けることも理解されよう。この構成により、研磨作用
並びに摩耗作用を決定づける他のパラメ−タ（即ち、研
磨粒サイズ、結合材料の組成、潤滑用及び・または摩耗
減少用添加剤の成分など）の調節に役立つ。
状のキャビティを形成した第１型部を備えている。前記
基本本体を、周部がその環状キャビティの壁を構成する
ようにキャビティ内に配置する。更に、環状に形成した
第２型部は、充填された材料をプレスする役目を果た
す。研磨材料の充填ステップとして、まず、型を回転さ
せ、型の環状キャビティを第１静止状供給手段に沿って
移動させる。前記第１静止状供給手段は研磨層材料、特
に、結合剤と研磨粒の混合物を供給する。比例手段が、
キャビティへの供給に先立ち前記混合物を、濃度変化回
数に応じて、もしくは、型の回転に応じて選択される混
合物量に釣り合わせる。そして、本発明に基づく研磨デ
ィスクの製造においては、例えば、少なくとも更に別の
第２静止状供給手段にこれと協働する比例手段を備えて
いる。これら供給手段には、チップ除去に影響を与える
ための所定の、但し、各別の混合比率もしくは混合条件
から成る研磨粒、結合剤、充填剤材料の混合物が供給さ
れる。例えば、最終的に得られる研磨層における研磨粒
濃度が上のほうの、または、高めの率となる値を達成す
るためには低めの濃度の材料を供給するほうの供給手段
に、最終的に得られる研磨層における研磨粒濃度の最も
低い値に見合う混合比率の混合物を供給することが必要
である。そして他方の供給手段には、最も低い濃度値へ
の付加が、最終的に得られる研磨層の高めの濃度値に一
致するような混合比率の混合物を供給する。これらの供
給手段によってキャビティへ供給される各混合物の個々
の混合比率により、所望の濃度値の調節が、最終的に得
られる研磨層における濃度を軸方向で効果的に変化させ
る回数に対応して調節可能となる。尚、研磨粒に関し各
種の濃度値の混合物が供給される２個以上の供給手段を
設けることも理解されよう。この構成により、研磨作用
並びに摩耗作用を決定づける他のパラメ−タ（即ち、研
磨粒サイズ、結合材料の組成、潤滑用及び・または摩耗
減少用添加剤の成分など）の調節に役立つ。
【００１８】また、本発明により、摩耗に影響を与える
研磨層成分を研磨ディスクの幅全体に渡って、もしく
は、研磨ディスクの軸心に沿って変化させ得る研磨具で
あって各種の応用場面に適用し得る研磨具が達成され
る。即ち例えば、エッジ部分の強化が得られ、そのエリ
アにおける負荷の増大を防止できる。
研磨層成分を研磨ディスクの幅全体に渡って、もしく
は、研磨ディスクの軸心に沿って変化させ得る研磨具で
あって各種の応用場面に適用し得る研磨具が達成され
る。即ち例えば、エッジ部分の強化が得られ、そのエリ
アにおける負荷の増大を防止できる。
【００１９】更に本発明によれば、研磨作用に影響を与
えるパラメ−タを研磨ディスクの断面形状に従い、その
断面形状の幅方向若しくは軸方向に沿って変化させるこ
とにより、改良が成されている。また、更に別のパラメ
−タ乃至その一部についての変更も追加的にもしくは選
択的に達成し得ることも理解されよう。尚、この点につ
いては、研磨粒サイズと結合剤の硬度とのバランスを観
察しておく必要のあることを考慮しなければならない。
尚、加工物の材料に対して、研磨用の不活性充填剤（例
えば、セルもしくは気孔展開剤等）の使用を適合させて
も良い。
えるパラメ−タを研磨ディスクの断面形状に従い、その
断面形状の幅方向若しくは軸方向に沿って変化させるこ
とにより、改良が成されている。また、更に別のパラメ
−タ乃至その一部についての変更も追加的にもしくは選
択的に達成し得ることも理解されよう。尚、この点につ
いては、研磨粒サイズと結合剤の硬度とのバランスを観
察しておく必要のあることを考慮しなければならない。
尚、加工物の材料に対して、研磨用の不活性充填剤（例
えば、セルもしくは気孔展開剤等）の使用を適合させて
も良い。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の
形態に従って説明する。図１は、例えば、スチ−ル、ア
ルミニウム、または適当な熱硬化性プラスチック等の材
料から成る基本本体もしくはコア１２を持った研磨ディ
スク１０を示している。この基本本体１２に、三角形状
の断面を持つ研磨層１４を形成する。研磨層１４の構造
は従来の方法で形成されるが、断面形状は異ならせても
良い。研磨層１４は所望のサイズの窒化硼素またはダイ
ヤモンド結晶もしくは粒により構成する。これらの結晶
乃至粒のサイズは使用上のパラメ−タによって決定され
るが、研磨ディスク１０の幅または軸心に沿って変化さ
せて良い。前記の研磨粒は、適当な結合剤、例えば、青
銅などの金属やポリイミドなどの適当なプラスチック材
料などにより結合させる。この研磨ディスクは例えば中
空状のガラスの研磨に用いることができ、溝（グル−
ブ）や、（柱などの）丸い縦みぞなどを形成可能であ
る。
形態に従って説明する。図１は、例えば、スチ−ル、ア
ルミニウム、または適当な熱硬化性プラスチック等の材
料から成る基本本体もしくはコア１２を持った研磨ディ
スク１０を示している。この基本本体１２に、三角形状
の断面を持つ研磨層１４を形成する。研磨層１４の構造
は従来の方法で形成されるが、断面形状は異ならせても
良い。研磨層１４は所望のサイズの窒化硼素またはダイ
ヤモンド結晶もしくは粒により構成する。これらの結晶
乃至粒のサイズは使用上のパラメ−タによって決定され
るが、研磨ディスク１０の幅または軸心に沿って変化さ
せて良い。前記の研磨粒は、適当な結合剤、例えば、青
銅などの金属やポリイミドなどの適当なプラスチック材
料などにより結合させる。この研磨ディスクは例えば中
空状のガラスの研磨に用いることができ、溝（グル−
ブ）や、（柱などの）丸い縦みぞなどを形成可能であ
る。
【００２１】図１において研磨層１４の研磨粒は点々１
５により示している。軸方向において粒の分布が変化し
ていることが理解されよう。最大の半径を有する先端部
もしくは頂点部分１６において最大の濃度が形成されて
おり、この濃度は研磨層の側部方向に向かって減少して
いく。図１のように三角形状の断面形状の場合、濃度の
減少はリニアとなる。これについては図２に示したが、
図において縦軸が研磨層のサイドまたは表面Ｂｓを示
し、横軸が１立方センチ当たりのカラットによる濃度を
示している。軸方向の中間エリアにおいて濃度が、約
４．４カラット／ｃｍ3 となり、基本本体の前面近辺で
は約０．３カラット／ｃｍ3 であることが解る。従って
濃度分布は、研磨層頂部から基本本体前部までのリニア
な経路に一致する。別の形状の断面形状の場合は、軸方
向における濃度の経路は上記のものとは別の経路で良い
のであって、加工物から研磨、除去すべき材料の量に研
磨層１４の摩耗作用が適合するように濃度経路を選択す
れば良い。研磨層の摩耗は、ト−タルの量から見た機械
加工のためのト−タル時間もしくは除去すべき容積含有
量に対しての、研磨層１４における各部位の係合時間に
左右される。
５により示している。軸方向において粒の分布が変化し
ていることが理解されよう。最大の半径を有する先端部
もしくは頂点部分１６において最大の濃度が形成されて
おり、この濃度は研磨層の側部方向に向かって減少して
いく。図１のように三角形状の断面形状の場合、濃度の
減少はリニアとなる。これについては図２に示したが、
図において縦軸が研磨層のサイドまたは表面Ｂｓを示
し、横軸が１立方センチ当たりのカラットによる濃度を
示している。軸方向の中間エリアにおいて濃度が、約
４．４カラット／ｃｍ3 となり、基本本体の前面近辺で
は約０．３カラット／ｃｍ3 であることが解る。従って
濃度分布は、研磨層頂部から基本本体前部までのリニア
な経路に一致する。別の形状の断面形状の場合は、軸方
向における濃度の経路は上記のものとは別の経路で良い
のであって、加工物から研磨、除去すべき材料の量に研
磨層１４の摩耗作用が適合するように濃度経路を選択す
れば良い。研磨層の摩耗は、ト−タルの量から見た機械
加工のためのト−タル時間もしくは除去すべき容積含有
量に対しての、研磨層１４における各部位の係合時間に
左右される。
【００２２】ここでの全般的な説明は、使用される研磨
粒のサイズ及び結合剤のことを切り離して行っている
が、先に述べたように研磨粒サイズと結合剤は研磨層の
研磨作用と摩耗作用に影響を与えるので、研磨ディスク
１０の幅に沿った可変の負荷に対する適合は、これらの
パラメ−タを変化させることにより、即ち例えば、結合
剤の組成を別の組成にすることにより達成できる。そし
て、このことは、摩耗具合を変化させる例えば気孔展開
剤などの研磨用不活性添加剤、潤滑材料や他の添加剤な
どの選択と協調し得る。
粒のサイズ及び結合剤のことを切り離して行っている
が、先に述べたように研磨粒サイズと結合剤は研磨層の
研磨作用と摩耗作用に影響を与えるので、研磨ディスク
１０の幅に沿った可変の負荷に対する適合は、これらの
パラメ−タを変化させることにより、即ち例えば、結合
剤の組成を別の組成にすることにより達成できる。そし
て、このことは、摩耗具合を変化させる例えば気孔展開
剤などの研磨用不活性添加剤、潤滑材料や他の添加剤な
どの選択と協調し得る。
【００２３】また、本発明が例えば２個乃至それ以上の
（図１のものと同様の）環状研磨層を有するマルチプル
フィ−ルタイプのディスクに対しても有効であることが
理解されよう。
（図１のものと同様の）環状研磨層を有するマルチプル
フィ−ルタイプのディスクに対しても有効であることが
理解されよう。
【００２４】図３において研磨層の製造装置を極端に概
略的に示している。第１型部２０はテ−ブル状部分２２
と、筒状キャビティ２６を形成する環状部２４を備えて
いる。而して、筒状の基本本体２８のパリソンをキャビ
ティ２６内に位置させることにより、環状の筒状キャビ
ティ３０が形成される。このキャビティ３０に研磨粒、
粉状結合剤及び例えば研磨用不活性充填材料などの更な
る添加剤の混合物３２を充填する。前記混合物３２の充
填は、矢印３２で示した型部２０の回転中に生じる。ま
た、第２型部３４は、キャビティ３０に嵌るよう導入さ
れる環状の筒状型部３６を備えている。この環状筒状型
部３６により、キャビティ３０内の混合物３２はプレス
され、元の高さの約３分の１の環状体となる。その後、
この混合物を加熱する。これにより、環状の研磨層がで
き上がり、基本本体２８に堅く結合される。そしてこの
基本本体２８を研磨層の幅まで機械加工する。更に、研
磨層に、例えば、図１に示したように所望の断面形状を
形成する。
略的に示している。第１型部２０はテ−ブル状部分２２
と、筒状キャビティ２６を形成する環状部２４を備えて
いる。而して、筒状の基本本体２８のパリソンをキャビ
ティ２６内に位置させることにより、環状の筒状キャビ
ティ３０が形成される。このキャビティ３０に研磨粒、
粉状結合剤及び例えば研磨用不活性充填材料などの更な
る添加剤の混合物３２を充填する。前記混合物３２の充
填は、矢印３２で示した型部２０の回転中に生じる。ま
た、第２型部３４は、キャビティ３０に嵌るよう導入さ
れる環状の筒状型部３６を備えている。この環状筒状型
部３６により、キャビティ３０内の混合物３２はプレス
され、元の高さの約３分の１の環状体となる。その後、
この混合物を加熱する。これにより、環状の研磨層がで
き上がり、基本本体２８に堅く結合される。そしてこの
基本本体２８を研磨層の幅まで機械加工する。更に、研
磨層に、例えば、図１に示したように所望の断面形状を
形成する。
【００２５】図４は図３のキャビティ３０が矢印３８で
示した方向に回転する状態を示している。概略的に示し
た第１供給手段４０がキャビティ３０上方に配置されて
いる。また、第２供給手段４２が同じくキャビティ３０
上方に、前記第１供給手段４０とキャビティ直径方向に
おいて対向する位置に配置されている。而して所望の混
合比率の研磨粒と粉状結合剤を含んだ混合物が前記各供
給手段４０，４２に、例えば供給手段４０へ供給される
混合物における研磨粒濃度を０．３カラット／ｃｍ3 と
し、供給手段４２への混合物の研磨粒濃度を４．１カラ
ット／ｃｍ3 乃至それ以上として供給される。前記各供
給手段４０，４２は、プロセッサ４８によって制御され
る比例手段４４，４６と協働する。前記比例手段４４，
４６を介してプロセッサ４８は、供給手段４０，４２に
より単位時間当たりに配送される量を制御する。この操
作により、研磨粒濃度を、充填される材料の高さに基づ
いて（図３参照）、所望の値に変更できる。研磨粒濃度
は図１、図２に示したように濃度の経路を有しており、
最も低い層と、最も上方の層において研磨粒の最小濃度
が優勢であり、一方、中央部分においては研磨粒濃度が
最高となる。
示した方向に回転する状態を示している。概略的に示し
た第１供給手段４０がキャビティ３０上方に配置されて
いる。また、第２供給手段４２が同じくキャビティ３０
上方に、前記第１供給手段４０とキャビティ直径方向に
おいて対向する位置に配置されている。而して所望の混
合比率の研磨粒と粉状結合剤を含んだ混合物が前記各供
給手段４０，４２に、例えば供給手段４０へ供給される
混合物における研磨粒濃度を０．３カラット／ｃｍ3 と
し、供給手段４２への混合物の研磨粒濃度を４．１カラ
ット／ｃｍ3 乃至それ以上として供給される。前記各供
給手段４０，４２は、プロセッサ４８によって制御され
る比例手段４４，４６と協働する。前記比例手段４４，
４６を介してプロセッサ４８は、供給手段４０，４２に
より単位時間当たりに配送される量を制御する。この操
作により、研磨粒濃度を、充填される材料の高さに基づ
いて（図３参照）、所望の値に変更できる。研磨粒濃度
は図１、図２に示したように濃度の経路を有しており、
最も低い層と、最も上方の層において研磨粒の最小濃度
が優勢であり、一方、中央部分においては研磨粒濃度が
最高となる。
【図１】研磨具を概略的に示す断面図である。
【図２】図１の研磨具の研磨層における研磨粒の分布を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図３】図１の研磨具の研磨層を製造する装置の概略図
である。
である。
【図４】図３の装置におけるキャビティの概略的平面図
である。
である。
１０ 研磨ディスク １２ 基本本体またはコア １４ 研磨層 Ｂｓ 研磨層サイドまたは表面 ２０ 第１型部 ２２ テ−ブル状部分 ２４ 環状部分 ２６ 筒状キャビティ ２８ 筒状基本本体 ３０ 環状筒状キャビティ ３２ 混合物 ３４ 第２型部 ３６ 環状筒状型部 ３８ 矢印 ４０ 第１供給手段 ４２ 第２供給手段 ４４ 比例手段 ４６ 比例手段 ４８ プロセッサ
Claims (13)
- 【請求項１】 加工物を研磨するための研磨具であっ
て、前記加工物に対し横方向に伸びる軸心を有している
ものにおいて、前記研磨具が回転において対称形を成す
基本本体と、前記基本本体の周部に設けられた環状の研
磨層とを備えており、前記研磨層が研磨粒と、結合剤
と、場合によっては、研磨作用に影響する充填剤及び／
又は添加剤とから成り、前記研磨層の成分の物理的特性
及び／又は容積含有率が、前記研磨層の前記軸心方向に
おいて種々に又は連続的に変化したものであることを特
徴とする研磨具。 - 【請求項２】 軸方向において研磨粒濃度が変化するも
のである請求項１記載の研磨具。 - 【請求項３】 軸方向において研磨粒の粒サイズが変化
するものである請求項１又は２記載の研磨具。 - 【請求項４】 結合剤の成分の組成が軸方向において変
化するものである請求項１記載の研磨具。 - 【請求項５】 潤滑効果を有する充填剤材料の濃度が軸
方向において変化するものである請求項１記載の研磨
具。 - 【請求項６】 摩耗に影響を与える添加剤の濃度が軸方
向において変化するものである請求項１記載の研磨具。 - 【請求項７】 研磨粒及び／又は潤滑用充填剤及び／又
は摩耗変化用添加剤の容積含有率、及び／又は研磨粒の
サイズが、研磨層の最大半径部位において最大であり、
短めの半径において小さめとなるよう半径の長さに応じ
て変化するものである請求項１記載の研磨具。 - 【請求項８】 研磨層における研磨粒及び／又は潤滑用
充填剤及び／又は摩耗変化用添加剤の容積含有率、及び
／又は、結合剤成分の組成及び／又は、研磨粒のサイズ
が、ステップ状に変化するものである請求項１記載の研
磨具。 - 【請求項９】 研磨粒及び／又は潤滑用充填剤及び／又
は摩耗変化用添加剤の容積含有率、及び／又は、結合剤
成分の組成、及び／又は、研磨粒のサイズが、軸方向に
おいて連続的に変化するものである請求項１記載の研磨
具。 - 【請求項１０】 研磨粒及び／又は潤滑用充填剤及び／
又は摩耗変化用添加剤の容積含有率の変化、及び／又
は、結合剤成分の組成の変化、及び／又は、研磨粒のサ
イズの変化を、研磨層の断面変化に適合させたものであ
る請求項１記載の研磨具。 - 【請求項１１】 研磨粒と粉状の結合剤及び、場合に応
じて、充填剤及び／又は摩耗変化用添加剤の混合物を環
状の成型用キャビティに充填し、その後、前記混合物を
プレス成型及び加熱すること、その後、研磨用断面にな
るよう機械加工により形成すること、更に成型キャビテ
ィへの充填中に、研磨層成分及び／又は研磨層構成物の
容積含有率を、これら成分や構成物の物理特性を考慮
し、研磨層の軸方向における負荷に応じて変化させるこ
ととから成る請求項１記載の研磨具の製造方法。 - 【請求項１２】 研磨粒及び／又は潤滑用充填剤及び／
又は摩耗変化用添加剤の容積含有率、及び／又は、結合
剤の成分の組成、及び／又は研磨層の研磨粒サイズが、
充填高さに対する研磨層の半径方向長さに応じて連続的
に変化するようした請求項１１記載の製造方法。 - 【請求項１３】 請求項１１または１２記載の方法を実
施するための装置であって成型用型が、筒状キャビティ
を形成する第１型部を有しており、筒状の基本本体が前
記キャビティ内に配置され、前記基本本体が前記した第
１のキャビティの壁部分により環状のキャビティを形成
し、更に、第２の環状の型部が設けられていて圧力の下
で前記環状キャビティ内に導入されるようになってお
り、更に、研磨粒と粉状結合剤との混合物を供給するた
めの供給手段、並びに、前記キャビティへの前記混合物
の供給を制御するための比例手段を備え、前記第１型部
は垂直方向の軸を中心として回転駆動され、前記供給手
段は静止状に配置されており、また、少なくとも第２の
静止状供給手段を備え、比例手段と協働させる如くし、
前記供給手段が、前記キャビティ内の充填高さに応じて
変化する所定の混合比率の研磨粒と結合剤及び・または
潤滑用充填剤及び・または摩耗減少用添加剤から成る前
記混合物を供給するよう構成したことを特徴とする装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19533836A DE19533836B4 (de) | 1995-09-13 | 1995-09-13 | Profilschleifscheibe und Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung |
| DE19533836.7 | 1995-09-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09117866A true JPH09117866A (ja) | 1997-05-06 |
Family
ID=7772000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8263623A Pending JPH09117866A (ja) | 1995-09-13 | 1996-09-11 | 研磨具並びにその製造方法及び製造装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5853319A (ja) |
| EP (1) | EP0763403B1 (ja) |
| JP (1) | JPH09117866A (ja) |
| DE (2) | DE19533836B4 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2017052087A (ja) * | 2015-07-15 | 2017-03-16 | シーフォー・カーバイズ・リミテッドＣ４ Ｃａｒｂｉｄｅｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ | 工具刃、工具刃の製造方法、およびコンピュータ読取可能な媒体 |
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| TW503161B (en) * | 2000-01-19 | 2002-09-21 | Mitsubishi Materials Corportio | Apparatus and method for making electro-depositted grinding stone |
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| CA2847620C (en) * | 2011-09-07 | 2021-08-24 | 3M Innovative Properties Company | Bonded abrasive article |
| DE102013202509A1 (de) | 2013-02-15 | 2014-08-21 | Erwin Junker Grinding Technology A.S. | Verfahren und schleifwerkzeug zum hochgenauen centerless-schleifen von wellenteilen mit hoher oberflächengüte |
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1995
- 1995-09-13 DE DE19533836A patent/DE19533836B4/de not_active Expired - Fee Related
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1996
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- 1996-08-29 EP EP96113809A patent/EP0763403B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-09-11 JP JP8263623A patent/JPH09117866A/ja active Pending
- 1996-09-12 US US08/713,020 patent/US5853319A/en not_active Expired - Lifetime
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