(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
研削砥石の台金に設けられたチップ穴に、作用面に垂直な方向に摺動可能に嵌合される、砥粒を結合材で固着した砥粒部と、前記砥粒部が固着された基台とからなる砥石チップであって、
前記砥粒部における前記チップ穴との当接面全体に前記砥粒部の砥粒を露出させず、かつ、前記砥粒部より摺動抵抗が低い層（以下、「保護層」と称す。）を設け、
前記保護層が、金属めっきからなることを特徴とする砥石チップ。
【請求項２】
研削砥石の台金に設けられたチップ穴に、作用面に垂直な方向に摺動可能に嵌合される、砥粒を結合材で固着した砥粒部と、前記砥粒部が固着された基台とからなる砥石チップであって、
前記砥粒部における前記チップ穴との当接面全体に前記砥粒部の砥粒を露出させず、かつ、前記砥粒部より摺動抵抗が低い層（以下、「保護層」と称す。）を設け、
前記保護層が、固体潤滑剤を含むことを特徴とする砥石チップ。
【請求項３】
研削砥石の台金に設けられたチップ穴に、作用面に垂直な方向に摺動可能に嵌合される、砥粒を結合材で固着した砥粒部と、前記砥粒部が固着された基台とからなる砥石チップであって、
前記砥粒部における前記チップ穴との当接面全体に前記砥粒部の砥粒を露出させず、かつ、前記砥粒部より摺動抵抗が低い層（以下、「保護層」と称す。）を設け、
前記保護層が、金属めっきと固体潤滑剤とからなることを特徴とする砥石チップ。
【請求項４】
前記基台には、作用面に平行な平坦部と、基台両端部に位置し作用面に垂直な対向する支持部とからなるコの字型構造の砥粒部固着部が設けられ、
この砥粒部固着部に、四角柱状の前記砥粒部が、その長手方向端面が前記対向する支持部間に嵌合するように固着され、
前記砥粒部の側面および基台側面には、前記保護層が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の砥石チップ。
【請求項５】
前記保護層の厚みが、５〜１５００μｍであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の砥石チップ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の砥石チップと、前記砥石チップを作用面に垂直な方向に駆動して、前記チップ穴から突没させる駆動機構とからなる研削部を備えた研削砥石。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砥石チップを突没可能な駆動機構を具備する研削砥石に使用される砥石チップおよびその砥石チップを使用した研削砥石に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハのラッピング加工用砥石や精密加工用ホーニング砥石として、台金から突没可能な砥石チップを具備した研削砥石が知られている。
例えば、特許文献１に記載の研削砥石は、工具本体に、作用面に対して垂直方向に任意の間隔で複数のチップ穴が設けられ、そのチップ穴の一部にはダイヤモンド砥粒を固定した硬質チップと、樹脂繊維を固めた軟質チップを差し込み、両チップとも前記チップ穴を摺動しながら上下動を可能にしたものであり、硬質チップのダイヤモンド砥粒で粗面加工を可能とし、軟質チップに遊離砥粒を保持することで鏡面加工を可能としている。これらのチップに対して、被削材の凹凸などにより強い抵抗力が生じた場合は、チップは工具本体のチップ穴に逃げ込むため、研磨面に深い傷を生じさせない。
【０００３】
また、特許文献２記載の研削砥石は、研削盤主軸に連結された金属製円柱状の台金部と、この台金部の端面周縁部に同心的に設けられた砥粒部とから構成され、この砥粒部では、金属製の基台の一端部に砥粒部を設けた砥石チップを、台金に設けられたチップ穴に摺動自在に嵌合しており、空気圧によって砥石チップの上下動を可能としている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−５８１６０号公報
【特許文献２】特開平２−１６０４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、図７に示すように、特許文献１記載の研削砥石における硬質チップ５３は、基台５７に設けられた砥粒部５８にダイヤモンドなどの硬質の砥粒５９を結合材６０で結合したものを使用しており、バネ５６によって、台金５２のチップ穴５４に対して摺動する。そして、硬質チップ５３がチップ穴５４を摺動することでチップ穴５４の側面５４ａが側面の砥粒５９ａにより摩耗する。そのため、台金５２のチップ穴５４の摩耗が進行すると、硬質チップ５３にがたつきが発生し、被削材の加工精度が低下する。その結果、チップ穴５４が摩耗する毎に台金５２自体を交換しなければならない。
【０００６】
一方、特許文献２記載の研削砥石では、砥石チップがその砥粒部とチップ穴の側面との間に隙間が形成されるように配置されている。このようにすれば、砥石チップの砥粒部によって、チップ穴の側面が摩耗することはないが、砥粒部の大きさがチップ穴に対して小さくなるため、砥粒部の剛性が不足し、被削材を研削する際に砥粒部の欠損が生じやすい。また、砥石チップがチップ穴の側面と接していないため、加工圧力が大きい場合には、砥石チップのがたつきが発生しやすい。このような問題は肉厚の薄い被削材の内面研削の仕上げ加工や加工変質層を嫌う被削材の研削砥石のように砥粒部の幅が数ｍｍ程度である細長い砥石において顕著である。さらに、このように砥粒部の幅が狭い場合には、砥粒部が欠損しやすいのに加え、砥粒部とチップの基台との固着力が弱いため、基台から砥粒部が剥落しやすいという問題もある。
【０００７】
以上のような背景から、台金から突没可能なセグメント型の砥石チップを具備した研削砥石に使用される砥石チップにおいて、研削の際の砥石チップの安定性を確保し、かつ、チップ穴の側面の摩耗を回避できることが可能な砥石チップの開発が望まれている。
本発明は、台金から突没可能なセグメント型の砥石チップを具備した研削砥石に使用される砥石チップにおいて、砥粒部の剛性を確保でき、摺動によるチップ穴の側面の摩耗を抑制することが可能な砥石チップ、およびこの砥石チップを使用した研削砥石を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の砥石チップは、研削砥石の台金に設けられたチップ穴に、作用面に垂直な方向に摺動可能に嵌合される、砥粒を結合材で固着した砥粒部と、前記砥粒部が固着された基台とからなる砥石チップであって、前記砥粒部における前記チップ穴との当接面全体に前記砥粒部の砥粒を露出させず、かつ、前記砥粒部より摺動抵抗が低い層（以下、「保護層」と称す。）を設けたことを特徴とする。
【０００９】
このような構成では、砥石チップは、前記砥粒部における前記チップ穴との当接面に存在する砥粒が、保護層で被覆されるため、チップ穴内を砥石チップが摺動しても、砥粒部の砥粒によってチップ穴の側面が摩耗することが抑制される。その結果、チップ穴の側面が摩耗に起因する砥石チップのがたつきが発生することを回避できる。
さらに、砥石チップは、研削砥石の台金に設けられたチップ穴に、作用面に垂直な方向に摺動可能に嵌合されているため、砥粒層にチップ穴の外部に突出した部分以外はチップ穴で保護される。そのため、砥粒部の幅が狭く細長い砥石など砥粒部の剛性が低い砥石チップを使用した場合においても、研削の際の砥粒部の欠損が起こりづらい。なお、上記「作用面」とは、砥粒部と被削材が接触する部分を指す。なお、被削材が曲面の場合には被削材と砥材部との接面が作用面に相当する。また、使用される砥粒としては、ダイヤモンド砥粒、ＣＢＮ砥粒、ＷＡ砥粒、ＧＣ砥粒などが挙げられ、特にダイヤモンド砥粒、ＣＢＮ砥粒が好適である。
【００１０】
本発明の砥石チップにおいて、前記保護層が、金属層であることが望ましい。保護層が硬質な金属層であれば、耐摩耗性が高いため、長期間使用することが可能である。また、伝熱性が高いため、切削加工時の放熱性がよく、被削材の熱変形を防止することができる。なお、保護層としては、上記の金属層以外にも樹脂膜、セラミック膜など金属以外の皮膜を使用することもできる。
【００１１】
また、本発明の砥石チップにおいて、前記保護層の好適な厚みは、５〜１５００μｍであり、特には５〜５００μｍである。保護層の厚みが５μｍ未満であると、砥粒が保護層から露出する可能性がある。一方、保護層の厚みが１５００μｍより大きいと、保護層が厚過ぎるために加工抵抗が大きくなり、切味が低下する。そのため、保護層の厚みは１５００μｍ以下が好ましく、砥粒部の作用面積が小さい場合には５００μｍ以下が特に好ましい。保護層の厚みが上記範囲であると砥粒が保護層に完全に埋没し、また、砥粒部自体の摩耗を抑制することができる。
【００１２】
上記の金属層は、金属めっき法や溶射法などで形成することができるが、特に金属めっきであることが好ましい。保護層の形成に金属めっきを用いると、薄膜の保護層を容易に再現性良く形成でき、砥石チップの寸法精度が維持できる。なお、金属めっきとしては、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｇなどが挙げられるが、この中でもＮｉは硬質であるため特に望ましい。金属めっき法によると、５〜１５００μｍの厚みの金属めっきが容易に形成可能であり、特に厚みが５〜１００μｍの薄い金属層を形成する場合には、金属めっきが均一な薄膜を形成できるため好適である。本発明の砥石チップは、台金のチップ穴に摺動可能に嵌合されるため、チップ穴と略同一大きさである必要があるが、保護層の形成に金属めっきを用いると、厚み５〜１００μｍの薄膜からなる保護層を容易に再現性良く形成でき、砥石チップの寸法精度が維持できる。
【００１３】
また、固着する砥粒部が幅が狭く細長い場合の砥石チップでは、前記基台には、作用面に平行な平坦部と、基台両端部に位置し作用面に垂直な対向する支持部とからなるコの字型構造の砥粒部固着部が設けられ、この砥粒部固着部に、四角柱状の前記砥粒部が、その長手方向端面が前記対向する支持部間に嵌合するように固着され、前記砥粒部の側面および基台側面には、金属めっきからなる保護層が形成されていることが望ましい。
【００１４】
このような構成において、四角柱状の砥粒部の長手方向端面が、前記支持部に嵌合するように固着されているため、砥石部と基台との接合力が増強する。そのため、幅が狭く細長い砥粒部を使用した場合においても、基台からの砥粒部の剥落が防止できる。
また、前記チップ穴との当接面となる砥粒部の側面が金属めっきからなる保護層で被覆され、表面に砥粒が露出していないので、チップ穴が摩耗することが抑制される。特に、砥粒部の側面に設けられた金属めっきからなる保護層は薄く形成できるため、作用面となる砥粒部の幅を広く厚く設定することができる。その結果、幅が狭く細長い砥粒部においても砥粒部の作用面の面積が広くなるので、被削材の加工効率および砥石寿命を向上させることができる。なお、本明細書内で「幅が狭く細長い砥粒部」とは、具体的には、「長方形の長辺ａと短辺ｂの比ａ／ｂが５以上の砥粒部」を指す。
さらに、砥粒部の側面と共に、チップ穴と当接する基台側面にも金属めっきからなる保護層を設けていることで、チップ穴における砥石チップの摺動がスムーズになるため、チップ穴および砥石チップ側面の摩耗が抑制される。
【００１５】
また、保護層には固体潤滑剤を含むことが望ましい。固体潤滑剤によって、砥粒部とチップ穴側面との摺動抵抗が減少し、チップ穴側面の摩耗がさらに抑制される。固体潤滑剤としては、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、グラファイト、フッ化黒鉛、フッ素樹脂、メラミンシアヌレートなどが挙げられ、この中でもフッ素樹脂は、特に潤滑性が良く、適度な耐熱性を有するため好適に使用される。なお、固体潤滑剤は、保護層のすべての部分に含ませる必要はなく、特に摺動抵抗が大きい部分のみに含ませてもよい。
【００１６】
また、本発明の研削砥石は、本発明の砥石チップと、前記砥石チップを作用面に垂直な方向に駆動して、前記チップ穴から突没させる駆動機構とからなる研削部を備えたことを特徴とする。このような研削砥石では、被削材に対して砥石チップの砥粒部を確実に押し付けることができ、良好な研削加工を行うことができる。
【００１７】
前記駆動機構としては、バネ、ゴム、スポンジなどの弾性体駆動機構や、空気圧や油圧などの駆動機構や、テーパーを利用した押し出し方式の駆動機構などが挙げられる。この中でも、テーパーを利用した押し出し方式は、加工圧力を正確に制御可能であるので、加工圧力が比較的小さい内面研削仕上げ加工に使用されるホーニング加工用砥石（以下、「ホーニング砥石」と称す。）などに好適に使用することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の砥石チップは、保護層を形成したことで、台金のチップ穴との当接面において砥粒が露出していないため、該砥石チップをチップ穴側面に対して繰り返し摺動させてもチップ穴の側面の摩耗が回避される。そのため、チップ穴の寸法精度が維持され、砥石チップにがたつきが生じず安定化するため、該砥石チップを使用した研削砥石を使用することで高い加工精度を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。
まず、発明の第１実施形態として、肉厚の薄い石英ガラス、サファイアなどの被削材の平面研磨に使用されるカップ型研削砥石の例を示す。
【００２０】
図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係るカップ型研削砥石の平面図、図１（ｂ）は、そのＡ−Ａ断面図、図２（ａ）は本発明の第１実施形態に係る砥石チップの斜視図、図２（ｂ）はその平面図である。
【００２１】
カップ型研削砥石１は、有底略円筒状の台金２と、台金２の端面周縁部に同心円的に設けられた複数の研削部３とから構成され、中心部２ａを研削盤主軸（図示せず）に交換可能に装着して使用される。
【００２２】
台金２は、直径５０ｍｍ程度の高剛性な鉄、アルミニウムなどの金属製であり、その略平坦な端面の周縁部に同心的に等間隔に複数のチップ穴４が設けられている。研削部３は、チップ穴４と、チップ穴４に摺動可能に設けられた砥石チップ５と、砥石チップ５の駆動機構６とから構成される。
【００２３】
図２（ａ），（ｂ）に示すように砥石チップ５は、金属製の基台７と、この基台７の一端部に固着された砥粒部８とから構成される。
基台７の幅厚Ａは１〜４ｍｍ程度で、長手方向の長さＢは８〜２０ｍｍ程度、高さＣは３〜１０ｍｍ程度の直方体形状の金属製台座である。なお、本実施形態では、直方体形状の基台７を使用したが、長手方向の形状をカップ型研削砥石１の円周に沿うように湾曲させてもよい。なお、基台７の構成材料としては、鉄系合金やブロンズ系合金やアルミニウムなどが挙げられる。
【００２４】
砥粒部８は、ダイヤモンドやＣＢＮなどの砥粒９を結合材１０で結合したものである。砥粒部８の側面８ａおよび長手方向端面８ｂにはそれぞれ保護層１１が設けられており、研削時の作用面となる前表面８ｃには保護層１１は設けられていない。ここで、砥粒部８の幅厚Ａ’および長手方向の長さＢ’は基台７における幅厚Ａおよび長手方向の長さＢと略同一としている。砥粒部８の高さＤは、砥石コストや寿命を勘案して適宜決定されるが、通常３〜８ｍｍ程度である。砥粒９の粒径や結合材の種類および砥粒部８における砥粒密度は、被削材に必要な平面度を勘案して決定する。本実施形態では、石英ガラスの表面研磨用に、ダイヤモンドやＣＢＮからなる粒度＃１０００の砥粒とメタルボンドを使用している。結合材のメタルボンドとしてはＣｕ、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉなどが挙げられ、特にＣｕ、Ｓｎが好適である。なお、メタルボンドの代わりにフェノール樹脂、エポキシ樹脂などのレジンボンドを使用してもよい。
【００２５】
保護層１１としては、本実施形態ではＮｉめっきを使用している。これ以外にも、Ｃｒ，Ｃｕ，Ａｕなどの金属めっきで被覆する方法、金属箔を砥粒部側面に直接あるいは金属めっきを介して貼付する方法、フェノール樹脂などの樹脂コーティングを使用する方法などが挙げられる。ここで、石英ガラス、サファイアなどの硬質材料を研削する場合には強度を確保するために、保護層１１の厚みは５〜５００μｍが好適である。これは、一定の大きさのチップ穴４に砥石チップ５を嵌合させる場合、保護層１１ａの厚みが薄いほど、砥粒部８の幅厚Ａ’を大きくすることができるため、研削時の作用面となる前表面８ｃが広くなり、研削能力が向上し砥石寿命が長くなるからである。一方で、保護層１１の厚みが５μｍ未満であると、側面８ａから突出した砥粒９ａを完全に被覆することができない場合がある
【００２６】
なお、本実施形態でも使用した硬質なＮｉめっきでは側面８ａの保護層１１ａの厚みが５〜３０μｍでも側面８ａの砥粒を十分に被覆ができ、表面が平坦な保護層１１を形成できる。また、保護層１１を金属層とする場合には、Ｎｉめっきを始めとする金属めっきが好ましいが、金属めっきではその厚みが通常１００μｍを超えると表面の平坦性が著しく低下する傾向がある。そのため、保護層１１を金属層とした場合に、その厚みを１００μｍ超とするためには、溶射法によって砥粒部８の側面に直接金属層を形成する方法や、砥粒部８の側面に直接、あるいは砥粒部８に形成した金属めっきの上に所定の厚みの金属箔を接着する方法で保護層１１を形成する方法がよい。
【００２７】
なお、保護層１１の厚みはすべての面で同一である必要はなく、例えば、負荷がかかりやすい面の厚みを他の面より厚くすることもできる。本実施形態のカップ型研削砥石１の場合、砥石チップ５には台金２の回転方向である長手方向に特に負荷がかかる。そのため、長手方向端面８ｂを被覆する保護層１１ｂには、カップ型研削砥石１が回転したときに特に負荷がかかるため、側面８ａの保護層１１ａより厚みを大きくしている。このように保護層１１の厚みは使用する砥石形状、被削材など研削条件を勘案して適宜決定すればよいが、１５００μｍを超えると、保護層が厚過ぎるために加工抵抗が大きくなり、切味が低下する。
【００２８】
なお、保護層１１には、固体潤滑剤を含有させることができる。固体潤滑剤によって、砥粒部とチップ穴側面との摺動抵抗が減少し、チップ穴側面の摩耗がさらに抑制される。固体潤滑剤としては、二硫化モリブデン、二硫化タングステン、グラファイト、フッ化黒鉛、フッ素樹脂、メラミンシアヌレートなどが挙げられ、この中でもフッ素樹脂は、特に潤滑性が良く、適度な耐熱性を有するため好適に使用される。
【００２９】
固体潤滑剤の粒径は、保護層の厚みにもよるが通常１μｍ以下（好ましくは０．８μｍ以下）である。また、好適な固体潤滑剤の体積比率は保護層の全体積に対して、１０〜３０体積％（より好ましくは、２０〜２５体積％）である。なお、１０体積％以下では摺動抵抗を減少させる効果が十分でない場合があり、３０体積％を超える場合には、保護層の機械強度が低下し、保護層の欠損が生じやすくなる。
【００３０】
砥石チップ５は基台７と砥粒部８を一体焼成を行った後に金属めっき（保護層１１の形成）を行うことにより製造される。金属めっきの方法としては無電解めっきが好ましく選択される。なお、このように基台７と砥粒部８を一体焼成を行った後に金属めっき（保護層１１）の形成を行うことにより、基台７と砥粒部８との結合力が大きくなる効果がある。この金属めっき（保護層１１）の形成によって基台７と砥粒部８との結合力が強化されることで、基台７から砥粒部８が剥落すること抑制される。この効果は砥石チップ５の幅厚Ａ’が１〜４ｍｍ程度と小さい場合に特に好適に機能する。なお、上述のように、保護層１１の厚みが１００μｍを超える場合には、金属を溶射する方法や金属箔を接着剤で貼り付ける方法がある。また、本実施形態では、基台７と砥粒部８とを接合した後に、保護層１１を形成したが、先に砥粒部８に保護層１１を形成した後に、保護層１１が被覆された砥粒部８と、基台７を接合してもよい。
【００３１】
以下、図３に基づいて、本実施形態のカップ型研削砥石の研削部３の動きについて説明する。図３は本発明の第１実施形態に係るカップ型研削砥石における砥石チップとその近傍の部分拡大断面図である。
砥石チップ５は、チップ穴４に嵌合され、駆動機構６によって、矢印方向へ摺動することができる。本実施形態における駆動機構６は、チップ穴４の底部にバネを設置したものであり、砥石チップ５はこのバネの弾性力で上下動が可能となる。このようなカップ型研削砥石における研削部３では、被削材を研削する際に、強い抵抗力が生じた場合は、砥石チップ５はチップ穴４に逃げ込み、被削材に深い傷を生じさせない。また、被削材が非平面でもバネにより被削材面を押さえつけることができるという利点もある。また、加工圧力は、駆動機構６であるバネの弾性率を変えることで適宜制御可能である。
なお、本実施形態では駆動機構６としてバネを使用したが、ゴム、スポンジなどのその他の弾性体や、空気圧や油圧などの圧力駆動機構や、テーパーを利用した押し出し方式の駆動機構であってもよい。
【００３２】
次に、本発明の第２実施形態として、肉厚の薄い被削材の内面研削の仕上げ加工などで使用されるホーニング砥石について説明する。
図４に示すようにホーニング砥石２０は、マンドレル２１と、砥石拡張ロッド２２と、砥石チップ２３とからなる。マンドレル２１には、その長手方向に貫通孔２１ａが設けられており、この貫通孔２１ａに一端側にテーパーが設けられた金属製の細長い棒からなる砥石拡張ロッド２２が摺動自在に嵌合されている。さらにその長手方向端面に砥石チップ２３が嵌合可能なチップ穴２１ｂが設けられている。
【００３３】
このホーニング砥石２０に使用される砥石チップ２３の構造について、詳細に説明する。図５（ａ）は砥石チップ２３の平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。砥石チップ２３は、基台２４と、基台２４に固着された砥粒部２５とからなり、その側周面は金属めっきで被覆されている。基台２４は、その幅厚ａが０．５〜２ｍｍで、長手方向の長さｂが５〜５０ｍｍ、長辺側高さｃ1が１〜１０ｍｍ、短辺側高さｃ2が０．５〜５ｍｍの長手方向断面が台形の台座であり、図４に示すマンドレル２１のチップ穴２１ｂに正確に収容できるような大きさに設計されている。この基台２４において、砥粒部２５が固着された面の反対側にテーパー面２４ａが設けられている。テーパー面２４ａの角度αは、通常１〜５°程度であり、砥石チップ２３をマンドレル２１のチップ穴２１ｂに嵌合した際に、砥石拡張ロッド２２と当接するように設計されている。なお、基台２４の構成材料として、本実施形態では、Ｃｕ−Ｓｎ系合金を使用している。
【００３４】
また、基台２４のテーパー面２４ａの反対側には、平坦部２４ｂと支持部２４ｃとによって、コの字型構造の砥粒部固着部が形成されており、その部分に四角柱状の砥粒部２５が固着されている。また、後述するように、被削材のホーニング加工において、砥石チップ２３は長手方向に移動する際の負荷が大きいため、移動抵抗が小さくなるように、支持部２４ｃは、図５（ａ）で示すようにその半径が基台２４の幅厚ａの１／２の半円柱状に設計されている。
【００３５】
砥粒部２５は、ＣＢＮ砥粒をメタルボンドで結合したものであり、その砥粒密度や、結合材の種類は、被削材の材質、加工面の精度を勘案して適宜決定される。例えば、被削材の材質が、硬質な焼き入れ鋼の場合には、砥粒として＃１００〜１５００程度のＣＢＮ砥粒、結合材としてＣｕ−Ｓｎ系合金が好適に使用できる。その他にも、上述した第１の実施形態で示したものと同様な砥粒や結合材を使用することができる。なお、本実施形態では、基台２４の構成材料と同じＣｕ−Ｓｎ系合金を使用しているため、被削材の研削時には砥粒部２５と基台２４の支持部２４ｃとが均等に摩耗する。
【００３６】
砥粒部２５は、その幅厚が０．５〜２ｍｍ、長手方向の長さが５〜４８ｍｍでそれぞれ、基台２４の幅厚ａ（平坦部２４ｂの幅厚）と、平坦部の長さｂ1と略同一である。また、砥粒部２５の高さは、支持部２４ｃの切れ込み深さｄと同一であり、通常、０．５〜３ｍｍである。このように砥粒部２５は、上述した基台２４におけるコの字型構造の砥粒部固着部に正確に嵌合できるように設計されており、その側面が露出し、その長手方向端面が支持部２４ｃによって保護された構造を有する。そのため、マンドレル２１のチップ穴２１ｂに、砥石チップ２３を嵌合したときには、砥粒部２５の側面が、チップ穴２１ｂと当接することになる。
【００３７】
また、砥石チップ２３の周壁面には保護層２６が形成されている。保護層２６は厚みが５〜１００μｍの金属めっきからなる金属層であり、本実施形態では、固体潤滑剤としてのフッ素樹脂を含有させたＮｉめっきが形成されている。なお、Ｎｉめっきの厚みは、５〜１００μｍが好適であり、本実施形態では２０〜４０μｍである。また、固体潤滑剤としてはフッ素樹脂以外にも上記第１実施形態で例示した固体潤滑剤を使用することができる。
【００３８】
この保護層２６が形成されていることで、砥粒部２５の側面からの砥粒の突出を防止すると共に、砥石チップ２３とマンドレル２１のチップ穴２１ｂとの摺動抵抗を減少させる機能を有するため、チップ穴２１ｂが摩耗することが回避される。
本実施形態の砥石チップ２３は、Ｃｕ−Ｓｎ系合金からなる基台２４と、ダイヤモンド砥粒とＣｕ−Ｓｎ系合金とからなる砥粒部２５とを一体焼結したのちに、無電解めっきで、Ｎｉめっきと固体潤滑剤とからなる保護層２６を砥石チップ２３の全面に形成し、その後、作用面となる砥粒部２５の前表面２５ａを研磨し、砥粒を表面で露出させることで形成している。このような製法で無電解めっきを行うと、全体に平坦でむらのない保護層２６が形成されるため、摺動抵抗が大きく減少する。また、基台２４と砥粒部２５の固着は、上述の一体焼結ではなく、その他の固着方法でもよい。例えば、基台２４と、砥粒部２５は接着剤によって固着することができ、接着剤には、樹脂系接着剤、無機系接着剤、半田なども使用することができる。
【００３９】
次に図６（ａ），（ｂ）に基づいて、ホーニング砥石２０の使用形態を説明する。
上述の通り、砥石拡張ロッド２２と、砥石チップ２３の基台２４には、テーパー面が設けられており、それぞれのテーパー面で当接している。砥石拡張ロッド２２が所定位置にある場合には、砥石チップ２３はチップ穴２１ｂに収容されている（図６（ａ））。砥石拡張ロッド２２を押し込むと、砥石拡張ロッド２２のテーパーによって押し出され、砥石チップ２３はチップ穴２１ｂから突出する（図６（ｂ））。砥石拡張ロッド２２を元の位置に戻すと砥石チップ２３をチップ穴２１ｂに収容される（図６（ａ））。
【００４０】
ホーニング砥石２０は、砥石チップ２３はチップ穴２１ｂに収容された状態で被削材の被研削穴に挿入される。砥石拡張ロッド２２を押し込み、砥石チップ２３を突出させ、作用面となる前表面２５ａを被削材Ｗの被研削穴の内表面に接触させた状態で、ホーニング砥石２０を回転させることで、被削材Ｗの被研削穴の内表面を研削することができる（図６（ｂ））。なお、このような駆動機構を有するホーニング砥石２０は、砥石拡張ロッド２２の押し込み量で、砥石チップ２３の突出量を正確に制御できるという特徴があるため、砥石チップ２３と被削材の被研削穴内表面との接触圧力を制御することが可能である。このような、ホーニング砥石２０による加工は精密部品の内表面加工最終仕上工程として用いられ、回転運動と往復運動というコンビネーションに適正圧力を加えることにより、高品質な内表面が得ることができる。
【００４１】
なお、本実施形態では、１つの砥石チップ２３を使用するホーニング砥石２０の例を示したが、複数の砥石チップを使用するホーニング砥石にも適用できる
【００４２】
以上の実施形態においては、上述の研削面が平坦な被研削物に使用するカップ型研削砥石、内面研削の仕上げ加工用のホーニング砥石を示したが、本発明の砥石チップは、これらの用途に限定されるのではなく、研削面と砥粒部とが線接触する形式の円筒型の研削砥石など様々な研削砥石に使用することができる。
【実施例】
【００４３】
以下に、具体的な実施例を示す。
【００４４】
実施例１：平面研削用カップ型研削砥石
以下に使用した砥石チップおよびカップ型研削砥石の詳細を示す。（符号は図２を参照）
「砥石チップ」
基台（材質：アルミニウム）
幅厚Ａ                ：２ｍｍ（公差：０〜−０．０３ｍｍ）
長手方向の長さＢ      ：１５ｍｍ（公差：０〜−０．０３ｍｍ）
高さＣ                ：５ｍｍ
砥粒部
幅厚Ａ’            ：１．５〜２ｍｍ（幅厚Ａ’＋保護層の厚みの合計２ｍｍ）
長手方向の長さＢ’  ：１４．５ｍｍ
高さＤ              ：５ｍｍ
砥粒    ：ダイヤモンド（＃１０００）  砥粒部の５体積％
結合材：Ｃｕ−Ｓｎ系合金
保護層：Ｎｉ  
保護層の厚み：
側面：３〜５００μｍ
（３〜１００μｍ  Ｎｉめっき（作製方法：無電解めっき））
（１００〜５００μｍ  Ｎｉ溶射法＋Ｎｉめっき）
長手方向端面：１５００μｍ（Ｎｉ溶射法＋Ｎｉめっき）
固体潤滑剤：フッ素樹脂（平均粒径：０．８μｍ）
Ｎｉめっき部分のみ  Ｎｉめっきの２０体積％
【００４５】
「カップ型研削砥石」（図１参照）
砥石外径              ：５０ｍｍφ
チップ穴
幅厚Ａ                ：２ｍｍ（公差：＋０．０３〜０ｍｍ）
長手方向の長さＢ      ：１５ｍｍ（公差：＋０．０３〜０ｍｍ）
砥石チップの駆動機構：バネ
【００４６】
上記のカップ型研削砥石において、保護層であるＮｉめっきの厚みを変化させた砥石チップを使用し、以下の条件で被削材の研削試験を行い、砥石チップの寿命を評価した。砥石チップの寿命は、砥石チップの砥粒部が摩耗して基台が露出し、被削材に大きなキズができるまでに研削できた被削材の個数で判断した。なお、Ｎｉめっきの厚みは電子顕微鏡観察により求めた。また、研削試験後のチップ穴壁面の摩耗状態を拡大鏡を用いて評価した。
【００４７】
「研削試験条件」
加工方式：平面研削
砥石周速：１８００ｍ/ｍｉｎ
砥石全体での切り込み荷重：２ｋｇｆ
被削材：石英ガラス  （６３．５ｍｍφ、厚さ：１．０ｍｍ）
研削液：水溶性
【００４８】
保護層側面の厚みと、砥石チップの寿命およびチップ穴壁面の摩耗状態との関係を表１に示す。
【００４９】
【表１】
0004794602.tif 000002
【００５０】
砥石チップの砥石寿命は、保護層側面の厚みが２９．４μｍまでは、Ｎｉめっきを行っていない砥石チップ（表１の保護層（側面）：０μｍ）とほぼ同一であった。保護層側面の厚みが２９．４μｍより大きくなると砥石寿命が若干短くなるものの厚みが９８．６μｍまでは、Ｎｉめっきを行っていない砥石チップの砥石寿命の９０％以上の値であった。一方、保護層側面の厚みが９８．６μｍより大きくなると、砥石寿命が大きく減少し、その砥石寿命は、Ｎｉめっきを行っていない砥石チップの砥石寿命に対する割合として、厚みが３１４μｍでは６４％、厚みが４９７μｍでは３６％であった。
【００５１】
研削試験後のチップ穴壁面を観察すると、Ｎｉめっきを行っていない砥石チップを使用したカップ型研削砥石のチップ穴では、チップ穴壁面は激しく摩耗し、多数のキズが見つかった。Ｎｉめっきの保護層を形成した砥石チップを使用した場合においても、Ｎｉめっきの厚みが２．６および３．７μｍの砥石チップの場合には、チップ穴壁面に摩耗痕が観察された。一方、Ｎｉめっき（保護層側面）の厚みが４．８μｍ以上の砥石チップにおいてはチップ穴壁面に摩耗痕が観察されなかった。
【００５２】
実施例２：内面研削仕上げ加工用のホーニング砥石
以下に使用したホーニング砥石に使用した砥石チップの詳細を示す。（符号は図５を参照）
「砥石チップ」
基台（材質：Ｃｕ−Ｓｎ系合金）
幅厚ａ                ：１．６ｍｍ
長手方向の長さｂ      ：４０ｍｍ
高さｃ1                ：１．８ｍｍ
高さｃ2                ：０．８ｍｍ
平面部の長手方向長さｂ1  ：３９ｍｍ
支持部の半径ｂ2          ：０．８ｍｍ
テーパー角度α：１．５°
砥粒部
幅厚ａ’            ：１．６ｍｍ
長手方向の長さｂ1  ：３８．４ｍｍ
高さｄ              ：１．２ｍｍ
砥粒    ：ＣＢＮ（＃１４０）砥粒部の１２．５体積％
結合材：Ｃｕ−Ｓｎ系合金
保護層の厚み：側面  ３〜２００μｍ  （Ｎｉめっき（作製方法：無電解めっき））
固体潤滑剤：フッ素樹脂（平均粒径：０．８μｍ）
Ｎｉめっきの２０体積％
【００５３】
「マンドレル」
チップ穴：幅厚              ：１．６ｍｍ（公差：０．０５〜０ｍｍ）
長手方向の長さ    ：４０ｍｍ（公差：０．０５〜０ｍｍ）
砥石チップの駆動機構：テーパーを利用した押し出し方式
【００５４】
上記のホーニング砥石において、保護層であるＮｉめっきの厚みを変化させた砥石チップを使用し、以下の条件で被削材の研削試験を行い、砥石チップの寿命を評価した。砥石チップの寿命は、砥石チップの砥粒部が摩耗して基台が露出し、被削材に大きなキズができるまでに研削できた被削材の個数で判断した。なお、Ｎｉめっきの厚みは電子顕微鏡観察により求めた。また、拡大鏡を用いて、研削試験後のチップ穴壁面の摩耗状態を評価した。
【００５５】
「研削試験条件」
加工方式：ホーニング加工
砥石周速：９５ｍ／ｍｉｎ
切り込み速度：１．０μｍ／ｓ
被削材：ＳＣＭ４４０  ＨＲＣ６０  
（内径：φ８ｍｍ、外径：φ１４ｍｍ、長さ８０ｍｍ）
研削液：油性
【００５６】
Ｎｉめっきの厚みと、砥石チップの寿命およびチップ穴壁面の摩耗状態との関係を表２に示す。
【００５７】
【表２】
0004794602.tif 000003
【００５８】
Ｎｉめっきの保護層を形成した砥石チップの砥石寿命は、Ｎｉめっきの膜厚が２５μｍまでは、Ｎｉめっきを行っていない砥石チップ（表１のＮｉめっき厚：０μｍ）とほぼ同一であった。膜厚が２５μｍより大きくなると砥石寿命が若干短くなるものの膜厚が１００μｍまでは、Ｎｉめっきを行っていない砥石チップの砥石寿命の９０％以上の値であった。一方、膜厚が１００μｍより大きくなると、砥石寿命が大きく減少し、その砥石寿命は、Ｎｉめっきを行っていない砥石チップの砥石寿命に対する割合として、膜厚が１５０μｍでは６６％、膜厚が２００μｍでは４９％であった。
【００５９】
研削試験後のチップ穴壁面を観察すると、Ｎｉめっきを行っていない砥石チップを使用した穴では、チップ穴壁面は激しく摩耗し、多数のキズが見つかった。Ｎｉめっきの保護膜を形成した砥石チップを使用した場合においても、膜厚が２．５μｍの砥石チップの場合には、チップ穴壁面に摩耗痕が観察された。一方、膜厚が５μｍ以上の砥石チップにおいてはチップ穴壁面に摩耗痕が観察されなかった。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の砥石チップを使用した研削砥石は、微小な加工圧力が制御可能な研削砥石として、カップ型砥石、内面研削仕上げ加工用ホーニング砥石など幅広く使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】（ａ）は、本発明の第１実施形態に係るカップ型研削砥石の平面図、（ｂ）は、そのＡ−Ａ断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の第１実施形態に係る砥石チップの斜視図、（ｂ）は該砥石チップの平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るカップ型研削砥石における砥石チップとその近傍の部分拡大断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るホーニング砥石の斜視図である。
【図５】（ａ）は本発明の第２実施形態に係る砥石チップの平面図、（ｂ）は該砥石チップのＡ−Ａ断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るホーニング砥石における砥石チップとその近傍の部分拡大図であり、（ａ）は砥石チップが収容された状態、（ｂ）は砥石チップが突出した状態を示す図である。
【図７】従来の砥石チップとその近傍の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  カップ型研削砥石
２  台金
２ａ  中心部
３  研削部
４  チップ穴
５  砥石チップ
６  駆動機構
７  基台
８  砥粒部
８ａ  側面
８ｂ  長手方向端面
８ｃ  前表面
９  砥粒
９ａ  突出した砥粒
１０  結合材
１１，１１ａ，１１ｂ  保護層
２０  ホーニング砥石
２１  マンドレル
２１ａ  貫通孔
２１ｂ  チップ穴
２２  砥石拡張ロッド
２３  砥石チップ
２４  基台
２４ａ  テーパー面
２４ｂ  平坦部
２４ｃ  支持部
２５  砥粒部
２５ａ  前表面
２６  保護層
【図１】
0004794602.tif 000004
【図２】
0004794602.tif 000005
【図３】
0004794602.tif 000006
【図４】
0004794602.tif 000007
【図５】
0004794602.tif 000008
【図６】
0004794602.tif 000009
【図７】
0004794602.tif 000010