JP2687660B2 - 電着砥石の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は電着砥石の製造方法に係わり、特に、超砥粒
を多層状に含む砥粒層を台金表面に均一に形成するため
の改良に関する。

「従来の技術」 一般的な電着砥石は、台金に多数の超砥粒を金属めっ
き相で単層状に固定したもので、砥粒層を砥石の研削面
全面に形成したもの、あるいは特定のパターンで砥粒層
を形成したものなどが知られている。

ところで、この種の電着砥石のうち、ホイール型など
のように外周面に砥粒層を有する円筒状砥石を製造する
場合には、従来、以下のような製造方法が採られてい
た。

すなわち、まず台金の両端面にマスキングを施してリ
ード線を接続したうえ、この台金を回転軸に通して固定
し、めっき槽内の電解めっき液に垂直状態で浸漬する。

次いで、台金の外周面のほぼ水平な上端部分にダイヤ
砥粒をスプーン等で均一になるように蒔き、台金の上方
に配置した陽極板と台金との間に静置状態で通電し、超
砥粒を蒔いた面に金属めっき相を析出させる。

そして、金属めっき相により超砥粒が脱落しない程度
に固定されたら、円形台金を僅かに回転し、新たな上端
面に再び超砥粒を蒔き、上記と同様に金属めっき相で仮
固定する。以後この操作を順次繰り返し、台金の全周に
亙って砥粒層を形成していた。

なお、パターン状に砥粒層を形成する場合には、台金
の外周面に予めフォトレジスト等を用いてパターンに対
応したマスキングを施し、後は上記同様に電着を行なっ
ていた。

「発明が解決しようとする課題」 しかし、上記の製造方法では、局部的なめっきを断続
的に繰り返して砥粒層を形成する方法であるから、例え
ば人手による超砥粒の散布密度のばらつきや、めっき時
間およびめっき条件のばらつき等に起因するめっき厚さ
の不均一さなどにより、砥粒層中の超砥粒の分布密度が
不均一になることが避けられず、砥粒層各部の切れ味、
寿命にばらつきが生じて、偏摩耗や砥石の異常振動を生
じる原因となっていた。

また上記方法では、被めっき面からの超砥粒の脱落を
防ぐために、めっき液を撹拌せずに静止状態で電着する
ため、被めっき面への金属イオン供給が不十分になり易
い。したがって、めっき電流を大きくできず、その分、
めっき作業に時間がかかり、生産性が悪く、製造コスト
が高くつく欠点を有していた。

さらに、多層状に超砥粒を電着できれば砥石の長寿命
化が図れるのであるが、上記の方法では、相当丹念に電
着を行なわないと、超砥粒の分布ばらつきが累積して使
用に堪える精度の砥粒層が形成できない問題があり、一
般には単層状の砥粒層しか形成されていないのが現状
で、寿命が短いという欠点があった。

「課題を解決するための手段」 本発明は上記課題を解決するためになされたもので、
まず本発明の第１項に係わる電着砥石の製造方法は、可
撓性を有する非導電性のマスク板の一面に、導電性およ
び可撓性を有する陽極板を固定し、これらの厚さ方向に
開口する互いに不連続な貫通孔を多数形成して多孔陽極
体を構成し、この多孔陽極体の前記陽極板とは反対面を
台金の砥粒層形成面に固定し、 この台金を超砥粒が分散されためっき液内に浸漬し
て、台金を陰極、陽極板を陽極として通電し、台金表面
の前記貫通孔と対応する部分に電着砥粒層を形成したう
え、台金から多孔陽極体を除去することを特徴としてい
る。

また本発明の第２項に係わる方法は、厚さ方向に開口
する互いに不連続な貫通孔が多数形成された、可撓性を
有する非導電性のマスク板を台金の砥粒層形成面に貼付
するとともに、前記マスク板の表面に沿って導電性を有
するメッシュ状の陽極板を固定し、 この台金を超砥粒を分散しためっき液内に浸漬し、台
金を陰極、陽極板を陽極として通電することにより、台
金表面の前記貫通孔と対応する部分に電着砥粒層を形成
したうえ、台金から前記陽極板およびマスク板を除去す
ることを特徴としている。

なお、上記いずれの場合も、超砥粒として表面に予め
導電性皮膜が形成された超砥粒を用いることにより、電
着砥粒層を多孔質構造としてもよい。

「作用」 上記の各方法によれば、マスク板の貫通孔により超砥
粒が被めっき面上に保持されるため、台金の水平面部分
だけでなく、傾斜した面にも超砥粒の電着が行なえる。
したがって、台金が円筒状である場合にも、台金を等速
度で連続的に回転しつつ、外周面の広い範囲で同時に電
着作業が行なえる。

また、被めっき面と陽極板との離間量は、マスク板の
厚さにより正確に規定されるから、各貫通孔内の被めっ
き面における電流密度は、貫通孔の形状が共通であれば
全て一定になるうえ、個々の貫通孔への超砥粒の入り込
み数は、台金を等速度で回転し続ければほぼ一定に維持
されるため、いずれの部位の被めっき面に形成される砥
粒層も、砥粒含有率、砥粒積層度および厚さが均等化さ
れる。

さらに、回転軸を交互に正逆回転させることにより、
貫通孔内に形成される砥粒層中の超砥粒の分布をより均
一化することができる。

さらに、超砥粒として、表面に導電性皮膜が形成され
た超砥粒を用いた場合には、各超砥粒間に気孔を残した
状態で金属めっき相が析出するため、電着砥粒層が多孔
質構造となり、切粉排出性および冷却効率がさらに高い
砥石が容易に製造できる。

「実施例」 以下、本発明に係わる電着砥石の製造方法の実施例を
図面を用いて説明する。

第１図および第２図は、この方法に使用する多孔陽極
体１を示す縦断面図および平面図で、この多孔陽極体１
は、非導電性で可撓性を有するマスク板２の一面に、導
電性で可撓性を有する陽極板３を接着固定し、これらに
多数の円形の貫通孔４を等間隔で形成したものである。

前記マスク板２の材質としては、アクリルフォーム等
の各種の発泡性樹脂や、合成または天然ゴム等の不透水
性の弾性体が使用され、その厚さT1は0.2〜20mmの範囲
で、かつ貫通孔４の口径Ｄの30〜300％とされる。この
範囲よりも厚いと、貫通孔４が小さい場合には貫通孔４
内へのめっき液の供給が悪くなり、電解速度が低下す
る。また上記範囲よりも薄いと、貫通孔４が大きい場合
に貫通孔４内の被めっき面の中央部と周縁部での電流密
度差が大きくなり、砥粒層の周辺部が盛り上がり過ぎて
好ましくない。

一方、陽極板３は、白金や白金めっきしたチタン等
の、めっき時に溶出しない不溶性金属で成形されてい
る。陽極板３が不溶性であれば、電着時に陽極板３から
アノードスライムが生じず、めっき面の荒れが生じない
うえ、陽極板３が消耗しないため電流密度の一定化が図
れ、繰返し使用も可能である。陽極板３の厚さT2は、十
分な可撓性および導電性が得られるように、例えば0.03
〜1mm程度に設定されている。

貫通孔４の開口径Ｄは0.5〜20mm程度、より好ましく
は２〜10mm程度とされている。20mmより大では超砥粒を
被めっき面上に保持する効果（第６図参照）が低下す
る。また、0.5mm未満では超砥粒が貫通孔４内に入り込
みにくく、砥粒含有率にばらつきが生じやすくなる。

貫通孔４同士の最短離間量Ｃは開口径Ｄの10％より大
とされている。これより小さいと、隣接する貫通孔４に
近い部分で金属析出量が減少し、砥粒層の厚さの不均一
さが大きくなり、好ましくない。

なお、貫通孔４の形状は図示のような円形に限らず、
砥石の用途に応じて適宜形状変更してよい。例えば、第
３図は長孔を配列した例、第４図は六角孔をハニカム状
に配列した例を示す。

次に、多孔陽極体１の裏面を、台金の砥粒層形成面の
全面に固定する。そのためには、マスク板２の裏面に予
め粘着シートを貼付しておいてから貫通孔４を形成して
もよいし、貫通孔４を形成したマスク板２の裏面に粘着
剤を塗布してもよい。あるいはまた、適当な固定治具を
用いてマスク板２を台金に固定してもよい。

なお、ここでいう台金とは、金属で全体が構成された
ものを指すのみではなく、少なくとも砥粒層形成面が導
電性を有する物質で構成されていれば、その他の部分は
いかなる材質で構成されていてもよい。

次いで、多孔陽極体１を貼付した台金を、電解めっき
装置にセットして電着を行なう。第５図は一例として総
型砥石の製造を行なっている状態を示す図である。

図中５は円環形の台金で、その外周面には全面に亙っ
て多孔陽極体１が粘着固定されたうえ、水平な回転軸６
に通され、めっき槽７内のめっき液８に全体が浸漬され
ている。

台金５の両端面にはそれぞれ円板状の遮蔽板９（絶縁
テープでもよい）が配置され、これら遮蔽板９は固定リ
ング10で回転軸６に固定され、回転軸６は図示しない回
転装置により定速回転される。

また、めっき槽７には、その上部からめっき液を吸い
出し、底部から噴出させる循環路11とポンプ12、および
撹拌機（図示せず）が設けられている。

そして台金５は、めっき液８との接触面が絶縁された
回転軸６を通して電源の陰極に接続される一方、陽極板
３はリード線を介して陽極に接続されている。なお、使
用する電源は直流電源、パルス電源、あるいは直流バイ
アスをかけた交流電源のいずれでもよい。

装置へのセットを終えたら、めっき液８内に所定濃度
の超砥粒を分散し、超音波等によりめっき液を撹拌しつ
つ、台金５を低速回転して通電する。すると、台金５の
上半分の部分では、第６図に示すように上向きに開口し
た各貫通孔４にめっき液８中の超砥粒13が多数入り込
み、被めっき面上に積もって、析出する金属めっき相14
に取り込まれていく。

やがて、台金５が回転して貫通孔４が下向きになる
と、貫通孔４内の遊離状態の超砥粒13は落下してめっき
液８中に戻されるが、金属めっき相14に取り込まれかけ
た超砥粒13はそのまま残り、金属めっき相14への埋め込
みが続行される。

そして再び貫通孔４が上向きになると、新たな超砥粒
13が再び貫通孔４に飛び込み、以上のサイクルが繰り返
されて砥粒層15が全ての貫通孔４の内部で均等に形成さ
れていく。

なお、台金５の回転速度が金属めっき相14の析出速度
に比して速すぎると、超砥粒13が台金５の上半部で十分
に金属めっき相14に取り込まれないうちに下半部で貫通
孔４から落下し、砥粒層15の砥粒含有率が低下する。

逆に遅すぎると、下半部で金属めっき相14が析出しす
ぎ、砥粒層15の厚さ方向に砥粒分布のむらが生じるおそ
れがあるため、最適回転速度を実験により決定すべきで
ある。回転方向については、交互に正逆回転させると砥
粒層15内の超砥粒の分布を一層均一化できる。

こうして、マスク板２より薄い範囲内で所望の厚さの
砥粒層15が形成されたら、台金５を装置から外して水洗
し、多孔陽極体１を剥がす。

この状態での砥粒層15は、貫通孔４の径とマスク板２
の厚さとの比がめっき条件として適切であった場合に
は、第７図に示すようにほぼ平坦な砥粒層15が得られる
が、砥石性能を重視して前記比をめっき条件から見て適
切でない値に設定した場合には、第８図に示すように陽
極板３に近かった周縁部が盛り上がるため、一般砥石な
どによるドレッシングを行ない、第９図に示すように平
坦化するとよい。

この製造方法によれば、以下の効果が得られる。

マスク板２の貫通孔４により、超砥粒13が被めっき
面上に保持されるため、従来法のように台金５の水平面
部分だけでなく、傾斜した面にも超砥粒13の埋込みが可
能である。したがって、この例のように台金５が円筒状
の場合にも、台金５を等速度で連続的に回転しつつ、外
周面の広い範囲で同時に電着作業が行なえる。

被めっき面と陽極板３との離間量はマスク板２の厚
さにより正確に確保されるから、各貫通孔４内の被めっ
き面における電流密度は貫通孔４の形状が共通であれば
全て一定になるうえ、個々の貫通孔４への超砥粒13の入
り込み数は、台金５を等速度で回転し続ければ平均化に
よりほぼ一定数に維持されるため、いずれの部位の被め
っき面においても、均等な砥粒含有率と砥粒積層度およ
び厚さを有する砥粒層15が形成できる。

めっき液８を攪拌しつつ電着作業が行なえるため、
被めっき面での電流密度を高めてめっき速度を増大する
ことができ、生産時間を短縮して生産性を高め、製造コ
ストを低減することが可能である。

陽極体１が可撓性を有するため、第５図のように台
金５の砥粒形成面が曲面である場合にも、この曲面に沿
って容易に多孔陽極体１を固定することができ、電着不
要部分のマスキング、台金５と陽極板３との絶縁、陽極
板３の固定が一度に行なえる。また、多孔陽極体１は電
着後に容易に剥がすことができ、再使用も可能であるか
ら生産性が高い。

台金５上に互いに独立した砥粒層15が形成されるの
で、これら砥粒層15の間の空隙部分が研削液の供給路お
よび切粉排出通路となり、砥粒層15の目詰まりを防止
し、切れ味を高めることができる。また砥粒層15が多層
状に形成されるため、従来の単層状砥粒層に比して砥石
寿命が格段に長い。

なお、陽極板３の代わりに、第10図のようにメッシュ
状の陽極板20を使用することも可能である。この陽極板
20は、多数の超砥粒の粒径よりも大きな開口部を有する
前記不溶性金属製のもので、ワイヤを編んだ網状物や、
金属板に多数の切れ込みを形成して引き延ばしたエキス
パンデッドメタル、あるいは貫通孔よりも小さい孔をプ
レスで多数形成した各孔板等が使用される。

このメッシュ状陽極板20を使用するには、貫通孔４を
形成したマスク板２を台金５に貼付した後、その表面に
沿って陽極板20を張力をかけて張るか、あるいは貫通孔
４を形成したマスク板２にメッシュ板20を何等かの手段
で固定した後、台金５にマスク板２を貼付し、後は上記
同様に電着を行なえばよい。

この第２の方法によれば、被めっき面の全面において
メッシュ状陽極板20までの距離が均等になるから、砥粒
層15の周縁部の盛り上がりが生じにくいという利点を有
する。

なお本発明は、上記のように研削面が円筒状の砥石に
のみ適用されるものではなく、研削面が平面であるカッ
プ型砥石や、ブロック状砥石にも勿論適用可能である。

また、電着装置の構成等は任意に変更してよい。例え
ば第11図の変形例では、台金５を一対のケース部材30,3
1で気密的に包囲することにより、台金５の外周面に沿
って円環状の空間を形成し、この空間内に超砥粒を分散
しためっき液８を循環させる。同時に、回転軸６および
台金５をケース（30＋31）に対して定速回転させ、陽極
板３と台金５との間に通電することにより、各貫通孔４
内の被めっき面に砥粒層を形成する。

この例によれば、装置寸法が小さくなるうえ、超砥粒
の使用量が低減できる。

なお、ケース部材30,31を、超砥粒13を通さない細か
さのメッシュ材またはイオン交換膜で成形し、このケー
ス部材の内部空間にのみ超砥粒を入れ、全体をめっき槽
内のめっき液中に浸漬して、台金５とケースを共に回転
しつつ電着を行なう方法も可能で、この場合にも超砥粒
の使用量が低減できる。

また、上記いずれの実施例においても、超砥粒13の表
面に予め導電性皮膜を形成しておくことにより、電着砥
粒層15を多孔質化することが可能である。

この場合、先に述べた製造方法において、予め超砥粒
13に導電性皮膜を形成し、後は前記と全く同じ操作を行
なえばよい。すると、金属めっき相は、前記実施例の場
合のように台金上にのみ析出するのではなく、台金に対
して導通している超砥粒13の導電性皮膜上にも順次析出
し、超砥粒13同士が金属めっき相によって架橋されるた
め、超砥粒13の間に部分的に気孔が残り、電着砥粒層15
が多孔質になる。

導電性皮膜の材質としては、Ni,Co,Cuなど無電解めっ
き法により皮膜形成が容易な金属、あるいはCr₃Ｃ₂等の
導電性セラミックスが使用可能である。

このような多孔質砥石によれば、電着砥粒層中に形成
された気孔の一部が相互に連通するため、砥粒層15の内
部に研削液が流れ込み、砥石の冷却作用および切粉排出
性をさらに向上することが可能である。

なお、電着砥粒層中に気孔を形成するには、上記方法
以外は、電着時に超砥粒と金属粉とを混合しておき、こ
れらを共に台金に電着する方法も実施可能である。ただ
し、この場合には、金属粉を混入する分、金属めっき相
による超砥粒の保持力が低下する傾向を有する。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明に係わる電着砥石の製造
方法によれば、以下のような優れた効果が得られる。

マスク板の貫通孔により、超砥粒が被めっき面上に
保持されるため、台金の水平面部分のみならず傾斜した
面にも超砥粒の埋込みが可能である。したがって、円筒
状台金の外周面に砥粒層を形成する場合にも、台金を等
速度で連続的に回転しつつ、外周面の広い範囲で同時に
電着作業が行なえる。

各貫通孔内の被めっき面における電流密度は、貫通
孔の形状が共通であれば全て一定になるうえ、個々の貫
通孔への超砥粒の入り込み数は、台金を等速度で回転し
続ければ平均化によりほぼ一定数に維持されるため、い
ずれの部位の被めっき面においても、均等な砥粒含有率
と砥粒積層度および厚さを有する砥粒層が形成できる。

めっき液を十分に攪拌しつつ電着作業が行なえるた
め、被めっき面での電流密度を高めてめっき速度を増大
することができ、生産時間を短縮して生産性を高め、製
造コストを低減することができる。

超砥粒として、表面に導電性皮膜を形成された超砥
粒を用いた場合には、各超砥粒間に気孔を残した状態で
金属めっき相が析出するため、電着砥石層が多孔質構造
となり、切粉排出性および冷却効率がさらに高い砥石が
容易に製造できる。

【図面の簡単な説明】 第１図および第２図は本発明に係わる電着砥石の製造方
法の一実施例に使用される多孔陽極体の縦断面図および
平面図、第３図および第４図は多孔陽極体の変形例を示
す平面図、第５図は台金に電着を行なっている状態での
縦断面図、第６図は電着の進行状態を示す断面拡大図、
第７図ないし第９図は得られた砥粒層の縦断面図、第10
図は本発明の他の実施例を示す第６図と同様の図、第11
図は電着装置の変形例を示す縦断面図である。 １……多孔陽極体、２……マスク板、３……陽極板、４
……貫通孔、５……台金、６……回転軸、７……めっき
槽、８……めっき液、９……遮蔽板、10……固定リン
グ、12……循環ポンプ、13……超砥粒、14……金属めっ
き相、15……砥粒層、20……メッメシュ状陽極板、30,3
1……ケース部材。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】可撓性を有する非導電性のマスク板の一面
   に、導電性および可撓性を有する陽極板を固定し、これ
   らの厚さ方向に開口する互いに不連続な貫通孔を多数形
   成して多孔陽極体を構成し、 この多孔陽極体の前記陽極板とは反対面を台金の砥粒層
   形成面に固定し、この台金を超砥粒が分散されためっき
   液内に浸漬して、台金を陰極、陽極板を陽極として通電
   し、台金表面の前記貫通孔と対応する部分に電着砥粒層
   を形成したうえ、台金から多孔陽極体を除去することを
   特徴とする電着砥石の製造方法。
2. 【請求項２】厚さ方向に開口する互いに不連続な貫通孔
   が多数形成された、可撓性を有する非導電性のマスク板
   を台金の砥粒層形成面に貼付するとともに、前記マスク
   板の表面に沿って導電性を有するメッシュ状の陽極板を
   固定し、 この台金を超砥粒を分散しためっき液内に浸漬し、台金
   を陰極、陽極板を陽極として通電することにより、台金
   表面の前記貫通孔と対応する部分に電着砥粒層を形成し
   たうえ、台金から前記陽極板およびマスク板を除去する
   ことを特徴とする電着砥石の製造方法。
3. 【請求項３】前記超砥粒として、表面に導電性皮膜が形
   成された超砥粒を用いることにより、前記電着砥粒層を
   多孔質構造とすることを特徴とする請求項１または２記
   載の電着砥石の製造方法。