JP2000127050A - 超砥粒電着ホイール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 研削用超砥粒を単層に電着させた超砥粒電着
ホイールにおいて、研削用超砥粒の間にあるメッキ母地
部分の耐磨耗性を高めて砥石寿命の向上をはかるととも
に、加工初期の加工面粗さの向上を図る。 【解決手段】 電着層のメッキ母地３に研削用の主砥粒
１を単層に、同主砥粒１の間に主砥粒１の粒径より小さ
くメッキ母地３の厚みとほぼ同じ粒径の高破砕性の副砥
粒２ａ，２ｂを複層にし、かつ上層の副砥粒２ｂの砥粒
先端高さを主砥粒１の砥粒先端高さとほぼ同じとして主
砥粒１と副砥粒２ａ，２ｂを電着させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は各種被加工物の研削
に用いられる超砥粒電着ホイールに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ガラス、フェライト、セラミ
ックスなどの総型研削や面取り研削に超砥粒電着ホイー
ルが用いられている。この超砥粒電着ホイールは、総型
形状、カップ形状、円盤形状などの台金を金属メッキ液
内に浸漬し、台金の外周部や端面部にダイヤモンド砥粒
やＣＢＮ砥粒などの超砥粒を電着させて砥粒層を形成し
たものである。

【０００３】かかる超砥粒電着ホイールにおいて、、特
開平５−２５３８２６号公報、特開平８−３２３７３８
号公報、特開平９−２７２１２０号公報、実開平１−１
１７８６０号公報などに記載のような、メッキ母地に砥
粒を単層に電着させた砥粒層を形成した超砥粒電着ホイ
ールがある。

【０００４】このような単層の砥粒層を形成した超砥粒
電着ホイールは、砥粒を複層に電着させた超砥粒電着ホ
イールに比べて、砥石表面の砥粒先端高さが揃いやすい
ため、被加工物の加工表面品位が高精度に達成できると
いう利点がある。

【０００５】一方、砥粒層が単層の超砥粒電着ホイール
は、複層の超砥粒電着ホイールあるいは他の結合剤（メ
タルボンド、レジンボンドなど）を有するホイールと比
較して、砥粒層が単層でかつ高集中度であるため、被加
工物の研削量の増加にともない砥粒先端磨滅の増加、砥
粒突き出し量の減少により切削抵抗が大きくなる。この
ため、被加工物への研削焼けの発生、被加工物研削面の
チッピングの増大、ビビリによる被加工物表面精度の劣
化が大きく、砥石の寿命が短いという欠点がある。

【０００６】これらの欠点を解決するために、たとえ
ば、部分的磨耗の生じやすい台金のコーナー部分に溝を
設けた電着砥石（特公昭６１−３７０６６号公報）や、
台金外周の円周方向のエッジを落として砥粒を電着し、
被加工物に与える衝撃幅を小さくした電着砥石（実開平
１−４２８５８号公報）などが提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このような改良によ
り、研削焼け、チッピング、表面精度などに関してはか
なりの改善が得られている。しかし、これらの改良でも
なお解決されない問題点がある。それは、加工条件によ
っては、研削時に発生する切り屑によりメッキ母地が磨
耗、後退して砥粒が脱落しやすいという問題である。

【０００８】たとえば、総型砥石による総型研削や円
盤、平板のエッジ部研削の場合、回転砥石の砥粒層に加
わる研削負荷が局部的に高い箇所が発生するため、メッ
キ母地が他の箇所に比べて早期に磨耗、後退して砥粒脱
落を促進させ、砥石の形状崩れを引き起こす。砥石の形
状が崩れると、加工精度の低下あるいはチッピングが大
きくなり、砥石寿命の低下となる。

【０００９】また、被加工物がガラス、フェライト、セ
ラミックスなどの高脆弱性材料の場合、切り屑が鋭利な
エッジをもった粉状となり、これが高硬度なためラップ
材として作用し、メッキ母地を磨耗、後退させる。

【００１０】メッキ母地の磨耗を防止するために、メッ
キ母地の表部に窒化硼素やテフロンなどを含有する複合
メッキや、Ｃｒメッキなどの潤滑処理層を設けた電着砥
石が提案されている（実開平１−４６１６３号公報）。
しかし、このような潤滑処理層を設けても、磨耗の進行
を遅延させることはできるが、磨耗を防止することはで
きない。

【００１１】また、メッキ母地の磨耗を防止するととも
に研削用超砥粒の間隔を広げて切れ味を向上させるため
に、大径超砥粒の間に小径超砥粒を単層に分散配置した
電着砥石が提案されている（特許第２６７９１７８号公
報）。この砥石によればメッキ母地の磨耗を防止するこ
とはできるが、研削に関与する大径超砥粒の砥粒間隔が
大きくなるため、切れ味は向上するが、逆に砥粒当たり
の切り込み深さが増加するため、加工面粗さが粗くな
り、とくに加工初期において規格面粗さを満足しなくな
るという問題がある。

【００１２】本発明において解決すべき課題は、研削用
超砥粒を単層に電着させた超砥粒電着ホイールにおい
て、研削用超砥粒の間にあるメッキ母地部分の耐磨耗性
を高めて砥石寿命の向上をはかるとともに、加工初期の
加工面粗さの向上を図ることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の超砥粒電着ホイ
ールは、電着層のメッキ母地に研削用超砥粒を単層に、
同研削用超砥粒の間に研削用超砥粒の粒径より小さくメ
ッキ母地厚みとほぼ同じ粒径の副超砥粒を複層にし、か
つ副超砥粒の上層の砥粒先端高さを研削用超砥粒の砥粒
先端高さとほぼ同じとして研削用超砥粒と副超砥粒を電
着させたことを特徴とする。

【００１４】研削用超砥粒（以下、主砥粒という）のな
いメッキ母地部分にメッキ母地磨耗防止用の副超砥粒
（以下、副砥粒という）を複層に配し、かつ副砥粒の上
層の砥粒先端高さを主砥粒の砥粒先端高さとほぼ同じと
することにより、メッキ母地部分の耐磨耗性が高まり、
砥石寿命を大幅に向上させることができる。

【００１５】さらに、砥粒先端高さを揃えることにより
砥粒間隔が小さくなるので、砥粒切り込み深さが小さく
なり、加工初期の仕上げ面粗さを向上させることができ
る。これにより、従来の電着砥石では必要であった加工
初期のならし研削を省略することができ、稼働率の向
上、不良率の低減が図られるとともに、ホイール寿命が
向上する。上層の副砥粒先端高さが主砥粒先端高さより
低いと、研削に作用する主砥粒の砥粒間隔が大きいた
め、加工面粗さの向上に効果がなく、逆に副砥粒先端高
さが高いと、副砥粒が研削に作用することになり、主砥
粒に比べ粒径が小さいため切れ味が劣ることになる。

【００１６】この場合、副砥粒の粒径は、主砥粒の研削
性に影響を与えないように、主砥粒の粒径の５０〜７０
％とするのが望ましい。副砥粒の粒径が主砥粒の粒径の
５０％未満であると、副砥粒を複層に配しても副砥粒の
砥粒先端高さが主砥粒の砥粒先端高さより低くなるため
に、加工初期の仕上げ面粗さの向上効果がなくなる。他
方、副砥粒の粒径が主砥粒の粒径の７０％超であると、
複層の副砥粒を電着させるのにメッキ母地の厚みが大き
くなって主砥粒のメッキ母地からの突き出し量が小さく
なり、切れ味が悪くなる。

【００１７】また、副砥粒として、主砥粒より破砕性の
高い超砥粒を用いることが望ましい。高破砕性の超砥粒
を用いることにより、副砥粒が主砥粒より早く磨耗する
ために、加工初期以降の研削抵抗の増加を抑制すること
ができる。

【００１８】本発明の超砥粒電着ホイールにおいては、
主砥粒のないメッキ母地部分にメッキ母地磨耗防止用の
副砥粒を複層に配したことによって、研削時に発生する
切り屑によるメッキ母地の磨耗、後退が防止でき、メッ
キ母地の表部に潤滑処理層を設けた前述の実開平１−４
６１６３号公報に記載の電着砥石に比べて、格段に優れ
た耐磨耗性が得られる。

【００１９】さらに、上層の副砥粒の先端高さを主砥粒
の先端高さとほぼ同じにしたことによって、前述の特許
第２６７９１７８号公報記載の電着砥石に比べて、加工
初期の加工面粗さの向上を図ることができる。電着砥石
の加工面粗さは加工初期に最も粗くなり、ならし研削が
必要になるが、上層の副砥粒の先端高さを主砥粒の先端
高さとほぼ同じにすることで、超砥粒を単一粒度で電着
した場合あるいは特許第２６７９１７８号公報記載の電
着砥石の場合よりも砥粒間隔を小さくすることができる
ので、とくに加工初期の加工面粗さの向上が図られ、な
らし研削を省略することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態である
超砥粒電着ホイールの斜視図、図２の（ａ）は図１の部
分拡大断面図、図２の（ｂ）は同図（ａ）のＡ部の拡大
図である。

【００２１】本実施形態の超砥粒電着ホイール（以下、
砥石という）１０は、ガラス基板の面取り研削に用いる
砥石であり、炭素鋼からなる円盤状の台金１１の総型形
状の外周部に砥粒層１２を電着により形成したものであ
る。砥粒層１２は、メッキ母地３に研削用の主砥粒（ダ
イヤモンド超砥粒）１を単層に、メッキ母地磨耗防止用
の副砥粒（高破砕性ダイヤモンド超砥粒）２ａと２ｂを
複層に配し、電着して形成している。

【００２２】砥石１０の寸法は、外径１００ｍｍ、貫通
孔１３の内径３０ｍｍであり、砥粒層１２を含む部分の
断面形状は、図２の（ａ）に示すように、外周部に複数
の溝を設けた形状をしている。

【００２３】砥粒層１２は、メッキ母地３に平均粒径７
０μｍの主砥粒１を単層に、平均粒径４５μｍの副砥粒
２ａと２ｂを複層に電着して形成したものである。この
砥粒層１２は以下のようにして形成する。 金属メッキ液内に台金１１を浸漬して、台金１１の砥
粒層形成部に主砥粒１を設定した砥粒間隔Ｇｍ（本実施
形態では１００μｍ）で単層に付着させる。 この場合、主砥粒１を付着させるメッキ母地厚みは、
主砥粒径の１／２０の厚みとする。 つぎに、主砥粒１の間に副砥粒２ａを下層にし副砥粒
２ｂを上層にして複層に付着させた後、最終的なメッキ
母地厚みまで金属メッキを析出させる。 この場合、副砥粒２ｂは副砥粒２ａの間でかつ主砥粒
１と副砥粒２ｂの間隔Ｇｓが主砥粒１の間隔Ｇｍの約１
／２となるように配し、さらに、副砥粒２ｂの砥粒先端
高さが主砥粒１の砥粒先端高さとほぼ同一となるように
する。

【００２４】このようにして、図２の（ｂ）に示すよう
な、研削用の主砥粒１の間のメッキ母地３にメッキ母地
磨耗防止用の副砥粒２ａと２ｂを複層に電着した砥粒層
１２が形成される。これによって、メッキ母地３の耐磨
耗性が高まり、メッキ母地３が早期に磨耗、後退して砥
粒が脱落するということがなくなる。したがって、砥石
の形状崩れを引き起こすこともなく、加工精度を長期に
わたって維持することができ、砥石寿命を大幅に向上さ
せることができる。さらに、加工初期の加工面粗さの向
上が図れる。

【００２５】なお、本実施形態の砥石１０は、ガラス基
板の面取り加工用の回転砥石として、台金の外周に複数
の溝を形成したものであるが、本発明の超砥粒電着ホイ
ールは、このような用途に限らず、フェライト総型形状
加工用、セラミック部品総型形状加工用などの各種総型
形状の超砥粒電着ホイールにも適用できることはもちろ
んであり、また台金の形状や砥粒層の形成態様も図１の
形状や形成態様に限らず、カップ形状、総型形状などの
各種形状のものに適用することができる。

【００２６】〔実験例１〕図１に示した砥石１０におい
て、主砥粒１に対する副砥粒２ａ，２ｂの粒径比率が５
０％から７０％の範囲にある砥石（実施例１〜３）、粒
径比率が４０％の砥石（比較例１）、粒径比率が８０％
の砥石（比較例２）、および同じ砥石形状で副砥粒を単
層に配した特許第２６７９１７８号公報記載の砥石（従
来例１）、メッキ母地の表部に潤滑処理層を設けた実開
平１−４６１６３号公報記載の砥石（従来例２）、副砥
粒と潤滑処理のない従来の砥石（従来例３）を製作し、
以下の条件で加工実験を行った。 ・被加工物：ガラス基板 寸法 直径６４ｍｍ×厚さ１
ｍｍ ・加工機械：面取り専用機 ・砥石周速：４０ｍｍ／ｓｅｃ． ・切り込み：５ｍｍ／ｍｉｎ． ・加工方法：ガラス基板の内外周面取り加工であり、プ
ランジ研削により砥石の形状を転写させる。

【００２７】加工結果を表１に示す。同表において切れ
味指数および寿命指数は、従来例１の砥石の切れ味およ
び寿命をそれぞれ１００としたときの他の砥石の切れ味
および寿命を表す。ここで切れ味の評価は、加工時の機
械の負荷電流値の変化をもって評価したものである。初
期加工面粗さは、未使用の砥石を機械に取り付けた直後
に加工した被加工物の加工面粗さを測定したものであ
る。砥粒脱落は、ある一定の負荷電流値に達した時点に
おける砥粒層表面を金属顕微鏡で観察し、砥粒脱落が５
％未満を◎で、５〜１０％の範囲を○で、１０％超を△
で表したものである。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１からわかるように、副砥粒２ａ，２ｂ
を複層に配した実施例１〜３および比較例１，２の砥石
は従来例１〜３の砥石に比し良好な初期加工面粗さと長
寿命が得られ、とくに主砥粒１に対する副砥粒２ａ，２
ｂの粒径比率が５０％から７０％の範囲にある実施例１
〜３の砥石は、比較例１，２の砥石に対してもさらに良
好な初期加工面粗さと長寿命が得られた。また、実施例
１〜３の砥石は、初期加工面粗さが小さいだけでなく、
継続使用においても高破砕性砥粒を用いたことで切れ味
が安定した結果となり、砥粒の脱落もほとんど発生しな
かった。

【００３０】図３は、上記の実施例１、従来例１および
３の砥石を用いた加工時の加工面粗さと研削抵抗の推移
を示す図である。同図の縦軸の加工面粗さにおいて、面
粗さＮＧとして表したレベルは加工品の合否レベルを示
し、加工面粗さがこのレベルを超えると加工品は不合格
となる。従来例１および３の砥石による加工では、加工
初期において加工面粗さが大きくなり、不良品が発生す
る。加工面粗さが合格レベル以内に収まるまでの期間が
ならし研削といわれる期間である。実施例１の砥石によ
る加工では、加工初期から加工面粗さが小さく、不良品
の発生はない。すなわち、ならし研削の必要がない。

【００３１】同じく縦軸の研削抵抗に関しては、研削抵
抗があるレベル（図中、寿命と表したレベル）に達する
と砥石の寿命と判断される。従来例３の砥石は、加工初
期以降の研削抵抗の増加が大きく、寿命が短いが、副砥
粒を配した実施例１と従来例１の砥石は、加工初期以降
の研削抵抗の増加が少なく、長寿命が得られた。

【００３２】〔実験例２〕プランジ研削用として所定の
円弧状の凸型形状をした主砥粒平均粒径２００μｍの電
着砥石で、主砥粒に対する副砥粒の粒径比率が５０％か
ら７０％の範囲にある砥石（実施例４〜６）、粒径比率
が４０％の砥石（比較例３）、粒径比率が８０％の砥石
（比較例４）、および同じ砥石形状で副砥粒を単層に配
した特許第２６７９１７８号公報記載の砥石（従来例
３）、メッキ母地の表部に潤滑処理層を設けた実開平１
−４６１６３号公報記載の砥石（従来例４）、副砥粒と
潤滑処理のない従来の砥石（従来例５）を製作し、以下
の条件で加工実験を行った。 ・被加工物：フェライト 寸法 縦横６０ｍｍ×厚さ２
０ｍｍ ・加工機械：平面研削盤 ・砥石周速：３５ｍｍ／ｓｅｃ． ・テーブル送り速度：７ｍｍ／ｍｉｎ． ・加工方法：平板状のフェライトをテーブル上にセット
してプランジ研削する総型加工であり、プランジ研削に
より砥石の形状を転写させる。

【００３３】加工結果を表２に示す。同表における切れ
味指数、寿命指数、初期加工面粗さおよび砥粒脱落の表
示は実験例１の場合と同じである。本実験の場合も実験
例１の場合と同様な結果が得られた。

【００３４】

【表２】

【００３５】

【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。

【００３６】（１）研削用の主砥粒とは別に電着層のメ
ッキ母地に主砥粒の粒径より小さくメッキ母地厚みとほ
ぼ同じ粒径の副砥粒を複層に電着させることにより、メ
ッキ母地の耐磨耗性が高まり、メッキ母地が早期に磨
耗、後退して砥粒が脱落するということがなくなる。し
たがって、砥石の形状崩れを引き起こすこともなく、加
工精度を長期にわたって維持することができ、砥石寿命
を大幅に向上させることができる。

【００３７】（２）副砥粒の上層の砥粒先端高さを主砥
粒の砥粒先端高さとほぼ同じとすることにより、主砥
粒、副砥粒間の砥粒間隔が小さくなるので、砥粒切り込
み深さが小さくなり、加工初期の仕上げ面粗さを向上さ
せることができる。これにより、従来の電着砥石では必
要であった加工初期のならし研削を省略することがで
き、稼働率の向上、不良率の低減が図られるとともに、
ホイール寿命が向上する。

【００３８】（３）主砥粒に対する副砥粒の粒径比率を
特定の範囲に設定することにより、さらに良好な初期加
工面粗さと長寿命を得ることができる。

【００３９】（４）副砥粒として主砥粒より破砕性の高
い超砥粒を用いることにより、加工初期以降の研削抵抗
の増加を抑制することができる。

【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電着ホイー
ルの斜視図である。

【図２】 （ａ）は図１の部分断面図、（ｂ）は（ａ）
の部分拡大図である。

【図３】 加工実験結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 主砥粒 ２ａ，２ｂ 副砥粒 ３ メッキ母地 １０ 砥石 １１ 台金 １２ 砥粒層 １３ 貫通孔

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電着層のメッキ母地に研削用超砥粒を単
   層に、同研削用超砥粒の間に研削用超砥粒の粒径より小
   さくメッキ母地厚みとほぼ同じ粒径の副超砥粒を複層に
   し、かつ副超砥粒の上層の砥粒先端高さを研削用超砥粒
   の砥粒先端高さとほぼ同じとして研削用超砥粒と副超砥
   粒を電着させたことを特徴とする超砥粒電着ホイール。
2. 【請求項２】 前記副超砥粒の粒径を、前記研削用超砥
   粒の粒径の５０〜７０％とした請求項１記載の超砥粒電
   着ホイール。
3. 【請求項３】 前記副超砥粒を、研削用超砥粒より破砕
   性の高い超砥粒とした請求項１，２記載の超砥粒電着ホ
   イール。