(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体形状の砥石基材と、前記砥石基材の先端部の外周部に配設された複数の砥石とを備える研削工具の製造方法であって、
前記砥石基材の一部を構成するブロック体に複数の凹部を形成し、該凹部内に棒状のダイヤモンドチップで構成される砥石をその一部が前記凹部から突出するように挿入し、
前記ブロック体を型内に挿入するとともに、少なくとも金属粉末を含む砥石基材形成材料を前記砥石の突出部分を覆うように前記型内に充填し、これらを焼結して焼結体を得、
前記焼結体を加工して砥石基材の表面より前記砥石の一部を露出させることを特徴とする研削工具の製造方法。
【請求項２】
回転体形状の砥石基材と、前記砥石基材の先端部の外周部に配設された複数の砥石とを備える研削工具の製造方法であって、
前記砥石基材の一部を構成するブロック体に、複数の凹部で構成される研削工具１つ分の凹部群を複数形成し、前記凹部内に棒状のダイヤモンドチップで構成される砥石をその一部が前記凹部から突出するように挿入して研削工具１つ分の砥石群を複数配置させ、
前記ブロック体を型内に挿入するとともに、少なくとも金属粉末を含む砥石基材形成材料を前記砥石の突出部分を覆うように前記型内に充填し、これらを焼結して焼結体を得、
前記焼結体から前記砥石群を含む研削工具１つ分の単位焼結体を切り出し、該単位焼結体を加工して砥石基材の表面より前記砥石の一部を露出させることを特徴とする研削工具の製造方法。
【請求項３】
前記砥石基材形成材料を前記砥石の長手方向に加圧しつつ前記焼結を行う請求項１または２に記載の研削工具の製造方法。
【請求項４】
前記焼結は、放電プラズマ焼結である請求項１ないし３のいずれかに記載の研削工具の製造方法。
【請求項５】
前記焼結は、前記型との間にカーボンペーパを設置して行う請求項１ないし４のいずれかに記載の研削工具の製造方法。
【請求項６】
前記砥石は、その一部が前記砥石基材の外周面より外側に露出し、残部が前記砥石基材内に埋入されている請求項１ないし５のいずれかに記載の研削工具の製造方法。
【請求項７】
前記砥石の埋入部分における周方向の最大幅をＬ1、前記砥石の露出部分における周方向の最大幅をＬ2としたとき、Ｌ1／Ｌ2≧１なる関係を満足する請求項６に記載の研削工具の製造方法。
【請求項８】
前記砥石は、前記砥石基材の先端部の外周全周にわたって配設されている請求項１ないし７のいずれかに記載の研削工具の製造方法。
【請求項９】
前記砥石は、その長手方向が前記砥石基材の中心軸と平行となるように、かつ、前記砥石基材の外周面の周方向に沿ってほぼ等間隔で配置されている請求項１ないし８のいずれかに記載の研削工具の製造方法。
【請求項１０】
前記ブロック体は、金属材料で構成され、前記砥石基材形成材料は、前記ブロック体と同じ金属組成の金属粉末であるかまたは該金属粉末を含むものである請求項１ないし９のいずれかに記載の研削工具の製造方法。
【請求項１１】
前記金属粉末は、ステンレス粉末である請求項１ないし１０のいずれかに記載の研削工具の製造方法。
【請求項１２】
前記金属粉末の粒度は、１〜１０００μｍである請求項１ないし１１のいずれかに記載の研削工具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、例えば微細な溝形状や非球面形状のような曲面形状を研削加工、切削加工するのに用いられる研削工具の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、回折レンズや回折格子は、例えば、予め精密加工された型を用いたガラスモールドにより製造される場合がある。この場合、この型は、無電解Ｎｉメッキやアルミニウムの真空蒸着によって金属薄膜形成のなされた樹脂等の基材に対して切削加工またはバニシングを施すことによって得られている。
【０００３】
図２２は、従来の切削加工によって回折レンズ型を製造する例を示している。この例において、回折レンズ型の元になる基材５０は、図示しないスピンドルモータにより軸５４回りに回転している。そして、基材５０の被加工面に単結晶ダイヤモンドバイト５１が当て付けられて、この被加工面をなす物質が単結晶ダイヤモンドバイト５１によって切削、除去される。その結果、基材５０の被加工面上に、微細な溝形状が形成されるのである。
【０００４】
また、図２３は、従来のバニシングによって回折格子型を製造する例を示している。この例において、回折格子型の元になる基材５２は、図示しないスライドテーブルにより紙面に直交する方向へ進退移動する。そして、２つの円錐をそれらの底面で接合した形状に研磨された成形ダイヤモンド工具５３が、基材５２の表面に押し付けられ、成形ダイヤモンド工具５３が回転されて、その形状が基材５２の表面に転写される。その結果、基材５２の被加工面上に、微細な溝が形成されるのである。
【０００５】
また、これら回折レンズや回折格子は、直接、樹脂ブロックをダイヤモンドバイト５１によって切削するか成形ダイヤモンド工具によってバニシングすることによって製造される場合もある。
【０００６】
しかしながら、従来の加工法によると、前記ダイヤモンドバイト５１を用いた切削加工の場合であっても、前記成形ダイヤモンド工具５３を用いたバニシングの場合であっても、同一の工具の同一の作用切刃が常時被加工面に接触して加工を行うので、作用切刃にかかる負担が大きく、この作用切刃が摩耗し易い。このため、従来の加工法によると、被加工材料の種類が銅、アルミニウム、無電解Ｎｉメッキ、樹脂等の比較的柔らかい材料に限られてしまい、光学ガラス、超硬セラミックス、鉄鋼材、超硬合金等の比較的硬い材料を加工するのは非常に困難であった。
【０００７】
一方、非球面レンズも、ガラスモールド法によって製造される場合がある。この場合、それを製造するための型（非球面金型）は、型の元となる基材の表面に対し、円柱型砥石（研削工具）を高速回転しつつ４５°の角度で当て付け、そのエッジ部近傍が基材の表面を削り取ることによって製造されている。この円柱型砥石としては、レジンボンド砥石、電着砥石等が用いられている。
【０００８】
ここで、レジンボンド砥石とは、例えばダイヤモンド砥粒を混入したボンド材（樹脂結合材）を円柱状の砥石基材の周囲に固着したものである。また、電着砥石とは、例えばダイヤモンド砥粒を金属メッキ層によって砥石基材の先端部近傍に固定したものである。
【０００９】
しかしながら、これらの円柱型砥石（レジンボンド砥石、電着砥石等）は、ダイヤモンド砥粒の接着強度に限界があることから、被加工物の加工時に、エッジ部においてダイヤモンド砥粒が容易に脱落してしまい、被加工物の形状や面精度が不安定となるという欠点がある。そのために、超精密加工には用いることができなかった。
【００１０】
また、従来の円柱型砥石の製造方法では、円柱型砥石の製造に手間がかかるという欠点がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造が容易であり、砥石の脱落を抑制するとともに、比較的硬い材料に対する加工をも可能とする研削工具の製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、下記（１）〜（１２）の本発明により達成される。
【００１３】
（１）  回転体形状の砥石基材と、前記砥石基材の先端部の外周部に配設された複数の砥石とを備える研削工具の製造方法であって、
前記砥石基材の一部を構成するブロック体に複数の凹部を形成し、該凹部内に棒状のダイヤモンドチップで構成される砥石をその一部が前記凹部から突出するように挿入し、
前記ブロック体を型内に挿入するとともに、少なくとも金属粉末を含む砥石基材形成材料を前記砥石の突出部分を覆うように前記型内に充填し、これらを焼結して焼結体を得、
前記焼結体を加工して砥石基材の表面より前記砥石の一部を露出させることを特徴とする研削工具の製造方法。
【００１４】
（２）  回転体形状の砥石基材と、前記砥石基材の先端部の外周部に配設された複数の砥石とを備える研削工具の製造方法であって、
前記砥石基材の一部を構成するブロック体に、複数の凹部で構成される研削工具１つ分の凹部群を複数形成し、前記凹部内に棒状のダイヤモンドチップで構成される砥石をその一部が前記凹部から突出するように挿入して研削工具１つ分の砥石群を複数配置させ、
前記ブロック体を型内に挿入するとともに、少なくとも金属粉末を含む砥石基材形成材料を前記砥石の突出部分を覆うように前記型内に充填し、これらを焼結して焼結体を得、
前記焼結体から前記砥石群を含む研削工具１つ分の単位焼結体を切り出し、該単位焼結体を加工して砥石基材の表面より前記砥石の一部を露出させることを特徴とする研削工具の製造方法。
【００１５】
（３）  前記砥石基材形成材料を前記砥石の長手方向に加圧しつつ前記焼結を行う上記（１）または（２）に記載の研削工具の製造方法。
【００１６】
（４）  前記焼結は、放電プラズマ焼結である上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の研削工具の製造方法。
【００１７】
（５）  前記焼結は、前記型との間にカーボンペーパを設置して行う上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の研削工具の製造方法。
【００１８】
（６）  前記砥石は、その一部が前記砥石基材の外周面より外側に露出し、残部が前記砥石基材内に埋入されている上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の研削工具の製造方法。
【００１９】
（７）  前記砥石の埋入部分における周方向の最大幅をＬ1、前記砥石の露出部分における周方向の最大幅をＬ2としたとき、Ｌ1／Ｌ2≧１なる関係を満足する上記（６）に記載の研削工具の製造方法。
【００２０】
（８）  前記砥石は、前記砥石基材の先端部の外周全周にわたって配設されている上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の研削工具の製造方法。
【００２１】
（９）  前記砥石は、その長手方向が前記砥石基材の中心軸と平行となるように、かつ、前記砥石基材の外周面の周方向に沿ってほぼ等間隔で配置されている上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の研削工具の製造方法。
【００２２】
（１０）  前記ブロック体は、金属材料で構成され、前記砥石基材形成材料は、前記ブロック体と同じ金属組成の金属粉末であるかまたは該金属粉末を含むものである上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の研削工具の製造方法。
【００２３】
（１１）  前記金属粉末は、ステンレス粉末である上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の研削工具の製造方法。
【００２４】
（１２）  前記金属粉末の粒度は、１〜１０００μｍである上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載の研削工具の製造方法。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の研削工具の製造方法を添付図面に示す好適実施例に基づいて詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明の研削工具の製造方法により製造された研削工具の構成例を示す平面図、図２は、図１中のＡ−Ａ線での断面図である。
【００２７】
これらの図に示すように、研削工具１は、略円柱状（回転体形状）の砥石基材２と、砥石基材２の先端部２ａの外周全周にわたって配設された棒状をなす複数の砥石４とを備えてなるものである。
【００２８】
砥石基材（砥石支持台）２は、金属材料で構成されている。この砥石基材２の先端部２ａは、金属粉末を焼結してなる金属焼結体で構成されている。この場合、金属焼結体は、例えばホットプレス、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）等の任意の焼結法により製造されるものであればよいが、後述する放電プラズマ焼結によるものであるのが好ましい。
【００２９】
また、砥石基材２の先端部２ａの金属組成と、砥石基材２の基部２ｂの金属組成とは、同一であるのが好ましい。これにより、砥石基材２の先端部２ａと、砥石基材２の基部２ｂとの接合力がより高まる。
【００３０】
砥石基材２を構成する金属組成としては、例えば、鉄または鉄系合金（例えばステンレス鋼）、銅または銅系合金、チタンまたはチタン系合金、またはこれらの混合体等が挙げられる。
【００３１】
砥石基材２の先端部２ａの外周部および基部２ｂの先端部の外周部には、複数の溝３が形成されている。これらの溝３内に、それぞれ、後述する砥石４が挿入、固定されている。本実施例では、各溝３は、その長手方向が砥石基材２の中心軸１６と平行となるように、かつ、砥石基材２の外周面の周方向に沿ってほぼ等間隔で配置されている。また、溝３の図２中上端は、砥石基材２の先端面に開放している。
【００３２】
各砥石４は、ダイヤモンドで構成されたダイヤモンドチップであり、その形状は、棒状（柱状）をなしている。この砥石４の横断面形状は、好ましくは多角形であり、図示の実施例では、正方形（四角形）である。
【００３３】
各砥石４は、その長手方向が砥石基材２の中心軸１６と平行となるように、かつ、砥石基材２の外周面の周方向に沿ってほぼ等間隔で配置されている。
【００３４】
また、各砥石４は、砥石基材２の先端部２ａと、基部２ｂの先端部（図２中上側部分）とに配置されている。すなわち、各砥石４は、先端部２ａと基部２ｂの境界２ｃを横断するように配置されている。
【００３５】
本発明では、砥石基材２に対する砥石４の配置は、特に限定されない。砥石基材２に対する砥石４の配置としては、例えば、図１に示すものや、図３に示すものが挙げられるが、このうち、砥石４の脱落をより抑制または防止し得るという観点から、図１に示すものが好ましい。
【００３６】
以下、図１および図２に示す研削工具１と、図３に示す研削工具１とをそれぞれ説明する。
【００３７】
図１および図２に示す研削工具１では、砥石４は、その一部が砥石基材２の外周面１５より外側に露出し、残部が砥石基材２内、すなわち溝３内に埋入されている。図１に示すように、砥石４の埋入部分１１における周方向の最大幅をＬ1 、砥石４の露出部分１２における周方向の最大幅をＬ2 としたとき、Ｌ1 ／Ｌ2 ＞１なる関係を満足する。
【００３８】
換言すれば、砥石４は、横断面における１つの対角線１３が砥石基材２の外周面１５を横断し（特に、砥石基材２の半径方向に向き）、他の１つの対角線１４が砥石基材２の外周面１５より内側（中心側）に位置するよう固定されている。
【００３９】
以上のような位置関係となるように砥石４を配置したことにより、埋入部分１１の最大幅Ｌ1 の部分がくさびと同様の機能を発揮し、砥石４の砥石基材２の外周方向への移動を阻止する。その結果、砥石４の砥石基材２に対する固着力が高まり、砥石４の脱落がより抑制または防止される。
【００４０】
また、埋入部分１１の最大幅Ｌ1 と露出部分１２の最大幅Ｌ2 とは、さらに、Ｌ1 ／Ｌ2 ≧１．２なる関係を満足することが好ましく、１２≧Ｌ1 ／Ｌ2 ≧１．４なる関係を満足することがより好ましい。
【００４１】
図３に示す研削工具１では、砥石４は、図１および図２に示す前述した研削工具１のそれに対し、４５°ずらして配置されている。すなわち、砥石４の埋入部分１１の最大幅Ｌ1 と露出部分１２の最大幅Ｌ2 とが等しく、Ｌ1 ／Ｌ2 ＝１となっている。
【００４２】
次に、研削工具の製造方法の第１実施例を説明する。本実施例では、研削工具１を製造する際、放電プラズマ焼結装置を使用して放電プラズマ焼結を行う。
【００４３】
図４は、放電プラズマ焼結装置の全体構造の概略を示す図、図５は、本発明の研削工具の製造方法における製造工程を模式的に示す平面図、図６〜図１３は、それぞれ、本発明の研削工具の製造方法における製造工程を模式的に示す縦断面図、図１４および図１５は、それぞれ、本発明の研削工具の製造方法における製造工程を模式的に示す側面図である。以下、これらの図に基づいて各工程を説明する。
【００４４】
［１］  図７に示す角柱状ダイヤモンドよりなる砥石４を８個作製する。砥石４の寸法は、例えば１mm×１mm×５mm程度とする。
【００４５】
［２］  図示しないステンレス鋼のブロックから図５および図６に示す円柱状のブロック体２１を切り出す。このブロック体２１は、後述するように２次加工されて砥石基材２の一部、すなわち砥石基材２の基部２ｂを構成する（図２、図１４参照）。ブロック体２１の寸法は、例えば直径１０mmφ×長さ５mm程度とする。
【００４６】
ブロック体２１の先端面から図６中下側に向けて、例えば放電加工により８本の有底の孔（凹部）２２を形成する。
【００４７】
この場合、８本の孔２２は、ブロック体２１の周方向に沿って、等間隔（中心角４５°間隔）で形成される。また、各孔２２は、その長手方向が砥石基材２の中心軸１６と平行、すなわちブロック体２１の中心軸１６０と平行となるように形成される。
【００４８】
各孔２２の形状は、例えば砥石４と同様の形状、これに近似した形状、その他円形等が可能である。なお、本実施例では、各孔２２の形状は、砥石４と同様の形状とされる。
【００４９】
また、孔２２の深さは、砥石４の長手方法の長さより短くするのが好ましい。すなわち、砥石４を孔２２に挿入したとき、ブロック体２１の先端面から砥石４の一部が突出するようにするのが好ましい。なお、孔２２の寸法は、例えば１mm×１mm×深さ２mm程度とする。
【００５０】
［３］  図７に示すように、ブロック体２１の各孔２２にそれぞれ砥石４を挿入し、仮固定する。
【００５１】
［４］  図４に示す後述する放電プラズマ焼結装置４０を用意し、図８に示すように、その型（成形型）５の内面に、カーボンペーパ６を設置する。型５は、放電プラズマ焼結に適したものであり、例えばカーボン製の導電性を有するものである。
【００５２】
本実施例では、型５の内部空間の形状は、円柱状である。また、型５の寸法は、例えば、外径３０mm程度、内径１０mm程度、高さ５０mm程度とされる。
【００５３】
前記カーボンペーパ６の設置により、後述する上パンチ（押圧子）１０および下パンチ（押圧子）９の摺動性の向上や、得られた焼結体の離型性の向上、型材料との反応抑制を図ることができる。
【００５４】
［５］  図８に示すように、型５の下部開放端から型５内に、前記砥石４が配置されたブロック体２１と、下パンチ（押圧子）９とを挿入する。
【００５５】
この場合、下パンチ９の前記ブロック体２１との接触端面には、カーボンペーパ６６が設置される。そして、前記ブロック体２１は、該カーボンペーパ６６を介して下パンチ９上に設置される。このカーボンペーパ６６の設置により、得られた焼結体の離型性の向上や、下パンチ９との反応抑制を図ることができる。
【００５６】
前記下パンチ９および後述する上パンチ１０は、それぞれ、放電プラズマ焼結に適したものであり、例えばカーボン製の導電性を有するものである。また、下パンチ９および上パンチ１０の寸法は、それぞれ、例えば、外径１０mm×高さ２５mm程度とされる。
【００５７】
［６］  図９に示すように、型５の上部開放端から型５内に、砥石基材２の先端部２ａを形成するための砥石基材形成材料２３を入れ（充填し）、その砥石基材形成材料２３で砥石４を覆う。
【００５８】
砥石基材形成材料２３は、前述したような金属組成の金属粉末であるかまたは該金属粉末を含むものである。後者の場合、金属粉末の他に、金属粉末同士を結合する有機または無機の結合材、潤滑剤、酸化防止剤等が含まれていてもよく、その形態は、粉末状の他、コンパウンド、ペースト状、スラリー状、ペレット状等、いかなる形態でもよいが、特に、粉末状が好ましい。
【００５９】
なお、金属粉末は、単一種の金属または合金粉末あるいは混合粉末のいずれでもよい。金属粉末の好適例としては、ステンレス粉末が挙げられる。
【００６０】
金属粉末の粒度（平均粒径）は、特に限定されないが、充填性から、１〜１０００μm 程度であるのが好ましく、２０〜３００μm 程度であるのがより好ましい。
【００６１】
金属粉末の型５内への投入量は、特に限定されず、ステンレス粉末の場合、例えば、３ｇ程度とすることができる。
【００６２】
［７］  図１０に示すように、型５の上部開放端から型５内に上パンチ（押圧子）１０を挿入する。
【００６３】
この場合、上パンチ１０の型内充填材料（砥石基材形成材料２３）との接触端面には、カーボンペーパ６６が設置される。このカーボンペーパ６６の設置により、得られた焼結体の離型性の向上や、上パンチ１０との反応抑制を図ることができる。
【００６４】
［８］  放電プラズマ焼結装置４０を用い、上パンチ１０と下パンチ９とにより、前記砥石基材形成材料２３を加圧し、加圧下で放電プラズマ焼結を行う。
【００６５】
放電プラズマ焼結法は、粒子間に直接パルス状の電気エネルギーを投入し、火花放電により瞬時に発生する高温プラズマの高エネルギーを熱拡散・電界拡散等へ効果的に応用することで、昇温時間および保持時間を含め例えば３〜３０分程度の短時間で焼結を可能とするものである。
【００６６】
まず、放電プラズマ焼結装置４０の構成を図４に基づき説明する。
放電プラズマ焼結装置４０は、真空チャンバー４６と、上下一対の加圧ラム４４、４５と、パルス電圧を発生させる焼結用電源４２と、加圧ラム４４、４５を昇降駆動する油圧式の加圧駆動機構４３と、これらを制御する制御部４１とを有している。
【００６７】
前述した型５、下パンチ９および上パンチ１０は、真空チャンバー４６内の加圧ラム４４、４５間にセットされる。
【００６８】
真空チャンバー４６内（焼結雰囲気）は、真空ポンプ４７の作動により脱気され、真空状態（減圧状態）とすることができる。放電プラズマ焼結は、空気中で行うことも可能であるが、酸素、窒素、水等が金属粉末と反応し、変質等による悪影響のおそれがあるため、予め真空チャンバー４６内を減圧状態として焼結を行うのが好ましい。また、同様の理由から、真空チャンバー４６内に不活性ガスを充填して焼結を行うこともできる。
【００６９】
制御部４１は、型５に設置された図示しない温度センサー（熱電対）により検出される材料温度が予め設定された昇温曲線に一致するように焼結用電源４２の出力を制御する。また、制御部４１は、加圧駆動機構４３および真空ポンプ４７の駆動を制御する。
【００７０】
下パンチ９および上パンチ１０は、それぞれ、加圧ラム４４および４５に固定されており、加圧ラム４４、４５内に設けられた給電端子（図示せず）により焼結用電源４２と電気的に接続されている。
【００７１】
加圧駆動機構４３の作動により、加圧ラム４４、４５を互いに接近する方向に移動し、これらに固定された下パンチ９および上パンチ１０の間で、型５内の焼結材料（砥石基材形成材料２３）を加圧（圧縮）する。また、この加圧とともに、焼結用電源４２を作動して、焼結材料等にパルス電圧を印加する。これにより、焼結材料自身から生じるジュール熱によって焼結材料が急速に加熱され、金属粉末の接点同士が溶融、結合し、焼結する。
【００７２】
焼結時に、焼結材料に対し前述したような加圧を行うことは、焼結材料中の金属粉末を圧密化し、焼結効率を高めるので好ましい。
【００７３】
焼結時の加圧の圧力は、１００〜２０００kgf/cm2 程度が好ましく、２００〜１０００kgf/cm2 程度がより好ましい。
【００７４】
また、パルス電圧を印加することにより、ブロック体２１と砥石基材形成材料２３の境界や、砥石４とブロック体２１および砥石基材形成材料２３の境界において放電現象や電界拡散効果が生じ、砥石基材形成材料２３に含まれる金属粉体およびブロック体２１の表面の溶融、拡散が促進される。そして、この溶融、拡散の促進によって、前記境界付近での固相拡散が促進され、砥石４とブロック体２１と砥石基材形成材料２３とが強固に結合（砥石４と先端部２ａと基部２ｂとが強固に結合）した焼結体２０が得られる。
【００７５】
このような放電プラズマ焼結において、焼結材料のピーク温度（保持温度または焼結温度）は、焼結材料の金属組成等によるが、ステンレス粉末の場合、例えば７００〜１０００℃程度とすることができる。また、この場合、焼結温度での保持時間は３〜２０分程度が好ましい。
ピーク温度（焼結温度）で所定時間保持した後、徐冷する。
【００７６】
以上説明したように、放電プラズマ焼結によれば、短時間でしかも低い温度で焼結を行うことができ、得られた焼結体２０の強度も高い（機械的特性に優れる）。特に、低温で焼結が可能であることから、砥石４としてダイヤモンド砥石を用いた場合でも、ダイヤモンドの炭化を防止することができる。
【００７７】
なお、放電プラズマ焼結装置の具体例としては、住友石炭鉱業（株）製ＳＰＳ−５１０Ｌ放電プラズマ焼結装置が挙げられる。
【００７８】
［９］  図１１に示すように、以上のようにして得られた焼結体２０を型５から取り出す。このときの離型性も良好である。
【００７９】
［１０］  焼結体２０に対し、所定の２次加工を施す。
すなわち、図１２に示すように、先端面に砥石４が露出するまで、その焼結体２０の先端面に、例えば、切削、研削、研磨、薬品処理（エッチング）等を施す。同様に、外周面（側面）に砥石４が露出するまで（図１３中の一点鎖線まで）、焼結体２０の外周面に、例えば、切削、研削、研磨、薬品処理（エッチング）等を施す。このようにして、図１４に示すツルーイング前の研削工具１が得られる。
なお、前記２次加工は、本実施例では、例えばワイヤー放電加工により行う。
【００８０】
［１１］  図１５に示すように、得られた研削工具１を例えばエアースピンドルモータ７３にコレットチャック７４で取り付ける。エアースピンドルモータ７３を駆動すると、研削工具１は、高速で回転する。
【００８１】
そして、ツルーイング装置７１を作動させ、回転している研磨皿７２に研削工具１の外周面（側面）を回転させつつ当て付け、その外周面をツルーイングし、鋭いエッジを形成する。
【００８２】
同様に、回転している研磨皿７２に研削工具１の先端面を当て付け、その先端面をツルーイングし、鋭いエッジを形成する。
【００８３】
このエッジにより、被加工物に対し、微細で精密な加工、特に溝加工や曲面加工が可能となる。
【００８４】
このようにして得られた研削工具１では、放電プラズマ焼結により砥石４と砥石基材２とが強固に結合するので、接着剤による接着、ろう付け、メッキ（例えば無電解Ｎｉメッキ）等の方法により砥石基材２に砥石４を固定する場合に比べ、砥石基材２への砥石４の結合力が高く、このため砥石４の脱落がより抑制または防止される。
【００８５】
例えば、砥石４が摩耗したときは、研削工具１の先端面や外周面をツルーイングして、再度、鋭いエッジを形成することができるが、前述したように砥石基材２への砥石４の結合力が高いので、前記ツルーイングの際の砥石４の脱落が抑制または防止され、研削工具１の長寿命化を図ることができる。
【００８６】
また、接着剤による接着、ろう付け、メッキ等の方法により砥石基材２に砥石４を固定する場合に比べ、研削工具１を容易に製造することができる。
【００８７】
また、この研削工具１は、砥石４のエッジの摩耗や欠損が少なく、耐久性に優れる。そのため、銅、アルミニウム、無電解Ｎｉメッキ、樹脂等の比較的柔らかい材料はもちろんのこと、例えば光学ガラス、セラミックス、鉄鋼材、ステンレス鋼、超硬合金、チタンまたはチタン合金等の比較的硬い材料を加工することもできる。
【００８８】
特に、図１および図２に示す研削工具１は、砥石４全体に対しその露出部分１２が小さく、被加工物との接触長さが非常に短くなるため、加工抵抗が比較的少ない。その結果、研削加工に伴う振動の発生が抑制され、セラミックスに代表される脆性材料に対しても、クラック等を生じることなく加工することができる。すなわち、被加工物の種類、組成、特性の範囲が広がる。
【００８９】
次に、研削工具の製造方法の第２実施例を説明する。なお、前述した研削工具の製造方法の第１実施例との共通点については説明を省略し、主な相違点を説明する。
【００９０】
図１６は、本発明の研削工具の製造方法における製造工程を模式的に示す平面図、図１７、図１８および図１９は、それぞれ、本発明の研削工具の製造方法における製造工程を模式的に示す縦断面図、図２０および図２１は、それぞれ、本発明の研削工具の製造方法における製造工程を模式的に示す平面図である。以下、これらの図に基づいて各工程を説明する。
【００９１】
［１’］  図１７に示す角柱状ダイヤモンドよりなる砥石４を６４個作製する。砥石４の寸法は、例えば０．２mm×０．２mm×２mm程度とする。
【００９２】
［２’］  図示しないステンレス鋼のブロックから図１６および図１７に示す円柱状のブロック体２１を切り出す。このブロック体２１は、後述するように２次加工されて砥石基材２の一部、すなわち砥石基材２の基部２ｂを構成する（図２、図１４参照）。ブロック体２１の寸法は、例えば直径１０mmφ×長さ２０mm程度とする。
【００９３】
このブロック体２１に、例えば放電加工により１６本の有底の孔（凹部）２２からなる１つ分の研削工具１の孔群（凹部群）２２ａを４つ形成する。
【００９４】
この場合、４つの孔群２２ａは、ブロック体２１の周方向に沿って、等間隔（中心角９０°間隔）で形成される。
【００９５】
各孔群２２ａは、同様の構成であるので、以下、４つの孔群２２ａのうちの１つを説明する。
【００９６】
孔群２２ａにおける１６本の孔２２は、所定の円の周方向に沿って、等間隔（中心角２２．５°間隔）で形成される。この場合、孔群２２ａの直径ｘは、例えば１．６mmφ程度とする。
【００９７】
また、各孔２２は、ブロック体２１の先端面から図１７中下側に向けて、その長手方向が、砥石基材２の中心軸１６と平行、すなわちブロック体２１の中心軸１６０と平行となるように形成される。
【００９８】
各孔２２の形状は、例えば砥石４と同様の形状、これに近似した形状、その他円形等が可能である。なお、本実施例では、各孔２２の形状は、砥石４と同様の形状とされる。
【００９９】
また、孔２２の深さは、砥石４の長手方法の長さより短くするのが好ましい。すなわち、砥石４を孔２２に挿入したとき、ブロック体２１の先端面から砥石４の一部が突出するようにするのが好ましい。なお、孔２２の寸法は、例えば０．２８mm×０．２８mm×深さ１mm程度とする。
【０１００】
［３’］  図１７に示すように、ブロック体２１の各孔２２にそれぞれ砥石４を挿入し、仮固定する。このようにして、１６個の砥石４からなる１つ分の研削工具１の砥石群４ａが４つ配置される。
【０１０１】
［４’］  前述した工程［４］〜［８］を行う。
すなわち、図４に示す後述する放電プラズマ焼結装置４０を用意し、図１８に示すように、その型５内に、前記砥石４が配置されたブロック体２１と、下パンチ９とを挿入する。
【０１０２】
また、図１９に示すように、型５内に、砥石基材形成材料２３を入れて（充填して）、その砥石基材形成材料２３で砥石４を覆うとともに、型５内に上パンチ１０を挿入する。
【０１０３】
そして、前述したように、放電プラズマ焼結装置４０を用い、上パンチ１０と下パンチ９とにより、前記砥石基材形成材料２３を加圧し、加圧下で放電プラズマ焼結を行う。
【０１０４】
［５’］  図２０に示すように、以上のようにして得られた焼結体２０を型５から取り出す。このときの離型性も良好である。
【０１０５】
［６’］  焼結体２０から図２０中の一点鎖線（円）で囲まれる部分をそれぞれ切り出す。すなわち、焼結体２０から図２１に示す砥石群４ａを含む１つ分の研削工具１の単位焼結体２４を例えばワイヤー放電加工により４つ切り出す。
【０１０６】
［７’］  前述した工程［１０］および［１１］を行う。
すなわち、各単位焼結体２４に対し、前述した２次加工およびツルーイングを行う。このようにして、研削工具１が４つ製造される。
【０１０７】
この研削工具の製造方法（第２実施例）によれば、前述した研削工具の製造方法（第１実施例）と同様の効果が得られる。
【０１０８】
そして、第２実施例では、複数の研削工具に相当するものを同時に焼結するので、製造時間を短縮することができ、このため生産性が良く、量産に有利である。
【０１０９】
なお、本発明の研削工具の製造方法における「研削」の用語は、機械工学上用いられる狭義の意味での「研削」のみならず、その他の例えば「切削」、「研磨」等を含む広義の意味で用いられるものである。
【０１１０】
以上、本発明の研削工具の製造方法を図示の各実施例に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
【０１１１】
例えば、本発明では、焼結に、放電プラズマ焼結の他、ホットプレス、熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）等の任意の焼結法を用いてもよい。但し、前述したように、放電プラズマ焼結が好ましい。
【０１１２】
また、本発明では、砥石４の横断面形状は、四角形以外の多角形またはその他任意の形状のものが可能である。
【０１１４】
また、本発明では、砥石基材２に対する砥石４の配置間隔や設置数も特に限定されない。すなわち、本発明では、ブロック体２１に形成する孔（凹部）２２の配置間隔や数も特に限定されない。
【０１１５】
また、本発明では、複数の研削工具に相当するものを同時に焼結する場合（第２実施例）において、ブロック体２１に対する孔群（凹部群）２２ａ（砥石群４ａ）の配置間隔や数も特に限定されない。
【０１１６】
また、本発明では、砥石基材２は、円柱状に限らず、例えば、円筒状（中空）、中実または中空の円錐台形状等、任意の回転体形状が可能である。
【０１１７】
また、本発明では、砥石基材２や砥石４の構成材料は、前述したもの以外のものであってもよい。
また、本発明では、研削工具１の用途も、前述したものに限定されない。
【０１１８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の研削工具の製造方法によれば、砥石の脱落を防止または抑制することができる研削工具が提供される。
【０１１９】
また、本発明による研削工具は、加工抵抗が少ないので、加工に際しての振動の発生が抑制でき、よって、比較的硬い材料や脆い材料に対する加工にも適し、被加工材料の選択の幅が広がる。
【０１２０】
また、本発明による研削工具は、回折レンズ型、回折格子型、回折格子自体等に対する溝加工や、球面、非球面等の曲面加工に好ましく適用され、その加工精度も高い。
【０１２１】
また、本発明による研削工具は、砥石基材への砥石の結合力が高いので、砥石の脱落を防止するために別途特別の対策を講じる必要もなく、製造が容易である。
【０１２２】
特に、放電プラズマ焼結により製造する場合には、焼結時間が短く、よって、量産に適し、製造コストも大幅に低減する。また、焼結温度も低いので、砥石の変質、特にダイヤモンド砥石の炭化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の研削工具の製造方法により製造された研削工具の構成例を示す平面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線での断面図である。
【図３】本発明の研削工具の製造方法により製造された研削工具の他の構成例を示す平面図である。
【図４】本発明における放電プラズマ焼結装置の全体構造の概略を示す図である。
【図５】本発明の研削工具の製造方法における製造工程を模式的に示す平面図である。
【図６】本発明の研削工具の製造方法における製造工程を模式的に示す縦断面図である。
【図７】本発明の研削工具の製造方法における製造工程を模式的に示す縦断面図である。
【図８】本発明の研削工具の製造方法における製造工程を模式的に示す縦断面図である。
【図９】本発明の研削工具の製造方法における製造工程を模式的に示す縦断面図である。
【図１０】本発明の研削工具の製造方法における製造工程を模式的に示す縦断面図である。
【図１１】本発明の研削工具の製造方法における製造工程を模式的に示す縦断面図である。
【図１２】本発明の研削工具の製造方法における製造工程を模式的に示す縦断面図である。
【図１３】本発明の研削工具の製造方法における製造工程を模式的に示す縦断面図である。
【図１４】本発明の研削工具の製造方法における製造工程を模式的に示す側面図である。
【図１５】本発明の研削工具の製造方法における製造工程を模式的に示す側面図である。
【図１６】本発明の研削工具の製造方法における製造工程を模式的に示す平面図である。
【図１７】本発明の研削工具の製造方法における製造工程を模式的に示す縦断面図ある。
【図１８】本発明の研削工具の製造方法における製造工程を模式的に示す縦断面図ある。
【図１９】本発明の研削工具の製造方法における製造工程を模式的に示す縦断面図ある。
【図２０】本発明の研削工具の製造方法における製造工程を模式的に示す平面図である。
【図２１】本発明の研削工具の製造方法における製造工程を模式的に示す平面図である。
【図２２】従来の切削加工による回折レンズ型の製造を示す図である。
【図２３】従来のバニシングによる回折格子型の製造を示す図である。
【符号の説明】
１            研削工具
２            砥石基材
２ａ          先端部
２ｂ          基部
２ｃ          境界
３            溝
４            砥石
４ａ          砥石群
５            型
６、６６      カーボンペーパ
９            下パンチ
１０          上パンチ
１１          埋入部分
１２          露出部分
１３、１４    対角線
１５          外周面
１６、１６０  中心軸
２０          焼結体
２１          ブロック体
２２          孔
２２ａ        孔群
２３          砥石基材形成材料
２４          単位焼結体
４０          放電プラズマ焼結装置
４１          制御部
４２          焼結用電源
４３          加圧駆動機構
４４、４５    加圧ラム
４６          真空チャンバー
４７          真空ポンプ
５０          基材
５１          単結晶ダイヤモンドバイト
５２          基材
５３          成形ダイヤモンド工具
５４          軸
７１          ツルーイング装置
７２          研磨皿
７３          エアースピンドルモータ
７４          コレットチャック
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
0003958432.tif 000018
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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