WO1997025184A1

WO1997025184A1 - Outil superabrasif et son procede de fabrication

Info

Publication number: WO1997025184A1
Application number: PCT/JP1997/000009
Authority: WO
Inventors: Akio Hara; Masaaki Yamanaka; Hideo Oshita; Kenji Fukushima; Susumu Furuta; Hideo Moribayashi
Original assignee: Osaka Diamond Industrial Co., Ltd.
Priority date: 1996-01-09
Filing date: 1997-01-06
Publication date: 1997-07-17
Also published as: TW348094B

Description

明細書超砥粒工具及びその製造方法技術分野

本発明は金属、セラミックス、ガラス、プラスチックスなどの各種材料の研削加工に用いられる超砥粒工具、特に電子、光学或は通信用の部材、部品の鏡面仕上げなど、高品位な研削面の加工に適合する高精度超砥粒回転砥石に関する。背景技術

従来、 S i ウェハ、ビデオデスクなどの電子部品や、精密レンズ、ポリゴンミラーなどの光学部品の高品位な仕上げ面は、ダイヤモンドホイールのような固定砥粒による研削加工後、更に遊離砥粒によるラッピングゃポリシングを施して形成するのが一般的であった。

それは仕上げ能率としては、固定砥粒により一挙に研削仕上げすることが勝っていることが明かであるが、次のような実施困難な問題がある力、らである。

即ち、高品位の研削加工を実現するには固定する砥粒としては # 3000 〜 800 (平均粒径 5 ！〜 20 / m ) と、細粒のものを用いたものが必要であるが、このような細粒の砥石は、砥粒の突き出し高さが僅少で目詰りが激しく、円滑な研削を継続することが出来ない。またドレッシングなどにより突き出し高さを大きくしょうとすれば、砥粒の保持力が低下し、やはり実用に供し得なくなるからである。

また上記のような高品位な鏡面に仕上げる場合に限らなくても、高精度な研削加工を施すためのダイヤモンドゃ立方晶窒化ほう素（C B N ) などの超砥粒を固定してなる回転砥石においては、各固定超砥粒の結合材層よりの突き出し高さ端、即ち切れ刃先端位置が、要求される被削材形状に対応する砥石の所定形状基準線に対して、バラツキの少ないことが要求される。

このため、従来から砥面をダイヤモンドホイール或は一般砥石でツル一イングして、砥面形状を整える方法が用いられていた。

またさらに、切れ刃先端位置が整うのみでなく、切り屑の生成、排出を良好とするため、砥粒の結合材層からの砥粒の突き出し高さを大とすることや、結合材層の砥粒の保持力を大として工具寿命を長くすることも求められている。

この砥粒の突き出し高さを得るために、結合材層の表面部を除去するドレツシングと呼ばれる作業が用いられている。

この作業としては、砥面を一般砥石や遊離砥粒を用いて機械的に擦過する方法や放電、電解、エッチングなどの電気化学的な方法が知られている。上記ツル一イング後ドレッシングを施し、更に第 2のツル一イングを行なって、超砥粒の最外端部である切れ刃高さを揃える方法が特開平 5— 1 6 0 7 0号によって提案されている。

また特公昭 5 6— 4 2 4 3 0号には、前記従来の砥面の加工過程で生じる歪や変形を防ぎ、切れ刃先端位置を整えるため、超砥粒を複数の金属メツキ層によって金属素板上に固着し、更に該金厲メツキ層上に基台を積層した後、上記金属素板と金属メツキ層の一つを溶解除去して、超砥粒層を形成する方法が提案されている。

従来のツルーィング方法により砥粒切れ刃先端位置を揃える方法は、特殊な技能が必要な上多くの時間を要し、また専用の設備が必要であり、特に超砥粒工具の砥面が円弧状など非平面である総形形状の場合、実施が難かしい。また、この場合の各砥粒切れ刃の所定形状基準線に対する先端位置のバラツキ精度は、あまり高くすることができず、上記提案の第 2のツルーィングを行う方法によって漸く 1 a mから 0.5 m程度である。さらにこれらのツル一イング方法によると、何らかの方法で超砥粒自体を加工しツル一イングするため、超砥粒切れ刃は平坦化しまたダメージを受け、その結果、工具の切れ味が低下すると共に使用できる期間も短くなる。

他方従来のドレツシング方法により砥粒突き出し高さを得る方法は、均一な突き出しが得られにくい、大きな突き出し高さを得ようとすると砥粒保持力が低くなる、特殊な設備が必要など、多くの欠点を持っている。

また前記提案は、それぞれ秀れたものであるが、実際実施に当っては、熟練を要する作業が多く、高品位の研削面を形成する砥石の工業生産方法としては必らずしも充分とは言い難い。

従って、本発明の目的は、鏡面のような極めて高品位の仕上げ面を、固定砥粒によって加工することのできる超砥粒砥石を得ることを第一の目的とする。そしてその目的を達するため、砥面の超砥粒が未加工の状態、即ちツル一イング或はならし加工を施さない状態で、均一に突き出して有効砥粒数が多く、しかも充分な砥粒空間を持って、強固に保持され、切れ味、精度共に高い特性を有する超砥粒工具並びに該工具を容易に製造する方法を提供しょうとするものである。発明の開示

この目的を達成するため、本発明における回転する円板状台金の外縁即ちストレートタイプホイールにおける外周端面、又は力ップタイプホィ一ルにおける外周側面、に形成する超砥粒層の砥粒は、平均粒径が 20 〜1500 mの範囲内で略揃った粒径のものを選定し、かっこの超砥粒を金属メツキ部より略均一に突き出し、特にその切れ刃先端を未加工の状態で、所定形状基準線に対して、 3 m以内の範囲に特定したことを第 1の特徴とするものである。この特徴により、被研削面の面粗さを決定するとされる砥石表面の単位面積当りの有効刃先数（被研削面に当る砥粒の切り刃先端数、以後有効砥粒数と言う）が増加させられる。即ち本発明は、上記特徴により、用いた超砥粒の粒径及び集中度（超砥粒層中における超砥粒の容積割合）における有効砥粒数を、従来の何れのものよりも飛躍的に増大させたことを今一つの特徴とするものである。また用いる超砥粒の平均粒径を 50 mを超える粗い略揃ったものに選定した場合は、主としてチップポケッ卜となる砥粒空間（砥粒先端と砥粒を保持するメツキ部面が形成する空間から、突き出した砥粒体積をマイナスしたもの）が大きく、切り屑排除がスムーズで、切れ味が保証されることとなる。超砥粒の突き出ししない側の金属メツキ部は、台金の外縁に結合材を介して一体に結合されている。

そして、上記特徴を具えた超砥粒工具は、次の工程を具備する製造法によって容易に製作することができる。

本発明者らは、先に特願平 7 - 2 9 9 0 5 1号により、型の所用表面に 50~ 1500 mの範囲で略揃った超砥粒を単層に第 1の金属メッキで固着し、更にその上に異種の第 2の金属メツキを施した後、型と第 1の金属メツキを除いて、突き出し高さの均一な砥石を提案した。

この提案の型を用いるものはそれなりに効果を挙げているが、研削面が鏡面を要求されるような高品位研削砥石としては不充分である。即ち、型の所用表面の形状精度及び真円度並びに表面粗さを、使用する超砥粒の平均粒度と併せ、充分に吟味しておく必要があることに着目した。所用の型表面が平面形状の場合、その型精度は超硬合金バイトによる旋削加工を施してうねりを含む表面粗さ R m a X 2.2 m程度、総型バイト加工で R m a x 2.0； «m程度であり、この型を用いて上記提案のメツキ法により超砥粒層を形成しても、各超砥粒の切り刃先端のバラツキを 4 m程度以内とすることは困難である。

ここにおいて、本発明の特徴の第 3は、使用する型の所用表面の形状精度及び真円度並びに表面粗さを、使用する超砥粒の平均粒径に対応して特定したことである。

即ち超砥粒として平均粒径が 50 を超え 1500 β m以下の略揃ったものを使用する場合には、型の所用表面を超精密加工機を用いた研削加ェなどの機械加工により形状精度及び真円度を 1.5 m以内、表面粗さを Rma x 1.5 ^ m以内に仕上げたものを準備し、この仕上げ面上に超砥粒を電気メツキにより付着させて、その切り刃先端のバラツキを 3.0 /m以内とし得ることを確認した。

同時に、前記超砥粒として平均粒径が 0.5〜50 mの略揃ったものを使用する場合においては、型の所要面に金属メツキを施して、このメッキ面を機械加工して型の形状精度となる真円度を 0.8 m以内、表面粗さを 0.8 ^mRm a x以内とすることによって、切り刃先端のバラツキを 2.0 m以内とすることができることも確認した。

従って、本発明において使用する超砥粒の平均粒径としては、 0.5 ^ mより 1500 mの間において、略揃った平均粒径のものが用い得るわけであるが、極く細粒のものは前記砥粒空間の絶対値が低くなるので、 2.0 zm以上と選定した。

また極く粗粒となると砥粒価格が高くなるので、経済性の面より実用的には 1000 / m程度までが好ましい。

なお前記略揃った粒径の程度は、 J I S (日本工業規格） B 4 1 3 0 に準じる。

即ち J I Sの粒度の種類で # (メッシュ） 20/30、 #100Zl20のように規定された粒度のものは、略揃った粒径を具えていると判断した。また J I Sで規定されてない粗粒や細粒については J I Sの粒度の種類に準じて決める。

以上の略揃った粒径の超砥粒を、前記の表面精度の高い型を用いての超砥粒層の形成について具備すべき工程を述べると次の二つとなる。

その第 1は、型の所要表面に平均粒径が 0.5 〜： 1500 mの範囲内で略揃った粒径の超砥粒を導電性接着剤で単層に付着する工程と、該超砥粒を付着した型を金厲メツキ液中に浸漬して、上記各超砥粒の高さの 1 / 2以上が露出する厚さの第 1の金属メツキを施す工程と、上記金属メッキ上に各超砥粒が完全に埋没する厚さの第 1の金属メツキとは異なる第 2の金属メツキを施す工程と、上記メツキにより固着された超砥粒層から型を除去する工程と、前記第 2の金属メツキ部と台金外縁とを結合材を介して一体に結合する工程と、前記超砥粒層の第 1の金厲メツキをエッチングにより除去して超砥粒を均一に露出する工程と、を具備することである。なお、上記メツキにより固着された超砥粒層から型を除去する工程は、第 2の金厲メツキ部と台金外縁とを結合材を用いて結合する工程を経た後に行うことも出来る。

その第 2は、金型を平均粒径が 20〜： 1500 mの範囲内で略揃った粒径の超砥粒を含む金属メツキ液中に浸漬して、上記各超砥粒の高さの 1 / 2以上が露出する厚さの第 1の金属メツキを施す工程を経た後、前記第 2の金属メツキ以下同様の工程を具備せしめる方法である。図面の簡単な説明

図 1は、ストレートタイプダイヤモンドホイールの実施例の構成を示す縦断側面からの説明図である。

図 2 A、 Bは実施例の製造工程を説明する超砥粒層部分断面の概念図で、 Aは型の内壁面に超砥粒をメツキで固着した状態、 Bは該メツキ部を台金外縁に結合材で結合し、型は除去されている状態を示す。

図 3は別の実施例におけるメツキ方法を説明するメツキ装置の概念図である。

図 4はダイヤモンド粒子がメツキ部から突出した状態を示し、 A図はダイヤモンド粒子近傍のメツキ部が隆起した状態の断面図、 B図はダイャモンド粒子近傍のメツキ部が後退した状態の断面図、 C図は A図の保持状態を形成する途中段階の断面図である。

図 5 A及び Bは力ップタイプダイヤモンドホイールの実施例の構成を示す縦断側面からの説明図及び超砥粒部層部分の拡大説明図である。図 6 A、 Bは砥面における超砥粒の突き出し高さの測定法の一例を説明するもので、 Aは用いた触針型表面粗さ測定器の触針先端の形状を示す模型図、 Bは測定データである。

図 7は力ップタイプダイヤモンドホイールを用いて加工した、加工表面の表面の粗さを示す図表である。

図 8はカップダイヤモンドホイールを用いて加工した、加工表面の平面度を示す図表である。

図 9は従来の超砥粒砥石と本発明による超砥粒砥石との、粒径と有効砥粒数との関係を示す図表である。発明を実施するための最良の形態

実施例 1

図 1は第 1の実施例としたストレー卜タイプダイヤモンドホイールの構成を示す縦断側面からの説明図である。図 2は夫々その一つの製造ェ程を示す概念図である。図 1において、天然ダイヤモンド粒子 1は粒度 # 30Z40 (平均粒径 590 で、約 1.5mm厚の N iのメツキ部 2の表面より粒径の 1/2以下である 70〜90 の高さで略均一に突き出している。

該メツキ部 2と鋼製の台金 4の外縁とは結合材 3で一体に結合した。この実施例では結合材 3を厚さ略 2 _mmの低融点合金とした。

超砥粒であるダイヤモンド粒子 1の突き出しが均一で、各粒の最外端の切り刃先端は、工具の所定形状基準線となる実施例ホイールの外径 D に対するバラツキが 2 m以内である。

従って従来のようなツルーィングは不要であるから、粒子の突き出し端は、天然ダイヤモンド独持の単数又は複数の銳利な切れ刃先と、その周辺の凹部が維持されている。この刃先の構成によって微小な切粉の流れが良く、後述の砥粒空間による研削液、研削屑の排除の向上と相俟って、切味がよい。

またこの粒子を固着する N i メツキ部 2は、図 4 Aに示すように該粒子の近傍 15がゆるむことなく充分に粒子に密着固定しているので、研削性能、寿命とも高くまた研削精度も高く維持される。なお、当実施例における工具の外径 Dは 70mm、軸孔 8の直径 Hは 35mm、厚さ Tは 22mm である。

なお上記所定基準線に対する切り刃先端のバラツキは、図 6により後で説明するような方法で測定したところ、単位長さ Lにおいて、 2.0 μ πι を外れる切れ刃先端は僅少であり、後述のようにこのもので研削試験を行なったところ、切れ味、被研削面の平面粗さ共良好であったので、バラツキの範囲は 3.0 m程度以內であれば実用性があると判断した。次に上記実施例ホイールの製造法を示す。図 2 Aにおいて、黒鉛製等のリング状型 5の所用表面に当る内壁面は超精密加工機を用い切削加工等により、真円度および円筒度共 1.5 / m以内で表面粗さは 1.5 ^ m R m a x以内に形成されている。その内壁面に # 30 40 (平均粒径 590 β m) の天然ダイヤモンド粒子 1を C u入り合成樹脂のような導電性接着剤 6で一層に散布保持し、この型をその儘または加熱して樹脂を硬化した後 C uのメツキ浴中に浸漬して、ダイヤモンド粒子 1の粒径の 1/2未満の厚さである 60〜： 100 mの C uメツキ層 7を形成する。

次いでメツキ浴を替えて、上記 C uメツキ層 7上に前記ダイヤモンド粒子 1が埋没する 1.5mm厚さの N i メツキ部 2を施す。

上記 C uメツキ及び N i メツキの夫々の条件は下記によった。

(C uメツキ）

液の組成

ピロリン酸銅 75〜： 105 g /

金属銅 26 36 g /

ピロリン酸カリ 280 370 /

アンモニア水 2 5 cc/

光沢剤 1 4 ccZ

メッキ条件

電流密度 0.2 A /dm ²

温度 45 50^oC

(N i メツキ）

液の組成

硫酸ニッケル 250 g / 1

塩化ニッケル 45 g / 1

ホウ酸 40 g / 1

光沢剤 1 g/ 1

メッキ条件

電流密度 A/d m

¾a 40 45°C 図 2 Bは、上記図 2 Aに示す N i メツキ部 2を、低融点合金よりなる結合材 3により鋼製の工具台金 4の外縁に一体に結合し、型 5を破壊除去した状態を示す。なお実施例では結合材 3の厚みは 2 mmとしたが必要により増減することができる。また型 5の除去を台金 4との結合前に行う場合もある。

上記の工程によって得た工具全体をまたはメツキ部分のみを C uのェツチング液中に浸漬して C uのメツキ層 7を溶解除去する。この際 N i メツキ部 2は溶解せず、 N i メツキ部 2によるダイヤモンド粒子 1の保持はゆるぎがなく、かつ予め設定された C uのメツキ層 7の厚みだけが完全に溶解除去されて、ダイヤモンド粒子 1の均一な突き出し量が保証される。なお、 C uのメツキ層 7の表面に導電性接着剤の樹脂の残存が認められるときは、これを加熱分解あるいは機械的に除去すればよい。実施例 2

実施例 2は、図 1のストレー卜タイプダイヤモンドホイールを前記実施例 1における製造法とは一部をかえて製造した例を示すもので、図 3 はそのダイヤモンド粒子 1をメツキ方法によって型 5に固着する方法を説明するものである。型 5は鋼を用い、超精密加工機を用い、ダイヤモンドドレッサーで精密にドレツシングした一般砥石で内壁を研削加工した。この時の形状精度となる真円度及び円筒度は 0.8 j« m以内で表円粗さは R m a x 0.8 /u m以内であった。

なお、上記のように、この実施例においては、型内壁を研削加工によって仕上げたが、例えば予め所用型内壁に N iや C uなどの非鉄金属や合金を被着しておき、その被着表面を超精密加工機を用いて切削加工するなど、機械加工を施して所要の型精度を得ることもできる。この型 5をメツキ装置 10内で支持台 13の上に設置する。装置内には前記組成の C uメツキ液 11を満たし、同メツキ液中に浮遊するように平均粒径 200 mの天然ダイヤモンド粒子 1を散布する。ダイヤモンド粒子 1が型 5の内周に集中するようにかご 14を型 5の中心部に配置した。そして、 C u陽極 12を介して通電することにより、該粒子 1が型 5のリング状内壁に接した状態で C uメツキ層 7が生成され、その層によって該粒子 1 の型 5内壁への固着が進行する。この固着は遠心力を利用するとよいので、装置を回転することが好ましい。

この際 C uメツキ層 7の生成厚みは、前記粒子の平均粒径の少なくとも 1 Z 2未満の範囲に止めることが重要であり、当実施例では厚み 70 とした。これにより、ダイヤモンド粒子 1は型 5の内周壁面上に一層だけの単層として固着される。

上記 C uメツキ層 7形成後は、前記実施例 1の製造方法の場合と同ように、メツキ槽を N iメツキ槽に替えて、図 2 A、 Bに示すように C u メツキ層 7上に N i メツキを形成する。この N i メツキ部 2は上記粒子 1を確実に保持し、後述する台金 4との結合をよくするため、上記粒子 1が完全に埋没する厚さ以上にする必要があり、この実施例では 1.5mm とした。このメツキが終った時点で、型 5を切削などで除去してもよいが本実施例では次の工程によった。

2層のメツキを施した型 5をメツキ槽より取出し、所要の洗滌を施した後、予め準備された軸孔 8を有する鋼製環状の台金 4を型 5のリング内に挿通する。

そして、該台金 4の外周と型 5の内周壁面に形成されている N i メッキ部 2との隙間に、低融点金属よりなる溶融した結合材 3を流し込んで、一体に結合する。実施例における隙間は 2 mmである。

次いで、台金 4の軸孔 8を旋盤の回転軸に装着して、最外周の型 5を切削除去し、 C uメツキ層 7を露出させた。この露出メツキ層 7を前記同様のエッチング処理により完全に除去して図 1に示すような第 1の実施例と同ようなストレー卜タイプのダイヤモンドホイールを完成した。実施例 3

図 5 A、 Bは第 3の実施例のカップタイプダイヤモンドホイールを示すもので、ホイール径 Dは I50 m m、超砥粒層の幅 Wは 3 m mである。ホイール厚 Tは 25 m mで、 Kが所定形状基準線となる。基準線 Kに対し、平均粒径 30 mの天然ダイヤモンド粒子 1の切れ刃先端のバラツキは、 2.0 m以內であり、かつ N i メツキ部 2からは約 5 m均一に突き出している。

このホイールの製造は実施例 1 と同様の手段を用いたが、砥粒層をメツキして形成するのに用いる型の所用表面は、平面状となるので、メッキ液中でのダイヤモンド粒子の型所用表面への散布は容易である。

従って型の所用表面の形状精度並びに表面粗さをよりなめらかにし、この面に固着する超砥粒の切れ刃先端のバラツキをより小さくするために、型の材質並びに加工の選択や、その表面の仕上げに留意することが重要である。因みに対応面を研削加工して形状精度 0.8 以内、表面粗さ R m a x 0.6 μ π以内に仕上げたものを使用し、ダイヤモンド粒子 1 も平均粒径が、 6 m、 18 β 30 m、 46 mの各々について試作した。

上記各試作例による超砥粒ホィ一ルを用いて、下記正面研削を行つたところ、被削材の研削表面は、図 7及び図 8に示す通りで、非常に良好なものであった。

これは、切れ刃先端のバラツキをより小さくしたことにより、研削表面を鏡面のように高品位にし得る有効砥粒数が、従来の砥石に比し、飛躍的に増大されているためと考えられる。被削材ガラス（BK 7 )

(加工条件）サイズ 30mm W X 60mm L X 15mm H ホイール回転数 5700 rpm

被削材回転数 30 rpm

切込み速度 0.3 β m/min

研削液 J I S W2種 1 %溶液

上記において、超砥粒の平均粒径 6 «mを使用したものは、表面粗さが 10 ^^ 111 3 、平面度が 150 n mと、従来のホイールと比べて 1桁良好であつたが、目詰まりのため継続して研削しにくく実用性に乏しいと判断された。これは有効砥粒数は増大しているが、砥粒の突き出し高さの絶対値が粒径に従って小さくなつているため、チップポケッ卜の作用をする砥粒空間の絶対量が小さ過ぎるためと考えられる。また、表面粗さは平均粒径が小さくなる程細かくなつたが、平面度は粒径により大きく変化しなかった。

従って、許される研削面の表面粗さ、平面度の範囲において、使用超砥粒の粒径は粗い方が、研削能率を高くすることができる。別に、超砥粒として、平均粒径 46 mの天然ダイヤモンドを使用し、外径 200mm、砥粒層の幅 5 mmの力ップ型ホイールを上記方法で製作し、下記条件で単結晶 S i円盤を縦軸往復クリープフィ一ド研削を行った。

被削材結日日 o 1

サイズ Φ 150mm X 10mm T

(加工条件）

ホイール回転数 5100 rpm

被削材送り速度 15mm/ min

切込み速度 0.5 βτα/ min

研削液 J I S W2種 2 %溶液被削材の研削表面の表面粗さは 6 n m R a、平面度は 100 n mと極めて良好な加工結果が得られた。上記各実施例の記載によっても了解されるように本発明による工具は、ツル一イング等の加工を施さなくても、各超砥粒の切れ刃先端の位置は、所定基準線に対しバラツキが少なく、かつドレツシングを施さなくても、超砥粒が均一に突き出して形成されているので、切れ刃は銳利で高い研削性能と研削精度を示すことができる。

また既に説明したように、上記超砥粒の最外端即ち所用形状基準線となる各超砥粒の切れ刃先端は、所用面の形状精度並びにその表面粗さを特定した型を使用して、メツキとエッチングによって形成されるので、極めて容易にかつ確実に行われる。

従って、上記超砥粒の切れ刃先端の基準線との差は、粗粒のものでも以内で 2.0 ^ m程度、微粒のものにおいては 2.0 / m以内で 1.5 m程度とすることができる。

この結果、被研削面の面粗さを決定されるとも言われる砥石表面の単位面積あたりの有効砥粒数は、図 9に示すように、従来の超砥粒砥石（従来ホイール）に比し、本発明の超砥粒砥石（U Pホイール）が飛躍的に増大されるのである。

即ち本発明による図 9中四角の黒点で示す U Pホイールは、粗粒を用いた充分な砥粒保持力を有するものであるが、その有効砥粒数は、図中丸の黒点で示す従来の細粒を用いた砥粒保持力は弱いが有効砥粒数の多いものと同等である。しかも粗粒を用いたものであるから、前記のように砥粒の金属メツキ部からの突き出し高さが大で、主として研削時のチップポケッ卜を形成する砥粒空間の絶対量が大きく、研削屑や、研削液の流れがよいので切れ味がよく、高品位の研削を継続して行うことが出来る。

また第 1と第 2の金属メツキの工程を経て製作した工具のダイヤモンド粒子は、 C uメツキ層の厚みだけ完全に突き出る。この粒子を保持する N i メツキ部は、 C uメツキに比しエッチング除去されにくいので、 C uメツキのみの除去は完全に行われ、粒子を取りかこむ粒子周辺の N i メツキが溶出することがないので、粒子の保持が充分で、その突き出し量も C uメツキ層厚の設定通り均一に行うことができる。

さらに、超砥粒工具としては、図 4 Aに示すように、超砥粒粒子 1の N iメツキ部 2による結合状態は粒子近傍 15のみ、結合部高さが高いのが望ましい。これにより、粒子の高い保持力と大量の加工屑を収容 - 排出できる十分な粒子の突き出し量が得られる。一般的に、非導電性材料である超砥粒粒子をメツキにより保持しょうとすると、電気的特性より図 4 Bに示すように、粒子近傍 15のみ、メツキ表面高さが逆に低くなる。

ところ力本発明法によると図 4 Cに示すように、第 1の C uメツキ層 7において低くなつたダイヤモンド粒子 1の近傍 15は、第 2の N iのメツキ部 2の形成において逆に高くなり、上記 C uメツキ層 7は後でェツチング除去されるので、結局本発明法で製作された工具は図 4 Aに示すような理想的な粒子の結合状態が得られることになる。

なお、上記実施例においては、メツキ、エッチングの容易な C uを第 1のメツキ層、メツキが容易で耐食性、保持力の強い N iを第 2のメッキ部としたものについて示したが、必要によっては、第 1のメツキ層として A gを用いるか、メツキ層の一方または相方を Z n、 C r、 C oなどと組替えて実施することも可能である。また結合材 3も金属のものについて示したが、合成樹脂の結合材を用いることも可能であり、台金 4 をアルミニウム合金等他の材質で形成することもできる。超砥粒としては記載の天然ダイヤモンド粒子が鋭利な切り刃を構成する上で好ましいが、人造ダイヤモンド粒子でも使用可能であり、また C B N粒子等も用いられる。

なお、型にメツキされる金属としても、実施例の C uの外、 N i、 A g、 Z n、 C r、 C oなどの単金属あるいは合金など各種のものが用いられることは言うまでもない。

最後となったが、本発明者らが砥面における超砥粒の突き出し高さを測定した方法を図 6によって説明する。

図 6 Aは、測定に用いた触針型表面粗さ測定器の触針の形状を示すもので、先端角 Fが 60° 、先端半径 Rが 5 m、幅 Gは 50 mである。この触針を # 100/120 のダイヤモンド粒子を用いた本発明砥石の砥面に接触させ、砥石を超低速で回転させて測定した結果を図 6 Bに示す。図 6 Bにおいて、 Kは 50 m幅の触針が単位長さ L ( 5 mm) において検出した突き出し高さの最も高い位置を示す線で、これがこの砥石の所定基準線となる。図は垂直 5000倍、水平 20倍で示されているが、各砥粒の突き出し先端は、 Kよりマイナス 2 mの範囲に大半が入り、マィナス 3 mを外れるものは稀である。マイナス 3 mを外れるものは、触針が超砥粒の中心をそれた部分を通ったものを示すと考えられる。なお上記 Kは、砥石製造に当って予め型表面、使用砥粒径、メツキ条件などを設計しておくことによって定めることができる。産業上の利用可能性

以上のように、本発明の超砥粒工具の砥面は、平均粒径が 20〜： 1500 mの範囲内で略揃った粒径の超砥粒を、その突き出し切り刃先端の位置が所定形状基準線に対して土 3.0 μ πι以内の範囲に入るようにして、単位面積当りの有効砥粒数を極めて多くし、かつ各超砥粒の金属メツキ部によりの突き出し高さをメツキとエッチングにより大きくして、砥粒空間を大としてあるので、従来遊離砥粒を用いてラッピングゃポリシングによって仕上げていた鏡面のような高品位な仕上げを、固定砥粒による本発明工具で行うことが可能である。

また、鏡面には至らなくても高精度の研削面を切れ味よく、高速度で継続して行うことができる。

他方本発明の砥粒工具の製作は、予め仕上げ加工された型を用いた複層メツキと、結合材による台金との結合と、複層メツキ中の単層のエツチングにより行なわれるものであるから、予め設定した寸法構成通りに、容易に製作することができる。

即ち本発明の固定砥粒による研削仕上げは、従来の遊離砥粒によるラッビングやポリシングに比し、効率がよく管理もしゃすく、またその固定砥粒の製作も容易で、工業生産に適し経済的である。

Claims

請求の範囲

1 . 台金の外縁に超砥粒層を有する工具において、この超砥粒層は、台金の外縁に形成された金属メツキ部と、この金厲メツキ部中に一層に ί 並んで保持された超砥粒とを具え、この超砥粒は、平均粒径が 20〜： 1500 の範囲内で略揃った粒径を有し、かつ各超砥粒の粒径の 1ノ 2未満の高さは金属メツキ部の外面より突き出して切れ刃を形成し、その突き出し切れ刃先端の所定形状基準線に対するバラツキは、未加工の状態で 3 m以内であることにより、用いた超砥粒の粒径及び集中度における有効砥粒数が増加され、かつ砥粒空間が形成されていることを特徴とする超砥粒工具。

2 . 超砥粒は天然ダイヤモンド粒であることを特徴とする請求項 1記載の超砥粒工具。

3 . 鏡面加工用砥石として用いられることを特徴とする請求項 1記載の超砥粒工具。

4 . 鏡面加工用砥石として用いられることを特徴とする請求項 2記載の超砥粒工具。

5 . 型の所用表面を、形状精度および真円度を 1.5 m以内、表面粗さを 1.5 / m R m a X以内に仕上げる工程と、この型の表面に、平均粒径が 20 m以上 1500 m以下の範囲で略揃った粒径の超砥粒を保持し、5 厚さがこの超砥粒の平均粒径の 1 / 2未満である第 1の金属メツキを施す工程と、第 1の金属メツキ上に、各超砥粒が完全に埋没する厚さで、第 1の金属メツキとは異なる材質の第 2の金属メツキを施す工程と、第 2の金属メツキと台金とを結合材料を介して一体に結合する工程と、遅くとも前記の結合する工程の後に型を除去する工程と、第 1の金属メッキをエッチングにより除去して超砥粒を均一に突き出させる工程とを具備してなることを特徴とする超砥粒工具の製造方法。

6 . 第 1の金属メツキを施す工程は、型の表面に超砥粒を導電性接着剤で付着させる工程と、この超砥粒の付着された型を金厲メツキ液中に浸漬する工程とを具えることを特徴とする請求項 5記載の超砥粒工具の製造方法。

7 . 第 1の金厲メツキを施す工程は、超砥粒を含むメツキ液に型を浸漬する工程を具えることを特徴とする請求項 5記載の超砥粒工具の製造方法。