(57)【要約】【課題】　本発明は、金属結合した研磨工具及びその製造する方法に関する。【解決手段】　本発明の方法は、穴あき型板を使用することで、工具の切削表面にあるパターンで研磨小塊部を配置し、穴が空洞を規定するように型板を工具予備形成品に対して配置し、ペーストの形態の金属ろう付け組成物を空洞に充填し、型板を取り除くことで、切削表面に取り付けたろう付けペーストの分離した小塊部を残す。さらに本発明の方法は、砥粒をペースト粒子上に配置し、ろう付け条件で予備形成品を焼成することで適所に固定する。砥粒は、従って正確に配置することができ、型板の網部で規定される研磨材のない流路により切削表面上で間隔を開けている。研磨材のない流路は、切削領域での冷却剤材料及び削り屑粒子の流れを容易にするための経路を提供する。【選択図】　　　図１
2004001232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　研磨工具であって、
　（Ａ）所定形状の複数の穴を有する型板を用意する工程、
　（Ｂ）研磨工具用の球、円錐形、円錐台形の形状の金属予備形成品上の切削表面を前記型板に接触させ、それにより前記穴が前記切削表面に隣接する空洞を規定する工程、
　（Ｃ）金属ろう付け組成物と結合剤成分とを含むろう付けペーストを用意する工程、
　（Ｄ）前記空洞をろう付けペーストで充填する工程、
　（Ｅ）前記型板を取り除き、前記切削表面上にろう付けペーストの小塊部を形成する工程であって、各々の小塊部は、ペーストの無い流路によって、隣り合う小塊部から分離されている工程、
　（Ｆ）前記小塊部上に単一砥粒層を配置する工程、及び
　（Ｇ）前記研磨工具を熱処理することによって、前記切削表面に前記砥粒をろう付けする工程、
により、隣り合う小塊部から分離された個々の小塊部に押し込まれた砥粒から形成されたことを特徴とする研磨工具。
【請求項２】
　研磨工具であって、
　（Ａ）所定形状の複数の穴を有する型板を用意する工程、
　（Ｂ）転写媒体を前記型板に接触させ、それにより前記穴が前記転写媒体に隣接する空洞を規定する工程、
　（Ｃ）ろう付け組成物と結合剤成分とを含むろう付けペーストを用意する工程、
　（Ｄ）前記空洞をろう付けペーストで充填する工程、
　（Ｅ）前記型板を取り除き、前記転写媒体上にろう付けペーストの小塊部のパターン化した面を形成する工程であって、各々の小塊部は、ペーストの無い流路によって、隣り合う小塊部から分離されている工程、
　（Ｆ）パターン化した面を前記研磨工具用の球、円錐形、円錐台形の形状の金属予備形成品の切削表面に押しつける工程、
　（Ｇ）前記転写媒体を剥がすことで、前記小塊部を前記切削表面上に残す工程、
　（Ｈ）前記小塊部上に単一砥粒層を配置する工程、及び
　（Ｉ）前記研磨工具を熱処理することによって、前記金属予備形成品の前記切削表面に前記砥粒をろう付けする工程
により、隣り合う小塊部から分離された個々の小塊部に押し込まれた砥粒から形成されたことを特徴とする研磨工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は研磨工具の製造に関する。より明確には、開いた流路により切削表面上の隣接する小塊部(parcel)から離れている、分割した小塊部に配置した砥粒を有する工具の製造に関する。本発明は更に、研磨小塊部がその中に埋め込まれた複数の超微粒砥粒で形成された、自生発刃研磨工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
　工業用のある種類の研磨工具においては、砥粒が金属の予備形成品に付着している。砥粒は、約600 ℃以上の温度で金属接合材組成物をろう付けすることで接着する。
【０００３】
　研削中に切削領域から削りくずを除去することで性能を改善する。特に削りくず除去は、ろう付けした接合材組成物の損耗、及び砥粒の早期の鈍化を減少する。加工部材を冷却することは、研磨工具を使用するものが研削性能を改善するのに行う他の方法である。冷却は加工部材を冷えた液体潤滑剤の浴槽に入れることでしばしば行う。研磨工具上に開いた空間を備えることで、製造業者は削りくず除去及び冷却効率を高めることができる。これらの開いた空間は削りくずが切削領域から離れるための通路を提供し、また加工部材へまた加工部材から冷却剤を導く。
【０００４】
　削りくず除去及び冷却剤の空間を形成する典型的な方法は、切削溝又は予備形成品を貫く穴あけ加工した穴を含む。この技術は砥石車製造において広く使用することができる。分割した研磨工具の製作においては、分割した研磨部分の間に間隔を置くことで流路を作ることができる。通常、そのような分割部は砥粒と接合材組成物の混合物から成形し、その後工具に構成単位として接着する。これらの方法は製造作業に複雑さを加え、時間を消費し、製造コストを加える。
【０００５】
　削りくず除去と冷却空間を有する研磨工具を製造する効率的な方法を提供することが望ましい。研磨工具上の開いた空間により分けられた分割した位置に砥粒を配置するいくつかの方法が提案されている。
【０００６】
　米国特許第5,389,119 号(Ferronatoら) は、多孔性の布の層に接合した、分割した島状の研磨材を有する不織布を作成する方法について開示している。島状部は、伝導性の布の層の一部分をマスキングし、分離したマスキングしていない箇所に、研磨材を含む金属組織を電着又は電気メッキすることで作成する。
【０００７】
　米国特許第4,826,508 号(Schwartz ら) は、軟質な研磨要素を形成する方法を開示しており、それは軟質な布の一方の面に多くの分割した開口部を有する非電気伝導性の材料の軟質なマスクを施すこと、施したマスクと共に布を金属堆積浴槽に置くこと、及び金属が直接的に布に付着し、研磨材が金属堆積物中に埋め込まれるように、粒状の研磨材の存在下で金属を分割した開口部に直接的に堆積させることを含む。
【０００８】
　米国特許第4,047,902 号(Wiand) は、金属メッキした研磨製品を製造する方法を開示しており、それは、伝導性又は金属の支持要素を用意すること、予定した所望の表面部分にマスキングしないことで、支持材上の露出した間隔を空けた部分を残すこと、及び露出した部分に研磨粗粒子を接合することを伴うものである。接合は金属メッキ処理で行う。
【０００９】
　米国特許第4,863,573 号(Mooreら) は、非電気伝導性のインクで非伝導性の網目をスクリーン印刷することで研磨物品を作成する方法を開示している。網目は電気伝導性の円筒又は金属帯と接触しながら、電気メッキ槽を通過する。第１のほぼ完全な厚みの金属を、網目の印刷していない領域に電着させる。その後砥粒を金属上に配置し、第２の金属の外側の層を第１の厚みの金属上に電着する。このようにして砥粒は、金属の外側層で捕獲され、また金属の表面に存在する。
【００１０】
　米国特許第4,874,478 号(Ishakら) は、金属薄膜を軟質な薄板の一方の表面に取り付けること、露出した薄膜の表面への複数の分割した開口部を有する耐メッキ性の材料のマスクを施すこと、及び金属が薄膜に接着し、研磨材を金属堆積物中に埋め込むように、粒子状の研磨材の存在下で開口部を通して金属薄膜に金属を直接的に堆積することを含む、研磨要素を作成する方法を提供する。
【００１１】
　先の参照文献の各々は、軟質な研磨布又は薄膜の作成に関する。これらの研磨物品は支持基板に貼り合わせることで被覆した研磨製品を形成するが、それらは一般的に多くの工業的な研削用途においてはそれだけでは使用できない。布又は薄膜に帯びた研磨工具は、鋼及びコンクリートなどの構造用材料の激しい研削には耐えることができないであろう。加えて、言及した方法の各々は、布に研磨材を接着するのに電着又は電気メッキを使用している。そのような取付方法では、要求する工業用の研削用途で耐えるのに十分な厚みの接合材材料を通常備えない。
【００１２】
　研磨母材に開いた空間を組み込む他のアプローチが開示されている。米国特許第4,882,878 号(Benner)は、剛性のある連続的に研磨材を帯びている母材を有する砥石車について記載している。母材は研削表面から砥石車中に延びる複数の間隔を空けた開口部を有している。好ましくは母材は有機の結合材料である。
【００１３】
　国際特許出願WO 96/26811(Ferronato)は、一方の面に支持層を、及び他方の面に砥粒と接合材料の堆積物を有する、軟質な研磨要素について開示している。その物品は更に、実質的に堆積物を取り囲み、かつ堆積物の少なくとも一部の高さに沿って延びる不変の一方向鋳型(permanent one way mold)を含む。堆積物は軟質な研磨要素の穴の中に配置されている。
【００１４】
　米国特許第5,152,917 号(Pieper ら) は、正確な形状を有し、かつ無作為でない配列で配置した、複数の研磨複合材を帯びている支持材を含む、組織した被覆研磨物品を作成する方法を開示している。その方法は、結合剤前駆物質のスラリーと砥粒を、製造工具の外表面の空洞に導入することを含む。スラリーが支持材の一方の主要な表面を濡らすことで、中間物品を形成するように、支持材を外側表面上に置く。製造工具の外側表面から中間物品が離れる前に、結合剤前駆物質はその後硬化する。結合剤前駆物質は据え付けが速く、硬化性で、熱可塑性の有機樹脂である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
　従来技術は、分割して間隔を空けている研磨要素がろう付けできる金属接合材組成物で予備形成品に強く付着している、激しい研削用途の金属予備形成品の研磨工具への要求を満たすものではない。従って、以下の工程、
　（Ａ）所定形状の複数の穴(perforation) を有する型板を用意する工程、
　（Ｂ）研磨工具上の切削表面を型板に接触させ、それにより穴が切削表面に隣接する空洞を規定する工程、
　（Ｃ）金属ろう付け組成物と結合剤成分とを含むろう付けペーストを用意する工程、
　（Ｄ）空洞をろう付けペーストで充填する工程、
　（Ｅ）型板を取り除き、切削表面上にろう付けペーストの小塊部を形成する工程であって、各々の小塊部はペーストのない流路で隣り合う小塊部から離れたものとなっている工程、
　（Ｆ）小塊部上に砥粒を配置する工程、及び
　（Ｇ）研磨工具を熱処理することで、切削表面に砥粒をろう付けする工程
を含む研磨工具の作成方法を提供する。
【００１６】
　他の態様においては、本発明は、ろう付けペーストの所定形状で間隔を空けた小塊部が、第１に転写媒体(transfer medium) 上に形成される、金属予備形成研磨工具の作成方法を提供する。ろう付けペースト小塊部はその後金属予備形成品の切削表面に移され、ここで砥粒を添加し、ろう付けを成し遂げる。この方法は一様でない形状及び湾曲した形状の切削表面の研磨工具の作成を容易にする。従って、以下の工程、
　（Ａ）所定形状の複数の穴を有する型板を用意する工程、
　（Ｂ）転写媒体を型板に接触させ、それにより穴が転写媒体に隣接する空洞を規定する工程、
　（Ｃ）ろう付け組成物と結合剤成分とを含むろう付けペーストを用意する工程、
　（Ｄ）空洞をろう付けペーストで満たす工程、
　（Ｅ）型板を取り除き、転写媒体上にろう付けペーストの小塊部のパターン化した面を形成する工程であって、各々の小塊部はペーストのない流路で隣り合う小塊部から離れたものとなっている工程、
　（Ｆ）パターン化した面を研磨工具の切削表面に押しつける工程、
　（Ｇ）転写媒体を剥がすことで、小塊部を切削表面上に残す工程、
　（Ｈ）小塊部上に砥粒を配置する工程、及び
　（Ｉ）研磨工具を熱処理することで、切削表面に砥粒をろう付けする工程
を含む研磨工具を作成する方法を提供する。
【００１７】
　本発明は、砥粒が金属、主として鉄系の金属の予備形成品に金属接合している、研磨工具を作成するのに有効である。その方法は多様な種類の予備形成品の形状に使用することができる。典型的な予備形成品は、平坦な円盤、ドリルビットの芯、砥石車の枠、のこ刃及び、球、円錐形、円錐台形の形状の予備形成品などの多くの特別な工具本体を含む。本発明に従って作成した研磨工具は、従って、丈夫であり、要求する工業用及び構造用材料の研削及び切削用途に適している。
【００１８】
　砥粒は、切削される物質より硬質な物質である。ダイヤモンド、立方晶窒化ボロン及びそれらの組合せなどの超砥粒としてとして一般的に知られている非常に硬質な研磨物質を使用することができる。それらの中でも、主として非鉄系の材料の切削には、ダイヤモンドが好ましい。多くの非超砥粒物質も使用することができる。本発明において使用できる典型的な非超砥粒は、酸化アルミニウム、炭化シリコン、炭化タングステンなどを含む。酸化アルミニウムは、標準的なアルミナ研磨材だけでなく、以下により詳細に記載した、シード添加した及びシード添加していないゾルゲル微細結晶アルミナを含む。
【００１９】
　好ましい非超砥粒は微細結晶アルミナである。同様に好ましいものは、ここで引用する米国特許第5,194,072 号及び第5,201,916 号に記載されているゾルゲルアルミナの繊維状(filamentary) の砥粒である。「微細結晶アルミナ」は、アルファアルミナの結晶が、一般的に約10μm より小さく、より好ましくは約５μm 未満で、最も好ましくは約１μm 未満の直径の、本質的に均一なサイズである、焼結したゾルゲルアルミナを意味する。結晶は、隣接した結晶から高角粒界(high angle grain boundary) により分離した、本質的に均一な結晶方位の領域である。
【００２０】
　ゾルゲルアルミナ研磨材は、本質的ではないが通常ベーマイトであるアルファアルミナ前駆物質のゾル又はゲルを乾燥すること、乾燥したゲルを所望のサイズ及び形状の粒子に成形すること、その後その小片をアルファアルミナの形態に変態するのに十分な高温で焼成することにより、従来から製造されている。本発明に従って使用するのに適した粒子を作成する簡単なゾルゲル法は、例えば米国特許第4,314,827 号、第 4,518,397号及び第5,132,789 号、及び英国特許出願第2,099,012 号に記載され、その開示をここで参照する。
【００２１】
　ゾルゲル法の１つの形態においては、アルファアルミナ前駆物質は、アルファアルミナそれ自身のものとできる限り近い同一の結晶構造及び格子パラメータを有する材料で「シード添加」される。「シード」はできる限り微細に分割した形態で添加し、ゾル又はゲルの全体に渡り均一に分散している。それは最初から添加してもよいし、その場所で形成することもできる。シードの機能は、アルファ形態への変態が、シードのない時に必要な温度より著しく低い温度で、前駆物質の全体に渡り均一に発生するようにすることである。この方法は、アルファアルミナの個々の結晶がサイズにおいて非常に均一で、かつ本質的に全てミクロン以下の直径である結晶組織を生成する。適当なシードは、アルファアルミナそれ自体だけでなく、そのようなシードが存在しない時に変態が通常起こる温度以下で、前駆物質からアルファアルミナを生成するのに有効な、アルファアルミナのものと十分類似した格子パラメータを有する、アルファ酸化第二鉄、亜酸化クロム、チタン酸ニッケル及び、多くの種類の他の化合物などの、他の化合物を含む。そのようなシード添加したゾルゲル法の実施例は、米国特許第4,623,364 号、第4,744,802 号、第4,788,167 号、第4,881,971 号、第4,954,462 号、第4,964,883 号、第5,192,339 号、第5,215,551 号、第5,219,806 号及び第5,453,104 号に開示され、その開示をここで参照し、他にも多くある。
【００２２】
　好ましくは砥粒を、金属を含む接合材で金属の予備形成品に取り付ける。接合材は、従来の高温ろう付け法に従い熱的に処理される、金属ろう付け組成物で形成されている。研磨材を金属工具予備形成品に接合する金属ろう付け組成物はよく知られている。実例の金属ろう付け組成物は、銀、ニッケル、亜鉛、鉛、銅、スズ、及び他の金属、例えば燐、カドミウム、バナジウムなどと合金化したこれらの金属の混合物を含む。一般的に少量の添加成分を、溶融温度、溶融物の粘度、研磨表面の塗れ性及び接合材強度を変更するなどの、ろう付けの際、及びろう付け後の特性を変更するために、ろう付け組成物に含めることができる。銅／スズ、青銅を主成分とする合金は研磨材を、特に超砥粒を金属に接合するのに好ましい。チタン、タンタル、クロム及びジルコニウムを含む、ある種のいわゆる「活性金属」又は「反応性金属」は、特にダイヤモンドを接合するのに、ろう付け組成物に添加することができる。これらの金属は炭素と反応することで炭化物を形成し、それにより超砥粒粒子上のろう付け組成物の塗れ性を改善する。金属が大部分を含む金属を充填した樹脂状のろう付け組成物などの混成の接合材材料も、本発明で使用することができる。
【００２３】
　ろう付けは、金属ろう付け組成物の固相線−液相線温度範囲、予備形成品の幾何学的形状及び材料の構成、及び研磨材の物理的特性などの、多くの系のパラメータを考慮して選択した上昇した温度で行う。例えば、ダイヤモンドは、大気中の約1000℃以上、及び真空下又は不活性雰囲気においての約1200℃以上の温度で黒鉛化する。従って、多くの場合できる限り低い温度でろう付けすることが望ましい。金属ろう付け組成物は、好ましくは約800 〜1025℃、より好ましくは約850 〜950 ℃でろう付けするように選択すべきである。
【００２４】
　金属ろう付け組成物は通常微細な粒子の形態で使用する。金属ろう付け組成物の成分は、前もって合金化した粒子として、分離した成分の粉末の混合物として、又はその両方の形態の組合せで存在できる。金属ろう付け組成物は、液体結合剤を乾燥した粒子状の成分と混合することによりペースト状の形態で、都合よくろう付け箇所に届けることができる。液体結合剤は、乾燥した粒子状の成分が均一な組成に混合されるのを容易にし、金属ろう付け組成物を正確な量に分配する手段を提供する。
【００２５】
　研磨材と予備形成品の間での確実な接合を形成するのを妨げないように、液体結合剤は十分な揮発性があるべきで、そうすることで金属ろう付け組成物の融点以下で蒸発する又は熱分解する。しかしながら、揮発度はペーストが著しく速く乾燥するほど高いべきでない。ペーストは研磨工具の組立ができる適度な時間に渡り流動性のあるままであるべきである。好ましくはペーストは、大気の温度及び湿気条件で、少なくとも数分から約１時間までに渡り流動性があるべきである。液体結合剤は工業においてよく知られている。本発明に使用するのに適した典型的なペースト形成結合剤は、Vitta Company のBrazＴＭ-Binder Gel 、Wall Colmonoy Corporation, Madison Heights, Michiganの"S" 結合剤、及びWesgo, Belmont, CaliforniaのCusil-ABA, Cusin-ABA及びIncusil-ABA ペーストが含まれる。金属ろう付け組成物成分と前もって混合した結合剤を含む活性(active)金属ろう付け組成物ペーストは、Lucanex 721 などの LucanexＴＭという商品名でLucas-Millane Company, Cudahy, Wisconsinより入手できる。
【００２６】
　本発明は型板を使用することで、研磨小塊部を研磨工具上にパターン化して配置する。一般的に型板は平坦な薄板構造である。薄板は軟質であることができ、それにより薄板が湾曲した切削表面に適合する、また保管するため又はエンドレスベルト形状に配置するために巻かれることを可能にする。
【００２７】
　型板材料は、複数の正確に位置した選択的な形状の穴で穴をあけることができるべきである。穴あけは、型での打ち抜き加工、フォトエッチング、ドリル加工及び切削加工などのあらゆるよく知られた技術で行うことができる。ステンレス鋼板は、繰り返し再使用することができ、耐摩耗性であり、一般的に広範な化学薬品に影響されず、従って好ましい型板材料である。１回又は限定した再使用回数の型板に関して、プラスチック薄膜及び繊維板の薄板などの使い捨ての材料も、本発明の範囲内にあることを意図するものである。
【００２８】
　穴は型板を完全に貫いて延びているであろう。穴の形状及び配置は、工具上の研磨小塊部のサイズ及び位置を決める。あらゆる規則的、又は不規則的な幾何学的な領域を囲む形状を使用することができる。型板の切られていない領域は、研磨小塊部の間の工具上の開いた流路に対応する。
【００２９】
　使用においては、型板の一方の面を切削表面に隣接した工具の予備形成品と接触するようにする。型板の他方の面は露出したままである。穴の内壁及び穴の周囲内の切削表面は空の空洞を規定する。型板の露出した面で、空洞は開いている。
【００３０】
　空洞はろう付けペーストで充填される。充填は好ましくはスキージ（ゴム板）状の工具で空洞にペーストを押し込むことで行う。すなわち、ろう付けペーストの厚いビードを、型板の露出した面に、一般的には切削表面の一方の端部に施す。ビード長さは切削表面の幅をわずかに超えて延びている。ビード長さより長い直線状の端部のブレードを、わずかな圧力でビードの後ろから型板の露出した面を横切って引き延ばす。ブレードはペーストを空洞内に押し込み、型板の露出した面と同じ高さの空洞を超えた過剰のペーストを除去する。ブレードはまた、再使用又は処分のため型板の露出した面から過剰のペーストを拭い去る。
【００３１】
　型板の薄板の厚みが工具上の研磨小塊部の高さを決めるということは理解される。厚みは特定の研削用途の要求に適応するように広く変化することができる。一般的に、厚みは研磨粒子の最大断面寸法にほとんど等しいが、異なる厚みも使用することができ、それは特にろう付けペーストの結合剤濃度が約20〜25wt％の範囲外に変化するときである。金属ろう付け組成物の粒子は、空洞に流れ込むように滑らかなペーストを形成するため、十分に小さくあるべきべきであることもだれもが認識できる。
【００３２】
　型板は切削表面から剥ぎ取られる。ろう付けペーストの小塊部は切削表面に密着したままである。従ってろう付けペーストは、ペーストのない流路により隣の小塊部から分離した、分割した島状部で切削表面上に配置されている。
【００３３】
　１つの態様においては、砥粒は研磨ペーストの依然軟質な小塊部上に置かれる。粒子は個々に置く、又は全体の表面上に散布することができる。実施態様においては、砥粒は少なくとも約100 μm であり、１個の砥粒のみをほとんどの小塊部の各々に置く。供給装置は、各々のペーストの小塊部に１個の砥粒を個々に配置することを容易にするものを使用することができる。そのような供給装置はまた有利な態様においては、砥粒の配置を配向することで、加工部材に対して各々の砥粒の切削ファセットの露出を最適化することもできる。製造者はこのように個々の粒子レベルで工具を制御することで、最大の切削速度、最小のエネルギー消費、最小の粒子破損、又はこれらのパラメータの組合せを提供する。金属ろう付け組成物はろう付けの際に液化する。従って、ろう付けの結果永久的な接合が形成されるまで、個々に配置した粒子の配向を保持する手段を備えることが必要である。例えば、このことは黒鉛又はセラミックなどの熱的に安定な組成物の型板又は供給装置を使用することで達成してもよい。熱的に安定な型板又は供給装置は、ろう付け工程の全体又は一部に渡り適所に置いたままにしてもよい。
【００３４】
　他の実施態様においては、砥粒は最大でも10μm の粒子サイズを有する。好ましくは、小さい粒子は切削表面上に散布することで、粒子を小塊部に埋め込む。ペーストのない流路に散布された過剰な粒子は小塊部に埋め込まれない。それらは、予備形成品を逆さにすること、真空、ガス噴射を吹き付けること、又は類似した処置で取り除くことができる。過剰の粒子を取り除いた後に、ゆるく埋め込まれた粒子をペーストの小塊部に更に埋めることができる。軟質なはく離薄膜(flexible release film) を小塊部が占める切削表面上に置き、例えば手動又は自動のローラーで圧力をかけることで、粒子を深く埋め込むことができる。
【００３５】
　更に他の実施態様においては、空洞に充填される前に、砥粒をろう付けペーストと前もって混合する。前もって混合する粒子が穴の断面の寸法より小さいことで、粒子が空洞に入ることを可能にするべきである。好ましくは、前もって混合する粒子は型板の厚みの75％以下であるべきである。切削表面が３次元の曲面であり、転写媒体が軟質な弾性体のパッドであり、また切削表面が凸状の球形部分を含む。
【００３６】
　小さい砥粒をペーストと前もって混合することはペーストの全体において均一な濃度を提供することができる。この技術は粒子を小塊部の全体深さに渡り埋め込む。その上、小さい粒子は前もって混合した小塊部に自生発刃挙動を与えることができる。すなわち、工具上の各々の小塊部は、金属のろう付けの母材中に接合した複数の砥粒を構成する。そのような小塊部は、ほとんど露出した砥粒を取り除くことで損耗する傾向にある。このことは下方にある新たな鋭利な粒子を露出し、引き続き研削するであろう。従ってこのような方法で作成した工具は、一般的に、使用中の期間に渡り小塊部が損耗しても一貫して優れた研削特性を備えている。
【００３７】
　砥粒がろう付けペーストの小塊部に埋め込まれると、予備形成品は従来の方法で焼成することができる。ろう付け処理は残りの液体結合剤を中間の温度で放散する又は焼失することを引き起こす。高温においては、金属ろう付け組成物成分は砥粒を予備形成品に永久的に結合する。熱周期変数の制御により、小塊部の形状又は配置が著しく変化することなくろう付け組成物成分を焼結できる。当業者は、小塊部形状の保持を最適にするように、適当なろう付け時間及び温度のパラメータを選択できる。
【００３８】
　時には、パターン化した研磨材を平坦でない又は過度の表面の湾曲を示す工具上に作成することが望まれる。型板をそのような切削表面に対して直接的に配置するのは問題があるだろう。本発明の他の態様においては、この問題を、ろう付けペーストの小塊部を転写媒体上に形成し、その後小塊部を金属の予備形成品の切削表面に移すことで解決する。転写媒体は、予備形成品の切削表面の形状に適合することができる、弾性のゴム状パッドでありえる。転写媒体の機能面は、好ましくは、ペースト小塊部の転写を容易にするため、閉じた組織で円滑な表面構造を有する。
【００３９】
　本発明のこの変形例によると、型板は多数の穴を備えている。各々の穴は正確な形状を有し、隣の穴から離れて配置されている。型板の一方の面を転写媒体の一般的に平坦な薄板と接触するようにし、型板の他方の面を露出したままにする。穴の内壁及び穴の周囲内の転写媒体が、空の空洞を規定する。型板の露出した面で空洞は開いている。
【００４０】
　空洞をろう付けペーストで充填する。充填は好ましくは、上述のように、ペーストを空洞内に押し込むことで行う。ろう付けペーストの小塊部を転写媒体に貼り付いたままにして、型板を剥がす。転写媒体の小塊部を保持する面を、工具予備形成品の切削表面に押しつける。このことは、第１に転写媒体の小塊部のない面を、テーブルの上面又は類似した支持構造物などの安定した作業面(working surface) に配置することで、いくらか有利に実行することができる。媒体の小塊部を保持する面を静止するように支持し、露出する。その後予備形成品の切削表面を静止した転写媒体に対して押しつける。小塊部は切削表面に転写する。その後、砥粒を添加し、工具を焼成することで、永久的に研磨材を取り付ける。
【実施例】
【００４１】
　実施例１
　実施例は図１を参照することでよく理解することができる。紫外線不可入性の被膜を有する長さ15インチ×幅15インチ×厚さ0.010インチのステンレス鋼板の表面をマスクする。マスク１は、各々の辺６が0.115 インチの長さで、中心間距離８が0.32インチの露出した正６角形の領域４を有する連続的な網状構造２である。隣接する６角形の間の間隔10は0.12インチである。薄板をフォトエッチングすることで、露出した領域に６角形の穴を開け、マスクを取り除く。穴を開けたステンレス鋼型板を丈夫で剛性のある矩形フレームに据え付けることで平坦度を維持する。切削表面を上に向けてテーブルに研磨円盤用の厚さ0.030 インチ、直径9.875 インチの平坦な円形の鋼予備形成品を置く。円盤上の中心に型板を整列し、円盤の面が型板の一方の面に接触するようにフレームを予備形成品に締め付ける。型板の露出した面を水平平面において上向きに維持する。
【００４２】
　矩形フレームの１辺のちょうど内側に LucanexＴＭ721 ろう付けペーストのおよそ直径0.5 インチ、長さ12インチのビードを施す。長さ14インチの硬質ゴムスキージを使用することで、わずかに下方に圧力をかけて型板の露出面を横断して安定した速度のストロークでビードを引き延ばし、型板の露出面と同じ高さの深さまで、すなわち約0.010 インチまでろう付けペーストを６角形断面の空洞に押し込む。１回のパスのみを使用することで、穴の間の型板の下方でろう付けペーストが流れ出るのを防ぐ。
【００４３】
　予備形成品からフレームをゆるめ、型板を円盤面から垂直に取り外す。DAC Company, New York, New York の120/140 USメッシュのPDA 989 型ダイヤモンド砥粒を振りかけることで、円盤面上に粒子を均一に散布する。予備形成品をテーブルから持ち上げ、逆さにすることで、過剰の砥粒を回収皿に落とす。研磨材を保持する予備形成品切削表面を上向きにして水平作業面上に置く。厚さ0.25インチ、直径14インチの円形で剛性のあるアクリル合成樹脂の薄板を整列させることで、予備形成品に被せ、一様に下方に押すことで、砥粒をろう付けペースト小塊部に埋め込む。
【００４４】
　アクリルの薄板を取り除き、真空炉において約15℃毎分で最高温度約900 ℃で、炉内の圧力を10−４Torr以下に維持しながら予備形成品を焼成する。予備形成品を10分間900 ℃に保持し、室温に冷却した。この実施例は、平坦な単一ダイヤモンド層の金属研磨円盤の製造について説明している。
【００４５】
　実施例２
　中心間距離５mmで60°の規則正しいパターン(isometric pattern) で直径2.0mm の円形穴を、厚さ0.2 インチ×幅12インチ×長さ12インチのステンレス鋼板を貫いて穴あけすることで、型板を形成した。型板を丈夫で剛性のあるフレームに据え付けることで型板の平坦度を維持する。厚み１インチ×幅12インチ×長さ12インチの円滑な表面のウレタンゴムのパッド上に型板を整列する。型板とゴムパッドを積層して接触するようにする。型板の露出面を水平平面において上向きに維持する。およそ直径0.5 インチ、長さ12インチの IncusilＴＭ ABAろう付けペーストのビードを型板の１辺に沿って施す。長さ14インチの硬質ゴムスキージを使用することで、わずかに下方に圧力をかけて型板の露出面を横断して安定した速度のストロークでビードを引き延ばし、型板の露出面と同じ高さの深さまで、すなわち約0.2 インチまでろう付けペーストを円筒形空洞に押し込む。１回のパスのみを使用することで、穴の間の型板の下方でろう付けペーストが流れ出るのを防ぐ。
【００４６】
　型板をゴムパッドの面から垂直に取り外す。General Electric Company, Columbus, Ohioの60/80 USメッシュのダイヤモンド及び立方晶窒化ボロン砥粒の50/50vol/vol混合物を振りかけることで、ゴムパッド上に粒子を均一に散布する。パッドをテーブルから持ち上げ、逆さにすることで、過剰の砥粒を回収皿に落とす。水平作業面上においてパッドを研磨材／ペーストを上向きにして戻す。
【００４７】
　手動のジグで確実に球状の鋼の予備形成品を据え付けることで、予備形成品の凸状の切削表面を露出する。予備形成品をパッドに対して鉛直下向きに押しつける。球体にわずかな回転運動を与えることで、研磨材を帯びたろう付けペーストの小塊部を予備形成品の切削表面上に一様に転写させる。手動のジグを取り除き、実施例１のように予備形成品を焼成する。この実施例は本発明に従った転写媒体を用いての研磨工具の製造を説明している。この研磨工具は凹状の玉継手を研削するのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は、本発明を実施するのに有効な型板を作成するためのマスクの平面図である。
【図１】
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