JP2001212769A

JP2001212769A - 超砥粒ホイール

Info

Publication number: JP2001212769A
Application number: JP2000062686A
Authority: JP
Inventors: Yoshihito Yamamoto; 義仁山本; Kazuhiko Yamadori; 和彦山鳥; Masao Tanaka; 正生田仲
Original assignee: Allied Material Corp
Current assignee: Allied Material Corp
Priority date: 2000-01-31
Filing date: 2000-01-31
Publication date: 2001-08-07

Abstract

(57)【要約】【課題】光学ガラス、セラミックス、水晶、磁性材料、
半導体材料などの研削加工に用いる超砥粒ホイール、及
びこれらの工作物の精密切断・溝入れ加工に用いる超砥
粒切断ホイールの性能を更に高める。【解決手段】超砥粒層に所定のパターンで、無気孔の超
砥粒層領域群と、有気孔の超砥粒層領域群を形成する。
有気孔の超砥粒層領域群は、無気孔の超砥粒層領域群よ
りも結合度が低いため磨耗し易く、窪んでエッジの無い
緩やかな段差を形成し、これがチップポケットの役割を
果たす。これにより、セグメントを施したホイールと同
様、切れ味を向上させる効果が期待できる。しかも超砥
粒層が連続しているためセグメントのようなエッジが無
く、工作物のチッピングや、表面粗さが粗くなる等の問
題が発生しない優れた性能を発揮する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学ガラス、セラ
ミックス、水晶、磁性材料、半導体材料などの研削加工
に用いられる超砥粒ホイールに関するものであり、特
に、これら工作物の精密切断・溝入れ加工に用いられる
超砥粒切断ホイールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の超砥粒切断ホイールの基台材料は
主として鋼であり、例えば、炭素工具鋼、合金工具鋼及
び高速度鋼が用いられている。そして結合材としては、
熱硬化性樹脂を主成分としたレジンボンド、銅、錫、
鉄、コバルト及びニッケル等の合金を主成分としたメタ
ルボンド、ガラス質等の無機材料を主成分としたビトリ
ファイドボンド、電気メッキ及び化学メッキによって析
出したニッケルを主成分とした電着ボンド等が用いられ
ている。そして超砥粒としては、ダイヤモンド砥粒、Ｃ
ＢＮ砥粒が用いられている。

【０００３】超砥粒切断ホイールがよく用いられるもの
としては、例えば、磁性材料、光学ガラス及びセラミッ
クスの切断加工や溝入れ加工がある。磁気ヘッドのコア
となるフェライトブロックやネオジウム磁石に溝を形成
するのに用いられる場合や、光学ガラスの素材からプリ
ズムを切断して分離するのに用いられる超砥粒切断ホイ
ールとしては、外径がΦ５０ｍｍ〜Φ３００ｍｍ、刃部
の厚みが０．１ｍｍ〜４．０ｍｍ、鋼製基板の外周にレ
ジンボンド、メタルボンド及び電着ボンドでダイヤモン
ド砥粒を固着したものがよく用いられる。

【０００４】これら超砥粒切断ホイールの切れ味、切断
能率を改善する手段としては、例えば公開特許公報・特
開平６１−２７００７号に示される、超砥粒層のセグメ
ントを基板（基台）にロウ付けによって固着したものが
知られている。セグメントは、超砥粒とメタルボンド等
の結合材の混合物を、加熱・加圧して焼結したもので、
ロウ付けし易いように、超砥粒を含有していない保持層
（ベースとも呼ばれる。）を同時焼結して付ける場合も
ある。この上記の方式は、極めて切れ味に優れ、切断能
率が飛躍的に向上し、効果が最も大きいが、セグメント
のエッジが工作物と衝突するため、チッピングの発生が
多いのが欠点である。しかしながら、ロウ付けする際の
熱により、基板及びセグメントが歪みを発生するため、
刃厚の厚い超砥粒切断ホイールの製造に適しており、薄
刃の製造には、まったく適用できるものではなかっ
た。。

【０００５】別の手段としては、公開特許公報・特開昭
５９−１１８３７５号に示される、超砥粒層の厚み方向
に複数の切り込み溝が形成されたものが知られている。
この方式は、切れ味に優れ、切断能率の向上に効果的で
あるが、前述のセグメント方式よりは切れ味に劣る。し
かし、エッジが直接に工作部と衝突することがないため
セグメント方式よりチッピングの発生は少なく、切断面
も良好な表面粗さが得られる特長がある。しかしなが
ら、この方式では刃厚の薄い超砥粒層を成形することが
困難であること、また、超砥粒層を成形後に溝加工する
ことも極めて困難あるため、やはり薄刃の製造には適当
でないという欠点があった。

【０００６】また別の手段としては、公開特許公報・特
開昭６２−４８４６４号に示される、切れ刃部分の外周
縁部のみを円周方向に波型形状にしたものが知られてい
る。この方式も切れ味に優れ、良好な表面粗さが得られ
るが、基板を波型形状に加工することが困難であるだけ
でなく、調質した高硬度の基板材料を用いることができ
ず、基板材質に制限される欠点があった。さらに、レジ
ンボンド、メタルボンド、ビトリファイドボンドの適用
が難しく、結合材は電着に限定される等の欠点もあっ
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の問題
点を解決するためになされたものである。すなわち、光
学ガラス、セラミックス、水晶、磁性材料、半導体材料
などの研削加工に用いられる超砥粒ホイール及び、これ
ら工作物の精密切断・溝入れ加工に用いられる超砥粒切
断ホイールの性能を更に高めることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の最も大きな特徴
は、基台と、超砥粒層を有する超砥粒ホイールにおい
て、上記の超砥粒層は、所定のパターンで、無気孔の超
砥粒層領域群と、有気孔の超砥粒層領域群とによって形
成されていることである。ここで所定のパターンとは、
例えば、図１に示すように超砥粒層を円周方向に８等分
して、有気孔の超砥粒層領域と、無気孔の超砥粒層領域
を交互に形成する方法である。他には、図２（ａ）の４
等分、（ｂ）の１６等分を示すがこれらに限定されるも
のではない。有気孔の超砥粒層領域群は、無気孔の超砥
粒層領域群よりも結合度が低いため磨耗し易く、使用す
るに従ってエッジの無い緩やかな段差を形成しセグメン
トを施したホイールと同様、切れ味を向上させる効果が
期待できる。超砥粒層が連続しているためセグメント方
式等のようなエッジが無く、工作物のチッピングや、表
面粗さが粗くなる等の問題が発生しない優れた性能を発
揮するものである。もちろん、超砥粒ホイールの仕上げ
方法によっては、最初から有気孔の超砥粒層領域群を窪
ませてチップポケットとしておくことも可能である。例
えば、外径１００ｍｍ、厚み０．３ｍｍ、ダイヤモンド
粒度＃３２５、メタルボンドの超砥粒切断ホイールでは
ツルーイング完了後に、遊離砥粒等を用いてドレッシン
グすれば、半径方向の最大段差で０．１〜０．２ｍｍ、
及び厚み方向の最大段差で０．０１〜０．０２ｍｍとす
ることも可能である。

【０００９】更に詳しく説明すると、有気孔の超砥粒層
領域群は、気孔率１〜５０容量％の気孔を含有している
ことである。無気孔の超砥粒層領域群よりも、どれくら
い結合度を下げ、柔らかくするかは気孔率によって決定
される。気孔率の値が小さすぎれば、無気孔の超砥粒層
領域群との結合度差を生じないため、前項の効果が得ら
れない。また、気孔率の値が大きすぎれば有気孔の超砥
粒層領域群の強度が不足して、加工の最中に破壊してし
まう可能性があるので、工作物の種類、加工条件等によ
って最適な値を決定しなければならない。以上の事を考
慮すると、気孔率は好ましくは、２〜４０容量％、より
好ましくは２〜３０容量％の範囲で決定すると良い結果
が得られる。

【００１０】そして、超砥粒層の結合材は、メタルボン
ドであることを特徴とするものである。ボンド粉末の特
性を考えて、金型のパンチに最適寸法の凹凸を設けれ
ば、ほとんど全てのメタルボンド粉末を適用することが
できる。その他、レジンボンド、ビトリファイドボンド
を適用することもできるが、この場合は、上下パンチ金
型を分割する等、金型をボンドの成形性、流動性を考慮
して工夫する必要がある。

【００１１】そして、超砥粒ホイールは、超砥粒切断ホ
イールであることを特徴とするものである。本発明は、
超砥粒層の厚みが２ｍｍ以下の切断ホイールに有効であ
り、特に超砥粒層の厚みが１ｍｍ以下の薄刃切断ホイー
ルに有効である。超砥粒切断ホイールの切れ味向上対策
としては、セグメント方式とする方法、超砥粒層の側面
に複数の溝を入れる方法、及び基板の外周縁超砥粒層の
厚み方向に複数の切り込み溝を形成する方法、基板外周
縁のみを円周方向に波型形状とする方法等、が考えられ
るが薄刃切断ホイールではこれらの方法を採用すると、
コストアップになるだけでなく、良好な表面粗さも得ら
れないからである。

【００１２】

【発明の実施の形態】発明実施の形態は実施例の項で説
明する。

【００１３】

【実施例】（実施例１）外径１０１ｍｍ、内径９３ｍ
ｍ、厚み１０ｍｍのリング状の上下パンチ素材を準備し
た。それぞれの片側の端面を中心角４５度で８分割し、
分割された端面をひとつおきに４カ所研削して、０．１
ｍｍの段差を設け、上下パンチとした。金型にこのパン
チをセッティングし、ダイヤモンド砥粒とメタルボンド
粉末の混合物を充填して６００℃でホットプレスし焼結
を完了した。金型から取り出して、焼結完了品の外周を
ドレッシング後、両面をラップ仕上げし、本発明の超砥
粒切断ホイールを完成させた。完成した超砥粒切断ホイ
ールは、サイズがΦ１００−０．３Ｔ−３Ｘ−４０Ｈ、
仕様がＳＤ＃３２５−集中度５０−ブロンズ系メタルボ
ンド、である。超砥粒層のパターンは図１の８等分タイ
プ、有気孔部の気孔率は約３容量％であった。

【００１４】（実施例２）外径１０１ｍｍ、内径９３ｍ
ｍ、厚み１０ｍｍのリング状の上下パンチ素材を準備し
た。それぞれの片側の端面を中心角４５度で８分割し、
分割された端面をひとつおきに４カ所研削して、０．２
ｍｍの段差を設け、上下パンチとした。金型にこのパン
チをセッティングし、ダイヤモンド砥粒とメタルボンド
粉末の混合物を充填して６００℃でホットプレスし焼結
を完了した。金型から取り出して、焼結完了品の外周を
ドレッシング後、両面をラップ仕上げし、本発明の超砥
粒切断ホイールを完成させた。完成した超砥粒切断ホイ
ールは、サイズがΦ１００−０．３Ｔ−３Ｘ−４０Ｈ、
仕様がＳＤ＃３２５−集中度５０−ブロンズ系メタルボ
ンド、である。超砥粒層のパターンは図１の８等分タイ
プ、有気孔部の気孔率は約８容量％であった。以下同様
の方法で、実施例３〜６の超砥粒切断ホイールを製作
し、切断テストにより、従来例と比較した。従来例とし
ては、実施例と同一サイズ、同一仕様で、無気孔の超砥
粒層が連続しているものを用いた。

【００１５】切断テストは、水晶をスライスして行っ
た。その詳細を表１に示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】切断テストの結果を表２、表３に示す。実
施例は、従来例に比較して、研削抵抗（Ｆｖ）が最大で
４０％低減し、チッピングは同等、そして、切断精度は
最大で１５μｍ向上している事が判明し、本発明の効果
が証明された。

【００１８】

【表２】

【００１９】

【表３】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明の超
砥粒ホイールは、有気孔の超砥粒層領域群が僅かに窪ん
でチップポケットとなり、研削抵抗の減少、切り粉の排
出能力の向上に寄与する。さらに、エッジの無い連続し
た超砥粒層が、チッピングの極めて少ない良好な表面粗
さを提供する。特に、光学ガラス、セラミックス、水
晶、磁性材料、半導体材料などの精密切断・溝入れ加工
に用いられる超砥粒切断ホイールに適用すれば極めて大
きな効果を期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１を示す図である。

【図２】他の実施例を示す図である。

【符号の説明】

１基台２有気孔の超砥粒層領域３無気孔の超砥粒層領域４超砥粒層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3C063 AA02 AB03 BA02 BA21 BB02 BC02 BC09 BG07 EE01 EE02 EE16 EE23 EE31 FF30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基台と、超砥粒層を有する超砥粒ホイール
において、上記の超砥粒層は、所定のパターンで、無気
孔の超砥粒層領域群と、有気孔の超砥粒層領域群と、に
よって形成されていることを特徴とする超砥粒ホイー
ル。
【請求項２】上記の有気孔の超砥粒層領域群は、気孔率
１〜５０容量％の気孔を含有していることを特徴とする
請求項１記載の超砥粒ホイール。
【請求項３】超砥粒層の結合材は、メタルボンドである
ことを特徴とする請求項１又は２記載の超砥粒ホイー
ル。
【請求項４】超砥粒ホイールは、超砥粒切断ホイールで
あることを特徴とする請求項１、２又は３記載の超砥粒
ホイール。