(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
端面（３２１）を有する環状の台金（３２０）と、
前記環状の台金（３２０）の周方向に沿って相互に間隔をあけて配置されて前記台金（３２０）の端面（３２１）上に固着され、かつ、各々が周側端面（３１１）を有する複数の超砥粒層（３１０）とを備えた鏡面加工用超砥粒ホイール（３００）であって、
複数の前記超砥粒層（３１０）の各々は、山形に曲げられたＶ字形状の板形状を有し、かつ、周側端面（３１１）が前記超砥粒ホイール（３００）の回転軸とほぼ平行となるように配置され、
複数の前記超砥粒層（３１０）の各々の板形状の厚みで規定される面（３１３）が前記台金（３２０）の端面（３２１）上に固着されており、
前記Ｖ字形状の頂部（３１４）が台金の内周側に位置している、鏡面加工用超砥粒ホイール。
【請求項２】
前記複数の超砥粒層（３１０）は、前記台金（３２０）の半径方向を中心軸として左右対称形状である、請求項１に記載の鏡面加工用超砥粒ホイール。
【請求項３】
前記台金（３２０）の外周部は厚み方向に突出しており、その突出した部分の上に前記複数の超砥粒層（３１０）が固着される、請求項２に記載の鏡面加工用超砥粒ホイール。
【請求項４】
前記超砥粒層（３１０）においては、超砥粒はビトリファイドボンドの結合材で結合されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の鏡面加工用超砥粒ホイール。
【請求項５】
前記超砥粒層（３１０）においては、超砥粒はレジンボンドの結合材で結合されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の鏡面加工用超砥粒ホイール。
【請求項６】
前記Ｖ字形の頂角は、３０度以上１５０度以下である、請求項１から５のいずれか１項に記載の鏡面加工用超砥粒ホイール。
【請求項７】
前記超砥粒層（３１０）は前記超砥粒ホイール（３００）の回転軸にほぼ垂直な作用面（３１２）を有し、複数の前記超砥粒層（３１０）の作用面積は、複数の超砥粒層（３１０）の各々の外周側端縁を結んだ線と複数の超砥粒層（３１０）の各々の内周側端縁を結んだ線とによって形成されるリング状の面積に対して５％以上８０％以下の比率を有する、請求項１から６のいずれか１項に記載の鏡面加工用超砥粒ホイール。
【請求項８】
前記超砥粒層（３１０）は、平均粒径が０．１μｍ以上１００μｍ以下の超砥粒を含有する、請求項１から７のいずれか１項に記載の鏡面加工用超砥粒ホイール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般的には超砥粒ホイールに関し、特定的には、シリコン、ガラス、セラミックス、フェライト、水晶、超硬合金等の硬質脆性材料を鏡面加工するために用いられる鏡面加工用超砥粒ホイールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、半導体装置における高集積化やセラミックス、ガラス、フェライト等の加工における超精密化といった急激な技術革新により、材料の高精度な鏡面加工が要求されてきている。このような鏡面加工は、一般的にはラッピング加工と呼ばれる研削方法によって行なわれる。具体的には、この研削方法は、ラップ定盤と工作物の間にラップ液に混合した遊離砥粒を供給して、ラップ定盤と工作物に圧力を加えながら擦り合わせ、遊離砥粒の転動作用と引っかき作用とにより工作物を削り、工作物の表面に高精度な鏡面を与える加工方法である。しかしながら、ラッピング加工は遊離砥粒を多量に消費するために、使用済みの遊離砥粒と、工作物の切削によって発生した切り粉と、ラップ液との混合物、すなわちスラッジと呼ばれるものが大量に発生し、作業環境を悪化させ、公害が発生することが大きな問題となっていた。
【０００３】
そこで、上記のような遊離砥粒を用いた研削方法に代わる方法として、固定された微細な超砥粒を用いた鏡面加工法の研究開発が盛んに行なわれている。固定された微細な超砥粒を用いた鏡面加工法としては、平均粒径が数μｍの超砥粒を弾性的に保持したレジンボンド超砥粒ホイールによる加工法や、電解によりボンド材を溶かしながらメタルボンド超砥粒ホイールをドレッシングして、メタルボンド超砥粒ホイールで材料を研削するようにしたＥＬＩＤ（Electrolytic In-process Dressing）研削加工法などがよく知られている。
【０００４】
しかしながら、上記のレジンボンド超砥粒ホイールを用いた加工法では、微細な超砥粒を使用するため、砥石の切れ味が悪く、しかも砥石の摩耗が大きいので、工作物の加工面の形状変化や精度低下が起きやすく、頻繁に砥石のツルーイングとドレッシングを行なわなければならないという問題があった。
【０００５】
また、上記のメタルボンド超砥粒ホイールを用いた加工法では、レジンボンド超砥粒ホイールを用いた加工法によって得られた工作物の加工面と同程度の鏡面状態を得るためには、メタルボンド材が高い剛性を有するので、レジンボンド超砥粒ホイールよりもさらに細かい超砥粒を使用する必要があり、その結果、一層、砥石の切れ味が悪化するという問題があった。
【０００６】
切れ味の問題を解決する方法としては、結合材としてビトリファイドボンドを使用し、かつ、超砥粒層の面積を小さくすることが考えられる。たとえば、結合材としてビトリファイドボンドを使用した超砥粒層に多数の溝を形成し、研削加工に寄与して作用する超砥粒層が相互に隙間をあけて形成されるようにする。このような超砥粒層を形成した超砥粒ホイールを使用すれば、従来の遊離砥粒を用いた研削加工を固定された超砥粒を用いた研削加工に変更することができるだけでなく、ダイヤモンドロータリドレッサー（以下、ＲＤと称する）でツルーイングとドレッシングを行なうことによって、切れ味が極めて良好で、寿命の長い鏡面加工用ビトリファイドボンド超砥粒ホイールを提供することができる。これは、ビトリファイドボンドの大きな容量の気孔が、チップポケットの役割を果たし、切り粉の排出をスムーズにして能率の高い加工を可能にし、鏡面状態として工作物の微小な表面粗さを得ることができるためである。
【０００７】
上記の鏡面加工用ビトリファイドボンド超砥粒ホイールでは、セグメント状の超砥粒層が複数個、環状の台金の周方向に沿って相互に間隔をあけて配置されている。しかしながら、セグメントの大きさや形状によっては、鏡面加工中に破砕した超砥粒や脱落した超砥粒、または加工屑が超砥粒層と工作物との間に挟まれることによって、工作物の表面にスクラッチが発生する場合があった。また、発生したスクラッチを除去する加工工程に時間がかかるという問題もあった。
【０００８】
たとえば、特許第２９７６８０６号公報では、セグメント式研削砥石の構造が提案されている。このセグメント式研削砥石では、セグメント固定溝が形成され、複数の砥粒層セグメントがそれぞれ、セグメント固定溝に嵌め込まれている。しかしながら、このような構造のセグメント式研削砥石を用いて研削加工を行なうと、加工屑がセグメント固定溝に詰まり、加工屑の排出が極めて悪くなるという問題があった。
【０００９】
また、特開昭５４−１３７７８９号公報においては、平面研削用セグメントタイプ砥石の構造が提案されている。この公報に開示されたセグメントタイプ砥石では、超砥粒層は、メタルボンドやレジンボンドの結合材を用いて超砥粒を焼結することによって形成されている。この公報の第４図や第６図に示されるような板状セグメントの超砥粒層を環状の台金の周方向に沿って相互に間隔をあけて配置した場合、加工屑の排出性は良好になるが、結合材としてメタルボンドやレジンボンドが用いられるために、研削抵抗が高くなるという問題があった。このため、研削加工において切れ味が悪くなり、超砥粒層が台金から外れやすいという問題もあった。研削加工において加工量が増加するに伴い、超砥粒層が外れることが多くなり、スクラッチが発生する場合があった。その結果、研削砥石の寿命が低下するという問題もあった。
【００１０】
さらに、上記の公報の第１図には、円筒形状に形成された超砥粒層のセグメントチップを環状の台金の周方向に沿って相互に間隔をあけて配置した平面研削用セグメントタイプ砥石の構成が提案されている。しかしながら、このような円筒形状の超砥粒層は研削加工において台金から外れ難いが、加工屑が円筒形状の超砥粒層の内側に詰まりやすく、加工屑の排出性が悪くなるという問題が起こり得る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明の目的は、上述のような問題を解決することであり、鏡面加工中に発生する破砕した超砥粒や脱落した超砥粒、または加工屑の排出性を改善することによってスクラッチが発生し難く、効率の高い加工を行なうことができるとともに、セグメント状の超砥粒層が台金から外れ難くすることによって、超砥粒層の外れによるスクラッチの発生も防止することが可能な鏡面加工用超砥粒ホイールを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明に従った鏡面加工用超砥粒ホイールは、端面を有する環状の台金と、環状の台金の周方向に沿って相互に間隔をあけて配置されて台金の端面上に固着され、かつ、各々が周側端面を有する複数の超砥粒層とを備えた鏡面加工用超砥粒ホイールであって、複数の超砥粒層の各々は、山形に曲げられたＶ字形状の板形状を有し、かつ、周側端面が超砥粒ホイールの回転軸とほぼ平行となるように配置され、複数の超砥粒層の各々の板形状の厚みで規定される面が台金の端面上に固着されており、Ｖ字形状の頂部が台金の内周側に位置している。
【００１３】
好ましくは、複数の超砥粒層は、台金の半径方向を中心軸として左右対称形状である。
【００１４】
好ましくは、台金の外周部は厚み方向に突出しており、その突出した部分の上に複数の超砥粒層が固着される。
【００１５】
好ましくは、超砥粒層においては、超砥粒はビトリファイドボンドの結合材で結合されている。
【００１６】
好ましくは、超砥粒層においては、超砥粒はレジンボンドの結合材で結合されている。
【００１７】
好ましくは、Ｖ字形の頂角は、３０度以上１５０度以下である。
好ましくは、超砥粒層は超砥粒ホイールの回転軸にほぼ垂直な作用面を有し、複数の超砥粒層の作用面積は、複数の超砥粒層の各々の外周側端縁を結んだ線と複数の超砥粒層の各々の内周側端縁を結んだ線とによって形成されるリング状の面積に対して５％以上８０％以下の比率を有する。
【００１８】
好ましくは、超砥粒層は、平均粒径が０．１μｍ以上１００μｍ以下の超砥粒を含有する。
【００１９】
超砥粒ホイールにおいては、超砥粒層の各々の板形状の厚みで規定される面、すなわち板形状の厚み方向に沿った面が台金の端面上に固着されているので、複数の超砥粒層の間に十分な隙間を形成することができるので、加工屑や切り屑の排出性を良好にすることができる。
【００２０】
周側端面が超砥粒ホイールの回転軸とほぼ平行となるように超砥粒層の各々が配置されているので、インフィード研削加工において研削加工が進むにつれて超砥粒層が磨耗しても、工作物に対する各超砥粒層の作用面の位置がほぼ一定であるので、安定した加工形態を持続することができる。このため、常に超砥粒層の作用面を工作物の中央部に接触させることが可能となる。これにより、工作物の仕上がり面が平坦になる。
【００２１】
複数の超砥粒層の各々は山形に曲げられた板形状を有する。山形の板形状の厚みで規定される面が台金の端面上に固着されているので、すなわち台金の端面に対する超砥粒層の固着面の形状が山形であるので、研削加工時に各超砥粒層にかかる垂直方向と超砥粒ホイールの回転方向との抵抗に対して強くなるので、超砥粒層は台金の端面から外れ難くなる。これにより、超砥粒層の外れによって工作物の表面にスクラッチが発生することを防止することができる。
【００２２】
複数の超砥粒層の各々は、山形に曲げられた部分が超砥粒ホイールの内周側に位置するように配置されている。このように構成することによって、山形に曲げられて閉じた部分の反対側の開いた部分が超砥粒ホイールの外周側に位置するので、研削加工中に発生した加工屑や切り屑が開いた部分から容易に排出され得るようになる。したがって、加工屑の排出性を向上させることができる。
【００２３】
複数の超砥粒層の各々は、Ｖ字形に曲げられた板形状を有する板形状の各超砥粒層をＶ字形に曲げることによって、研削加工時に各超砥粒層に加わる垂直方向と超砥粒ホイールの回転方向との抵抗に対して超砥粒層は強くなるので、台金の端面からより外れ難くなる。このため、研削加工中において超砥粒層が外れることによってスクラッチが発生するのを防止することができる。
【００２４】
超砥粒はビトリファイドボンドの結合材で結合されているのが好ましい。結合材としてビトリファイドボンドは研削加工時における研削抵抗を低くすることができるので、超砥粒層を台金の端面からより外れ難くすることができる。これにより、研削加工中に超砥粒層が外れることによって工作物表面にスクラッチが発生するのをより効果的に防止することができる。また、結合材としてビトリファイドボンドは超砥粒ホイールの自生作用を円滑に行なわせるように作用するので、良好な切れ味を維持するのに寄与する。
【００２５】
超砥粒はレジンボンドの結合材で結合されているのが好ましい。結合材としてレジンボンドは、上述のビトリファイドボンドと同様に、超砥粒ホイールの自生作用を円滑に行なわせるように作用するので、良好な切れ味を維持するのに寄与する。また、結合材としてレジンボンドは弾性作用を有するので、研削加工中において発生する工作物表面のスクラッチが小さくなり、工作物の表面粗さが小さくなるという効果をもたらす。
【００２６】
超砥粒層の各々がＶ字形に曲げられた板形状を有する場合に、Ｖ字形の頂角は３０度以上１５０度以下であるのが好ましい。Ｖ字形の頂角を３０度以上とする理由は、研削加工時の加工屑や切り屑を効率よく排出させるためである。また、Ｖ字形の頂角を１５０度以下とする理由は、工作物の研削面に研削液を効率よく供給することができるとともに、研削加工時の抵抗に対して超砥粒層を台金の端面から外れ難くするためである。これらの効果を向上させるために、Ｖ字形の頂角は、４５度以上９０度以下とするのがより好ましい。
【００２７】
Ｖ字形に曲げられた板形状を有する超砥粒層の大きさについては、Ｖ字形の１辺の長さを２〜２０ｍｍ、Ｖ字形を構成する板形状の厚みを０．５〜５ｍｍ、Ｖ字形を構成する板形状の高さ、すなわち超砥粒ホイールの回転軸方向に沿った長さを３〜１０ｍｍにするのが好ましい。より好ましくは、Ｖ字形を構成する１辺の長さを３〜１５ｍｍ、Ｖ字形を構成する板形状の厚みを１〜３ｍｍ、Ｖ字形を構成する板形状の高さを３〜１０ｍｍとする。また、Ｖ字形に曲げられた板形状を有する超砥粒層は、環状の台金の周方向に沿って相互に０．５〜２０ｍｍの間隔をあけて台金の端面上に固着されるのが好ましく、その間隔は１〜１０ｍｍとするのがより好ましい。超砥粒層の間の間隔は、研削加工条件、工作物の種類により適宜決定するのが好ましい。
【００２８】
複数の超砥粒層の各々の形状を板形状にすることによって、１つの超砥粒層が一体となって連続したものを台金の端面に形成したタイプ、すなわちコンティニュアスタイプに対して、超砥粒層の作用面の面積率を低減し、超砥粒１個当りに作用する力を大きくする等の制御を行なうことができ、研削性を向上させることができるとともに、超砥粒ホイールの自生作用を円滑に行なうことができる。超砥粒ホイールの半径方向に沿った各超砥粒層の長さを同じとした場合、複数の板形状の超砥粒層の作用面の面積は、コンティニュアスタイプの面積に対して５〜８０％とするのが好ましく、１０〜５０％の範囲内とするのがより好ましい。これにより、この発明の超砥粒ホイールにおいては、コンティニュアスタイプの超砥粒層に対して２〜１０倍の加工圧力が各超砥粒層の作用面に加わることになり、切れ味の良好な状態を持続することができる。
【００２９】
超砥粒層は、平均粒径が０．１μｍ以上１００μｍ以下の超砥粒を含有するのが好ましい。この発明のもう１つの局面に従った超砥粒ホイールの結合材として、ビトリファイドボンドやレジンボンドを用いる場合には、含有される超砥粒としてはレジンボンド用合成超砥粒が適している。レジンボンド用合成超砥粒は、メタルボンド用合成超砥粒やソーブレード用合成超砥粒に比較して、破砕性が高いので、ＲＤによるツルーイングとドレッシングとにより、超砥粒の先端に微小な切れ刃を形成させることができるので、特に好ましい。
【００３０】
レジンボンド用合成ダイヤモンド砥粒としては、ＧＥスーパーアブレイシブ社製では、商品名ＲＶＭ、ＲＪＫ１、トーメイダイヤ株式会社製では、商品名ＩＲＭ、デ・ビアース社製では、商品名ＣＤＡ等を適用することができる。レジンボンド用合成ＣＢＮ砥粒としては、ＧＥスーパーアブレイシブ社製では、商品名ＢＭＰ１、昭和電工株式会社製では、商品名ＳＢＮＢ、ＳＢＮＴ、ＳＢＮＦ等を適用することができる。
【００３１】
本発明の超砥粒ホイールのツルーイングとドレッシングを行なうには、ＲＤを用いるのが能率と成形精度を考慮すると最も好ましいが、ＲＤの代わりにダイヤモンド粒度が♯３０（粒径６５０μｍ）前後で、ダイヤモンド砥粒の先端部高さのばらつきをなくしたメタルボンド砥石または電着砥石を用いることも可能である。
【００３２】
以上のように、この発明の鏡面加工用超砥粒ホイールを研削加工に用いると、研削加工中に破砕した超砥粒や脱落した超砥粒、または加工屑や切り屑が超砥粒層と工作物との間に挟まって工作物表面にスクラッチが発生するのを効果的に防止することができる。このように超砥粒または切り屑の排出性を向上させることができるとともに、研削加工中において超砥粒層が台金の端面から外れ難いので、超砥粒層の外れによるスクラッチの発生も防止することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１と図２に示すように、超砥粒ホイール１００は、アルミニウム合金等から形成されたカップ状の台金１２０と、台金１２０の一方端面１２１上に周方向に沿って相互に間隔をあけて配置されて固着された複数個の平板状の超砥粒層１１０とから構成される。超砥粒層１１０の厚みを規定する面、すなわち厚み方向に沿った面１１３が、台金１２０の一方端面１２１に形成された所定幅の円周方向の溝に固着されている。超砥粒層１１０の周側端面１１１が超砥粒ホイール１００の回転軸とほぼ平行となり、超砥粒層１１０の長さ方向が超砥粒ホイール１００の半径方向となるように各超砥粒層１１０が台金１２０の一方端面１２１に固着されている。各超砥粒層１１０は超砥粒ホイール１００の回転軸にほぼ垂直な作用面１１２を有する。台金１２０の中央部には超砥粒ホイール１００の回転軸を挿入するための孔１２２が形成されている。
【００３４】
（実施の形態２）
図３に示すように、この発明のもう１つの実施の形態として超砥粒ホイール２００は、アルミニウム合金等から形成されたカップ状の台金２２０と、この台金２２０の一方端面２２１上に周方向に沿って相互に間隔をあけて配置されて固着された複数個の平板状の超砥粒層２１０とから構成されている。図１と図２に示される超砥粒ホイール１００と異なる点は、超砥粒ホイール２００の超砥粒層２１０の各々の長さ方向が超砥粒ホィール２００の半径方向に対して角度αをなすように、各超砥粒層２１０が台金２２０の一方端面２２１上に固着されている。
【００３５】
（実施の形態３）
図４〜図７に示すように、この発明のさらにもう１つの実施の形態として超砥粒ホイール３００は、アルミニウム合金等から形成されたカップ状の台金３２０と、台金３２０の一方端面３２１上に周方向に沿って相互に間隔をあけて配置されて固着された、複数個の山形に曲げられた板形状を有する超砥粒層３１０とから構成される。各超砥粒層３１０の板形状の厚みで規定される面３１３が、台金３２０の端面３２１に形成された所定の幅の円周方向の溝に固着されている。各超砥粒層３１０の周側端面３１１は超砥粒ホイール３００の回転軸とほぼ平行となり、各超砥粒層３１０の曲げられた部分３１４が超砥粒ホイール３００の内周側に位置するように各超砥粒層３１０が台金３２０の一方端面３２１上に固着されている。この実施の形態の場合、超砥粒層３１０は山形に曲げられた板形状としてＶ字形の形状になっているので、Ｖ字形状の頂部３１４が超砥粒ホイール３００の内周側に位置するように台金３２０の一方端面３１３上に固着されている。
【００３６】
（実施の形態４）
図８と図９に示すように、この発明のさらに別の実施の形態として超砥粒ホイール４００は、アルミニウム合金等から形成されたカップ状の台金４２０と、台金４２０の一方端面４２１上に周方向に沿って相互に間隔をあけて配置されて固着された、複数個の山形に曲げられた板形状を有する超砥粒層４１０とから構成される。この実施の形態では、図４〜図７に示される超砥粒ホイール３００と異なり、超砥粒層４１０の山形に曲げられた板形状としては、曲面を有するように曲げられた板形状、すなわち角部が曲率半径を有する形状となっている。
【００３７】
上記の実施の形態１と２（図１と図２に示される超砥粒ホイール１００と図３に示される超砥粒ホイール２００）においては、結合材としてビトリファイドボンドが用いられる。また、上記の実施の形態３と４（図４〜図７で示される超砥粒ホイール３００と図８と図９で示される超砥粒ホイール４００）においては、結合材としてはメタルボンドや電着ボンドが用いられてもよいが、ビトリファイドボンドまたはレジンボンドを用いるのが好ましい。ビトリファイドボンドではセラミックス系のガラスを用いるのが好ましく、有気孔構造になっているのがより好ましい。また、レジンボンドとしてはフェノール系樹脂を用いるのが好ましく、フィラーを添加するのがより好ましい。
【００３８】
なお、この発明の超砥粒ホイールのいずれの実施の形態においても、超砥粒層は樹脂系の接着剤やろう付け等によって台金の一方端面に接合されるのが好ましい。
【００３９】
（実施例）
本発明の実施例としての超砥粒ホイールと比較例としての超砥粒ホイールを製作し、各超砥粒ホイールを用いてインフィード研削方式において鏡面加工試験を行なった。鏡面加工試験の評価方法としては、直径１００ｍｍの円板状の単結晶シリコンの工作物を切込み量（粗加工と仕上げ加工の合計切込み量）３５μｍで研削し、この研削加工を１回の加工とした。したがって、１回の研削加工量は２７４．９ｍｍ3であった。この研削加工を継続し、工作物の加工後の表面粗さＲａと、加工後の表面の凹凸の最大幅（山と谷との間の最大距離）であるＰＶ値とによって評価した。以下に示す表面粗さＲａとＰＶ値はすべて５回の研削加工を行なった時点での数値とした。
【００４０】
なお、インフィード研削加工は、図１０に示すように、回転軸２に取付けられた超砥粒ホイール１がＲ１に示す方向に回転するとともに、被削材３がＲ２に示す方向に回転することによって行なわれる。図１０において超砥粒ホイール１の下側の面に超砥粒層が固着されている。超砥粒層が被削材３の研削面３１に接触するように超砥粒ホイール１が設けられる。このようにして、超砥粒ホイール１の超砥粒層が、被削材３の中心部分３２を常に通過するように研削加工が行なわれる。このような研削加工はインフィード研削方式と呼ばれる。
【００４１】
（実施例１）
ビトリファイドボンドと粒度♯３０００（砥粒径２〜６μｍ）のダイヤモンド砥粒とを均一に混合した。この混合物を室温でプレス成形した後、温度１１００℃の焼成炉に入れて焼成し、平板状の超砥粒層としてダイヤモンド層を製作した。平板状の断面の１辺の長さは４ｍｍ、厚みは１ｍｍ、高さは５ｍｍであった。ビトリファイドボンドの組成を表１に示す。
【００４２】
【表１】
0003791610.tif 000002
外径２００ｍｍ、厚み３２ｍｍのアルミニウム合金製の台金の一方端面に幅４．５ｍｍの円周方向の溝を深さ１ｍｍで形成した。この溝に、上記で得られた複数のダイヤモンド層を相互に２．５ｍｍずつの間隔をあけて、ダイヤモンド層の板状の断面の長さ方向が台金の半径方向になるようにエポキシ樹脂系接着剤で接着した。このようにして図１に示す鏡面加工用ダイヤモンドホイールを製作した。
【００４３】
得られたダイヤモンドホイールを縦軸ロータリテーブル式平面研削盤に取付けて、ダイヤモンドロータリドレッサーにより、ツルーイングとドレッシングを行なった後、単結晶シリコンの鏡面加工を行なった。その鏡面加工条件を表２に示す。
【００４４】
【表２】
0003791610.tif 000003
その結果、切れ味は良好であり、工作物の表面粗さＲａは０．０１５μｍ、ＰＶ値は０．２０μｍでスクラッチは少なく良好な状態であった。
【００４５】
（実施例２）
ビトリファイドボンドと粒度♯３０００（砥粒径２〜６μｍ）のダイヤモンド砥粒とを均一に混合した。この混合物を室温でプレス成形した後、温度１１００℃の焼成炉に入れて焼成し、平板状のダイヤモンド層を製作した。平板状の断面の１辺の長さは４ｍｍ、厚みは１ｍｍ、高さは５ｍｍであった。
【００４６】
外径２００ｍｍ、厚み３２ｍｍのアルミニウム合金製の台金の一方端面に幅４．５ｍｍ、深さ１ｍｍの円周方向の溝を形成した。この溝に、上記で得られた複数個のダイヤモンド層を相互に２．５ｍｍずつの間隔をあけて、ダイヤモンド層の板状の断面の長さ方向が台金の半径方向、すなわち超砥粒ホイールの半径方向に対して角度α＝２０度をなすように、エポキシ樹脂系接着剤で接着した。このようにして、図３に示す鏡面加工用ダイヤモンドホイールを製作した。
【００４７】
得られたダイヤモンドホイールを縦軸ロータリテーブル式平面研削盤に取付けて、ダイヤモンドロータリドレッサーにより、ツルーイングとドレッシングを行なった後、単結晶シリコンの鏡面加工を行なった。鏡面加工条件は実施例１と同様の条件とした。
【００４８】
その結果、切れ味は良好であり、工作物の表面粗さＲａは０．０１５μｍであり、ＰＶ値は０．２１μｍであり、スクラッチは少なく良好な状態であった。
【００４９】
（実施例３）
ビトリファイドボンドと粒度♯３０００（砥粒径２〜６μｍ）のダイヤモンド砥粒とを均一に混合した。この混合物を室温でプレス成形した後、温度１１００℃の焼成炉に入れて焼成し、板状で断面がＶ字形のダイヤモンド層を製作した。Ｖ字形断面の１辺の長さは４ｍｍ、板状の厚みは１ｍｍ、Ｖ字形断面を構成する２辺の角度は９０度、ダイヤモンド層の高さは５ｍｍであった。
【００５０】
外径２００ｍｍ、厚み３２ｍｍのアルミニウム合金製の台金の一方端面に幅４．５ｍｍ、深さ１ｍｍの円周方向の溝を形成した。この溝に、上記で得られた複数個のダイヤモンド層を相互に１ｍｍずつの間隔をあけて、Ｖ字形断面の頂部が台金の内周側半径方向に向くようにエポキシ樹脂系接着剤で接着した。このようにして、図４に示す鏡面加工用ダイヤモンドホイールを製作した。
【００５１】
得られたダイヤモンドホイールを縦軸ロータリテーブル式平面研削盤に取付けて、ダイヤモンドロータリドレッサーにより、ツルーイングとドレッシングを行なった後、単結晶シリコンの鏡面加工を行なった。鏡面加工条件は実施例１と同様の条件とした。
【００５２】
その結果、切れ味は良好であり、工作物の表面粗さＲａは０．０１５μｍ、ＰＶ値は０．２１μｍであり、スクラッチは少なく、良好な状態であった。
【００５３】
また、加工回数に従って変化する工作物のＰＶ値と表面粗さを測定した。その測定結果を図１１に示す。また、加工回数と工作物の表面粗さとの関係を図１２に、加工回数と研削抵抗との関係を図１３に示す。図１１と図１２から、加工回数が増加しても、工作物の表面粗さとＰＶ値は相対的に小さな値で、変化する範囲も小さいことがわかる。また、図１３から、加工回数が増加しても研削抵抗はあまり変化せず、小さな値に維持されていることがわかる。したがって、加工量が増加しても、研削抵抗を低く維持することができるので、研削加工中において超砥粒の外れによるスクラッチの発生を防止することができるだけでなく、超砥粒ホイールの寿命を長くすることができることがわかる。
【００５４】
（実施例４）
ビトリファイドボンドと粒度♯３０００（砥粒径２〜６μｍ）のダイヤモンド砥粒とを均一に混合した。この混合物を室温でプレス成形した後、温度１１００℃の焼成炉に入れて焼成し、板状で断面が半リング状（半円筒状）のダイヤモンド層を製作した。半リング状断面の半径は４ｍｍ、板状の厚みは１ｍｍ、高さは５ｍｍであった。
【００５５】
外径２００ｍｍ、厚み３２ｍｍのアルミニウム合金製の台金の一方端面に幅４．５ｍｍ、深さ１ｍｍの円周方向の溝を形成した。この溝に、上記で得られた複数個のダイヤモンド層を相互に１ｍｍずつの間隔をあけて、ダイヤモンド層の半リング状の断面の曲げられた部分が台金の内周側半径方向に向くように、エポキシ樹脂系接着剤で接着した。このようにして、図８に示す鏡面加工用ダイヤモンドホイールを製作した。
【００５６】
得られたダイヤモンドホイールを縦軸ロータリテーブル式平面研削盤に取付けて、ダイヤモンドロータリドレッサーにより、ツルーイングとドレッシングを行なった後、単結晶シリコンの鏡面加工を行なった。鏡面加工条件は実施例１と同様の条件とした。
【００５７】
その結果、切れ味は良好であり、工作物の表面粗さＲａは０．０１８μｍ、ＰＶ値は０．２４μｍであり、スクラッチは少なく、良好な状態であった。
【００５８】
（実施例５）
レジンボンドと粒度♯２４００（砥粒径４〜８μｍ）のダイヤモンド砥粒とを均一に混合した。この混合物を温度２００℃でプレス成形し、板状で断面がＶ字形のダイヤモンド層を製作した。Ｖ字形断面の１辺の長さは４ｍｍ、板状の厚みは１ｍｍ、Ｖ字形状を形成する２辺の角度は９０度、高さは５ｍｍであった。レジンボンドはフェノール系樹脂を主体にしたものを用いた。
【００５９】
外径２００ｍｍ、厚み３２ｍｍのアルミニウム合金製の台金の一方端面に幅４．５ｍｍ、深さ１ｍｍの円周方向の溝を形成した。この溝に、上記で得られた複数個のダイヤモンド層を相互に１ｍｍずつの間隔をあけて、ダイヤモンド層のＶ字形断面の頂部が台金の内周側半径方向に向くように、エポキシ樹脂系接着剤で接着した。このようにして、図４に示す鏡面加工用ダイヤモンドホイールを製作した。
【００６０】
得られたダイヤモンドホイールを縦軸ロータリテーブル式平面研削盤に取付けて、ダイヤモンドロータリドレッサーにより、ツルーイングとドレッシングを行なった後、単結晶シリコンの鏡面加工を行なった。鏡面加工条件は実施例１と同様の条件とした。
【００６１】
その結果、切れ味は良好であり、工作物の表面粗さＲａは０．０１４μｍ、ＰＶ値は０．１８μｍであり、スクラッチは少なく、良好な状態であった。
【００６２】
また、加工回数に従って変化する工作物の表面粗さと研削抵抗を測定した。加工回数と工作物の表面粗さとの関係を図１２に、加工回数と研削抵抗との関係を図１３に示す。図１２から、加工回数が増加しても、工作物の表面粗さは小さい値で維持され、変化する範囲も小さいことがわかる。また、図１３から、ビトリファイドボンドを用いた実施例３の超砥粒ホイールに比べれば、研削抵抗は高いが、加工回数が増加しても、研削抵抗の変化は小さいことがわかる。このことから、実施例５のレジンボンドを用いた超砥粒ホイールは、実施例３のビトリファイドボンドを用いた超砥粒ホイールに比べて研削抵抗が高いが、ビトリファイドボンドを用いた超砥粒ホイールと同様に自生作用を発揮し、切れ味を良好にしているのがわかる。
【００６３】
（実施例６）
メタルボンドと粒度♯２４００（砥粒径４〜８μｍ）のダイヤモンド砥粒とを均一に混合した。この混合物を室温でプレス成形した後、ホットプレス法により焼結を行なうことにより、板状で断面がＶ字形のダイヤモンド層を製作した。Ｖ字形断面の１辺の長さは４ｍｍ、板状の厚みは１ｍｍ、Ｖ字形断面を形成する２辺の角度は９０度、高さは５ｍｍであった。メタルボンドは、銅−錫系合金を使用した。
【００６４】
外径２００ｍｍ、厚み３２ｍｍのアルミニウム合金製の台金の一方端面に幅４．５ｍｍ、深さ１ｍｍの円周方向の溝を形成した。この溝に、上記で得られた複数個のダイヤモンド層を相互に１ｍｍずつの間隔をあけて、ダイヤモンド層のＶ字形断面の頂部が台金の内周側半径方向に向くように、エポキシ樹脂系接着剤で接着した。このようにして図４に示すダイヤモンドホイールを製作した。
【００６５】
得られたダイヤモンドホイールを縦軸ロータリテーブル式平面研削盤に取付けて、ダイヤモンドロータリドレッサーにより、ツルーイングとドレッシングを施した後、単結晶シリコンの鏡面加工を行なった。鏡面加工条件は実施例１と同様の条件とした。
【００６６】
その結果、工作物の表面粗さＲａは０．０２１μｍ、ＰＶ値は０．２４μｍであり、スクラッチの発生は少なく、良好であった。
【００６７】
しかしながら、ビトリファイドボンドを用いた実施例３の超砥粒ホイールや、レジンボンドを用いた実施例５の超砥粒ホイールに比べて、切れ味に持続性がなく、加工を繰返すにつれて切れ味が悪くなった。工作物の表面には焼けが多数発生していた。加工回数によって変化する工作物の表面粗さと研削抵抗を測定した。加工回数と工作物の表面粗さとの関係を図１２に、加工回数と研削抵抗との関係を図１３に示す。図１２と図１３から、メタルボンドを用いた超砥粒ホイールには自生作用はなく、超砥粒が摩耗してしまうと、メタルボンドの表面が露出して工作物の表面粗さが小さくなる現象を示すが、研削抵抗は上昇し、切れ味が悪くなり、工作物の表面に焼けが発生する現象をもたらすことがわかる。
【００６８】
（実施例７）
図１４と図１５に示すような導電性の型を多数用意し、導電性の型４のＶ字状斜面４１の上に電着を行なうことによって電着ダイヤモンド層を製作した。型の大きさは、Ｌ１が６ｍｍ、Ｌ２が５ｍｍ、Ｌ３が４ｍｍであった。型４の上面にＶ字形の窪みが形成されている。この型を多数並べたものをスルファミン酸ニッケル浴に入れ、型の上面に粒度♯２４００（砥粒径４〜８μｍ）のダイヤモンド砥粒を電鋳により固着することにより、厚みが０．７ｍｍのダイヤモンド層を形成した。その後、ダイヤモンド層を型から剥離し、板状で断面がＶ字形のダイヤモンド層を製作した。Ｖ字形断面の１辺の長さは４ｍｍ、板状の厚みは１ｍｍ、Ｖ字形断面を形成する２辺の角度は９０度、高さは５ｍｍであった。
【００６９】
外径２００ｍｍ、厚み３２ｍｍのアルミニウム合金製の台金の一方端面に幅４．５ｍｍ、深さ１ｍｍの円周方向の溝を形成した。この溝に、上記で製作した複数個のダイヤモンド層を相互に１ｍｍずつの間隔をあけて、Ｖ字形断面の頂部が台金の内周側半径方向に向くように、エポキシ樹脂系接着剤で接着した。このようにして図４に示すダイヤモンドホイールを製作した。
【００７０】
得られたダイヤモンドホイールを縦軸ロータリテーブル式平面研削盤に取付けて、ダイヤモンドロータリドレッサーにより、ツルーイングとドレッシングを行なった後、単結晶シリコンの鏡面加工を行なった。鏡面加工条件は実施例１と同様の条件とした。
【００７１】
その結果、工作物の表面粗さＲａは０．０２９μｍ、ＰＶ値は０．３２μｍであり、スクラッチの発生は少なく、良好であった。
【００７２】
しかしながら、ビトリファイドボンドを用いた実施例３の超砥粒ホイールや、レジンボンドを用いた実施例５の超砥粒ホイールに比べて、切れ味に持続性がなく、加工を繰返すにつれて切れ味が悪くなった。また、加工量が増えるに従って、工作物の表面に焼けが発生し、この焼けによるスクラッチが多数発生した。加工回数に従って変化する工作物の表面粗さと研削抵抗を測定した。加工回数と工作物の表面粗さとの関係を図１２に、加工回数と研削抵抗との関係を図１３に示す。図１２と図１３から、加工回数が増加するにつれて、電着ボンドの超砥粒ホイールにおいては超砥粒が摩耗し、自生作用がなく、また研削抵抗が加工回数の増加に従って上昇し、切れ味が悪くなることがわかる。
【００７３】
（比較例１）
ビトリファイドボンドと粒度♯３０００（砥粒径２〜６μｍ）のダイヤモンド砥粒とを均一に混合した。この混合物を室温でプレス成形した後、温度１１００℃の焼成炉に入れて焼成し、外径２００ｍｍ、幅３ｍｍのリング状のダイヤモンド層を製作した。リング状のダイヤモンド層の作用面には、外周側から内周側に向かって分断するように幅１ｍｍの溝（底あり）を等間隔に形成し、溝と溝との間の超砥粒層の周方向に沿った長さは３ｍｍとした。
【００７４】
外径２００ｍｍ、厚み３２ｍｍのアルミニウム合金製の台金の一方端面に、リング状のダイヤモンド層をエポキシ樹脂系接着剤で接着した。このようにして、図１６に示すダイヤモンドホイールを製作した。
【００７５】
図１６に示すように、リング状の超砥粒層５１０が幅１ｍｍの溝を有するように台金５２０の一方端面５２１上に固着されている。台金５２０の中央部には超砥粒ホイール５００の回転軸を挿入するための孔５２２が設けられている。
【００７６】
得られたダイヤモンドホイールを縦軸ロータリテーブル式平面研削盤に取付けて、ダイヤモンドロータリドレッサーにより、ツルーイングとドレッシングを行なった後、単結晶シリコンの鏡面加工を行なった。鏡面加工条件は実施例１と同様の条件とした。
【００７７】
その結果、切れ味は良好であったが、工作物の表面粗さＲａは０．０３１μｍ、ＰＶ値は０．３４μｍであり、スクラッチは工作物の中心部に集中して発生していた。加工回数に従って変化する工作物の表面粗さとＰＶ値を測定した。その結果を図１７に示す。図１７からわかるように、実施例３の超砥粒ホイールと比較すれば、工作物の表面粗さＲａとＰＶ値は加工回数によって大きく変化し、またその値も相対的に大きいことがわかる。
【００７８】
なお、外径２００ｍｍの円弧を有し、幅３ｍｍ、周方向の長さ３ｍｍのセグメント状のダイヤモンド層を複数個、製作し、幅１ｍｍの間隔をあけて等間隔でリング状に並べて台金の一方端面に接着することによって、上記と同様のダイヤモンドホイールを製作した。このダイヤモンドホイールを用いて単結晶シリコンの鏡面加工を行なった場合にも、上記と同様の結果が得られた。
【００７９】
（比較例２）
レジンボンドと粒度♯２４００（砥粒径４〜８μｍ）のダイヤモンド砥粒とを均一に混合した。この混合物を温度２００℃でプレス成形し、平板状のダイヤモンド層を製作した。ダイヤモンド層の形状や台金の一方端面への取付方法は実施例１と同様にして、レジンボンドは実施例５と同様のものを用いて、複数個の平板状のダイヤモンド層を台金の一方端面上にエポキシ樹脂系接着剤で接着した。このようにして図１に示す鏡面加工用ダイヤモンドホイールを製作した。
【００８０】
得られたダイヤモンドホイールを縦軸ロータリテーブル式平面研削盤に取付けて、ダイヤモンドロータリドレッサーにより、ツルーイングとドレッシングを施した後、単結晶シリコンの鏡面加工を行なった。鏡面加工条件は実施例１と同様の条件とした。
【００８１】
その結果、工作物の表面粗さＲａは０．０１３μｍ、ＰＶ値は０．１８μｍであり、スクラッチは少なく良好な状態であったが、加工回数を増やすに従い、加工負荷が上昇し、加工回数１４回目で超砥粒層が台金から外れた。これが原因でスクラッチが発生するとともに、超砥粒ホイールは使用不能となった。
【００８２】
（比較例３）
メタルボンドと粒度♯２４００（砥粒径４〜８μｍ）のダイヤモンド砥粒とを均一に混合した。この混合物を室温でプレス成形した後、ホットプレス法により焼結を行ない、平板状のダイヤモンド層を製作した。ダイヤモンド層の形状や台金の一方端面への取付方法は実施例１と同様にし、メタルボンドは実施例６と同様のものを用いて、複数個の平板状のダイヤモンド層を台金の一方端面上にエポキシ樹脂系接着剤で接着した。このようにして図１に示す鏡面加工用ダイヤモンドホイールを製作した。
【００８３】
得られたダイヤモンドホイールを縦軸ロータリテーブル式平面研削盤に取付けて、ダイヤモンドロータリドレッサーにより、ツルーイングとドレッシングを施した後、単結晶シリコンの鏡面加工を行なった。鏡面加工条件は実施例１と同様の条件とした。
【００８４】
その結果、工作物の表面粗さＲａは０．０２１μｍ、ＰＶ値は０．２３μｍであり、スクラッチは少なく、良好な状態であったが、加工回数を増やすに従い加工負荷が上昇し、加工回数８回目で超砥粒層が台金から外れた。これが原因で工作物にスクラッチが発生するとともに、この超砥粒ホイールは使用不能となった。
【００８５】
（比較例４）
ビトリファイドボンドと粒度♯３０００（砥粒径２〜６μｍ）のダイヤモンド砥粒とを均一に混合した。この混合物を室温でプレス成形した後、温度１１００℃の焼成炉に入れて焼成し、板状で断面がＶ字形のダイヤモンド層を製作した。Ｖ字形断面の１辺の長さは４ｍｍ、板状の厚みは１ｍｍ、Ｖ字形断面を形成する２辺の角度は９０度、高さは１０ｍｍであった。
【００８６】
台金として外径２００ｍｍ、厚み３２ｍｍのアルミニウム合金製台金を用いた。図１８に示すように、台金６２０の一方端面６２１には、直径６ｍｍの孔６２３をダイヤモンド層を取付ける個数だけ形成した。この孔６２３の軸は、ダイヤモンドホイールの外周側に向かって４５度の角度で傾斜している。
【００８７】
上記で得られた複数個のＶ字形断面を有する板状のダイヤモンド層を台金６２０の一方端面６２１に形成された直径６ｍｍの孔６２３にそれぞれ差し込み、エポキシ樹脂系接着剤で接着した。このようにして、図１９に示すダイヤモンドホイールを製作した。図１９に示すように、Ｖ字形断面を有する板状の各超砥粒層６１０は、台金６２０の一方端面６２１上に固着され、超砥粒ホイール６００の回転軸に対して外周側に向かって４５度の角度だけ傾斜した周側端面を有する。台金６２０の中央部には、超砥粒ホイール６００の回転軸を挿入するための孔６２２が形成されている。
【００８８】
得られたダイヤモンドホイールを縦軸ロータリテーブル式平面研削盤に取付けて、ダイヤモンドロータリドレッサーにより、ツルーイングとドレッシングを施した後、単結晶シリコンの鏡面加工を行なった。鏡面加工条件は実施例１と同様の条件とした。
【００８９】
その結果、切れ味は良好であったが、研削加工時のダイヤモンドホイールに加わる圧力により、ダイヤモンド層の一部に欠けが見られた。工作物の表面粗さＲａは０．０１８μｍ、ＰＶ値は０．３６μｍであり、欠けた超砥粒層を巻き込んだことに起因するスクラッチが工作物の表面に見られた。
【００９０】
以上の実施例と比較例の結果により、本発明の実施例の鏡面加工用ダイヤモンドホイールは、従来のダイヤモンドホイールや比較例のダイヤモンドホイールに比べて、工作物に発生するスクラッチが少なく、高精度な表面粗さを得ることができ、加工屑や切り屑の排出性に優れていることが確認された。
【００９１】
以上に開示された実施の形態や実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態や実施例ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含むものであると意図される。
【００９２】
本発明の超砥粒ホイールは、シリコン、ガラス、セラミックス、フェライト、水晶、超硬合金等の硬質脆性材料を鏡面加工するために用いるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の１つの実施の形態に従った超砥粒ホイールを示す平面図である。
【図２】  図１に示す超砥粒ホイールのＩＩ−ＩＩ線に沿った断面端面図である。
【図３】  この発明の実施の形態２に従った超砥粒ホイールの平面図である。
【図４】  この発明の実施の形態３に従った超砥粒ホイールの平面図である。
【図５】  図４に示した超砥粒ホイールの側面図である。
【図６】  図４に示す超砥粒ホイールのＶＩ−ＶＩ線に沿った断面端面図である。
【図７】  図４に示す超砥粒ホイールの超砥粒層部分を示す部分斜視図である。
【図８】  この発明の実施の形態４に従った超砥粒ホイールの平面図である。
【図９】  図８に示した超砥粒ホイールの側面図である。
【図１０】  インフィード研削加工を模式的に示す斜視図である。
【図１１】  本発明の実施例３において、研削加工試験を行なった１つの結果として、加工回数と工作物のＰＶ値（工作物の加工表面の凹凸の最大幅、すなわち山と谷との間の最大距離）および表面粗さＲａとの関係を示す図である。
【図１２】  本発明の実施例３、５、６および７において、研削加工試験の結果の１つとして、加工回数と工作物の表面粗さとの関係を示す図である。
【図１３】  本発明の実施例３、５、６および７において、研削加工試験の結果の１つとして、加工回数と研削抵抗との関係を示す図である。
【図１４】  本発明の実施例７において、電着ダイヤモンド層を製作する際に用いられた導電性の型を示す平面図である。
【図１５】  本発明の実施例７において、電着ダイヤモンド層を製作する際に用いられた導電性の型を示す側面図である。
【図１６】  本発明の比較例１で製作された超砥粒ホイールを示す平面図である。
【図１７】  本発明の比較例１において、研削加工試験の結果の１つとして、加工回数と工作物のＰＶ値および表面粗さＲａとの関係を示す図である。
【図１８】  本発明の比較例４において、超砥粒層を台金の端面に取付けるために孔が設けられた台金を示す部分断面図である。
【図１９】  本発明の比較例４において製作された超砥粒ホイールの平面図である。
【符号の説明】
３００  超砥粒ホイール、３１０  超砥粒層、３１１  周側端面、３１４  頂部、３２０  台金、３２１  端面。
【図１】
0003791610.tif 000004
【図２】
0003791610.tif 000005
【図３】
0003791610.tif 000006
【図４】
0003791610.tif 000007
【図５】
0003791610.tif 000008
【図６】
0003791610.tif 000009
【図７】
0003791610.tif 000010
【図８】
0003791610.tif 000011
【図９】
0003791610.tif 000012
【図１０】
0003791610.tif 000013
【図１１】
0003791610.tif 000014
【図１２】
0003791610.tif 000015
【図１３】
0003791610.tif 000016
【図１４】
0003791610.tif 000017
【図１５】
0003791610.tif 000018
【図１６】
0003791610.tif 000019
【図１７】
0003791610.tif 000020
【図１８】
0003791610.tif 000021
【図１９】
0003791610.tif 000022