JPH05237763A - 電着式砥石の目立て方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】研削に砥石を使用開始する当初より、被削材の
被加工面にビビリやチッピングなどを生じることがな
く、切れ味に優れた高い加工精度を得る電着式砥石を、
最小限の加工時間及び簡単な操作条件の目立て作業によ
り得て、電着式砥石の使用効率及び耐用期間を向上させ
る。 【構成】砥粒を電着金属層に固定した電着式砥石を炭酸
水を混合した切削液の存在下で研磨する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は砥粒を電着金属層を結合
材として台座表面に固定した電着式砥石の目立て方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、種々の形状の硬質合金製の台
座の表面に砥粒が電着膜により固定されている電着式砥
石は、切削切断工具として広く使用されている。この電
着式砥石は、ダイヤモンド等の砥粒粒子を浮遊させた電
着浴中に各種形状の砥石台座を浸漬し、該台座の表面
に、ニッケル合金等の金属層を電着層として形成させる
際に砥粒粒子を電着層に埋め込んで製造されている。砥
粒を電着金属層で台座上に固定して製造したままの電着
式砥石は、砥石使用面の状態が、先端だけが電着層にあ
る不安定な砥粒による微細な凹凸があったり（図１参
照）、砥粒が結合材に埋もれていて（図２参照）、実際
にそのままの状態では良好かつ効率的切削加工を行うこ
とはできない。電着式砥石は工具として使用する前に、
いわゆるツルーイングやドレッシングの予備処理作業が
行われている。まず、電着工程で製造された電着式砥石
の表面は図１のように、電着層にしっかりと埋め込まれ
ている砥粒１と表面に不安定に固着している形の砥粒２
とが存在する。このように電着式砥石の表面に不安定に
固着している砥石２を通常の砥石で研磨して除去する工
程をツルーイングと称する。砥石自体が回転体の場合
は、砥石の外周面に通常の研磨砥石の白色熔融アルミナ
砥石（ＷＡ）又は緑色炭化ケイ素砥石（ＧＣ）を当てて
砥石が真円になるように、浅く研磨してツルーイングす
る。さらに、カップ形等の砥石の場合、砥石表面の状態
が凸凹になっている。このような場合にも、同じく通常
の砥石ＷＡ又はＧＣにより浅く研磨してツルーイングを
行う。不安定な固着砥粒による凸凹面があると、研削加
工物操作時の振動や、被研削物の表面にビビリやチッピ
ング等が出来るので、砥石表面のアンバランス量を取り
除き、同時に砥石取り付けの僅かにあるクリアランスの
狂いに基づく面精度をもツルーイングの際に整えること
もできる。次に、ツルーイング処理の後に、切削の切り
粉により目つぶれ及び目づまりが起こらないように、チ
ップポケットを作るドレッシング（クリーニング）作業
を行うのが一般的な目立て作業になっている。ここで行
うドレッシング作業とは、ツルーイングによって図２の
ように不安定な砥粒を除去して均一な表面にされた砥石
を通常の砥石による研磨又は被加工物と同一の材質のダ
ミーを試験的に研削することによる研磨により、図３の
よう電着層を比較的深く削り取って砥粒を所望の埋め込
み率に達するまで露出させる作業である。一般に、電着
式砥石は、目立て作業を行う上で、金属メッキ相の強度
や硬度が極めて高い事から、目立てに要する時間がかか
り、さらに平均砥粒径が３０〜４０μｍを超えると、も
はや一般砥石を用いたドレッシングでは、上記金属メッ
キ相内の砥粒を加工に適した図３の砥石表面にする事が
殆ど出来ないという欠点があった。したがって一般砥石
を用いてドレッシング作業を行った電着式砥石は、切れ
味が劣り、被削材にビビリやチッピング等が発生し、研
削抵抗が増加して研削性能や砥石寿命に大きく影響をお
よぼし、被削材を直線的に切断出来なかったり、目的と
する仕上げ面の緻密性が得られないという問題があっ
た。一般に、電着式砥石は、結合材となるニッケル等の
電着層の硬度は、約５００〜６００Ｈｖと非常に高い硬
度により砥石寿命を維持している。このような電着式砥
石の目立てを行うときは、砥粒の脱落が生じることなく
結合材であるニッケル金属等のゆるやかな摩耗を促進さ
せる方法が望ましく、既に電解エッチング法や電解研磨
法などが提案されている。しかし、この電気化学的な電
着層の溶解法によれば、金属メッキ相の溶解量が通電量
に比例するので管理が容易であるという長所がありなが
ら、構成装置が別に必要となるため大がかりな設備を必
要としコストがかかる欠点と砥石自体が電極になるため
電流が通電の接触点に集中してしまい、接触点で砥石の
ダメージや砥石を固定保持するニッケル層の破損が発生
し、砥石の面精度の均一性が低下する欠点がある。次に
化学的にニッケルの溶解を促進させるものとして数種類
の強酸やアルカリを用いた溶液があるが、これらはコス
トが安い反面、取り扱いが非常に危険であり、排気用設
備が必要なうえ砥石の結合剤であるニッケル等の電着層
に、砥粒の保持力を大幅に弱める浸食作用が働き、砥粒
の部分的脱落若しくは保持固定強度の低下を防止するた
めに、液組成の濃度条件及び加工温度の均一設定等が実
際上きわめて困難であり実用的でない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みてなされたものであり、研削に砥石使用開始当初よ
り、被削材の被加工面にビビリやチッピングなどを生じ
ることがなく、切れ味に優れた高い加工精度を得る電着
式砥石を、最小限の加工時間及び簡単な操作条件の目立
て作業により得て、電着式砥石の使用効率及び耐用期間
を向上させることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、目立て作
業時間を短縮して、ツルーイング及びドレッシングを効
率的に行うためには、電着層又は付着砥粒を単に機械的
に研削除去するだけでなく、電着層を化学的に溶解させ
て行う方法に着目し、鋭意研究の結果、電着層を適度の
速度で緩やかに溶解する炭酸水を切削液に混合する方法
により本発明の目的を達成した。すなわち、本発明は、
砥粒を電着金属層に固定した電着式砥石を炭酸水を混合
した切削液の存在下で電着面を研磨することを特徴とす
る電着式砥石の目立て方法よりなる。本発明の対象とな
る電着式砥石は、種々の形状の砥石台座に、電着層を設
け該電着層に砥粒を埋め込んだ電着式砥石である。

【０００５】本発明に用いる砥粒は、ダイヤモンド、六
方晶系窒化ホウ素などの超硬質砥粒であり、電着層は、
硬質金属又は合金、例えば、Ｎｉ金属又はＮｉ−Ｃｏ合
金、Ｎｉ−Ｗ合金、Ｎｉ−Ｐ合金等の公知のニッケル系
金属を好適に使用することができる。これらニッケル系
金属の硬度は、一般に約１５０〜６００Ｈｖである。ま
た、本発明に用いる電着式砥石における砥粒自体の最適
埋め込み率も、砥石の用途によって異なり６０〜７０
％、７０〜８０％、８０〜９０％、９０〜１００％など
の比較的高い埋め込み率で構成されている。ここに埋め
込み率とは、砥粒の平均粒径に対する電着層の平均厚さ
である。本発明の電着式砥石は、公知の電着浴、例え
ば、ワット系浴、スルファミン酸浴、無電解系浴などの
ニッケルメッキ浴中で電着して製造することができる。

【０００６】通常、電着式砥石の目立て作業において
は、摩擦熱の除去のために、水又は油からなる研削液を
摩擦面に注ぎながら目立て作業を行う。本発明は、この
従来と同一の目立て作業において切削液に炭酸水を混合
することにより、砥粒を固定させている電着層の金属メ
ッキをゆるやかに溶解させて、図３のような加工に適し
た砥粒の突出状態となるようにツルーイングやドレッシ
ングを行うことを特徴とする。本発明の目立て方法の操
作は従来用いられている公知の目立て方法、例えば、図
４〜１１図に示した目立て方法などを本発明の目立て方
法に適宜使用することができる。本発明の目立て方法に
対応して、例えば、次のような実施態様で行うことがで
きる。

【０００７】図４はＧＣ製ブロック砥石を用いてストレ
ート型砥石の外周面の形状を正しく整形するツルーイン
グ方法を示す。図５にカップ型砥石の研削面のツルーイ
ングの状況を示す。ブロック状の砥石を前後に揺動する
ことはストレート型と同様である。図６に、ストレート
型砥石の外周面のドレッシングの例を示す。ここではド
レッシング用砥石として円筒形の砥石を回転させると共
に前後に揺動することによってホイールの外周面をドレ
ッシングすることを示している。図７はストレート型砥
石の外周面をブロック型砥石によってドレッシングする
様子を示している。図８はスティックを用いてドレッシ
ングを行っている例を示す。

【０００８】図９は遊離砥粒をポリエチレングリコール
で固めたステックを用いてホイールの外周面のドレッシ
ングを行っている例を示している。図１０にはノズル先
端から砥粒を研削液又はエアーと共にドレッシング面に
供給することによって外周面とロールの間においてドレ
ッシングを行う例を示している。図１１にはドレッシン
グ用の軟鋼製のロールをホイール外周面にあてることに
よって外周研削面をドレッシングする方法を示す。これ
らの目立て方法の操作中においては、研磨面に水又は油
を切削液として注ぎ、摩擦熱を除去している（図によっ
ては切削液を省略している）。本発明では、切削砥石の
種類形状に応じて、目立て用の一般砥石の形状種類、使
用する研削液の量や切削液のかけ方などを含めた機械的
条件を適宜選択して最適の目立て作業を実施することが
できる。

【０００９】一般砥石としては、例えば、ＧＣやＷＡな
どの研削用の一般砥石を図に示すように、ステック状又
はブロック状の砥石として使用することができる。ま
た、遊離砥粒を兼用したり、また、ドレッシングに被加
工物ダミー等を用いる方法なども好適に採用することが
できる。本発明は、これらの従来の目立て方法において
用いられている切削液に炭酸ガス又は炭酸水を混合する
ことにより電着層を目立て操作中に緩やかに電着層を溶
解するため目立て操作の時間が短縮できる。切削液に水
を用いる場合は、炭酸ガスを溶解した切削液を使用する
ことができる。この場合切削液には炭酸ガスがpH３〜
６、好ましくは、３.５〜４.５になるように溶解させた
炭酸水を使用することができる。本発明目立て方法にお
いては、上記炭酸水と純水とも交互に切り替えて使用し
たりすることができる。また、切削液として潤滑油を用
いる場合は、これに上記炭酸水を混合して注ぐことがで
きる。この場合、注入直前にホモジナイザーで両液を高
速撹拌した均一混合液を好適に使用することができる。

【００１０】

【作用】本来砥粒を固定させている金属電着層のニッケ
ル金属等が切削液に用いた炭酸水によって緩やかに溶解
され、電着式砥石の目立て作業（ツルーイング及びドレ
ッシング）を効率よく短時間で達成できる。メカニカル
ドレス法に炭酸水による緩やかなケミカルドレス法をプ
ラスしたことによる大幅な加工時間の短縮が望める作用
がある。しかも、炭酸水はpH４程度の弱酸であり硝酸、
塩酸等の強酸と相違し、緩やかな溶解作用により均一に
電着層の溶解作用を達成することができるので、砥粒の
脱落を起こさないで安定した均一な砥石表面に仕上げる
ことができる。また、目立て後の洗浄後に砥石に炭酸水
の微量が残存しても、加熱の際に揮発し、切削、研磨加
工の被加工物、例えば、シリコーンチップ等の加工にお
いても悪影響を与えない。

【００１１】目立て作業時間を適宜選択することによっ
て、所望の埋め込み率の電着式砥石を得ることができ
る。一般に、半導体の加工においては、加工の特性上、
切断幅が最小限の切り代で加工が円滑に行われ、かつ、
切断面の面精度やチッピングを最小限に維持させながら
加工が必要となり、そのため正確な目立て処理が要求さ
れる。例えば、半導体加工のＳｉインゴット切断用の純
ニッケルを電着層とする電着式ＩＤブレードの場合にお
いて、湿式ドレッシングにおいて用いる砥粒の埋め込み
率は６５％に維持させる事が必要である。この場合は、
pH４.０の炭酸水を切削液に用いると、２分の処理時間
で上記埋め込み率にするドレッシングが完了する。これ
は従来の単なる水で処理した場合の１０〜２０％の時間
に相当する。

【００１２】次に、例えば、加工すべき製品と同一の形
状のダミー半導体ウエハを用いて、ダイシング加工を行
う場合は、pH４.５の炭酸水を用いると、１２分の処理
時間でドレッシングが完了した。これも単なる水の場合
の処理時間の１０〜２０％に相当する。この場合は、作
業中のブレード交換時の作業ロス時間を大幅に短縮させ
る得るという実質的利益が得られる。また、フェライト
加工用のホイールのツルーイング及びドレッシングで
は、砥粒の径が大きいので除去すべき電着層の体積が多
くなる。この場合、純ニッケル電着層に対する砥粒の埋
め込み率が通常８５％であり、あらかじめ、pH３.５の
炭酸水の中に１０分間浸漬させた後に炭酸水を用いてド
レッシングを行うことができる。この作業は、単なる水
で行った場合の５０％以下の時間で完了する。これらの
電着式砥石の表面の電子顕微鏡による観察によって、本
発明の方法によって処理された電着式砥石は、砥粒の最
適埋め込み率が加工時に維持され、砥粒が脱落すること
なく加工に適する表面であることを確認することができ
る。

【００１３】

【発明の効果】本発明目立て方法に用いる炭酸水は、安
価な炭酸ボンベがあれば簡単な装置で実施することがで
きる。また、炭酸ガスは放散しても作業環境的にも無害
である利点もある。本発明目立て作業に用いる炭酸水は
結合剤である電着金属層表面を緩やかに溶解させるので
砥粒の脱落がなく、均一にドレッシング操作を実施する
ことができる。本発明目立て方法に用いる炭酸水の濃度
は、pH４.０〜５.０付近が効果的であり、このときの水
の比抵抗値は、０.１ＭΩ・cm前後となり、これが静電
気が電着式砥石に蓄積することを防止する利点をも有す
る。切削作業途中で電着砥石の目立てを行う場合などに
便利である。本発明目立て方法は目立て作業時間を従来
の１／１０程度に短縮することができる利点があり、目
立て作業の省力化を達成するとともに、目立て時間の短
縮時間に相当する時間以上に電着式砥石の使用耐用期間
を延長することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、電着工程により製造されたままの電着
式砥石の表面の構造を示す断面図。

【図２】図２は、ツルーイング処理を行った後の電着式
砥石の表面構造を示す断面図。

【図３】図３は、ドレッシング処理を行った後の電着式
砥石の表面構造を示す断面図。

【図４】図４は、本発明の実施例のブロックによるスト
レート型のツルーイング操作を示す説明図。

【図５】図５は、本発明実施例のブロックによるカップ
型のツルーイング操作を示す説明図。

【図６】図６は、本発明実施例の砥石車によるドレッシ
ング操作を示す説明図。

【図７】図７は、本発明実施例のブロック砥石によるス
トレート型砥石のドレッシング操作を示す説明図。

【図８】図８は、本発明実施例のスティックによるドレ
ッシング操作を示す説明図。

【図９】図９は、本発明実施例のドレッシング操作を示
す説明図。

【図１０】図１０は、本発明実施例のドレッシング操作
を示す説明図。

【図１１】図１１は、本発明実施例のドレッシング操作
を示す説明図。

【符号の説明】

１ 砥粒 ２ 砥粒（不安定固着） ３ 電着層 ４ 工具台座電着面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土島 次郎 東京都三鷹市下連雀九丁目７番１号 株式 会社東京精密内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】砥粒を電着金属層に固定した電着式砥石を
   炭酸水を混合した切削液の存在下で研磨することを特徴
   とする電着式砥石の目立て方法。
2. 【請求項２】電着金属層がニッケル系金属層であること
   を特徴とする請求項１記載の電着式砥石の目立て方法。