NORITAKE
研削・研磨工具における革新技術!!

ノリタケの製品に悩み解決のヒントあり

未来予想図
IoT 時代に向けた

研削工具の
構造

研削技術の展望

加工精度 と
生産性 が
向上

技術の芽

注目製品と技術
難削材加工・高能率加工を可能とする均質構造ビトリファイド砥石
スーパーユニフォーム・ノンクロッティ

工具費の低減と生産性向上を両立する“超”長寿命ビトリファイドCBNホイール
メガライフホイール

研削焼けの抑制と長寿命を両立するビトリファイドCBNホイール
VPホイール

高い加工能率と加工表面粗さを両立させる新型研削工具
グリットエース・

CONTENTS

［特

集］

加工精度と
生産性が向上研削工具の構造［分散、配列］

04 ノリタケアカデミー［技術講座］～解説とノリタケの視点～■ よくわかる砥石の構造（組織と集中度）

ノリタケからの提案

注目の
製品・技術

08

01 難削材加工・高能率加工を可能とする均質構造ビトリファイド砥石

12“超”長寿命ビトリファイドCBNホイール
02 工具費の低減と生産性向上を両立する
メガライフホイール

18

03 研削焼け抑制と長寿命を両立するビトリファイドCBNホイール
VPホイール

22

04 高い加工能率と加工表面粗さを両立させる新型研削工具
グリットエース

スーパーユニフォーム・ノンクロッティ

ノリタケの製品に悩み解決のヒントあり
27

28

従来砥石よりも良い砥石を使いたいが、できるだけコストを抑えたい
01 ライフキング

32

高硬度材、大型ワークの加工能率を向上させたい
02 フラッディ

悩み

悩み

36

工具費用削減、生産性・加工品質を向上させたい
03 CXEシリーズ

40

超硬等の研削で加工能率を上げたいが、工具の使い易さは犠牲にしたくない
04 MDLホイール

46

ドレッサのドレス性能や寿命、修理回数のばらつきを抑えたい
05 Gシャープ

50

サファイアの加工能率を上げて加工ダメージも低減したい
06 サファイア研削用メタルホイール
MSG

54

ステンレスコイルの研磨性能を向上させたい
07 レジンクロス
A-XC7058

水溶性研削液の腐敗・異臭の発生を防ぎたい
08 スーパーアルカリイオン水

悩み

悩み

悩み

悩み

悩み

悩み

技術の芽
62
68

■ 半固定砥粒研磨パッド“LHAパッド”とSiC単結晶の研磨■ 研削液へのマイクロ・ナノバブル技術の応用

72 未来予想図

IoT時代に向けた研削技術の展望
ノリタケの海外・国内拠点

78■ 海外拠点79■ 国内拠点NORITAKE
研削・研磨工具における革新技術!!

技

術

講

座

よくわかる
砥石の構造

砥

粒

結合剤

（ 組 織と集中度 ）研削砥石の構造について
気モデル図と研削データを交えて

孔

基礎からわかりやすく解説します。

図1 研削砥石の写真（ビトリファイドCBNホイール）

研削砥石とス ペック

スペックは、
「砥粒」
・
「粒度」
・
「結合度」
・
「組織」
・
「結合

研削砥石は機械加工において使われる工具の１つですが、一体どのようなものなのでしょうか。ある研削砥

剤」の5因子によって表されています。この5因子はそれぞれ次のような内容を示しています。

石を例として顕微鏡を使い拡大して見てみましょう。一般
的に研削砥石は上の図1に示すような「砥粒」、「 結合剤（ボンド）」、「気孔」の3要素によって構成されており、それぞれは次のような役割をもっています。

■一般砥石の5因子

1．
「砥

粒」： 物を削る粒の種類

2．
「粒度」： 砥粒の大きさ

3．
「結合度」： 砥粒を結合する強さ

1．砥粒：工具の刃先に相当し、主としてワークを除去する。
2．結合剤（ボンド）：砥粒と砥粒を結合させ、加工中に砥粒へ負荷が加わった際に砥粒を保持する。

4．
「組

織」： 砥粒が含まれている割合（砥粒率）

5．
「結合剤」： 砥粒同士を結び付けている種類

なお、研削砥石は使用する原料によって一般砥石 ※と超砥粒ホイール ※とに呼び分けられ、超砥粒ホイールで

3．気孔：・砥粒がワークを除去する際に生じる切り屑を取り除くために必要な隙間。

は「組織」を「集中度」と表現します。研削砥石の研削性能
は5因子によって大きく変わるため、求める加工精度を得・研削液を保持し、加工点に供給する。
・加工点付近に発生する熱を大気中に放出させる。

るには5因子と研削性能の関わりについて知ることが重要です。急速に変化する生産現場の課題に対して従来のこれら3要素は研削砥石のスペックと密接な関係が砥石構造では対応が困難な場合も出てきており、ノリタあります。つまり、皆さんが研削砥石を使って研削加工を

ケでは研削砥石の構造に着目することで新しい性能を付しようとする時、スペックを理解することによって、その与した、砥粒の分散性に優れる均質構造の製品を開発し研削砥石がどのような物なのかを知ることができます。

ています。研削砥石の均質性が研削性能に及ぼす影響を

スペック例

04

WA
砥粒

80

粒度

J

結合度

7

組織

V35
結合剤

論じるにあたり、
まず組織および集中度という構造に起因する因子について解説します。

［技術講座］よくわかる砥石の構造（組織と集中度）「 組織」
・「集 中 度 」とは表1は一般砥石の組織と砥粒率の関係、表2は超砥粒

一般砥石の「組織」と超砥粒ホイールの「集中度」とは、ホイールの集中度と砥粒率の関係です。

砥石または砥材層中にどのくらいの体積割合で砥粒が組織は6を砥粒率50%とし、数字が1変わるごとに砥含まれているかを示すもので、
この割合を
「砥粒率」
と呼

粒率が2%変化していきます。JIS規格として0～25までびます。砥粒率が高くなれば、砥石中に含まれる砥粒のの記載がありますが、一般的な研削加工では7～10が使数が多くなるので、「密」な構造となり、逆に砥粒率が低く用されます。集中度は100を砥粒率25%とした比になっなれば「粗」な構造になります。

ており、集中度を4で割ると砥粒率となります。

表1 一般砥石の組織と砥粒率の関係

密

粗

組

織

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

砥 粒 率（％）

62

60

58

56

54

52

50

48

46

44

42

40

38

36

34

表2 超砥粒ホイールの集中度と砥粒率の関係

粗

密

集中度

25

砥 粒 率（％） 6.25

50

75

100

125

150

175

12.50

18.75

25.00

31.25

37.50

43.75 50.00「 組織」
・「集 中 度 」が 変 わ ると
研 削性能はどの ように 変 わ るか「組織」
・
「集中度」が変わると研削性能がどのように変200

端が平滑に摩滅摩耗しやすくなります。よって研削砥石の切れ味はやや犠牲になるものの、加工後のワーク表面粗さが細かくなる傾向になります。

わるのでしょうか？ここでは砥粒間の結びつきの強さを一方、組織が粗になる場合は、砥粒の割合が減り気孔一定とし、砥粒と気孔の割合だけを変化させた場合で考の割合が増えるため、図2の粗な構造のように砥粒と砥えてみましょう。

粒の間隔が広くなります。この場合は密な構造とは逆に、組織が密になると、砥粒の割合が増えて気孔の割合が研削加工時に砥粒とワークとの接点が少なく、
砥粒1粒当た減るため、図2の密な構造のように砥石中の砥粒と砥粒りにかかる負荷が大きくなります。そのため砥粒が割れての間隔が狭くなります。この場合、研削加工時に砥粒と鋭利な切れ刃が砥粒先端に出やすくなります。よって研削ワークとの接点が多く、砥粒1粒当たりにかかる負荷が小砥石の切れ味は良いものの、加工後のワーク表面粗さが粗

さくなります。そのため砥粒が割れにくくなり、砥粒の先くなる傾向となります。

図2 組織のモデル図
砥粒

結合剤

粗な構造

密な構造

｜ 05

［技術講座］よくわかる砥石の構造（組織と集中度）

図3は組織が粗になった場合の研削性能をノリタケで電力値が低いと研削砥石の切れ味が良いことを意味して評価した結果を示しています。ここでは研削砥石の切れいます。実際に組織が粗になると、消費電力値が低く、表味を砥石軸の消費電力値で表しており、一般的には消費面粗さは粗い傾向であることが分かります。

図3 組織差による研削性能の違い
0.8注）無負荷電力値を除く

5

組織7（密な構造）

4
3

組織12（粗な構造）

2
1
0

0

50

100

表面粗さ Ra（μm）

消費電力値（kW）

6

組織12（粗な構造）
0.6
0.4

組織7（密な構造）

0.2
0

50

加工数（個）

分散性と研 削 性 能 について

100

加工数（個）

配列が均質でない（分散性が劣る）場合、砥粒が凝集した同じ砥粒率でも気孔の大きさと研削砥石中の砥粒部分ができる反面、大きな気孔を有します。凝集した部分の分散状態によって研削性能が変わってきます。砥粒の砥粒は砥粒間隔が狭く非常に強固な結合力を持ってお配列の均質さの事をノリタケでは分散性と呼んでいます。

り頑丈であることや、大きな気孔部が懐の深いチップポ

図4（a）と（b）は、同じ砥粒率なので、「組織」は同じです。

ケットの役割を果たすことから、特定の加工方法や加工条

しかし、砥粒配列の均質さは異なります。図4（a）の砥粒

件下においては良好な研削性能を示します。
しかし加工条件によっては、
砥粒の凝集部が溶着の発生（悪化すると集図4 砥粒配列のイメージ図（a）
均質でない場合［分散性が劣る］ （b）均質な場合［分散性が優れる］
砥粒の凝集と大きな気孔を有する

均質で小さな気孔を有するや研削焼けに繋がる場合がありま
団で砥粒が脱落※する）
す。
そのような研削加工現場では、
図4（b）の様な砥粒配列が均質である構造の砥石（分散性が優れる）
が適していることが明らかになってきました。
次に、研削加工をモデル化
し、砥粒配列が均質な構造（分散性が優れる）が研削加工にもたらすメリットとそのメカニズムを解説します。

均質構造に よってもた らされ る
効果とメカニズ ム

デル図です。

「研削」は、研削砥石の表面にある無数の砥粒がワーク

図5の g は、砥粒切込み深さと呼ばれるパラメータでと干渉することで微小領域における切削現象を起こし無す。細かな式の導出はここでは省略しますが、平面研削

数の切り屑を作りながらワークを削っていく現象です。

での g の研削理論により導かれる理論式は式1のように砥粒配列が均質な構造の研削砥石では、加工中の砥粒なります。

1粒にかかる負荷がほぼ均等になります。ここで、一般的な平面研削を例に挙げて考えてみましょう。
図5は分散性が劣る場合と優れる場合に、砥粒がワー

06

クにどのように作用して切り屑を作り出すかを考えたモ

図5の a は砥粒間隔を示すので、先に述べたように組織と密接な関係があります。
「砥粒が切込む深さ」≒「切り屑の厚さ」と考えられており、a が大きい場合、つまり

［技術講座］よくわかる砥石の構造（組織と集中度）

図5 砥粒間隔と砥粒切込み深さの関係（平面研削の場合）（a）分散性が劣る場合

砥粒A

砥石回転方向ワーク（b）分散性が優れる場合
砥石回転方向

砥粒B

g1

g1

g2

g2

a2

a1

a1 a2 , g1 g2

g = 2a Vv

√
t

D

砥粒A

a1
ワーク

a2

砥粒B

a1≒a2 , g1≒g2

砥粒 A によって削り取られる部分

砥粒 B によって削り取られる部分

ダメージが入り、研削性能を十分に発揮する前に砥粒が………式11g：砥粒切込み深さ a：砥粒間隔 V：砥石周速度
v：ワーク周速度 D：砥石直径 t：1パス当たりの砥石切込み量

脱落してしまう場合があります。
一方、砥粒間隔が狭い部分 a1 における砥粒 Aは、砥粒間隔が広い部分 a2 の砥粒 B に比べて砥粒切込み深さが砥粒の間隔が広ければ砥粒がワークを切り取る深さが小さいため研削による負荷が小さくなります。研削負荷深くなり、砥粒への負荷が高くなります。

が小さいと砥粒破砕による自生発刃※が起こりにくく、砥

図5（a）の分散性が劣る場合は、局所的に見ると砥粒

粒先端が摩滅摩耗して研削砥石の切れ味が悪くなりま間隔が狭い所 a1 と砥粒間隔が広い所 a2 が混在しておす。そのため砥粒とワークの摩擦熱が大きくなってしまり、それぞれ砥粒への負荷が異なります。そのため、研削

い、研削焼けなどの不具合発生に繋がりやすくなります。
図5（b）の分散性が優れる場合は、
砥粒 Aと砥粒 B の砥

性能が不安定となる場合があります。
図5（a）の砥粒間隔が広い部分 a2 では、砥粒Aの切込

粒切込み深さが揃っています。
この場合、研削負荷は全てのみ深さ g1 と比べて、砥粒Bの切込み深さ g2 の方が大き砥粒でほぼ同じとなるので研削性能が安定する傾向になり

いため、砥粒 Aに比べて砥粒 B の方が研削による負荷が

ます。
つまり、
極度の脱落や砥粒の摩滅を防ぎ、適度な自生

大きくなります。研削負荷が大きすぎると、砥粒が大きく発刃が生じることで安定した加工性能を得られるという理

割れたり、砥粒と砥粒を結び付けている結合剤に大きな想的な研削加工に近づけることが可能と考えています。

以上、研削砥石の構造について筆者の考えをなるべく解りやすく解説してみました。
拙い文章ではありますが、
この記事が皆様にとって一助となれば幸いです。

［注釈］※一般砥石 ： アルミナ（Al 2 O 3 ）を主成分とした砥粒もしくは炭化ケイ素（SiC）を主成分とした砥粒を使用して製造された研削砥石※超砥粒ホイール ： ダイヤモンド砥粒もしくは立方晶窒化ホウ素（CBN）砥粒を使用して製造された研削砥石※脱落 ： 砥粒が砥石から抜け落ちる現象※自生発刃 ： 砥粒先端が摩耗して鈍化すると砥粒が局部的に破砕し新しい切れ刃が再生される。破砕が繰り返された後に砥粒の保持力が一定以下になると最終的に砥粒は抜け落ち、下層から新しい砥粒が現れ切れ味が継続される現象［文献］
1 五十君 智 ：「研削砥石の基礎」, 機械と技術, 第65巻, 第4号（2017）. 32.

［著者］山本 将之
工業機材事業本部 技術本部
研削ソフト技術部 加工技術グループ

｜ 07

ノリタケ
からの

提案

01

注目の製品・技術［著者］大浦 雄介
工業機材事業本部 技術本部 商品開発部
ビトリファイドグループ

難削材加工・
高能率加工を可能とする
均質構造ビトリファイド砥石
研削砥石を構成する砥粒がうまく分散しないで密集していると、密集部では大きな摩擦熱が生じてワークの変質や溶着が発生して砥石の寿命が低下します。
加工熱・溶着発生の抑止、砥石の形状維持性の向上を目的とし、砥粒分散性に着目し、均質構造ビトリファイド砥石“スーパーユニフォーム”、“ノンクロッティ”を開発しました。

均質構造ビトリファイド砥石シリーズ

スーパーユニフォーム・
ノンクロッティ［適用範囲と期待効果］
非金属材料

その他

無機材料
有機材料
（ガラス・セラミックス） （ゴム・プラスチック）

先端材料

金属材料
鉄系材料

非鉄系材料
（Alなど）●
サイクルタイム短縮

工具寿命向上

加工品質向上

●

●

●

08

作業性改善

環境配慮

01

ノリタケ
スーパーユニフォーム・ノンクロッティ

難削材加工・高能率加工を可能とする均質構造ビトリファイド砥石

注目の製品・技術からの提案

砥粒の均質性が加工に与える影響
ビトリファイド砥 石に求められるものへの溶着※の発生などの問題が起こり、脱落による砥石の損
耗の進行や研削熱による加工変質層の発生につながります。
図１は社内で耐熱鋼の研削試験を実施した際の研削後の多くのお客様は｢良く切れて長持ちする研削砥石｣を求めています。
通常､研削砥石は切れ味が低下したり形状がくずれてくる

砥石面観察写真です。左の写真では砥粒の脱落が発生しており、右の写真では砥粒の摩滅、溶着が発生しています。砥粒や組織、結合度調整による対応だけではこの不具合の解消にはと、その研削性能を復元するためにドレス（目立て修正）をし至りませんでした。

ます。

図1 研削後の砥石面観察写真

研削砥石の寿命を決める1つの要素として、ドレス1回あた

SH60J

SH60K

りの加工数（次のドレスまでに何個のワークが加工できるか）があり、切れ味を維持しつつ、ドレスの間隔や砥石寿命を延ばすことが求められています。
ノリタケは砥粒と気孔が均質に分散する新しいボンドシス
テムを開発し、従来より切れ味が良く長持ちするようにした

500.0μm/div

砥粒の脱落部（写真○部分：白点部分がない）

研削砥石“スーパーユニフォーム”をつくり上げました。

500.0μm/div

摩滅・溶着部分（写真白点部分）多いが見られる

この研削砥石は砥粒を均質に分散させた構造により、砥粒

社内研削試験で得られた観察結果より、従来のボンドシス

がのこぎりのように一定間隔でワークを切込み、スムーズなテムによる砥石(従来構造)では図２のように砥粒間隔が狭い

切れ味が持続します。
また近年、研削加工の高能率化、高品位

ところと広いところが混在しており、砥粒間隔が狭いところで化に対応するため研削砥石は粗組織化の傾向にあり、同様のコ
ンセプトで粗組織砥石の均質構造化を達成した研削砥石
“ノン

図2 砥石構造の模式図（従来構造）

クロッティ”
を開発しました。

研削砥石で削り難いものの一つに火力発電設備や航空機

摩滅→

均質構造で課 題を 克 服

砥粒
結合剤
（ボンド）

気孔

脱落

→
摩滅

摩滅

砥石

脱落

エンジンに使われるタービンブレードがあります。タービン
ブレードは、1000℃以上の高温で使われるため耐熱鋼でできており、それを加工するのですが、耐熱鋼は硬く粘りがある

図3 砥石構造の模式図（均質構造）
気孔

砥粒
結合剤
（ボンド）

ため、非常に削りにくい上、おおむね熱伝導率が悪く、研削熱は拡散しにくくなります。そのため、通常の加工に比べ研削熱が工作物にこもりやすくなります。

砥石

耐熱鋼の加工の際には前述の特徴から砥粒の摩滅、砥粒

｜ 09

ノリタケ
スーパーユニフォーム・ノンクロッティ

難削材加工・高能率加工を可能とする均質構造ビトリファイド砥石

からの

提案

図5 従来構造品と均質構造品の分散性評価結果
砥石の断面画像（ドレス後）

分散性評価

は、切れ味、冷却性の不足により砥粒の摩滅、溶着が進行する

50といった不具合が、砥粒間隔の広いところでは砥粒保持力がこのような不具合のきっかけを少なくするために、砥粒間

度数

従来構造

不足し、砥粒の脱落が発生している傾向が見られました。

40
30
20
10

距離を従来構造よりもコントロールすることが有効であると

03mm

考え、砥粒がより均質に分散した構造の砥石の開発を目指し

0

20

0

20

40

60

80

40

60

80

砥粒面積の分布50ました。理想的な均質構造の砥石では図3に示すように、局所度数維持性が向上できると考えています。

均質構造

的な砥粒の摩滅、脱落を防止する効果が生まれ、切れ味、形状

40
30
20
10
0

開発のポイント、定 量 化3mm

砥粒面積の分布

今回、均質性のコントロールの重要性に着目し、どのよう以上の評価から今回開発した均質構造砥石と従来構造砥

にそれをコントロールするか、どのようにそれを評価するか

石の比較のため、表１に示す条件にて難削材である耐熱鋼のといった技術を開発しました。

研削試験を行い、図6の結果を得ました。

この開発によって得られた評価手法は砥石の断面画像を

横軸は砥石単位幅当たりの消費電力値であり、値が小さい

分割し、砥粒の密度分布の標準偏差値にて分散性を評価する
方法（図4）であり、その際の分割サイズや標本数の最適値の表1 試験条件設定を行いました。
図4 砥石の断面画像から砥粒の分散性を評価する手法

→

研削方式

湿 式平 面 研 削

砥 石寸 法

φ2 0 5×ｔ19×φ76．2

砥 石周 速 度

3 3 m /s

ワーク

耐熱鋼

テ ーブル 送り速 度

0. 3 3 m /s

切 込 み量10μｍ /p a s s

総切 込 み量

3mm

研削液

水溶性研削液図6 研削試験結果□：砥粒■：結合剤および気孔

1.4

各断面画像の白色面積率にて累計

均質性のコントロールにより開発した砥石のドレス後の砥示します。
均質構造品は砥粒凝集部分が少なく、砥粒が均質に分散し研削比（指数）

石面と従来品のドレス後の砥石面の分散性評価結果を図5に

1.2

1.0

均質構造

高結合度
高結合度

低結合度
低結合度

従来構造

0.8

ていることが見られ、砥粒面積率の度数分布のばらつきと標準偏差が小さく、評価結果から均質な構造の砥石であることが確認されました。

10

0.6
0.4

0.6

0.8

1.0

砥石単位幅当たりの消費電力値（指数）

1.2

01

注目の製品・技術ノリタケ
難削材加工・高能率加工を可能とする均質構造ビトリファイド砥石ほど砥石の切れ味が優れる傾向を意味します。
縦軸は研削比※スーパーユニフォーム・ノンクロッティ

01

注目の製品・技術からの提案

広がりを見せる市場での採用の値であり、値が大きいほど砥石摩耗量当たりのワーク削除量が大きく砥石寿命が優れる傾向を意味します。均質構造(◆)

均質構造ビトリファイド砥石“スーパーユニフォーム”、は従来構造(▲)と比べ、消費電力値が低くかつ研削比が高“ノンクロッティ”は耐熱鋼をいかに高能率、高精度、高品位

い、
すなわち均質構造は切れ味に優れて砥石が摩耗しにくいで加工するかという狙いで開発された研削砥石ですが、そという性能を兼ね備えていることが示されています。

の加工に対する考え方は他の加工に対しても有効な場合がこのように均質性をコントロールした砥石を開発し、その技術をお客様での使用用途、重要視する性能にあわせ製品化あり、いまでは自動車部品やベアリングなど、多くの分野で活躍しています。

しました。比較的形状維持性を重視したい場合には普通組織

ノリタケでは多くのお客様に喜んでいただける理想の砥石砥石の“スーパーユニフォーム”を、研削焼けなど比較的切れをお届けするために研究を続け、さらに良いものを開発して味を重視される場合には粗組織砥石の“ノンクロッティ”をごいきます。

推奨します（図7）。
図7 スーパーユニフォームとノンクロッティ
均質構造品

スーパーユニフォーム

組織

密組織 7、8

適用範囲

砥粒

比較的形状維持性を重視される場合

結合剤

結合剤
ノンクロッティ

粗組織 9～12砥粒

研削焼けなど比較的切れ味を重視される場合［注釈］※溶着 ： ワークが研削熱などの温度上昇によって溶けて、砥粒や研削砥石の表面に付着した状態※研削比 ： ワーク削除量÷砥石摩耗量によって求められる値

Q
A

C B N砥粒でも製造できますか？

Q

この製品はアルミナ砥粒（A系一般砥粒）のみとなっています。

A

従来構造の粗組織砥石
（ポーラスタイプ）と比べて最高使用周速度は変わりますか ？

Q＆ A

変わりません。粒度、結合度、組織が同じであれば同等です。

｜ 11

ノリタケ
からの

提案

02

注目の製品・技術［著者］小久保 貴文
工業機材事業本部 技術本部 商品開発部
ビトリファイドグループ

工具費の低減と生産性向上を両立する“超”長寿命を実現
自動車、ベアリングほか、幅広い産業分野の研削工程で使用されるビトリファイドCBNホイール
切れ味が良いと、砥石寿命が短くなる傾向があるなか、ノリタケは均質構造とボンドの高強度化に着目し、“切れ味”と“超”長寿命を両立させた“メガライフホイール”を開発しました。

ビトリファイドCBNホイール

メガライフホイール［適用範囲と期待効果］
非金属材料

その他

無機材料
有機材料
（ガラス・セラミックス） （ゴム・プラスチック）

先端材料

金属材料
鉄系材料

非鉄系材料
（Alなど）●
サイクルタイム短縮

工具寿命向上

加工品質向上

●

●

●

12

作業性改善

環境配慮

ノリタケ
工具費の低減と生産性向上を両立する“超”長寿命を実現

からのメガライフホイール提案

02
注目の製品・技術

砥粒の均質性向上と高強度新ボンドを目指す
対応が困難な用途が存在しました。1 そのような状況を打開

全てを満たすことの 難しさするため、切れ味と寿命の両立が可能なホイールの開発に取
立方晶窒化ホウ素（CBN）を砥粒に用いたビトリファイド

り組み、“メガライフホイール”を製品化しました。

CBNホイール（以降ビトCBNホイール）は、特に高能率、長寿命、自動化が求められる工程にて使用されています。
具体的にメガライフホイールにより得られる効 果はクランクシャフトの円筒研削、
ベアリング用のニードルコロのセンタレス研削、
インジェクションノズルの内面研削等、多岐に渡り、特にカムプロファイル研削はチルド鋳鉄・ダクタイル鋳鉄等を高能率で加工するため、加工精度（表面粗さ、
プロファイ

メガライフホイールの研削性能を評価するために、先ほど

ル精度、
びびり
（図1）
等）
や加工面品位
（研削焼け
（図2）
・割れ、

述べたカムプロファイル研削方式において、表1の試験条件

残留応力等）の目標を達成しにくい傾向となります。

で従 来 品 を対 照 に 研 削 試 験 を実 施しました。そ の 結 果 、

図1 びびりメガライフホイールは、表面粗さの維持性が向上しドレス間

図2 研削焼け隔が90%延長出来、ホイール摩耗量も34%低減出来ています（図3）。消費電力値は約40％高いものの、従来品では発生していた研削割れはないことが確認できました（図4）。消費電力値が高くなった要因は、構造の均質化によるものと考えられます。
このような結果からメガライフホイールは工具費低減と生産性の向上を両立し、超長寿命を実現する製品と言の良いホイールは寿命が短い傾向になりやすく、①加工費の上昇、②生産性の低下（ドレス時間及び工具交換時間の増大）という問題が発生します。
一般的な寿命対策として結合度や集中度アップなどホイー
ルスペックを調整しますが、寿命向上は得られるものの切れ
味不足による研削割れが生じてしまうなど、従来の製品では

50

従来品

メガライフホイール

表1 試験条件
研削方式

カムプ ロファイル 研 削

ワーク

チルド鋳 鉄 材（F C 25 0 チル）

ホイール 周 速 度

16 0 m /s

研削能率

※

ドレッサ

34％ 削減

100

↓優

0

120

ホイール摩耗量（指数）

100

↓劣

ドレス間隔（指数）90％ 向上

150

劣↑

優↑

図3 試験結果

200

え、現在は多数のお客様にご使用いただいています。

80
60
40
20
0

従来品

メガライフホイール

Z’=176 m m 3 /m m･s
メタル ロータリータイプ

150

消費電力値（指数）対策として切れ味の良いホイールを選択しますが、切れ味

100

50

0

従来品

メガライフホイール

｜ 13

ノリタケ
工具費の低減と生産性向上を両立する“超”長寿命を実現

図4 研削試験結果（ワークの加工品位確認）
メガライフホイール

従来品

メガライフホイール

からの

提案

02
注目の製品・技術

高 精 度・高 品 位 加 工に対するノリタケ の 創 意 ―構 造 の 均 質 化
メガライフホイールの開発過程において高強度ボンドを用いたビトＣＢＮホイールをカムプロファイル研削に適用したと
ころ、砥石強度の上昇に伴い研削抵抗が増大し、加工品位の悪化（研削割れ等）が発生しました。
この結果は図6（a）の様に砥粒とボンドが凝集したところでは強固に砥粒が保持され研削割れ発生部ていることもあり、他の部分と比較して研削熱が高くなりやすく、切れ味や冷却性が不足してしまうことが原因であり、カ

続いて、優れた研削性能が確認されたメガライフホイールの開発における、
ノリタケの視点と創意を解説いたします。

ムプロファイル研削のように高能率研削においてより顕著に表れやすいと考え、構造については均質化した図6（b）を目標に開発を進めました。

ホイールの高寿 命 化に対する

図6 ビトＣＢＮホイールの構造
ボンド（結合剤）

ノリタケの創意CBN砥粒―新ボンドＶＭＬ１の 開 発
研削量の増加に伴い、砥粒先端の鋭利な切れ刃の減少や大きな気孔

砥粒の脱落によって徐々に表面粗さ等が悪化し、一定周期でドレスを行う必要があるため、研削砥石の長寿命化はいかに
砥粒の脱落等を発生させないかが重要で、砥粒・結合度・集中(a)従来構造
赤破線部の様に砥粒とボンドの凝集がみられる(b)理想的な均質構造
砥粒とボンドの均質性に優れる

度・ボンド（結合剤）変更などの方策が取られます。その中でもボンドは寿命に与える影響が大きいため、砥粒をより強固に均質構造の開発に際し、均質性の評価方法についても検討保持できる（＝強度の高い）ボンド開発が重要と考え開発にしています。従来構造の図6（a）の場合は、砥粒とボンドが凝取り組んだ結果、新開発の“VML1”ボンドを用いることで砥集した密な構造のところと気孔が大きくなった粗な構造のと石強度を50%向上させることに成功しました（図5）。

ころがあるため、隣り合う砥粒の距離のばらつきが大きくなります。一方で均質構造の図6（b）は隣り合う砥粒の距離のば

図5 砥石強度

らつきは小さくなります。
このような点に着目し、“ 砥粒間距160

50％ 向上

砥石強度
（指数）

140

120

ました。実際にビトＣＢＮホイールを部分的に拡大して観察し100たものが図7（a）
であり、続いてこの写真に対して画像処理を80行うと図7（b）となります。図7（b）において、白い点が砥粒を6014離”の標準偏差および変動係数により構造の均質性を評価し

従来ボンド

VML1ボンド

示し、隣接する砥粒を結ぶ赤線の長さが砥粒間距離となりまノリタケ
工具費の低減と生産性向上を両立する“超”長寿命を実現

からのメガライフホイール提案

02
注目の製品・技術

図7 構造の均質性評価方法（a）砥石面写真（b）解析結果
砥粒間距離（赤線部）の分布を数値解析す。図6（b）の均質性を改良した構造は、図6（a）従来構造と比

図10のようにビトCBNホイールを送ることで任意の形状にべて砥粒間距離のばらつきが20%向上していることが確認

加工する方法で、加工数の増加に伴いホイールの先端から形

このような構造の均質性を改良する技できました（図8）2 。

状崩れが発生することとなり、形状維持性を要求される研削術と高強度なVML１ボンドを組み合わせたビトCBNホイール

方式です。

として製品化しました。
「メガライフホイール」
を優↑

図8 砥石構造の均質性

図9 試験用ビトCBNホイール先端形状

20％ 向上120
115

ホイール先端形状

110

5°

105

6

100

↓劣

構造の圴質性（指数）

125

0.26

9

95
90

3

（a）従来構造（b）圴質性を改良した構造

図10 コンタリング研削 試験方法
ビトCBNホイール

送り方向

市場におけるメガライフホイール の 採 用 拡 大ワーク

メガライフホイールはカムプロファイル研削の他にも、
特に耐摩耗性・形状維持性を要求される用途のセンタレス
コンタリング（倣い）研削（図9 、図10）、溝研削に採用研削、が広がっています。今回は一例としてコンタリング研削の事
コンタリング研削は予め形状付けさ例をご紹介いたします。
れたビトCBNホイール（形状の一例として図9）を使用して、

｜ 15

ノリタケ
工具費の低減と生産性向上を両立する“超”長寿命を実現

耐摩耗性・形状維持性の確認を目的に表2の試験条件で研メガライフホイールからの提案

費電力値は従来品と同等、ホイール摩耗量は65%減少する

削試験を行いました。

と共に、真円度や表面粗さといった加工精度も従来品同等以

消費電力値、ホイール摩耗量、加工精度（表面粗さ、真円上の結果が得られました。
この様に形状維持性が重要視され度）、ホイール先端形状の変化を図11に示します。加工時の消る分野においてもご好評をいただいています。

表2 試験条件
研削方式

円 筒 研 削（倣い 研 削）

ワーク

SCM435ホイール 周 速 度

12 0 m /s

送り速 度

5 8 0 m m /m i n .

焼入

100

80

同等

60
40
20
0

120

加工精度
（従来品を100とした指数）

120
100

↓優

定常域の消費電力値（指数）劣↑

図11 試験結果

メガライフホイール

従来品

80
60
40

従来品

20

メガライフ
ホイール

0

表面粗さRa

真円度

劣↑

65％減

80

ビトCBNホイール
送り方向

60
40

↓優

ホイール摩耗量（指数）

120

100

20
0

ワーク
メガライフホイール

従来品

400

(μm)

300

メガライフホイール［140カット後］200

メガライフホイール［40カット後］

従来品［40カット後］
100

ドレス後
［加工前］
0

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

（mm)

ビトCBNホイール先端の形状維持性

今回ご紹介した用途に限らず、今後、研削工程の更なる高的に高性能な研削砥石が要求されることとなるため、今回得精度化、高品位化に加え、工程集約も更に進んでいくことがられた知見を基礎とし、更に高性能な研削砥石の開発を行っ予想されます。工程集約を達成するためには、従来よりも圧倒ていきたいと考えています。

16

02
注目の製品・技術ノリタケ
工具費の低減と生産性向上を両立する“超”長寿命を実現

メガライフホイール

からの

提案

02

注目の製品・技術［注釈］※研削能率 ： 単位時間当たりに除去されるワークの体積
［文献］
1 吉村

晃一：加工コスト低減を実現するビトリファイドCBNホイール「メガライフホイール」, 機械技術, 63, 10（2005）70-72.

2 Kouichi Yoshimura・Akihiro Mizuno・Takeshi Mishima・Kazumasa Yoshida・Hiroshi Hoshino・Fukuo Hashimoto：
DEVELOPMENT OF NOVEL LONG-LIFE CBN GRINDING WHEEL AT HIGH EFFICIENCY CONDITION, MSEC2014,
Detroit, Michigan, USA, 2014 Proceedings of the ASME 2014 International Manufacturing Science and Engineering ConferenceQA

鋳 物以外で適した
ワーク材質は無いでしょうか？
前述の様にSCM材のコンタリング加工の他、SUJ2材のセンタレス加工の実績がございます。

Q
A

どのような用途で使用された実績がありますか？
カムプロファイルやコンタリング研削など高負荷研削で多くの実績があります。
また、形状維持また集中度を下げれば他の材料にも適用できる性の求められる溝研削、特に長期耐久性を求め可能性があります。

られるセンタレス加工においても実施例があり
ます。

Q A
＆

｜ 17

ノリタケ
からの

提案

03

注目の製品・技術［著者］伊藤 綾真
工業機材事業本部 技術本部 商品開発部
ビトリファイドグループ

優れた分散性による「研削焼け抑制」＋「長寿命」
超多気孔構造でも長寿命
加工能率と寿命を求める場合において特に効果を発揮しやすいビトリファイドCBNホイール
以前にも増して切れ味が必要となるケースが増えつつあるものの、寿命も軽視できません。
ノリタケでは、砥粒の分散性と多気孔構造の技術導入による良好な切れ味と、ホイール寿命を両立させた“VPホイール”を開発しました。

ビトリファイドCBNホイール

VPホイール［適用範囲と期待効果］
非金属材料

その他

無機材料
有機材料
（ガラス・セラミックス） （ゴム・プラスチック）

先端材料

金属材料
鉄系材料

非鉄系材料
（Alなど）●
サイクルタイム短縮

工具寿命向上

加工品質向上

●

●

●

18

作業性改善

環境配慮

ノリタケ
優れた分散性による「研削焼け抑制」＋「長寿命」超多気孔構造でも長寿命

VPホイール

からの

提案

03

注目の製品・技術

中空セラミックフィラーを用いた
ビトリファイドCBNホイールの効果
生産性向上 の 壁となる研 削 焼け
図1 プランジ研削とトラバース研削を組みあわせた方式とアンギュラ研削
加工方式

模式図

・砥石コストが安価→

プランジ研削プランジ研削 ＋ トラバース研削

→

→

もしくは

・多段研削に適しており汎用性が高い
ワーク
研削砥石

→

❷

アンギュラ研削所

研削砥石

プランジ研削❶長

アンギュラ研削・研削工数削減
・サイクルタイムが短い

ワーク

機械部品の研削加工においては、円筒部と端面部をそれぞ

ビトCBNホイールが使用されていますが、生産性向上や工具れ高精度に加工する場合があります。そのような場合の研削費削減の要求レベルの向上に伴い、ホイールに対しては切れ方式としては、主に❶「プランジ研削とトラバース研削を組み味だけでなく寿命面もこれまで以上に重視されるようになっあわせた方式」と、❷「研削砥石を傾斜させ斜め方向に切込んてきました。

でワーク外周と端面部を同時に研削するアンギュラ研削方式」があります。

ノリタケ の オリジ ナル 技 術

プランジ研削とトラバース研削を組みあわせた方式と、ア
ンギュラ研削の研削模式図と長所を図１に示します。

多気孔構造ビトCBNホイールは低から中集中度のビト

アンギュラ研削はワークの円筒部と端面部を同時に加工

CBNホイールで、中空セラミックフィラー（以下中空フィラー）する研削方式で、複数箇所を同時に研削できることから研削を用いた切れ味重視タイプのノリタケオリジナルホイールで工数短縮などの生産性向上に寄与します。

す。通常はフィラーに骨材 ※ が用いられていますが、このホ

今まで、アンギュラ研削では主に一般砥石が用いられてきましたが、近年ではビトリファイドCBNホイール（以下ビト

イールでは中空フィラーを骨材の代替とすることで、従来よりも良い切れ味が得られます(図2)。

CBNホイール）が用いられるケースも増えてきました。ビト
CBNホイールは一般砥石と比較して高能率かつ長寿命であり、トータルコストの点でビトCBNホイールを用いたアンギュ
ラ研削は、生産性向上が見込める場合があります。

図2 ビトCBNホイール砥石構造
CBN砥粒 結合剤

中空フィラー

多気 孔 構 造
集中度

結合剤 砥 粒100

気孔

アンギュラ研削の円筒部は通常の円筒研削と同様のため、ホイール寿命が重視されます。一方で端面部は加工中に発生する熱がこもりやすいため、研削焼けの発生が懸念されます。

CBN砥粒 結合剤

標 準 構 造
集中度

100

骨材
結合剤 砥 粒気孔

骨材

アンギュラ研削では端面部の研削焼けを嫌って多気孔構造

｜ 19

ノリタケ
優れた分散性による「研削焼け抑制」＋「長寿命」超多気孔構造でも長寿命

VPホイール

からの

提案

03

注目の製品・技術

ルの分散性の評価結果を図4に示します。
図中写真が測定した

多 気孔均質構造

ホイール面において赤い部分がCBN砥粒を示しており、VPホ
研削工具は一般的に切れ味を追求すると、寿命が犠牲になイールは従来ホイールと比較して標準偏差が低く分散性の向上

ることがあります。
近年、アンギュラ研削などでは、従来の切れが見られます。

味は変えずに寿命向上を要望する声が多くなっており、そのよ

図4 VPホイールの分散性評価結果

ル』を開発しました。VPホイールは、切れ味と寿命を両立させるために、
中空フィラーを使用した従来技術に「CBN砥粒の分散性」
を均質化する新技術を加えた製品です。
これからCBN砥
粒の分散性に着目して開発を進めた理由を説明します。

分散性 1.2
劣 1.1← 標準偏差（指数）→うな要望に応える新多気孔構造ビトCBNホイール『VPホイー

1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5

分散性 0.4
優
従来ビトCBNホイール

VPホイール

VPホイールのCBN砥粒分散評価

図3 CBN砥粒分散状態の模式図

中空フィラー

CBN砥粒の凝集

CBN砥粒が均質に分散→研削抵抗大→安定した切れ味が持続

CBN砥粒

VP ホイール 能 力 評 価
VPホイールの性能検証試験として研削試験を実施しました。試験条件を図5に示します。比較対象の従来ビトCBNホ

自然気孔

イールはいずれも多気孔構造で、「従来ホイール1」は耐用重

結合剤

視タイプ、
「従来ホイール2」は切れ味重視タイプです。
従来多気孔構造ビトCBNホイール

VPホイール
図5 試験条件

ビトCBNホイール

研削盤

横軸平面研削盤

ワーク材質

SKD-11

ワーク寸法

100L×10W mm

ホイール周速度1,800m/min

研削方式

クリープフィード

が発生し、極端な場合は研削抵抗の上昇やCBN砥粒の脱落がテーブル速度300mm/min

切込み量

0.2mm/pass 10cut

懸念されます。
研削焼けを嫌うアンギュラ研削ではこのような研削液

水溶性（SEC700 50倍希釈）

中空フィラーを使用する多気孔構造ビトCBNホイールでは、
中空フィラーに押されてCBN砥粒が凝集することがあります。
CBN砥粒の凝集があると、その箇所に部分的な目潰れや溶着ワーク症状が出る前にドレスを掛けて頂いていましたが、ホイール寿命を伸ばすお客さまの声に応えるべく、
従来よりも均質性を一層高めたホイールの開発に取り組みました。

研削方式は研削焼けの発生しやすいクリープフィード研削※
で、「研削焼けが発生するまでの限界切込みの深さ」「ホイール

CBNホイールの均質性を向上させCBN砥粒が凝集する部分

摩耗量」、「 表面粗さ」を評価しました（図6）。VPホイールは、を減らし、作用しているCBN砥粒に均一に研削抵抗が加わる

研削焼けが発生するまでの限界切込み深さは従来ホイール1

ことで部分的な砥粒の脱落を抑制することができ、ホイールのの約1.4倍、従来ホイール2と同等であり、切れ味の良いこと

長寿命化が実現できると考えられます。
VPホイールではCBN砥

が確認されました。切れ味と寿命の両立は一般的には簡単で粒が均質に分散する中空フィラー粒径を見極め、中空フィラー

はなく、切れ味が良いビトCBNホイールはホイール摩耗量が量をCBN砥粒量にあわせて適正化することで、
従来ホイールよ

多くなることによる工具コストの上昇や表面粗さが粗くなる

りも高い分散性を実現しました（図3）。
従来ホイール、
VPホイー

ことでの加工品質および生産性の低下といった問題が懸念

20

ノリタケ
優れた分散性による「研削焼け抑制」＋「長寿命」超多気孔構造でも長寿命

図6 試験結果→

研削焼けが発生するまでの→限界切込み深さ（指数）

優

1.6
1.4
1.2

1.4 倍

ホイール摩耗量が約40%少なくホイール寿命が長いことが確認されました。表面粗さも従来品と同等の結果が得られており、良好な切れ味とホイールの長寿命化を両立することが

0.8
0.6

可能となります。

0.4
0.2

VPホイール→

ホイール摩耗量（指数）

→

多 1.2

→

10本加工後のワーク表面粗さ→
Ra（μm）

粗

細

03

1

従来ホイール1 従来ホイール2

少提案

注目の製品・技術されます。
しかし、VPホイールは従来品1および2と比較して0

劣

VPホイール

からの

40％減

1.0

市 場で の 採 用

0.8

VPホイールは研削焼けを嫌う用途で特に効果が確認され0.6ています。また、試験結果を紹介したクリープフィード研削は0.4

もちろんのこと、冒頭に述べたアンギュラ研削や研削液の供0.2

給が難しい加工など、切れ味が求められる用途において効果

0.0

従来ホイール1 従来ホイール2

VPホイールが確認されています。

0.45
0.40
0.35

［注釈］

0.30

※骨材 ： 低集中度ビトCBNホイールに用いられるCBN砥粒の代替材料

0.25※クリープフィード研削 ： 深い切込み量と遅い送り速度で加工する研削方式

0.20
0.15
0.10
0.05
0.00

Q
A

従来ホイール1 従来ホイール2

VPホイール

ホイールの寿命は犠牲になりますか？
優れた切れ味持続性により、寿命延長の効果が期待できます。

Q
A

中空フィラーは研削時に、悪影響を与えることはありませんか？
表面に存在する中空フィラーはドレスで破壊されて気孔として働くため、研削時に悪影響を与えることはありません。

Q
A

中空フィラーを使用すると弱い構造となりそうですが、目こぼれしやすくならないですか？
ノリタケでノウハウを蓄積しているため、状況に応じたスペック調整によって抑制できます。

Q A
＆

｜ 21

ノリタケ
からの

提案

04

注目の製品・技術［著者］行徳 聡人
工業機材事業本部 技術本部 商品開発部
電着グループ

高い加工能率と加工表面粗さを両立させる新型研削工具
加工能率と加工精度の両立は生産現場における難しい課題の１つです。
工具に対して一般的には切れ味と寿命や加工精度が求められますが、両立させることは容易ではありません。
ノリタケでは固定観念にとらわれない新しい発想による独自の技術を取り入れ、切れ味と寿命や加工精度の両立を可能とする砥粒単層固着ホイール“グリットエース”を開発しました。

砥粒単層固着ホイール

グリットエース［適用範囲と期待効果］
非金属材料

その他

無機材料
有機材料
（ガラス・セラミックス） （ゴム・プラスチック）

先端材料

金属材料
鉄系材料

非鉄系材料
（Alなど）●●

サイクルタイム短縮

工具寿命向上

加工品質向上

●

●

●

22

作業性改善

環境配慮

ノリタケ
高い加工能率と加工表面粗さを両立させる新型研削工具

からのグリットエース

提案04
注目の製品・技術

砥粒の「規則配列」
・「突出し量」
・「配列間隔」
・「先端高さ」の４つを制御

機械加工における矛 盾とグリットエース

切削加工領 域 へ 近 づ いた研 削 工 具の実力

市場では少量多品種生産、リードタイムの短縮、低コスト化

アルミ合金ワークに対などの目標に対して柔軟に対応出来る加工機械や工具が求して、切削工具のPCDフ

められており、機械メーカーや工具メーカーからはこれまで

ライス を対 照 に グリットにも日々新しい技術や製品が市場へ投入されています。機械

エース の 性 能 を比 較しまし

加工における一般論として、加工能率において優位性の高いた。試験条件を表１に、グリット

切削加工は粗工程で、加工精度という点で優位性の高い研削

エースの外観を図2に示します。なお、加工は仕上げ工程で多く用いられてきました。

PCDフライスは有効径100mm、刃数6枚のものを用いま研削・研磨総合メーカーのノリタケに対しては、粗工程の切削加工を研削加工へ置き換えるための工具の問い合

図2 グリットエース

した。
表1 試験条件

わせを多くのお客様から過去よりいただいていました。
このようなご要求に対しノリタケはこれまで製品の仕様改
良でアプローチしてきました。
しかしながら、その壁は想像以上に高く、これまでにはない新しい発想による開発が必要でグリットエース スペック

SD40

ホイール寸 法

φ10 0×3 0 T×31.75 H

ホイール 周 速 度

21m /s

送り速 度

8 0 0 m m /m i n

切 込 み量1m m /p a s s

あるとの結論に至り、ノリタケの技術力を結集した新しいタ
イプの研削工具「グリットエース」を開発しました。

ホイール主軸負荷率を図3に、加工後の表面粗さを図4に示

グリットエースは、図1に示すような切削加工の加工能率します。グリットエースはＰＣＤフライスとホイール主軸負荷と研削加工の表面粗さを両立させる位置付けの研削工具では同等でありながら表面粗さは数値として１７分の１程度であり、特許技術16件を適用したまさにノリタケのオリジナル

あり、グリットエースはＰＣＤフライスに対して良好な表面粗工具です。

さが得られています。

図1 グリットエースの位置付け

図3 ホイール主軸負荷率

図4 表面粗さ

切削

グリットエース

➡

加工能率

100

50

研削
16

8

表面粗さRz（μm）

4

2

1

16.21

15

10

10

10

5

表面粗さRz（μm）

ホイール主軸負荷率（％）

20

0.92

0

PCDフライスグリットエース

PCDフライスグリットエース

｜ 23

ノリタケ
高い加工能率と加工表面粗さを両立させる新型研削工具

その他にも使用事例としてアルミ合金の機械部品があります。従来この加工においてPCDフライスを用いた場合、刃先

秘 密

グリットエース

からの提案

高い加工能率での加工を可能とする

01 ［砥粒の規則配列］の損傷によって加工表面粗さが粗く、不良品が発生することがありました。グリットエースはPCDフライスとほぼ同等の加高い加工能率を実現させた秘密の1つは砥粒が規則配列

工能率で使用できるため、良好な表面粗さが得られれば、不していることです。グリットエースの基本的な構造としては、良品の低減に対して大きな効果が期待できます。
そこで表面粗研削加工において切れ刃の役割をする砥粒を台金 ※ 上に規さと工具寿命の検証試験を行いました。その時の試験条件を則配列させています。図6はグリットエースの表面を拡大し表２に、結果を図5に示します。

た状態を示しており、砥粒が規則配列していることが良くわかります。

表2 試験条件
図6 砥粒規則配列

従来工具

ＰＣＤフライスグリットエース スペック

SD40

ホイール寸 法

φ200×50T×47.625H mm

使用機械

縦軸マシニングセンタ

ワーク

機械部品（アルミ合金）

ホイール 周 速 度

58 m/s取り代

0.5 mm/pass

7

表面粗さRz（μm）

6

14

6μm

10 万個

5
4

3μm

3
2
1
0

10
8
6
4

2 万個
PCDフライス122

グリットエース

寿命に達するまでの加工数（万個）

図5 表面粗さと工具寿命0ノリタケでは砥粒を均質に分散させた構造の研削砥石の開発を進めていますが、一般的に研削砥石では砥粒を規則的に配列させることは製造技術的に非常に難しいとされています。しかしながら、加工能率および加工後の表面品位を向上

試験結果において、グリットエースは表面粗さがPCDフラさせるには、砥粒の均質分散および規則配列は重要な要素のイスよりも細かい結果が得られ、当初課題であった不良率を一つであり、研削加工の壁を打ち破り切削領域へ近づけるた下げることはできました。また、工具が寿命に達するまでのめには、砥粒をいかに規則的に配列させるかがポイントとな

加工数もグリットエースの方が多い結果が得られ、工具の交ります。

換頻度を減らすこともできています。従来PCDフライスによる切削工程とその後に研削工程がありましたが、切削工程をではなぜ、従来の研削砥石では加工能率を切削加工に近省略でき、工具寿命も延長できることから大幅な生産性向上

づけることが難しかったのでしょうか。その要因として加工と作業工数の低減が可能になりました。では、グリットエース

時に排出される切り屑と砥石の構造が挙げられます。一般的とは一体どのような研削工具なのか、その秘密についてご紹に高い加工能率で加工すると、加工点から排出される切り屑介します。

は大きくなります。切削加工を経験されている方は良くご存

2404
注目の製品・技術ノリタケ
高い加工能率と加工表面粗さを両立させる新型研削工具

グリットエース

からの

提案

04
注目の製品・技術

図8 砥粒の突出し量と保持状態

じだと思いますが、工具の切込み量を上げたり工具もしくはグリットエース

ワークの送り速度を早くしたりすると切り屑は大きくなります。
この現象は研削砥石においてもほぼ同様の傾向です。研削砥石は無数の砥粒によって構成されていますが、砥粒同士の間隔が不均一で狭い箇所があると、その部分に対して溶着※

砥粒

突出し量

砥粒と台金の
固着剤
台金

70 ％

や目詰まり※といった現象が生じやすくなり、結果として研削
砥石の切れ味が低下し、加工能率に限界が生じます。
グリットエースはこの点に着目して開発を進め、砥粒の規則配列を実現させたのです。さらに、加工点において発生する研削熱は、砥粒の規則配列により大気中へ放熱されやす

電着ホイール

くなり、研削焼けや残留応力といったワーク品質への悪影
突出し量

響も軽減できます。

秘 密

45％

高い加工能率での加工を可能とする

02 ［ 砥 粒の 突 出し量 ］

高い加工能率を実現させたもう一つの秘密は砥粒の突出し量が高いことにあります。従来、加工能率を重視する場合
では主に電着ホイールが使用されてきました。電着ホイール

スは70％程度あり電着ホイールよりも砥粒の突出し量が大は図７に示す構造をしており、砥粒が台金と呼ばれる金属にきくなっています。

めっきで固着されます。

しかしながら突出し量を大きくしすぎてしまうとデメリッ
トも発生します。それは砥粒を保持する力も弱くなるため砥
粒が脱落し、結果として工具寿命の低下を招いてしまうこと

図7 電着ホイールの構造砥粒めっきです。グリットエースは、従来とは異なる強固な固着方法によって高い保持力を有し、高能率加工でも砥粒の脱落を抑え

突出し量
埋込み量

ることができます。

台金
秘 密

良好な表面粗さを可能とする

03 ［砥粒の配列間隔］
電着ホイールの切れ味は砥粒がめっきから高く突出しているほど良い傾向にあります。砥粒の突出し量が大きいと砥粒

通常、切れ味の良い研削工具は加工面の表面粗さが粗い傾がワークに食い込みやすく、切り屑の排出性もよくなるため、向にあります。サイクルタイムが許容される範囲内という前高い加工能率が得られます。図8はグリットエースと電着ホ

提では、ワークの送り速度や切込み速度を下げるなど加工条

イールの砥粒の突出し量を比較したものですが、グリットエー

件を変更することで、また、研削工具においては砥粒の粒度

｜ 25

ノリタケ
高い加工能率と加工表面粗さを両立させる新型研削工具

グリットエース

からの提案

を細かくすることで表面粗さは細かくなります。さらにグリッ一になるためです。グリットエースは、図10（a）に示すような

トエースにおいては、砥粒の配列間隔を任意に変更できる技

砥粒先端を揃えるツルーイング※という作業を施しており、ツ術を取り入れたことで、目標とする表面粗さへより柔軟に対

ルーイング前後の砥粒写真を図10（b）に示します。

応することができます（図9）。ただし、極端に表面粗さを追ツルーイング前には、矢印で示すひときわ高さの高い砥粒求してしまうと切れ味の低下つまり加工能率を犠牲にしてしが存在しています。これにツルーイングを行うことで、砥粒先まうため、そのバランスをとることも重要です。

端に欠けを発生させることなく、砥粒先端を揃えることができています。ただし、ツルーイングも過剰に行うと切れ味の低

図9 砥粒配列間隔と表面粗さの変化

下、つまり加工能率を犠牲にしてしまうためそのバランスをと➡
➡

➡

表面粗さRz
（μm）

➡

15

砥粒

砥粒

ることも重要です。

広がりを 見 せる市 場で の 採 用

105

グリットエースは高能率な切削加工によって加工されてい
0

0.9

1.2

1.5

砥粒配列間隔（mm）

る非鉄系材料分野に対して、高精度、高品位で加工する用途で広がりをみせています。例えば次のようなものがあります。

良好な表面粗さを可能とする

秘 密・アルミ材のエンジンブロック

04 ［ 砥 粒 の先 端 高さ］

・複合材のブレーキパッド

高精度な仕上げ面を研削初期から安定して得るためにもう・プラスチックのレンズ

・鋳鉄のコンプレッサー部品一つ重要な要素として、砥粒先端の高さがあります。先端の高さが不揃いであると、ワークへの切込み深さや負荷が不均
図10 ツルーイングの作業方法と砥粒状態の比較

率を落とすことなく、ワークの表面粗さや表面品位を向上させたい用途に有効であると考えられます。これからも、グリッ（a）ツルーイング作業方法の例
砥粒固着部

前述の用途以外でも、グリットエースは、切削加工の加工能

ツルーイング工具

トエースが、お客様の生産性向上のご要望に寄与できることを願っています。

グリット
エース
（b）
ツルーイング前後の砥粒写真
ツルーイング前

ツルーイング後

➡

200μm

26

200μm

04
注目の製品・技術ノリタケ
高い加工能率と加工表面粗さを両立させる新型研削工具

グリットエース

からの

提案

04
注目の製品・技術［注釈］※台金 ： 砥粒および砥粒層を固着させる金属※溶着 ： ワークが研削熱などの温度上昇によって溶けて、砥粒や研削砥石の表面に付着した状態※目詰まり ： 切り屑が砥石の気孔に詰まっている状態※ツルーイング ： 研削砥石の形状修正作業

［文献］
1 峠

直樹・野々下

2 井上

靖章・峠

Q
A
Q
A

哲也・井上

靖章：フライス工具, 特開2002-263937, 特許3485544.

直樹：ダイヤモンド単層固着ホイールによる精密研削加工, 日本機械学会九州支部地方講演会講演論文集,（2001）7.

台 金 の再利用は可能でしょうか？
申し訳ございません、
できません。

Q
A

複雑な形状（総型）は製造できますか ？
対応できない場合がありますので、詳細は担当営
業員にお問合せ下さい。

研 削 が難しい軟らかい材料の加 工 に適しますか？
砥粒の突出しが大きく切り屑の排出性が良いた
め研削が困難なアルミ、樹脂、ゴム等の軟らかい
材料の加工に適しています。

Q A
＆

｜ 27

悩み解決のヒントあり

01［著者］大山 紘史
工業機材事業本部 技術本部 商品開発部
ビトリファイドグループ

従来の一般A系砥石よりも良い砥石を使いたいができるだけコストを抑えたい
こんな 悩 み にはこの 製 品

一般A系砥粒最大のタフさを有するTA砥粒を用いた強み

ライフキングTA砥粒と砥粒の保持力に優れる専用ボンドを組み合わせることで、砥石の長寿命化を実現しながら、一般的な高寿命砥石で懸念されるドレス性にも優れる特長を兼ね備えた“ライフキング”を開発しました。

一般砥粒とセ ラミック砥 粒
それぞれの 悩 み

現在、A系砥粒の中で最も高性能とされているものはセラミック砥粒（セラミック砥粒の詳細はP.37を参照）です。セラミック砥粒を使用した研削砥石は、他のA系砥粒28

アルミナを主成分とするA系砥粒 ※を用いた研削砥石を使用したときと比べて、大幅な切れ味向上ができ、かつは、一般に鉄系材料を研削するために使用されます。昨砥石摩耗量も少なく非常に優れています。しかしながら、今、金属材料の進化とともに難削材が増え、さらに加工

セラミック砥粒では、お客様のコストメリットを出せない

能率や仕上面品質の高度化が進んだことから、研削砥石

ような場合には、WA砥粒やSH等の単結晶砥粒のようなは、より高性能な砥粒を用いたものが求められています。

一般A系砥粒をご使用頂くこともあります。しかし、高研悩み解決のライフキング

一般A系砥粒最大のタフさを有するTA砥粒を用いたライフキングの強み

削能率下は、従来の一般A系砥粒にとって過酷な状態でヒントあり

ドレス 間 隔 の 延 長あり、切れ味が維持しにくいので、研削焼けや面品位の悪化が起こり、ドレスが頻繁になります。よって、高研削能

ドレス間隔延長の有効性を検証した試験条件を表1

率下では、一般A系砥粒を使用した研削砥石においてもに、結果を図2、3に示します。図2は一般A系砥粒として切れ味が長く維持できる、よりタフな砥粒を用いた研削代表的な、WA砥粒、SH砥粒を使用したV35砥石と、ライ砥石が必要となります。

フキング( TA-VLK1)の研削性能位置を示しています。

表1 試験条件

市場対応型 研 削 砥 石
ライフキング の 誕 生

研削砥石
寸法

φ405×t25×φ127mm
TA -V L K1 ライフキング

ノリタケは一般A系砥粒の中で最もタフな「TA砥粒」

スペック

WA -V35と砥粒の保持力に優れる専用新ビトリファイドボンド（結合剤）「 VLK1」を組み合わせた研削砥石「ライフキン

SH -V35

ドレス条件

グ」の製品化に成功しました。ライフキングは、従来の単ドレッサ

結晶砥粒を用いた研削砥石に比べて切れ味の持続性がドレスリード

良く、研削性能に優れた研削砥石です。

切込み量

0.8LLドレッサ※

0.6mm /r.o.w
φ20μm /pass×5pass

TA砥粒のタフネスを図1に示します。タフネスとは砥

研削条件

粒のタフ※さを表しており、数値が大きいほどタフで耐

機械

円筒研削盤

研削方式

円筒研削（プランジ）

ワーク

SCM4 35 φ50×T10mm（焼入 HRc4 8）

砥石周速度

60m /sTA砥粒はタフネス値が大きく上回り、耐摩耗性に優れ

ワーク周速度

0.15m /s

る砥粒であることがわかります。

研削能率

2mm 3 /mm・s

摩耗性に優れる特性を意味します。ノリタケで使用している代表的なWA砥粒や単結晶砥粒SHと比較すると、続いてライフキングによってもたらされる期待効果を解説します。

図1 砥粒のタフネス値

10回転

研削液

水溶性：SEC-700（×50）

180

1.17

1.2
1.1

1.00

1.05

170
160

研削比（指数）

タフネス（指数）

スパークアウト

図2 砥石の研削性能位置

1.3

1.0

※

ライフキング（TA-VLK1）

150
140
130
120

40 ％高いSH-V35

110
90

0.8

WA

SH

TA

80
40

WA-V3530 ％低い

100

0.9

50

60

70

80

90

100

110

消費電力値（指数）

｜ 29

01

悩み解決のヒント

ライフキング

一般A系砥粒最大のタフさを有するTA砥粒を用いたライフキングの強みあり

硬度低下発生までの研削量（指数）図3 硬度低下発生までの研削量
2.0

35 ％多い

1.5

1.59

1.18
1.0

1.00

SH-V35よりも35%研削量が多く、研削焼けが抑制され

0.5

WA-V35

SH-V35

ライフキング（TA-VLK1）ている傾向にあります。

ライフキングは、SH-V35よりも消費電力値が30%低

従 来 の 一 般 A 系 砥 粒と同 等 のドレス 性

く、かつ研削比 ※が40%高く、研削性能に優れドレス間隔の延長が期待できます。研削後の砥石面を顕微鏡で観察した状態を図4に示します。上が斜光像で、下が直ドレス性に関して検証を行った結果を図5に示しま光像であり、直光像で白く光っている部分が砥粒の摩滅す。また、その時のドレス試験条件を表2に示し、図6に面です。一般的に砥粒のすり減りが生じると摩滅部分が示すような測定方法でドレッサの摩耗量を比較しまし多くなります。つまりドレス直後鋭利な状態であった砥

た。一般に、タフな砥粒ほどドレス時の消費電力値が増

粒切れ刃が劣化していることを意味しています。SH-V35

大し、ドレッサ摩耗量が多くなる傾向にあります。図5はとライフキングを比べると、ライフキングは白い部分の

一般A系砥粒を用いた砥石のドレス性試験の結果で、ド面積が少なく、摩滅が少ないことが観察されます。このレス比※と消費電力値をプロットしたものです。ライフキ

ことにより、ライフキングは砥粒切れ刃の維持ができてングは一般A系砥粒と同等な消費電力値とドレス比であおり、切れ味と耐摩耗性に優れることが分かります。

りドレス性が良好といえます。

図4 研削後の砥石面
SH-V35

ライフキング（TA-VLK1）

図5 ドレス試験結果（ドレス切込み回数200pass後）
優 140

斜光像

ドレス比（指数）

120
100

WA

80

SH

ライフキング（TA-VLK1）

60
40

直光像

20

劣

0

20

優

40

60

80

100

ドレス時の消費電力値（指数）

120

140

劣

図6 ドレッサの摩耗量測定方法

研削焼け の 抑 制
ドレッサ摩耗量

図3はワークの硬度低下が発生するまでの研削量を示しています。研削量が多いほど、研削熱によるワークの影
響が抑制されていることを示しています。ライフキングは
切れ刃の 維 持 性が 高いため摩 滅にしにくいことから

30

ダイヤモンド01

悩み解決の

一般A系砥粒最大のタフさを有するTA砥粒を用いたライフキングの強み

ライフキング

ヒントあり

01

コスト削減や加工時間削減など、良好な実績があります。

表2 ドレス試験条件

また、これら以外にも、歯車研削やリニアガイドレールな

研削盤

円筒研削盤

砥 石周 速 度

4 5 m /s

ドレッサ

円錐ポイントドレッサ

ドレスリード0.1m m /r.o.w

切 込 み量φ2 0μm /p a s s

総切 込 み 回 数

200pass

研削液

水 溶 性：S E C -70 0（×5 0）

ど、用途を選ばず様々なところで使用されています。本稿
1.0T先端 0.1R 60°をご覧になり、ライフキングをご検討いただく方々の、ご参考になれば幸いです。

ライフキング の 使 用 事 例［注釈］

これまで記してきた通り、従来の一般A系砥粒を使用※A系砥粒 ： アルミナ質の砥粒。アランダム(Alundum)のAからA系と呼ばれる。

した研削砥石よりも優位性のあるライフキングは、多く※タフ ： 砥粒が破砕し難いことのお客様にご使用いただいており、自動車、ベアリング、※ドレスリード ： ドレス時において、砥石1回転あたりのドレッサの送り量

工具、耐熱鋼といったところでドレス間隔の向上による※研削比 ： ワーク削除量÷砥石摩耗量※研削能率 ： 単位時間あたりに除去されるワークの断面積※ドレス比 ： 砥石削除量÷ドレッサ摩耗量

Q ドレス間隔は具体的にどれくらい延びますか？
A

加工条件やワーク材質によっても異なりますが、一般砥粒と比較して１．
３～２倍くらいに延びると想定しています。

Q 普通の砥石と同じ条件でドレスができますか？
A

一般的なA系砥石に近い条件でドレスを行うことができます。

［適用範囲と期待効果］
非金属材料

その他

無機材料
有機材料
（ガラス・セラミックス） （ゴム・プラスチック）

先端材料

金属材料
鉄系材料

非鉄系材料
（Alなど）

Q A＆●
サイクルタイム短縮

工具寿命向上

加工品質向上

作業性改善

●

●

●

●

環境配慮

｜ 31

悩み解決のヒントあり

02［著者］小野田 憲
工業機材事業本部 商品開発部
レジノイドグループ

切れ味不足によるドレス（目立て）作業を減らして生産性を向上させたい
削りにくい高硬度材、大型ワークの加工能率を向上させたい
こんな 悩 み にはこの 製 品

優れた切れ味によって生産性向上へ導く
両頭平面研削用砥石

フラッディ
生産性向上のご要望や高硬度・大型ワークでの切れ味不足に対応するため、特殊なボンド（結合剤）
を開発しノリタケにおける両頭平面研削用砥石の中で最も優れた切れ味持続性を備える“フラッディ”が誕生しました。

両頭平面研削の研削焼けや寸法精度の悪化による生産性低下の悩み
両頭平面研削は、対向する2枚の研削砥石でワークなどを挟み込みながら研削し、高い精度でワークの厚み寸法、平面度を得るために使用される加工方式です（図1左図1 研削方式の比較

両頭平面研削
研削砥石

円筒研削
研削箇所
面接触

ワーク

研削砥石

研削砥石

研削箇所
面接触

側）。一般的な円筒研削（図1右側）と異なり、研削砥石と

32

線接触

ワーク

断面

ワーク

ワークの接触面積が広いため、研削熱（加工により発生

・研削砥石とワークの接触面積が広い
・研削熱が多く発生し、放熱性も悪い

・研削砥石とワークの接触面積が小さい

する熱）が発生し易い研削方式になります。研削熱が過・研削焼け防止のため切れ味の良い研削砥石が必要・研削熱は少なく、放熱性が良い悩み解決のフラッディ

優れた切れ味によって生産性向上へ導く両頭平面研削用砥石

ヒント
あり

02

図2 研削焼け合わせたボンド（結合剤）であり、従来のノリタケの両頭
平面研削用砥石の中で最も切れ味持続性に優れた製品です（図3）。
Ｂ：鋭利な砥粒を選択的に維持
両頭平面研削用砥石は砥粒先端部が摩滅摩耗し易く剰に発生するとワーク表層部に研削焼け（図2）が生じ、（図4上）、
この状態で加工を続けると部品表層の研削焼け

品質低下に繋がります。また、砥粒が摩耗し易い研削方

や削り残しなどの不良が発生します。
フラッディは特殊ボ式でもあるため、切れ味低下によるワーク精度悪化も起ンドを採用したことで、従来汎用フェノール砥石（以下従

こり易いです。

来製品と表現します）に比べると鋭利な砥粒を選択的に残研削焼けやワーク精度不良が発生する場合、研削砥石

し、摩滅摩耗した砥粒を脱落させ易い特徴を持ちます（図の切れ味を回復させるためドレス（目立て）作業を行いま4下）。鋭利な砥粒のみで加工を行うため、研削焼け、平面

すが、このドレス作業の頻度が増加するほど生産性の低

度不良、
外観不良
（光沢）
など不良の改善が期待できます。

下が起こります。
これらの問題に加えて、近年のワーク材質高硬度化（特殊熱処理品の増加）の流れ、大型部品の増加、更なる

図4 砥粒状態（イメージ）
従来製品

ワーク

（汎用フェノール）

生産性向上のご要望などもあり、これまでよりも切れ味

研削熱高い

砥粒
気孔材

持続性の良い研削砥石が求められています。

ボンド

お客様からの“もっと切れ味持続性の良い砥石を！”という声に応えるべく、“フラッディ”を開発しました。

フラッディ

ワーク
研削熱低い

砥粒

フラッディの 特 長と性 能

摩滅砥粒
が脱落

気孔材

ボンド

1優れた切れ味持続性
A：フラッディの性能位置付け

Ｃ：研削抵抗の減少と焼け発生率の改善

フラッディは熱処理品の高硬度大型部品（ベアリング等）

フラッディの消費電力値（研削抵抗）、研削焼け発生本や、加工中の研削抵抗の増加により変形しやすい薄肉部品数を評価したところ、1400本のワークを連続加工した後（ピストンリング等）の加工用に開発しました。

でも研削焼けは全く発生せず、消費電力値は従来製品の前述の加工用途に最も適した特殊樹脂、気孔材を組み約50％と大幅に減少させることができました
（図5、
表1）
。
図5 試験結果1

汎用フェノールボンド
B05シリーズ
生材用ボンドYPSシリーズ

50％低減

18

消費電力値（kW）

耐摩耗性

研削砥石に対する要求性能

切れ味持続性20

焼入材・
大型部品用ボンド
フラッディ

16
14
12
10
8
6
4

生材
ベアリング

生・調質材
コンロッド

焼入・小径
ベアリング
ワーク

ピストン
リング

焼入・大型
ベアリング

2
0

従来製品

フラッディ

30

研削焼け発生本数（個）図3 ノリタケ両頭平面研削用砥石の性能位置づけ

25

25

焼け無し

従来製品

フラッディ

20
15
10

0

5
0

｜ 33

悩み解決の

表1 試験条件1

図7 薄肉ワーク変形の加工方式

研削盤

両頭平面研削盤

研削方式

立 軸 キャリア 方 式

砥石寸法

φ5 8 5×t 6 5×φ19 5 m m

ワーク

リング径Φ5 0 m m
S U J2 焼 入材

取り代

0. 2 m m（両 面）

ヒント

フラッディ

優れた切れ味によって生産性向上へ導く両頭平面研削用砥石

あり

図8 薄肉ワークの変形と割れ

衝撃

割れ

厚み数mm

上研 削砥石

正常形

変形不良

ワーク
下研削砥石

入口

出口

・砥石交換頻度の減少による生産性向上

連続加工後の砥石面状態において、フラッディは従来

・ドレッサ摩耗量の減少による工具費用の削減

製品に対して砥粒突出しが高く、鋭利な砥粒が多く存在していることも確認できます（図6）。これまでの様な切れ

2衝撃を吸収することによりワークの変形を防止

味不足による生産性低下に悩むことなく、良好な切れ味を維持することができます。

両頭平面研削では厚さ数mmの薄肉ベアリングやピ
ストンリングの端面を加工するケースがあります（図7）。

図6 連続加工後の砥石面状態
フラッディ

従来製品

この様な薄肉ワークは加工中の切れ味低下による研削抵抗の増加や、最外周部における研削砥石との衝撃によりワークの変形不良（折れ、曲がり、割れ）が発生しま
高全体的に目潰れ・平滑

高

鋭利な砥粒が多い

す（図8）。
フラッディは切れ味持続性が良いため、加工中の研削

低低3Dマップ図抵抗の増加による部品の変形不良が発生しにくい傾向
3Dマップ図にあります。更に従来製品に比べて砥石曲げ弾性率がD：ドレス頻度減少による生産性向上と工具費用削減

約20％低く（図9）、柔軟でソフトである特徴によって研

フラッディは切れ味持続性に優れるため、従来製品と削砥石最外周側におけるワークとの衝撃を緩和し、ワー

比べてドレス（目立て）頻度を低減させることができま

クの変形不良を軽減することができます。

す。ドレス頻度減少により、下記項目の様な生産性の向表2の試験条件2でピストンリングを模擬した薄肉リ

上、工具コストの削減が期待できます。

ング状ワークを評価したところ、ワーク1000本の連続・ドレス作業に使っていた時間が削減でき、加工において、従来製品では発生していたワーク折れ変生産性が向上

形不良がなくなる結果（図10）が得られました。実際の・ドレスによる砥石削除量が減少し、ピストンリング生産においても変形不良率の大幅な低砥石寿命が向上 ＝ 工具費用の削減

砥石曲げ弾性率（指数）

120

80
60
40
20
0

34

図10 試験結果2

20％低下

100

下、作業性の改善が期待できます。

180

ワーク折れ発生数（個）

図9 砥石曲げ弾性率

160

163

フラッディ

表2 試験条件2

折れなし

140
120
100
80

研削盤

両頭平面研削盤

研削方式

立 軸 キャリア 方 式

砥 石寸 法

φ5 8 5×t 6 5×φ19 5 m m

ワーク

リング F C 材
φ10 0 m m×t1m m

取り代

0.1m m

60
40
20

従来製品

02

0

従来製品

0

フラッディ

悩み解決の優れた切れ味によって生産性向上へ導く両頭平面研削用砥石

ピストンリング（ＦＣ・ＦＣＤ材）

研削方式

研削性能と効果

項目

あり

02

内容

センタースルー方式

・ワーク変形、研削焼け発生率が約50％減少
・ドレス頻度が半減し、砥石寿命1.7倍向上

ワーク寸法 φ100mm付近の大径ワーク、テーパーベアリング大端側

センタースルー方式

・研削焼け、幅不同発生率が約50％減少
・ドレス頻度が半減し、砥石寿命1.5倍向上

ワーク材質

ベアリング
キャリア方式（ＳＵＪ２焼入）
φ70～200mm

コンロッド（生材・調質材）

ヒント

表4 フラッディの性能が発揮されやすい条件

表3 フラッディ良好事例
ワーク（材質）フラッディ

・上下面の取り代バランスの改善、幅不同が半減
・ドレス頻度が半減し、砥石寿命2倍向上

砥石アライメントが平行なインフィード方式
研削方式

インフィード方式

・研削異音の解消
・ワーク送り速度2倍でも研削焼けなく加工可能

インフィード方式

・消費電力値が約30％減少、幅不同が約30％改善
・ドレス頻度が約25％減少

良好事例と効 果 的 な 加 工 条 件

ベアリング熱処理品など硬度が硬く、
砥粒が目潰れし易い材質

加工不具合

大径ワークの加工が多く、ワーク滞留が起こり易いセンタースルー方式
研削焼け、幅不同、薄肉部品の変形、光沢（表面粗さ細め）、加工中の消費電力値が高い

Q セラミック砥粒でも製造は可能でしょうか？
A

フラッディの市場良好事例としては表3の様に、ピスト製造可能です。

ンリングにおいて変形不具合減少、テーパーベアリングにおいて切れ味向上による研削焼け減少、加工精度の安Q 加工工数の削減にはつながりますか？
A

定化など多数得られています。フラッディは性能が発揮されやすい使用条件の一例として表4のような場合が考従来のパス回数を削減できる可能性がありますので、工数削減に寄与できると考えています。

えられ、お客様の生産性向上や工具費用削減に貢献できることを願っています。

Q 向かないワークはありますでしょうか？
A

極端にサイズの小さいワーク（φ5mm程度以下）
はワークで研削砥石の摩耗が多くなり、効果が出難いと考えています。

Q A＆［適用範囲と期待効果］
非金属材料

その他

無機材料
有機材料
（ガラス・セラミックス） （ゴム・プラスチック）

先端材料

金属材料
鉄系材料

非鉄系材料
（Alなど）●●

サイクルタイム短縮

工具寿命向上

加工品質向上

作業性改善

●

●

●

●

環境配慮

｜ 35

悩み解決のヒントあり

03［著者］川本 英人
工業機材事業本部 技術本部 商品開発部
レジノイドグループ

生産性は維持したまま生産が忙しく

工具費用を抑えたい

加工能率を上げたい
ワークの外観品位を向上させ不良の削減
品質を向上させたい
こんな 悩 み にはこの 製 品

高品質な鋼板の製造工程に欠かせない
ロール研削砥石
高性能ロール研削用セラミック砥粒レジノイド砥石

CXEシリーズ

圧延ロール研削砥石における高能率化や高寿命化などのご要望へ柔軟に対応するために、ノリタケでは新セラミック砥粒を採用し、最適な砥粒配合とボンドの選択が可能なレジロール砥石CXEシリーズを開発しました。

要求を解 決する 難しさ

ル研削砥石に求められる市場からの要求は様々であり、市場の動向によっても都度変化していきます。

鉄の生産工程には、高温のスラブとよばれる鋼片を帯状の鋼板に薄くひきのばす熱間圧延と呼ばれる工程が

図1 熱間圧延工程イメージ図あります（図1）。この工程はロールを用いて実施してお

前段り、圧延を繰り返し続けていくと、ロールが摩耗してい

36

後段

研削砥石

スラブ
（鋼片）

くため、途中でロール形状の修正が必要となります。その際用いられるのが、ロール研削砥石です（図2）。ロー

図2 ロール研削状況

粗圧延

ワークロール

仕上げ圧延
ロール

悩み解決のCXEシリーズ

高品質な鋼板の生産性向上に欠かせない、ロール研削砥石

ご要求の一例として以下の事柄が挙げられます。

ヒント
あり

03

2CXE砥石の特長
CXE砥粒は従来のセラミック砥粒と比較して、結晶が①生産性は維持したまま、工具費用を抑えたい→ コスト削減②生産量が増えたため加工能率をアップさせたい→ 生産性向上③ワーク外観品位を向上し不良率を低下させたい→ 加工品質向上

より微小で均一な構造をしており、従来セラミック砥粒よりも細かく破砕するため、切れ味持続性に優れる砥粒です（図5）。また、緻密で硬度も高いため、砥石寿命向上の効果も期待できます（図6）。

この分野におけるワーク外観品位とは単に表面粗さ

この砥粒と専用ボンド38XXシリーズ
（図7）
を組み合わ

を示しているのではなく、スクラッチやびびりといったせることで、
砥粒の性能を最大限に引き出し、研削比向上、

項目が挙げられます（図3）。

研削能率向上が期待できる研削砥石がCXE砥石です。

図3 ロール面不具合例

破砕

スクラッチ

図6 砥粒硬度比較
破砕

ビッカース硬度（指数）図5 砥粒イメージ図

硬 120
100
80
60
40
20
0

軟

びびり
従来セラミック砥粒

CXE砥粒

図7 CXE砥石

38XXボンドの特長

従来
セラミック砥粒

CXE砥粒

しかしながら、これら全てを満たすことは想像以上に難しいのが現実です。

良

3822

そのためノリタケでは、お客様のご要求に対応できるよ

3817

寿命

う、
バリエーションを備えたCXEシリーズを開発しました。

3802

セラミックC XE 砥 石 の 秘 密悪悪びびり・使用感良

1セラミック砥石とは？
セラミック砥石とは、図4下に示すような一般砥石と違

CX E砥 石 の 効 果

い、微小破砕することで自生発刃を起こすセラミック砥粒を用いた研削砥石のことであり、一般砥石に比べて高能

従来セラミック砥石とCXE砥石の性能比較を実施いた率、高寿命化が可能になります。

しました。試験条件を表1に示します。

図4 セラミック砥粒の研削メカニズム

表1 試験条件条 件

セラミック砥石

砥粒が微小結晶の集合体
摩擦摩耗 溶着

溶着が成長しない

ドレス後

一般砥石

ドレス後

微小破砕

研削後

摩擦摩耗 溶着

大破砕

脱落
研削後

研削盤

円筒研削盤

研削方式

トラバース方 式

研削液

水溶性

ワーク

ハイス（H R C 61）

ワーク 寸 法

φ110×L19 0 m m

砥 石寸 法

φ370×t 2 0×φ127m m

砥 石スペック・従 来セラミック砥石
・C X E 砥石（3 817ボンド）｜ 37

悩み解決のCXEシリーズ

高品質な鋼板の生産性向上に欠かせない、ロール研削砥石

ヒントあり

図8 試験結果
研削能率

研削比（指数）100

研削能率（指数）148150

スクラッチ数

高 200

100

50

多 120

136

150

100

100

50

スクラッチ数（指数）

高 200

100

表面粗さ
粗 200

100

80

44

60
40

表面粗さ（指数）

研削比

131

150

100

100

50

20

低

0

従来
CXE砥石
セラミック
砥石 （3817ボンド）

低

0

従来
CXE砥石
セラミック
砥石 （3817ボンド）

少

0

従来
CXE砥石
セラミック
砥石 （3817ボンド）

細

0

従来
CXE砥石
セラミック
砥石 （3817ボンド）

研削性能比較の結果を、図8に示します。

と、CXE砥石の適する用途としては、図1に示した粗圧延

従来のセラミック砥石と比較して、CXE砥石は研削比のワークロールや仕上げ圧延の前段ワークロール研削は48％向上、研削能率は36％向上し、飛躍的に生産性がに最も適していると考えられます。また、実際にご使用い向上する結果となっています。
これは砥粒がより細かく破

ただいたお客様の加工条件下でも、従来のセラミック砥

砕するため、切れ刃が多く切れ味に優れ、また大きな脱落石と比較して、1.5倍～2.0倍程度性能向上し、良好な結がないため、砥石摩耗量も少なくなることによる効果で果が得られています。

す。研削後の砥石面状態を比較すると、従来セラミックよ
りもCXE砥石のほうが作用面積は少なく、作用砥粒数は

図10 研削後のワーク観察
従来セラミック砥石

CXE砥石

多い結果となっています
（図9、
表2）
。
スクラッチにおいても従来セラミック砥石よりも少な
く約56％低減しており、これも細かく破砕することでス
クラッチがつきにくくなっている効果によるものですスクラッチ（図10）。
ただし、切れ味が良い分、従来砥石よりも表面粗さが粗

お 客 様 のご 要 求 はどこに あ る ？

くなる結果となりました。
これらの結果から、表面粗さが粗くなる点を考慮する

CXE砥石は、前述に示すように従来のセラミック砥石
から大幅に性能向上が可能ですが、必ずしもすべてのお図9 研削後の砥石面状態
従来セラミック砥石

客様が高性能なものを求めているかというと一概にそう

CXE砥石

とは言い切れません。従来の研削砥石の性能でもっと安価なもの、もしくは生産に応じてもっと高能率なものなど
いろいろな要求があり、その時の市場の動向によっても変化していくと考えられます。
これらに対して柔軟に対応するため、セラミック砥粒の配合比を変えて、CXEY（セラミック砥粒少）、CXE（標準）、CXEZ（セラミック砥粒多）の3種類をCXEシリーズ

表2 研削後の作用面積、作用砥粒数
作用面積【指数】

作用砥粒数【指数】

従来セラミック砥石

10 0

10 0

CXE砥石

93

113

として取り揃えました。
それぞれの研削性能比較としては、下記の図11に示します。
（研削条件は表1と同様）

38

03

悩み解決のCXEシリーズ

高品質な鋼板の生産性向上に欠かせない、ロール研削砥石

ヒント
あり

03

図11 試験結果

100

100

163

148

109

150

50

低

0

CXEY
砥石

従来セラミック砥石CXE砥石

スクラッチ数（指数）

高 200

100

110

従来セラミック
砥石

CXEY
砥石

150
100

151

136

50

低

CXEZ
砥石

スクラッチ数

0

CXE
砥石

CXEZ
砥石

131

144

CXE
砥石

CXEZ
砥石

表面粗さ

多 150

100

100

64

50

少

研削能率（指数）

研削能率

高 200

0

CXEY
砥石

従来セラミック
砥石

44

47

CXE
砥石

CXEZ
砥石

表面粗さ（指数）

研削比（指数）

研削比

粗 200
150

100

89

従来セラミック
砥石

CXEY
砥石

100
50

細

0

※CXEシリーズは全て3817ボンド使用

結果として、
CXEシリーズのCXE Y、CXE、CXEZのそれぞれは、

Q CXEYでどの程度加工コストが従来セラミックに対して特徴的な性能が得られるので、低減できるのでしょうか？

A

表3のようにお客様のいろいろなご要求に対応可能ではないかと考えています。
表3 ご要求に対するCXEシリーズの適合表
お客様のご要求②期待できるのでしょうか？

CXE Y

面品位の厳しい仕上げ圧延用ロールの表面粗さを向上したい③ 現状から研削能率、研削比を向上させたい④ 研削砥石の交換頻度を低減したい⑤ 事故ロールの突発的な研削や大幅に生産能力を向上させたい

加工コスト低減が期待できます。

Q CXEでどの程度性能向上が

適合研削砥石現状から研削性能を維持したまま、①
原単価を低減したい

実績から従来セラミックに対して10～20％程度のA実績から従来セラミックに対して1.5～2倍程度の寿命延長が期待できます。

CXE

Q この製品の一番の特長は

CXE Z

どのような点でしょうか？

A

CXEシリーズにより、多くのお客様の困りごとの解決の一助となることを期待しています。

砥粒がとても細かく破砕するので、良好な切れ味が持続する点です。

Q A＆［適用範囲と期待効果］
非金属材料

その他

無機材料
有機材料
（ガラス・セラミックス） （ゴム・プラスチック）

先端材料

金属材料
鉄系材料

非鉄系材料
（Alなど）●
サイクルタイム短縮

工具寿命向上

加工品質向上

作業性改善

●

●

●

●

環境配慮

｜ 39

悩み解決のヒントあり

04［著者］三井 剛
工業機材事業本部 技術本部 商品開発部
メタルレジグループ

耐用に優れるメタルホイールを
レジンホイールのように簡単に

ツルーイング、
ドレスを行って使用したい
こんな 悩 み にはこの 製 品

ここまでツルーイング、
ドレスが簡単なメタルホイールがかつてあっただろうか？

MDLホイール
超硬等の難削材の研削における高能率化対応と使いやすさ（ツルーイング、
ドレス性）に対して、
メタルホイールとレジンホイール双方の長所を併せ持つ“MDLホイール”を開発しました。

メタルホイール の得意分野と苦 手 分 野とは ？
ボンド（結合剤）に金属を使用しているメタルホイール
は、以下のような特徴をもっています。
①高強度高強度のため、砥粒保持力が強い②耐摩耗性が高く、切粉によりボンドが後退し難い③熱影響に強く、高負荷時でも高強度を維持

40

このような特徴から、特にシリコンやガラスといった、高脆性材料の分野に対して、メタルホイールは優れた研削性能を発揮することができます。
その一方で、切削工具等に使用されるメタルホイール
は、難削材と呼ばれる超硬等の分野に対して切れ味の確保ができない問題が発生します。また、研削性能に大きな影響を与えるツルーイング、ドレスが非常に困難で、簡易な設備で行うことができません。さらに、設備上の問題

悩み解決の

ここまでツルーイング、ドレスが簡単なメタルホイールがかつてあっただろうか？

をクリアしても、十分なドレスを行うためにはレジンホ
イールの5～10倍のドレス量や時間を必要とする場合も

MDLホイール

ヒント
あり

04

メタル ホイール の革 命 児『 M D L ホイール 』の 誕 生あります。これらの問題が、メタルホイールの使用を断念する原因となっています。

ノリタケは、「レジンホイール並みにツルーイングやド近年、その問題を解決すべく、ボンド強度の低いメタル

レスがし易く、砥粒が突出したまま高い切れ味を持続さ

ホイールが市場に現れていますが、レジンホイールと同じせることが可能」であり、「 メタルホイール本来の高い砥

ツルーイング性とドレス性で使用できるものはなく、難削

粒保持力を有し、形状維持性に優れる」という特徴を兼材の超硬を加工する分野には広く展開できていません。

ね備えた革命的なメタルホイール『MDLホイール』
を開発
しました。
従来のメタルホイールでは、ワークにボンドが接高品位も高能率加工も実現したい

触し研削焼けが発生してしまう状況でも、
MDLホイールはボンドが摩耗して砥粒の突出しが持続する特性をもち、加工抵抗の低減、研削焼けの抑制が可能になります。さら超硬を原材料とする製品に、自動車や航空機分野に使に、レジンホイールよりも形状維持性に優れながらも、ツ用されるドリルやエンドミルなどの切削工具があります。

ルーイング、ドレスが実施しやすくなるという要求も達成

切削工具を使用する加工工程の高精度化やコスト低減のしています。

動きに伴い、切削工具に対しても「高品位化」および「加工表1に示すMDLホイールと従来レジンホイールの各種

時間の短縮」によるコスト低減が重要な課題となってい性能を下記1～3の内容で比較することでその特徴を

ます。

示します。

加工時間の短縮に対しては、切込み量やワークの送り速 度を増加させる方策がとられますが、ホイール の摩耗量の増加と形状崩れが生じやすく、加工される切表1 試験ホイールスペック

SDC325 N 100 B(レジンホイール)
SD325 L 60 MDL(MDLホイール)寸法

φ150×3 Umm

削工具の加工品位を維持、向上させることが困難となります。その一方で、切削工具の高品位化に対しても使1ツルーイング性の比較用するホイールの形状維持性が高いことが重要となり

ツルーイング性が高いほど、形状修正が容易であるとます。しかしレジンダイヤホイールは加工時間の短 縮言えます。MDLホイールのツルーイング性を評価するたに対する研削能率の向上や高品位化に対する形状 維

めに、表2の条件にてツルーイングを行った結果を図1に持性の向上と言った要求の達成が困難となる場合が出

示します。

てきます。

図1の結果より、MDLホイールはレジンホイールの3.5倍のホイール除去量であり、レジンホイール以上の優れたツルーイング性を示したことから、形状修正し易い特徴を有することがわかります。

｜ 41

悩み解決のMDLホイール

ここまでツルーイング、ドレスが簡単なメタルホイールがかつてあっただろうか？

ツルーイング装置

ブレーキツルーアー

ドレス方法

一般砥石研削法※

ホイール周速度7.5m/s

ホイール周速度7.5m/s

切込み量0.01mm/pass×50pass

切込み量1mm/pass×1pass

一般砥石GC220HV(寸法 φ80×T20mm)

ホイール除去量（μm）

図1 ツルーイング時のホイール除去量比較
400

ドレッサ

一般砥石WA220HV(寸法 125 L×10 W mm）

図2 ドレス後のホイール面状態比較

レジンホイール

3.5倍

300

あり

表3 ドレス条件

表2 ツルーイング条件

ドレッサ

ヒント

突出し14μm

200
100
0

レジンホイール

MDLホイール

2ドレス性の比較

MDL ホイール
突出し25μm

砥粒突出し高さが不十分な状況でホイールを使用すると、切れ味が悪いため研削焼けの発生が懸念されます。
ドレス性が高いほど、使用前の砥粒突出し高さ確保が容易であると言えます。
MDLホイールのドレス性を評価するために、前述のホイールを表3の条件にてドレスを行い、砥粒突出し高さの評価を行いました。
図2のドレス後のホイール面状態から、MDLホイールは

3平面研削盤での高速送り(目立て有)の比較

レジンホイールより砥粒突出し高さがあり、ドレス性が高

超硬ドリル、エンドミルの主溝加工を想定し、平面研

いことがわかります。つまり、MDLホイールは従来のレン削盤を用いた超硬のクリープフィード研削を行いました。

ジホイールと同様のドレス条件で使用可能です。

試験前の砥粒突出し高さは共に25μmに揃えています。
試験条件を表4に、研削性能の結果を図3、4に示します。
図3、4の結果よりMDLホイールはレジンホイールに比べ消費電力値が低く、さらにホイール摩耗量が1/8以下を達成しました。このことから、MDLホイールは、切れ味に優れながらも高寿命であることがわかります。

4204

悩み解決のMDLホイール

ここまでツルーイング、ドレスが簡単なメタルホイールがかつてあっただろうか？

MDLホイール の 加 工 事 例
MDLホイールを用い、工具研削盤にて実際に超硬エンドミルの主溝加工を行いました。比較対照として耐熱性の高いポリイミドレジンホイールを併記します。ただし、MDLホイールは砥粒の沈み込みが無いことから、仕上げ
面品位を同等にするためMDLホイールの粒度400番に対し、ポリイミドレジンホイールは粒度270番を選定して

ヒント
あり

04

表4 試験条件
研削方式

湿式クリープフィード研削

ワーク

微粒子超硬 (寸法 100 L×50 W mm）

ホイール 周 速 度

25m/s

テ ーブル 速 度

150mm/min

切 込 み量2mm/pass

総加工溝数

48溝

研削液

水溶性（N70TCS 50倍希釈）います。
実施例をご紹介します（実施例：表5、研削状況：図5、図3 高速送り（目立て有）の消費電力比較

研削後のエンドミル：図6、消費電力値とホイール摩耗量：4

図7、表面粗さ：図8、ワーク刃先のチッピング：図9、研削

従来のポリイミドレジンホイールではホイール面に溶着が発生し、連続研削ができない条件においてもMDL

3

消費電力値（kW）

後のホイール面状態：図10）。

21レンジホイール

ホイールは安定して研削を行うことができました。また、

MDLホイール

加工面品位もポリイミドレジンホイールに比べ優れた結

0

0

10

20

30

40

50

40

50

加工溝数（溝）果となり、大幅な生産性向上とコスト低減が可能になります。

図4 高速送り(目立て有）の摩耗量比較
100

レンジホイール

MDLホイール

ホイール摩耗量（μm）

80

60

40

20

0

0

10

20

30

加工溝数（溝）｜ 43

悩み解決のMDLホイール

ここまでツルーイング、ドレスが簡単なメタルホイールがかつてあっただろうか？

ヒントあり

表5 実施例
SDC270 N 100 B（ポリイミドレジンホイール）スペック

SD400 L 60 MDL（MDLホイール）

ホイール寸法

φ125×10 Umm

研削盤

工具研削盤(18kW)

ワーク

微粒子超硬(φ20L×220Ｌmm)12枚刃

ホイール周速度

20m/s

切込み量

3mm/pass

軸方向送り速度70mm/minドレス砥石

一般砥石WA220HV

研削液

不水溶性

3０×25×5mm

図5 研削状況

図6 研削後のエンドミル

MDLホイール

主軸エンドミル

図7 消費電力値と摩耗量

図8 表面粗さ

60
10

50
40

8溝目で研削焼け発生

30

5

20

MDLホイール

ポリイミドレジンホイール
表面粗さR a（μm）

70

消費電力値（kW）

0.8

80

ホイール摩耗量（μm）

15

8溝目で研削焼け発生

0.6

0.4

0.2

10
0

ポリイミドレジンホイール

MDLホイール

図9 ワーク刃先のチッピング
ポリイミドレジンホイール
チッピング 14.4μm

0

0

0

2

6

加工溝数
（溝）

8

10

図10 研削後のホイール面状態
M D L ホイール

ポリイミドレジンホイール

チッピング 3.5μm

溶着

44

4

M D L ホイール

1204

悩み解決のMDLホイール

ここまでツルーイング、ドレスが簡単なメタルホイールがかつてあっただろうか？

不可能を可 能 にする
挑戦は永遠にヒントあり

04

Q レジンホイールに比べて本稿では、メタルホイールとレジンホイール双方の良好な特徴を併せ持つ、新しいメタルホイールについてご紹

表面粗さは粗くなりませんか？

A

スペック調整によって表面粗さ、チッピング対策等対応可能です。

介しました。開発した新メタルホイールを用いることで、従来技術では達成が困難であった「切れ味」と「寿命」の両立が可能となりました。

Q ハイス工具に対しては、適応可能でしょうか？
A
ハイス工具に対しては、スチールマイスターという製品

一見、越えることが不可能に思える壁があっても、挑戦がありますので、詳しくはノリタケへお問い合わせください。

し続けることでいつか乗り越えることができると考えます。ノリタケはこれからもお客様からの声に応えるため、新しい超砥粒ホイールの開発、加工技術の構築に取り組

Q 乾式加工に使えますか？
A

申し訳ございません、MDLホイールは湿式専用ですの

んでいきます。

で乾式加工には使用しないでください。

Q ドレスを入れずに使用できますか？
A

ドレスを入れずに使用できません。必ずドレスを行って
ください。
しかし、
レジンと同様なドレス性であるため容易にドレスができます。

Q A
＆

［注釈］
※主溝 ： ドリル、エンドミルの溝部（ドリル、エンドミルで加工したときに生じる切り屑を排出するために設けられた溝）（参考：図6）※一般砥石研削法 ： 一般砥石をドレッサとし、ホイール面をドレスする
方法［適用範囲と期待効果］
非金属材料

その他

無機材料
有機材料
（ガラス・セラミックス） （ゴム・プラスチック）

先端材料

金属材料
鉄系材料

非鉄系材料
（Alなど）●
サイクルタイム短縮●

工具寿命向上

加工品質向上

作業性改善

●

●

環境配慮

｜ 45

悩み解決のヒントあり

05［著者］松尾 秀平
工業機材事業本部 技術本部 商品開発部
メタルレジグループ

天然単石ドレッサを使っているが、ドレス性能や寿命、修理回数がばらついて管理に困っている
こんな 悩 み にはこの 製 品

ドレッサの性能・寿命を安定化！
『大粒』人造ダイヤモンドを用いた新ドレッサ
人造単石ドレッサ

Gシャープ“Gシャープ”はサイズと形状が整った高品位の人造ダイヤモンドを採用し、研磨仕上げによる先端部形状の均一化によって研削砥石の切れ味を最大限に引き出します。

天然単石ドレッサ の 課 題
研削砥石を用いた研削加工で適切な加工精度およびるドレッサを用います。つまりドレッサは研削加工において、任意の加工品質を安定して得るために不可欠な工具です。

加工能率を維持するためには、研削砥石状態を適宜修正

単石ドレッサは、過去より天然ダイヤモンドが広く使する必要があります。具体的には、研削砥石表面の目こ用されています（図1）。ドレッサは研削砥石に切れ刃をぼれや目詰り、目潰れした砥粒を除去して、砥粒に新し

図1 天然単石ドレッサ

い切れ刃を創生する『ドレス』作業、研削砥石の外周加工
面を軸中心に対して同心に成形する『ツルーイング』作
業があります。これらの作業にはダイヤモンド工具であ46

天然ダイヤモンド合金

悩み解決のドレッサの性能・寿命を安定化！『大粒』人造ダイヤモンドを用いた新ドレッサ

人造単石ドレッサ Gシャープ

ヒント
あり

05

図3 天然単石ドレッサ用の天然ダイヤモンド
良 品

不良品
クラック

創生する作業に用いるため、ドレッサ自体のダイヤモン

ため、ドレスした研削砥石の加工精度が悪化します。こド先端も鋭利な形状が求められます。そのため、単石ドのように、天然単石ドレッサは天然ダイヤモンドの品質

レッサは使用に伴い先端部が摩耗して平滑になると、新によって製品毎に寿命や性能がばらつくといった工具管品への取り替えやメーカーでのダイヤモンド埋め替え修

理上の問題があります。特に近年、顧客市場では工具品理を行うことで、残っている鋭利な頂点を再利用します

質の安定化の要求が高まっていることから、この問題が（図2）。この修理方法をくり返すには、単石ドレッサに用より顕著になりつつあります。

いる天然ダイヤモンドは、鋭利な頂点を多く有し、かつ内部にクラックや不純物を内包しない大粒なものが適問題解決のカギは人造ダイヤモンド

しています。
天 然ダイヤモンドを使った単石ドレッサの品質（性図2 天然単石ドレッサの修理方法※使用に伴い摩耗した頂点Aから、埋設していた鋭利な頂点Bへ埋めかえ
修理前

使用摩耗部分

モンドの品質に起因するため、品質が安定する人造ダイ
ヤモンドへの切替えにより解決が期待できます。1940

A

天然ダイヤモンド能、寿命、修理回数）が不安定である問題は天然ダイヤ

年代頃、人造ダイヤモンドの合成技術が実用化されるとD
B
使用ポイント部Cともにダイヤモンド工具は人造ダイヤモンドに切替えが始まりました。しかし、人造単石ドレッサが国内で実用修理後化されたのは1980年代頃からであり、ドレッサの人造B

ダイヤモンドへの切替えの歴史は比較的浅いです。これA

は、ダイヤモンドホイールでは数μmから数百μmサイズ
C
Dのダイヤモンドを用いるのに対して、ドレッサはmmサ
イズと比較的大きいダイヤモンドが必要であり、人造ダ
イヤモンドの合成技術の進歩に準じて実用化されたのしかし、天然ダイヤモンドはサイズや形状にばらつき

が理由の１つです。なお、実用化された人造単石ドレッ

があり、クラックや不純物を内包するものが多くありま

サの多くは、角柱形状の人造ダイヤモンドが一般的に用す（図3）。小さく鋭利な頂点の少ない天然ダイヤモンド

いられてきました。一方、近年では合成技術のさらなるは修理可能回数が少なく、クラックや不純物がある天然発展により、従来の角柱形状より大きな粒形状の人造ダ

ダイヤモンドは製品使用途中にドレス性が悪化しやすい

イヤモンドが市場化されています。

｜ 47

悩み解決の人造単石ドレッサ Gシャープ

ドレッサの性能・寿命を安定化！『大粒』人造ダイヤモンドを用いた新ドレッサ

ヒントあり

図4 Gシャープ
研磨仕上した先端

人造ダイヤモンド

安定品質 へ の 挑 戦 、
人造単石ドレッサ『 Gシャープ 』

表1 ドレス試験条件
研削盤

円筒研削盤

研削方式

円筒研削

砥石スペックCXZ 60 K 8 V104

却まで、製品ロットの違いで大きなばらつきがないことで

砥石寸法

φ405×75T×127H mm

す。Gシャープの開発にあたっては、市場要求を達成でき

砥石周速度

45m/s

研削液

水溶性 SEC-700（×50）

ドレスリード

0.1mm/r.o.w

ドレス切込み量

半径10μm/pass

ドレッサに対する市場要求は、製品性能が新品から廃るように原材料および設計を検討しています。
ドレッサの製品性能が変化する要因としては、ダイヤ
モンド部のクラックやカケ、内部不純物の露出といった
ダイヤモンドに起因する点が多くあります。Gシャープで

図5 天然単石ドレッサとGシャープ（新品・修理品）のドレス試験結果
140

はこれらの要因を排除するために、クラックやカケが発ラック、カケを内包しないダイヤモンドのみを選別して、高品質なダイヤモンドのみを製品に利用しています。また、使用初期の製品性能を安定化させるためにダイヤモ
ンド先端部に研磨仕上げを行い（図4）、先端部形状を120

試験結果（指標）

生しにくい形状のダイヤモンドを採用して、不純物やク

100
80
60
40
20

天然単石ドレッサ
Gシャープ（新品）
Gシャープ（最終修理品）
ドレス時の消費電力値

ドレス比

ロット違いで均一化しています。

48

天然単石ドレッサを比較対照としてGシャープの新品時

また、表1のドレス試験条件にて天然単石ドレッサとGおよび修理品（廃却寸法）にてドレス試験を行いました。

シャープのそれぞれでドレスをくり返し行った場合の研ドレス試験条件を表1、ドレス試験結果を図5に示します。

削性能を評価しました。試験条件は表2、ドレス後の砥石

図5には砥石切れ味に影響するドレス時の消費電力値お

外径と研削性能を図6に示します。Gシャープと天然単石

よびドレッサ寿命に影響するドレス比 ※の結果を記載しドレッサのそれぞれでドレスした砥石にて研削したワーていますが、Gシャープには新品と修理品に差はなく、まクの表面粗さにほとんど差はありませんが、研削時の消た天然単石ドレッサに比べてばらつきが小さいことが確

費電力値はGシャープ使用時のほうが安定していること認できます。

が確認できます。

05悩み解決のドレッサの性能・寿命を安定化！『大粒』人造ダイヤモンドを用いた新ドレッサ

表2 試験条件

人造単石ドレッサ Gシャープ

ヒント
あり

05

図6 ドレス後の砥石外径と研削性能
円筒研削盤

研削方式

円筒研削

砥石スペックCXZ 60 K 8 V104砥石寸法φ405×75T×127H mm

砥石周速度

45m/s

研削液

水溶性 SEC-700（×50）

ワーク周速度

0.56m/s

取り代

研削代断面積80mm 2 /cut

スパークアウト

10回転

加工数

8cut

研削時の消費電力値（kW）

2.0

研削盤

天然単石ドレッサ
Gシャープ

1.6

1.2

0.8

0.4

0

大

小

ドレス後の砥石外径ワーク

SCM435 焼入れ HRC48（寸法φ45×T10mm）

研削能率

2mm 3/mm・s

ワークの表面粗さRa（μm）

1.0

天然単石ドレッサ
Gシャープ

0.8

0.6

0.4

0.2

0

大

小

ドレス後の砥石外径以上の結果より、新たに開発したGシャープは天然単石
ドレッサの性能や寿命のばらつきによる工具管理上の問［注釈］

題解決が期待できます。

※ドレス比 ： 砥石削除量÷ドレッサ摩耗量

Q 修理回数は何回までできますか？
A

ダイヤモンドの摩耗や破損状態によるため回数は定めていません。
使用限界まで修理対応致します。

Q 形状の修正（修理）は自社で対応可能ですか？
A

修正
（修理）
についてはノリタケへ返却をお願いしております。

Q A＆［適用範囲と期待効果］
非金属材料

その他

無機材料
有機材料
（ガラス・セラミックス） （ゴム・プラスチック）

先端材料

金属材料
鉄系材料

非鉄系材料
（Alなど）

サイクルタイム短縮

工具寿命向上

加工品質向上

作業性改善

●

●

●

環境配慮

｜ 49

悩み解決のヒントあり

06［著者］古野 大樹
工業機材事業本部 技術本部 商品開発部
先端材料グループ

材料が硬く加工出来ない！

材料が硬く、
加工時間がかかり

材料が硬脆く工具寿命が短くコストがかかる！！！

加工すると割れてしまう！！

こんな 悩 み にはこの 製 品

硬脆い材料を速く高精度に加工するには！！

サファイア研削用
メタルホイールＭＳＧ
サファイアなど高硬度・高脆性材料の加工効率を上げる固定砥粒工具として、
高能率で高精度・高寿命な加工が可能となり、ウェーハへの加工ダメージとチッピング率を低減するという市場要求を上回る性能を達成しました。

生産性と精 度 向 上 を両立させる 固 定 砥 粒 加 工て加工精度（平坦度、表面粗さ、反り量など）を向上させる必要があります。一方、パワー半導体メーカーからは、
SiCウェーハを使用したデバイス開発において、従来のSi

50

サファイアウェーハメーカー、デバイスメーカーから

ウェーハ並みの高精度化・高品位化が求められ、量産対は、サファイアウェーハの低コスト、高品位化のご要求が応、低コスト化のために大口径化ウェーハ（φ6インチ）のあります。コストダウンのためφ6インチやφ4インチの利用が一部始まっています。産業界においても電気自動バッチ処理による加工枚数を増やし半導体チップを製造車の開発実用化、家電製品や産業機器の省エネ技術開していますが、チップ化の歩留まり向上には、従来に対し発が進められています。特に電気自動車の普及拡大に対悩み解決のサファイア研削用メタルホイールＭＳＧ

硬脆い材料を速く高精度に加工するには！！

図1 遊離砥粒加工と固定砥粒加工のイメージ

長 所

固定砥粒工具

ウェーハ

研磨液

コア
固定砥粒
ウェーハ

ウェーハ

遊離砥粒
遊離砥粒加工06

短 所
・作業環境が汚れる
・自動化困難・定盤精度維持に熟練必要
・加工速度が遅い

・バッチ処理で生産性高い

定盤

定盤

あり

表1 遊離砥粒加工と固定砥粒加工

研磨液（遊離砥粒含む）

研磨液

ヒント

固定砥粒加工遊離砥粒加工 ・良好な加工面品位（ラッピング研磨） （表面粗さ・低ダメージ）が得られる・ウェーハ口径により、工具仕様、加工条件出しが必要

・自動化容易・加工速度が速い
固定砥粒加工・ウェーハ１枚から加工可能（研削加工）
・作業環境がきれい
・ロット内厚みバラツキが小さい

しては2次電池とモーターがポイントとなっており、大電り、高能率、かつ低摩耗で低ダメージという相反する要求力を扱うことから、より電力損失が少ないSiCを基板とがあります。

した次世代型パワー半導体の開発が進められています。
現在、サファイア、SiC等の高硬度材料に対するウェーハの平坦化・薄型化は主にラッピング研磨といった遊離砥粒加工を用いていますが、固定砥粒加工に置き換わる

表2 工具のボンド（結合剤）種類による長所と短所
ボンド種類

長 所

ビトリファイドボンド・多くの砥粒で自生させながら加工するため加工持続性に優れる

メタルボンド・高強度で砥粒保持力が強 ・摩滅した砥粒が脱落しく高寿命
にくく切れ味低下を招く
・熱影響に強く、劣化しない ・ボンドが後退しにくいた
め、砥粒突き出しが確保
しにくい

レジンボンド・弾性変形で加工するため、 ・砥粒がボンドに沈み込
加工後の表面粗さが細かみ、ボンドと接触して加い（高脆性材料に対しては工が持続しない
加工持続性が悪い）ことで様々なメリットが期待できます。遊離砥粒加工と固定砥粒加工のイメージを図1に、それぞれの長所短所を表1に示します。

材料特性か ら の 工 具 設 計

短 所
・工具摩耗が多い
・加工時間が長い

新しい材料を加工するには、
まずその特性を知ることが重要です。サファイアはシリコンと比較して硬度が2倍で熱が逃げにくいため加工しにくい材料です。
SiCもシリコンと比較して、3倍の硬度があり、切れ刃であるダイヤモンドが摩耗しやすく、
切れ味の低下を招きやすい材料です。

サファイア研削用
メタルボンドホイールのあるべき姿
あるべき姿としては、｢メタルボンドの高強度、砥粒保

ダイヤモンド砥粒を結合保持させるボンド（結合剤）の持力を維持しながら、ビトリファイドボンドのように砥

種類には、①ガラスなどを原料とした「ビトリファイドボ

粒の目替わり作用があり、切れ味持続性に優れる｣高性

ンド」、②銅、錫などの金属を原料とする「メタルボンド」、

能のメタルホイールです。前述の目標を達成するために、③フェノール樹脂、
エポキシ樹脂を原料とした「レジノイド砥粒の目替わり作用が効果的に発生するボンド後退性

ボンド」があります。

の良い専用のメタルボンドを開発しました。このボンドサファイアの研削加工を例にとり、工具のボンド種類
による長所短所を表2に示します。

により安定した切れ味が得られたことと、ダイヤモンド
砥粒の設計を見直すことで、従来にない高能率で高精工具には切れ味、摩耗だけでなく、脆性材料のウェーハ

度・高寿命な加工が可能となりました。また、従来より切を薄型化するため、割れやチッピングも大きな課題となれ味が向上したことで、ウェーハへの加工ダメージが低｜ 51

悩み解決のサファイア研削用メタルホイールＭＳＧ

硬脆い材料を速く高精度に加工するには！！

表3 試験ホイール

ヒントあり

図3 加工除去率100

外径φ300mm

評価スペックSD 325 V （従来ビトリファイドホイール）
SD 325 MSG （開発メタルホイールMSG）

減でき、チッピング率も減少するという市場要求を上回る性能を達成しました。現在では更なる特殊ホイール構82

95

従来ビトリファイドホイール

開発メタルホイールMSG

80

加工除去率（％）

寸法

60
40
20
0

造により、砥粒目替わり性を制御し、摩耗量削減にも成功しています。

ドホイールよりも低い電流値で加工が可能であり、切れこの製品をメタルホイール MSG（M et a l Su r f ace

味が良いことが分かります。

Grinding）と名付け、表3の開発メタルホイールMSGと従図3より、開発メタルホイールMSGは従来ビトリファイ

来ビトリファイドホイールとの各種性能を1～2の内容

ドホイールよりも切込み量分を除去できるウェーハの量で比較しました。

が多いことから、高効率、かつ少ないホイール摩耗量で加工が可能なことが分かります。

1高速送り条件での研削性能比較
研削性能の比較評価を行うために、表4の試験条件で2ステップポリッシュによる加工ダメージ比較

研削試験を行いました。切れ味の指標となる電流値の結簡易的に加工ダメージを評価するため、研削試験後果を図2に、ホイール摩耗量の指標となる加工除去率ののウェーハ面を一定時間研磨することで加工ダメージの結果を図3に示します。一般的には電流値が低いと切れ深さを知るステップポリッシュ法（表5）を実 施しまし味が優れる傾向を意味します。

た。研削試験後、ステップポリッシュ後のウェーハ面状態

図2より、開発メタルホイールMSGは従来ビトリファイ

表4 試験条件を図4に示します。

表5 研削ダメージの評価条件（ステップポリッシュ法）

研削方式

縦軸平面研削（インフィード）ワーク

c面サファイアウェーハ φ4インチ×5枚ホイール 回 転 数

1,100rpm

テ ーブル 回 転 数

100rpm

切 込 み速 度

100μm/min

取り代

520μm
（最終厚み135μm）

研削液

市水

研磨方式

遊離砥粒定圧方式

ワーク

c面サファイアウェーハ φ4インチ×5枚

研磨液

6μｍ多結晶ダイヤスラリー

取り代

10μm

研磨時間

30分

図4 ステップポリッシュ後のウェーハ面比較
従来ビトリファイドホイール
図2 電流値
従来ビトリファイドホイール
開発メタルホイールMSG

15

13

11

9

加工時間（秒）52

ステップポリッシュ後

電流値（Ａ）

17

研削試験後

19

開発メタルホイールMSG

06

悩み解決のサファイア研削用メタルホイールＭＳＧ

硬脆い材料を速く高精度に加工するには！！

ヒント
あり

06

図4より、研削試験後のウェーハ面において開発メタル
ホイールMSGは従来ビトリファイドホイールよりも研削の条痕が細かくなっているのがわかります。ステップポ
リッシュ後のウェーハ面を比較すると、従来ビトリファイ
ドホイールは研削条痕が一部残っているのに対し、開発
メタルホイールMSGは研削条痕が全て取り切れていることから、低ダメージ加工が可能です。

以上の評価より、開発メタルホイールMSGは高硬度・高脆性材料に対する市場要求に応え、優位性を有する製品であると言えます。

Q 例えばφ4インチウェーハの加工実績としてA

平坦度はどのくらいですか？

加工機にもよりますが、5μｍ以下の実績があります。

Q 例えばφ4インチウェーハの加工実績としてA

表面粗さはどの程度ですか？

＃325でＲａ0.5μｍ程度です。
粒度により調整も可能です。

Q サファイアウェーハでφ6インチはA

製品の高付 加 価 値 を推進する技 術 へ の 挑 戦

加工できますか？

可能です。
送り速度3μｍ／ｓｅｃ以上での実績があります。

Q A＆

今回は、新たなサファイア研削用メタルホイールについて紹介しました。
開発したメタルホイールMSGを用いることで、従来技術では達成が困難であった高能率条件での、
「切れ味」
「
、高寿命」
「
、低ダメージ」
を同時に実現します。
今後はSiCやその他材料に対しても、今回の基礎要素
技術に基づいて開発を行い、更なる面品位の向上、加工ダ
メージの低減の要求に応える新しい技術を創生することがノリタケの使命です。ノリタケはこれからもお客様からの声に応えるために新しいダイヤモンドホイールの開発に取り組んでいきます。

［適用範囲と期待効果］
非金属材料

その他

無機材料
有機材料
（ガラス・セラミックス） （ゴム・プラスチック）

先端材料

金属材料
鉄系材料

非鉄系材料
（Alなど）●●

サイクルタイム短縮

工具寿命向上

加工品質向上

作業性改善

環境配慮

●

●

●

●

●

｜ 53

悩み解決のヒントあり

07［著者］五十嵐 実、
高松 隆志
株式会社ノリタケコーテッドアブレーシブ
研究開発部

ステンレスコイルの研磨性能を向上させたい（加工性向上による生産性改善）

こんな 悩 み にはこの 製 品

ステンレスの価値を高める
高性能研磨ベルト

レジンクロス A-XC70
ステンレスコイルの研磨用ベルトは目的に応じて研磨性（キズ除去性）重視や寿命重視
または作業コスト重視に分類され、それぞれの要望に適した研磨ベルトの選択をご提案します。

ステンレスコイルとは

54

います。
ステンレス板材の製造工程は原料の溶融に始まり、圧ステンレスの板材は錆びにくいという特性からキッチ延という機械的に押しつぶす工程を経て厚みが薄くなっ

ンのシンク、地下鉄車両、エレベーター等公共設備の内ていきます。ある程度薄くなったステンレス板材はその装材、さらには耐熱性が高く曲げやすいという特性を生

柔軟性（延伸性）により、幅１ｍ×長さ300～500ｍ程度

かして自動車用部品等にも使われています。

のコイルの状態で次の工程に移送されます。

一般にステンレス材というとSUS-304系（18Cr-8Ni）

この所定の厚さに調整する工程は室温で行われる事が幅広く使われていますが、用途に合わせて化学的・機械から一般に冷間圧延と言います。その冷間圧延工程の前的特性が改良されており、今では多くの種類が使われてにキズや異物の付着等の異常があると、それらが押しつ悩み解決のステンレスの価値を高める高性能研磨ベルト

レジンクロス A-XC70

ヒント
あり

07

表1 A砥粒とセラミック砥粒の破砕性の違い
砥粒
(製品名)

砥粒拡大写真砥粒破砕模式図
アルミナ（結晶径：大）大破砕による摩耗が起こりやすいA砥粒(A80X82)

使用前研磨試験 初期（10m）
セラミック（結晶径：小）A砥粒の500分の1以下

微小破砕するため摩耗が抑制できるセラミック砥 粒(A80XC70)

ぶされ異常な部分がさらに広がります。そのため、冷間使用時の砥粒先端の摩耗が抑えられるため、研磨力の持

圧延工程の前にステンレスコイル材の異状部分を除去す

続性が高くなります。

るための「キズ取り」、および表面をできるだけ全体的に2砥粒の粒度規格と粒径均質状態にするための「仕上がり」として研磨工程が必

この工程ではJIS-R6010に規定されている粒度の中要とされます。

でP60またはP80が最も多く使用されています。粒度の数字が小さいほど砥粒の粒径が大きくなるため、「キズ取

冷間圧延前 の 研 磨 工 程 の 悩 みり」効果は高くなりますが、研磨された後の表面状態（研磨目）は粗くなるため「仕上がり」に対しては後工程の負冷間圧延前の研磨工程では前述の「キズ取り」という担が大きくなります。

目的と全体を一定の状態にする「仕上がり」の2つの目的があります。一方、研磨されるステンレスコイルは300～

セ ラミック砥 粒 で悩 み を解 決

500ｍ程度の長さがあるため、何回もコイルを研磨すると作業効率が下がります。そのため、1巻きのコイルに対

従来、「キズ取り」効果が必要な場合にはＺ砥粒が使用

し研磨機が複数台設置され、一度に「キズ取り」と「仕上されてきましたが、近年の鋼種改良によりステンレスコイ

がり」の両方を達成する研磨方式が一般的に採用されてル自体が研磨されにくいものも出始め、さらには前工程います。
「 キズ取り」を主目的とした研磨ベルトの選定ポの表面状態として通常よりキズが深いまたは不均一状のイントは1高性能な砥粒にする2砥粒の粒径を大きくす

コイルもあり、研磨工程が2回必要になる場合もありまるに大別されます。

す。そのような場合に対してはセラミック砥粒と言われ1砥粒の種類と研磨性能る特殊な砥粒を使用するのが有効です。

砥粒の種類はワーク材質に応じてアルミナ質砥粒（以セラミック砥粒はA砥粒、Z砥粒とは異なる特殊な方法

降A砥粒）とジルコニア／アルミナ共晶砥粒（以降Z砥粒）

で製造されています。その特徴は砥粒の結晶サイズが非の2種類が良く使われています。一般的にＺ砥粒の方が常に小さく砥粒の摩耗が抑制できることです（表1）。また｜ 55

悩み解決のレジンクロス A-XC70

ステンレスの価値を高める高性能研磨ベルト

ヒント
あり

鋭利な砥粒先端形状を有しており、使用初期から高い研図1で示すように、研磨量はセラミック砥粒＞Z砥粒＞A

磨力が得られます。その結果、初期の高い研磨性能が長砥粒の順に高く、特にセラミック砥粒製品はA砥粒製品

時間持続されることで従来のA砥粒やＺ砥粒では得られと比較して初期から300mまでおよそ2倍の研磨力があなかった研磨性能が得られるようになりました（図1）。

り、研磨工程のキズ取りにおける作業効率向上が見込め砥粒社内研磨試験後の観察（表1）においても、セラミッ

ます。

ク砥粒はA砥粒に比べて砥粒の摩耗が著しく抑えられていることがわかります。

図2の表面粗さは、図1の研磨量と相関性があり研磨量が多いほど、表面粗さも粗い傾向になります。

表2の試験条件で砥粒差（A砥粒、Z砥粒、セラミック砥粒）を比較した結果を示します（図1、図2）。

これらの結果から、セラミック砥粒製品は生産能力を大幅に向上したい場合に適しています。

研 磨 製 品 の 使 用 技 術とそ の 影響

表2 試験条件
試験機

平面研磨機

研磨ベルト①A砥粒（Ａ80Ｘ82）

研磨ベルト②

セラミック砥粒（A80XC70）

製品、ジルコニア砥粒製品だけでなく研磨性を重視したセ研磨ベルト③Z砥粒（Z80X82N）

ラミック砥粒製品の必要性も年々増えています。
そのよう研磨ベルト寸法

幅200ｍｍ×長2100ｍｍ

な中、目標とする削除量や表面粗さに応じて最適な砥粒研磨ベルト速度1600ｍ/min

を選択し、さらには加工条件も含めた最適化を図ること

ワーク

SUS-304

ワーク寸法

幅38mm×長500mm

ワーク送りスピード

10ｍ/min

研磨負荷1.0HP/25ｍｍ（3.8A/38ｍｍ）

コンタクトホイール

外径φ150mm、ゴム硬度70°、セレーション比1：1

研磨方向

ダウンカット

研削液

不水溶性（ポリッシングオイル）

ステンレスコイルの研磨工程では従来のアルミナ砥粒で生産性をさらに高めることができると考えます。
ここで、一般的な研磨条件の影響を以下に示します。
・ワーク送り速度
送り速度が速くなると研磨作用時間が減ることにより、研磨量が減少します。

図1 砥粒差と研磨量

図2 砥粒差と表面粗さ

多 200

A砥粒（A80X82）
Z砥粒（Z80X82N）
セラミック砥粒（A80XC70）

粗 300

A砥粒（A80X82）
Z砥粒（Z80X82N）
セラミック砥粒（A80XC70）250

表面粗さ（指数）

研磨量（指数）

150

100

200

150

100

50
50

少

0

細
10

30

50

100

研削長（m）

56

200

300

0

10

30

50

100

研削長（m）

200

300

07

悩み解決のステンレスの価値を高める高性能研磨ベルト

逆に送り速度を遅くすると研磨作用時間が増えるこ

レジンクロス A-XC70

ヒント
あり

07

最後に、ステンレスコイルの研磨工程は次工程の冷間圧延時にコイル表面の不具合を極力低減させるためにとにより、研磨量が増加します。
・研磨負荷（モーター負荷）

は必須な工程です。しかし、研磨ベルトに求められる性

研磨負荷を上げることにより、研磨量は増加します

能は「キズ取り」と「仕上がり」の相反するニーズを満たが、砥粒の種類によってはダメージが促進されるた

さなければなりません。
「 キズ取り」用にはセラミック砥

め、寿命低下となるケースもあります。

粒製品またはジルコニア砥粒製品が適しており、「 仕上

・コンタクトホイール ※の選定

がり」にはアルミナ砥粒製品が推奨されます。ただし、研ゴム硬度を硬くすると研磨力は向上しますが、研磨

磨ベルトの 砥 粒 選 定 以 外にもワーク材質自体の 硬 度

砥粒のダメージの進行も早くなります。

や、研磨前工程の表面状態によっても求められる程度

・研削液が異なります。ベルト研磨工程の最適化および生産性

作業工程及びワーク面品位に影響を及ぼします。研

向上のご要望に応じて、ご使用状態に応じた研磨条件、磨性重視の際には硫黄系添加剤を多く含む鉱物油系

研磨ベルト、研削液を提案できるノリタケに是非ご相談

研削液が推奨されます。

ください。

Q ワークの面品位を向上させたいのですがセラミック製品が最適なのでしょうか？
A

面品位を重要視する場合はアルミナ砥粒製品の方が適しています。
また砥粒の粒度によっても表面粗さは変化します。粒度の数字が大きいほど砥粒の粒径が小さいため表面粗さは細かめになる傾向です。

Q 研削液を使用する環境でも研磨ベルトは使えるのでしょうか？
A

冷間圧延前研磨で使用される研磨材は耐油性の高い布基材をベースにし、耐久性に優れたフェノール系接着剤で布基材と砥粒が固着していますので、水溶性研削液、油性研削液のどちらでもご使用いただけます。

［注釈］

Q A
＆

※コンタクトホイール ： ベルト研磨において研磨ベルトの裏面に接して回転運動し、これにより研磨ベルトとワークとの間に押付け圧を発生させる。一般に、ゴムか金属製の物が多い［適用範囲と期待効果］
非金属材料

その他

無機材料
有機材料
（ガラス・セラミックス） （ゴム・プラスチック）

先端材料

金属材料
鉄系材料

非鉄系材料
（Alなど）●
サイクルタイム短縮●

工具寿命向上

加工品質向上

作業性改善

●

●

環境配慮

｜ 57

悩み解決のヒントあり

08［著者］熊谷 和晃
エンジニアリング事業部 流体テクノ部
製品開発グループ

水溶性研削液の腐敗・異臭の発生
こんな 悩 み にはこの 製 品

水溶性研削液の腐敗を防ぐ不思議な水

スーパー
アルカリイオン水
スーパーアルカリイオン水は強アルカリ性（pH12.5）でありながら人や環境に無害な水です。
研削液の希釈水として使うことで、防腐剤などの薬品を使わず安全・安心に研削液のpHを高め、腐敗臭の原因であるバクテリアの繁殖を抑えることができます。

水溶性研 削 液 に 起こる 異 変せるようになってしまいます。臭気問題は、水溶性研削液

長期休み明け出社して、研削盤の運転を開始すると、を使用している工程で良くみられる現象です。研削液の鼻を刺激する悪臭が作業場に広がる事があります。これ

腐敗は、単に臭いの問題だけに留まりません。加工精度

は、研削盤で使用する研削液の腐敗が原因です。研削盤の低下やゲル状物質による配管・フィルターなどの目詰の運転中、研削液はポンプで循環され、濾過しながら何まり、研削砥石の抵抗増大・寿命低下など、様々な悪影響度も使用されます。基本的に研削液は頻繁に交換するこをもたらす可能性があるのです。

とはなく、研削液の原液と水を継ぎ足ししながら使い続58

けます。すると、いつしか研削液が腐敗し、悪臭を発生さ悩み解決のヒント

スーパーアルカリイオン水

水溶性研削液の腐敗を防ぐ不思議な水あり

08

図1 様々な液体の一般的なpH値

酸性
1

中性
2

3

4

5

6

研削液の悩 み の 種 ＝ バクテリア

7

8

9

10

11

家庭用生成器
水道水

業務用生成器

アルカリ性

化粧水

12

13

14

業務用生成器

飲料用

洗浄用

殺菌

除菌

水溶性研削液が腐敗する原因のひとつは、嫌気性バク
SAIW（pH12.5）

テリア（微生物）※の繁殖です。研削液の使用環境は、温度や水分、そして栄養源ということを考えてもバクテリアの

強アルカリ水と聞くと、苛性ソーダ※を使用した物が一繁殖に適した条件が揃っています。長期間、研削液を交般的です。苛性ソーダといえばアルカリ系薬品の代名詞

換せず使い続けていると液中に機械油が混入し、この油であり、脱脂・洗浄や中和など幅広い業界、用途で活用さがバクテリアの餌となって繁殖の手助けとなります。それれています。しかし、苛性ソーダは毒物及び劇物取締法に加えて、夏場などの高温環境では研削液の温度が上昇の「劇物」に該当します。皮膚や粘膜に触れると化学火傷

し、バクテリアは活発化します。研削盤の運転中は常にや炎症を起こし、目に入れば失明の恐れがあるため、取研削液が循環し空気と混ざり合うため、嫌気性バクテリ

扱いに非常に気を付けなければなりません。その一方で、アが繁殖することはありません。しかし研削盤を長期間SAIWも同じ強アルカリ性ですが、人が直接触れても安全停止させておくと研削液中の溶存酸素は消費され、嫌気なのは、酸化還元電位（ORP）※が関係しています（図2）。

性バクテリアの繁殖に適した環境となってしまいます。

苛性ソーダはORPがプラスであり酸化力が強いのに対研削液の腐敗防止対策としては、十分な量の防腐剤をし、SAIWはマイナスであり還元力を持ちます。そのため、投入する、研削液の濃度を適正値に保つ、適切な温度でSAIWは苛性ソーダと異なり、刺激がなく安全・安心です。

管理するなど、バクテリアを繁殖させない環境を作り出すことが重要です。その中で今回はこれまでなかった新

苛性ソーダ
家庭用アルカリイオン生成水

水道水

富士山麓 湧水、名水、おいしい水

微生物生育範囲

次亜塩素酸

－

＋
還元水

イオン

酸性

イオン

酸化水

＋800

＋700

＋600

＋500

＋400

＋300

＋200

＋100

0

－100

－200

－300

－400

－500

－600

－700

－800

「スーパーアルカリイオン水」（以下SAIW）とは、水の力境界＋200mV

スーパーアルカリイオン水

中性

不思議な水
「スーパーアルカリイオン 水 」

pH14
13
12
11
10
9
8
pH7
6
5
4
3
2
1

アルカリ性

しい手法による対策を紹介します。

図2 様々な液体のpHとORPの関係

mV

酸化還元電位（ORP）

を最大限に高めたアルカリ水です。一口に水と言っても、ただの水ではありません。SAIWのpH（水素イオン濃度）※

SAIW以外にもアルカリ性の水を生成する装置はいく

は12.5を示し、強アルカリ性に属します（図1）。それにもつか存在しますが、水生成時にアルカリ水だけでなく酸かかわらず、人が直接触れても問題なく、化学火傷や皮膚性水も生成される、塩素ガスが発生してしまうなど、様々刺激といった危険性はまったくありません。SAIWは食品

なデメリットがあります。それに対して、ノリタケのSAIWにも使われる炭酸カリウム（K 2CO3）を水に溶解し電気分の生 成 装置にはそれらのデメリットは存 在しません。

解することで生成します。成分の99.83%が水であり、界SAIW生成装置（図3）の主なラインナップは3種類あり、面活性剤や化学物質は含まれていません。

型式はSAIWの1時間あたりの生成量で決まっています｜ 59

悩み解決のスーパーアルカリイオン水

水溶性研削液の腐敗を防ぐ不思議な水

ヒントあり

図3 SAIW生成装置（左…UF15α、右…UF-30、UF-60）

SAIWも研削液と混ざるとpH10～11程度に低下します。
また、長期使用し既に腐敗した研削液にSAIWを添加す
る場合、効果が現れるまで時間がかかるため、研削液を更液するタイミングで使用開始することを推奨します。
一般的には、研削液が腐敗しｐＨが下がってしまった場
合、研削液の原液を追加して濃度調整したり、防腐剤を入れて殺菌したりする対策が取られます。しかし、作業者の（UF-15α…15L/h、UF-30…30L/h、UF-60…60L/h）。

視点に立って考えると、色々な薬品が添加された研削液に炭酸カリウムやフィルターなど消耗品はありますが、電気毎日触れていると手荒れに悩まされる場合があります。
希代や水道代を含めてもランニングコストは1Lあたり約

釈水を安全・安心なSAIWに変えることで作業者の作業環

8～13円程度であり、非常にリーズナブルです。

境改善につながります。
水の腐敗は、水溶性研削液だけではなく、水洗式塗装
ブースの循環水や、鋳造工程における金型用冷却水、チ「スーパ ーアルカリイオン 水 」で腐敗防止！

ラー用の循環水など、様々な場所で発生し、多くの人が悪臭に悩まされています。使用する水をSAIWに変えること

では、このSAIWを水溶性研削液の希釈水として使うとで環境改善の助けとなればと切に願います。

どうなるのでしょうか？先ほど述べた通り、SAIWのpHは12.5です。そのため、一般的な水道水などで希釈するよ「スー パ ーアルカリイオン 水 」は洗 浄 に 効 果 あり

りも、SAIWで希釈することでより高いpHの研削液が出
来上がります。種類によって異なりますが、バクテリアなどの微生物には生育可能なpHの範囲があります。pHをこれまで、SAIWを水溶性研削液の希釈水として使用す高い値で保つことで、研削液に繁殖しやすいバクテリア

る場合について説明しました。しかし、SAIWの最も特徴

は基本的に生育できなくなります。その結果、腐敗の進行的な効果は、
強アルカリによる洗浄力にあります。
SAIW中を食い止め悪臭の発生を抑制し、更液の頻度を減らすこに含まれる水酸化物イオンが、物体の表面に付着した汚とができます。ただし、研削液にはアミンという成分が含れを取り囲みます。さらに、汚れの界面に浸透していき、

まれており、SAIW中の水酸化物イオン（OH－）がアミンと物体表面からはく離させ、最終的に汚れを包み込んで石結 合し消 費されます 。そのため 、もともとp H12.5 の鹸化します（図4）。そのため、水が汚れてもある程度の期

図4 SAIWによる洗浄イメージ

汚れ

界面

界面
物体

60

汚れ

汚れ

物体

汚れ
界面

物体

08

悩み解決の水溶性研削液の腐敗を防ぐ不思議な水

スーパーアルカリイオン水

ヒント
あり

08

図5 SAIWノードカンサー

間は強アルカリを保ち効果が持続します。
中性洗剤やアルカリ洗浄剤の多くは、界面活性剤の影響により泡立ちが起こるため大量の水ですすぐ必要がある、人体に影響があるため取扱いに注意しなければならない、
使用後の産廃処理に費用がかかるなど、様々な問題点がありました。
それに対し、
SAIWは99.83%が水で、界

これ か ら の 研 削 液 濾 過システム

面活性剤を含んでおらず泡立ちもないため、すすぐ水の量ノリタケでは、マグネットセパレーター「マグドライ」、と洗浄時間を削減できます。また、BOD※やCOD※は含ん

液体サイクロン「ミラクルエース」、これらを組み合わせたでいないので、産廃処理のコストも薬品を使用した場合

研削液タンクユニットといった、濾過装置を製造・販売しより安くなります。

ています。これまで培ってきた技術を活用し、SAIW生成SAIWは、金属加工部品の脱脂洗浄や洗浄機の洗浄液装置を搭載した研削液希釈装置（SAIWノードカンサー）に最適です。それだけに留まらず、機械まわりの油よごれを新たに開発しました（図5）。希釈水としてSAIWを使用の洗浄、作業場の床の洗浄、工具の洗浄、ヘルメットや手して、研削液の濃度が自動で調整された液を各研削盤の袋などの洗浄・除菌など、あらゆる場面で活用できます。

研削液タンクに供給することができます。安定した研削

ただし、洗浄液で有機溶剤の代替として検討する場

液を供給するだけではなく、作業者の負担軽減にも役立合、pH12.5では効果が出ないことがあります。その場合つ製品です。

にはSAIWを加温したり、5倍強力なpH13.1のSAIWを使ノリタケは、研削・研磨のリーディングカンパニーとし用したりするなどの措置がいるため、用途によっては注て、人や環境に優しいものづくりに貢献できるようにこれ意が必要です。

からも取り組んでいきます。

［注釈］※嫌気性バクテリア ： 繁殖に酸素を必要としない微生物※水素イオン濃度（pH）： 水溶液の性質を表す単位があり、pH1～6までを酸性、pH7を中性、pH8～14をアルカリ性と呼ぶ。
一般的な水道水はおよそ7～8※苛性ソーダ ： 水酸化ナトリウムの慣用句。強アルカリ性の薬品として幅広く使用される※酸化還元電位（ORP）： 液体の酸化させる力と還元させる力との差を電圧（mV）で表したもの。電圧値がプラスであれば酸化力が強く、マイナスであれば還元力が強い※BOD（Biochemical Oxygen Demand）： 生物化学的酸素要求量。水質指標のひとつ。微生物が一定時間中に水中の有機物（汚物）を酸化・分解する際に消費する溶存酸素の量※COD（Chemical Oxygen Demand）： 化学的酸素要求量。水質指標のひとつ。水中の有機物などの汚染源となる物質を過マンガン酸カリウム等の酸化剤で酸化するときに消費される酸素量［適用範囲と期待効果］
非金属材料

その他

無機材料
有機材料
（ガラス・セラミックス） （ゴム・プラスチック）

先端材料

金属材料
鉄系材料

非鉄系材料
（Alなど）●
サイクルタイム短縮●

工具寿命向上●●●

加工品質向上

作業性改善

環境配慮

●

●

●

｜ 61

■技術名

LHAパッド技術 の［著者］佐藤 誠 開発・技術本部 研究開発センター 研磨開発グループ

半固定砥粒研磨パッド“LHAパッド”とSiC単結晶の研磨［展開性・目指す方向性］

電子・半導体、MEMS※、光学部品向け研磨工程での“遊離砥粒研磨の置き換え”を図り、“加工の高能率化、加工面の高品位化”を目指しています。
ノリタケが開発した半固定砥粒研磨パッド“ＬＨＡパッド”は、網目状樹脂に砥粒を挟み込んだ構造であり、砥粒がその場から大きく動かずに転がります。
この構造が遊離砥粒研磨の高い研磨能率と固定砥粒研磨の高平坦性というメリットを両立させます。
また、
ＬＨＡパッドを用いて強酸化剤を援用しながらＳ
ｉ
Ｃ単結晶を研磨したところ、従来方法では研磨中にどうしても発生してしまう傷がほとんど発生しませんでした。
さらに、
ＬＨＡパッドで研磨したＳ
ｉＣ単結晶ウェーハの表面付近の断面をＴＥＭで観察したところ
非常にきれいな原子配列が観察され、ウェーハ上にパワーデバイスを成形可能な状態であることが判明しました。

01 研磨の常識 を変 える L H A パッド ～ノリタケ か ら の 提 案 ～従来の研磨方法とメカニズム“研磨”という加工方法についてご存知でしょうか？スマー
トフォンやパソコンの中のＣＰＵやメモリの製造過程、カメラや顕微鏡の中にある光学レンズの製造過程など様々な

図1 従来の研磨（遊離砥粒研磨）

分野で使われています。これら従来の研磨は、図1のように
荷 重
研磨プレート

研磨スラリーor
研磨液

回転する円形テーブルの上に樹脂・織布・不織布等ででき研磨パッドor
研磨定盤

たシート（以降研磨パッド）もしくは金属・樹脂金属複合材
料・セラミックス等でできた円板（以降研磨定盤）を載せ、さワークらにその上に砥粒を液体（水や油等）に分散させた研磨ス
回転テーブルラリー を撒きな が ら 研 磨した い 物（ 以 降ワ ー ク）を研 磨
パッドもしくは研磨定盤に押し当てることによって行われ

62

［技術の芽］LHAパッド

図2 砥粒の作用のしかた（a）従来型遊離砥粒研磨（b）固定砥粒研磨（c）LHAパッド

作用砥粒数が多く、砥粒全体で作用するが作用砥粒の分散が偏る

作用砥粒数が少ない

作用砥粒数が多く、作用砥粒に偏りがない→
・スクラッチキズが入り易い
・作用点が少なく研磨レートが低い

ワーク

研磨パッド or 研磨定盤

： 作用砥粒→→・平坦化研磨が難しい
・作用点が多く研磨レートが高い

・スクラッチキズが入り難い
・作用点が多く研磨レートが高い

ワーク

ワーク

母材樹脂

： 作用しない砥粒ます。
ここで、砥粒は実際に研磨を行うものであり、研磨パッド

悩みを 解 決するＬＨＡパッドによる研磨もしくは研磨定盤は砥粒をワークに作用させ、働かせる役
割をします。

遊離砥粒研磨と固定砥粒研磨の両者の良いところを生か

また、研磨スラリー中の液は砥粒を分散させたり、研磨すために考案されたのがLoosely Held Abrasive（以降

パッドもしくは研磨定盤とワークとの間で起きる摩擦を低LHA）構造の研磨パッドであるLHAパッド12です。構造自体減したり、摩擦熱を逃がしたり、場合によってはワークとの間は図3や図4のように、非常に細かな網目状の樹脂に砥粒がで化学反応を起こし柔らかくすることにより砥粒の働きを挟まった構造であり、固定砥粒研磨と同様にこのLHAパッド

手助けもします。
図3 LHAパッドの断面写真
網目状樹脂に砥粒が挟まっている。

研磨加工の悩み
従来の研磨方法（以降遊離砥粒研磨）は図2（a）のように樹脂

砥粒の分散の偏りがあるため、平坦に磨くことが非常に難砥粒

しくなります。
これに対し砥粒の分散の偏りがないように砥粒を研磨
パッドや研磨定盤に固定し、砥粒の入っていない液体（以降2μm

研磨液）を掛けながら研磨する方法（以降固定砥粒研磨）が

図4 LHAパッドの構造あります。
しかしこの方法は図2（b）のように面方向の砥粒

LHAとはLoosely Held Abrasiveの略で繊維状の母材中に砥粒が挟まり、砥粒が完全には固定されていない構造を有する研磨工具である。

の分散の偏りは少なくなりますが、母材中の上下方向の砥
粒の分散の偏りも少なくなるためワークに当たる（働く）砥
粒数が少なくなり、結果として研磨能率が低くなります。さ樹脂
砥粒

らに砥粒1粒あたりに掛かる荷重が高くなり傷が入りやすく
なります。

｜ 63

［技術の芽］LHAパッド

図5 研磨スラリー・研磨液を循環する場合
LHAパッドによる研磨

遊離砥粒研磨
異物除去
フィルター

荷重
ワーク

研磨パッド

異物除去
フィルター

荷重
ワーク

研磨液

ポンプ

研磨液

ポンプ

LHAパッド砥粒には関係のない
細かいフィルター

砥粒径より粗いフィルターに研磨液を掛けながら研磨を行います。
このとき、砥粒は図することが出来ないため、砥粒径に近いサイズの異物が研2(c)のように作用し、砥粒がワークに数多く均質に当たる

磨スラリーに混入した場合、傷が入る確率が高くなります。

ため、高い研磨能率と平坦化研磨の両立という従来の常識

これに対しLHAパッドを用いた研磨では砥粒が入っていなを変える研磨を行うことができます。

い研磨液を掛けながら研磨を行うため、砥粒径に関係なく、また、研磨スラリーの循環を行いながら研磨する場合（図5）、遊離砥粒研磨は砥粒径より細かなフィルターを使用

細かなフィルターを通しての研磨液の循環が可能であり、異物が研磨液に混入しても傷が入り難くなります。

02 LHAパッドをS iC の 研 磨 に 適 用した ら …
ここでは、
LHAパッドによるS i C単結晶の研磨の試みを紹介します。
してＳ
ｉ
Ｃ単結晶が挙げられており、電気自動車（図6）、ハイブ

期待の半導体 材 料 S iC

リッド自動車、燃料電池自動車の大きな電力を必要とする駆スマートフォンやパソコン等に使用されている半導体の動モーターの制御用途で大量に使用されることが期待され多くがシリコン（Ｓｉ）という素材で出来ています。このシリコているものの、従来型のシリコンパワーデバイスに比べ高ン半導体はＣＰＵやメモリの他にもパワーデバイスと呼ばれ価であることが課題です。

る電力や電気信号を制御する素子としても使われています。しかし、シリコンのパワーデバイスは大きな電力を扱う時には、電力

図6 パワーデバイスの使われ方の一例（電気自動車）

電気の流れ
モーター

の一部が熱となってしまうため電力のロスが生じるという問題があります。そこで電力

2次電池

→
→

→
→

のロスが少なく効率的に扱うことができ、省エネを実現できる次世代半導体材料が新たに登場しています。次世代半導体の代表例と

64

タイヤ

キャパシタ

→
→

モーター
制御装置
パワーデバイスは、
この中で使われる
半導体部品である

［技術の芽］LHAパッド

図7 SiCウェーハの加工方法の一例

うねり取り加工（両面ラップ）
研磨スラリー

切断加工

SiC単結晶
インゴット

荷重

荷重
内歯ギア

ワイヤー
ウェーハ
キャリア

上定盤
下定盤

太陽ギア

仕上加工（研磨）

粗加工（研削）
研削
ホイール

荷重

ウェーハ

ウェーハ

研磨スラリー

ターン
テーブル

研磨パッド
ダイヤチップ

向上に大きく寄与することを発見345しました。そして、現在

Si Cの加工プロセス

はLHAパッドに強酸化剤を援用しながら研磨する新しい研磨

SiC単結晶をパワーデバイスとして使うためには薄いプロセスを開発しています。

ウェーハ形状にしなければなりません（代表的なSiC単結晶

表1の試験条件でこの新しい研磨プロセスをもちいてSiC

ウェーハ加工プロセスを図7に示します）。しかしながら、単結晶ウェーハを研磨した結果を示します（図8～10）。今回

SiC単結晶は砥粒に使用されるほど硬い材料であり、通常のはφ6インチのSiC単結晶ウェーハを3枚、研磨プレートに貼研磨では研磨能率が低く、研磨の工程が長時間となります。

付けて研磨しました。
ウェーハは通常パワーデバイスで用いら

このことが製造原価を押し上げる大きな要因の一つとなっ
表1 試験条件ています。

Si Cの新しい 研 磨プロセス

研磨装置

φ36インチ片面研磨機

研 磨ワーク

SiC単結晶［4Hタイプ］基板
Si（シリコン）面［0001］

研磨圧力

30 kPa切り出し角4°
φ6インチ×3枚

テ ーブル 回 転 数

35 rpm

研磨能率向上に対応するため、ノリタケではさまざまな研

研磨液

・ノリタケルブリカントLSC-１（LHAパッド用強酸化剤研磨液）
・強酸化剤研磨スラリー（遊離砥粒研磨用：従来法）

磨実験や研究を行い、SiC単結晶に対し強酸化剤が研磨能率

加工時間

2時間

図8 研磨性能の比較（研磨能率）

図9 研磨性能の比較（表面粗さ）
0.20

表面粗さRa（nm）

研磨能率(nm/h)

2500
2000
1500
1000
500
0

不織布研磨パッド

LHAパッド+強酸化剤系研磨スラリー（遊離砥粒研磨）+強酸化剤研磨液

0.15

0.05

0.05

0

不織布研磨パッド

LHAパッド+強酸化剤系研磨スラリー（遊離砥粒研磨）+強酸化剤研磨液｜ 65

［技術の芽］LHAパッド

れている面（切り出し角4°のSiC面※）を用いました。図8のよ常に高い事が判明したので、図12のようにLHAパッドで研磨

うにLHAパッドによる研磨の研磨能率は遊離砥粒研磨の1.7

後のSiC単結晶ウェーハの断面をTEM（透過型電子顕微鏡）
で倍と非常に高くなりました。
またこの時の表面粗さは図9のよ観察しました。

うにほぼ同等となりました。

一般にSiC単結晶ウェーハ上にパワーデバイスを作る際一般に研磨を行う場合、研磨能率が高くなると表面粗さがに、結晶の乱れがあるとパワーデバイスを作ることが出来ま粗くなる傾向となりますが、
LHAパッドは遊離砥粒研磨に対しせん。図12では表層まで原子配列が鮮明に見え、結晶の乱れ

表面粗さが同等のまま研磨能率が高くなっているので非常にが無いことが分かりました。
これはウェーハに対するダメージ

研磨性能が高いと言えます。さらに図10のように研磨後のが皆無、
もしくはダメージを除去できた状態で研磨が終了し、SiC単結晶ウェーハの表面の微細な凹凸を比較すると、LHA

パワーデバイスを作ることが出来る状態であることを意味しパッドの研磨面は遊離砥粒研磨に対し、細かくなっているたます。
このようにLHAパッドを用いた新しい研磨プロセスはめ、より均質な研磨が出来ていると言えます。
また、図11のよSiC単結晶ウェーハを高品質かつ短時間で研磨できる可能性

うに遊離砥粒研磨は傷が入りますがLHAパッドによる研磨はを秘めています。

傷が全く入っていません。
これらの結果から研磨面品位が非図10 研磨性能の比較（表面高さ分布）
不織布研磨パッド

1nm

SiC単結晶ウェーハ表面近くまで原子の配列を鮮明に見ることができる。

LHAパッド+強酸化剤系研磨スラリー（遊離砥粒研磨）

図12 LHAパッドで研磨したSiC単結晶のTEM断面像+強酸化剤研磨液

炭素膜（表面保護用）ウェーハ表面

SiC単結晶200000nm

200000nm

図11 研磨性能の比較（傷の比較）

5nm

不織布研磨パッド

LHAパッド+強酸化剤系研磨スラリー（遊離砥粒研磨）+強酸化剤研磨液
傷6本

66

-1nm

傷0本

［技術の芽］LHAパッド

03 普及が 期 待され る 技 術 の 芽

LH A パッド

以上のようにLHAパッドの構造解説とSiC単結晶の研磨事

例えばシリコンウェーハの研磨や先端材料であるGaNの研磨

例 を紹 介しました が、遊 離 砥 粒 研 磨と固 定 砥 粒 研磨とのに適用できることは確認していますが、今後はさらに適用事

良いとこ取りを実現したLHAパッドは、
まだまだ用途開発の例を積み上げていく予定です。

途中であり、様々な加工への適用をトライしている最中です。

［注釈］※MEMS：Micro Electro Mechanical Systems の略で微細加工技術を用いて作られた機械要素部分や電子回路を集積化したデバイスを意味します。実用化されている（比較的大きな）ものの例としてはスマートフォン等のオートフォーカス機構、ハードディスクのヘッドの制御機構、インクジェットプリンターのヘッド等があります。
※図13のようにSi C単結晶の結晶ｃ軸面（ｃ軸を法線とする面）はシリコン（SiC）面[0001]とC（炭素）面[000－1]があり、ほとんどの場合Si面側にデバイスを作ります。一般的にはSi面側が研磨しにくくなります。7
図13 SiC単結晶の構造とウェーハの切り出し角
切り出し角注1ｃ軸
ウェーハ面の法線

ウェーハ

Si（シリコン）面
m軸

ｃ軸
a軸

m軸
a軸

C（炭素）面

SiC単結晶［4Hタイプ注2］

SiC単結晶インゴット（六方晶構造）注1:パワーデバイス用ウェーハの場合、a軸周りに２～４°傾けて切り出したものが多い
注2:パワーデバイス用にはポリタイプ 6 が4Hタイプのものを使う場合が多い［文献］
1 M. Sato・T. Nonami・J. Ishizaki：Polishing Pad with Loose Held Abrasive Structure, Journal of the Ceramic Society of Japan Supplement 112-1,
112［5］2004.
2 佐藤 誠：研磨体およびその製造方法, 特許第4266579号.
3 M. Sato・K. Okuda：Polishing of Single Crystal SiC with the LHA Pad, The 11th International Conference on Precision Engineering（August 16‒18, 2006, Tokyo,Japan）proceedings, Towards Synthesis of Micro-/Nano-system, 271-275.
4 佐藤 誠・奥田 和弘：砥粒内包パッドの開発(3), 2006年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集, 555-556.
5 佐藤

誠・奥田

6 松浪

弘之（編著）：半導体SiC技術と応用, 日刊工業新聞社（2003）15-31.

和弘：結晶材料の研磨加工方法, 特許第5336699号.

7 佐藤

誠：SiC単結晶の酸化剤援用研磨とそのメカニズム, 日本機械学会2010年度年次大会講演論文集，241-242.

■適用範囲と期待効果
非金属材料

その他

無機材料
有機材料
（ガラス・セラミックス） （ゴム・プラスチック）

先端材料

金属材料
鉄系材料

サイクルタイム短縮●

非鉄系材料（Alなど）

工具寿命向上●●●

加工品質向上

作業性改善

環境配慮

●

｜ 67

■技術名

技術 の

マイクロ・ナノバブル発生器［著者］清水 友佑 エンジニアリング事業部 流体テクノ部 製品開発グループ

研削液へのマイクロ・ナノバブル技術の応用［展開性・目指す方向性］

研削液の安定維持（腐敗・臭気抑制、混入油・微細切粉浮上分離）、
工具寿命向上、加工効率アップ
日本発の革命的な技術であるマイクロ※・ナノバブル※は、様々な産業において活用が進んでいます。
加工分野においてマイクロ・ナノバブルを用いると、研削液の安定維持や、研削砥石などの工具寿命向上、加工面品位向上が可能との研究結果が報告されており、
一部研削盤メーカーでは加工能率の大幅アップを達成した製品も実用化されています。
ノリタケでは、多孔質セラミックスを用いたマイクロ・ナノバブル発生器の開発を行っており、研削砥石・研削液濾過装置と組み合わせて環境改善と加工性能向上の両立に取り組んでいます。

日 本発の技術「マイクロ・ナノバブル 」の 活 用
マイクロ・ナノバブルは日本で開発された技術です。マイク

マイクロ・ナノバブル の 性 質
100μｍ以下の微細な泡をマイクロバブル、1μｍ以下になるとナノバブルといいます。

ロ・ナノバブルの産業利用は、水へ気体を供給する用途で多く

大きな泡は、発生すると速やかに浮上し液面ではじけて実用化されています。例えば排水処理における曝気工程（排水

消えてしまいますが、マイクロ・ナノバブルのような小さい泡を分解する微生物へ酸素を送る処理）
では、微細な気泡を使用になるとその挙動が変わってきます（図1）。
マイクロバブルのすることで処理効率が上がり、気体を送り込むブロア設備に要

図１ マイクロ・ナノバブル発生の様子

する電気エネルギーの削減に役立っています。魚介類の養殖においても利用されており、気体供給の効率化、
魚介類の酸素
吸収促進によってサイズアップ・鮮度向上を図っています。
また、微細な気泡が汚れに吸着・剥離する効果を利用した、工業用の洗浄装置や、一般家庭向けにも体の汚れが落ちやす
くなるお風呂・シャワー、洗浄効果を高めた洗濯機が市販されています。機械加工においても加工能率向上、工具寿命向上などの効果が期待されています。

68

［技術の芽］マイクロ・ナノバブル発生器

状態になると、例えば水に発生させると白く濁ったように見えます（図2左）。泡図2 マイクロバブルとナノバブルの違い
マイクロバブル

図3 レーザー光によるナノバブルの可視化

ナノバブルの浮上速度は非常に遅くなり、
マイクロバ
ブルが液面に浮上して消えるまでには数分かかります。ナノバブルまで小さくなる

ナノバブル

気泡なし

と、人の目では存在が確認できず、見た目にはただの水と変わらないように見えますが（図2右）、
レー④微細孔方式

ザーを使った微粒子の測定手法を用いると泡の存在が確認

樹脂や焼結金属、セラミックスなどで微細な孔を形成し、できます（図3）。ナノレベルの泡は浮上速度が極めて遅く、液そこから気体を放出する方式です。

体中に停滞する性質があります。そのため、発生させた泡をノリタケでは、自社のコア技術であるセラミックス製造手数日経過してから計測しても、泡の個数が変わらないといっ

法の活用、研削液濾過装置への組込みの容易さ（設置方法、

たことも確認されています。

コスト）から、多孔質セラミックスを用いた微細孔方式発生器

また、目に見える違い以外にも、泡がマイナスの電荷をもっの開発に取り組んでいます。

ていて、泡が小さくなるにつれて電荷も大きくなっていくといった特徴があります。
マイクロ・ナノバブルを発生させる代表的な方式には以下

ノリタケ 製マイクロ・ナノバブル
発 生 器 のメカニズムの４つがあります。

ノリタケで開発製造している多孔質セラミックスは管状に①エジェクター方式

成形され、膜面の気孔サイズが均一に制御されています。膜面

エジェクター（ベンチュリー効果で負圧を発生させる配管）に一定の圧力をかけることで液中へ微細な気泡を放出でき

で少量の気体を吸引し、液体と混合して噴射する方式です。

ます。材料には純度の高いアルミナを使用しており、強度・耐②旋回流方式薬品性に優れます。

液体サイクロンのように偏心位置から円筒内に液体を流入

微細気泡を発生させる発生器には、1浸漬型と2インライさせて旋回流れを作り、中心の渦流を小さい穴から噴射し強ン型の２種類があります。

いせん断力を与えることで微細気泡を生成させる方式です。

1浸漬型③加圧溶解方式
多孔質
セラミックス

液体と気体を加圧状態で混合して溶解し、その後減圧状態

表１ マイクロ・ナノバブル発生方式と長所、短所①エジェクター方式②旋回流方式

長所

・発生器の構造がシンプルでメンテナンスが容易
・気体の供給源が不要（自吸可能）

短所

・添加できる気体流量が少ない
・使用には高揚程（20mH以上）のポンプが必要

長 所 ・得られるマイクロ・ナノバブルの数密度が高い③加圧溶解方式④微細孔方式

短所

・構成機器点数が多い（ポンプ、溶解管、圧力調整弁等）

長所

・気泡発生にポンプなどの動力が不要で最も導入が容易
・水以外の粘度の高い液体への気泡発生が可能

短 所 ・気泡径分布が比較的大きい

気体

GAS

に解放し溶存気体を微細気泡として析出させる方式です。

浸漬型発生器模式図

浸漬型発生器（1本）

浸漬型発生器（13本）

多孔質セラミックスの内面へ気体を供給し、外面へ微細気泡を放出させる発生器です。容器、タンクの底面に設置して使用します。気体の供給源を準備して発生器に繋ぐだけで使用できますので、設備の改造が不要で容易に導入できます。

｜ 69

［技術の芽］マイクロ・ナノバブル発生器検討事例をご紹介します。ダイヤモンドワイヤーによるシリ2 インライン 型

コン切断では、ⓐワイヤーの細線化への対応のためワイヤー
気体

多孔質
セラミックスとシリコンの隙間に研削液を上手く浸透させることと、ⓑ加工により生じるシリコン切り屑のワークへの付着軽減が課題

液体となっています。マイクロ・ナノバブルによってこれらの課題を解決できるか、検証を行いました。

インライン型発生器模式図ⓐ浸透性の評価は、表面張力の変化を見るためにシリコン板上での研削液の接触角を計測しました（図5）。マイクロ・
インライン型発生器（1本）

インライン型発生器（13本）

ナノバブルなしの状態では１０回測定時の平均値が14.8°でしたが、微細気泡発生後の研削液で同様の測定を行うと浸漬型とは逆に、外面より気体を供給し、多孔質セラミック

5.6°に低下しました。マイクロ・ナノバブルの持つマイナス

ス管内を通過する液体へ微細気泡を発生させる発生器です。

電荷によって、シリコンへの濡れ広がりがよくなったものと液体の移送配管に取り付けて使用します。管内面から発生す推測します。
実際の加工へ適用した場合、シリコン切断面へのる微細気泡を液流で剥ぎ取りますので、浸漬型と比べてより研削液浸透性向上によってダイヤモンドワイヤーの寿命向

微細な気泡が得られます。また、油性研削液のような粘性の上、細いダイヤモンドワイヤーを使用した場合の加工性向高い液体への気泡発生にも使用できます。

上が期待できます。

浸漬型、
インライン型ともに、多孔質セラミックスを複数本

図5 接触角測定概念図
研削液組み込んだ発生器も製作でき、必要な処理能力に合わせて最

Si基板

θ

適な本数を選択することができます。

θ = 接触角〔°〕

臭気抑制や異物の浮上分離など研削液の安定維持を目的とする場合はタンク内へ常に大量の気泡を発生できる浸漬型が適しており、工具寿命延長や加工性向上など加工点へ確ⓑシリコン切り屑付着軽減については、切断加工後のシリコ

実に微細気泡を送り込む必要がある場合はインライン型がン微粉を混ぜた研削液をステンレス板に流下させた後に乾適しています。

燥させ、粒子の付着状態を確認しました（図6）。目視により確認すると、マイクロ・ナノバブルを発生させた方がシリコ加工分野への 応 用 事 例

ンの付着が少ない結果となりました。
実際の加工現場では、金属加工分野では、大学のグループが水溶性研削液へのマイダイヤモンドワイヤー装置ワーク内の汚れ低減、切断面か

クロ・ナノバブルの応用研究について取り組んでいます。1

らの切粉排出促進による表面粗さ向上が期待できます。

また、マイクロ・ナノバブル発生器を搭載した高能率研削盤
1

もいくつかの研削盤メーカーから製品化されています。
図4 ダイヤモンドワイヤーによる切断イメージ

ノリタケでもテスト

ダイヤモンドワイヤー

検証を進めており、本図6 シリコン付着確認
マイクロ・ナノバブルなし

マイクロ・ナノバブルあり

報ではダイヤモンドワ
イヤー※を使用するシ

シリコン
インゴット

70

リコンインゴット切断

これまで行ったテスト検証の結果として、加工分野におけ工程（図4）への適用

るマイクロ・ナノバブルの応用には以下の効果を期待できる

［技術の芽］マイクロ・ナノバブル発生器［注釈］

ことが分かりました。

※マイクロ ： 1μm(マイクロメートル)は1mの百万分の１の長さ▶加工サイクルタイムの短縮※ナノ ： 1nm(ナノメートル)は1mの十億分の１の長さ

研削時の消費電力値が下がるため、切込み量やワークの移動速度を上げることができ、加工時間が短くなります。
▶加工面性状の改善※ダイヤモンドワイヤー ： 太陽電池用ウェーハ（基板）に使用されるシリコン
やLED基板に使用されるサファイアなどの各材料をスライスするのに使用
される工具
［文献］
1 FT専門委員会 第26回研究会・セミナー「高機能マイクロ・ナノバブルの生

マイクロ・ナノバブルによってワークと研削砥石の間から
砥粒・切り屑の排出が促進されるため、加工後の表面粗さ

産加工への最新応用事例」講演資料［社外発表］
FT専門委員会 第26回研究会・セミナー「高機能マイクロ・ナノバブルの生産加工への最新応用事例」

が細かくなります。

［特許（出願中）］▶研削工具寿命の向上

・2016-011680 微小気泡発生具および装置

研削液の浸透性が高まるため、研削抵抗が下がり砥粒の・2016-055834 微小気泡発生装置
・2016-055841 微小気泡発生装置

脱落が抑えられ、研削砥石等の研削工具が長持ちします。
▶研削液の臭気抑制
研削液の嫌な臭いのもととなる嫌気性バクテリアの繁殖Q
Aを、マイクロ・ナノバブルを発生させ続けることによって抑制でき、研削液の長寿命化が図れます。
▶混入異物の浮上回収
一般の濾過装置では除去できない油分や微細な切り屑に使用する場合、取り付けるために大掛かりな改造工事が必要でしょうか？
浸漬型発生器は、
コンプレッサーやガスボンベなど気体の供給源さえあれば研削液タンクに設置する

マイクロ・ナノバブルが吸着して浮上させるため、簡単に回のみで使用できます。インライン型を使用する場合

収することができます。

には、研削液供給ポンプから加工点ノズルまでの配管経路の改造が必要ですが、ホース等での接続も可能ですので大掛かりな工事は必要ありません。

マイクロ・ナノバブルによる新たな加工 技 術を 皆 様 へQ

ノリタケはマイクロ・ナノバブルを使った研削に適する砥石
の開発、マイクロ・ナノバブル発生器を組み込んだ研削液濾過

試してみたいと思うのですが、装置はテスト的にお借りすることはできますか？

装置の開発に取り組んでいます。加工条件によって効果の大A小があるため、最適条件の見極めが課題となっていますが、研削砥石・研削液・濾過装置を全て取り扱う研削・研磨の総合Qメーカーとして、技術を確立し、加工分野に携わる皆様へ広く製品をお届けしたいと考えています。

小型の貸出器を保有していますので、現場に持ち込
み実証試験を行うことが可能です。

マイクロバブルとナノバブルに効果の違いや、向き不向きなどはあるのでしょうか？

A

研削液中の異物除去、バクテリア繁殖抑制といった用途にはマイクロバブルの利用が適しています。加
工能率向上、工具寿命延長、表面粗さ向上にはナノ■適用範囲と期待効果
非金属材料

その他

無機材料
有機材料
（ガラス・セラミックス） （ゴム・プラスチック）

先端材料

金属材料
鉄系材料

非鉄系材料
（Alなど）●●

サイクルタイム短縮

工具寿命向上

加工品質向上

●

●

●

●
作業性改善

環境配慮

●

バブルの効果が大きく貢献していると考えていますがメカニズムは十分に解明できておらず、
ノリタケ

Q A

でも継続して研究を行っています。

＆

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未来予想図IoT時代に向けた研削技術の展望

IoTにより変わりゆくものづくりの現 場［著者］五十君 智 工業機材事業本部 技術本部 研削ソフト技術部 加工技術グループ

研削工具および研削加工とIoTとの関わりおよびそれによってもたらされる期待効果について

時代は「IoT 」「最近、IoTという言葉をよく耳にします。」という書き出しを

実際、私はアナログ時代の人間ですので、身近なところでそ色々なところで目にする様になりだして数年が経ったでしょの恩恵に預かっているという実感を持つことは少ないです。

うか。IoTという言葉は1999年には使われ始めていたと言わしかし、たとえば私がコンビニで買い物をしたら、買ったもの

れており1 、その言葉が持つパワーに何か我々の生活が大きや時間、私の見た目年齢といった情報はクラウド上に蓄積さく変わってしまうのかと戦々恐々とした私もその一人です。あれているかもしれません。よく考えてみると先日インターネッ

らゆる「モノ」がインターネットで繋がり、クラウド上に情報をトショッピングで購入した趣味の釣り竿を待ちきれず、今ど蓄積する。それをAIを使って分析 2し情報（アウトプット）をこにあるか配送状況を何回もスマートフォンで調べているの

フィードバックすることで然るべき処置に繋げるという一連もある種のIoTかもしれません。IoTは確実に「検証」の時代の流れがIoTのモデルイメージです。図1にモデルイメージをから「実装」の時代に移り変わっており、ものづくりの現場に示します。

おいてもIoTを取り入れることで「ものづくりの高度化」が成され始めています。

図1 IoTのモデルイメージ

セン サー/デバイス
SENSOR/DEVICE

72

クラウド

人 /モノ

CLOUD

HUMAN/THINGS① デ ータ入手② デ ータ蓄 積③ デ ータ分析④フィードバックセンサー、デバイスよりインターネットを使って収集したデータを分析する。

分析結果を人やモノに必要なデータを入手する。

クラウド上にツールとしてフィードバックし、データを収集する。

人工知能（AI）を活用。

然るべき処置に繋げる。

［未来予想図］IoT時代に向けた研削技術の展望

ものづくりに お け る Io T の 活 用
ものづくりの現場でIoTを活用すると、以下の様な効果や実際に工作機械においても機械振動や機械各部の温度、加工抵抗などから故障を予知し、事前対処できるシステムが発表

アウトプットを得られることが期待されます。
・製造ラインの最適稼働されていたり、様々な生産データを生産計画や在庫管理、ト

・製品のトレーサビリティ※

レーサビリティにいかす試みが行われています。これらの動・加工条件の最適化

きは現状、
基本的には工作機械メーカーが主導しているイメー

・加工不具合の検知、予知

ジであり、各社が様々なシステム形態を模索、提案しています。

・製造設備の故障検知、予知

その様な状況において、研削工具メーカーであるノリタケ

・品質不良の低減には何ができるのでしょうか。今、ノリタケが捉えるべき世・製造ラインの省人化（自動化の促進）の中の“要望”とは？ それを考えると、研削業界の未来の姿が・開発、営業判断、経営判断のための情報入手等見えてくるのではないか？ と思っているのです。

なにはなくともI oT のスタートはセンシング！
IoTの根幹でもある「データ収集」
ですが、ものづくりの現場

す3。図2にその一例を示します。

でデータを得るために用いられるデバイスはいくつかありま
図2 ものづくりの現場で用いられるデバイス

加工物のハンドリング

加工機

生産管理・品質管理・トレーサビリティ

工作 機 械

製品情報

MACHINEロボット→ 読 み 取り元・ハンディターミナル

ROBOT

RFID
ICチップ
バーコード
QRコード 等・スキャナー
・カメラ

NC

PLC

検査
・表面粗さ測定機
・形状測定機・応力測定装置

・マイクロスコープ…

・サーボ・シーケンサー
（PLC）

等

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［未来予想図］IoT時代に向けた研削技術の展望

現在研削加工において、工具やワークの状態を判断するこ「AE」とはAcoustic Emissionの略で、物質が変形したりとに対してどのようなデータが用いられているでしょうか。

破壊したりする時に放出される音波（弾性エネルギー）の状態をモニタリングできるデータとその活用方法の一例をことです。AE波を測定することで破壊に至る小さな変形や表１に示します。

微小クラックの発生･進展を捉えることができ、実際に材料や構造物の欠陥や破壊の発見・予知に使われています。技術表1 研削加工において主に用いられるデータとその活用方法の一例
データ
消 費 電 力値

としては古くから用いられており、ノリタケにおいてもAE波

活用方法の一例

をタッチセンサー（ドレス時において研削砥石とドレッサの研削工具の切れ味の良否判断に対する指標

ワーク寸 法

ワークの出来栄え、研削工具の切れ味の良否判断に対する指標

研削温度

ワーク品質への影響に対する判断指標

研削音

研削工具の切れ味の良否判断に対する指標

振 動 加 速度

研削砥石の動バランス※修正A E波

研削砥石とドレッサの接触検知

工 具 摩 耗量研削工具の寿命評価

接触を検知する）
として利用する「スーパータッチャー」
という製品があり、多くのお客様にご使用いただいています4。
しかし、
このAE波が物質の変形や破壊により発生するということを考えると、研削においてもっと広い用途が考えられるのではないでしょうか。研削加工は切削加工と同じく、ワークを削り取る除去加工であり、研削砥石は切れ刃である

これらのデータから得られた情報を活用することで、研削※砥粒が割れたり、
ボンド（結合剤）が破断したりして「自生発刃」を起こしながら消耗される工具です。詳細な解説は今回割

加工の高度化が見込まれます。
その中でも特にノリタケが着目しているのは「AE波」
です。

愛しますが、研削砥石においては図3に示すような主に4つ

図3 研削砥石の4形態

目つぶれ形

ボンド
砥粒
（結合剤）

ボンド
砥粒
（結合剤）

砥粒
ボンド
（結合剤）

ワーク

ワーク

ワーク
発熱→

→

発熱→
切り屑

切り屑

→

ワーク

目詰まり形

→

ボンド
砥粒
（結合剤）

目こぼれ形

→

正常形

切り屑

切り屑
原粒のまま
脱落した砥粒74

気孔に詰まった切り屑

切れ刃が平滑に摩耗した砥粒［未来予想図］IoT時代に向けた研削技術の展望

ワークは、局所的な切削現象にの形態が見られます5。また、源を示します。加工機周辺にはモーターやポンプ等の駆動により塑性変形や脆性破壊をおこしています。これらの現象による振動、歯車の噛み合いによる振動、ベアリングによるより発生するAE波を捉えることができれば、研削砥石の4形

振動、送り駆動系（テーブル移動等）による振動など、様々な態を検知することができる可能性があります。これを研削盤

ノイズとなる振動が発生しており、必要な信号だけを収集すの制御にいかせないか？ と考えているのです。

ることは困難を極めます。さらに、現在使われているAEセン

研削砥石における4形態を判断するために検知する必要がある現象として、①切れ刃に相当する砥粒とワークとの切サーの多くは加工点から離れた場所に取り付けられ、配線や設置場所の制約もあります。

削現象、②砥粒を保持するボンドの破壊、③切れ刃である砥

図4 AE波と研削現象の相関イメージ

粒の破砕（破壊）などがあります。それぞれ現象は異なった周タッチセンサーの観測範囲

波数のAE波を発生させていると考えられ、加工中に得られるAE波を測定することでこれらを捉えることができる可能
AE波振幅

目つぶれ形

性があります。図4にAE波と研削現象の相関イメージを示します。横軸はAE波の周波数帯、縦軸はAE波（AE波振幅）強さ

目詰まり形

正常形

を表しています。

目こぼれ形

しかし、
これら微小領域でのAE波を捉えるのは簡単ではありません。図5に加工機周辺環境に存在する様々な振動のAE波周波数

図5 研削加工における振動の発生源

ノイズ
ベアリング
・スピンドル（砥 石 軸）
・主 軸（ワー ク軸）

必要な信号

モ ーター・ポンプ歯車
切削現象

ボンド破 断砥粒破砕

砥粒AE
送り駆 動 系

ボンド
ワーク

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［未来予想図］IoT時代に向けた研削技術の展望

未来型研削工 具 の I T ホイール

破断する際、砥粒が破砕する際に発生する特定周波数の強度を知ることが 可能になるかもしれません。これを監視し、そこでノリタケとして開発に取り組んているのがAEセン研削盤へフィードバックすることで、加工条件の自動制御やサー内蔵ホイール「IT（intelligent）ホイール」です。ITホイール

異常発生の検知等に使える可能性があるのではないかとはホイールのスチールコア※内にAEセンサーを内蔵すること考えています。

で、加工点近傍のAE波を測定しようとしています。それにより、今まで測定不可能だった加工点で発生しているクリアな状態の信号をキャッチできる可能性があります。これを実現

期 待されるITホイール の 活 用するため、センサーで得られた高サンプリングレート※の波形

ITホイールの開発思想を述べさせていただきましたが、データを高速無線通信によりルーターを介して解析用PCにこれを使って得られる可能性があるアウトプットを下記に送る技術の開発に取り組んでいます。図6に全体のイメージ

まとめます。

図を示します。

・研削条件の自動制御によるサイクルタイム向上や歩留まり向上

図6 ITホイールのイメージ図

PC

クラウド

ル ーター

CLOUD

RUTER

・加工異常の検知による高度な品質管理・研削砥石表面状態を見える化することによるドレスのトリガー※制御（図7にそのモデルイメージを示します）
・ワーク品質を予想し、検査工程の簡略化
その他にノリタケは研削工具メーカーとして、研削加工
メカニズムの解明や研削砥石スペックのフィッティング、最適

コア
ワーク

工具の要件の判断（工具開発の方向性決定）など、センサーとしての用途はIoTの具現化に留まらず広がりを見せると期待しています。

センサー内蔵ITホイール

図7 ドレス後の研削砥石表面状態を見える化したモデルイメージ

I Tホイールによる研削現象の見える化
ITホイールによって得られたAE波データに周波数解析を施すと、加工中のワークが変形する際や研削砥石のボンドがNG ： 不均一

76

OK ： 均一［未来予想図］IoT時代に向けた研削技術の展望

以上、研削加工の未来予想図としてIoT思想に基づ
く自動化、異常検知や予測、見える化の実現に伴うものづくりの高度化について述べさせていただきました。また、研削工具メーカーであるノリタケが急速な変化を見せる業界のトレンドを掴むべく誠意開発中のITホイールについても紹介させていただきました。
変わり始めているものづくりの現場の“要望”がまさにここにあるのではないでしょうか。
我々の思想を実現するには解決しなければならな
い技術的な課題がまだ多く残されています。しかし、未来を見据えた開発を持続的に行うことで研削加工におけるリーディングカンパニーになるべくノリタケは進み続けます。

［注釈］※トレーサビリティ ： 物の流通経路が追跡可能な状態※動バランス ： 研削砥石を回転させた状態でみた研削砥石のアンバンランス量※自生発刃 ： 砥粒先端が摩耗して鈍化すると砥粒が局部的に破砕し新しい切れ刃が再生される。破砕が繰り返された後に砥粒の保持力が一定以下になると最終的に砥粒は抜け落ち、下層から新しい砥粒が現れ切れ味が継続される現象※コア ： 研削砥石の使用層を張り付けるボディー部（台金）※サンプリングレート ： アナログ波をデジタルデータ化する際に単位時間あたりに標本を得る頻度※トリガー ： 動作させるきっかけおよびその機能［文献］
1 デジタルビジネスを支えるIoT特集によせて, NEC技報, 70, 1（1997）8．
2 須藤

雅子：オープン型フラットフォームFIELDsystemについて, 精密工学会第385回講習会, 東京理科大学 葛飾キャンパス, 2016年12月, 385（2016）12.

3 I/O編集部：IoTがわかる本, 株式会社工学社（2015）36．
4 汎用品カタログ Vol 3, ノリタケカンパニーリミテド（2016）.
5 五十君

智：研削砥石の選び方, 機械技術, 65. 4（2017）31.

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