(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超硬質砥粒を砥石ベースの表面上に固定させるために仮付けする工程と、超硬質砥粒が仮付けされた状態の砥石ベースに超音波振動を付加しながら無電解メッキ処理を用いて本メッキ層を析出させ超硬質砥粒を砥石ベースの表面上に電着させる工程と、からなることを特徴とする単層メタルボンド砥石の製造方法。
【請求項２】
前記請求項１記載の単層メタルボンド砥石の製造方法において、超音波振動の振幅を１４μｍより小さくして製造されたことを特徴とする単層メタルボンド砥石の製造方法。
【請求項３】
超硬質砥粒を砥石ベースの表面上に仮付けする工程と、超音波振動を付加しながら本メッキ層を析出させ超硬質砥粒を砥石ベースの表面上に電着させる工程と、により超硬質砥粒と本メッキ層との界面のメッキ層が隆起し、本メッキ層が超硬質砥粒を包み込むように砥石ベースの表面に超硬質砥粒を電着することを特徴とする単層メタルボンド砥石。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超硬質砥粒（ダイヤモンド粒、ＣＢＮ粒等）をメッキ処理により砥石ベース上に取り付けるようにしたメタルボンド砥石に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術について図４を基に説明する。超硬質砥粒（ダイヤモンド粒、CBN粒等）２を金属製部材で主にスチール材から成る砥石ベース１の表面から脱落しない程度の薄いメッキ層３で仮付けし、それをよく攪拌されている無電解メッキ（Ni−P等）溶内に浸し、所定時間後、砥石ベース１を取り出し、水洗いをする。
【０００３】
この製造方法によると、超硬質砥粒２を仮付けメッキ層３で砥石ベース１の表面に仮付けし、その後、仮付けメッキ層３の上に超硬質砥粒２の高さを半分位埋める厚さになるまで本メッキ層４を無電解メッキ処理で施し、その本メッキ層４で超硬質砥粒２を砥石ベース１の表面上に電着させる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の製造方法では、超硬質砥粒と本メッキ層との界面は、ぬれ性が悪く窪みが形成される。このため、超硬質砥粒と本メッキ層との付着性は不十分で、研削抵抗に対抗できるだけの超硬質砥粒の保持力が十分に得られない。
【０００５】
また、超硬質砥粒の保持力を増すために、本メッキ層を超硬質砥粒の高さ５０〜７０％の層厚とすると、超硬質砥粒が本メッキ層から露出している突き出し高さが小さくなる。したがって、超硬質砥粒の使用範囲が小さくなり、研削抵抗の増加や砥石寿命の低下につながる。
【０００６】
また、無電解メッキは、電解メッキよりも被覆材表面に均一にメッキ処理ができる利点はあるが、メッキを施すのに時間が大幅にかかるという欠点がある。
【０００７】
本発明の目的は、超硬質砥粒の突き出し量が大きく、且つ、超硬質砥粒保持力が高い単層メタルボンド砥石及びその製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明においては次のような手段を講ずることとした。すなわち、超硬質砥粒を砥石ベースの表面上に固定させるために仮付けする工程と、超硬質砥粒が仮付けされた状態の砥石ベースに超音波振動を付加しながら無電解メッキ処理を用いて本メッキ層を析出させ超硬質砥粒を砥石ベースの表面上に電着させる工程と、からなるようにした。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図１及び図２を基に説明する。図１（ａ）で示すように、砥石ベース１の表面上に超硬質砥粒（ダイヤモンド粒、CBN粒等）２を仮付けする。この砥石ベース１に超硬質砥粒２を仮付けする方法はいくつもある。例えば、従来から行われている接着剤を用いて仮付けする方法や、銅や亜鉛などを用いて仮付けする方法などがある。
ここでは、電解メッキ処理又は無電解メッキ処理により超硬質砥粒２が砥石ベース１から脱落しない程度の薄いメッキ層３を形成するものとする。砥石ベース１は、仮付けメッキ層３との接合性をよくするために、金属製部材で主にスチール材からできている。
【００１０】
次に、上記の仮付けメッキ処理を施した砥石ベース１に本メッキ処理を施す。本メッキ処理を施す方法として、無電解メッキ処理を採用する。砥石ベース１に本メッキ処理を施すための装置図を図２に示す。
【００１１】
図２に示す装置は、鉛直上下方向に動かすことのできるジャッキ１１の上に攪拌機１２が、さらにその上にはメッキ（Ni−P等）液で満たされたメッキ槽１４が水平に置かれている。そのメッキ槽内には攪拌子１３が入れられており、攪拌機１２、攪拌子１３によりメッキ槽内を攪拌できるようになっている。一方、その隣にメッキ槽１４よりも高い位置に圧電超音波加振機１５が水平に固定され、その一端には超音波ホーン１６が取り付けられている。その先端には鉛直下向きに振動板１７が取り付けられ、その振動板１７の先端に上記砥石ベース１を取り付けることができる。圧電超音波加振機１５は周波数発生器などの制御装置１８により任意に振幅、周波数を与えることができる。
【００１２】
次に、図２に示した装置を使用して砥石ベース１に本メッキ処理を施す方法を説明する。上記砥石ベース１を振動板１７の先端に取り付け、取り付けられた砥石ベース１を、攪拌機１２、攪拌子１３でよく攪拌されている無電解メッキ槽１４内に浸す。圧電超音波加振機１５、超音波ホーン１６を用いてある特定の振幅、周波数の超音波振動を振動板１７に付加しながら、仮付けメッキ層３の上に本メッキ層４を析出させる。所定時間（本メッキ層４が超硬質砥粒２の高さの３０〜５０％の層厚になるように実験的に求められた時間）後、メッキ槽１４から砥石ベース１を取り出し、水洗いをする。
【００１３】
上記のようにして製造することにより図１（ｂ）で示すように、超硬質砥粒２と本メッキ層４との界面のメッキ層が隆起し、本メッキ層４が超硬質砥粒２を包み込むように砥石ベース１の表面に超硬質砥粒２を電着する単層メタルボンド砥石が製造されることとなる。
【００１４】
上記製造方法により超硬質砥粒と本メッキ層との界面のメッキ層が隆起し、砥石ベースの表面に超硬質砥粒が電着することを確認するために次の実験を試みた。
【００１５】
まず、本発明の上記製造方法にしたがって、砥石ベースの表面上に超硬質砥粒を仮付けメッキ層により仮付けする。実験では、超硬質砥粒は粒度８０／１００のＣＢＮ砥石を使用し、砥石ベースは安価で形状加工がしやすくてメッキが容易なＳ４５Ｃを用いた。この砥石ベースに超硬質砥粒を仮付けする方法は通常、電解メッキ処理で行うが本実験では無電解メッキ処理を用いた。次に、無電解Ｎｉ−Ｐメッキ処理を用いて、仮付けメッキ処理を施した砥石ベースに本メッキ処理を施す。そして、砥石ベースに付加する超音波振動は共振周波数１８．３Ｈｚに固定し、振幅の大きさは圧電超音波加振機への入力電圧を変化させることによって制御し、振幅を０μｍ、すなわち超音波振動を加えない場合と、振幅を８μｍとして超音波振動を加えた場合とで、仮付けメッキ層の上に本メッキ層を析出させた。また、メッキ液の温度は９０±１℃に保った。
【００１６】
上記実験の結果として次の結果が得られた。すなわち、超音波振動を加えないで作製した試料（振幅０μｍ）と８μｍの振幅の超音波を付加して作製した試料について、振幅０μｍの試料では超硬質砥粒の周りが窪んでいるのに対して、振幅８μｍの試料では超音波振動が超硬質砥粒と本メッキ層との界面に影響を与え、超硬質砥粒周辺に約１０μｍほどの盛り上がりを確認できた。
【００１７】
また、超音波振動の振幅を０〜１６μｍと変化させて本メッキ層の成膜速度を測定した。その結果を図３に示す。つまり、超音波振動の振幅が８μｍまでは振幅の増加に伴い成膜速度は向上し、振幅が８μｍにおいて成膜速度は最大となり、通常の無電解メッキ処理工程と比べて本メッキ層の成膜速度は１．６倍となり、約２時間の時間短縮となる。しかし、振幅が８μｍを越えると逆に成膜速度は低下し、振幅が１４μｍ以降での成膜速度は振幅０μｍのときより低下している。したがって、超音波振動の振幅が８μｍ前後にすることにより、本メッキ処理の成膜速度を最大とすることができ、振幅を０μｍより大きく１４μｍより小さくすれば成膜速度を向上させることができる。
【００１８】
なお、砥石ベースの形状は、板状、リング状外周、リング状内周、カップ型、総型砥石等あらゆる形状においても適応可能である。
【００１９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によると、超音波振動を付加しながら本メッキ層を析出させることで、超硬質砥粒を包み込むように本メッキ層が析出するため、超硬質砥粒は研削抵抗に対して高い保持力が得られる。それゆえ、本メッキ層の層厚を薄くすることができる。
【００２０】
また、本メッキ層の層厚を薄くすることができたことにより、超硬質砥粒が本メッキ層から露出している突き出し高さが大きくなる。したがって、超硬質砥粒の使用範囲が大きくなり、研削抵抗の低減や砥石寿命の向上につながる。
【００２１】
さらに、振幅が０μｍより大きく１４μｍより小さい超音波振動を付加しながら本メッキ層を析出させることにより、超硬質砥粒界面が活性化され、本メッキ層が析出しやすくなるので従来の無電解メッキ処理よりも短時間で超硬質砥粒を電着できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法において、（ａ）は超硬質砥粒を砥石ベースに仮付けした状態の説明図、（ｂ）は砥石ベースの表面に超硬質砥粒が電着した状態の説明図
【図２】本発明方法におけて本メッキ処理を行うための装置図
【図３】本発明方法における実験結果で、振幅と本メッキ層の成膜速度の関係のグラフ
【図４】従来方法による砥石ベースの表面に超硬質砥粒を本メッキ処理した状態の説明図
【符号の説明】
１      砥石ベース
２      超硬質砥粒
３      仮付けメッキ層
４      本メッキ層
５      窪み
１１    ジャッキ
１２    攪拌機
１３    攪拌子
１４    メッキ槽
１５    圧電超音波加振機
１６    超音波ホーン
１７    振動板
１８    制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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