JPH1058331A

JPH1058331A - ラッピング用超砥粒ホイール

Info

Publication number: JPH1058331A
Application number: JP21017296A
Authority: JP
Inventors: Kiwa Mikuni; 喜和三國; Keizo Takeuchi; 恵三竹内
Original assignee: Noritake Co Ltd; Noritake Diamond Industries Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd; Noritake Diamond Industries Co Ltd
Priority date: 1996-08-08
Filing date: 1996-08-08
Publication date: 1998-03-03

Abstract

(57)【要約】【解決手段】砥粒層１を複数のセグメント１ａ〜１ｈ
からなる構造とし、且つ同セグメント１ａ〜１ｈの周縁
に、ダイヤモンドやＣＢＮなどの超砥粒や、ＧＣ、ＷＡ
などの一般砥粒を含み砥粒層１本体よりも軟質である軟
結合砥粒部３を形成した。【効果】スラッジを含んだ研削液などの排出効果を落
とすことなくかつ加工精度及び加工品位に優れた超砥粒
ホイールを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発発明の属する技術分野】本発明は超砥粒ホイール、
より詳しくは、工作物表面に砥粒層を押し当てながら摺
動させ工作物表面を加工するラッピング用の超砥粒ホイ
ールに関する。

【０００２】

【従来の技術】電気部品や電子部品、また光学部品など
は、近年、高性能化、コンパクト化がますます進み、こ
れに伴って、そのパーツ加工も高精度、高品位なものが
求められるようになった。そのため上記部品の加工法と
して、遊離砥粒（loose abraisives）を使用したいわゆ
るラッピング(lapping) 加工が行われている。

【０００３】遊離砥粒を用いたラッピングは、ダイヤモ
ンドなどの砥粒と加工液を混合したラップ剤をラップ板
と工作物との間に分散させ、両者に圧力を加えながら摺
動させて、工作物の表面をなめらかに且つ高精度に仕上
げるものである。このラッピングは、加工能率は低いも
のの、０．０１μｍオーダの高い精度が得られるため、
ゲージや光学レンズなどの製造仕上げ工程で古くより使
用されている。

【０００４】しかしながら、この遊離砥粒は、固定され
ないで自由に移動するため、取り扱いが不便であるばか
りでなく、砥粒中のスラッジ除去に時間やコストがかか
る。このため、近年このような遊離砥粒の欠点を解消
し、加工能率の向上、取り扱いの容易さを目的とした超
砥粒ホイールが採用されるようになった。

【０００５】図６は従来のラッピング用の超砥粒ホイー
ルを示す全体図で、５０は鋳物、アルミ合金などからな
る円盤状の台金、５１は台金の側面に固着されたダイヤ
モンドやＣＢＮ等の超砥粒からなる砥粒層、５２は台金
５０及び砥粒層５１の中心部に形成された貫通孔であ
る。使用に当たっては、砥粒層５１を上向きにして、工
作物表面を砥粒層５１に押し当てながら摺動させ工作物
表面を加工する。または、上下両面を砥粒層とし、工作
物の上下両面を同時に加工する方法もとられている。

【０００６】ところが、図６に示すように、ラップ盤全
面に砥粒層が形成されたもの、すなわち単一の砥粒層か
らなる超砥粒ホイールでは、ラッピングに使用される研
削液を作用面にうまく供給することが困難であり、ま
た、ラッピングにより発生したワークの切粉等がスムー
ズに外部に排出されず、その結果、切れ味が低下しやす
いという問題がある。

【０００７】このような問題点を解消するために、円形
状砥粒層の一部を切断して、切粉等排出用の溝を形成す
ることが考えられる。図７はその一例を示すもので、本
例では、砥粒層５５を、それぞれ６つの扇形パーツ５５
ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５ｄ，５５ｅ，５５ｆからなる
ものとし、各扇形パーツ５５ａ，５５ｂ，５５ｃ，５５
ｄ，５５ｅ，５５ｆの隣接面には溝５６を形成してい
る。

【０００８】ラッピングにあたって、砥粒層５５を工作
物表面に押し当てながら回転摺動させると、工作物と砥
粒層５５との間にあるスラッジを含んだ研削液等は、回
転軌跡内に位置する溝５６内に流れ込み、さらにこの溝
５６の中に集積されたスラッジ分等は回転に伴う遠心力
によって、自動的に外部に排出されることとなる。また
逆に、このような溝を形成することによって、研削液を
作用面に効率よく供給することも可能となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、隣接面に溝
を形成したセグメントタイプのものは、工作物表面にセ
グメントのシャープなエッジが断続的に衝突し、これに
よって、特に脆性材料の場合、ワークのカケや、ワーク
キャリアの破損が発生しやすい。

【００１０】本発明が解決すべき課題は、スラッジを含
んだ研削液などの排出効果を落とすことなく、かつ加工
精度及び加工品位に優れた超砥粒ホイールを提供するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、工作物表面に砥粒層を押し当てながら摺動
させ工作物表面を加工するラッピング用の超砥粒ホイー
ルであって、前記砥粒層を複数のセグメント構造とし、
且つ同セグメントの周縁に、ダイヤモンドやＣＢＮなど
の超砥粒や、ＧＣ、ＷＡなどの一般砥粒を含み前記砥粒
層本体よりも軟質である軟結合砥粒部を形成したことを
特徴とする。

【００１２】使用時に工作物と接触するセグメントの周
縁（エッジ）に形成した軟結合砥粒部は、使用に伴って
砥粒層本体よりもより早く磨耗し、この部分が従来技術
で説明した溝と同じ機能を持つようになる。この軟結合
砥粒部は、工作物にセグメントのエッジが衝突する際に
も、まず軟結合砥粒部に接触したのち連続して砥粒層本
体に接触するため、軟結合砥粒部がクッションとなっ
て、従来のようにシャープなエッジへの衝突による、工
作物のカケ等の問題を解消することができる。

【００１３】軟結合砥粒部を砥粒層本体よりも軟質、す
なわち磨耗速度が早いものとするには、砥粒層本体をメ
タルボンドとし軟結合砥粒部をレジンボンドにするな
ど、ボンド剤の種類を変えたり、また、砥粒層本体と軟
結合砥粒部を同一ボンドに軟質フィラーを添加し、結合
度差をつけたり、使用砥粒の細粒化、砥粒添加量の調整
減少（集中度低下）によって対処できる。

【００１４】また、軟質の程度は、クッション材として
の機能を有し、かつ極端に磨耗が早く短期間で消失する
ものでないことが必要で、例えば、上下盤によるダイヤ
モンドホイールラップ加工においては、砥面の磨耗速度
は砥粒層本体が１０に対して軟結合砥粒部が１２〜２０
の割合が望ましい。

【００１５】このような条件を満たすものとして、例え
ば、砥粒層本体を、ダイヤモンド砥粒６．０重量％とメ
タルボンド９４．０重量％と混合焼結させたいわゆるメ
タルボンドダイヤモンド砥粒層とし、また、軟結合砥粒
部を同様のメタルボンドに軟作用させるための固体潤滑
剤（カーボン、二硫化モリブデン、二硫化タングステン
など）を７重量％添加したものとする。

【００１６】また、砥粒層本体を、ダイヤモンド砥粒を
レジンボンドと混合加熱成形されたいわゆるレジンボン
ドダイヤモンド砥粒層とし、また、軟結合砥粒部をレジ
ンボンドに軟作用させるために、固体潤滑剤（カーボ
ン、二硫化モリブデン、二硫化タングステンなど）を添
加したものとする。

【００１７】さらに、砥粒層本体をメタルボンドダイヤ
モンド砥粒層とし、また、軟結合砥粒部を、樹脂接着剤
に砥粒層本体と同じ砥粒や、場合によってはＧＣやＷＡ
の一般砥粒を単独または混合して軟結合度のものとする
ことができる。

【００１８】形成する軟結合砥粒部の幅は、要求される
ワークの加工精度やワークの形状、寸法によっても異な
るが、一般的なセラミックス、ガラスなどの硬脆性材料
の場合２〜５ｍｍが望ましい。幅が２ｍｍ未満である
と、軟結合砥粒部の磨耗が早く軟結合砥粒部形成の効果
が発揮されにくく、また５ｍｍを越えると軟結合砥粒部
の磨耗による砥面平坦度不良が発生し、高精度加工が達
成しにくくなるため、上記範囲が望ましい。

【００１９】このような効果は、上記したような、使用
に伴って軟結合砥粒部が磨耗して溝を形成するもののみ
ならず、従来技術で説明したような、当初からセグメン
ト間に溝を形成した構造のものにも適用することができ
る。

【００２０】この場合形成する溝の幅は、要求されるワ
ークの加工精度やワーク形状寸法によっても異なるが、
特にセラミックス、ガラスなどの硬脆性材料で、かつ小
さなワークの場合には、１〜５ｍｍの範囲とするのが望
ましい。溝幅が１ｍｍ未満であると、スラッジを含んだ
研削液などの排出効果低下の原因となり、また５ｍｍを
越えると、小さなワークが溝内に落ち込むことがあり、
ワーク欠けやキャリアポケットの損傷が発生する。

【００２１】ここで、スラッジの排出や研削液の効率的
供給を目的とした溝を、放射状に形成することにより、
特に、砥石の回転に伴う遠心力によって、自動的に外部
に排出されやすくなる。

【００２２】軟結合砥粒部には、砥粒層本体に含まれる
ダイヤモンド超砥粒やＣＢＮ超砥粒のほか、カーボラン
ダム（Ｃ）、グリーンカーボランダム（ＧＣ）、アラン
ダム（Ａ）、ホワイトアランダム（ＷＡ）のうちの少な
くとも一以上を混合させることができる。

【００２３】また、セグメントの周縁に砥粒層本体より
も軟質である軟結合砥粒部を形成した超砥粒ホイール
は、例えば、成形済みのセグメント周りに同一組成のボ
ンドで軟結合度を選定し、ホットプレスを再度実施する
方法や、中部の砥粒層と同時に外周周りを成型用型にチ
ャージしてホットプレスする方法によって製造すること
ができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示す実施の形
態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の実施の形
態である超砥粒ホイールの平面図である。

【００２５】同図において１は砥粒層で、八個のセグメ
ント、１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１
ｈで構成されている。また各セグメント１ａ〜１ｈの隣
接面には、放射状に幅４ｍｍの８本の溝２が形成されて
いる。

【００２６】３は各セグメント１ａ〜１ｈの総ての周縁
に設けられた軟結合砥粒部で、本実施の形態において
は、砥粒層本体を形成するセグメント１ａ〜１ｈを、粒
度＃２３０メタルダイヤモンド砥粒層とし、また、軟結
合砥粒部３を、エポキシボンド系からなる樹脂接着剤に
砥粒層本体のダイヤモンドより微細な＃４００の砥粒を
３重量％と＃４００のＷＡを４０重量％添加することに
よって、軟結合砥粒部３の磨耗速度をセグメント１ａ〜
１ｈが１０に対して１６としている。４は超砥粒ホイー
ルの台金である。

【００２７】図２は図１に示す超砥粒ホイールの使用状
態を示す断面図で、同図に示すように、使用に伴って軟
質材で形成された軟結合砥粒部３が磨耗し、セグメン
ト、１ａ，１ｂのシャープなエッジ部を覆うような形で
残存する。

【００２８】これによって、工作物にセグメントのエッ
ジが衝突する際にも、まず軟結合砥粒部３に接触したの
ち連続して砥粒層１の各セグメント１ａ〜１ｈに接触す
るようになり、その結果、軟結合砥粒部３がクッション
となって、従来のようにシャープなエッジへの衝突によ
る工作物のカケ等の問題を解消することができる。

【００２９】図３は他の実施の形態を示す超砥粒ホイー
ルの平面図、図４は図３に示す超砥粒ホイールの部分拡
大斜視図である。

【００３０】本実施の形態においては、先の実施の形態
と異なり、あらかじめセグメント１ａ〜１ｈ間に溝を形
成せず、軟結合砥粒部３同士を接着させており、使用に
より軟結合砥粒部３が磨耗して、図４に示す溝Ｇを形成
するようにした。

【００３１】図５は図３に示す超砥粒ホイールにおける
溝Ｇの形成状況を示す説明図で、同図の（ａ）〜（ｃ）
に示すように、使用に伴って軟結合砥粒部３が磨耗して
溝Ｇを形成していく。これによって、上記と同様、工作
物にセグメントのエッジが衝突する際にも、まず軟結合
砥粒部３に接触したのち連続して砥粒層１の各セグメン
ト１ａ〜１ｈに接触するため、軟結合砥粒部３がクッシ
ョンとなって、従来のようにシャープなエッジへの衝突
による、工作物のカケ等の問題を解消することができる

【００３２】特に本例では、軟結合砥粒部３同士を密着
させているため、図１，２に示す実施の形態に比べ、さ
らに小さな形状のワークにでも、加工中のスラッジを含
んだ研削液などの排出効果とセグメントの切れ味の持続
性を有しながら、高精度、高能率に加工することができ
る。

【００３３】

【実施例】本発明の効果を確認するために、上記実施の
形態に示す超砥粒ホイール及び図６、図７に示す従来の
超砥粒ホイールを用いて研削作業を行った。表１はホイ
ールの配合及び構造的条件をそれぞれ示す。

【００３４】

【表１】

【００３５】表２は研削作業条件を示す。

【表２】

【００３６】表３は上記試験結果を示す。

【表３】

【００３７】表３より明らかな通り、実施例１及び実施
例２においては、比較例１，２に比べ、加工能率（実施
例１）、加工精度（実施例２）、キャリアの損傷（実施
例２）の点において優位性がみられ、特に実施例２にお
いては、小径ワークにおいてもワーク欠け、キャリアの
損傷が無く、スラッジ排出能力を有するため、切れ味の
持続性があり、高精度かつ高能率加工が達成できた。

【００３８】表４は軟結合砥粒部と砥粒層本体との磨耗
速度の関係を示す表で、砥粒層本体磨耗速度を１０と
し、軟結合砥粒層部分の磨耗速度を変化させた場合のガ
ラスワークのカケとワークキャリアの状況を調査したも
のである。

【００３９】研削条件等は以下の通りである。・ホイールＳＤ２３０ − ５０Ｍ・磨耗速度のコントロール方法は砥粒をＳＤ４００、Ｗ
Ａ＃４００を基本に混合、添加量を減少させた。さらに
軟質にするために、カーボン等固体潤滑剤を添加し、エ
ポキシ系接着剤にて硬化させたものを結合砥粒部とし
た。・ホイール仕様・軟結合砥粒部の幅：４ｍｍ・スリット溝幅：５ｍｍ・セグメント数：８個

【００４０】

【表４】

【００４１】上記結果より、砥粒層本体に対する軟結合
砥粒部の磨耗速度は１２〜２０にて効果があることがわ
かった、磨耗速度が低いと硬めに作用し、高いと磨耗大
で段差磨耗して、ともにクッション材としての機能を示
さない。

【００４２】次いで、軟結合砥粒部の幅を変化させて、
軟結合砥粒部の磨耗状態、ワークのカケなどその状況を
観察した。表５はホイール仕様、表６はその結果を示
す。なお、ワークとしてはガラス（円盤）を用いた。

【００４３】

【表５】

【００４４】

【表６】

【００４５】以上の結果より、２ｍｍ未満は磨耗が速く
効果が低く、また５ｍｍを越えると砥面精度が悪くなる
ことがわかる。

【００４６】

【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏すること
ができる。

【００４７】（１）砥粒層を構成するセグメントの周縁
に、ダイヤモンドやＣＢＮなどの超砥粒や、ＧＣ、ＷＡ
などの一般砥粒を含み砥粒層本体よりも軟質である軟結
合砥粒部を形成したことにより、スラッジを含んだ研削
液などの排出効果を落とすことなくかつ加工精度及び加
工品位に優れた超砥粒ホイールを得ることができる。

【００４８】（２）軟結合砥粒部をセグメントの全周に
形成することにより、遊星運動するラッピング用の超砥
粒ホイールに好適に採用できる。

【００４９】（３）複数のセグメント間に溝を形成する
ことにより、使い始めから、高いスラッジ排出効果を期
待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態である超砥粒ホイールの
平面図である。

【図２】図１に示す超砥粒ホイールの使用状態を示す
断面図である。

【図３】他の実施の形態である超砥粒ホイールの平面
図である。

【図４】図３に示す超砥粒ホイールの部分拡大斜視図
である。

【図５】図３に示す超砥粒ホイールの使用状態を示す
説明図である。

【図６】従来の超砥粒ホイールの斜視図である。

【図７】砥粒層間に溝を形成した超砥粒ホイールの斜
視図である。

【符号の説明】

１超砥粒層１ａ〜１ｈセグメント２溝３軟結合砥粒部４台金

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】工作物表面に砥粒層を押し当てながら摺
動させ工作物表面を加工するラッピング用の超砥粒ホイ
ールであって、前記砥粒層を複数のセグメント構造とし、且つ同セグメ
ントの周縁に、超砥粒を含み前記砥粒層本体よりも軟質
である軟結合砥粒部を形成したことを特徴とする超砥粒
ホイール。
【請求項２】前記軟結合砥粒部がセグメントの全周に
形成されていることを特徴とする請求項１記載の超砥粒
ホイール。
【請求項３】前記複数のセグメント間に溝を形成して
いることを特徴とする請求項１，２記載の超砥粒ホイー
ル。
【請求項４】前記溝幅が１０ｍｍ未満であることを特
徴とする請求項３記載の超砥粒ホイール。
【請求項５】前記溝が放射状に形成されていることを
特徴とする請求項３，４記載の超砥粒ホイール。
【請求項６】前記砥粒層本体のボンド剤が、メタルボ
ンド、レジンボンド、ビトリファイドボンドのいずれか
であって、前記軟結合部のボンド剤が前記砥粒層本体の
ボンド剤よりも軟質のメタルボンド、レジンボンド、ビ
トリファイドボンドのいずれかであることを特徴とする
請求項１〜５記載の超砥粒ホイール。
【請求項７】前記軟結合砥粒部に、カーボランダム
（Ｃ）、グリーンカーボランダム（ＧＣ）、アランダム
（Ａ）、ホワイトアランダム（ＷＡ）のうちの少なくと
も一以上が混合されていることを特徴とする請求項１〜
６記載の超砥粒ホイール。