JPH11277442A

JPH11277442A - 薄刃砥石およびその製造方法

Info

Publication number: JPH11277442A
Application number: JP10079898A
Authority: JP
Inventors: Junji Hoshi; 純二星; Yoshihiro Sawada; 吉裕澤田; Yoshitaka Ikeda; 吉隆池田
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1998-03-26
Filing date: 1998-03-26
Publication date: 1999-10-12

Abstract

(57)【要約】【課題】難削材に対しても良好な切れ味が得られ、強
度および耐熱性にも優れた薄刃砥石およびその製造方法
を提供する【解決手段】平板状の砥粒層１を具備する薄刃砥石で
あって、砥粒層１は焼結された第１金属結合相２とこの
第１金属結合相２中に分散された砥石粒４を具備する。
砥石粒４はそれぞれ、焼結された第２金属結合相６とこ
の第２金属結合相６中に分散された超砥粒８とを具備す
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、硬質セラミックス
などの難削材に対しても優れた切れ味が得られる薄刃砥
石およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器などの精密部品としてア
ルミナや窒化ケイ素などのセラミックス材料の使用が多
くなり、この種の材料の高精度加工に対して需要が高ま
っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種のセ
ラミックスは極めて硬いため、ダイヤモンドなどの超砥
粒を金属結合相中に分散させたいわゆるメタルボンド砥
石を使用して切断加工を行うと、セラミックスの堅さに
負けて超砥粒の先端が速やかに丸まり、切れ味が速やか
に低下する欠点があった。超砥粒の先端が鈍くなったと
しても、その超砥粒が順次脱落していけば、次に新しい
超砥粒が露出して切れ味の低下は防げるのであるが、メ
タルボンド砥石では、超砥粒を支えている金属結合相が
硬いために超砥粒が容易に脱落することを許さず、自生
発刃作用に乏しい。よって、切れ味の低下が顕著であ
る。

【０００４】一方、超砥粒を支持する結合相を、樹脂ま
たはガラスで形成したレジンボンド砥石またはビトリフ
ァイドボンド砥石では、メタルボンド砥石の場合よりも
結合相が柔らかい、もしくは脆いために、超砥粒の先端
が鈍くなる頃には超砥粒が脱落し、自生発刃作用に優れ
て良好な切れ味が長続きする。しかしながら、レジンボ
ンド砥石またはビトリファイドボンド砥石は、メタルボ
ンド砥石に比べて強度および耐熱性が低いため、強度お
よび耐熱性が要求されるような難削材の高速切断には堪
えられないという別の欠点があった。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、難削材に対しても良好な切れ味が得られ、強度お
よび耐熱性にも優れた薄刃砥石およびその製造方法を提
供することを課題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る薄刃砥石は、平板状の砥粒層を具備す
る薄刃砥石であって、前記砥粒層は焼結された第１金属
結合相とこの第１金属結合相中に分散された砥石粒を具
備し、前記砥石粒はそれぞれ、焼結された第２金属結合
相とこの第２金属結合相中に分散された超砥粒とを具備
することを特徴とする。

【０００７】また、本発明に係る薄刃砥石の製造方法
は、樹脂結合剤溶液中に金属結合剤粉末および超砥粒を
分散させた第１スラリーを作製する工程と、前記第１ス
ラリーを用いて粒体を作製する工程と、前記粒体を乾燥
及び焼成して砥石粒を作製する工程と、樹脂結合剤溶液
中に金属結合剤粉末および前記砥石粒を分散させた第２
スラリーを作製する工程と、前記第２スラリーを基体上
に塗布する工程と、塗布された前記第２スラリーを固化
させたのち前記基体から剥離させて焼結する工程とを具
備することを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１実施形態に
係る薄刃砥石を示す断面拡大図である。この薄刃砥石は
平板状の砥粒層１を有するもので、この砥粒層は円環板
状であってもよいし、他の形状をなす板状であってもよ
い。また、砥粒層１のみによって薄刃砥石が構成されて
いてもよいし、砥粒層１が各種の砥石台金（図示略）に
固定されていてもよい。

【０００９】この実施形態における砥粒層１は、焼結さ
れた第１金属結合相２と、この第１金属結合相２中に略
均一に分散された多数の砥石粒４とを有している。ま
た、砥石粒４はそれぞれ、焼結された第２金属結合相６
とこの第２金属結合相６中に分散された超砥粒８とを有
している。なお、図１は砥粒層１の構造を概略的に示す
ものであり、砥石粒４の分布は図示の状態に限定される
ものではない。

【００１０】砥石粒４の平均粒径は限定されないが、一
般的な精密切断用の薄刃砥石としては０．０５〜０．５
ｍｍが好適であり、さらに好適には０．１〜０．３ｍｍ
である。前者の範囲であれば、切断につれ砥石粒４が第
１金属結合相２から脱落する頻度が適切であると共に、
金属結合相中に超砥粒を分散させた通常のメタルボンド
砥石に比較しても砥粒層１の表面粗さが顕著に大きくな
らず、切断面の表面粗さを損なうことがない。

【００１１】砥石粒４中の超砥粒８としては、ダイヤモ
ンドおよび／またはＣＢＮが好適である。超砥粒８の平
均粒径は限定されないが、一般的な難削材の精密切断用
の薄刃砥石としては３〜６０μｍが好適であり、より好
ましくは５〜３０μｍである。また、砥石粒４の平均粒
径との関係でいうと、超砥粒８の平均粒径は砥石粒４の
平均粒径の５〜２０％程度が好ましい。

【００１２】第２金属結合相６は、超砥粒８の融点以下
の温度で焼結されたものであればよく、例えばスズ、
鉛、ニッケル、銅、コバルト、クロム、鉄、銀等の単独
もしくはこれらの合金もしくは混合物が使用可能であ
る。第２金属結合相６として特に好ましい材質を挙げる
と、銅、錫、コバルトおよびそれらの合金などである。
第２金属結合相６は超砥粒８を確実に保持するために比
較的緻密に焼結されていることが好ましく、限定はされ
ないが、その気孔率は好ましくは５ｖｏｌ％未満、より
好ましくは２ｖｏｌ％未満である。なお、この種の気孔
率は、周知の水銀気孔率計等により測定可能である。

【００１３】第１金属結合相２も、超砥粒８の融点以下
の温度で焼結されたものであればよく、例えばスズ、
鉛、ニッケル、銅、コバルト、クロム、鉄、銀等の単独
もしくはこれらの合金もしくは混合物が使用可能であ
る。第１金属結合相２として特に好ましい材質を挙げる
と、銅、錫、およびそれらの合金などである。第１金属
結合相２は、限定はされないが第２金属結合相６よりも
多孔質の材質であることが好ましく、その気孔率は好ま
しくは５ｖｏｌ％以上、より好ましくは５〜１５ｖｏｌ
％である。

【００１４】第１金属結合相２と第２金属結合相６との
硬度上の関係は特に限定されないが、以下の組み合わせ
が可能である。第１の組み合わせは、第１金属結合相２
の硬さが第２金属結合相６の硬さよりも小さい場合であ
る。この場合には、第２金属結合相６による超砥粒８の
支持力が大きくなる一方、第１金属結合相２の摩耗速度
が大きくなるので、砥粒層１表面に露出した砥石粒４が
摩耗する速度に比べ、第１金属結合相２が摩耗する速度
が大きくなる。したがって、図２に示すように摩耗跡凹
部Ｐ１が形成されやすく、ひいては図３に示すように砥
石粒４が脱落しやすくなる（Ｐ２は脱落跡凹部）。

【００１５】第２の組み合わせは、第１金属結合相２の
硬さが第２金属結合相６の硬さよりも大きい場合であ
る。この場合には、第２金属結合相６による超砥粒８の
支持力が小さくなる一方、第１金属結合相２の摩耗速度
が小さくなるので、砥石粒４内における超砥粒８の分散
密度が高く砥石粒４の摩耗が悪い場合に、その補償をし
て砥石粒４の摩耗と、砥石粒４の脱落とのバランスを良
好にできる。

【００１６】第３の組み合わせは、第１金属結合相２の
硬さが第２金属結合相６の硬さとほぼ等しい場合であ
る。以上の第１〜第３の組み合わせのいずれかを、超砥
粒８の粒度や分散度、砥石粒４の平均粒径などに応じて
選択することにより、砥石粒４の摩耗速度と、砥石粒４
の脱落頻度とのバランスを適切に調整できる。

【００１７】第１金属結合相２層中には、必要に応じて
フィラーを添加してもよい。フィラーとしては、二硫化
モリブデンやグラファイトなどの固体潤滑剤粒子、また
は炭化珪素や窒化ケイ素などの硬質粒子もしくはウイス
カーなどが例示できるが、これらに限定はされない。第
１金属結合相２へのフィラーの添加量は限定されない
が、一般には第１金属結合相２の０．１〜５ｗｔ％程度
であることが好ましい。固体潤滑剤粒子を添加すると第
１金属結合相２の強度が低下するので第１金属結合相２
の摩耗を促進すると共に、第１金属結合相２から放出さ
れる固体潤滑剤により砥石の研削抵抗が低減できる。ま
た、硬質粒子を添加すれば第１金属結合相２の摩耗速度
を調整して砥石粒４の摩耗速度とのバランスを調整する
ことができる。

【００１８】第１金属結合相２層中には、図４に示すよ
うに、必要に応じて第２の超砥粒５０を添加してもよ
い。第２超砥粒５０は、超砥粒８と同じであってもよい
し、超砥粒８とは異なる平均粒径を有するものであって
もよい。第２超砥粒５０の平均粒径が大きいほど第１金
属結合相２の摩耗速度が小さくなり、平均粒径が小さい
ほど第１金属結合相２の摩耗速度が大きくなる。また、
第２超砥粒５０の含有量が大きいほど第１金属結合相２
の摩耗速度が小さくなり、含有量が小さいほど第１金属
結合相２の摩耗速度が大きくなる。第１金属結合相２へ
の第２超砥粒５０の添加量は限定されないが、一般には
第１金属結合相２の０．１〜５重量％程度であることが
好ましい。

【００１９】第２金属結合相６にも、必要に応じてフィ
ラーを添加してもよい。フィラーとしては、二硫化モリ
ブデンやグラファイトなどの固体潤滑剤粒子、または炭
化珪素や窒化ケイ素などの硬質粒子もしくはウイスカー
などが例示できるが、これらに限定はされない。第２金
属結合相６へのフィラーの添加量は限定されないが、第
２金属結合相６の０．１〜５ｗｔ％程度であることが好
ましい。固体潤滑剤粒子を添加すると第２金属結合相６
の強度が低下するので第２金属結合相６の摩耗を促進す
ると共に、第２金属結合相６から放出される固体潤滑剤
により砥石の研削抵抗が低減できる。また、硬質粒子を
添加すれば超砥粒含有量を変えずに第２金属結合相６の
摩耗速度を調整して第１金属結合相２の摩耗速度とのバ
ランスを調整することができる。

【００２０】砥粒層１中における砥石粒４の含有量は、
用途に応じて適宜決定されるべきであり、特に限定され
るものではないが、一般には５〜３５ｖｏｌ％であるこ
とが好ましく、より好ましくは１０〜２５ｖｏｌ％とさ
れる。あまり小さいと十分な切断性能が得られず、大き
すぎると本発明の効果が薄れるからである。

【００２１】砥石粒４の形状は後述するようにさまざま
に変形可能であるため、本発明では限定されない。図１
の実施形態では球形に近い形状となっているが、円柱形
であってもよいし、図５に示すような角柱形や、図６に
示すような扁平形（円板状）であってもよい。表面積／
体積が大きい形状であるほど、第１金属結合相２による
砥石粒４の保持力が高くなる。

【００２２】次に、上記各実施形態の砥石の製造方法を
説明する。本発明に係る薄刃砥石製造方法の一実施形態
では、まず、図７に示すような造粒装置６０を使用して
砥石粒４を製造する。この造粒装置６０は、一端に多数
の開口部６４が形成された中空の本体６６と、本体６６
の内部に同軸に収容されたスクリュウフィーダ６２とを
具備し、本体６６に形成された導入部６８から原料スラ
リーを供給し、スクリュウフィーダ６２を回転すること
により、開口部６４から次々に粒４Ａを押し出すもので
ある。粒４Ａの大きさは開口部６４の大きさによって規
定されるため、開口部６４の大きさが一定であれば粒４
Ａの粒径も一定となる。削り落とし部材を用いて本体６
６の端部を一定周期で擦ることにより、粒４Ａを次々に
削り落としてもよいが、そのような手間をかけなくて
も、原料スラリーの粘度を適正に調整すれば、開口部６
４からのスラリーの突出長さが一定に達すると、順次、
一定の粒度の粒４Ａとなって本体６６から落下する。

【００２３】開口部６４の形状を変更することにより、
粒４Ａの断面形状を適宜変更できる。開口部６４の開口
径は超砥粒８の粒径よりも十分に大きいことが必要であ
り、一般には０．１〜１．０ｍｍ程度が好適であり、よ
り好ましくは０．２〜０．５ｍｍであるが、必ずしもこ
の範囲には限定されない。造粒直後の粒４Ａを適当に攪
拌することにより、粒４Ａを丸めて球形に近づけること
ができる。

【００２４】原料スラリーは、超砥粒８、第２金属結合
相６を構成する金属結合剤粉末、樹脂結合剤、溶媒、そ
の他必要な成分を、一定の粘度を有するスラリー状（も
しくは粘土状）に混合したものである。原料スラリー中
における超砥粒８の含有率は２．５〜６．０重量％程度
が好ましく、より好ましくは３．０〜５．５重量％であ
る。

【００２５】金属結合剤粉末は、前述した第２金属結合
相６の材料の単独もしくは混合物である。金属結合剤粉
末の粒径は限定されないが、平均粒径５００μｍ以下で
あることが好ましく、より好ましくは０．５〜１００μ
ｍ程度にされる。平均粒径が０．５μｍ未満では水との
反応性が強すぎ、平均粒径５００μｍより大きいと焼結
後に十分な強度が得られない。スラリー中における金属
結合剤の含有量は７９．０〜９２．５ｗｔ％、より好ま
しくは８４．５〜９０．０ｗｔ％とされる。

【００２６】樹脂結合剤は、乾燥後の粒４Ａの構造を保
つとともに、スラリーの粘度を調整する作用も果たす。
樹脂結合剤としては、特に水性樹脂結合剤であるメチル
セルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒ
ドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロー
ス、エチルセルロース、ポリビニルアルコール等が好適
であるが、必要に応じては有機溶剤に溶解する油性樹脂
結合剤も使用してもよい。スラリー中における樹脂結合
剤の含有量は５．０〜１５．０ｗｔ％、特に７．０〜１
０ｗｔ％であることが好ましい。５．０ｗｔ％よりも少
なくても１５．０ｗｔ％より多くても、粒４Ａが形成さ
れにくくなる。

【００２７】造粒装置６０により形成された粒４Ａは、
トレーなどの適当な容器に入れられて、真空中または不
活性雰囲気下で加熱され、乾燥されると共に樹脂結合剤
が分解除去される。続いて、真空中または不活性雰囲気
下で焼結され、砥石粒４が形成される。乾燥条件および
焼結条件は粒４Ａの組成に応じて異なるので一概にはい
えないが、一般的な値として、脱ガス用の加熱処理条件
は４００〜５５０℃において３０〜１２０分間加熱する
ことが好ましく、焼結条件は不活性雰囲気下、還元性雰
囲気下、あるいは減圧下において、加熱温度が６００〜
９００℃程度、加熱時間が１０〜６０分程度であること
が好ましい。

【００２８】こうして焼結された砥石粒４は、第１金属
結合相２を構成する金属結合剤粉末、樹脂結合剤、溶
媒、その他必要な成分とともに、再び一定の粘度を有す
るスラリー状（もしくは粘土状）とされ、このスラリー
を平坦な基体表面に一定厚で塗布することにより砥石原
型となる板体が得られる。

【００２９】図８は、板体を製造するための装置の一例
を示している。図中符号１０は水平に張られたエンドレ
スベルトであり、このエンドレスベルト１０は一対のロ
ール１２，１４により駆動される。エンドレスベルト１
０の上面に対向する位置には、ベルト走行方向上流側か
ら下流側へ順に、下地層塗布装置１６、下地層乾燥装置
１８、スラリー塗布装置２０、および乾燥装置２４が配
置されている。

【００３０】下地層乾燥装置１６は、ロール１２の近傍
においてエンドレスベルト１０の上面に対向して配置さ
れ、内部に充填された下地塗料２８をその下端開口部か
らエンドレスベルト１０の上面に連続的に供給する。下
地塗料２８としては、例えばウレタン樹脂、エポキシ樹
脂、熱硬化型ポリエステル、耐熱性のある熱可塑性樹
脂、アクリル樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレン酢酸
ビニル樹脂などの樹脂塗料が使用可能である。下地層乾
燥装置１６のベルト下流側の側壁はドクターブレード２
６を備え、このドクターブレード２６とエンドレスベル
ト１０との間隙量に応じた厚さの下地塗料が、エンドレ
スベルト１０の走行につれてその上面に塗布され、塗膜
３０が形成される。なお、エンドレスベルトの材質によ
ってはこの塗膜３０を形成しないことも可能である。

【００３１】下地層乾燥装置１８は、エンドレスベルト
１０上に形成された塗膜３０を乾燥するためのもので、
例えば温風乾燥機や遠赤外線乾燥機などで構成されてい
る。下地層乾燥装置１８で乾燥されることにより、塗膜
３０は固化し、後述するスラリー層３６を支持するキャ
リアテープとなる。このキャリアテープは後述する焼結
時に分解して消失することが必要である。キャリアテー
プの厚さは限定されないが、十分な強度が得られ、しか
も残留物を残さず除去できるように２〜５０μｍ程度が
好ましい。固化した後のスラリー層３６Ｂが脆すぎなけ
れば、キャリアテープを形成しないことも可能であり、
その場合には、下地層塗布装置１６および下地層乾燥装
置１８が不要となる。

【００３２】スラリー塗布装置２０は、エンドレスベル
ト１０上に形成されたキャリアテープ上面に、砥石原料
となるスラリー３４を塗布するためのものである。この
スラリー塗布装置２０は、下端に開口部を有する箱状を
なし、その下流側の側壁はドクターブレード３２（塗布
厚さ規制部材）を備えている。これにより、スラリー塗
布装置２０に充填された砥石原料スラリー３４は、エン
ドレスベルト１０の走行につれて、ドクターブレード３
２によってキャリアテープ上に一定厚さに塗布されてス
ラリー層３６となる。

【００３３】この実施形態のドクターブレード３２は、
図９に示すように、第１ブレード３２Ａおよび第２ブレ
ード３２Ｂを具備し、第１ブレード３２Ａからエンドレ
スベルト１０までの間隙量は、第２ブレード３２Ｂから
エンドレスベルト１０までの間隙量よりも大きくされて
いる。いずれの間隙量も、所望の砥石厚さやスラリーの
粘度に応じて、図示しない調整手段により調整可能にさ
れているが、一般には、第１ブレード３４Ａからエンド
レスベルト１０までの間隙は５〜２０ｍｍ程度、第２ブ
レード３４Ｂからエンドレスベルト１０までの間隙は
０．１〜２ｍｍ程度であることが好ましい。ただし、こ
の範囲に限定されることはない。

【００３４】このように２段階のブレード３２Ａ，３２
Ｂを使用することにより、各ブレード３２Ａ，３２Ｂの
間隙においてスラリー３４に含まれる気泡をある程度ま
で取り除くことができ、第２ブレード３２Ｂの間隙から
押し出されてくるスラリー層３６に含まれる気泡量を減
らすことができる。また、元のスラリー３４液面の高さ
が変動しても、スラリー層３６の塗布厚さが影響を受け
にくい利点も有する。

【００３５】スラリー塗布装置２０の上方には、スラリ
ー塗布装置２０へスラリーを供給するための混合槽３８
が配置され、この混合槽３８には、スラリー原料をそれ
ぞれ入れた複数のホッパー４０を備えた混練機４２が接
続されている。なお、本発明ではドクターブレード３２
の代わりに、塗布厚さ規制部材として塗布ロールを用い
た構造にすることも可能である。

【００３６】乾燥装置２４は、スラリー層３６を加熱
し、溶剤を揮発させることにより固化させ、板体３６Ｂ
を得るためのものである。乾燥装置２４としては遠赤外
線乾燥が乾燥が早い点から適しているが、そのほかにも
温風乾燥、伝熱加熱など周知の加熱方法が適用可能であ
る。ただし、スラリーには金属粉末が含まれるため、原
則的に、マイクロ波乾燥は適さない。乾燥装置２４によ
るスラリー層３６の加熱条件は限定されないが、一般に
は雰囲気温度４０〜８０℃、乾燥時間２０〜１２０分程
度とされる。

【００３７】板体３６Ｂは、エンドレスベルト１０が下
方へ曲がる位置において、エンドレスベルト１０から剥
離する。板体３６Ｂの進行方向には切断装置（もしくは
打ち抜き装置）４６が設けられ、この切断装置４６によ
って矩形状もしくは円板状の板体Ｓが得られる。この板
体Ｓは、樹脂からなる薄い下地層と、この下地層上に形
成された多孔質の砥石原料とから構成されている。

【００３８】次に、以上の装置を用いた薄刃砥石製造方
法の実施形態を説明する。まず、ホッパー４０に砥石粒
４、第１金属結合相２となる金属結合剤粉末、樹脂結合
剤、溶媒、その他必要な成分を入れ、混練機４２にてス
ラリー状に混合する。スラリーを混合するのであれば、
粉末原料のみを混合するよりも容易に均一混合すること
が可能である。

【００３９】スラリー３４中における砥石粒４の含有率
は限定はされないが、一般には０．３〜３．５ｗｔ％程
度が好ましく、より好ましくは０．８〜２．５ｗｔ％で
ある。

【００４０】金属結合剤粉末は、前述した第１金属結合
相２を形成する単一の材料または混合物であり、金属結
合剤粉末の粒径は平均粒径５００μｍ以下であることが
好ましく、より好ましくは０．５〜１００μｍ程度にさ
れる。平均粒径が０．５μｍ未満では水との反応性が強
すぎ、平均粒径５００μｍより大きいと焼結後に十分な
強度が得られない。スラリー中における金属結合剤の含
有量は９．７〜４６．５ｗｔ％、より好ましくは１９．
２〜３２．５ｗｔ％とされる。

【００４１】樹脂結合剤は、スラリーを乾燥させた後に
板体の構造を保つとともに、スラリーの粘度を調整する
作用も果たす。樹脂結合剤の種類は造粒過程で使用した
ものと同じでよい。スラリー中における樹脂結合剤の含
有量は限定されないが、５０〜９０ｗｔ％、特に６５〜
８０ｗｔ％であることが好ましい。５０ｗｔ％よりも少
ないと乾燥後の板体３６Ｂの強度が不足し、９０ｗｔ％
より多いと粘度が高すぎて整形が難しくなる。

【００４２】本発明では、スラリーの粘度が適当であれ
ば、平板状に塗布したスラリー中で砥石粒４が沈降する
ことは少ない。よって、乾燥後の板体３６Ｂを砥石形状
に整形して、それを乾燥・焼結することによりそのまま
砥粒層１として使用することも可能である。この場合、
張り合わせを行わないため、製造コストが安く、砥粒層
１の厚さを小さくできる利点がある。

【００４３】一方、スラリーの粘度を調整することによ
り、スラリー層中で砥石粒４が若干沈降することを許
し、上面と下面で砥石粒４の密度が異なる板体３６Ｂを
２枚得た後、図１０に示すようにこれら板体３６Ｂの砥
石粒４の分布が少ない上面同士を接合して乾燥、焼結す
ることにより、図１１に示すように厚さ方向中心部より
も両側面において砥石粒４の分布が多い薄刃砥石を製造
することも可能である。

【００４４】なお、各スラリーには、必須ではないが、
以上の成分以外に、界面活性剤、可塑剤、気孔形成促進
用可燃剤等を配合することができる。界面活性剤は、砥
粒および金属結合剤粉末のスラリー中での分散性を向上
させる作用を有するもので、具体的には、アルキルベン
ゼンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、アル
キル硫酸エステル塩、アルキルエーテル硫酸エステル
塩、アルカンスルホン酸塩等のアニオン系界面活性剤、
ポリエチレングリコール誘導体、多価アルコール誘導体
等の非イオン系界面活性剤等を例示することができる。
スラリー中での界面活性剤の含有量は０．０５〜５ｗｔ
％、特に０．５〜３ｗｔ％の範囲が好ましい。０．０５
ｗｔ％より低いと前記効果が得られず、５ｗｔ％より多
くてもそれ以上は効果が上がりにくい。

【００４５】可塑剤は、板体３６Ｂに可塑性を付加する
ためのもので、エチレングリコール、ポリエチレングリ
コール、およびグリセリンなどの多価アルコール、鰯
油、菜種油、およびオリーブ油などの油脂、石油エーテ
ル等のエーテル類、フタル酸ジエチル、フタル酸ジｎ−
ブチル、フタル酸ジエチルヘキシル、フタル酸ジオクチ
ル、ソルビタンモノオレート、ソルビタントリオレー
ト、ソルビタンパルミテート、ソツビタンステアレート
などのエステル類等を例示できる。可塑剤の含有量は
０．１〜１５ｗｔ％、特に２〜１０ｗｔ％の範囲が好ま
しい。０．１ｗｔ％より少ないと可塑作用が不十分にな
る場合があり、１５ｗｔ％より多いと板体３６Ｂの強度
が低下する場合がある。

【００４６】気孔形成用可燃剤は、板体３６Ｂの焼結時
に消失させることによって気孔の形成を促進するための
ものであり、可燃性の材質、例えばパルプ、綿、糸く
ず、コーンスターチ、カルボキシメチルセルロース、非
水溶性セルロース繊維、ポリビニルブチラル樹脂、ポリ
ビニル樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン樹脂などが例
示できる。気孔形成用可燃剤の形状は限定されないが、
具体的には、０．１〜２００μｍ程度の粉末状のもの、
長さが２００μｍ以下、好ましくは３０〜１２０μｍ程
度の繊維状のものが好適である。

【００４７】塗布すべきスラリーの粘度は、２０℃にお
いて２００００〜７００００ｃｐｓ、特に３００００〜
５５０００ｃｐｓの範囲が好ましい。２００００ｃｐｓ
未満では乾燥時に多孔質構造が崩壊する場合があり、７
００００ｃｐｓより粘度が高いとドクターブレード３２
による成形が困難になるおそれがある。

【００４８】薄刃砥石を製造するには、下地層塗布装置
１６に下地塗料２８を満たし、スラリー塗布装置２０に
スラリー３４を満たした後に、エンドレスベルト１０を
走行させる。すると、まずドクターブレード２６とエン
ドレスベルト１０との間隙量に規制されつつ下地塗料層
３０がエンドレスベルト１０上に形成され、この塗膜３
０が下地層乾燥装置１８が下地層乾燥装置１８により乾
燥される。さらに、塗膜３０上にスラリー塗布装置２０
によりドクターブレード３２とエンドレスベルト１０と
の間隙量に相当した厚さのスラリー層３６が塗布され
る。このスラリー層３６は乾燥装置２４により加熱され
て乾燥し、板体３６Ｂとなってロール１４の位置でエン
ドレスベルト１０から剥離され、切断装置（もしくは打
ち抜き装置）４６によって短い板体３６Ｂに成形され
る。この板体３６Ｂは製造すべき薄刃砥石と同径である
か、あるいは薄刃砥石よりも大きい円形または矩形状と
される。必要であればキャリアテープを板体３６Ｂから
剥がす。

【００４９】板体３６Ｂが得られたら、板体３６Ｂを砥
石形状に打ち抜いて砥石原型を作製する。次に、内部を
不活性雰囲気、還元性雰囲気、もしくは真空雰囲気にし
た加熱炉に砥石原型を入れ、加熱処理を行って砥石原型
に含まれる樹脂結合剤を分解・揮発させ、除去する。こ
の脱ガス用の加熱処理条件は限定されないが、４００〜
５５０℃において３０〜１２０分間加熱することが好ま
しい。

【００５０】脱ガス処理が完了したら、加熱炉から砥石
原型を取り出し、通常の焼結処理またはホットプレスを
行って焼結する。焼結条件は、使用する金属結合剤の種
類によって異なるため限定されないが、一般には、不活
性雰囲気下、還元性雰囲気下、あるいは減圧下におい
て、加熱温度が６００〜９００℃程度、加熱時間が１０
〜６０分程度とされる。ホットプレスを行う場合には、
さらにプレス圧力が１００〜１０００ｋｇｆ／ｃｍ²程
度であることが好ましい。

【００５１】このような焼結を行うことにより金属結合
剤粒子が相互に結合する。砥石は無気孔であってもよい
が、砥石を多孔質にする必要がある場合には、非加圧焼
結を行うかホットプレス圧力を低めにして必要な量の気
孔を形成すればよい。気孔を形成すれば、砥石表面に開
口する気孔が研削液を保持することにより潤滑および冷
却が図れるとともに、気孔がチップポケットとして切粉
排出性を高め、切断性能または研削性能を高めることが
できる。

【００５２】一方、図１０に示すように２枚の板体３６
Ｂを積層して砥石原型を成形するのであれば、必須では
ないが、同一の厚さを有する第１板体３６Ｂと第２板体
３６Ｂとを、それぞれのスラリー展開方向Ａ，Ｂがほぼ
直交するように積層することが好ましい。スラリー展開
方向Ａ，Ｂは完全に直交しなくてもよく、７０〜１１０
゜程度の直角に近い向きであればよい。このようにスラ
リー展開方向を交差させることにより、スラリー展開方
向に起因する砥石の周方向における特性のばらつきを低
減することができる。したがって、砥石の全周にわたっ
て均一な研削性能となるので、切断中に砥石の振動が生
じたり、研削性能のムラによって被削材にチッピングが
生じたりするおそれが低減できる。２枚の板体３６Ｂを
張り合わせるには、これらを重ね、必要に応じてプレス
したのち、焼結を行うだけでよい。焼結により、板体３
６Ｂ同士の界面でも結合が進行して両者が一体化する。
焼結時に分解除去されるような接着剤を使用して板体３
６Ｂを張り合わせてもよい。

【００５３】上記実施形態の薄刃砥石によれば、図１に
示すように、第１金属結合相２中に砥石粒４が分散して
おり、砥石粒４のそれぞれの内部に超砥粒８が分散され
た構造を有するため、この薄刃砥石で被削材を研削する
と、図２に示すように砥粒層１の表面に露出した第１金
属結合相２が砥石粒４よりも速い速度で摩耗していき、
やがて砥石粒４そのものが第１金属結合相２から脱落す
る。これにより、砥石粒４内における超砥粒８の自生発
刃作用が悪くても、砥石粒４自体が生え替わっていくた
め、良好な切れ味が長く持続する。また、砥粒層１の表
面に突き出す超砥粒８が均一に分布しながら分布密度が
小さいため、個々の超砥粒８の切り込み圧力が大きく、
この点からも切れ味の向上が図れる。

【００５４】また、上記実施形態の製造方法によれば、
砥石粒４を含むスラリーを塗布して砥粒層１を形成する
から、砥粒層１の製造コストが安い上、組織が均質化で
きる利点を有する。

【００５５】なお、本発明は上記実施形態のみに限定さ
れるものではなく、各実施形態の構成を適宜組み合わせ
てもよいし、周知の他の構成を加えてもよいことはもち
ろんである。

【００５６】

【実施例】次に、実施例を挙げて本発明の効果を実証す
る。［実施例］東名ダイヤ社製商品名「ＩＭＭ」の２０／３
０μｍのダイヤモンド砥粒４０ｇ、Ｃｕ−１０ｗｔ％Ｓ
ｎ−５ｗｔ％Ａｇ−５ｗｔ％Ｆｅ混合粉８８０ｇおよび
下記組成からなる有機バインダー８０ｇを混練機を用い
て混練した。有機バインダー組成：メチルセルロース１４ｇポリエチレングリコール３０ｇ関東化学株式会社製「スパン８０」５ｇ水６００ｍｌ

【００５７】混練物を図７に示すような造粒装置６０で
押し出し成形し、直径０．５ｍｍ×長さ１ｍｍの円柱状
の粒４Ａを形成した。これら粒４Ａを真空中にて４５０
℃で３０分間脱ガス処理し、樹脂結合剤を除去した。さ
らに、真空中にて７５０℃で１時間焼結し、砥石粒４を
得た。これら砥石粒４の気孔率を水銀浸透式の密度測定
機（ＰＭＩ社製「水銀・非水銀ポロシメーター」）によ
り測定したところ２ｖｏｌ％だった。

【００５８】砥石粒４を２．０ｇと、Ｃｕ−１５ｗｔ％
Ｓｎ−５ｗｔ％Ａｇ混合粉２５ｇおよび前記組成からな
る有機バインダー７３ｇを混練機を用いて混練した。こ
のスラリーを図８に示すようなドクターブレード装置に
より平坦なシート上で薄板状に引き延ばし、幅１５０ｍ
ｍ×長さ５００ｍｍ×厚さ２ｍｍの板体を得た。この板
体を乾燥してグリーン成形体とし、このグリーン成形体
から、外径１００ｍｍ、内径４０ｍｍの円環体をハンド
プレスにより打ち抜いた。なお、このグリーン成形体
は、上記比率で換算した量の湯を加えてスラリーに戻す
ことにより、再度原料として使用できる。

【００５９】グリーン成形体を、４５０℃において３０
分間、窒素雰囲気中で加熱し、脱バインダー処理を行っ
た。次に、窒素雰囲気中にて７００℃で１時間焼結し、
砥石原型を製造した。得られた砥石原型の厚さは１．５
ｍｍだった。砥石原型の気孔率を前記密度測定機により
測定したところ、１０ｖｏｌ％であった。この砥石原型
をラッピングにより成形し、外径１００ｍｍ×内径４０
ｍｍ×厚さ０．５ｍｍの薄刃砥石を得た。

【００６０】［比較例］東名ダイヤ社製商品名「ＩＭ
Ｍ」の２０／３０μｍのダイヤモンド砥粒２．０ｇ、Ｃ
ｕ−１０ｗｔ％Ｓｎ−５ｗｔ％Ａｇ−５ｗｔ％Ｆｅ混合
粉２５ｇおよび下記組成からなる有機バインダー７３ｇ
を混練機を用いて混練しスラリーを得た。有機バインダー組成：メチルセルロース１４ｇポリエチレングリコール３０ｇ関東化学株式会社製「スパン８０」５ｇ水６００ｍｌ

【００６１】このスラリーを図８に示すようなドクター
ブレード装置により平坦なシート上で薄板状に引き延ば
し、幅１５０ｍｍ×長さ５００ｍｍ×厚さ２ｍｍの板体
を得た。この板体を乾燥してグリーン成形体とし、この
グリーン成形体から、外径１００ｍｍ、内径４０ｍｍの
円環体をハンドプレスにより打ち抜いた。なお、このグ
リーン成形体は、上記比率で換算した量の湯を加えてス
ラリーに戻すことにより、再度原料として使用できる。

【００６２】グリーン成形体を、４５０℃において３０
分間、窒素雰囲気中で加熱し、脱バインダー処理を行っ
た。次に、窒素雰囲気中にて７００℃で１時間焼結し、
砥石原型を製造した。得られた砥石原型の厚さは１．０
ｍｍだった。砥石原型の気孔率を前記密度測定機により
測定したところ、１ｖｏｌ％であった。この砥石原型を
ラッピングにより成形し、外径１００ｍｍ×内径４０ｍ
ｍ×厚さ０．５ｍｍの薄刃砥石を得た。

【００６３】［比較実験１］実施例および比較例の砥石
により、９６ｗｔ％Ａｌ₂Ｏ₃（吸水率０％）の切断を行
った。切断条件は以下の通りである。切断試験機：東芝株式会社製「スライサーＵＳＭ−２０Ａ」回転数：１５０００ｒｐｍ切り込み：１．２ｍｍ送り速度：５０ｍｍ／ｍｉｎ送りピッチ：５ｍｍ切断方式：ダウンカットクーラント：エマルジョン１０％希釈液被削材寸法：幅５０ｍｍ×長さ５０ｍｍ×厚さ１．０ｍｍ

【００６４】上記条件で多数ラインの切断を行い、この
ときの法線方向の切断抵抗をキスラー社製動歪計を用い
て１０切断ライン毎に測定した。結果を表１に示す。

【００６５】

【表１】

【００６６】表１の結果から明らかなように、実施例の
薄刃砥石は、難削材であるアルミナを多数回切断しても
切断抵抗が増大せず、途中で破断もしなかった。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る薄刃
砥石では、第１金属結合相中に砥石粒が分散され、砥石
粒のそれぞれの内部に超砥粒が分散された構造を有する
ため、この薄刃砥石で被削材を研削すると、砥粒層の表
面に露出した第１金属結合相が砥石粒よりも速い速度で
摩耗していき、やがて砥石粒そのものが第１金属結合相
から脱落する。これにより、砥石粒内における超砥粒の
自生発刃作用が悪くても、砥石粒自体が生え替わってい
くため、良好な切れ味が長く持続する。また、砥粒層の
表面に突き出す超砥粒が均一に分布しながら分布密度が
小さいため、個々の超砥粒の切り込み圧力が大きく、こ
の点からも切れ味の向上が図れる。

【００６８】また、本発明の製造方法によれば、砥石粒
を含むスラリーを塗布して砥粒層を形成するから、砥粒
層の製造コストが安い上、組織が均質化できる利点を有
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る薄刃砥石の一実施形態の断面拡
大図である。

【図２】同実施形態の作用を示す断面拡大図である。

【図３】同実施形態の作用を示す断面拡大図である。

【図４】本発明の他の実施形態を示す断面拡大図であ
る。

【図５】本発明のさらに他の実施形態を示す断面拡大
図である。

【図６】本発明のさらに他の実施形態を示す断面拡大
図である。

【図７】本発明の砥石製造方法の造粒工程を示す概略
図である。

【図８】同製造方法に使用する成形装置の正面図であ
る。

【図９】同成形装置の要部の断面拡大図である。

【図１０】本発明の砥石製造方法の他の実施形態を示
す斜視図である。

【図１１】本発明の砥石製造方法の他の実施形態を示
す斜視図である。

【符号の説明】

１砥粒層２第１金属結合相４砥石粒６第２金属結合相８超砥粒Ｐ１，Ｐ２凹部（チップポケット）１０エンドレスベルト（基体）１６下地層塗布装置２０スラリー塗布装置３２ドクターブレード（塗布厚さ規制部材）３４砥石原料スラリー３６塗布層３６Ｂ板体６０造粒装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平板状の砥粒層を具備する薄刃砥石であ
って、前記砥粒層は焼結された第１金属結合相とこの第
１金属結合相中に分散された砥石粒を具備し、前記砥石
粒はそれぞれ、焼結された第２金属結合相とこの第２金
属結合相中に分散された超砥粒とを具備することを特徴
とする薄刃砥石。
【請求項２】前記砥石粒の平均粒径は０．０５〜０．
５ｍｍ、前記第１金属結合相の気孔率は５ｖｏｌ％以
上、前記第２金属結合相の気孔率は５ｖｏｌ％未満であ
ることを特徴とする請求項１に記載の薄刃砥石。
【請求項３】樹脂結合剤溶液中に金属結合剤粉末およ
び超砥粒を分散させた第１スラリーを作製する工程と、
前記第１スラリーを用いて粒体を作製する工程と、前記
粒体を乾燥及び焼成して砥石粒を作製する工程と、樹脂
結合剤溶液中に金属結合剤粉末および前記砥石粒を分散
させた第２スラリーを作製する工程と、前記第２スラリ
ーを基体上に塗布する工程と、塗布された前記第２スラ
リーを固化させたのち前記基体から剥離させて焼結する
工程とを具備することを特徴とする薄刃砥石の製造方
法。
【請求項４】塗布された前記第２スラリーを固化させ
たのち前記基体から剥離させて２枚の板体を得た後、こ
れら板体の剥離面同士を接合したうえ焼結する工程を具
備することを特徴とする請求項３記載の薄刃砥石の製造
方法。