(57)【要約】【課題】金属被覆を施して結合材との接着力を高めつつ、砥粒の研削面の研削性能を低下させることのない砥粒配列方法と、この砥粒配列方法を利用して製造された研削工具を提供する。【解決手段】砥粒１に対して、（ｂ）のように、その上側半面に金属被覆２がなされるように金属材料を蒸着する。金属被覆２を施す方法は蒸着に限定されるものではないが、少なくとも砥粒１に対して一方向から金属被覆２を形成できる方法を選択する。この被覆に用いられる金属材料は磁性を有するものを用いる。  このようにして金属被覆２が施された砥粒１に対して磁界をかけ、（ｃ）に示すように、台金３に金属被覆２が接するように砥粒１を配列させる。この状態で（ｄ）に示すように金属結合材４で砥粒１を台金３上で結合する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性を有する金属を用いて砥粒の所定の方向の面に被覆を形成し、この砥粒を磁界によって前記被覆が形成された面が台金の方向を向くように整列し、少なくとも前記被覆が金属結合材と接触するようにして砥粒を固定することを特徴とする砥粒配列方法。
【請求項２】
請求項１記載の砥粒の配列方法を用いて砥粒を単層に配列した研削工具であって、砥粒表面のうち、被覆が形成された面が金属結合材と接触して砥粒が台金に固定され、被覆が形成されていない面が研削面となるように形成されたことを特徴とする研削工具。
【請求項３】
請求項１記載の砥粒の配列方法を用いて砥粒を多層に配列した研削工具であって、砥粒表面のうち、被覆が形成された面が台金の方向を向くように整列してボンド材で固定されて形成されたことを特徴とする研削工具。
【請求項４】
前記被覆が形成された面の表面積が前記砥粒の表面積の３０％以上７０％以下であることを特徴とする請求項２または３記載の研削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研削工具を製造するために用いられる砥粒を適切に配列する方法と、この方法によって配列された砥粒を用いて製造される研削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンド、ＣＢＮ、ＴｉＣ等の砥粒を金属結合材で結合して製造された研削工具がよく用いられているが、これらの砥粒はそのままでは接着性が良くないために、これらの砥粒に対して金属で被覆することがよく行われている。このようにして金属被覆が施された砥粒を用いた研削工具として、例えばコンクリート切断用ブレード、レジンホイール等がある。また、これらの研削工具に関する先行技術文献として、以下のものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２６４０３４号公報
【特許文献２】特開平４−２５０９８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
金属被覆を行うと砥粒の接着性は向上する一方で、砥粒の全面が金属被覆で覆われるため、研削面として機能する面も金属被覆で覆われることとなり、砥粒の研削能力を有効に引き出すことができない。また、砥粒の研削面に金属被覆が存在することによって、被研削材に金属被覆が接触することとなり、被研削材へ悪影響を及ぼす場合がある。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、金属被覆を施して結合材との接着力を高めつつ、砥粒の研削面の研削性能を低下させることのない砥粒配列方法と、この砥粒配列方法を利用して製造された研削工具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】
【０００５】
以上の課題を解決するために、本発明は、磁性を有する金属を用いて砥粒の所定の方向の面に被覆を形成し、この砥粒を磁界によって前記被覆が形成された面が台金の方向を向くように整列し、少なくとも前記被覆が金属結合材と接触するようにして砥粒を固定することを特徴とする砥粒配列方法である。
【０００６】
砥粒の表面のうち、金属被覆が施された面は金属結合材と接触するため金属被覆によって結合が強固となる。その一方、砥粒の表面のうち、金属被覆が施されていない面が金属結合材から突出して研削面となるため、研削時に金属被覆によって砥粒の研削性能が低下することがない。
【０００７】
本発明は、前述の砥粒配列方法を用いて砥粒を単層に配列した研削工具であって、砥粒表面のうち、被覆が形成された面が金属結合材と接触して砥粒が台金に固定され、被覆が形成されていない面が研削面となるように形成されたことを特徴とする研削工具である。
【０００８】
金属被覆が施された面は金属結合材と接触するため金属被覆によって結合が強固となる。その一方、砥粒の表面のうち、金属被覆が施されていない面が金属結合材から突出して研削面となるため、研削時に金属被覆によって砥粒の研削性能が低下することがなく、研削性能に優れた研削工具を実現することができる。また、金属被覆が施されていない面が被研削材と接触するため、被研削材が金属被覆によって汚染されることがない。そのため、半導体部品のように微量な金属元素が混入することをも防止することが要求される精密部品の加工に好適である。
【０００９】
本発明は、前述の砥粒配列方法を用いて砥粒を多層に配列した研削工具であって、砥粒表面のうち、被覆が形成された面が台金の方向を向くように整列してボンド材で固定されて形成されたことを特徴とする研削工具である。
金属被覆が施されていない上側表面ではボンド材との接着力が弱いために、砥粒の目替わりが進行しやすい。その一方、金属被覆が施されている下側表面ではボンド材との接着力が強いために、砥粒保持力が強い。このように、一つの砥粒において目替わりの進行と砥粒保持力を同時に満たすことができ、切れ味に優れ、寿命の向上が可能な研削工具を実現することができる。
【００１０】
本発明は、前記被覆が形成された面の表面積が前記砥粒の表面積の３０％以上７０％以下であることを特徴とする。
被覆が形成された面の表面積が砥粒の表面積の３０％未満であると、磁力により砥粒を反転させて配列する際に、被覆された面の表面積が小さいために磁力による制御を充分に行うことができない。一方、被覆が形成された面の表面積が砥粒の表面積の７０％を超えると、研削面にも被覆が形成されるようになり、研削性能が低下する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、磁性を有する金属を用いて砥粒の所定の方向の面に被覆を形成し、この砥粒を磁界によって前記被覆が形成された面が台金の方向を向くように整列し、少なくとも前記被覆が金属結合材と接触するようにして砥粒を固定することにより、砥粒の結合を強固なものとしつつ、砥粒の研削性能を良好に維持することができる。
【００１２】
本発明によると、上記の砥粒の配列方法を用いて砥粒を単層に配列して研削工具を作製することにより、砥粒の結合が強固で、砥粒の研削性能を良好に維持することができ、被研削材が金属被覆によって汚染されることがない研削工具を実現することができる。
【００１３】
本発明によると、上記の砥粒の配列方法を用いて砥粒を多層に配列して研削工具を作製することにより、目替わりの進行と砥粒保持力を同時に満たすことができ、切れ味に優れ、寿命の向上が可能な研削工具を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の砥粒配列方法をその実施形態に基づいて説明する。
図１に、本発明の実施形態に係る砥粒配列方法を示す。図１（ａ）に示す砥粒１に対して、（ｂ）のように、その上側半面に金属被覆２がなされるように金属材料を蒸着する。金属被覆２を施す方法は蒸着に限定されるものではないが、少なくとも砥粒１に対して一方向から金属被覆２を形成できる方法を選択する。例えば、スパッタリングやクラスターイオンビーム蒸着などによっても金属被覆２を形成できる。この被覆に用いられる金属材料は磁性を有するものを用いる。
【００１５】
このようにして金属被覆２が施された砥粒１に対して磁界をかけ、（ｃ）に示すように、台金３に金属被覆２が接するように砥粒１を配列させる。この状態で（ｄ）に示すように金属結合材４で砥粒１を台金３上で結合する。
このようにして砥粒１を配列すると、砥粒１の表面のうち、金属被覆２が施された面は金属結合材４と接触するため金属被覆２によって結合が強固となる。一方、砥粒１の表面のうち、金属被覆２が施されていない面が金属結合材４から突出して研削面となるため、研削時に金属被覆２によって砥粒１の研削性能が低下することがない。
以上の砥粒配列方法を用いて製造される研削工具における砥粒の配列状況の例を図２、図３に示す。
【００１６】
図２は、電着等によって砥粒１を台金３に単層に固着して形成される研削工具の場合を示しており、砥粒１の表面のうち、金属結合材４と接触する側には金属被覆２が施されており、上側の研削面となる側には金属被覆２が施されていない。この研削工具を用いると、金属被覆２が施されていない面が被研削材と接触するため、被研削材が金属被覆２によって汚染されることがない。そのため、半導体部品のように微量な金属元素が混入することをも防止することが要求される精密部品の加工に好適である。
【００１７】
図３は、砥粒１をレジンボンド等のボンド材５を用いて多層に結合して砥粒層を形成した研削工具の場合を示しており、砥粒１の表面のうち、下側には金属被覆２が施されており、研削面となる上側には金属被覆２が施されていない。従って、砥粒１の下側はボンド材５との接着力が強く、砥粒１の上側はボンド材５との接着力が弱い。
【００１８】
この砥粒層は研削が進行するに従って摩耗するが、砥粒１のうち、金属被覆２が施されていない上側表面ではボンド材５との接着力が弱いために、砥粒１の目替わりが進行しやすい。その一方、金属被覆２が施されている下側表面ではボンド材５との接着力が強いために、砥粒保持力が強い。このように、一つの砥粒において目替わりの進行と砥粒保持力を同時に満たすことができ、切れ味に優れ、寿命の向上が可能である。
【００１９】
以下に、本発明の砥粒の具体的な配列方法と、この配列方法によって作製された研削工具の試験結果について説明する。
コバルトがコートされたＣＢＮ砥粒に対して、砥粒の高さの約半分が浸るように硝酸を注いでコバルトコートを溶解して得られた砥粒１を、磁力によって図１（ｃ）のように反転させて図１（ｄ）のように金属結合材４で台金３に固定した。金属結合材４としてＮｉ−Ｃｒ系のろう材を用い、台金３として鉄系のものを用いている。
【００２０】
この方法で得られた発明品の性能を検証するために、ろう材と台金は同じものを使用し、コバルトコートを施さずにＣＢＮ砥粒だけを配列して形成された比較品１と、コバルトコートを施したＣＢＮ砥粒に対して磁力による操作を行わずに砥粒を配列して形成された比較品２とを比較対象として研削試験を行った。
【００２１】
図４にその結果を示す。比較品１，比較品２，発明品のいずれにおいても、左側の棒グラフが寿命を示し、右側の棒グラフが切れ味指数を示しており、発明品の切れ味指数と寿命を１００として表現している。比較品２はコバルトコートが施されていることによって比較品１に比べて切れ味が低下しているが、発明品では磁力による操作を行うことによってコートされていない面が研削面となるため、切れ味が低下することがない。また、比較品１では、コバルトコートが施されていないことによって、ろう材との結合力が弱く寿命が極めて短いのに対して、発明品ではろう材との接触面にコバルトコートがあるため、結合力が強く寿命が長い。このように、発明品は、比較品１、比較品２の長所を併せ持つことに大きな利点がある。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、砥粒保持力と研削性能に優れた研削工具として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係る砥粒の配列方法を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る砥粒の配列方法を用いて砥粒を単層に固着して形成された研削工具の砥粒配列を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る砥粒の配列方法を用いて砥粒を多層に固着して形成された研削工具の砥粒配列を示す図である。
【図４】試験結果を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  砥粒
２  金属被覆
３  台金
４  金属結合材
５  ボンド材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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