JPH11254335A

JPH11254335A - 研削工具の製造方法

Info

Publication number: JPH11254335A
Application number: JP7498598A
Authority: JP
Inventors: Shotaro Miyake; 正太郎三宅; Tsuneo Hiraide; 恒男平出; Tsutomu Sato; 勉佐藤; Satoshi Hiyama; 聡檜山
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1998-03-09
Filing date: 1998-03-09
Publication date: 1999-09-21
Anticipated expiration: 2018-03-09
Also published as: JP3958432B2

Abstract

(57)【要約】【課題】製造が容易であり、砥石の脱落を抑制するとと
もに、比較的硬い材料に対する加工をも可能とする研削
工具の製造方法を提供する。【解決手段】研削工具は、略円柱状の砥石基材と、砥石
基材の先端部の外周全周にわたって配設された棒状をな
す複数の砥石４とを備えてなるものである。この研削工
具を製造する際は、放電プラズマ焼結装置を用意し、そ
の型５内に、砥石４が配置されたブロック体２１と砥石
基材形成材料２３とを入れ、上パンチ１０と下パンチ９
とにより、前記砥石基材形成材料２３を加圧しつつ、放
電プラズマ焼結を行う。得られた焼結体を型５から取り
出し、焼結体の先端面および外周面に砥石４が露出する
まで、焼結体の先端面および外周面を研削または切削す
る。さらに、先端面および外周面をツルーイングし、鋭
いエッジを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、例えば微細な溝形
状や非球面形状のような曲面形状を研削加工、切削加工
するのに用いられる研削工具の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、回折レンズや回折格子は、例え
ば、予め精密加工された型を用いたガラスモールドによ
り製造される場合がある。この場合、この型は、無電解
Ｎｉメッキやアルミニウムの真空蒸着によって金属薄膜
形成のなされた樹脂等の基材に対して切削加工またはバ
ニシングを施すことによって得られている。

【０００３】図２２は、従来の切削加工によって回折レ
ンズ型を製造する例を示している。この例において、回
折レンズ型の元になる基材５０は、図示しないスピンド
ルモータにより軸５４回りに回転している。そして、基
材５０の被加工面に単結晶ダイヤモンドバイト５１が当
て付けられて、この被加工面をなす物質が単結晶ダイヤ
モンドバイト５１によって切削、除去される。その結
果、基材５０の被加工面上に、微細な溝形状が形成され
るのである。

【０００４】また、図２３は、従来のバニシングによっ
て回折格子型を製造する例を示している。この例におい
て、回折格子型の元になる基材５２は、図示しないスラ
イドテーブルにより紙面に直交する方向へ進退移動す
る。そして、２つの円錐をそれらの底面で接合した形状
に研磨された成形ダイヤモンド工具５３が、基材５２の
表面に押し付けられ、成形ダイヤモンド工具５３が回転
されて、その形状が基材５２の表面に転写される。その
結果、基材５２の被加工面上に、微細な溝が形成される
のである。

【０００５】また、これら回折レンズや回折格子は、直
接、樹脂ブロックをダイヤモンドバイト５１によって切
削するか成形ダイヤモンド工具によってバニシングする
ことによって製造される場合もある。

【０００６】しかしながら、従来の加工法によると、前
記ダイヤモンドバイト５１を用いた切削加工の場合であ
っても、前記成形ダイヤモンド工具５３を用いたバニシ
ングの場合であっても、同一の工具の同一の作用切刃が
常時被加工面に接触して加工を行うので、作用切刃にか
かる負担が大きく、この作用切刃が摩耗し易い。このた
め、従来の加工法によると、被加工材料の種類が銅、ア
ルミニウム、無電解Ｎｉメッキ、樹脂等の比較的柔らか
い材料に限られてしまい、光学ガラス、超硬セラミック
ス、鉄鋼材、超硬合金等の比較的硬い材料を加工するの
は非常に困難であった。

【０００７】一方、非球面レンズも、ガラスモールド法
によって製造される場合がある。この場合、それを製造
するための型（非球面金型）は、型の元となる基材の表
面に対し、円柱型砥石（研削工具）を高速回転しつつ４
５°の角度で当て付け、そのエッジ部近傍が基材の表面
を削り取ることによって製造されている。この円柱型砥
石としては、レジンボンド砥石、電着砥石等が用いられ
ている。

【０００８】ここで、レジンボンド砥石とは、例えばダ
イヤモンド砥粒を混入したボンド材（樹脂結合材）を円
柱状の砥石基材の周囲に固着したものである。また、電
着砥石とは、例えばダイヤモンド砥粒を金属メッキ層に
よって砥石基材の先端部近傍に固定したものである。

【０００９】しかしながら、これらの円柱型砥石（レジ
ンボンド砥石、電着砥石等）は、ダイヤモンド砥粒の接
着強度に限界があることから、被加工物の加工時に、エ
ッジ部においてダイヤモンド砥粒が容易に脱落してしま
い、被加工物の形状や面精度が不安定となるという欠点
がある。そのために、超精密加工には用いることができ
なかった。

【００１０】また、従来の円柱型砥石の製造方法では、
円柱型砥石の製造に手間がかかるという欠点がある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の点に
鑑みてなされたものであり、その目的は、製造が容易で
あり、砥石の脱落を抑制するとともに、比較的硬い材料
に対する加工をも可能とする研削工具の製造方法を提供
することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（１２）の本発明により達成される。

【００１３】（１）回転体形状の砥石基材と、前記砥
石基材の先端部の外周部に配設された複数の砥石とを備
える研削工具の製造方法であって、前記砥石基材の一部
を構成するブロック体に複数の砥石を配置させ、前記ブ
ロック体を型内に挿入するとともに、少なくとも金属粉
末を含む砥石基材形成材料を前記砥石を覆うように前記
型内に充填し、これらを焼結して焼結体を得、前記焼結
体を加工して砥石基材の表面より前記砥石の一部を露出
させることを特徴とする研削工具の製造方法。

【００１４】（２）回転体形状の砥石基材と、前記砥
石基材の先端部の外周部に配設された複数の砥石とを備
える研削工具の製造方法であって、前記砥石基材の一部
を構成するブロック体に複数の凹部を形成し、該凹部内
に砥石を配置させ、前記ブロック体を型内に挿入すると
ともに、少なくとも金属粉末を含む砥石基材形成材料を
前記砥石を覆うように前記型内に充填し、これらを焼結
して焼結体を得、前記焼結体を加工して砥石基材の表面
より前記砥石の一部を露出させることを特徴とする研削
工具の製造方法。

【００１５】（３）回転体形状の砥石基材と、前記砥
石基材の先端部の外周部に配設された複数の砥石とを備
える研削工具の製造方法であって、前記砥石基材の一部
を構成するブロック体に、複数の砥石で構成される研削
工具１つ分の砥石群を複数配置させ、前記ブロック体を
型内に挿入するとともに、少なくとも金属粉末を含む砥
石基材形成材料を前記砥石を覆うように前記型内に充填
し、これらを焼結して焼結体を得、前記焼結体から前記
砥石群を含む研削工具１つ分の単位焼結体を切り出し、
該単位焼結体を加工して砥石基材の表面より前記砥石の
一部を露出させることを特徴とする研削工具の製造方
法。

【００１６】（４）回転体形状の砥石基材と、前記砥
石基材の先端部の外周部に配設された複数の砥石とを備
える研削工具の製造方法であって、前記砥石基材の一部
を構成するブロック体に、複数の凹部で構成される研削
工具１つ分の凹部群を複数形成し、前記凹部内に砥石を
配置させることにより研削工具１つ分の砥石群を複数配
置させ、前記ブロック体を型内に挿入するとともに、少
なくとも金属粉末を含む砥石基材形成材料を前記砥石を
覆うように前記型内に充填し、これらを焼結して焼結体
を得、前記焼結体から前記砥石群を含む研削工具１つ分
の単位焼結体を切り出し、該単位焼結体を加工して砥石
基材の表面より前記砥石の一部を露出させることを特徴
とする研削工具の製造方法。

【００１７】（５）前記砥石基材形成材料を加圧しつ
つ前記焼結を行う上記（１）ないし（４）のいずれかに
記載の研削工具の製造方法。

【００１８】（６）前記焼結は、放電プラズマ焼結で
ある上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の研削工
具の製造方法。

【００１９】（７）前記砥石は、その一部が前記砥石
基材の外周面より外側に露出し、残部が前記砥石基材内
に埋入されている上記（１）ないし（６）のいずれかに
記載の研削工具の製造方法。

【００２０】（８）前記砥石は、前記砥石基材の先端
部の外周全周にわたって配設されている上記（１）ない
し（７）のいずれかに記載の研削工具の製造方法。

【００２１】（９）前記砥石は、棒状である上記
（１）ないし（８）のいずれかに記載の研削工具の製造
方法。

【００２２】（10）前記砥石は、その長手方向が前記
砥石基材の中心軸と平行となるように、かつ、前記砥石
基材の外周面の周方向に沿ってほぼ等間隔で配置されて
いる上記（９）に記載の研削工具の製造方法。

【００２３】（11）前記砥石は、ダイヤモンドチップ
である上記（１）ないし（10）のいずれかに記載の研削
工具の製造方法。

【００２４】（12）前記砥石基材形成材料は、粉末状
である上記（１）ないし（11）のいずれかに記載の研削
工具の製造方法。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の研削工具の製造方
法を添付図面に示す好適実施例に基づいて詳細に説明す
る。

【００２６】図１は、本発明の研削工具の製造方法によ
り製造された研削工具の構成例を示す平面図、図２は、
図１中のＡ−Ａ線での断面図である。

【００２７】これらの図に示すように、研削工具１は、
略円柱状（回転体形状）の砥石基材２と、砥石基材２の
先端部２ａの外周全周にわたって配設された棒状をなす
複数の砥石４とを備えてなるものである。

【００２８】砥石基材（砥石支持台）２は、金属材料で
構成されている。この砥石基材２の先端部２ａは、金属
粉末を焼結してなる金属焼結体で構成されている。この
場合、金属焼結体は、例えばホットプレス、熱間静水圧
プレス（ＨＩＰ）等の任意の焼結法により製造されるも
のであればよいが、後述する放電プラズマ焼結によるも
のであるのが好ましい。

【００２９】また、砥石基材２の先端部２ａの金属組成
と、砥石基材２の基部２ｂの金属組成とは、同一である
のが好ましい。これにより、砥石基材２の先端部２ａ
と、砥石基材２の基部２ｂとの接合力がより高まる。

【００３０】砥石基材２を構成する金属組成としては、
例えば、鉄または鉄系合金（例えばステンレス鋼）、銅
または銅系合金、チタンまたはチタン系合金、またはこ
れらの混合体等が挙げられる。

【００３１】砥石基材２の先端部２ａの外周部および基
部２ｂの先端部の外周部には、複数の溝３が形成されて
いる。これらの溝３内に、それぞれ、後述する砥石４が
挿入、固定されている。本実施例では、各溝３は、その
長手方向が砥石基材２の中心軸１６と平行となるよう
に、かつ、砥石基材２の外周面の周方向に沿ってほぼ等
間隔で配置されている。また、溝３の図２中上端は、砥
石基材２の先端面に開放している。

【００３２】各砥石４は、ダイヤモンドで構成されたダ
イヤモンドチップであり、その形状は、棒状（柱状）を
なしている。この砥石４の横断面形状は、好ましくは多
角形であり、図示の実施例では、正方形（四角形）であ
る。

【００３３】各砥石４は、その長手方向が砥石基材２の
中心軸１６と平行となるように、かつ、砥石基材２の外
周面の周方向に沿ってほぼ等間隔で配置されている。

【００３４】また、各砥石４は、砥石基材２の先端部２
ａと、基部２ｂの先端部（図２中上側部分）とに配置さ
れている。すなわち、各砥石４は、先端部２ａと基部２
ｂの境界２ｃを横断するように配置されている。

【００３５】本発明では、砥石基材２に対する砥石４の
配置は、特に限定されない。砥石基材２に対する砥石４
の配置としては、例えば、図１に示すものや、図３に示
すものが挙げられるが、このうち、砥石４の脱落をより
抑制または防止し得るという観点から、図１に示すもの
が好ましい。

【００３６】以下、図１および図２に示す研削工具１
と、図３に示す研削工具１とをそれぞれ説明する。

【００３７】図１および図２に示す研削工具１では、砥
石４は、その一部が砥石基材２の外周面１５より外側に
露出し、残部が砥石基材２内、すなわち溝３内に埋入さ
れている。図１に示すように、砥石４の埋入部分１１に
おける周方向の最大幅をＬ₁、砥石４の露出部分１２に
おける周方向の最大幅をＬ₂ としたとき、Ｌ₁ ／Ｌ₂＞
１なる関係を満足する。

【００３８】換言すれば、砥石４は、横断面における１
つの対角線１３が砥石基材２の外周面１５を横断し（特
に、砥石基材２の半径方向に向き）、他の１つの対角線
１４が砥石基材２の外周面１５より内側（中心側）に位
置するよう固定されている。

【００３９】以上のような位置関係となるように砥石４
を配置したことにより、埋入部分１１の最大幅Ｌ₁ の部
分がくさびと同様の機能を発揮し、砥石４の砥石基材２
の外周方向への移動を阻止する。その結果、砥石４の砥
石基材２に対する固着力が高まり、砥石４の脱落がより
抑制または防止される。

【００４０】また、埋入部分１１の最大幅Ｌ₁ と露出部
分１２の最大幅Ｌ₂ とは、さらに、Ｌ₁ ／Ｌ₂ ≧１．２
なる関係を満足することが好ましく、１２≧Ｌ₁ ／Ｌ₂
≧１．４なる関係を満足することがより好ましい。

【００４１】図３に示す研削工具１では、砥石４は、図
１および図２に示す前述した研削工具１のそれに対し、
４５°ずらして配置されている。すなわち、砥石４の埋
入部分１１の最大幅Ｌ₁ と露出部分１２の最大幅Ｌ₂ と
が等しく、Ｌ₁ ／Ｌ₂ ＝１となっている。

【００４２】次に、研削工具の製造方法の第１実施例を
説明する。本実施例では、研削工具１を製造する際、放
電プラズマ焼結装置を使用して放電プラズマ焼結を行
う。

【００４３】図４は、放電プラズマ焼結装置の全体構造
の概略を示す図、図５は、本発明の研削工具の製造方法
における製造工程を模式的に示す平面図、図６〜図１３
は、それぞれ、本発明の研削工具の製造方法における製
造工程を模式的に示す縦断面図、図１４および図１５
は、それぞれ、本発明の研削工具の製造方法における製
造工程を模式的に示す側面図である。以下、これらの図
に基づいて各工程を説明する。

【００４４】［１］図７に示す角柱状ダイヤモンドよ
りなる砥石４を８個作製する。砥石４の寸法は、例えば
１mm×１mm×５mm程度とする。

【００４５】［２］図示しないステンレス鋼のブロッ
クから図５および図６に示す円柱状のブロック体２１を
切り出す。このブロック体２１は、後述するように２次
加工されて砥石基材２の一部、すなわち砥石基材２の基
部２ｂを構成する（図２、図１４参照）。ブロック体２
１の寸法は、例えば直径１０mmφ×長さ５mm程度とす
る。

【００４６】ブロック体２１の先端面から図６中下側に
向けて、例えば放電加工により８本の有底の孔（凹部）
２２を形成する。

【００４７】この場合、８本の孔２２は、ブロック体２
１の周方向に沿って、等間隔（中心角４５°間隔）で形
成される。また、各孔２２は、その長手方向が砥石基材
２の中心軸１６と平行、すなわちブロック体２１の中心
軸１６０と平行となるように形成される。

【００４８】各孔２２の形状は、例えば砥石４と同様の
形状、これに近似した形状、その他円形等が可能であ
る。なお、本実施例では、各孔２２の形状は、砥石４と
同様の形状とされる。

【００４９】また、孔２２の深さは、砥石４の長手方法
の長さより短くするのが好ましい。すなわち、砥石４を
孔２２に挿入したとき、ブロック体２１の先端面から砥
石４の一部が突出するようにするのが好ましい。なお、
孔２２の寸法は、例えば１mm×１mm×深さ２mm程度とす
る。

【００５０】［３］図７に示すように、ブロック体２
１の各孔２２にそれぞれ砥石４を挿入し、仮固定する。

【００５１】［４］図４に示す後述する放電プラズマ
焼結装置４０を用意し、図８に示すように、その型（成
形型）５の内面に、カーボンペーパ６を設置する。型５
は、放電プラズマ焼結に適したものであり、例えばカー
ボン製の導電性を有するものである。

【００５２】本実施例では、型５の内部空間の形状は、
円柱状である。また、型５の寸法は、例えば、外径３０
mm程度、内径１０mm程度、高さ５０mm程度とされる。

【００５３】前記カーボンペーパ６の設置により、後述
する上パンチ（押圧子）１０および下パンチ（押圧子）
９の摺動性の向上や、得られた焼結体の離型性の向上、
型材料との反応抑制を図ることができる。

【００５４】［５］図８に示すように、型５の下部開
放端から型５内に、前記砥石４が配置されたブロック体
２１と、下パンチ（押圧子）９とを挿入する。

【００５５】この場合、下パンチ９の前記ブロック体２
１との接触端面には、カーボンペーパ６６が設置され
る。そして、前記ブロック体２１は、該カーボンペーパ
６６を介して下パンチ９上に設置される。このカーボン
ペーパ６６の設置により、得られた焼結体の離型性の向
上や、下パンチ９との反応抑制を図ることができる。

【００５６】前記下パンチ９および後述する上パンチ１
０は、それぞれ、放電プラズマ焼結に適したものであ
り、例えばカーボン製の導電性を有するものである。ま
た、下パンチ９および上パンチ１０の寸法は、それぞ
れ、例えば、外径１０mm×高さ２５mm程度とされる。

【００５７】［６］図９に示すように、型５の上部開
放端から型５内に、砥石基材２の先端部２ａを形成する
ための砥石基材形成材料２３を入れ（充填し）、その砥
石基材形成材料２３で砥石４を覆う。

【００５８】砥石基材形成材料２３は、前述したような
金属組成の金属粉末であるかまたは該金属粉末を含むも
のである。後者の場合、金属粉末の他に、金属粉末同士
を結合する有機または無機の結合材、潤滑剤、酸化防止
剤等が含まれていてもよく、その形態は、粉末状の他、
コンパウンド、ペースト状、スラリー状、ペレット状
等、いかなる形態でもよいが、特に、粉末状が好まし
い。

【００５９】なお、金属粉末は、単一種の金属または合
金粉末あるいは混合粉末のいずれでもよい。金属粉末の
好適例としては、ステンレス粉末が挙げられる。

【００６０】金属粉末の粒度（平均粒径）は、特に限定
されないが、充填性から、１〜１０００μm 程度である
のが好ましく、２０〜３００μm 程度であるのがより好
ましい。

【００６１】金属粉末の型５内への投入量は、特に限定
されず、ステンレス粉末の場合、例えば、３ｇ程度とす
ることができる。

【００６２】［７］図１０に示すように、型５の上部
開放端から型５内に上パンチ（押圧子）１０を挿入す
る。

【００６３】この場合、上パンチ１０の型内充填材料
（砥石基材形成材料２３）との接触端面には、カーボン
ペーパ６６が設置される。このカーボンペーパ６６の設
置により、得られた焼結体の離型性の向上や、上パンチ
１０との反応抑制を図ることができる。

【００６４】［８］放電プラズマ焼結装置４０を用
い、上パンチ１０と下パンチ９とにより、前記砥石基材
形成材料２３を加圧し、加圧下で放電プラズマ焼結を行
う。

【００６５】放電プラズマ焼結法は、粒子間に直接パル
ス状の電気エネルギーを投入し、火花放電により瞬時に
発生する高温プラズマの高エネルギーを熱拡散・電界拡
散等へ効果的に応用することで、昇温時間および保持時
間を含め例えば３〜３０分程度の短時間で焼結を可能と
するものである。

【００６６】まず、放電プラズマ焼結装置４０の構成を
図４に基づき説明する。放電プラズマ焼結装置４０は、
真空チャンバー４６と、上下一対の加圧ラム４４、４５
と、パルス電圧を発生させる焼結用電源４２と、加圧ラ
ム４４、４５を昇降駆動する油圧式の加圧駆動機構４３
と、これらを制御する制御部４１とを有している。

【００６７】前述した型５、下パンチ９および上パンチ
１０は、真空チャンバー４６内の加圧ラム４４、４５間
にセットされる。

【００６８】真空チャンバー４６内（焼結雰囲気）は、
真空ポンプ４７の作動により脱気され、真空状態（減圧
状態）とすることができる。放電プラズマ焼結は、空気
中で行うことも可能であるが、酸素、窒素、水等が金属
粉末と反応し、変質等による悪影響のおそれがあるた
め、予め真空チャンバー４６内を減圧状態として焼結を
行うのが好ましい。また、同様の理由から、真空チャン
バー４６内に不活性ガスを充填して焼結を行うこともで
きる。

【００６９】制御部４１は、型５に設置された図示しな
い温度センサー（熱電対）により検出される材料温度が
予め設定された昇温曲線に一致するように焼結用電源４
２の出力を制御する。また、制御部４１は、加圧駆動機
構４３および真空ポンプ４７の駆動を制御する。

【００７０】下パンチ９および上パンチ１０は、それぞ
れ、加圧ラム４４および４５に固定されており、加圧ラ
ム４４、４５内に設けられた給電端子（図示せず）によ
り焼結用電源４２と電気的に接続されている。

【００７１】加圧駆動機構４３の作動により、加圧ラム
４４、４５を互いに接近する方向に移動し、これらに固
定された下パンチ９および上パンチ１０の間で、型５内
の焼結材料（砥石基材形成材料２３）を加圧（圧縮）す
る。また、この加圧とともに、焼結用電源４２を作動し
て、焼結材料等にパルス電圧を印加する。これにより、
焼結材料自身から生じるジュール熱によって焼結材料が
急速に加熱され、金属粉末の接点同士が溶融、結合し、
焼結する。

【００７２】焼結時に、焼結材料に対し前述したような
加圧を行うことは、焼結材料中の金属粉末を圧密化し、
焼結効率を高めるので好ましい。

【００７３】焼結時の加圧の圧力は、１００〜２０００
kgf/cm² 程度が好ましく、２００〜１０００kgf/cm² 程
度がより好ましい。

【００７４】また、パルス電圧を印加することにより、
ブロック体２１と砥石基材形成材料２３の境界や、砥石
４とブロック体２１および砥石基材形成材料２３の境界
において放電現象や電界拡散効果が生じ、砥石基材形成
材料２３に含まれる金属粉体およびブロック体２１の表
面の溶融、拡散が促進される。そして、この溶融、拡散
の促進によって、前記境界付近での固相拡散が促進さ
れ、砥石４とブロック体２１と砥石基材形成材料２３と
が強固に結合（砥石４と先端部２ａと基部２ｂとが強固
に結合）した焼結体２０が得られる。

【００７５】このような放電プラズマ焼結において、焼
結材料のピーク温度（保持温度または焼結温度）は、焼
結材料の金属組成等によるが、ステンレス粉末の場合、
例えば７００〜１０００℃程度とすることができる。ま
た、この場合、焼結温度での保持時間は３〜２０分程度
が好ましい。ピーク温度（焼結温度）で所定時間保持し
た後、徐冷する。

【００７６】以上説明したように、放電プラズマ焼結に
よれば、短時間でしかも低い温度で焼結を行うことがで
き、得られた焼結体２０の強度も高い（機械的特性に優
れる）。特に、低温で焼結が可能であることから、砥石
４としてダイヤモンド砥石を用いた場合でも、ダイヤモ
ンドの炭化を防止することができる。

【００７７】なお、放電プラズマ焼結装置の具体例とし
ては、住友石炭鉱業（株）製ＳＰＳ−５１０Ｌ放電プラ
ズマ焼結装置が挙げられる。

【００７８】［９］図１１に示すように、以上のよう
にして得られた焼結体２０を型５から取り出す。このと
きの離型性も良好である。

【００７９】［１０］焼結体２０に対し、所定の２次
加工を施す。すなわち、図１２に示すように、先端面に
砥石４が露出するまで、その焼結体２０の先端面に、例
えば、切削、研削、研磨、薬品処理（エッチング）等を
施す。同様に、外周面（側面）に砥石４が露出するまで
（図１３中の一点鎖線まで）、焼結体２０の外周面に、
例えば、切削、研削、研磨、薬品処理（エッチング）等
を施す。このようにして、図１４に示すツルーイング前
の研削工具１が得られる。なお、前記２次加工は、本実
施例では、例えばワイヤー放電加工により行う。

【００８０】［１１］図１５に示すように、得られた
研削工具１を例えばエアースピンドルモータ７３にコレ
ットチャック７４で取り付ける。エアースピンドルモー
タ７３を駆動すると、研削工具１は、高速で回転する。

【００８１】そして、ツルーイング装置７１を作動さ
せ、回転している研磨皿７２に研削工具１の外周面（側
面）を回転させつつ当て付け、その外周面をツルーイン
グし、鋭いエッジを形成する。

【００８２】同様に、回転している研磨皿７２に研削工
具１の先端面を当て付け、その先端面をツルーイング
し、鋭いエッジを形成する。

【００８３】このエッジにより、被加工物に対し、微細
で精密な加工、特に溝加工や曲面加工が可能となる。

【００８４】このようにして得られた研削工具１では、
放電プラズマ焼結により砥石４と砥石基材２とが強固に
結合するので、接着剤による接着、ろう付け、メッキ
（例えば無電解Ｎｉメッキ）等の方法により砥石基材２
に砥石４を固定する場合に比べ、砥石基材２への砥石４
の結合力が高く、このため砥石４の脱落がより抑制また
は防止される。

【００８５】例えば、砥石４が摩耗したときは、研削工
具１の先端面や外周面をツルーイングして、再度、鋭い
エッジを形成することができるが、前述したように砥石
基材２への砥石４の結合力が高いので、前記ツルーイン
グの際の砥石４の脱落が抑制または防止され、研削工具
１の長寿命化を図ることができる。

【００８６】また、接着剤による接着、ろう付け、メッ
キ等の方法により砥石基材２に砥石４を固定する場合に
比べ、研削工具１を容易に製造することができる。

【００８７】また、この研削工具１は、砥石４のエッジ
の摩耗や欠損が少なく、耐久性に優れる。そのため、
銅、アルミニウム、無電解Ｎｉメッキ、樹脂等の比較的
柔らかい材料はもちろんのこと、例えば光学ガラス、セ
ラミックス、鉄鋼材、ステンレス鋼、超硬合金、チタン
またはチタン合金等の比較的硬い材料を加工することも
できる。

【００８８】特に、図１および図２に示す研削工具１
は、砥石４全体に対しその露出部分１２が小さく、被加
工物との接触長さが非常に短くなるため、加工抵抗が比
較的少ない。その結果、研削加工に伴う振動の発生が抑
制され、セラミックスに代表される脆性材料に対して
も、クラック等を生じることなく加工することができ
る。すなわち、被加工物の種類、組成、特性の範囲が広
がる。

【００８９】次に、研削工具の製造方法の第２実施例を
説明する。なお、前述した研削工具の製造方法の第１実
施例との共通点については説明を省略し、主な相違点を
説明する。

【００９０】図１６は、本発明の研削工具の製造方法に
おける製造工程を模式的に示す平面図、図１７、図１８
および図１９は、それぞれ、本発明の研削工具の製造方
法における製造工程を模式的に示す縦断面図、図２０お
よび図２１は、それぞれ、本発明の研削工具の製造方法
における製造工程を模式的に示す平面図である。以下、
これらの図に基づいて各工程を説明する。

【００９１】［１’］図１７に示す角柱状ダイヤモン
ドよりなる砥石４を６４個作製する。砥石４の寸法は、
例えば０．２mm×０．２mm×２mm程度とする。

【００９２】［２’］図示しないステンレス鋼のブロ
ックから図１６および図１７に示す円柱状のブロック体
２１を切り出す。このブロック体２１は、後述するよう
に２次加工されて砥石基材２の一部、すなわち砥石基材
２の基部２ｂを構成する（図２、図１４参照）。ブロッ
ク体２１の寸法は、例えば直径１０mmφ×長さ２０mm程
度とする。

【００９３】このブロック体２１に、例えば放電加工に
より１６本の有底の孔（凹部）２２からなる１つ分の研
削工具１の孔群（凹部群）２２ａを４つ形成する。

【００９４】この場合、４つの孔群２２ａは、ブロック
体２１の周方向に沿って、等間隔（中心角９０°間隔）
で形成される。

【００９５】各孔群２２ａは、同様の構成であるので、
以下、４つの孔群２２ａのうちの１つを説明する。

【００９６】孔群２２ａにおける１６本の孔２２は、所
定の円の周方向に沿って、等間隔（中心角２２．５°間
隔）で形成される。この場合、孔群２２ａの直径ｘは、
例えば１．６mmφ程度とする。

【００９７】また、各孔２２は、ブロック体２１の先端
面から図１７中下側に向けて、その長手方向が、砥石基
材２の中心軸１６と平行、すなわちブロック体２１の中
心軸１６０と平行となるように形成される。

【００９８】各孔２２の形状は、例えば砥石４と同様の
形状、これに近似した形状、その他円形等が可能であ
る。なお、本実施例では、各孔２２の形状は、砥石４と
同様の形状とされる。

【００９９】また、孔２２の深さは、砥石４の長手方法
の長さより短くするのが好ましい。すなわち、砥石４を
孔２２に挿入したとき、ブロック体２１の先端面から砥
石４の一部が突出するようにするのが好ましい。なお、
孔２２の寸法は、例えば０．２８mm×０．２８mm×深さ
１mm程度とする。

【０１００】［３’］図１７に示すように、ブロック
体２１の各孔２２にそれぞれ砥石４を挿入し、仮固定す
る。このようにして、１６個の砥石４からなる１つ分の
研削工具１の砥石群４ａが４つ配置される。

【０１０１】［４’］前述した工程［４］〜［８］を
行う。すなわち、図４に示す後述する放電プラズマ焼結
装置４０を用意し、図１８に示すように、その型５内
に、前記砥石４が配置されたブロック体２１と、下パン
チ９とを挿入する。

【０１０２】また、図１９に示すように、型５内に、砥
石基材形成材料２３を入れて（充填して）、その砥石基
材形成材料２３で砥石４を覆うとともに、型５内に上パ
ンチ１０を挿入する。

【０１０３】そして、前述したように、放電プラズマ焼
結装置４０を用い、上パンチ１０と下パンチ９とによ
り、前記砥石基材形成材料２３を加圧し、加圧下で放電
プラズマ焼結を行う。

【０１０４】［５’］図２０に示すように、以上のよ
うにして得られた焼結体２０を型５から取り出す。この
ときの離型性も良好である。

【０１０５】［６’］焼結体２０から図２０中の一点
鎖線（円）で囲まれる部分をそれぞれ切り出す。すなわ
ち、焼結体２０から図２１に示す砥石群４ａを含む１つ
分の研削工具１の単位焼結体２４を例えばワイヤー放電
加工により４つ切り出す。

【０１０６】［７’］前述した工程［１０］および
［１１］を行う。すなわち、各単位焼結体２４に対し、
前述した２次加工およびツルーイングを行う。このよう
にして、研削工具１が４つ製造される。

【０１０７】この研削工具の製造方法（第２実施例）に
よれば、前述した研削工具の製造方法（第１実施例）と
同様の効果が得られる。

【０１０８】そして、第２実施例では、複数の研削工具
に相当するものを同時に焼結するので、製造時間を短縮
することができ、このため生産性が良く、量産に有利で
ある。

【０１０９】なお、本発明の研削工具の製造方法におけ
る「研削」の用語は、機械工学上用いられる狭義の意味
での「研削」のみならず、その他の例えば「切削」、
「研磨」等を含む広義の意味で用いられるものである。

【０１１０】以上、本発明の研削工具の製造方法を図示
の各実施例に基づいて説明したが、本発明は、これらに
限定されるものではない。

【０１１１】例えば、本発明では、焼結に、放電プラズ
マ焼結の他、ホットプレス、熱間静水圧プレス（ＨＩ
Ｐ）等の任意の焼結法を用いてもよい。但し、前述した
ように、放電プラズマ焼結が好ましい。

【０１１２】また、本発明では、砥石４の横断面形状
は、四角形以外の多角形またはその他任意の形状のもの
が可能である。

【０１１３】また、本発明では、砥石４は、棒状に限ら
ず、例えば粒状、板状等、任意の形状が可能である。

【０１１４】また、本発明では、砥石基材２に対する砥
石４の配置間隔や設置数も特に限定されない。すなわ
ち、本発明では、ブロック体２１に形成する孔（凹部）
２２の配置間隔や数も特に限定されない。

【０１１５】また、本発明では、複数の研削工具に相当
するものを同時に焼結する場合（第２実施例）におい
て、ブロック体２１に対する孔群（凹部群）２２ａ（砥
石群４ａ）の配置間隔や数も特に限定されない。

【０１１６】また、本発明では、砥石基材２は、円柱状
に限らず、例えば、円筒状（中空）、中実または中空の
円錐台形状等、任意の回転体形状が可能である。

【０１１７】また、本発明では、砥石基材２や砥石４の
構成材料は、前述したもの以外のものであってもよい。
また、本発明では、研削工具１の用途も、前述したもの
に限定されない。

【０１１８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の研削工具の
製造方法によれば、砥石の脱落を防止または抑制するこ
とができる研削工具が提供される。

【０１１９】また、本発明による研削工具は、加工抵抗
が少ないので、加工に際しての振動の発生が抑制でき、
よって、比較的硬い材料や脆い材料に対する加工にも適
し、被加工材料の選択の幅が広がる。

【０１２０】また、本発明による研削工具は、回折レン
ズ型、回折格子型、回折格子自体等に対する溝加工や、
球面、非球面等の曲面加工に好ましく適用され、その加
工精度も高い。

【０１２１】また、本発明による研削工具は、砥石基材
への砥石の結合力が高いので、砥石の脱落を防止するた
めに別途特別の対策を講じる必要もなく、製造が容易で
ある。

【０１２２】特に、放電プラズマ焼結により製造する場
合には、焼結時間が短く、よって、量産に適し、製造コ
ストも大幅に低減する。また、焼結温度も低いので、砥
石の変質、特にダイヤモンド砥石の炭化を防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の研削工具の製造方法により製造された
研削工具の構成例を示す平面図である。

【図２】図１中のＡ−Ａ線での断面図である。

【図３】本発明の研削工具の製造方法により製造された
研削工具の他の構成例を示す平面図である。

【図４】本発明における放電プラズマ焼結装置の全体構
造の概略を示す図である。

【図５】本発明の研削工具の製造方法における製造工程
を模式的に示す平面図である。

【図６】本発明の研削工具の製造方法における製造工程
を模式的に示す縦断面図である。

【図７】本発明の研削工具の製造方法における製造工程
を模式的に示す縦断面図である。

【図８】本発明の研削工具の製造方法における製造工程
を模式的に示す縦断面図である。

【図９】本発明の研削工具の製造方法における製造工程
を模式的に示す縦断面図である。

【図１０】本発明の研削工具の製造方法における製造工
程を模式的に示す縦断面図である。

【図１１】本発明の研削工具の製造方法における製造工
程を模式的に示す縦断面図である。

【図１２】本発明の研削工具の製造方法における製造工
程を模式的に示す縦断面図である。

【図１３】本発明の研削工具の製造方法における製造工
程を模式的に示す縦断面図である。

【図１４】本発明の研削工具の製造方法における製造工
程を模式的に示す側面図である。

【図１５】本発明の研削工具の製造方法における製造工
程を模式的に示す側面図である。

【図１６】本発明の研削工具の製造方法における製造工
程を模式的に示す平面図である。

【図１７】本発明の研削工具の製造方法における製造工
程を模式的に示す縦断面図ある。

【図１８】本発明の研削工具の製造方法における製造工
程を模式的に示す縦断面図ある。

【図１９】本発明の研削工具の製造方法における製造工
程を模式的に示す縦断面図ある。

【図２０】本発明の研削工具の製造方法における製造工
程を模式的に示す平面図である。

【図２１】本発明の研削工具の製造方法における製造工
程を模式的に示す平面図である。

【図２２】従来の切削加工による回折レンズ型の製造を
示す図である。

【図２３】従来のバニシングによる回折格子型の製造を
示す図である。

【符号の説明】

１研削工具２砥石基材２ａ先端部２ｂ基部２ｃ境界３溝４砥石４ａ砥石群５型６、６６カーボンペーパ９下パンチ１０上パンチ１１埋入部分１２露出部分１３、１４対角線１５外周面１６、１６０中心軸２０焼結体２１ブロック体２２孔２２ａ孔群２３砥石基材形成材料２４単位焼結体４０放電プラズマ焼結装置４１制御部４２焼結用電源４３加圧駆動機構４４、４５加圧ラム４６真空チャンバー４７真空ポンプ５０基材５１単結晶ダイヤモンドバイト５２基材５３成形ダイヤモンド工具５４軸７１ツルーイング装置７２研磨皿７３エアースピンドルモータ７４コレットチャック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者檜山聡東京都板橋区前野町２丁目36番９号旭光学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転体形状の砥石基材と、前記砥石基材
の先端部の外周部に配設された複数の砥石とを備える研
削工具の製造方法であって、前記砥石基材の一部を構成するブロック体に複数の砥石
を配置させ、前記ブロック体を型内に挿入するとともに、少なくとも
金属粉末を含む砥石基材形成材料を前記砥石を覆うよう
に前記型内に充填し、これらを焼結して焼結体を得、前記焼結体を加工して砥石基材の表面より前記砥石の一
部を露出させることを特徴とする研削工具の製造方法。
【請求項２】回転体形状の砥石基材と、前記砥石基材
の先端部の外周部に配設された複数の砥石とを備える研
削工具の製造方法であって、前記砥石基材の一部を構成するブロック体に複数の凹部
を形成し、該凹部内に砥石を配置させ、前記ブロック体を型内に挿入するとともに、少なくとも
金属粉末を含む砥石基材形成材料を前記砥石を覆うよう
に前記型内に充填し、これらを焼結して焼結体を得、前記焼結体を加工して砥石基材の表面より前記砥石の一
部を露出させることを特徴とする研削工具の製造方法。
【請求項３】回転体形状の砥石基材と、前記砥石基材
の先端部の外周部に配設された複数の砥石とを備える研
削工具の製造方法であって、前記砥石基材の一部を構成するブロック体に、複数の砥
石で構成される研削工具１つ分の砥石群を複数配置さ
せ、前記ブロック体を型内に挿入するとともに、少なくとも
金属粉末を含む砥石基材形成材料を前記砥石を覆うよう
に前記型内に充填し、これらを焼結して焼結体を得、前記焼結体から前記砥石群を含む研削工具１つ分の単位
焼結体を切り出し、該単位焼結体を加工して砥石基材の
表面より前記砥石の一部を露出させることを特徴とする
研削工具の製造方法。
【請求項４】回転体形状の砥石基材と、前記砥石基材
の先端部の外周部に配設された複数の砥石とを備える研
削工具の製造方法であって、前記砥石基材の一部を構成するブロック体に、複数の凹
部で構成される研削工具１つ分の凹部群を複数形成し、
前記凹部内に砥石を配置させることにより研削工具１つ
分の砥石群を複数配置させ、前記ブロック体を型内に挿入するとともに、少なくとも
金属粉末を含む砥石基材形成材料を前記砥石を覆うよう
に前記型内に充填し、これらを焼結して焼結体を得、前記焼結体から前記砥石群を含む研削工具１つ分の単位
焼結体を切り出し、該単位焼結体を加工して砥石基材の
表面より前記砥石の一部を露出させることを特徴とする
研削工具の製造方法。
【請求項５】前記砥石基材形成材料を加圧しつつ前記
焼結を行う請求項１ないし４のいずれかに記載の研削工
具の製造方法。
【請求項６】前記焼結は、放電プラズマ焼結である請
求項１ないし５のいずれかに記載の研削工具の製造方
法。
【請求項７】前記砥石は、その一部が前記砥石基材の
外周面より外側に露出し、残部が前記砥石基材内に埋入
されている請求項１ないし６のいずれかに記載の研削工
具の製造方法。
【請求項８】前記砥石は、前記砥石基材の先端部の外
周全周にわたって配設されている請求項１ないし７のい
ずれかに記載の研削工具の製造方法。
【請求項９】前記砥石は、棒状である請求項１ないし
８のいずれかに記載の研削工具の製造方法。
【請求項１０】前記砥石は、その長手方向が前記砥石
基材の中心軸と平行となるように、かつ、前記砥石基材
の外周面の周方向に沿ってほぼ等間隔で配置されている
請求項９に記載の研削工具の製造方法。
【請求項１１】前記砥石は、ダイヤモンドチップであ
る請求項１ないし１０のいずれかに記載の研削工具の製
造方法。
【請求項１２】前記砥石基材形成材料は、粉末状であ
る請求項１ないし１１のいずれかに記載の研削工具の製
造方法。