JPS62255068A - 砥石の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、砥石の製造法に関するものである。

従来の技術 特開昭６０−７６９６５号公報に示す如くの砥石の製造
法、つまり所定形状のレジンシートの表面に砥粒固定位
置を規制するパターンを導電性層により形成し、該導電
性層のパターンが形成されたレジンシートを砥粒を混入
してなる金属イオン含有電解浴中に浸漬し、上記導電性
層と対極との間の通電によって上記レジンシート表面の
導電性層のパターンに砥粒を析出金属により固定し、得
られた砥粒固定レジンシートを充填用レジン粉末或いは
充填用レジンシートを介して一定則に従って積層し、こ
れを温間加圧成形する砥石の製造法が知られている。

発明が解決しようとする問題点 かかる砥石の製造法であると、一定則に従った砥粒分布
を確保できるが砥粒固定用のパターンが導電性層により
形成しであるので、そのパターンを製作するには高価な
導電性インクによる印刷を行なうと共に、導電性層に不
要な砥粒が付かないように絶縁物を印刷する必要があっ
て２工程となるので高価となると共Ｋ、パターン裏作が
面倒となる。

パターンと砥粒間のメッキ成長時間が長くなるので砥粒
をパターンに固定するのに要する時間が長くなって砥石
の製作時間が長くなる。

レジンシートを金属イオン含有電解浴中に長時間浸す必
要があり、そのレジンシートの成分が流出して劣化する
。

砥粒は導電性層より成るパターンに通電によって固定さ
せるので、砥粒は非導電体に限られ、Ｎｉ被覆砥粒は再
コーテイングして使用する必要がある。

パターンの線幅は組いほど砥粒分布のコントロールが容
易となるがそのようにするとパターンが断線、つまり不
連続となって砥粒固定不可能となるので、あまりパター
ンのｉ幅を細くできないから、砥粒分布のコントロール
には限界がある。

問題点を解決するための手段及び作用 本発明は、砥粒固定シート表面上への一定のパターンに
従っての砥粒の固定と、このように砥粒が固定された砥
粒固定シートの積層成形との組合せを利用し、上記砥粒
の固定パターンと積層態様との組合せにより一定則に従
った砥粒分布を確保するものである。

すなわち、本発明に係る砥石の製造法は、所定形状の砥
粒固定シートの表面に砥粒固定位置を規制するパターン
を粘着性層により形成し、該粘着性層のパターンが形成
された砥粒固定シートの上に砥粒をばらまく等の方法に
よって上記砥粒固定シート表面の粘着性層のパターンに
砥粒を粘着物により固定し、その砥粒固定シートを一定
則に従って積層し、これを温間加圧成形することを特徴
とするものであり、これによりパターン裏作工程を簡単
かつ安価にできると共に、砥粒を短時間で固定でき、し
かもパターンの線幅を細くしてパターンのコントロール
を容易にできる。

実施例 以下、本発明について詳しく説明すると、本発明の砥石
の製造法は、大別して砥粒固定シート表面への粘着性層
のパターンの形成、該パターンに従った砥粒の固定、温
間加圧成形の各工程からなる。

Ａ）粘着性層のパターンの形成 α）砥粒固定シート′の作成 粘着性層のパターンの形成に先だって、砥粒固定シート
として所定形状のレジンシートを作成する。例えば、一
般的な平砥石に使用されるレジ／シートの形状を第１図
に示す。レジンシート１は、内外周差５〜ｌｏｍ程度の
ドーナツ型である。以下の説明では便宜上第１図に示す
レジンシートの形状を基に説明するが、レジンシートの
形状が第１図に示すものく限定されないことはもとより
である。

レシンシートとしては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂
、ポリエステル樹脂等各種の樹脂シートが使用できる他
、表面粗さの難点はあるが不織布を芯材としてこれに樹
脂を含浸・塗布したシートなども使用可能である。但し
、不織布を芯材としたレジンシートの場合、例えば市販
の構造用熱接着フィルム（ソニーケミカル社製型番Ｄ３
０３２）の場合、不織布を芯材としてこれに７エノール
系樹脂を含浸させたものであるため、その表面粗さはお
よそ４０μｍ程もある。

従って、シート表面に粘着性層のパターンを描こうとす
る際、０．３−が断線なく安定したパターン品質を得ら
れる限界であった。ま危、加圧成形後Ｋ、残存する不織
布から若干のケバ立ち′が生じるという外観上の問題も
ある。後述するところから明らかなように、パターンが
細かい程、またパターンの線が細い程、砥粒分布のコン
トクールが容易となる。ところが、パターンの細かさ及
びパターンの線の細さは、前記したようにレジンシート
の表面粗さにより影響を受ける。従って、レジンシート
の表面はできるだけ平滑であることが望ましい。

また、このレジンシートは、後述する温間加圧成形によ
り、砥石結合剤としての役割を果すものであるが、樹脂
のみからなるレジンシートの場合、一般に温間加圧成形
の際に金型から流出して成形困難となり易い。従って、
結合剤としての性質、例えば耐摩性、硬度などの性能を
向上させ、また上記樹脂の流出を防ぐため１種々の添加
剤を前記樹脂に混入することが好ましい。このようなｍ
原剤としては各種のものが使用できるが、例えば炭化珪
素、炭化硼素、アルミナ、酸化セレン等の無機化合物、
銅粉、鉄粉等の金属粉が好適に使用でき、特に炭化珪素
が硬度が高く好適である。添加剤の粒度は、粗すざると
シート作成時に樹脂液中での沈澱が激しく安定した品質
のレジンシートが得られ難いので、できるだけ粒度の７
ｊ％さいものが好ましい。

例えば、炭化珪素の場合に―＄１Ｅ１５００以下の粒度
が安定した品質のＳｉＣ添加レジンシートを作成するた
めの好適な範囲と考えられ、さらに好ましくは８２００
０以下の粒度のものを使用することが望ましい。

樹脂に対する添加剤の混合割合は、樹脂の種類、添加剤
の種類及び粒度等により影響を受け、必ずしも一定でな
いので、前記した結合剤としての性質、底形性等ｆ、考
慮して適宜の範囲を設定すればよい。−例としてフェノ
ール系樹脂にＳｉＣ粉を混合する場合を示すと、約１：
１〜１：３ｉｎ比）の割合が好ましい。

レジンシートの作成には各種シート成形法が適用でき、
ま九市販のレジンシートも本発明に使用できる。次だ、
前記し次ように、レジンシートの表面の平滑性は粘着性
層のパターン作成に重要な因子であるので、平滑性の高
い成形法を適用することが好ましい。最も好ましいシー
ト成形法としては、以下のような方法がある。

すなわち、樹脂あるいはさらに前記添加剤に若干量の溶
剤（例えば、トルエン、メチルエチルケトン等）を加え
て混合する。これを、り２７ト紙、グラシン紙、樹脂塗
工紙等の基紙にシリコーン加工し次剥離紙の上に塗布し
、この上から、剥離紙表面と一定の間隔を置いてヘラ、
ローラー等を走行させて、所定の厚みを与えると同時に
平滑化する。これを剥離紙ごと乾燥炉で乾燥する。膜厚
によって変わるが１通常、乾燥温度１００〜１５０℃、
乾燥時間は５分前後で充分である。この条件下でシート
厚みαｏ８〜α１　箇とし次場合、乾燥後のシート内溶
剤の残留率は約１〜５％となる。その後、樹脂フィルム
を剥離紙から剥離し、レジンシートを得る。得られたレ
ジンシートは、例えば第１図に示すように所定の形状に
裁断する。

ｂ）粘着性層のパターン形成 以上のように所定の形状に裁断されたレジンシートの表
面に、次いで砥粒固定位置となるパターンを粘着性層に
より形成する。

この粘着性層のパターンの形成には各種方法が適用可能
であるが、ここではスプレ一方式と印刷方式について述
べる。

スプレ一方式は、第２図、第３図に示すようにマグネッ
トチャック状のベース１ｏの上にレジンシート１を置き
、更にその上に必要パターン部１１を切抜い九鋼板１２
を置き、ベース１゜の磁力にて挟みこむ。次に鋼板１２
の上からスプレー１３で液状粘着性物質を噴き付は素抜
に、鋼板１２を取除けば第４図のようにレジンシート１
上に粘着性物質によるパターン３が形成される。

本方式に用いた液状粘着物は、住友スリ一二ム（株）裂
の合成ゴム系接着剤を用いた。鋼板１２は厚さα２閣の
ものを用い、パターン３の線幅は、この鋼板１２に設け
る溝幅でコントロールできる。試験結果では、α１■ま
でコントロール可能であり、α１ｍ未満では、砥粒固定
工程で一部に砥粒の欠落した部分が見られた。

一方、印刷方式は、レジンシート表面に直接粘着性塗料
を用いて各種印刷方式により印刷する方法である。今回
行った印刷方式はスクリーン印刷であり、最細線幅はα
３ｍとなった。

以上のような方法を用いてレジンシート表面に粘着性層
のパターンが形成されるが、その方法は、今回提案した
２例にとられれる必要はない。形成されたパターン３の
例を第５図、第６図、第７図に示す。これら粘着性層の
パターンは図示するものＫＲらず任意の形状に形成され
る。

Ｂ）砥粒の固定 前記のように所望のパターンが形成されたレジンシート
は１次いでその表面のパターン邪に砥粒が接着される。

ソノ方法は、レジンシートにパターンを形成後、レジン
シート上に砥粒を均一にばらまく。

このとき粘着性のパターン上にある砥粒は粘着物で固定
されるが、パターンの上以外の砥粒は自由に動く念め、
この自由な砥粒をレジンシート外に落としてやれば、レ
ジンシー）ＩＯ，上には第８図に示すようにパターン３
上にのみ砥粒４が固定された分布パターンが残る。

砥粒の接着強度は、後述する積層時に動かないように砥
粒をレジンシート上の所定位置に仮止めする程度で充分
である。その接着強度は使用する粘着剤の糧類および、
その使用条件により異なることは周知の通りである。前
述のスプレ一方式で使用した合成ゴム系接着剤では、ス
プレーによるパターン形成後約２０秒程度乾燥した後に
砥粒を接着する場合が最も強度が強く、後述の積層時に
は全く支障がなかった。

Ｃ）温間加圧成形 前記のようにして砥粒が固定された未焼結のレジンシー
トは、ついで成型用金型内に積層し、温間加圧成形を行
なう。この場合、砥粒固定レジンシートのみの積層では
、軸方向の砥粒分布間隔が狭すぎ、また結合剤（レジン
）供給が不充分となるので、砥粒固定レジンシートと未
固定の充填用レジンシート或いは充填用レジン粉末とを
交互に重ねるように一定則に従って積層する。この積層
剤は後述する砥粒分布のコントロールを目的とするもの
で、積層した砥粒固定レジンシートの軸まわりに各層毎
に一定角度回転させての積層剤（砥石の軸方向の砥粒分
布コントロール）を含む。

このように、一定の積層剤に従って第９図に示すように
成形用金型ｓ内に砥粒４を固定したレジンシート１と充
填用レジンシート７とを積層した後、パンチ９をセット
し、これに高圧を加えて高温に一定時間保持する。成形
条件は製作する砥石の大きさく経、厚さ）により変るが
、通常４００ｋｌｉＦ／ｃＩｄ程度の圧力を加え、１５
０〜２００　’Ｃで３０〜１２０分間保持する。この間
数回、レジンから発生するガスを抜くための除圧を行な
う。

この加圧成形により、各レジンシート層が一体となった
砥石が得られ、複数枚のレジンシートが砥石の砥粒層と
なるが、この砥粒層の中で。

砥粒粘着性層のパターンにより一次元（砥石回転方向）
或いは２次元（砥石回転方向及び半径方向）の分布を与
えられる他、さもにレジンシートの積層方法により積層
方向（平砥石では軸方向）の砥粒分布が決まる。

積層体りの外観を第１０図に示すが、後に砥石研削面と
なるのは積層体りの外周面Ｍである。

研削面の面粗さを向上させる念めには、砥石回転方向（
第１０図の矢印方向）、に沿って砥石表面を見た場合、
第１１図に）及び（ロ）に示すように、砥粒４が重なり
合う必要がある。本発明の方法ではこの砥粒４の重なシ
具合を左右する砥石軸方向の砥粒分布をレジンシートの
積層方法が決定するため、充分な配慮が必要である。

砥粒分布のコントロール： ことが従来の常識であったため、適切な切刃分布に関し
ての説は皆無である。しかし、研削に寄与する砥粒、す
なわち有効砥粒の砥石表面の分布状況についてはいくつ
かの論文が見られる。

中白−雄「研削と切削の関連」機械の研究第２３巻、第
５号（１９７１）Ｐｌフ４−によれば、研削に実際に寄
与している砥粒の砥石表面に存在する砥粒全体に占める
割合は２％ｔｌどじかなく、残りの９８％は無効切刃と
いうことである。また、ここが最も注目すべき点と考え
られるが、砥石（ロ）転方向同一周上での砥粒間隔、連
続切刃間隔はおよそｌｏｏｍ程にもなるということであ
る。

本発明は、このような研削砥石の砥粒分布を有効にコン
トロールし、無効切刃の可及的排除及び研削性能の向上
を可能とするものである。

砥粒分布のコン）ｏ−ルは、前記し友ように一次元的、
２次元的及び３次元的に可能である。

まず、−次元的なコントロールなしては砥石の回転方向
（円周方向）の分布があり、これはわれる。例えば、第
５図に示すようなパターンの場合、砥粒は細回路３′上
に回転方向に一定の間隔を置いて配置されることになり
、レジンシートの積層をランダムに行なっても、各細回
路３′間の間隔の設定により砥粒分布の一次元的コント
ロールができる。

第６図に示すパターンの場合、上記回転方向の分布の他
に半径方向の分布も加味されており、２次元的な４ＩＣ
素を帯びている。！＠７図に示すパターンの場合、回転
方向及び半径方向の両方の分布となり、２次元的な砥粒
分布のコントロールが可能となる。

２次元的な砥粒分布の要素としては、上記回転方向の分
布、半径方向の分布の他に、レジンシートの厚さも加わ
る。すなわち、レジンシートの厚さく砥粒固着レジンシ
ートと充填用レジンシートの合計厚さ）に応じて、砥石
の外周面において軸方向に一定の間隔で砥粒が分布する
ことになる。

上記半径方向の砥粒分布、回転方向の砥粒分布、レジン
シートの厚さの各要素の組合せにより２次元的に砥粒分
布をコントロールでき、また上記全ての要素の組合せに
より３次元的砥粒分布のコントロールが可能となる。

３次元的分布の資素としては、上記レジンシートの厚ぢ
の他に、各砥粒固定レジンシート層の積層の際の回転角
度がある。すなわち、積層の際に砥粒固定レジ／シート
を少しずつ回転させて積層することＫより、積層方向（
軸方向）の砥粒分布のコントロールもできる＠従って、
前記した砥粒固定レジンシート面上での半径方向の砥粒
分布、回転方向の砥粒分布と共に積層方向の砥粒分布に
より、３次元的な砥粒分布のコントロールが可能となる
。

先にも指摘したように、重要な砥石の研削面（外周面）
における砥粒分布（砥石回転方向と軸方向の砥粒分布）
の−例を第１２図に模式的に示す。矢印方向が砥石回転
方向である。本発明者の研究によると、砥石回転方向の
砥粒間隔（１寸法）は２５■以下、軸方向の砥粒間隔（
Ｃ寸法）は１■以下が研削性能上好都合であることが判
明した。前記したように、１寸法は回転方向の砥粒分布
により、−寸法は積層方向の砥粒分布（積層の際の各砥
粒固定レジンシートの回転角度）によりコントロールで
きる。

本発明の方法は、ダイヤモンド、立方晶窒化硼素等の超
砥粒の他、一般砥粒（アルミナ系、カーボランダム系砥
粒）についても適用可能である。ところが、切刃形状の
ランダム性についてまでは本発明の方法は対応できない
。しかし、一般砥粒と比較し、超砥粒は八面体結晶など
原子構造に従った砥粒形状を持つ砥粒の比率が高く、こ
の点でのランダム性は少ない。ま九、砥粒表面状態の時
間的変化は、砥粒硬度が高く、砥粒摩耗が著しく少ない
ことから、超砥粒砥石では殆んど無視できるものと考え
られる。従って、本発明の方法は、超砥粒に適用した場
合に本発明の効果を超えたさらに大きな意義が見い出さ
れるので、超砥粒に最も好適に適用できる。

以上のように、本発明の砥石の製造法は、レジンシート
表面への砥粒固定位置を規制する粘着性層のパターンの
作成、該パターンに従った砥粒の粘着物による固定、及
び一定則に従って積層された砥粒固定レジンシート積層
体の温間加圧成形から基本的に構成される次め、これま
でランダムな切刃分布を持つことが常識とされてき次研
削砥石の砥粒切刃分布を任意にコントロールすることが
でき、その研削使用面内にて任意の２次元的分布を有す
る砥石を製造できる。

従って、超砥粒砥石において高価格の要因となっていた
無効砥粒を減少でき、これら砥石を安価なものとするだ
けでなく、これまで定量的に把握、変更できなかった砥
石性能を安置化できる。

以下、本発明の製造法の具体的な一例を示して本発明の
理鱗の一助に供するが、本発明が下記実施例により何ら
限定されるものでないことはもとよりであり、レジンシ
ートを用いたレジン砥石の他に、例えばメタールシート
を砥粒固定シートとして用いてメタルボンド砥石にも同
様に適用できる。

実施例 フェノール樹脂と粒度＄１５００のＳｉＣ粉を１：１（
重量比）の割合で混入し、これに若干量の溶剤（トルエ
ン、メチルエチルケトン）を加え、さらに混合した。こ
れを剥離紙の上に塗布し、剥離紙表面と一定の間隔てへ
うがけし、所定の厚みを与えると同時に平滑化し、１０
０〜１５０℃の乾燥温度で約５分間乾燥した。このよう
にして得られた約０．１鴫の厚さのレジンシートを、第
１図に示すようなドーナツ状（内周径１５０ｆｉ、内外
周差５　ｔｍ　）に裁断し次。

以上のようにして作成し次レジンシート表面に、パター
ン形状を切抜いた板厚α２ｗｍの鋼板を重ね、その上か
ら合成ゴムを主成分とした粘着剤を噴き付け、レジンシ
ート上にパターンを形成した。上記レジンシート粘着剤
上に砥粒をばらまき、粘着剤の上身外の砥粒を落とした
。

その砥粒固定レジンシートを砥粒床固定のレジンシート
と共に交互に成型金型内に積層し、４００勢−の圧力を
加え、１５０〜２００℃に保持した。保持時間は約１時
間で、この間数回、ガス抜きのため除圧を行なった。本
性で製作した砥材要部は通常の方法でアルミニウム本体
部と接合、仕上げし砥石とした。

このようにして裏作された砥石を、研削速度＋ｂｏｏｍ
／ｍｉｎ　、ワーク速度（□　ｍ　／ｍｉｎ　、切込み
Ｉｏ、３Ｑμｍ　の条件で平面研削を行なったところ、
良好な研削性能を示した。

発明の効果 一定則に従った砥粒分布を確保できると共に、パターン
は安価な粘着性インクによって印刷やスプレーによる噴
きつけのみで一工程ででき、パターン製作が安価にしか
も簡単にできる。

ま念、砥粒は粘着性層の粘着物で固定するので、短時間
に固定できて砥石の製造時間を短くできると共に、砥粒
を非導電体に限定する必要がなく任意の材質の砥粒を利
用できる。

砥粒固定シートは伺ら処理をしなくとも良いので、処理
による劣化などが生じない。

また、パターンが多少断線しても砥粒を確実に固定でき
るから、パターンの線幅を細くできるので砥粒分布のコ
ントロールが容易となる。

【図面の簡単な説明】

、ｉｇ１図は平砥石に使用されるレジンシートの４２図
、第３図、第４図は粘着性層を形成する装置の正面図、
平面図及び形成され次粘着性層の平面図、第５図乃至第
７図は第１図に示すレジ／シート表面に形成された粘着
性層の各種パターンの例を示す平面図、第６図は粘着性
層のパターンの上への砥粒の固定状態を示す概略説明図
、第９図は温間加圧成形の概略説明図、第１０図は砥粒
固定レジンシート積層体の斜視図、第１１図（イ）は第
１０図に示す積層体の外周面の平面図、第１１図（ロ）
は第１１図に）のＸ−ｘ矢視図、第１２図は砥石の研削
面における砥粒分布の一例を示す模式図である。 １・・・レジンシート、３・・・粘着層、４・・・砥粒
、７・・・元部用レジ／シート、８・・・成形用金型。 第１図 第３図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所定形状の砥粒固定シートの表面に砥粒固定位置を規制
   するパターンを粘着性層により形成し、該粘着性層のパ
   ターンが形成された砥粒固定シートの上に砥粒をばらま
   く等の方法によつて上記砥粒固定シート表面の粘着性層
   のパターンに砥粒を粘着物により固定し、その砥粒固定
   シートを一定則に従つて積層し、これを温間加圧成形す
   ることを特徴とする砥石の製造法。