(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第一導電性物質と当該第一導電性物質より融点の低い第二導電性物質とを混合して砥石形成用電極を形成する電極形成ステップと、
前記砥石形成用電極を放電加工液中で導電性の砥石台座に対向配置させ、その両者間で放電を発生させ、前記砥石形成用電極を溶融破壊し前記砥石台座に第一導電性物質及び第二導電性物質を溶融堆積させる堆積ステップと、
前記砥石台座に堆積した第一導電性物質及び第二導電性物質を加熱し溶融させた後、第一導電性物質を再結晶させて砥粒とする再結晶ステップと、
前記砥粒の再結晶後、第二導電性物質を凝固させて結合剤として機能させ前記砥粒の保持を行う固定ステップと、
を含むことを特徴とする研削砥石の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
前記第一導電性物質及び第二導電性物質は粉体であり、前記砥石形成用電極は、粉体の第一導電性物質及び第二導電性物質を圧縮して形成する圧縮形成体電極であることを特徴とする研削砥石の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の方法において、
前記第一導電性物質は、再結晶したときに硬質の鋭角結晶構造を形成することを特徴とする研削砥石の製造方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の方法において、
前記第一導電性物質は、タングステンカーバイトであり、第二導電性物質は、コバルトであることを特徴とする研削砥石の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の方法において、
前記コバルトを電解処理し、研削砥石表面を所定量ドレッシングすることを特徴とする研削砥石の製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の方法において、
前記再結晶ステップの加熱は、低消耗性の電極を用いた放電加工処理で行うことを特徴とする研削砥石の製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の方法において、
前記再結晶ステップで再結晶させる砥粒の粒径は、砥石形成用電極を構成する第一導電性物質と第二導電性物質の混合比に基づいて制御することを特徴とする研削砥石の製造方法。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の方法において、
前記再結晶ステップで再結晶させる砥粒の粒径は、前記砥石台座に堆積した第一導電性物質及び第二導電性物質の加熱条件に基づき制御することを特徴とする研削砥石の製造方法。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載の方法において、
前記堆積ステップは、
前記製造方法を用いて製造された研削砥石に第一導電性物質及び第二導電性物質を追加堆積させ、研削砥石の再生用堆積層を形成することを特徴とする研削砥石の製造方法。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の方法において、
前記再結晶ステップは、
前記製造方法を用いて製造された研削砥石を再加熱し、第一導電性物質の再結晶を行い研削砥石の再生を行うことを特徴とする研削砥石の製造方法。
【請求項１１】
放電加工液を満たした処理槽と、
少なくとも第一導電性物質と当該第一導電性物質より融点の低い第二導電性物質とを混合して形成した砥石形成用電極と当該砥石形成用電極に対面配置した導電性の砥石台座とを前記放電加工液中で相対移動させる移動手段と、
前記砥石形成用電極と砥石台座との間で放電を発生させ、前記砥石形成用電極を溶融破壊し、第一導電性物質及び第二導電性物質を前記砥石台座に溶融堆積させる放電制御手段と、
前記砥石台座に堆積した第一導電性物質及び第二導電性物質を加熱し溶融させた後、前記第一導電性物質を再結晶させて砥粒を形成すると共に、溶融した前記第二導電性物質を凝固させて前記砥粒の保持を行う結合剤とする加熱制御手段と、
を含むことを特徴とする研削砥石の製造装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の装置において、
前記加熱制御手段は、低消耗性の電極を用いた放電加工手段で有ることを特徴とする研削砥石の製造装置。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２記載の装置において、
少なくとも前記結合剤を所定量ドレッシングするドレッシング手段を含むことを特徴とする研削砥石の製造装置。
【請求項１４】
導電性の砥石台座と、
前記砥石台座上に放電処理により溶融堆積させた第一導電性物質を再溶融させた後、再結晶化して形成した砥粒と、
前記第一導電性物質と共に前記砥石台座上に放電処理により溶融堆積させた第一導電性物質より融点の低い第二導電性物質を再溶融させた後、凝固させて前記砥粒を保持させる結合剤と、
を含むことを特徴とする研削砥石。
【請求項１５】
請求項１４記載の研削砥石において、
前記第一導電性物質は、再結晶したときに硬質の鋭角結晶構造を形成することを特徴とする研削砥石。
【請求項１６】
請求項１５記載の研削砥石において、
前記第一導電性物質は、タングステンカーバイトであり、第二導電性物質は、コバルトであることを特徴とする研削砥石。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、研削砥石の製造方法、研削砥石の製造装置及び研削砥石、特に、砥粒の粒径の設定を任意に行うことができると共に、再生が容易な研削砥石の製造方法、研削砥石の製造装置及び研削砥石に関する。
【０００２】
【従来の技術】
研削加工は、焼き入れ鋼や超硬材料のように切削加工が困難な材料の加工に適用される。また、寸法精度、細かい表面粗さが要求される加工にも適用される。この研削加工に使用される研削砥石は、一般に、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3：アルミナ）、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）等の超硬質の砥粒を無機質系（ビトリファイト）、有機質系（レジノイド）、金属質系（メタル）等の結合剤（ボンド）で保持する構造になっている。この他にダイヤモンド砥粒をプラスチックス、銅、鋳鉄等をボンドとして焼成したダイヤモンド砥石等がある。
【０００３】
また、特開平１１−３４７９３１号公報には、放電加工処理を用いた砥石成形方法に関する記載がある。この砥石成形方法によれば、砥粒となる導電性を有さないＳｉＣ、Ａｌ2Ｏ3、ｃＢＮ等を放電加工処理が可能な状態にするために、当該砥粒の周囲に導電性皮膜をコーティングしている。そして、導電性被膜を有する砥粒と、銅、鉄等の導電性を有する結合剤で砥石成形用電極を作り、この砥石成形用電極に放電加工処理を施すことにより当該砥石形成用電極を溶融破壊し、砥石ホイールに砥粒を溶着堆積させて砥石とするものである。
【０００４】
そして、研削加工では、上述のようにして成形された研削砥石の表面に突出した砥粒が、加工物の送り分だけ、または、研削砥石の切り込み量分だけ切削を行い、加工物の表面を仕上げていく。
【０００５】
このような研削加工は、例えば、近年の高い生産効率が要求される自動車部品の製造において、後加工の不要な、完成品に近い状態で成形加工が行える超精密金型（ニアネットシェイプ金型やネットシェイプ金型）の製作に大きく貢献しており、また必要不可欠な加工法である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、多くの部品用鍛造金型の加工精度への要求が高まるにつれ、研削砥石への改善要求も高まっている。
【０００７】
金型に使用するような高硬度材料の研削加工には、ダイヤモンド・メタルボンド砥石やｃＢＮ・メタルボンド砥石等の電着砥石が用いられるが、精密型用の研削砥石ほど砥粒粒度は高く（粒径が小さく）なる。つまり、同様な研削加工においても加工対象が異なったり、要求される研削精度が異なる場合、異なる粒径の砥粒を有する研削砥石が必要になり、多種類の研削砥石を準備しておく必要がある。つまり、様々な粒径の砥粒を準備しておかなければならないという問題がある。
【０００８】
また、特開平１１−３４７９３１号公報に開示される技術においても、研削精度に応じた粒径の砥粒を準備し、電極を作成する必要がある。すなわち、導電性被膜をコーティングした砥粒を複数種類準備する必要があり、その管理や製造が煩雑になるという問題がある。
【０００９】
また、いずれの場合も準備可能な砥粒の粒径の種類には限界があり、研削加工に最適な砥粒を十分に準備できないという問題がある。結果的に、所望の研削精度を得ることが困難になるという問題がある。
【００１０】
さらに、メタルボンド砥石等の電着砥石は、ダイヤモンド等の砥粒を一層のみしか形成できず、砥粒摩耗後のドレッシングを行うことができないと共に、砥粒の磨耗脱落後は、電着層の剥離作業等を行わなければ砥粒の再固定を行うことができず、研削砥石の再生効率が著しく悪く、研削砥石は、１回のみの使用で廃棄となり経済効率が悪いという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、砥粒の粒径の設定を任意に行うことができると共に、再生が容易な研削砥石の製造方法、研削砥石の製造装置及び研削砥石を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明の研削砥石の製造方法は、少なくとも第一導電性物質と当該第一導電性物質より融点の低い第二導電性物質とを混合して砥石形成用電極を形成する電極形成ステップと、前記砥石形成用電極を放電加工液中で導電性の砥石台座に対向配置させ、その両者間で放電を発生させ、前記砥石形成用電極を溶融破壊し前記砥石台座に第一導電性物質及び第二導電性物質を溶融堆積させる堆積ステップと、前記砥石台座に堆積した第一導電性物質及び第二導電性物質を加熱し溶融させた後、第一導電性物質を再結晶させて砥粒とする再結晶ステップと、前記砥粒の再結晶後、第二導電性物質を凝固させて結合剤として機能させ前記砥粒の保持を行う固定ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１３】
また、上記のような目的を達成するために、本発明の研削砥石の製造装置は、放電加工液を満たした処理槽と、少なくとも第一導電性物質と当該第一導電性物質より融点の低い第二導電性物質とを混合して形成した砥石形成用電極と当該砥石形成用電極に対面配置した導電性の砥石台座とを前記放電加工液中で相対移動させる移動手段と、前記砥石形成用電極と砥石台座との間で放電を発生させ、前記砥石形成用電極を溶融破壊し、第一導電性物質及び第二導電性物質を前記砥石台座に溶融堆積させる放電制御手段と、前記砥石台座に堆積した第一導電性物質及び第二導電性物質を加熱し溶融させた後、前記第一導電性物質を再結晶させて砥粒を形成すると共に、溶融した前記第二導電性物質を凝固させて前記砥粒の保持を行う結合剤とする加熱制御手段と、を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、上記のような目的を達成するために、本発明の研削砥石は、導電性の砥石台座と、前記砥石台座上に放電処理により溶融堆積させた第一導電性物質を再溶融させた後、再結晶化して形成した砥粒と、前記第一導電性物質と共に前記砥石台座上に放電処理により溶融堆積させた第一導電性物質より融点の低い第二導電性物質を再溶融させた後、凝固させて前記砥粒を保持させる結合剤と、を含むことを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、融点の異なる少なくとも二種類の第一導電性物質及び第二導電性物質は、放電加工処理により、溶融破壊されながら砥石形成用電極から分離する。そして、溶融した導電性物質は砥石台座の表面に溶融堆積する。続いて、溶融堆積した第一導電性物質、第二導電性物質の堆積物を加熱し、再度溶融させる。この時、融点の異なる導電性物質は融点の低い第二導電性物質から溶融が始まり、ついで、融点の高い第一導電性物質が溶融する。その後、冷却されると、第一導電性物質から再結晶化が始まる。この時、結晶成長した第一導電性物質が砥粒となる。一方、融点の低い第二導電性物質は、砥粒が再結晶した後に凝固し、当該砥粒を保持する結合剤となり、研削砥石を完成させる。
【００１６】
上記のような目的を達成するために、本発明の研削砥石の製造方法は、上記構成において、前記第一導電性物質及び第二導電性物質は粉体であり、前記砥石形成用電極は、粉体の第一導電性物質及び第二導電性物質を圧縮して形成する圧縮形成体電極であることを特徴とする。
【００１７】
この構成のよれば、第一導電性物質及び第二導電性物質の混合比の調整が容易であり、かつ堆積ステップにおける砥石形成用電極の溶融破壊も容易にかつ安定的に行うことが可能で、砥石台座に堆積させる量も容易に調整可能である。
【００１８】
上記のような目的を達成するために、本発明の研削砥石、およびその製造方法の構成において、前記第一導電性物質は、再結晶したときに硬質の鋭角結晶構造を形成することを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、第一導電性物質を再結晶化させるだけで、良好な切れ刃を有する砥粒とすることができる。
【００２０】
上記のような目的を達成するために、本発明の研削砥石、およびその製造方法の構成において、前前記第一導電性物質は、タングステンカーバイトであり、第二導電性物質は、コバルトであることを特徴とする。
【００２１】
ここで、タングステンカーバイトは、再結晶化の時、鋭角かつ硬質に成長することが知られており、また、コバルトは、タングステンカーバイトの再結晶化後に凝固する。
【００２２】
この構成によれば、コバルトは、タングステンカーバイトの再結晶化を妨げること無く、また、再結晶化した砥粒の固定保持を良好に行うことができる。
【００２３】
上記のような目的を達成するために、本発明の研削砥石の製造方法は、上記構成において、前記コバルトを電解処理し、研削砥石表面を所定量ドレッシングすることを特徴とする。
【００２４】
ここで、コバルトは、非常に低電圧（例えば、４〜１０Ｖ）で容易に電解し易いことが知られている。従って、コバルトで構成される結合剤は、電解により所望量だけ除去可能である。また、再結晶して形成される砥粒は、研削砥石の中に多層的に散在しているので、ドレッシングにより研削砥石の上層部（表面）に位置する磨耗した砥粒を脱落させ、研削砥石の下層部の非摩耗状態の砥粒を容易に露出させて研削砥石の再生を行うことができる。
【００２５】
また、上記のような目的を達成するために、本発明の研削砥石の製造装置は、上記構成において、少なくとも前記結合剤を所定量ドレッシングするドレッシング手段を含むことを特徴とする。
【００２６】
この構成によれば、結合剤を所望量だけ除去することにより、研削砥石の上層部（表面）に位置する磨耗した砥粒を脱落させ、研削砥石の下層部の非摩耗状態の砥粒を容易に露出させて研削砥石の再生を行うことができる。
【００２７】
上記のような目的を達成するために、本発明の研削砥石の製造方法は、上記構成において、前記再結晶ステップの加熱は、低消耗性の電極を用いた放電加工処理で行うことを特徴とする。
【００２８】
また、上記のような目的を達成するために、本発明の研削砥石の製造装置は、上記構成において、前記加熱制御手段は、低消耗性の電極を用いた放電加工手段で有ることを特徴とする。
【００２９】
ここで、低摩耗性の電極とは、例えば熱伝導率がよく摩耗が少ない銅等で形成されたものである。この構成によれば、砥石基台上に堆積した第一導電性物質及び第二導電性物質を効率的に加熱し、迅速に第一導電性物質を再結晶化に移行させることができる。
【００３０】
上記のような目的を達成するために、本発明の研削砥石の製造方法は、上記構成において、前記再結晶ステップで再結晶させる砥粒の粒径は、砥石形成用電極を構成する第一導電性物質と第二導電性物質の混合比に基づいて制御することを特徴とする。
【００３１】
この構成によれば、砥石形成用電極を形成する時の第一導電性物質の混合比を増減するのみで、容易に砥粒の粒径調整が可能になる。
【００３２】
上記のような目的を達成するために、本発明の研削砥石の製造方法は、上記構成において、前記再結晶ステップで再結晶させる砥粒の粒径は、前記砥石台座に堆積した第一導電性物質及び第二導電性物質の加熱条件に基づき制御することを特徴とする。
【００３３】
この構成によれば、加熱条件、例えば、加熱時間の選択や加熱温度曲線の選択を適宜行うことにより、第一導電性物質の再結晶状態を容易に制御可能であり、同一の砥石形成用電極を用いても所望の粒径の砥粒を容易に形成することができる。
【００３４】
上記のような目的を達成するために、本発明の研削砥石の製造方法は、上記構成において、前記堆積ステップは、前記製造方法を用いて製造された研削砥石に第一導電性物質及び第二導電性物質を追加堆積させ、研削砥石の再生用堆積層を形成することを特徴とする。
【００３５】
この構成によれば、砥粒を形成する第一導電性物質は、砥石形成用電極に放電加工処理を施すことにより容易に追加堆積することができる。従って、研削砥石の再生を容易に行うことができる。
【００３６】
上記のような目的を達成するために、本発明の研削砥石の製造方法は、上記構成において、前記再結晶ステップは、前記製造方法を用いて製造された研削砥石を再加熱し、第一導電性物質の再結晶を行い研削砥石の再生を行うことを特徴とする。
【００３７】
この構成によれば、摩耗により平らになってしまった砥粒も再溶融、再結晶化することで、研削に適した砥粒形状に再生することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態（以下、実施形態という）を図面に基づき説明する。
【００３９】
図１は、本実施形態の研削砥石の製造装置１０の概略構成を説明する説明図である。装置の基本構成は、従来の放電（表面）加工装置と略同一の構成を呈している。すなわち、放電加工液１２ａを満たした処理槽１２の内部に、研削砥石の核となる砥石台座１４を固定支持する支持台１６が配置されている。本実施形態において、研削砥石製造は放電処理を用いるため砥石台座１４は、導電性材料であり、例えば鋼材が用いられる。また、前記砥石台座１４と対向する位置には、砥石形成用電極（後述するが、本実施形態では、粉体物質を圧縮して形成した電極を用いて説明する。この電極を以下、圧縮成形体電極または圧粉体電極という）１８が、昇降自在な支持ヘッド（移動手段）２０によって支持されている。この支持ヘッド２０と砥石台座１４との間には、放電制御部２２が配置されている。放電制御部２２は、圧粉体電極１８と砥石台座１４との間（後述するが、砥石形成が進行した後には、砥石台座１４上に堆積した圧粉体電極１８の溶融物と圧粉体電極１８の間）の放電状態を常に監視し、両者間に最適な放電を発生させるように、つまり、常に、一定の間隔で放電が発生するように、支持ヘッド２０の駆動に関するフィードバック制御を行っている。もちろん、放電制御部２２は、圧粉体電極１８と砥石台座１４との間の電流、電圧制御も行っている。さらに、放電処理が継続して行われると、圧粉体電極１８と砥石台座１４との間（砥石台座１４上に堆積した圧粉体電極１８の溶融物と圧粉体電極１８の間）の放電加工液１２ａの絶縁性が低下するため、その絶縁性を回復するために、放電制御部２２は、一定時間毎に、支持ヘッド２０を昇降させ、フレッシュな放電加工液１２ａを放電領域に供給している。
【００４０】
本実施形態において使用する圧粉体電極１８は、図２に示すように、融点の異なる少なくとも２種類の粉体物質により形成している。すなわち、砥石形成用電極である圧粉体電極１８を粉状態の第一導電性物質２４と第二導電性物質２６とを圧縮して押し固めることによって形成している。
【００４１】
本実施形態において、第一導電性物質２４は、再結晶完了時に硬質結晶を形成し、かつ結晶形状が鋭角に成長していくものが選択される。好適には、タングステンカーバイド（ＷＣ）がよく、本実施形態では、第一導電性物質２４としてＷＣを用いて説明する。なお、ＷＣは、単体では、ビッカース硬さＨＶ１６００〜１８００であり、再結晶化の時には、外力による影響が無い場合には鋭角な形状に成長することが知られている。一方、第二導電性物質２６は、前記第一導電性物質２４より融点が低いものが選択される。好適には、コバルト（Ｃｏ）がよく、本実施形態では、第二導電性物質２６としてＣｏを用いて説明する。
【００４２】
圧粉体電極１８を製造する場合、前述した第一導電性物質２４及び第二導電性物質２６の混合物質を高圧、例えば、７８７．４〜１１７．６ｋＮ（８〜１２ｔｆ）で型圧縮して形成する。
【００４３】
このように形成された圧粉体電極１８を、図２に示すように砥石台座１４に対向配置し、所定の放電条件で放電処理を行う。放電を行うことにより、型圧縮されただけの圧粉体電極１８は容易に消耗する。つまり、圧粉体電極１８が溶融破壊（または半溶融）され溶融塊１８ａとなり放電加工液１２ａ中を落下（実際は、放電の火花（電子）の流れに沿って移動）する。本実施形態のように、放電加工処理を用いて、堆積層２８を形成する場合、放電加工液１２ａ中で圧粉体電極１８と砥石台座１４と対向配置し、両者間で放電を発生させればよいので、砥石台座１４の形状は、任意に選択可能である。例えば、図２に示すように、平面形状の砥石台座１４に堆積層２８を形成してもよいし、円盤状の砥石台座を用いることもできる。また、被研削物の形状に応じた形状、例えば歯車形状の砥石台座を用いて、歯車形状の研削砥石を作成することができる。なお、堆積層２８の形成を行う場合の放電条件は、例えば、５０〜１００Ｖ、２０〜２５Ａ、パルス幅５〜１０μｓ、休止時間１０００μｓ等である。
【００４４】
ところで、圧粉体電極１８は、第一導電性物質２４及び第二導電性物質２６を型圧縮したのみの比較的脆いものなので、放電の衝撃により容易に圧粉体電極１８から分離し、順次砥石台座１４上に堆積する。この時、放電加工液１２ａ中にとけ込んでいる空気が膨張し、図３に示すように、堆積層２８の中に大量の気泡３０を形成する。従って、この状態では、まだ、堆積層２８は全体として粒子的性質の方が強く、ＷＣの粒径も圧粉体電極１８の時とほぼ同じ程度（例えば、１〜２μｍ）のままであり、研削砥石としては、最適な状態ではない。
【００４５】
なお、本実施形態のように、堆積層２８を形成する時、粉体物質で構成される圧粉体電極１８を用いることにより、放電加工で、容易に圧粉体電極１８自体を溶融破壊すると共に、その溶融破壊量、つまり砥石台座１４に堆積させる第一導電性物質２４と第二導電性物質２６との量を容易に調整することが可能になる。また、粉体物質で砥石形成用電極である圧粉体電極１８を形成することにより、第一導電性物質２４と第二導電性物質２６との混合比を正確かつ容易に調整することが可能であり、また、粉体の粒径の調整容易にあり、所望の特性を有する電極を作成することができる。後述するが、圧粉体電極１８の混合比の調整や粒径の調整は、再結晶させる砥粒の粒径調整を手段として使用することができる。
【００４６】
ただし、粉体物質の利用は一例であり、放電加工時に容易に溶融破壊可能であり、また、少なくとも２種類の導電性物質の混合比を任意に調整できるものであれば、導電性物質を粉体とする必要はなく、任意の状態の物質を用い、電極形成に適した方法により加工し砥石成形用電極を作成し使用しても本実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００４７】
本実施形態の特徴的事項は、堆積層２８に熱を加え、ＷＣを一度溶融させた後、再結晶させることにより、再結晶により大きく成長したＷＣを砥粒として使用できるようにすると共に、研削砥石全体の強度も向上させるところにある。
【００４８】
本実施形態において、堆積層２８を加熱する手段として、放電加工処理を再度利用する。この場合、堆積層２８を十分（ＷＣが一度溶融する程度：３０００℃近い温度）に加熱する必要があるため、堆積層２８を加熱する場合に使用する放電加工用電極は、熱伝達性のよい低摩耗性の電極、例えば銅電極等が使用される。
【００４９】
銅電極３２は、図１に示す製造装置１０に圧粉体電極１８に代わりセットされ、図４に示すように、堆積層２８を担持する砥石台座１４に対面する。図１における放電制御部２２は、堆積処理の時と同様に、支持ヘッド２０の位置を放電状態に基づくフィードバックにより制御し、銅電極３２と堆積層２８との間の距離を最適な放電が発生するようにしていると共に、放電のための電圧値や電流値の制御を行う。もちろん、放電領域にフレッシュな放電加工液１８ａを供給するために定期的な支持ヘッド２０の昇降動作も行う。この時の放電条件は、例えば、電流＝８Ａ、パルス幅＝１０００μｓ、休止時間＝４０００μｓ、放電電圧＝８０Ｖ等であり、まず、第二導電性物質２６が溶融し、それに続いて、第一導電性物質２４が溶融する。これらの溶融は、例えば、５〜１０分の放電で行われる。その後、温度が低下すると、まず、溶融した第一導電性物質２４、すなわちＷＣの再結晶化が始まる。前述したようにＷＣは鋭角形状を形成しながら再結晶化が進む。図５に示すように、再結晶化の場合、核となる塊に順次ＷＣが結合し、結晶成長する。この溶融、結合、再結晶により、例えば、１〜２μｍ程度であった第一導電性物質（ＷＣ）２４が３〜１０μｍ程度の塊に成長し砥粒２４ａを形成する。この時、第二導電性物質（Ｃｏ）２６は、融点が第一導電性物質（ＷＣ）２４より低いため、第一導電性物質（ＷＣ）２４の結晶化の時は、溶融状態である。従って、ＷＣの再結晶化を妨げることなく、良好な鋭角成長を任意の位置において行わせ、多層的に砥粒２４ａを含む研削砥石を形成する。
【００５０】
そして、第一導電性物質（ＷＣ）２４の再結晶化が完了した後、第二導電性物質（Ｃｏ）２６の凝固が開始される。この時、第二導電性物質（Ｃｏ）２６は、再結晶した第一導電性物質（ＷＣ）２６を包み込み固定するように凝固する。つまり、図５に示すように結合剤２６ａとして機能することになる。さらに、堆積層２８が一度溶融することにより、図５に示すように、堆積時に形成された気泡３０が排除され、再結晶した第一導電性物質（ＷＣ）２４、つまり砥粒２４ａを、凝固した第二導電性物質（Ｃｏ）２６、すなわち結合剤２６ａで、完全に保持するようになり、砥粒２４ａの保持力が増強され、研削砥石として使用できる靱性を得ることが可能になる。
【００５１】
なお、研削砥石の場合、被研削物に応じて、また、要求される研削精度等により、砥粒２４ａの粒径が選択される。本実施形態の場合、砥粒２４ａの粒径は、任意に制御可能である。すなわち、堆積層２８を溶融する時の条件を適宜選択することにより、結晶成長の程度を制御可能であり、所望の粒径を得ることができる。すなわち、放電時間や放電パワーの制御により、堆積層２８のどの程度の深さまで溶融させるかを選択可能である。つまり、再結晶に寄与する溶融したＷＣの量を制御し、再結晶の粒径を所望の値に変化させることができる。また、圧粉体電極１８を形成する第一導電性物質２４の元々の粉径を選択したり、圧粉体電極１８における第一導電性物質２４の混合比を適宜選択することによっても、砥粒２４ａの粒径を制御することができる。すなわち、第一導電性物質２４の粉径を大きくしたり、混合比を多くすることにより、砥粒２４ａの材料となるＷＣの量を増やし、再結晶化を促進することができる。
【００５２】
なお、砥石台座１４上に堆積した堆積層２８を溶融させて第一導電性物質（ＷＣ）２４の再結晶化を行う場合、前述したように気泡３０が排除されるため体積の減少が発生する。実験では、１／１０程度に縮小する場合もあることが確認されている。従って、要求される研削砥石のサイズと、前記縮小率を考慮し、最初に形成する堆積層２８の堆積量を決定する必要がある。
【００５３】
第二導電性物質（Ｃｏ）２６が凝固し、結合剤２６ａとして機能するようになると、研削砥石として機能することになるが、第二導電性物質（ＷＣ）２４が再結晶し、砥粒２４ａが形成された段階では、その表面は粗い凹凸の状態であり、研削砥石としての形状精度は十分でない。研削精度を要求されない、粗研削等には使用可能であるが、精密研削には適さない。そのため、必要に応じて、数μｍ〜数十μｍ単位で、被研削物に応じた平面度や真円度を出すツルーイング加工を施すことが望ましい。
【００５４】
同様に、第二導電性物質（ＷＣ）２４が再結晶し、砥粒２４ａが形成された段階では、凝固した第二導電性物質（Ｃｏ）２６である結合剤２６ａも研削砥石表面に多く存在し、一部の砥粒２４ａしか研削砥石表面に露出していない場合ある。そこで、本実施形態で製造した研削砥石に対して、研削性能を向上するためのドレッシング（目立て）を施すことが望ましい。本実施形態で、結合剤２６ａに使用しているＣｏは、非常に電解し易い材料である。そのため、電解処理により非常に低電圧でＣｏのみを溶かすことができる。この時、再結晶により形成される砥粒２４ａは、研削砥石３４において、多層的に散在しているので、例えば、研削砥石表面に存在する結合剤２６ａであるＣｏを適量除去することにより、下層に存在する砥粒２４ａを容易に露出させることが可能になる。つまり、電解加工処理により容易に研削砥石のドレッシングが可能になる。なお、研削砥石の場合、良好な研削を行うためには、隣接する２つの砥粒２４ａの間に、被研削物から削り取った切り屑を排出し目づまりを防止する空間を形成することが望ましい。本実施形態の場合、ドレッシングを行い、砥粒２４ａを研削砥石表面に露出させると共に、砥粒２４ａ間の結合剤２６ａを適量排除することにより切り屑排出用の空間を同時に形成することができる。
【００５５】
また、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、研削砥石の使用により砥粒２４ａが摩耗した場合にも同様な方法によってドレッシングを行うことができる。すなわち、図６（ａ）に示すように、砥粒２４ａの最良の突出状態が維持されている完成した研削砥石３４は、その使用により表面部分、つまり切れ刃となる突出した砥粒２４ａ部分が図６（ｂ）に示すように摩耗する。この状態では、研削能力は減退し、所望の研削精度を得ることができなくなる。そこで、図６（ｃ）に示すように、上層の砥粒２４ａ1（摩耗した砥粒も含む）を上層の結合剤２６ａ1と共に排除し、下層に位置していた摩耗していない（鋭角形状が維持された）砥粒２４ａ2を露出させて、研削砥石３４の再生を行う。この時、電解処理によるドレッシングは、研削砥石３４の表面に対して一様に行うことができるので、最初にツルーイング加工により形成した表面形状をほぼ維持した状態で、ドレッシングを行うことができる。なお、必要に応じて再度ツルーイング加工を施すことも好適である。また、図６（ｃ）に示すような再生を行った場合、実質的な研削砥石３４の外形寸法は減少するため、研削加工を制御する制御装置側に、ドレッシング情報を提供し、研削砥石３４の切り込み量を適宜制御することが必要になる。
【００５６】
一方、精密研削を行う場合で、研削砥石３４の外形寸法の管理を正確に行いたい場合や砥石台座１４上に形成された堆積層２８（第一導電性物質２４や第二導電性物質２６が堆積している部分）の摩耗が激しい場合や、損傷がある場合には、再度、圧粉体電極１８を用いた堆積層２８の堆積処理を行い、再結晶処理、ツルーイング加工、ドレッシングを行い研削砥石３４の完全再生を行うことが望ましい。この場合、堆積層２８は、摩耗した古い層の上に直接堆積させることが可能であり、従来の非導電性のダイヤモンド等の砥粒を電着固定していたもののように、新たに砥粒を固定する時に古い電着層を剥離するという工程が不要になり、研削砥石の再生工数を著しく減少させることができる。
【００５７】
さらに、摩耗した砥粒２４ａを脱落させることなく、再度、銅電極３２等を用いて、残存する堆積層２８を溶融させ、第一導電性物質（ＷＣ）２４の再結晶化を行うことによっても砥粒２４ａの再生を行うことができる。この場合、表面付近のＷＣの量は摩耗により低下しているが、結合剤（Ｃｏ）２６ａの再溶融により、下層部分のＷＣも再結晶化に寄与することができるので、ＷＣの量を有る程度補うことが可能であり、砥粒２４ａの再生を行うことができる。
【００５８】
このように本実施形態においては、圧粉体電極１８に含まれる第一導電性物質２４を砥石台座１４に堆積させた後、溶融させて再結晶化を行うことにより、砥粒２４ａを形成する。つまり、第一導電性物質２４に２度の放電加工処理を施し、各処理条件を適宜選択することにより、所望の粒径の砥粒２４ａを容易に形成することができると共に、摩耗時や破損時の砥粒２４ａの再生、つまり研削砥石の再生を容易に行うことができる。その結果、多種類の砥粒（粒径）の保管管理を行う必要が無くなり研削砥石の管理工数を低減することができる。また、要求される研削加工に最適な粒径を有する砥粒を任意に得ることが可能になり、研削加工精度の向上を行うことができる。
【００５９】
なお、電解により研削砥石３４のドレッシングを行う場合、除去したい部分が存在する研削砥石３４を陽極に接続し、当該研削砥石３４を電解液中で陰極に対向させる。この時、例えば、結合剤２６ａとなる第二導電性物質２６に、４〜１０Ｖ、１平行センチメートルあたり１００〜１０００Ａ程度を印加することにより、当該Ｃｏを電解することができる。電解によりドレッシングを行う場合、電解条件によりドレッシング量を容易に制御可能であり、迅速かつ効率的な研削砥石の目立て加工及び再生を行うことができる。また、ドレッシングを行う場合、電解処理の他、放電加工処理により導電性物質で構成される結合剤を除去可能であり、同様にドレッシングを行うことができる。
【００６０】
図７には、研削砥石製造、研削加工、研削砥石再生の一連の流れを説明するフローチャートが示されている。
【００６１】
前述したように、融点の異なる導電性物質である第一導電性物質２４と第二導電性物質２６を少なくとも含む圧粉体電極１８を形成する（Ｓ１００：電極形成ステップ）。ここでは、第一導電性物質２４としてＷＣ粉体を用い、第二導電性物質２６としてＣｏ粉体を用いる。続いて、作成した圧粉体電極１８を図１に示す製造装置（放電加工装置）１０にセットし、処理槽１２の中に配置された砥石台座１４と圧粉体電極１８との間に放電を発生させ、溶融破壊されたＷＣとＣｏを砥石台座１４上に堆積させる（Ｓ１０２：堆積ステップ）。所定量の堆積処理が完了したら、製造装置１０の電極を圧粉体電極１８から銅電極３２に交換し、第一導電性物質２４の再結晶化処理のための放電加熱を開始する。この放電により、まず融点の低いＣｏが溶融し、ついで、ＷＣが溶融する。その後、溶融物は、融点の高いＷＣから結晶化が始まり、ＷＣはその特性に従って、鋭角の結晶に成長していき、砥粒２４ａとなる。さらに、溶融物の冷却が進行すると、Ｃｏの凝固が始まり、再結晶化して形成された砥粒２４ａの周囲を固める結合剤２６ａとなり、研削砥石３４の粗形成が完了する（Ｓ１０４：再結晶ステップ、固定ステップ）。
【００６２】
続いて、精密研削を可能にするために、粗形成された研削砥石３４にツルーイング加工を施し、研削砥石３４としての外形形状を整える（Ｓ１０６）。さらに、研削砥石３４の研削性能を向上するためにドレッシング加工を行う（Ｓ１０８）。前述したように、研削砥石３４の砥粒２４ａを保持固定している結合剤２６ａとしてのＣｏは、電解処理よって容易に溶出させることができるので、表面部分の結合剤２６ａのみを除去し、必要量の砥粒２４ａを研削砥石３４の表面に露出させることが可能になる。
【００６３】
このように製造された研削砥石３４により、研削加工を実施した結果（Ｓ１１０）、突出した砥粒２４ａは徐々に摩耗し、研削性が低下する。研削性の低下は、例えば、被研削物の表面の研削状態や研削所用時間等によって判断することができる。従って、研削盤等の制御装置側で、研削性が所定値より低下したか否かの判断を行い（Ｓ１１２）、研削性の低下が許容値以内の場合は、研削を継続する。一方、許容値を超えて低下した場合には、研削砥石３４の堆積層２８が破損しているか否かの判断を行う（Ｓ１１４）。堆積層２８の損傷がない場合、つまり、砥石台座１４上にまだ十分堆積層２８が良好な堆積状態で残存している場合、研削性の低下は砥粒２４ａの表面的な摩耗のみであり、再生が可能であると判断し、例えば（Ｓ１０８）に戻り、ドレッシング加工を行い、堆積層２８の下層に存在する再結晶化した砥粒２４ａを研削砥石３４の表面に露出させる再生処理を行う。なお、必要に応じて、（Ｓ１０４）に戻り、堆積層２８の再溶融を行い、ＷＣの再結晶をもう一度行うことにより、砥粒２４ａの再生を行ってもよい。
【００６４】
一方、（Ｓ１１４）で堆積層２８の破損（極端な堆積層２８の減少も含む）が確認された場合、（Ｓ１０２）に戻り、堆積層２８の再堆積処理を実施し、前述した研削砥石３４の製造工程を繰り返し、研削砥石３４の完全再生を行う。なお、堆積層２８が破損したか否かは、例えば、目視の他、カメラや光学センサ等によっても容易に判断することができる。
【００６５】
本実施形態においては、第一導電性物質２４としてＷＣを用い、第二導電性物質２６としてＣｏを用いる例を説明したが、第一導電性物質２４としては、結晶時に研削砥石の切れ刃となり得る硬さを有し、かつ再結晶した場合に鋭角結晶構造を持ち、第二導電性物質２６より高い融点をつものであれば、他の物質でもよい。同様に、第二導電性物質２６は、前記第一導電性物質２４より融点が低く、凝固時に砥粒２４ａの保持能力を有するものであれば、他の任意の物質でよい。
【００６６】
また、本実施形態においては、砥石台座１４に堆積した第一導電性物質２４及び第二導電性物質２６を加熱し溶融させた後、前記第一導電性物質２４を再結晶させて砥粒２４ａを形成すると共に、溶融した前記第二導電性物質２６を凝固させて前記砥粒２４ａの保持を行う結合剤２６ａとする加熱制御手段として、堆積層２８の形成後、電極（銅電極３２）に交換するのみで、連続的に処理が行える放電加工を用い、堆積層２８を加熱する例を説明しているが、堆積した第一導電性物質２４及び第二導電性物質２６の溶融が可能な加熱手段であれば、その手段は適宜選択可能であり、例えば、レーザ等を用いて直接熱エネルギー加えてもよいし、堆積層２８が堆積した砥石台座１４を真空炉に投入し溶融させても本実施形態と同様に砥粒２４ａ及び接合剤２６ａの形成が可能であり、同様な効果を得ることができる。
【００６７】
さらに、本実施形態で説明した製造装置１０のシステムは、概念的な一例であり、圧粉体電極１８や銅電極３２を用いた放電加工処理が可能なシステムであれば同様に研削砥石３４の製造が可能であり、本実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、融点の異なる少なくとも二種類の第一導電性物質及び第二導電性物質を放電加工処理により、溶融破壊し砥石台座の表面に溶融堆積させる。その溶融堆積した第一導電性物質、第二導電性物質を加熱し、再度溶融させることにより、融点の異なる導電性物質は融点の低い第二導電性物質から溶融が始まり、ついで、融点の高い第一導電性物質が溶融する。その後、冷却されると、第一導電性物質から再結晶化が始まり、結晶成長した砥粒となる。この時、再結晶して形成される砥粒の粒径は第一導電物質の溶融程度等により制御される。一方、融点の低い第二導電性物質は、砥粒が再結晶した後に凝固し、当該砥粒を保持する結合剤となり、研削砥石を完成させる。
【００６９】
従って、第一導電性物質に２度の放電加工処理を施すことにより、所望の粒径の砥粒を容易に形成し研削砥石を製造することができる。また、第一導電性物質を再結晶化することにより研削砥石中に多層的に砥粒を形成できるので、研削砥石の表面の砥粒が磨耗や磨耗後に脱落した場合でも、ドレッシングにより下層の砥粒を表面に容易に露出させて、研削砥石として再生利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係る研削砥石の製造装置の概略構成を説明する説明図である。
【図２】  本発明の実施形態に係る研削砥石の製造装置による堆積層の形成を説明する説明図である。
【図３】  本発明の実施形態に係る研削砥石の製造装置により堆積した堆積層の堆積状態を説明する拡大模式図である。
【図４】  本発明の実施形態に係る研削砥石の製造装置による再結晶処理を説明する説明図である。
【図５】  本発明の実施形態に係る研削砥石の製造装置により再結晶処理が施された後の研削砥石の堆積層の状態を説明する拡大模式図である。
【図６】  本発明の実施形態に係る研削砥石の製造装置により製造された研削砥石に対するドレッシング加工を説明する説明図である。
【図７】  本発明の実施形態に係る研削砥石の再生工程を含む製造手順を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１０  製造装置、１２  処理槽、１２ａ  放電加工液、１４  砥石台座、１６支持台、１８  砥石形成用電極（圧粉体電極）、２０  支持ヘッド、２２  放電制御部、２４  第一導電性物質、２４ａ  砥粒、２６  第二導電性物質、２６ａ  結合剤、２８  堆積層、３０  気泡、３２  銅電極、３４  研削砥石。
【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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