(57)【要約】【課題】形状反転法による電着砥石の製作法を提供する。【解決手段】砥石外形を内径とする金型を用意しその内面に銅メッキを施し、さらにその銅メッキをダイヤモンド切削したのち、その銅メッキの表面に砥粒を接した状態で配置し、さらにその状態で銅メッキして砥粒を金型内面に固着させ、ついでニッケルメッキを行い、その内側に砥石台金を挿入し、ニッケルメッキ層と砥石台金との間に低融点金属等を充填して一体化し、その後金型および銅メッキ層を除去することを特徴とする電着砥石の製作方法。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥石外形を内径とする金型を用意しその内面に砥粒を接した状態で配置し、さらにその状態で金型内面をメッキして砥粒を金型内面に固着させ、ついでニッケルメッキを行い、その内側に砥石台金を挿入し、前記ニッケルメッキと砥石台金との間に低融点金属等を充填して一体化し、その後金型および金型内面のメッキ層を除去することを特徴とする電着砥石の製作方法。
【請求項２】
砥石外形を内径とする金型を用意しその内面に銅メッキを施し、さらにその銅メッキをダイヤモンド切削したのち、その銅メッキの表面に砥粒を接した状態で配置し、さらにその状態で銅メッキして砥粒を金型内面に固着させ、ついでニッケルメッキを行い、その内側に砥石台金を挿入し、前記ニッケルメッキと砥石台金との間に低融点金属等を充填して一体化し、その後金型および銅メッキ層を除去することを特徴とする電着砥石の製作方法。
【請求項３】
前記銅メッキの厚さは砥粒径の約１／３であることを特徴とする請求項２に記載の電着砥石の製作方法。
【請求項４】
前記ニッケルメッキを２〜３ｍｍ程度の厚さで行うことを特徴とする
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電着砥石の製作方法。
【請求項５】
前記砥石台金には非磁性のステンレスを使用したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電着砥石の製作方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、形状反転法による高精密な電着砥石の製作方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近の生産技術に対する高精度高能率化の要求はますます激しくなってきている。現在、鉄鋼材料部品の研削加工では、切れ味がよく摩耗が少ないｃＢＮホイ−ルを使用することが増えている。しかし、ｃＢＮ砥粒が高価であるため、砥粒層が１層だけの電着ホイ−ルが使われることも多い。
また、通常の電着ｃＢＮホイ−ルの製作方法では、ホイ−ルベ−スとなる砥石台金を陰極とし、ニッケルメッキ浴に浸けて砥粒の電着を行っている。このとき、メッキ層が砥粒と砥石台金とを接合し砥粒を保持する。この製作方法では、砥粒突き出し量がバラツキ、作業面の砥粒高さがそろわないので形状精度が悪くなる。このため、この電着ホイールでは高い加工精度を得ることができないという問題点を抱えており、そのため、ツル−イングを行うことで形状精度を高めている。しかしこの方法では砥粒の最も尖った部分を落としてしまうので、砥石切れ味が低下することになる。
【０００３】
そこで本発明者らは、上記のような従来技術のもつ問題点を解決するために形状反転法を利用した電着ホイール（以下砥石という）の製作方法を提案してきた。
この形状反転法を図６を参照して説明する。電着ｃＢＮ砥石の製作方法は、図６に示すようにアルミニウムによって形成された金型２１を使用し、この金型２１の内面にエポキシ樹脂で砥粒径の１／３程度の薄い接着層２２で砥粒２３を接着し、その砥粒２３の残り２／３の部分をニッケルメッキ２４で保持し、その内側に砥石台金２６を挿入し、前記ニッケルメッキ２４と砥石台金２６との間に低融点金属結合剤２５等を充填して、メッキ面２４と砥石台金２６を結合する。そして、最後に金型と接着層を除去すれば金型の内径の大きさに砥粒の高さをそろえることができ、さらに砥粒突き出し量は、接着層の厚さの分とすることができる。この形状反転法によれば、砥石の外形は形状精度が良く、砥粒の突き出し量の均一な作業面を有する電着ｃＢＮ砥石とすることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記形状反転法で用いた金型の材料はアルミニウムである。その理由は、金型内面が、より精密に仕上げられなければならないので、軟質金属を材料に用い、ダイヤモンドバイトで仕上げる必要があるためである。しかしながら、アルミニウムの金型では、砥粒の突き出し量を均一にするということはできたものの、製作過程における熱の影響を受けた際に、金型、ニッケルメッキ層、および砥石台金の線膨張係数の違い（表１）により、金型の形状が変化してしまうという問題が発生した。即ち、形状反転法は金型の内面形状がそのままホイ−ルの形状となるので、前述のように金型の形状が歪んだ金型となると、ホイ−ル自体の形状が歪んでしまい真円とならず、形状精度が悪くなるという問題がある。
【０００５】
【表１】
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【０００６】
本発明では、線膨張係数の違いに注目し、金型、ニッケルメッキ層および砥石台金の線膨張係数が近い値となる材料でホイ−ルを製作する新たな形状反転法を提供することにより、前記従来の問題点を解決し、形状精度の良い電着ｃＢＮホイ−ル（高精密電着砥石）を製作することを目的とする。
本発明では、砥石外形を内径とする炭素鋼製の金型（Ｓ４５Ｃ）を用意しその内面に砥粒を接した状態で配置しその状態で銅メッキし、砥粒を金型内面に固着させる。このときの銅メッキの厚さを砥粒径の約１／３とする。その後ニッケルメッキを２から３ｍｍ厚さまで行う。その内側にステンレス製の砥石台金を挿入し
、ニッケルメッキ層と砥石台金との間に低融点金属等を充填して一体化する。この製作法により高精度で安価な電着砥石を実現できる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため本発明が採用した技術開発手段は、
砥石外形を内径とする金型を用意しその内面に砥粒を接した状態で配置し、さらにその状態でメッキして砥粒を金型内面に固着させ、ついでニッケルメッキを行い、その内側に砥石台金を挿入し、ニッケルメッキと砥石台金との間に低融点金属等を充填して一体化し、その後金型および金型内面のメッキ層を除去することを特徴とする電着砥石の製作方法である。
また、砥石外形を内径とする金型を用意しその内面に銅メッキを施し、さらにその銅メッキをダイヤモンド切削したのち、その銅メッキの表面に砥粒を接した状態で配置し、さらにその状態で銅メッキして砥粒を金型内面に固着させ、ついでニッケルメッキを行い、その内側に砥石台金を挿入し、ニッケルメッキと砥石台金との間に低融点金属等を充填して一体化し、その後金型および銅メッキ層を除去することを特徴とする電着砥石の製作方法である。
また、前記銅メッキの厚さは砥粒径の約１／３であることを特徴とする電着砥石の製作方法である。
また、前記ニッケルメッキを２〜３ｍｍ程度の厚さで行うことを特徴とする電着
砥石の製作方法である。
また、前記砥石台金には非磁性のステンレスを使用したことを特徴とする電着砥石の製作方法である。
【０００８】
【実施の形態】
以下、本発明の実施形態を説明すると、図１は本実施形態の砥石の断面図である。
図中、１は炭素鋼製の金型（Ｓ４５Ｃ）、２は銅メッキ層、３は砥粒、４はニッケルメッキ層、５は結合剤、６はステンレス製のホイ−ル砥石台金（ＳＵＳ３０４）である。
本例では炭素鋼製の金型１を用いるので、内面の精密切削にダイヤモンドバイトでは工具寿命が著しく低下することとなる。そこで金型１の内面に線膨張係数でニッケルやＳ４５Ｃと近い値の銅メッキを施し、銅メッキ層部分をダイヤモンドバイトで精密に切削する。さらにその切削面に砥粒を配置して銅メッキで砥粒の突き出し量となる砥粒径の１／３の厚さを覆うメッキ層を形成し砥粒を固定する。そしてニッケルメッキ４で残りの２／３を保持する。ニッケルメッキ層と砥石台金を低融点金属で保持し、最後に金型１と銅メッキ層２を除去することで電着ホイ−ルが完成する。また、ステンレスを砥石台金の材料に用いた理由は、これまで砥石台金の材料にＳ４５Ｃを使用していたところ、研削実験を行う平面研削盤の電磁チャックに吸引され、研削力に影響が見られたからである。そこで今回は、非磁性のステンレス（ＳＵＳ３０４）を砥石台金の材料とした。
【０００９】
以下に本発明に係る電着砥石の製造工程を説明する。
〔メッキ工程〕
１．銅メッキ
ｉ）金型のマスキング
ｉｉ）金型を脱脂、脱錆、活性化のメッキ前処理を行う。
ｉｉｉ）銅メッキの下地として、ニッケルメッキを数分程度行う。
ｉｖ）金型内面を銅メッキする。銅メッキ浴の温度は２０°Ｃ前後の常温で行う。このとき加える電流を電流密度が１．５Ａ／ｄｍ２　となるようにすると、１時間当たり約２０μｍの厚さのメッキを行うことができる。
２．ニッケルメッキ
ニッケルメッキ浴は４０°Ｃ〜６０°Ｃと少し高めの温度とする。ニッケルメッキ浴に浸け、電流密度が１Ａ／ｄｍ２　となるようにすると、１時間当たり約１０μｍの厚さのメッキができる。
【００１０】
〔電着ホイ−ルの製作手順〕
▲１▼リング型の金型（Ｓ４５Ｃ）の内面へ、厚付け銅メッキ（約２００μｍ）を施す。
▲２▼金型をエアスピンドルに取り付け、内面をダイヤモンドバイトにより精密切削をする。
▲３▼金型の内面に砥粒を敷きつめて、もう一度銅メッキ（砥粒の大きさの約１／３の厚さ）を施し、砥粒を固定する。このときのメッキ厚さが金型と接着層を除去したときにホイ−ルの砥粒突き出し量となる。
▲４▼金型内面の銅メッキをされていない砥粒の部分をニッケルメッキで保持する。このニッケルメッキ層が砥粒保持部となる。
▲５▼ニッケルメッキ層と砥石台金を低融点金属で結合する。
▲６▼最後に金型を旋盤で削り、残りの銅メッキ部分をＷＡ砥石スティックでドレッシングすることにより除去する。銅メッキ部分が除去されるとホイ−ルの完成となる（図３）。
【００１１】
つづいて、上記製作方法による電着砥石の形状測定結果および研削実験結果を示す。
完成した電着ホイ−ルの形状を触針式表面粗さ計で測定した。
電着砥石の周方向形状については図２、幅方向形状については図３に示す。図２、図３から明らかなように砥粒の保持されている部分では均一な高さが得られ、本発明に係る電着砥石の形状が従来に比較して精度がよくなっていることが判る。
また、ワークの表面粗さについては周方向について図４、幅方向について図５に示す。これらの図から、研削仕上げ面の表面粗さは形状反転法を用いない通常の電着ホイ−ルのものよりも格段に向上させることが判る。
【００１２】
以上、本発明に係る形状反転法による電着砥石では、金型内面に厚付け銅メッキ（約２００μｍ）を施すが、必ずしも銅メッキに限定することなく、同様の機能を達成できるメッキであれば、他のメッキを使用することができ、また銅メッキの厚さも適宜選択できる。
さらに、本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいかなる形でも実施できる。そのため、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず限定的に解釈してはならない。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、
砥石外形を内径とする金型を用意しその内面に砥粒を接した状態で配置しその状態で銅メッキし、その後ニッケルメッキを行い、さらにその内側に砥石台金を挿入し、ニッケルメッキ層と砥石台金との間に低融点金属等を充填して一体化することで電着砥石を製造するため、高精度で安価な電着砥石（高精密電着砥石）を実現できる。また、金型内面に砥粒を敷き詰め、銅メッキすることにより、砥粒を固定することができ、さらに砥粒の突出し量が均一となり、砥粒先端の高さのバラツキを小さくできる。その結果、研削仕上げ面粗さも通常の電着砥石より格段に向上させることができた、等の優れた効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の電着砥石の断面図である。
【図２】従来例および本実施形態の電着砥石の周方向の形状を示す図である。
【図３】従来例および本実施形態の電着砥石の幅方向の形状を示す図である。
【図４】ワークの幅方向の表面粗さを示す図である。
【図５】ワークの研削方向の表面粗さを示す図である。
【図６】従来の電着砥石の断面図である。
【符号の説明】
１　　　　　　金型
２　　　　　　銅メッキ層
３　　　　　　砥粒
４　　　　　　ニッケルメッキ層
５　　　　　　結合剤
６　　　　　　砥石台金
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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