WO1998014307A1

WO1998014307A1 - Outil superabrasif et son procede de fabrication

Info

Publication number: WO1998014307A1
Application number: PCT/JP1997/003369
Authority: WO
Inventors: Kosuke Mitsui; Toshio Fukunishi; Kazunori Kadomura; Yukio Shimizu; Yoshio Kouta; Masaaki Yamanaka; Akio Hara
Original assignee: Osaka Diamond Industrial Co.
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1997-09-24
Publication date: 1998-04-09
Also published as: EP0870578A1; US6312324B1; KR100293863B1; EP0870578A4; KR19990071674A

Description

明細書超砥粒工具とその製造方法技術分野

この発明は、一般的には超砥粒を結合材等によつて保持した超砥粒層を有する超砥粒工具とその製造方法に関するものである。より特定的には、この発明は、超砥粒砥石、超砥粒ドレッサー、超砥粒ラップ定盤などの超砥粒工具とその製造方法に関するものである。超砥粒砥石としては、ダイヤモンド、立方晶窒化硼素 ( C B N) 等の超砥粒を用いた砥石が举げられる。超砥粒ドレッサーは、研削盤等に取付けられた、 WA、 G C ( J I Sの型式）等の在来砥石またはビトリファィドポンド C B N砥石等を高精度にドレッシングするのに利用されるダイヤモンドロ一タリドレッサーが挙げられる。超砥粒ラップ定盤としては、シリコンゥェノ、、セラミックス、光学ガラス、超硬合金、サーメッ卜、金属材料などのラッピング加工に用いられるダイヤモンドラップ定盤が挙げられる。背景技術

まず、超砥粒工具の 1種である超砥粒砥石としては、ダイヤモンド、 C B Nなどの超砥粒を、メタル、レジンまたはビトリフアイドで結合したものが知られている。また、超砥粒を単層に保持した形の超砥粒砥石としては、超砥粒を電気めつき法によって基台（台金）の上に保持して固定したものが知られている。このような超砥粒砥石は電着超砥粒砥石と呼ばれ、通常、超砥粒が互いに接触する程度に台金の上に固着されているため、この砥石を用いて行なわれる研削の目的によっては集中度が高すぎる場合がある。この対策としては、（1 ) 砥石の砥面に研削溝を設ける、（2 ) 台金に局部的に絶縁塗料を塗るなどの方法で局部的に電気めつきを妨げ、砥面に超砥粒のない部分を局部的に形成する、等の方法で研削液の流れを良好にしたり、切粉を排除するための手段が採用されている。

一方、めっき層の厚みは、超砥粒の保持力を確保するために超砥粒の直径の 1 / 2以上とされている。上述のような電着超砥粒砥石に対して、超砥粒がろぅ材層によって台金の上に固着された超砥粒砥石が知られている。たとえば、ダイヤモンド砥粒については、ニッケルとコバルトとクロムとからなる合金、または銀と銅とチタンとからなる合金が、ダイヤモンド砥粒の表面を容易に濡らす特性を利用して、この合金を用いてダイヤモンド砥粒を台金の上に直接固着するという、いわゆるろう付け方法も知られている。

さらに、高精度でかつ高品位の加工を達成するための砥石として、微細なダイャモンド粒子を用いたポーラスレジンボンド砥石が提案されている。この砥石ではポーラス部によってチップポケッ卜の増加等が図られている。

被研削面の面粗さは、砥石の単位表面積当りの有効砥粒数によって決定されるとされている。しカゝし、砥粒の粒径と集中度に対して有効砥粒数をどのようにして把握するかは必ずしも明確ではなく、砥粒の粒径の大小によって次のような問題があった。

比較的粒径の大きな砥粒、すなわち粗粒を用いた砥石では、砥粒の保持力が強く、砥粒の脱落が少なく、研削液の流れも良好である。しかしながら、被研削面の精度は低く、その面粗さが大きい。一方、比較的粒径の小さい砥粒、すなわち細粒を用いた砥石では、被研削面の精度を高くし、その面粗さを小さくすることは可能である。しかしながら、砥粒の保持力が弱く、砥粒の脱落が多く、研削液の流れも悪い。このため、細粒を用いた砥石では、研削性能が低く、砥粒が少し摩耗するだけで研削不可能となり、砥石の寿命が短い。

次に、超砥粒工具の 1種であるダイヤモンド口一タリドレッサーとしては、たとえば特開昭 5 9 - 4 7 1 6 2号公報に開示されているように、ダイヤモンド砥粒を円筒形の基台の外周面に単層で固着したものがよく知られている。

また、別のダイヤモンドロータリドレッサーの例としては、特公平 1— 2 2 1 1 5号公報に開示されているものが知られている。これらのダイヤモンドロータリドレッサーは、作用する幅が広く、高精度に WA、 G C ( J I Sの型式）等の在来砥石または C B N砥石等をドレッシングするのに用いられる。ダイヤモンド粒を密に基台の上に固着し、ダイヤモンド粒の先端部をツル一イングしてドレツシングに作用する面を平坦面にしてドレッシング精度を向上させる手段がダイヤモンドロータリドレッサーにおいて採用されている。

ところが、ダイヤモンド粒の先端部に平坦面が形成されることにより、ダイヤモンド口一タリドレッサーの切れ味が低下する。このため、 WA、 G C等の在来砥石または C B N砥石等をドレッシングする際のドレッシング抵抗が大きくなる。その結果、ドレッシング時に振動が発生し、その振動が砥石の整形精度、すなわち砥石への転写精度に悪影響を及ぼす等の問題があった。

また、超砥粒工具の 1種として超砥粒ラップ定盤がある。最近、半導体装置における高集積化や金属加工、セラミックス加工における超精密化などの急速な技術革新により、ラッビング加工において被加工物の平面度と平行度の高精度化が要求されている。この加工に用いられるラッピングマシンの精度だけでなく、ラップ定盤に対する精度、特性などの要求も高度になってきている。

ラッビング加工とは、ラップ定盤と工作物の問にラップ液に混合した遊離砥粒を供給して、ラップ定盤と工作物に圧力を加えながらすり合わせ、遊離砥粒の転動作用と引つ搔き作用により工作物を削り、高精度な表面を得る加工法をいう。従来のラッピング加工に用いられるラップ定盤は踌鉄で作られている。たとえば、シリコンウェハのラッピング加工に多く用いられるものに球状黒鉛铸鉄製ラップ定盤がある。ラップ定盤には、長期間にわたって平面の精度維持が可能なこと、材料が均一で硬さにむらがないこと、工作物の表面にスクラッチを発生させる原因となる铸造欠陥がないこと、砥粒の保持能力があること等が求められる。以上の要件を満たすため、ラップ定盤の材料として铸鉄がよく用いられている。ところが、従来のラッピング加工に際しては、遊離砥粒を多く消費するため、使用済みの遊離砥粒と切粉とラップ液の混合物、すなわちスラッジが大量に発生し、作業環境の悪化と公害の発生が大きな問題となっていた。

したがって、この発明の 1つの目的は、被研削面の精度を向上させることができ、超砥粒の保持力が大きく、超砥粒の欠損や脱落が少なく、かつ研削液の流れも良好な超砥粒砥石とその製造方法を提供することである。

また、この発明のもう 1つの目的は、ドレッシング抵抗を低减させることができ、それによつてドレッシング時の振動発生を防止し、ドレッシング精度を向上させることが可能な超砥粒ドレッサーとその製造方法を提供することである。さらに、この発明の別の目的は、スラッジの発生を少なくすることができ、高精度でかつ高能率のラッビング加工を施すことが可能な超砥粒ラップ定盤とその製造方法を提供することである。

要約すれば、この発明の目的は、加工精度を向上させることが可能な、超砥粒砥石、超砥粒ドレッサー、超砥粒ラップ定盤などの超砥粒工具とその製造方法を提供することである。発明の開示

この発明に従った超砥粒工具は、基台と、基台の上に形成された超砥粒層とを備える。超砥粒層は、超砥粒と、その超砥粒を保持しかつ基台の上に固着する保持層とを含む。保持層から露出した超砥粒の表面には凹部が形成されている。凹部は溝、穴等のあらゆる形態の超砥粒表面から窪んだ部分を含む。

この発明の超砥粒工具の好ましい実施の形態によれば、保持層の表面にも凹部が形成されている。さらに好ましくは、超砥粒の表面に形成された凹部と保持層の表面に形成された凹部とは連なつて形成されている。

また、この発明の超砥粒工具の好ましい別の実施の形態によれば、凹部は、保持層から突出した超砥粒の表面に形成されている。さらに好ましくは、この突出した超砥粒の表面は平坦面を有し、その平坦面に凹部が形成されている。

さらに、この発明の超砥粒工具のもう 1つの実施の形態によれば、露出した超砥粒の表面は平坦面を有し、その平坦面が保持層の表面とほぼ同一平面を形成している。しかし、超砥粒の平坦面は、保持層の表面から少なくとも 1 0 μ m以上突出しているのが好ましい。したがって、ここで「ほぼ同一平面」とは 1 0 /i m 程度の表面高さのずれを含むものとする。この実施の形態の場合にも、保持層の表面に囬部が形成されているのが好ましい。さらに好ましくは、超砥粒の表面に形成された凹部と保持層の表面に形成された凹部とは連なつて形成されている。この発明の超砥粒工具において保持層は、好ましくはめつき層を含み、またはろう材層を含む。

この発明が対象とする超砥粒工具としては、超砥粒砥石、超砥粒ドレッサ一、超砥粒ラップ定盤等が挙げられる。この発明に従った超砥粒工具の製造方法は、その表面が部分的に露出するように超砥粒を保持しかつ固着する保持層を基台の上に形成する工程と、その保持層から露出した超砥粒の表面にレーザビームを照射することにより、凹部を形成する工程とを備える。

好ましくは、この発明の超砥粒工具の製造方法は、保持層の表面にレーザビームを照射することにより、凹部を形成する工程をさらに備える。さらに好ましくは、超砥粒の表面と保持層の表面に凹部を形成する工程は、連続してレーザビ一ムを照射することにより、保持層から露出した超砥粒の表面と保持層の表面とに連なって凹部を形成することを含む。

この発明の超砥粒工具の製造方法の別の実施の形態によれば、凹部を形成する工程は、保持層から突出した超砥粒の表面にレーザビームを照射することにより、凹部を形成することを含む。

さらにこの発明の超砥粒工具の製造方法のもう 1つの実施の形態によれば、保持層から露出した超砥粒の表面をほぼ均一に平坦化させる工程をさらに備え、レ —ザビームを照射することにより、凹部を形成する工程は、超砥粒の表面を平坦化させた後、その表面にレーザビームを照射することを含む。この場合に、好ましくは、超砥粒の表面を平坦化させる工程は、露出した超砥粒の表面が保持層の表面とほぼ同一平面を形成するように超砥粒の表面を平坦化させることを含む。さらに好ましくは、この発明の超砥粒工具の製造方法は、保持層の表面にレーザビームを照射することにより、凹部を形成する工程をさらに備え、超砥粒の表面と保持層の表面に凹部を形成する工程は、連続してレーザビ一ムを照射することにより、超砥粒の平坦化させられた表面と保持層の表面とに連なつて凹部を形成することを含む。

好ましくは、この発明の超砥粒工具の製造方法において保持層を形成する工程は、めっき層を形成すること、またはろう材層を形成することを含む。

めっき層を含む保持層を形成する工程は、以下の工程を含むのが好ましい。

( i ) 型の表面に超砥粒を導電性接着剤層によって付着させる工程。

( ϋ ) 超砥粒が付着した型を第 1の金属のめっき液に浸漬して、超砥粒の平均粒径の 1 Ζ 2未満の厚みで部分的に超砥粒の表面を被覆する第 1の金属のめつき層を形成する工程。

( iii ) 第 1の金属のめっき層の上に超砥粒を完全に被覆する厚みで第 1の金属と異なる第 2の金属のめっき層を形成する工程。

( iv) 接合材層を介在して基台に第 2の金属のめっき層を固着する工程。 ( V ) 超砥粒から型を除去する工程。

(vi ) 第 1の金属のめっき層をエッチングにより除去して超砥粒の表面を部分的に均一に露出させる工程。

上述の特徴を備えたこの発明の超砥粒工具においては、工具の種類別に以下の作用効果を達成することができる。

まず、超砥粒砥石では、切れ味や加工精度が良好になり、被研削面の精度が向上し、その面粗さを小さくすることができるとともに、砥粒の保持力を高めることができ、それにより砥粒の欠損や脱落を少なくすることができ、また研削液の流れも良好にすることができる。

超砥粒ドレッサ一では、ドレッシング抵抗を低減させることができ、切れ味や精度が向上するとともに、ドレッシング時の振動の発生を防止させることができ、ドレッシング精度を向上させることができる。特に超砥粒ドレッサーでは、砥石の肩部や端部をドレッシングする超砥粒の表面のみに凹部を形成することにより、あるいは被加工物において整形精度の要求される部分のみに対応して超砥粒の表面に凹部を形成することにより、砥石の形状に応じてドレッシング精度を高めた超砥粒ドレッサ一を構成することができる。

また、超砥粒ラップ定盤では、従来の遊離砥粒を用いた加工に代えて、固定砥粒を用いて加工が行なわれるので、スラッジの発生を少なくすることができ、さらに高精度な平面を維持することが可能となり、能率の高いラッビング加工を行なうことができる。

具体的には、この発明に従った超砥粒砥石の第 1の特徴は、従来の細粒を用いた砥石と粗粒を用いた砥石のそれぞれの長所を兼ね備え、砥粒の集中度を高めることなく有効砥粒数を増加させることが可能な、全く新しい着想に基づくものである。それを実現する方法として、本発明では、砥粒層における超砥粒の突出部を溝によって分割し、複数の砥粒端面を設ける。この方法によれば、相対的に集中度の低い、大きな超砥粒の粗粒を用い、その保持層としての結合材からの突出部を平坦面に加工し、その平坦面の上に溝を設けて超砥粒の砥面を分割して複数の砥粒端面を形成し、あたかも集中度の高い細粒の砥面のように有効砥粒数を増大することができる。用いる超砥粒が角柱形で、突出部に平坦面が最初から存在するもの、または突出部の高さが極めて均一に揃っている場合には、ツル一イングなどの平坦化加工を省略することができる。また、溝は複数本交差して設け、あたかも碁盤の目のように形成されるのが好ましい。

なお、保持層としての結合材からの超砥粒の突出部を平坦面に加工しないで超砥粒の突出した表面に溝を形成することにより、鋭利な切れ刃部分を形成することもできる。また、すべての超砥粒の突出した表面に溝を形成する必要はなく、溝が形成されていなレ、超砥粒が存在していてもよい。部分的にッルーィングなどの平坦化加ェを施した超 f 粒の突出部に溝を形成してもよい。

比較的大きな粒径の超砥粒を用レ、る場合には、その粒径がほぼ揃つたものを用いるのが好ましく、超砥粒の粒径は 5 0 μ m以上、より好ましくは、 # 2 0〜# 4 0の範囲内の粒度の超砥粒を用いることにより、より良好な効果を得ることができる。

超砥粒を保持する保持層としてめつき層を用いる場合には、超砥粒の突出量をほぼ均一に揃えて砥石を製作することにより、超砥粒の突出面を平坦に加工するのを省略することが可能となる。また、平坦化された超砥粒の突出面に形成される溝も、レーザビームの照射方法を調整することにより、その深さと幅、複数の溝が碁盤目状に交差する角度等を選択することができる。これにより、砥石の切れ味と切粉の排除とを良好にし、研削精度を高めることができる。

超砥粒を保持する保持層として用いられる結合材は、メタル、ビトリフアイドの他、レジンも用いることができる。超砥粒層が単層で形成されるので、結合力の高いメタルを結合材の材料として用いるのが好ましい。メタルは、電気めつきまたはろう付けによって形成するのが好ましい。

超砥粒の突出面を平坦に加ェする場合には、上記の結合材によつて超砥粒を基台の上に保持した後、超砥粒の突出端をツル一イングにより、その高さをほぼ均一に揃えて平坦面を形成し、各砥粒の平坦面にレ一ザビームを照射して溝を形成 P P 7 する。

上述のように、比較的粒径の大きな超砥粒によって砥面を形成するので、本来ならば、このような超砥粒の砥面を備える砥石で研削すれば、被加工面に比較的大きな表面粗さが生ずる。しかし、本発明では、超砥粒の突出高さをほぼ均一に揃えて砥粒の先端部に平坦面を形成し、あるいは超砥粒の突出面を平坦化させない状態で、その平坦面または突出面にレ一ザビームを照射して溝を形成しているので、この平坦面または突出面において多数の砥粒端面が形成される。これらの砥粒端面が切れ刃またはさらえ刃として働き、有効砥粒数を増大させる。このように構成された超砥粒砥石を用いることにより、被加工面の精度を向上させることができ、その表面粗さを小さくすることができる。

一方、砥面を形成する超砥粒の粒径が大きいので、上述のような電気めつきによる超砥粒の基台への固着、またはニッケル一コバルト一クロムを主体とする合金または銀一チタンー銅を主体とする合金を溶融させることによる、すなわちろう付けによる超砥粒の基台への固着により、安定して強固な砥面を形成することができる。ろう付けによって超砥粒を基台に固着した方が、ニッケルめっき等の電気めつきによつて超砥粒を基台に固着した場合に比べて、超砥粒を保持する保持力を高めることができる。したがって、ろう付け法によって超砥粒を固着した場合、超砥粒の突出量を大きくすることができる。その結果、ろう付け法によれば、いわゆるチップポケットを大きくすることができる。たとえば、ニッケルめつきによって超砥粒を固着する場合には、超砥粒の粒径の 5 0 %以上をニッケルめっきによって保持する必要があるのに対し、ろう付け法によれば、超砥粒の粒径の 2 0〜 3 0 %をろう材層によって保持するだけで十分な保持力を超砥粒に与えることができる。

また、粒径の大きな超砥粒の突出部と保持層の表面とによつて形成される超砥粒層の表面部分の空間は、突出部に形成された溝によって拡大される。研削による切粉は、これらの溝による切れ刃の分割によって小さくなるので、研削液の流れと切粉の排除が円滑になり、切れ味が向上する。

以上のように保持層の表面より突出した超砥粒の表面に溝を形成することにより、有効砥粒数と超砥粒層の表面部分の空間とを増大させることができることを述べたが、超砥粒の露出表面と保持層の表面とがほぼ同一の平面で平坦化された砥石においても、レ一ザビームの照射方法を調整することにより、溝の深さと幅、複数の溝によって形成される碁盤目状の交差の角度等を選択することにより、有効砥粒数を増大させることができる。この場合、使用によって砥面が平坦になつた砥石を再生利用する場合に、溝を超砥粒の露出表面と保持層の表面とに形成することによつて有効砥粒数を増大させることができ、所定の研削性能が得られるまでに砥石を再生することができる。また、上記のように構成された砥石は、必要により使用に際し、または使用の都度ドレッシングを施すことができる。

以上説明したように、本発明に従った超砥粒砥石では、比較的大きな粗粒の超砥粒を用いることができるので、保持層中への埋没深さの絶対値が微粒の超砥粒を用いた砥石よりも深い。したがって、保持層による結合度が強く、研削による超砥粒の欠損や脱落が少なレ、。

超砥粒の突出面または平坦化された露出面には溝が設けられ、あたかも微粒の超砥粒が用いられているようにほぼ均一に揃つた多数の砥粒端面が溝によって分割されて形成されているので、超砥粒の粒径 ·集中度に対して有効砥粒数が増加する。そのため、砥石の切れ味を良好にし、被研削面の精度を高めることができる。用いる超砥粒の粒径を揃え、さらに保持層の表面からの超砥粒の突出高さを揃えた場合には、それによつて有効砥粒数が増加し、さらに超砥粒の突出面にレ一ザビームを照射することによって溝を形成することにより、有効砥粒数を増加させることができる。さらに、超砥粒の突出面または平坦化された露出面にレーザビームを照射することにより、碁盤目のような規則的な、または不規則な溝を形成し、溝の本数、溝間の問隔、溝が交差する角度等を選択することにより、切れ味、研削精度にさらに優れた超砥粒砥石を提供することができる。したがって、本発明の砥石は、たとえば、電子 ·光学部品などの高品位加工において従来用いられていた遊離砥粒を用いた加工に代えて、固定砥粒を用いた加工に変更するのを促進することができる。

本発明に従った超砥粒ドレッサーでは、たとえばダイヤモンドロータリドレツサ一に固着されたダイヤモンド砥粒に溝が形成されている。すなわち、ダイヤモンドロータリドレッサーの保持層の表面から突出したダイヤモンド粒の露出表面に、または保持層の表面とほぼ同一平面にあるダイヤモンド粒の露出表面に、レ一ザビームを照射することにより、溝を形成し、ダイャモンド粒の砥面を分割する。これにより、ドレッシング時の抵抗値を低減することができ、ドレッシング時の振動の発生を防止するとともに、ドレッシング精度を一層向上させ、能率の高いドレッシング作業を行なうことができる。

本願発明者らは、上記のダイヤモンドロータリドレッサーについてさらに試作研究を重ねた結果、ダイヤモンド粒の露出面に溝を形成し、ダイヤモンド粒の突出端面または平坦化された露出端面を分割することは、必ずしもドレッサーの作用する全表面にわたって行なう必要がないことを発見した。たとえば、肩部を有する砥石のドレッシング等においては、ドレッサーの作用する表面のうち、焼けを生じゃすい砥石の肩部をドレッシングするのに作用する表面部分のみに溝を形成する。あるいは特に精度の要求される砥石の部分をドレッシングする部分については、ダイヤモンド層のツルーィング量が多く、ダイヤモンド粒の平坦部面積が増加することにより、切れ味が低下するため、この部分のみに溝を形成する。このように必要な部分のみに溝を形成するのがドレッサーの製作上、使用上最も効果的である。

本発明に従ったドレッサーにおいても、砥石と同様に、比較的大きな粗粒の超砥粒を用いることができるので、保持層による結合力が強く、研削による超砥粒の欠損や脱落が少ない。また、本発明のドレッサーにおいても、用いた砥粒の粒径 ·集中度に対して有効砥粒数が増加されているので、ドレッサーの切れ味と精度を向上させることができる。さらに、溝は、ドレッサーの作用する面にレーザビームを照射して、碁盤目のような規則的な、または不規則な形状に形成することができるので、溝の本数、溝間の間隔、溝が交差する角度等を選択することにより、切れ味と精度とをさらに高めたドレッサーを提供することができる。特に砥石の肩部や精度の要求される部分をドレッシングする部分のみに溝を形成することにより、ドレッシング時において端面焼けを生じることなく、ドレッシング時の抵抗値と振動の発生も低減することができる。

本発明に従った超砥粒ラップ定盤は、遊離砥粒を用いた加工から固定砥粒を用いた加工に変更することにより、従来の問題を解消する。固定砥粒を用いて加工することにより、スラッジの発生が極めて少なくなり、クリーンな環境での作業を可能にし、さらに長期にわたって高精度なラップ定盤の平面を維持することが可能であり、ラッピング加工作業の能率を高めることができる。このために、本発明のダイヤモンドラップ定盤に固着されたダイヤモンド粒に溝が形成されている。すなわち、ダイヤモンドラップ定盤の保持層としての結合材層の表面から突出して固着されたダイヤモンド粒の露出表面に、または保持層の表面とほぼ同一平面で露出するように固着されたダイヤモンド粒の表面にレーザビームを照射することにより溝を形成し、ダイャモンド粒の砥面を分割する。

また、この発明に従った超砥粒工具では、超砥粒の露出表面にレーザビームを照射することにより溝を形成して超砥粒の砥面を分割する代わりに、超砥粒の露出表面にレーザビームを照射することにより、 1個または 2個以上の穴を形成する。この穴の直径と深さは 2 0 μ m以上であるのが好ましく、さらに好ましくは穴の直径が 5 0 μ m以上、穴の深さが 3 0 μ m以上である。さらに、超砥粒を保持する保持層の露出表面と、超砥粒の露出表面と保持層の露出表面との間の境界とに穴が形成されているのがより好ましい。

上記の構成において、相対的に集中度の低い、粗粒の超砥粒を用いて、保持層からの露出面または突出面を平坦面に加工し、その平坦面の上に 1個または 2個以上の穴を形成して穴の周縁部が切れ刃として作用することにより、あたかも集中度の高い細粒の超砥粒を用いた砥面のように有効砥粒数を増大させることができる。用いる超砥粒が角柱形でその突出面が最初から平坦面である場合には、または超砥粒の露出面の高さが極めて均一に揃っている場合には、ツルーィング等の平坦化加工を省略してもよい。もちろん、超砥粒の露出面を平坦化させずに穴を露出面に形成してもよい。

超砥粒の露出面に形成される穴の直径が 5 0 // m以上で深さが 3 0 // m以上であることは、穴の周縁部を切れ刃として作用させるために、また切粉の排出を考慮すると必要である。比較的大きな超砥粒は、その粒径のほぼ均一に揃ったものを用いるのが好ましい。また、超砥粒の粒径は 5 0 /i m以上であるのが好ましく、 # 2 0〜 # 4 0の範囲内の粒度を選択すれば、より良好な作用効果を得ることができる。さらに、穴が超砥粒の露出部だけでなく、保持層の露出部と、超砥粒の露出部と保持層の露出部との間の境界とに形成されることにより、一層切れ味の良好な、切屑の排出に優れた超砥粒工具を得ることができる。穴は、保持層を含む超砥粒層の露出部全面に形成されているのが効果的であり、穴の開口部面積は超砥粒層の露出部の全表面積に対して 2 0 %以上であることが好ましい。

穴を超砥粒の露出面に形成した超砥粒工具によれば、穴の周縁部が切れ刃またはさらえ刃として働き、有効砥粒数を増大させたのと同様の効果が得られる。したがって、被加工面の精度を向上させることができる。また、穴は互いに孤立しているので、これらの穴の存在が起因となって、研削時に加圧力によって超砥粒工具に破損が生ずる恐れは少ないものと推定される。図面の簡単な説明

図 1は、この発明が適用されるカップ型砥石を示す斜視図である。

図 2は、この発明が適用されるカツプ型砥石を示す断面図である。

図 3は、この発明が適用されるストレート型砥石を示す斜視図である。

図 4は、この発明が適用されるストレ一ト型砥石を示す断面図である。

図 5は、この発明が適用されるロータリドレッサーを示す斜視図である。

図 6は、この発明が適用されるロータリドレッサーを示す断面図である。

図 7は、この発明が適用される肩部を備えたロータリドレッサ一を示す断面図である。

図 8は、この発明が適用される端面を備えたロータリドレッサーを示す断面図である。

図 9は、この発明が適用されるラップ定盤を示す斜視図である。

図 1 0は、この発明が適用されるラップ定盤を示す断面図である。

図 1 1は、この発明が適用されるカップ型砥石の砥面に対して法線方向にレ一ザビームを照射する場合のレーザ加工を示す模式図である。

図 1 2は、この発明が適用されるストレート型砥石またはロータリドレッサーの作用面または砥面に対して法線方向にレーザビームを照射する場合のレーザ加ェを示す模式図である。図 1 3は、この発明が適用されるストレート型砥石またはロータリドレッサーの砥面に対して接線方向と法線方向にレーザビームを照射する場合のレーザ加工を示す模式図である。

図 1 4は、この発明が適用されるラップ定盤の砥面に対して法線方向にレ一ザビームを照射する場合のレーザ加工を示す模式図である。

図 1 5〜図 2 2は、この発明に従って、保持層から超砥粒が突出している露出部に形成される溝または穴の種々の形態を示す部分断面図である。

図 2 3〜図 3 0は、この発明に従って、保持層から突出している超砥粒の露出面が平坦化され、その平坦面に形成される溝または穴の種々の形態を示す部分断面図である。

図 3 1〜図 3 8は、この発明に従って、超砥粒の露出面と保持層の露出面とが同一平面にある場合に形成される溝または穴の種々の形態を示す部分断面図である。

図 3 9〜図 4 1は、この発明に従って、超砥粒の露出面または/および保持層の露出面に形成される溝の配置を示す部分平面図である。

図 4 2は、実施例 1の超砥粒砥石において超砥粒の突出端面を示す拡大部分断面図である。

図 4 3は、実施例 1の超砥粒砥石において砥面をツル一ィング加工した後、レ —ザビームを照射する前の砥面の状態を示す顕微鏡写真である。

図 4 4は、実施例 1の超砥粒砥石においてレーザビームを照射した後の砥面の状態を示す顕微鏡写真である。

図 4 5は、実施例 2の超砥粒砥石においてツルーィング加工を施す前の縦断側面を示す図である。

図 4 6は、実施例 2の超砥粒砥石の製造工程を説明するために用いられる、超砥粒層を示す断面図である。

図 4 7は、実施例 2の超砥粒砥石において図 4 6の後の製造工程を説明するために用いられる、超砥粒層を示す断面図である。

図 4 8は、従来の超砥粒砥石と本発明による超砥粒砥石との間で超砥粒の粒径と有効砥粒数との関係を示す図である。 98 1 7 P 図 4 9は、実施例 3の超砥粒砥石において超砥粒層の一部を示す部分断面図である。

図 5 0は、実施例 3の超砥粒砥石の砥面の状態を示す顕微鏡写真である。図 5 1は、実施例 6においてダイヤモンドロータリドレッサーを用いてドレツシングする形態を示す図である。

図 5 2は、実施例 7においてダイヤモンドロータリドレッサーを用いてドレツシングする形態を示す図である。

図 5 3は、実施例 9と 1 0のダイヤモンドラップ定盤においてダイャモンド層の断面を示す部分断面図である。

図 5 4は、実施例 9， 1 0と従来との問でラッビング加工の加工速度の比較を示す図である。

図 5 5は、穴が形成された超砥粒工具の超砥粒層の断面を示す部分断面図である。

図 5 6は、穴が形成された超砥粒工具の超砥粒層の表面を示す顕微鏡写真である。発明を実施するための最良の形態

まず、本発明が適用される超砥粒工具の種類について説明する。

図 1に示すように、力ップ型超砥粒砥石 1 0 1は、円筒形状の基台 2 0の一方端面に超砥粒層 1 0が形成されている。カツプ型超砥粒砥石 1 0 1は取付軸穴 3 0を有する。この取付軸穴 3 0を中心として回転させることによりカップ型超砥粒砥石 1 0 1の回転する超砥粒層 1 0の面が被加工物に接触して研削が行なわれる。また、図 2に示すように、カップ型超砥粒砥石 1 0 1は、直径 Dを有し、砥面の幅を有する。

また、図 3に示すように、ストレート型超砥粒砥石 1 0 2は、円筒状の基台 2

0の外周面に超砥粒層 1 0が形成されている。取付軸穴 3 0を中心にしてストレ ―ト型超砥粒砥石 1 0 2を回転させることにより、回転する超砥粒層 1 0の砥面が被加工物に接触することによって研削が行なわれる。図 4に示すように、ストレ一ト型超砥粒砥石 1 0 2は直径 Dと厚み Tを有する。図 5に示すように、超砥粒ドレッサーは、たとえばダイヤモンド口一タリドレッサー 1 0 3は、基台 2 0の外周面に超砥粒層 1 0が形成されている。取付軸穴 3 0を中心にして超砥粒ドレッサ一 1 0 3を回転させることにより、超砥粒層 1 0の面が砥石の面に接触することにより砥石のドレッシング処理が行なわれる。図 6に示すように、超砥粒ドレッサー 1 0 3は直径 Dと厚み Tを有する。

図 7に示すように、超砥粒ドレッサー 1 0 4は、基台 2 0の外周面に超砥粒層 1 0が形成されている。基台 2 0は肩部 2 1を有し、この肩部 2 1にも超砥粒層 1 0が形成されている。後述するように、本発明に従って溝は肩部 2 1に位置する超砥粒層 1 0のみに形成されるのが好ましい。

また、図 8に示すように、超砥粒ドレッサー 1 0 5は、基台 2 0の外周面に超砥粒層 1 0が形成されている。基台 2 0は互いに対向する端面 2 2と 2 3を備えている。これらの端面 2 2と 2 3の上にも超砥粒層 1 0が形成されている。この発明に従った溝は、肩部 2 2と 2 3に位置する超砥粒層のみに形成されるのが好ましい。

なお、図 7と図 8に示される超砥粒ドレッサー 1 0 4と 1 0 5も、取付軸穴 3

0を中心として回転することにより、回転する超砥粒層 1 0の面が砥石の砥面に接触して砥石のドレツシング処理が行なわれる。

図 9に示すように、本発明に従った超砥粒ラップ定盤は、たとえばダイヤモンドラップ定盤 1 0 6は、基台 2 0の一方端面の上に超砥粒層 1 0が固着されている。取付軸穴 3 0を中心にして超砥粒ラップ定盤 1 0 6を回転させることにより、回転する超砥粒層 1 0の面に工作物を圧力を加えてすり合わせた状態でラッピング加工が行なわれる。図 1 0に示されるように超砥粒ラップ定盤 1 0 6は直径 D と厚み Tを有する。

以上のいずれの超砥粒工具においても超砥粒層 1 ϋを構成する超砥粒としてはダイヤモンド、立方晶窒化硼素（C B N) 等の砥粒が用いられる。基台 2 0としては金属製の材料が用いられ、特に超砥粒ラップ定盤 1 0 6の基台 2 0には铸鉄等が用いられる。

次に、以上説明した各種の超砥粒工具の超砥粒層の表面に溝または穴を形成する方法について説明する。図 1 1に示すように、力ップ型超砥粒砥石 1 0 1の超砥粒層の表面に対して法線方向にレーザ加工装置 4 0からレーザビーム 5 0を照射することにより、超砥粒層 1 0の表面、すなわち超砥粒または保持層の露出表面に溝または穴を形成する。図 1 2または図 1 3に示すように、ストレート型超砥粒砥石 1 0 2、超砥粒ドレッサー 1 0 3と 1 0 4と 1 0 5の超砥粒層 1 0の表面に溝または穴を形成する場合には、レ一ザ加工装置 4 0からレーザビーム 5 0を超砥粒層 1 0の表面に対して法線方向から照射する。溝を形成する場合には、図 1 3に示すようにストレート型超砥粒砥石 1 0 2、超砥粒ドレッサー 1 0 3と 1 0 4と 1 0 5の超砥粒層 1 0に対して接線方向からレーザビーム 5 0を照射してもよレ、。超砥粒ラップ定盤 1 0 6の超砥粒層 1 0の表面に溝または穴を形成する場合には、超砥粒層 1 0の表面に対して法線方向からレーザビーム 5 0を照射する。

以上のように超砥粒層 1 0の表面にレ一ザビームを照射することにより形成される溝または穴の種々の形態について説明する。

図 1 5〜図 2 2に示されるように、超砥粒 1 1の露出部が突出している場合の溝または穴の形態について説明する。図 1 5、図 1 7、図 1 9および図 2 1では、超砥粒層 1 0は、超砥粒 1 1と、超砥粒 1 1を保持する二ッケルめっき層 1 6と、ニッケルめっき層 1 6を基台 2 0に接合する接合材層 1 7とを備えている。これに対して、図 1 6、図 1 8、図 2 0および図 2 2に示すように、超砥粒 1 1はろぅ材層 1 8によって保持され、基台 2 0に直接固着されている。

図 1 5と図 1 6に示すように、超砥粒 1 1の露出部は平坦化されておらず、凸凹の状態である。超砥粒 1 1の露出表面に複数個の溝 1 2が形成されている。図 1 7と図 1 8に示すように、平坦化されていない超砥粒 1 1の表面に溝 1 2が形成され、保持層としてのニッケルめっき層 1 6またはろう材層 1 8の表面に溝 1 3が形成されている。図 1 9と図 2 0で示される実施の形態では、超砥粒 1 1の平坦化されていない露出表面に穴 1 4が形成されている。図 2 1と図 2 2に示す実施の形態では、平坦化されていない超砥粒 1 1の露出表面に穴 1 4が形成され、保持層としてのニッケルめっき層 1 6またはろう材層 1 8の表面に穴 1 5が形成されている。

図 2 3〜図 3 0に示すように、超砥粒 1 1の露出部が平坦面 1 9を備えている 9 1 7 P T/JP97 03369 場合の溝または穴の種々の形態について説明する。図 2 3、図 2 5、図 2 7および図 2 9の実施の形態では、超砥粒層 1 0は、超砥粒 1 1と、超砥粒 1 1を保持するニッケルめっき層 1 6と、ニッケルめっき層 1 6を基台 2 0に接合するための接合材層 1 7とを備えている。一方、図 2 4、図 2 6、図 2 8および図 3 0で示される実施の形態では、超砥粒層 1 0は、超砥粒 1 1と、超砥粒 1 1を保持しかつ基台 2 0に直接固着するろう材層 1 8とを備えている。

図 2 3と図 2 4に示すように、超砥粒 1 1の平坦面 1 9のみに溝 1 2が形成されている。図 2 5と図 2 6に示すように、超砥粒 1 1の平坦面 1 9に溝 1 2が形成されるだけでなく、保持層としてのニッケルめっき層 1 6またはろう材層 1 8 の表面にも溝 1 3が形成されている。図 2 7と図 2 8に示すように、超砥粒 1 1 の平坦面 1 9に穴 1 4が形成されている。図 2 9と図 3◦に示すように、超砥粒 1 1の平坦面 1 9に穴 1 4が形成されているだけでなく、保持層としてのエッケノレめつき層 1 6またはろう材層 1 8の表面にも穴 1 5が形成されている。

図 3 1〜図 3 8に示すように、超砥粒 1 1の露出表面が保持層としての二ッケルめっき層 1 6またはろう材層 1 8の表面と同一平面にある場合の溝または穴の各種形態について説明する。図 3 1、図 3 3、図 3 5および図 3 7で示される実施の形態では、超砥粒層 1 0は、超砥粒 1 1と、超砥粒 1 1を保持するニッケルめっき層 1 6と、ニッケルめっき層 1 6を基台 2 0に固着する接合材層 1 7とを備える。一方、図 3 2、図 3 4、図 3 6および図 3 8に示される実施の形態では、超砥粒層 1 0は、超砥粒 1 1と、超砥粒 1 1を保持しかつ基台 2 0に固着するろぅ材層 1 8とを備える。

図 3 1と図 3 2に示すように、溝 1 2が超砥粒 1 1の平坦面 1 9に形成されている。図 3 3と図 3 4に示すように、 1 2が超砥粒 1 1の平坦面 1 9に形成され、溝 1 3が保持層としてのニッケルめっき層 1 6またはろう材層 1 8の表面に形成されている。図 3 5と図 3 6に示すように、穴 1 4が超砥粒 1 1の平坦面 1 9に形成されている。図 3 7と図 3 8に示すように、穴 1 4が超砥粒 1 1の平坦面 1 9に形成され、穴 1 5が保持層としてのニッケルめっき層 1 6またはろう材層 1 8の表面に形成されている。

次に、超砥粒工具の超砥粒層に形成される溝の配置の実施の形態について説明する。図 3 9に示される実施の形態では、溝 1 2は超砥粒 1 1の露出面のみに形成されている。多数本の溝 1 2は互いに直交するように形成され、碁盤目状に配置されている。横方向に互いに平行に延びる多数本の溝 1 2、および縦方向に互いに平行に延びる多数本の溝 1 2間の距離、すなわち溝間ピッチ Pが所定の値に設定されてレーザビームを照射することにより碁盤目状の溝が形成される。また、図 4 0に示される実施の形態では、縦方向と横方向に碁盤目状に延びる多数本の溝 1 2が超砥粒 1 1の露出面だけでなく、保持層としての二ッケルめつき層 1 6またはろう材層 1 8の表面にも延びるように形成されている。

さらに、図 4 1に示すように、斜め方向に延びて互いに交差する多数本の溝 1 2が超砥粒 1 1の露出面と保持層としてのニッケルめっき層 1 6またはろう材層 1 8の表面とに延びるように形成されてもよい。この場合にも、互いに平行に延びる溝 1 2問の距離、すなわち溝問ピッチ Pが所定の値に設定されて所定の間隔ずつレーザビームを相対的に移動させて照射することにより、碁盤目状の溝が形成される。

(実施例 1 )

図 1と図 2に示すような力ップ型超砥粒砥石 1 0 1を作製した。砥石の直径 D は 1 2 5 m mであり、砥面の幅 W _tは 7 m mであった。超砥粒として粒度 # 1 8 Z 2 0 (粒径 8 0 0〜 1 0 0 0 /z m) のダイャモンド粒子を用いた。二ッケルめつきによってダイヤモンド粒子を砥石の基台の上に保持しかつ固着することにより超砥粒層 1 0を形成した。その後、図 2 3に示すように、ニッケルめっき層 1 6より突出した超砥粒 1 1の表面を粒度 # 1 2 0のダイヤモンド砥石によってッル一イング（約 3 0 μ mの厚み分を除去）して、平坦面 1 9を形成した。砥面をツル一イングした後の状態を示す顕微鏡写真（倍率： 4 0倍）は図 4 3に示されている。

その後、図 1 1に示すように超砥粒層 1 0の表面に対して法線方向にレーザ加ェ装置 4 0からレーザビーム 5 0を照射した。この砥面へのレーザビームの照射条件は、 Y A Gレーザを用いて、入力値を 5 k H z、出力を 2 . 5 Wとした。このレーザビーム照射により、図 2 3に示すように溝 1 2を超砥粒 1 1の平坦面 1 9に形成した。また、図 3 9に示すように、レーザビームの照射ピッチを 5 0 μ m、ピッチ数を 1 6〜2 0とすることにより、溝間ピッチ Pが 5 0 // m、同一方向に平行に延びる溝の数が 1 6〜2 0の溝を形成した。レ一ザビーム照射による溝の形成は、図 1に示すような力ップ型超砥粒砥石 1 0 1を取付軸穴 3 0を中心にして周速 2 5 0〜5 0 0 m m/m i nで回転させることによって行なわれた。以上のようにして超砥粒 1 1の平坦面 1 9に形成された溝 1 2の断面は図 4 2 に示されている。溝間ピッチ Pは 5 0 μ χη ^ 溝の幅 Wは 3 0 μ m、溝間平坦部の長さ W。は 2 0 / m、平坦面の長さ Lは 8 0 0〜 1 0 0 0 μ m、溝の深さ Hは 1 4〜： 1 8 μ mであった。

図 3 9に対応して、ツル一イング後の砥面にレーザビームを照射することによつて形成された溝の配置を示す顕微鏡写真（倍率： 4 0倍）は図 4 4に示されている。図 4 4において、黒く見えるものはダイヤモンド粒子の平坦面でレーザビ —ム照射により規則的な溝が形成され、鮮やかな碁盤目状の刃となる 2 0 μ m四方の平坦な部分が形成され、一部には粉砕された部分が観察される。

この碁盤目状の部分が切れ刃またはすくい刃となって、細粒を用いた砥石のように小さく切粉を生じさせて研削が進行する。切粉や研削液は、図 2 3に示される断面において、超砥粒 1 1の突出部と保持層としてのニッケルめっき層 1 6との間の空問と、超砥粒 1 1の平坦面 1 9に形成された溝 1 2の空間とを通じて円滑に流れる。しかも、超砥粒 1 1は粗粒でニッケルめっき層 1 6に深くしっかりと保持されているので、脱落によって支障が生ずることもない。

溝の深さと幅、本数、溝の交差の有無、溝間の交差角度を左右同一にするかどうか等は、ワークや研削条件等により自由に選択することができる。

上記のように、本発明の超砥粒砥石は、砥面の構成を特別な構成にしているので、超砥粒を 1層とすることが必要である。

また、超砥粒の突出端面が平坦面でない場合には、ツル一イング加工を施すことにより、平坦面を形成してからレーザビームを照射する。したがって、必ずしも超砥粒の粒径がほぼ均一に揃っていなくても、またその突出量が揃っていなくてもよい。

し力しながら、超砥粒の粒径がほぼ均一に揃っていないと、超砥粒の平坦面上に溝が形成され得ない超砥粒が増加することによって所定の作用効果を十分に得ることができない。超砥粒の突出量がほぼ均一に揃っていれば、ツル一イング加ェを施すのが容易であり、またツル一イング加工による除去量が少なくても、場合によってはッルーィングカ卩ェを施さなくても所定の溝を形成することができるという効果がある。したがって、本願発明者らが特開平 8— 2 2 9 8 2 8号公報で提案したように、超砥粒の突出量を揃えた砥石を製作し、その砥面にレーザビ —ムを照射して溝加工を施すのが好ましい。

(実施例 2 )

図 4 5は、ツルーィング加工を施す前のストレ一ト型超砥粒砥石 1 0 2の縦断側面を示す図である。図 4 6と図 4 7は、超砥粒の突出量をほぼ均一に揃えるための製造工程を説明するために用いられる、超砥粒層を示す断面図である。以下、これらの図を参照して超砥粒の突出量を揃えるための製造方法について説明する。図 4 6に示すように、カーボン製の型 6 0の表面に、粒度 # 3 0 / 4 0のダイャモンド粒子からなる超砥粒 1 1を銅の粉末入り合成樹脂のような導電性接着剤層 7 0で 1層に散布し保持する。この型 6 0をそのまま、または加熱して樹脂を硬化した後、銅のめっき液中に浸漬して、厚み 6 0〜 1 0 0 μ mの銅めつき層 8 0を形成した。次にめっき液を替えて、銅めつき層 8 0の上に超砥粒 1 1を完全に被覆する厚み 1 . 5 m mのニッケルめっき層 1 6を形成した。

銅めつきとニッケルめっきのそれぞれの条件は以下のとおりであった。

銅めつき

液の組成

ピロリン酸銅： 7 5〜： I 0 5 g /^

金属銅： 2 6〜3 6 g

ピロリン酸カリウム： 2 8 0〜3 7 0 g

アンモニア水： 2〜5 c

光沢剤： 1〜4 c c Z f

めっき条件

電流密度： 0 . 2 Λ/ d m ²

温度： 4 5〜 5 0。C

二ッケルめっき液の組成

硫酸ニッケル： 2 5 0 g ^

塩化ニッケル： 4 5 g /

ホウ酸： 4 0 g Z £

光沢剤： 1 g

めっき条件

電流密度： 1 AZ d m ²

温度： 4 5〜 5 0 °C

次に、図 4 7に示すように、低融点合金からなる接合材層 1 7によってニッケルめっき層 1 6を鋼製の基台 2 0の外縁に一体的に結合した後、型 6 0を破壊して除去した。接合材層 1 7の厚みは 2 m mとした力;、必要により増減することができる。また、ニッケルめっき層 1 6と基台 2 0との接合前に型 5を除去してもよい。

その後、基台 2 0の全体を、またはめつき部分のみを銅のエッチング液中に浸漬して銅めつき層 8 0を溶解除去した。この場合、エッチングは電解エッチングによって行なわれたが、化学エッチングによって行なうこともできる。この際、二ッゲルめつき層 1 6は溶解せず、ニッケルめっき層 1 6による超砥粒 1 1の保持は強固であり、かつ予め設定された銅めつき層 8 0の厚み分だけが完全に溶解除去されることにより、超砥粒 1 1のほぼ均一な突出量が確保されている。なお、銅めつき層 8 0の表面に導電性接着剤の樹脂の残存が認められるときには、その樹脂を加熱分解または磯械加工によつて除去すればょレ、。また、上記の実施例では、超砥粒 1 1を導電性接着剤を用いて型 6 0に接着する方法について示したが、めっき液中にダイャモンド粒子などの超砥粒を浮遊させてめつき層の形成とともに超砥粒を型の表面に接合させてもよい。

上述のようにして形成されたストレート型超砥粒砥石 1 0 2の縦断側面は図 4

5に示されている。図 4 5に示すように、粒度 # 3 0 / 4 0 (平均粒径 6 0 2 μ m) のダイャモンド粒子からなる超砥粒 1 1は、約 1 . 5 mmの厚みの二ッケルめっき層 1 6の表面から 6 0〜 1 0 0 / mの高さでほぼ均一に突出していた。二ッケルめっき層 1 6と鋼製の基台 2 0の外縁とを一体的に接合する接合材層 1 7 は、厚み約 2 mmの低融点合金からなる層であった。また、ニッケルめっき層 1 6は、超砥粒 1 1の周辺部がゆるむことなく十分に超砥粒 1 1を密着固定していた。なお、ストレ一ト型超砥粒砥石 1 0 2の直径 Dは 7 0 mm、取付軸穴 3 0の穴径 D。は 3 5 mm, 厚み Tは 2 2 mmであった。

以上のように製作されたストレート型超砥粒砥石の砥面に実施例 1と同様に、直接、またはツル一イング加工により平坦面を形成した後に、レーザビームを照射して、溝を超砥粒の突出面に形成した。この場合、図 1 3に示すようにレーザビーム 5 0の照射方向は、超砥粒層に対して法線方向または接線方向のいずれでもよい。

なお、超砥粒 1 1が銅めつき層 8 0によって固着される型 6 0の固着面の形状精度、真円度および表面粗さは、そのまま、超砥粒 1 1の突出高さの均一度として反映される。したがって、型 6 0の材質、型の加工の選択、型の表面仕上げ等に留意することが重要である。ちなみに、型 6 0の固着面を研削加工して形状精度と真円度を 1 . 5 μ m以内、表面粗さを 1 . 5 μ m R m a X以内に仕上げた型を使用した場合、超砥粒 1 1の突出高さがほぼ均一であった。

図 4 8は、従来の超砥粒砥石と、実施例 2に従つて製作された超砥粒砥石との ^3で超砥粒の粒径（/ m) と有効砥粒数（Z c m ² ) との関係を示す対数目盛によるグラフである。図 4 8において四角の黒点は、実施例 2に従って溝を形成する前の超砥粒の粒径と有効砥粒数との関係を示す測定結果である。すなわち、四角の黒点は、超砥粒の突出量をほぼ均一に揃え、突出端面の高さを均一にした状態の超砥粒砥石に関して測定されたものである。これに対して、超砥粒の突出量を揃え、突出端面の高さを均一にした後、本発明に従ってレーザビームの照射によつて溝を形成すると、大きな丸の黒点で示すように突出端面が分割されて有効砥粒数が増大していることがわかる。なお、小さな丸の黒点は従来の超砥粒砥石 (従来のホイール）に関して測定されたものである。「ツル一イング後」は実施例 2において溝を形成する前の超砥粒砥石に関して測定されたもの、「レーザ加ェ」は実施例 2に従って溝を形成した後の超砥粒砥石に関して測定されたものを示している。

このように、本発明の超砥粒砥石では、粗粒の超砥粒を用いて、細粒と同等またはそれ以上の有効砥粒数を実現することができる。このことは、各超砥粒のチップポケットを含む砥粒空間を増大させることができることを意味し、研削精度とともに砥石の切れ味を向上させることに寄与する。

(実施例 3 )

図 1と図 2に示すようなカツプ型超砥粒砥石 1 0 1を作製した。力ップ型超砥粒砥石 1 0 1の直径 Dは 1 2 5 m m, 砥面の幅 W _tは 7 mmであった。超砥粒として粒度 # 1 8 Z 2 0 (粒径 8 0 0〜 1 0 0 0 μ m) のダイヤモンド粒子を用いた。このダイヤモンド粒子を保持層としてニッケルめっき層によって砥石の基台に固着した。

固着されたダイヤモンド粒子の突出面がニッケルめっき層の表面と同一平面になるように粒度せ 1 2 0のダイヤモンド砥石によってダイヤモンド粒子の露出面をツル一イング加工して、平坦面を形成した。その後、砥石を周速 2 5 0〜5 0 O mm/m i nで回転させながら、図 1 1に示すようにその平坦面に法線方向からレーザビーム 5 0を照射することにより、超砥粒としてのダイャモンド粒子の平坦面と保持層としてのニッケルめっき層の表面とに連なる溝を形成した。レーザビームは Y A Gレ一ザを用いた。レーザビームの照射条件としては、入力値 5 k H z , 出力 2 . 5 W、とした。このようにして、図 3 3に示すように溝 1 2が超砥粒 1 1の平坦面 1 9に形成され、また満 1 3がニッケルめっき層 1 6の表面にも形成された。

また、図 4 0に示すように、レーザビームの照射ピッチを 5 0 μ m、ピッチ数を 1 6〜 2 0として照射することにより、溝間ピッチ Pが 5 0 μ m、同一方向に平行に延びる溝の本数が 1 6〜 2 0の碁盤目状の溝を形成した。

図 4 9に示すように、超砥粒 1 1の平坦面 1 9に溝 1 2が形成され、ニッケルめっき層 1 6の表面に溝 1 3が形成された。超砥粒 1 1の平坦面の長さ Lは 8 0 0〜 1 0 0 0 μ m、溝の幅 Wは 3 0 m、溝の深さ Hは 1 4〜： I 8 // m、溝間平坦部の長さ W₀は 2 0 μ mであった。図 5 0は、図 4 0に対応し、ツル一イング後、そのツルーィングされた砥面にレーザビームを照射して形成された溝の配置を示す顕微鏡写真（倍率： 1 6 0倍）である。図 5 0において薄墨色に見えるのがダイヤモンド粒子の平坦面であり、レーザビームを照射することにより規則的な溝が、白く見えるニッケルめっき層の表面に連なって形成されていることが観察される。

これらの溝の端縁が切れ刃またはすくい刃として作用し、細粒のダイヤモンド粒子を用いた砥石のように小さな切粉を生じさせて研削が進行する。しかもダイャモンド粒子は粗粒で保持層としてニッケルめっき層に深く強固に保持されているので、脱落による支障が生ずることもない。

溝の深さと幅、溝の本数、溝間の交差の有無、溝間の交差角度を左右同一にするかどうか等は、ワークと研削条件などによって自由に選択できる。

上述のように、本発明の超砥粒砥石は、砥面の構成を特別な構成にしているので、超砥粒は 1層とすることが必要である。また、超砥粒層の表面が平坦面でない場合には、上記実施例のようにツル一ィングにより平坦面を形成してからレーザビームを照射するので、必ずしも超砥粒の粒径が揃っていなくてもよい。しかしながら、粒径がほぼ均一に揃っていないと、平坦面の上に溝を形成することができない超砥粒が増加し、所定の作用効果を+分に得ることができない。超砥粒の粒径がほぼ均一に揃っていれば、ツルーィング加工を施すことが容易であり、またツル一イング加工による除去量が少なくても、場合によってはツル一ィング加工を施さなくても所定の溝を形成できる効果がある。

(実施例 4 )

図 5と図 6に示すようなストレート型の超砥粒ドレッサー 1 0 3としてダイヤモンド口一タリドレッサーを作製した。ダイヤモンドロータリドレッサーの直径 Dは 8 0 mm、厚み Tは 2 5 mmであった。

図 3 3に示すように超砥粒層 1 0に溝を形成した。超砥粒 1 1として粒度: 5 0 / 6 0 (粒径： 2 6 0〜 3 2 0 / m) のダイヤモンド粒子を用いた。超砥粒 1 1は保持層としてニッケルめつき層 1 6によつて保持され、低融点合金からなる接合材層 1 7を介して鋼製の基台 2 0に接合された。溝 1 2は超砥粒 1 1の平坦面 1 9に形成され、溝 1 3はニッケルめっき層 1 6の表面に形成された。

溝 1 1と 1 3の形成は、以下のようにして行なわれた。超砥粒 1 1の突出した露出表面をダイヤモンド砥石によって 3 μ mの厚み分ツル一イングして、超砥粒 1 1の平坦面 1 9とニッケルめっき層 1 6の表面とが同一平面になるように加工した。その後、図 1 3に示すように超砥粒層 1 0の表面に接線方向からレーザビーム 50を照射することにより、溝を形成した。レーザビームは Y AGレーザを用いた。レ一ザビームの出力は 40Wであった。ドレッサーを周速 250〜50 OmmZm i nで回転させながら、レーザビームを照射することにより、溝を形成した。このようにして形成された溝の形状は以下のとおりであった。溝ピッチは 0. 5 mmのねじ状の溝、溝の開口幅は 0. 03〜0. 08 mm、溝の深さは 0. 0 3 mmであった。

以上のようにして製作されたダイヤモンドロータリドレッサーの性能を確認するため、横軸平面研削盤に取付けた在来砥石をそのダイヤモンド口一タリドレツサ一によつて以下の条件でドレッシングした。研削盤は岡本工作機械製横軸平面研削盤を用いた。ダイヤモンドロータリドレッサーの駆動装置は大阪ダイヤモンドエ業株式会社製駆動装置 S G S— 50型を用いた。ドレッシングされる在来砥石の形状は、外径が 3 00 mm、厚みが 1 0 mmであり、その型式は WA 80 K ( J I Sの型式）であった。ドレッシング条件は、周速度比が 0. 28 (ダウンドレス）、切込速度が 1. 9mmZm i n、切込量が 4mmであった。

上記のドレッシング時の抵抗値を、溝加工されていない従来のダイヤモンドロ一タリドレッサーによるものと比較した。溝なしの従来のダイャモンド口一タリドレッサ一のドレッシング抵抗値は、法線方向が 4. 0 N/ 1 0 mm, 接線方向は 0. 5 NZ 1 0 mmであった。これに対して、本実施例で製作されたダイャモンドロータリドレッサーのドレッシング抵抗値は、法線方向が 2. 5 N/1 Om m、接線方向が 0. 2 5 N/ 1 Ommであった。

このように、本発明のレーザビーム照射によって溝加工を施したダイヤモンドロータリドレッサーは、従来品に比べてドレッシング時の抵抗値が少なくとも 4 0〜50°/₀低減し、振動を発生させることなく、円滑なドレッシングが可能であつた。また、ドレッシングされた砥石の精度も極めて良好であった。

(実施例 5 )

図 5と図 6に示すようなストレ一ト型超砥粒ドレッサー 1 03としてダイヤモンドロータリドレッサーを作製した。ダイヤモンドロータリドレッサーの直径 D は 80mm、厚み Tは 2 5 mmであった。超砥粒層の露出表面には、図 2 4に示すような溝を形成した。ダイャモンド粒子からなる超砥粒 1 1の平坦面 1 9に溝 1 2が形成された。超砥粒 1 1は A g— C u - T i系の合金からなるろう材層 1 8を介して基台 2 0に固着された。

なお、実施例 5において超砥粒 1 1の粒径、溝 1 2の形状、基台 2 0の形状と材質は実施例 4と同様であり、異なる点は、基台 2 0に超砥粒 1 1をろう材層 1 8により直接固着したことである。

この固着は、ペースト状のろう材を基材 1 8の表面に塗布しておき、超砥粒 1 1を手で配置した後、炉に入れ、加熱してろう材を溶融後、冷却することにより行なわれた。したがって、実施例 4においては、超砥粒 1 1の露出面はニッケルめっき層 1 6の表面とほぼ同一平面にあるが（図 3 3参照）、実施例 5においては超砥粒 1 1の露出面は保持層としてのろう材層 1 8の表面より突出している。この突出した超砥粒 1 1の端面をツル一イング加工によって平坦化し、その平坦面の上に実施例 4と同様にしてレーザビームを照射して溝を形成した。この場合、ツルーィング加工を省略することもできる。

このろう付け型のダイヤモンドロータリドレッサーは、ダイヤモンド粒子の突出量が実施例 4のダイャモンドロータリドレッサ一に比べて大きく、砥粒空間が極めて大きくなるので、ドレッシング時の切粉の排除が円滑に行なわれ、ドレツシング抵抗が低いだけでなく、目詰まりの発生がないという優れた特徴を有する。また、溝 1 2を形成することにより、各ダイヤモンド粒子力 ^なる超砥粒 1 1 の刃の先端部は複数個に増加されることになり、すなわち有効砥粒数が増加されることになるので、切れ味と精度も向上する。ちなみに、実施例 5に従って製作されたダイヤモンドロータリドレッサ一を用いたドレッシングの場合、その所要時間は従来品によるドレッシングの場合に比べて 3 0 %程度以上短縮することができた。

実施例 5においてろう材として用いた A g—C u— T i系の活性化ろう材は、ダイャモンドと基台を構成する鋼とを容易に強く固着することができる点で優れている。しかし、そのろう材の硬度は H V 1 0 0程度と低いため、ドレッシング時にはダイャモンド粒子に摩損を生じさせることはなくても、切粉の接触により、ろう材が表面から次々に侵食されて、遂にはダイャモンド粒子を脱落させてしまレ、、ダイヤモンドロータリドレッサーの寿命を急速に縮める懸念がある。

そこで、ろう材が切粉から侵食されるのを防止するために、ろう材中に硬質粒子を含有させてろう材の耐摩耗性を向上させることが非常に有効である。硬質粒子として、口一タリドレッサーに使用されるダイヤモンド粒子の 1 / 2以下の粒径のダイヤモンド、 C B N、 S i C砥粒、 Λ 1 ₂〇₃砥粒、 W C粒子等のうち、 1種類以上のものをろう材中に含有させることにより、ろう材の侵食防止を図ることができる。これらの硬質粒子の含有割合は、ろう材の体積に対して 1 0〜5 0体積％の範囲内で用いられ、 3 0〜5 0体積。 /₀の範囲内がより好ましい。

実施例 4においては、実施例 2と同様にしてニッケルめっき層をいわゆる反転めっき法によって形成し、そのニッケルめっき層に溝を設けることによつても実施可能である。また、メタルボンドとして知られている金属粉や合金粉を焼結して保持層として形成したものに溝を形成することによつても本発明に従つた超砥粒層を形成するこはできる。しかし、実施例 5で示すようにろう材を用いて超砥粒を固着した形態を備えたドレッサーが最も高いドレッシング精度を達成することができ、かつドレッシング抵抗が低い。また、ろう材層を用いて超砥粒を固着した口一タリドレッサーは長い寿命を有し、その製作時間も短縮することが可能である。

(実施例 6 )

図 7に示すような超砥粒ドレッサー 1 0 4としてダイヤモンドロータリドレツサーを製作した。超砥粒として粒度 # 5 0 / 6 0 (粒径： 2 6 0〜3 2 0 / m) のダイヤモンド粒子を用いた。保持層としてニッケルめっき層を採用し、実施例 2で示すような、いわゆる反転めつき法を用いて超砥粒を単層で保持し、鋼製の基台に接合した。

溝は、図 7においてドレッサー 1 0 4の肩部 2 1に位置する超砥粒層の表面に厚み 3 μ mだけツル一イング加工を施した後、ドレッサ一を周速 2 5 0〜 5 0 0 mm/m i nで回転させながら、レーザビームを照射することにより形成された。図 1 3に示すように、レーザビーム 5 0は超砥粒層に対して接線方向に照射された。レーザビームは Y A Gレーザを用いた。レ一ザビームの出力は 4 0 Wであつた。図 3 3に示すように、溝 1 2は超砥粒 1 1の平坦面 1 9に形成され、溝 1 3 はニッケルめっき層 1 6の表面に形成された。溝ピッチは 0. 3mmのねじ状の溝であり、溝の開口幅は 0. 03〜0. 08 mm、溝の深さは 0. 03 mmであつに。

以上のようにして、レーザビーム照射により碁盤目状に形成された溝の配置を示す顕微鏡写真（倍率 200倍）は図 50に示すものと同様であつた。

製作されたダイヤモンドロータリドレッサーの性能を確認するため、図 51に示すようにドレッサー 104を配置して砥石 200をドレッシングした。ワーク 300を外径 300^11«の\^八 ( J I Sの型式）砥石 200によって研削するとともに、砥石 200を外径 1 20 mmのダイヤモンドロータリドレッサー 104 でドレッシングした。ダイヤモンドロータリドレッサ一 1 04の基台 20の外周面には超砥粒層 10が形成されている。超砥粒層 10の肩部 2 1には、上述のようにして溝が形成されている。なお、砥石 200の外周形状は、ワーク 300の段付部分 301と 302に対応して形成されている。図 5 1において示される矢印は、それぞれ、ワーク 300、砥石 200、ダイヤモンド口一タリドレッサー 104の回転方向を示す。ドレッシングされる在来砥石は J I Sの型式で WA8 0Kであった。ドレッシング条件は、周速度比が 0. 3 (ダウンドレス）、切込速度が 1. Omm/m i n、切込量が 4mmであった。

実施例 6におけるドレツシング時の抵抗値を、溝加工していなレ、従来のダイャモンド口一タリドレッサーによるものと比較した。溝なしの従来のダイャモンドロータリドレッサ一のドレッシング抵抗値は、法線方向が 6. 0 N/ 1 0 mm、接線方向が 0. 8N/1 Ommであった。これに対して、実施例 6のダイヤモンドロータリドレッサーのドレッシング抵抗値は、法線方向が 4. 0NZl 0mm、接線方向が 0. 4 NZ 10 mmであった。

(実施例 7 )

図 8に示すような外周形状を有する超砥粒ドレッサ一 105としてダイヤモンドロータリドレツサーを製作した。ドレッサー 105の製作、溝の形成は実施例 6と同様にして行なわれた。なお、溝は、図 8に示されるドレッサー 105の端面 22と 23にのみ、レーザビームを接線方向から照射することにより形成された。溝が形成された超砥粒層の概略断面は図 33に示されるとおりである。このようにして製作されたドレッサーの性能を確認するため、実施例 6と同様の条件で、実施例 7において製作されたドレッサーによって在来砥石をドレッシ図 5 2に示すように、外径 1 5 0 m mの超砥粒ドレッサー 1 0 5としてダイヤモンドロータリドレッサーを配置した。ワーク 3 0 0を外径 3 5 5 m mの WA、 G C ( J I Sの型式）等の在来砥石 2 0 0で研削するとともに、その砥石 2 0 0 をタト径 1 5 0 m mのダイヤモンドロータリドレッサー 1 0 5でドレッシングした。ダイヤモンドロータリドレッサー 1 0 5の基台 2 0の外周面には超砥粒層 1 0が形成されている。超砥粒層 1 0の端面 2 2と 2 3にのみ、上述のようにして溝がレーザビームによって形成されている。

実施例 7のダイヤモンド口一タリドレッサーのドレツシング抵抗値も、実施例 6と同様に、溝なしの従来のダイヤモンドロータリドレッサーのドレッシング抵抗値に比べて低減した。

このように、本発明のレーザビーム照射によって溝加工を施したダイヤモンド口一タリドレッサ一は、従来品に比べてドレッシング時の抵抗値が少なくとも 3 0〜5 0 %低減し、振動を発生させることなく、円滑なドレッシングが可能であつた。また、ドレッシングされた砥石の精度も極めて良好であった。

(実施例 8 )

実施例 6と 7と同様の形状のダイヤモンドロータリドレッサー 1 0 4と 1 0 5 を、保持層をニッケルめっき層からろう材層に変更して製作した。

溝が形成された超砥粒層の概略断面は図 2 4に示されているとおりである。ダィャモンド粒子からなる超砥粒 1 1の平坦面 1 9に溝 1 2が形成されている。超砥粒 1 1は A g— C u— T i系の合金からなるろう材層 1 8によって保持され、基台 2 0に固着されている。ダイヤモンド粒子の粒径、溝 1 2の形状、基台 2 0 の形状と材質は実施例 6と 7と同様であり、異なる点は、基台 2 0に超砥粒 1 1 としてダイヤモンド粒子をろう材層 1 8により直接固着したことである。

この固着は、ぺ一スト状のろう材を基材 2 0に塗布し、ダイヤモンド粒子を手で置き、炉に入れ、加熱してろう材を溶融後、冷却することにより行なわれた。したがって、実施例 6と 7においては図 3 3に示すように超砥粒 1 1の露出面は W 保持層としてニッケルめっき層 1 6の表面とほぼ同一平面にあるが、実施例 8では図 2 4に示すように超砥粒 1 1の露出面は保持層としてのろう材層 1 8の表面より突出している。その突出した先端部をッルーィング加工によって平坦化し、その平坦面の上に実施例 6と 7と同様にしてレーザビームを照射することによつて溝を形成した。場合によってはツル一^ f ング加工を省略することもできる。このようにして製作されたろう付け型のダイヤモンドロータリドレッサ一は、上述のようにダイャモンド粒子の突出量が実施例 6と 7に比べて大きく、砥粒空間が極めて大きくなるので、ドレッシング時の切粉の排除が円滑に行なわれ、ドレッシング抵抗が低いだけでなく、目詰まりの発生がない優れた特徴を有する。また、溝 1 2を形成することにより、各超砥粒 1 1の刃の先端部は複数個に増加されることになり、すなわち有効砥粒数は増加されることになるので、切れ味と精度が向上する。

実施例 8においてろう材として用いた Λ g - C u - T i系の活性化ろぅ材は、ダイャモンドと基台を構成する鋼とを容易に強く固着することができる点で優れている。しかし、活性化ろう材の硬度は H V 1 0 0程度と低いため、研削やドレッシング時にはダイヤモンド粒子に摩損を生じさせることはなくても、切粉の接触により、このろう材層が表面から次々と侵食されて、遂にはダイヤモンド粒子を脱落させてしまい、ダイヤモンドロータリドレッサーの寿命を急速に縮める懸念がある。

そこで、このろう材層が切粉から侵食されるのを防止するため、ろう材中に硬質粒子を含有させてろう材の耐摩耗性を向上させることが非常に有効である。硬質粒子として、砥面の形成に使用されるダイャモンド粒子の 1 / 2以下の粒径のダイヤモンド、 C B N、 S i C、 A 1 ₂ 0 ₃、 W C等の硬質粒子のうち、 1種類以上のものをろう材中に含有させることにより、侵食防止を図ることができる。これらの硬質粒子の含有割合は、ろぅ材の体積に対して 1 0〜 5 0体積。 /₀の範囲内で用いられ、 3 0〜5 0体積。 /₀の範囲内がより好ましい。

実施例 6と 7のようにニッケルめっき層を反転めつき法によって形成し、超砥粒層に溝を形成することによって、またはメタルボンドとして知られている金属粉や合金粉を焼結して保持層を形成し、超砥粒層に溝を形成することによって本発明のダイヤモンドロータリドレッサーを製作することができる。しかし、上述のようにろう材層で超砥粒を固着したろう付け型のダイャモンドロータリドレツサ一は最もドレッシング精度が高く、ドレッシング抵抗も低い。しかも、ドレツシング作用面中の所定箇所のみ、たとえば肩部や端面のみを選択的に平坦化し、選択的に溝加工を施すことにより、ドレッサーの製作時間を短縮することは可能である。また、この選択された部分と他の部分との間で、使用される超砥粒の粒度、集中度等を変更することにより、より高度の複合化されたドレッシング作用面を形成することができる。

上述のように、本発明のドレッサーはドレツシング作用面の構成を特別な構成にしているので、超砥粒は 1層とすることが必要である。

また、超砥粒層の表面が平坦面でない場合には、ツル一イング加工により平坦面を形成した後、レ一ザビームを照射するので、必ずしも超砥粒の粒径が均一に揃っていなくてもよレ、。

しかしながら、超砥粒の粒径がほぼ均一に揃っていない場合には、平坦面の上に溝を形成することができない超砥粒の数が増加し、所定の作用効果を得ることができなレ、。超砥粒の粒径がほぼ均一に揃つている場合には、ッルーィング加ェを施すことが容易であり、またツル一イング加工による除去量が少なくても、場合によってはツル一^ rング加工を施さなくても所定の溝を形成することができる。また、場合によっては、使用により切れ味の低下したドレッサ一の超砥粒層の所定部分のみにレ一ザビームを照射して溝を形成してドレッサーを再生させることもできる。

(実施例 9 )

図 9と図 1 0に示されるような超砥粒ラップ定盤 1 0 6としてダイヤモンドラップ定盤を製作した。ダイヤモンドラップ定盤 1 0 6の直径 Dは 3 0 O m m、厚み Tが 3 O m mであった。基台 2 0の表面上に超砥粒層が 1層だけ固着されたものである。

図 5 3に示すように、粒度 # 3 0 / 4 0 (粒径： 4 3 0〜6 5 0 μ πι) のダイャモンド粒子からなる超砥粒 1 1の平坦面 1 9に溝 1 2を形成した。超砥粒 1 1 はろう材層 1 8によって基台 2 0の上に固着された。超砥粒 1 1の固着は、ペースト状のろう材を基台 2 0に塗布しておき、超砥粒としてダイヤモンドを配置して炉に入れ、加熱してろう材を溶融後、冷却することによって行なわれた。したがって、超砥粒 1 1の突出端面は保持層としてろう材層 1 8の表面よりも突出していた。その突出した超砥粒 1 1の先端部をツル一イング加工により平坦化し、その平坦面上にレーザビームを照射して溝を形成した。

溝の形成は、図 1 4に示すようにレーザビーム 5 0を超砥粒層 1 0の表面に対して法線方向に照射することによって行なわれた。レーザビームは Y A Gレーザを用いた。レ一ザビームの出力は 2 . 5 Wであった。

レーザビームを網目状に照射することにより、図 3 9に示すように配置された溝 1 2を形成した。このようにして、図 5 3に示すように溝間のピッチ Pは 2 5 β m、溝の幅 Wは 2 0 μ m、溝の深さ Hは 2 0 μ m、溝間平坦部の長さ W。は 5 μ mであった。

このようにして製作されたダイヤモンドラップ定盤は、ダイヤモンド粒子自体が工作物を削るので、従来の球状黒鉛铸鉄製ラップ定盤のように遊離砥粒を供給することなく、高い能率で高い精度のラッピング加工が可能になった。すなわち、本発明のダイヤモンドラップ定盤は、スラッジがほとんど発生しないという優れた特徴を有する。スラッジは、工作物がラッビング加工されたときに工作物から生じるわずかな切粉だけを含むからである。このようにスラッジの発生が極めて少ないので、クリーンな環境での作業が可能になるだけでなく、公害が発生することも少なレ、。

さらに、本発明のダイヤモンドラップ定盤は、その表面が超砥粒としてダイヤモンド粒子を含むので、従来の球状黒鉛鍀鉄製ラップ定盤に比べて極めて耐摩耗性に優れ、硬さも均一で、ラップ定盤の平面精度の維持能力も非常に高い。したがって、ラッピング加工される工作物に高い平面精度と高い平行精度を長期問にわたって安定してもたらすことができる。

さらに加えて、本発明のダイヤモンドラップ定盤は、球状黒鉛踌鉄製ラップ定盤で最も大きな問題とされている铸造欠陥に相当する欠陥が全く存在しない。したがって、欠陥によるスクラッチが発生することもない。次に、実施例 9で製作されたダイャモンドラップ定盤の性能を確認するため、従来のラップ定盤との比較実験を行なつた。ラッピングマシンにこのダイャモンドラップ定盤を取付けて、シリコンウェハをラッビング加工した結果を図 5 4に示す。

図 5 4に示すラッビング加工は以下の加工条件で行なった。圧力を 2 0 0 g / c m ² , 回転数を 4 0 r e v / m i n、工作液を水、工作液供給量を 1 0 c c / m i n、工作物を直径 5 0 m mのシリコンウェハとした。

図 5 4において「ラップ定盤 1」として示された黒三角のプロットが実施例 9 のダイヤモンドラップ定盤による測定結果を示している。それによれば、実施例 9のダイヤモンドラップ定盤による加工速度は、粒径 5 μ mのアルミナを遊離砥粒として使用した従来の球状黒鉛铸鉄製ラップ定盤による加工速度の約 3倍であつた。また、ラッピング加工後のシリコンウェハの表面粗さも良好であった。

(実施例 1 0 )

実施例 9と同様にして図 9と図 1 0で示されるようなダイャモンドラップ定盤を製作した。実施例 9のダイヤモンドラップ定盤と異なる点は、図 5 3において溝間ピッチ Pが 3 5 μ m、溝間平坦部の長さ W。が 1 5 μ mであった。その他のダイヤモンドラップ定盤の形状と寸法、溝の形成方法と寸法等については実施例 9と同様にした。

実施例 1 0のダイヤモンドラップ定盤の性能を確認するため、実施例 9と同様の条件でシリコンウェハをラッビング加工した。その結果を図 5 4に示す。図 5 4において「ラップ定盤 2」と示された黒四角のプロットが実施例 1 0のダイヤモンドラップ定盤による測定結果を示している。

図 5 4から明らかなように、実施例 1 0のダイヤモンドラップ定盤による加工速度は、粒径 1 2 μ mのアルミナを遊離砥粒として使用した従来の球状黒鉛鍀鉄製ラップ定盤による加工速度の約 3倍であった。また、ラッピング加工後のシリコンウェハの表面粗さも良好であった。

(実施例 1 1 )

図 1と図 2に示されるような力ップ型超砥粒砥石 1 0 1を製作した。砥石の直径 Dは 1 2 5 m m , 砥面の幅は 7 m mであった。超砥粒として粒度 # 1 8 / T JP97

2 0 (平均粒径： 9 0 0 μ m) のダイヤモンド粒子を用いた。超砥粒はニッケルめっき層によって基台 2 0の表面に固着した。

超砥粒の先端部を粒度 # 1 2 0のダイヤモンド砥石で 3 0 μ mの厚み分だけ除去することにより平坦面を形成した。その後、図 1 1に示すように、超砥粒層 1 0の表面に対して法線方向にレーザビームを断続的に照射することにより、超砥粒の平坦面に穴を形成した。レ一ザビームは Y A Gレーザを用いた。レーザビームの出力は 2 . 5 Wであった。

このようにして形成された穴を含む超砥粒層の断面は図 2 7に示されるとおりである。穴の寸法は図 5 5に示されている。穴の直径は 5 0 μ m、穴の深さ H】は 3 0〜 5 0 μ m、穴 1 4間の間隔は 1 0 0 μ mであった。すなわち、ピッチ 1 0 0 μ mの碁盤目状の交点に穴 1 4を形成した。

以上のようにして製作された力ップ型超砥粒砥石を用いて研削性能を確認した。研削盤として立軸平面研削盤を用い、工作物としてシリコン単結晶を用いた。本発明の穴が形成された力ップ型超砥粒砥石を用いると、穴なしの力ップ型超砥粒砥石に比べて、研削抵抗は 2 0〜 3 0 %低減した。

(実施例 1 2 )

図 5と図 6に示されるような超砥粒ドレッサ一 1 0 3としてダイヤモンドロータリドレッサーを製作した。ドレッサーの直径 Dは 8 0 m m、厚み Tは 2 0 m m であった。超砥粒として粒度 # 5 0 / 6 0 (平均粒径： 3 0 0 μ m) のダイヤモンド粒子を用いた。超砥粒の基台 2 0への固着方法は、実施例 2で示されるような、いわゆる反転めつき法によって行なった。

図 1 2に示すように超砥粒層 1 0に対してレーザビームを垂直方向に断続的に照射することにより穴を超砥粒の平坦面に形成した。レーザビームは Y G Aレーザを用いた。レーザビームの出力は 2 . 5 Wであった。

このようにして図 2 7に示されるような穴 1 4を有する超砥粒層 1 0が形成された。図 5 5に示すように穴の直径は 5 0 μ m、穴の深さは 3 0〜5 0 μ m , 穴 1 4間のピッチは 1 0 0 μ mであった。

以上のようにして製作されたダイヤモンドロータリドレッサーを用いて性能を確認した。研削盤として横軸平面研削盤を用いた。ロータリドレッサーの駆動装置は大阪ダイヤモンド工業株式会社製（型式 S G S— 5 0型）のものを用いた。ドレッシングされる対象の砥石としては WA 8 0 K ( J I S型式）を用い、砥石の外径は 3 0 0 mm、幅は 1 5 mmであった。ドレッシング条件は周速度比が 0 . 3、切込速度が 2 mm/m i nであった。

本発明の穴を備えたロータリドレッサーによれば、従来の口一タリドレッサーに比べてドレッシング抵抗値が 2 0〜 3 0。/。低減した。

なお、上述の実施例 1 1と 1 2において超砥粒を基台に固着して超砥粒層を形成した段階で、超砥粒の突出部の高さをほぼ均一に揃えるためのツルーィング加ェを施した後、 1 0 0 / mのピッチでレーザビームの照射を断続して行ない、位置を変えながら、穴を超砥粒の平坦面に形成した。実施例 1 1と 1 2において露出した超砥粒の先端部には単数または複数の穴が形成された。しかし、レーザビームの照射時に、超砥粒の露出部と超砥粒層を構成する保持層としてのニッケルめっき層の露出部との間の境界にまたがるように、また保持層の露出部に、穴が形成され得る。このように超砥粒層の全表面に穴を形成することにより、より性能の優れた超砥粒工具を得ることができる。

図 5 6は、上記の実施例とは別の実施例による超砥粒層に形成された穴の配置を示す顕微鏡写真（倍率： 5 0倍）である。図 5 6において、上部より半島状に現れた黒枠内が超砥粒であり、その超砥粒中に黒色に点々と現れているのが穴である。穴はニッケルめっき層の表面にも形成されている。したがって、図 2 7のように超砥粒 1 1の平坦面 1 9のみに穴 1 4が形成される場合もあれば、図 2 9 に示すように超砥粒 1 1の平坦面 1 9に穴 1 4が形成され、またニッケルめっき層 1 6の表面にも穴 1 5が形成される場合もある。

使用により切れ味が低下した超砥粒工具の超砥粒層にレ一ザビームを照射して穴を形成することにより、工具の再生使用も可能となる。

(実施例 1 3 )

図 5と図 6に示されるようなダイヤモンド口一タリドレッサー 1 0 3を製作した。ドレッサーの直径 Dは 1 0 O mm、厚み Tは 1 5 mmであった。超砥粒として粒度 # 3 0 / 4 0 (粒径 4 0 0〜6 0 0 μ ιη) と粒度 # 5 0 6 0 (粒径 2 5 0〜3 2 0 // m) の 2種類のダイヤモンド粒子のそれぞれを用いたドレッサーを 1 P T JP97/03369 製作した。保持層としてはニッケルめっき層を採用した。超砥粒の露出面がニッケルめっき層の表面から突出するように超砥粒を基台の上に固着させた後、超砥粒の先端部に粒度 # 1 2 0のダイヤモンド砥石を用いてツル一^ rングカ卩ェを施した。その後、ドレッサーを周速 2 5 0〜 5 0 0 mmZm i nで回転させながら、図 1 3に示すようにレーザビーム 5 0を超砥粒層に対して接線方向から照射することによりねじ状の溝を形成した。溝間ピッチとして 0 . 3 mm、 0 . 5 mmの 2種類のそれぞれのドレッサーを製作した。溝の深さは 2 0； m、溝の幅は 2 0 μ mであった。

上述のようにダイヤモンド粒子の粒径と溝のピッチとを異ならせて製作された 4種類のダイヤモンドロータリドレッサーを用いて在来砥石をドレッシングして、その消費電力を比較した。研削盤としては豊田ェ機製円筒研削盤を用いた。在来砥石は WA 6 0 K ( J I Sの型式）を用い、外径が 3 0 0 m m、厚みが 5 m mであった。在来砥石の回転数を 1 8 0 0 r . p . mとし、周速度を 2 8 m/ s e c とした。これに対してダイヤモンドロータリドレッサ一の回転数を 2 0 0 r . p . mとし、周速度を 1 mZ s e cとした。切込速度は在来砥石に対して 1 / mZ r e vとし、切込量は 0 . 0 2 mmとした。また、ドレッシングアウトを 1 s e c とした。

ドレッシング抵抗値の測定結果は表 1に示される。

表 1

ドレツシング抵抗の変化（単位： KW)

表 1から明らかなように、溝加工が施されたダイヤモンドロータリドレッサ一を用いると、ドレッシング抵抗値が低減することがわかる。特に溝間ピッチを小さくすると、ドレツシング抵抗値の低減の割合が大きくなり、またダイャモンド粒子の粒度を小さくすると、ドレツシング抵抗値の低減割合が大きくなることがわ力る。産業上の利用可能性

以上のように、この発明に従った超砥粒工具は、ダイヤモンド、立方晶窒化硼素（C B N) 等の超砥粒を用いた砥石、研削盤等に取付けられた在来砥石等をドレツシングするのに利用される超砥粒ドレッサー、シリコンウェハ等のラッピンダカ卩ェに用いられる超砥粒ラップ定盤として有用であり、特に高い精度の加工を行なうのに適している。

Claims

請求の範囲

1. 基台（20) と、

前記基台（20) の上に形成された超砥粒層（10) とを備え、

前記超砥粒層（10) は、

超砥粒（1 1) と、前記超砥粒（1 1) を保持しかつ前記基台（20) の上に固着する保持層（1 6， 1 7 ； 1 8) とを含み、

前記保持層（16， 1 7 ； 1 8) から露出した前記超砥粒（1 1) の表面に凹部（1 2 ; 14) が形成されている、超砥粒工具。

2. 前記凹部は溝（1 2) である、請求項 1に記載の超砥粒工具。

3. 前記凹部は穴（14) である、請求項 1に記載の超砥粒工具。

4. 前記保持層（1 6， 1 7 ； 1 8) の表面に凹部（1 3 ； 1 5) が形成されている、請求項 1に記載の超砥粒工具。

5. 前記超砥粒の表面に形成された凹部（1 2 ; 14) と前記保持層（1 6， 1 7 ； 18) の表面に形成された凹部（1 3 ； 1 5) とは連なって形成されている、請求項 4に記載の超砥粒工具。

6. 前記凹部（1 2， 14) は、前記保持層（1 6， 1 7 ； 1 8) から突出した前記超砥粒（1 1) の表面に形成されている、請求項 1に記載の超砥粒工具。

7. 前記突出した超砥粒（1 1) の表面は平坦面（1 9) を有し、その平坦面 (1 9) に前記凹部（1 2， 14) が形成されている、請求項 6に記載の超砥粒工具。

8. 前記露出した超砥粒（1 1) の表面は、平坦面（1 9) を有し、その平坦面 (1 9) が前記保持層（1 6， 1 7 ； 18) の表面とほぼ同一平面を形成している、請求項 1に記載の超砥粒工具。

9. 前記保持層（1 6， 1 7 ； 1 8) の表面に凹部（1 3 ； 1 5) が形成されている、請求項 8に記載の超砥粒工具。

10. 前記超砥粒の表面に形成された凹部（1 2 ; 14) と前記保持層（1 6， 1 ； 18) の表面に形成された凹部（1 3 ； 1 5) とは連なって形成されている、請求項 9に記載の超砥粒工具。

1 1. 前記保持層はめつき層（16) を含む、請求項 1に記載の超砥粒工具。

1 2. 前記保持層はろう材層（1 8) を含む、請求項 1に記載の超砥粒工具。

1 3. 当該超砥粒工具は、超砥粒砥石（10 1 ； 102) である、請求項 1に記載の超砥粒工具。

14. 当該超砥粒工具は、超砥粒ドレッサー（103 ; 1 04 ; 105) である、請求項 1に記載の超砥粒工具。

1 5. 当該超砥粒工具は、超砥粒ラップ定盤（1 06) である、請求項 1に記載の超砥粒工具。

1 6. その表面が部分的に露出するように超砥粒（1 1) を保持しかつ固着する保持層（1 6， 1 7 ； 1 8) を基台（20) の上に形成する工程と、

前記保持層（1 6， 1 7 ; 1 8) から露出した前記超砥粒（1 1) の表面にレ —ザビーム（1 50) を照射することにより、凹部（1 2 ； 14) を形成するェ程とを備えた、超砥粒工具の製造方法。

1 7. 前記保持層（1 6， 1 7 ; 1 8) の表面にレーザビーム（50) を照射することにより、凹部（1 3 ； 1 5) を形成する工程をさらに備える、請求項 1 6 に記載の超砥粒工具の製造方法。

1 8. 前記超砥粒（1 1) の表面と前記保持層（16， 1 7 ； 1 8) の表面に凹部を形成する工程は、連続してレーザビーム（50) を照射することにより、前記保持層（1 6， 1 7 ； 1 8) から露出した超砥粒（1 1) の表面と前記保持層 (16, 1 7 ； 1 8) の表面とに連なって凹部（1 2 ； 14， 1 3 ； 1 5 ) を形成することを含む、請求項 1 7に記載の超砥粒工具の製造方法。

1 9- 前記凹部（1 2 ； 14) を形成する工程は、前記保持層（1 6， 1 7 ； 1 8) から突出した前記超砥粒（1 1) の表面にレ一ザビーム（50) を照射することにより、凹部（1 2 ； 14) を形成することを含む、請求項 16に記載の超砥粒工具の製造方法。

20. 前記保持層（1 6， 1 7 ； 1 8) から露出した前記超砥粒（1 1) の表面をほぼ均一に平坦化させる工程をさらに備え、前記レーザビーム（50) を照射することにより、凹部（1 2 ； 14) を形成する工程は、前記超砥粒（1 1) の表面を平坦化させた後、その表面（1 9) にレーザビーム（50) を照射することを含む、請求項 1 6に記載の超砥粒工具の製造方法。

21. 前記超砥粒（1 1) の表面を平坦化させる工程は、前記露出した超砥粒 (1 1) の表面が前記保持層（1 6， 1 7 : 1 8) の表面とほぼ同一平面を形成するように前記超砥粒（1 1) の表面を平坦化させることを含む、請求項 20に記載の超砥粒工具の製造方法。

22. 前記保持層（1 6， 1 7 ； 1 8) の表面にレーザビーム（50) を照射することにより、凹部（ 1 3 ； 1 5) を形成する工程をさらに備え、前記超砥粒 (1 1) の表面と前記保持層（1 6， 1 7 ； 1 8) の表面に凹部（1 2 ； 14， 1 3 ； 1 5) を形成する工程は、連続してレーザビーム（50) を照射することにより、前記超砥粒（1 1) の平坦化させられた表面（1 9) と前記保持層（1 6， 1 7 ； 1 8) の表面とに連なって凹部（1 2 ; 14， 1 3 ； 1 5) を形成することを含む、請求項 21に記載の超砥粒工具の製造方法。

23. 前記保持層を形成する工程は、めっき層（1 6) を形成することを含む、請求項 1 6に記載の超砥粒工具の製造方法。

24. 前記保持層を形成する工程は、

型（60) の表面に超砥粒 (1 1) を導電性接着剤層（70) によって付着させる工程と、

前記超砥粒（1 1) が付着した前記型（60) を前記第 1の金属のめっき液に浸潰して、前記超砥粒（1 1) の平均粒径の 1Z 2未満の厚みで部分的に前記超砥粒（1 1) の表面を被覆する第 1の金属のめっき層（80) を形成する工程と、前記第 1の金属のめっき層（80) の上に前記超砥粒（1 1) を完全に被覆する厚みで前記第 1の金属と異なる第 2の金属のめっき層（16) を形成する工程と、

接合材層（1 7) を介在して基台（20) に前記第 2の金属のめっき層（1 6) を固着する工程と、

前記超砥粒（1 1) から前記型（60) を除去する工程と、

前記第 1の金属のめっき層（80) をエッチングにより除去して前記超砥粒 (1 1) の表面を部分的に均一に露出させる工程とを含む、請求項 23に記載の超砥粒工具の製造方法。

25. 前記保持層を形成する工程は、ろう材層（1 8) を形成することを含む、請求項 1 6に記載の超砥粒工具の製造方法。