JP5178060B2 - Grinding wheel manufacturing apparatus and manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、研削加工用の砥石の製造装置及び製造方法に関し、特に砥粒を分散懸濁させた溶液に電界を与えて該砥粒を電気泳動により電極上に堆積させる研削加工用砥石の製造装置及び製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a grinding wheel manufacturing apparatus and manufacturing method, and more particularly to manufacturing a grinding wheel for applying an electric field to a solution in which abrasive grains are dispersed and suspended and depositing the abrasive grains on an electrode by electrophoresis. The present invention relates to an apparatus and a manufacturing method.
光学フィルターなどの光学部品は、水晶などの無機材料を切削加工した後にその切削表面を研磨加工して膜付けなどの所定の表面加工をして提供される。一般に、切削加工及び研磨加工は、加工液を用いて湿式で行われており、加工後に加工液の洗浄及び乾燥の工程が必要となる。 An optical component such as an optical filter is provided by performing a predetermined surface processing such as filming by polishing a cut surface after cutting an inorganic material such as quartz. Generally, the cutting process and the polishing process are performed in a wet manner using a processing liquid, and a process of washing and drying the processing liquid is required after the processing.
ところが、例えば特許文献1に開示の如く、メカノケミカル研削加工法によれば、切削加工及び研磨加工を一度の行程で、しかも乾式で行うことができるのである。この方法によれば、洗浄及び乾燥のための設備が不要となり、製造工程を大幅に減じることができる。ここでメカノケミカル研削加工法は、活性砥粒を含む砥石を用いて、砥石と被加工材との間のメカノケミカル反応により被加工材を研削加工する方法である。活性砥粒は、砥石と被加工材との摩擦熱により活性化して被加工材と化学反応を生じることで切削と研磨とを同時に行う効果を生ずるのである。 However, as disclosed in Patent Document 1, for example, according to the mechanochemical grinding method, cutting and polishing can be performed in a single stroke and in a dry manner. According to this method, facilities for cleaning and drying are not required, and the manufacturing process can be greatly reduced. Here, the mechanochemical grinding method is a method of grinding a workpiece by a mechanochemical reaction between the grindstone and the workpiece using a grindstone containing active abrasive grains. The activated abrasive is activated by frictional heat between the grindstone and the workpiece and causes a chemical reaction with the workpiece, thereby producing an effect of simultaneously performing cutting and polishing.
活性砥粒を含むメカノケミカル研削加工用の砥石の製造方法としては、例えば、特許文献2に開示の如き、電気泳動法を用いた方法が知られている。SiO2やCeOなどの活性砥粒を結合材とともに分散懸濁させた溶液中に一対の電極棒を浸漬し、これに通電して電界を与える。活性砥粒は、電気泳動現象により一方の電極側に引きつけられて、電極棒の表面に堆積するのである。一定時間の経過後に電極棒を溶液中から取り出して、長手方向に垂直な方向に切断してこれを乾燥させると、円柱状の砥石が得られるのである。
As a method for producing a mechanochemical grinding wheel containing active abrasive grains, for example, a method using electrophoresis as disclosed in
ところで、比較的大なる表面を有する光学部品の研削加工では、円柱状ではなく、より大なる平滑面を有する平板状の砥石の使用が望まれる。例えば、特許文献3は、一対の対向する平板状電極を用いて、上記したと同様に、電気泳動現象を利用して、活性砥粒を含む平板状の砥石を製造する方法を開示している。また同時に、大なる平滑面を有する砥石では、研削粉が砥石と被加工材との間に滞留して加工効率を低下せしめてしまうため、砥石表面に線状や、溝状あるいは穴状の加工を施すことで、研削粉がこれにトラップされて、加工効率の低下が防止できることを開示している。
特許文献3と同様に、比較的大なる表面を有する部品の研削加工では、ラップ盤の研削盤上にタイル状に平板状の砥石を敷き詰めて、これに被加工材を押しつける加工法が知られている。研削盤上にタイル状に砥石を敷き詰めることで、砥石と砥石との間の溝に研削粉がトラップされて、加工効率の低下が防止できるのである。 As in Patent Document 3, in grinding a part having a relatively large surface, a processing method is known in which a flat grindstone is laid down on a grinder of a lapping machine and a workpiece is pressed against the grindstone. ing. By laying the grindstone in a tile shape on the grinder, the grinding powder is trapped in the groove between the grindstone and the grindstone, and a reduction in processing efficiency can be prevented.
本発明は、このような平板状のメカノケミカル研削加工用砥石を製造するための製造装置及び製造方法の提供を目的とする。 An object of this invention is to provide the manufacturing apparatus and manufacturing method for manufacturing such a plate-shaped mechanochemical grinding wheel.
本発明による研削加工用砥石の製造装置は、砥粒を分散懸濁させた溶液に電界を与えて該砥粒を電極上に堆積させる研削加工用砥石の製造装置であって、前記電極のうちの被堆積側電極は板状体であって一定間隔で設けられた複数の貫通穴を有することを特徴とする。 A grinding wheel manufacturing apparatus according to the present invention is a grinding wheel manufacturing apparatus for applying an electric field to a solution in which abrasive grains are dispersed and suspended to deposit the abrasive grains on an electrode. The deposition-side electrode is a plate-like body and has a plurality of through holes provided at regular intervals.
本発明の装置によれば、電極のうちの被堆積側電極の表面上に均一に砥粒を含む層を堆積せしめることができて、しかも該堆積層を傷めることなく容易に電極から脱離することができるのである。故に、表面性状の優れた平板状の研削加工用砥石を作業性よく製造することができるのである。 According to the apparatus of the present invention, a layer containing abrasive grains can be uniformly deposited on the surface of the electrode on the deposition side of the electrode, and can be easily detached from the electrode without damaging the deposited layer. It can be done. Therefore, a flat grinding wheel with excellent surface properties can be manufactured with good workability.
さらに、本発明による研削加工用砥石の製造方法は、砥粒を分散懸濁させた溶液に電界を与えて該砥粒を電極上に堆積させる研削加工用砥石の製造方法である。一定間隔で設けられた複数の貫通穴を有する板状体からなる第1の電極を、これと対をなす板状体からなる第2の電極に対向するように前記溶液中に配置する電極配置ステップと、前記第1の電極が被堆積側電極となるように前記第1及び第2の電極に通電する通電ステップとを含むことを特徴とする。 Furthermore, the grinding wheel manufacturing method according to the present invention is a grinding wheel manufacturing method in which an electric field is applied to a solution in which abrasive grains are dispersed and suspended to deposit the abrasive grains on an electrode. An electrode arrangement in which a first electrode made of a plate-like body having a plurality of through-holes provided at regular intervals is arranged in the solution so as to face a second electrode made of a plate-like body that forms a pair with the first electrode. And an energization step of energizing the first and second electrodes so that the first electrode becomes a deposition side electrode.
本発明の方法によれば、上記したと同様に表面性状の優れた平板状の研削加工用砥石を作業性よく製造できるのである。 According to the method of the present invention, as described above, a flat grinding wheel having excellent surface properties can be manufactured with good workability.
本発明による1つの実施例である平板状の研削加工用砥石の製造装置及び製造方法は、砥粒を分散懸濁させた溶液に電界を与えて該砥粒を電気泳動により一対の電極のうちの被堆積側電極の被堆積表面上に堆積させる装置及び方法である。詳細には、被加工材とのメカノケミカル作用を生ずる活性砥粒をコロイド粒子として溶液中に分散懸濁させて、この溶液中に第1及び第2の板状電極を互いに略平行に、且つ、その主面が溶液の液面に対して略垂直になるように懸下する。ここで第1の電極である被堆積側電極は、一定間隔で複数の貫通穴を加工したパンチングメタルの如きからなる板状電極である。また被堆積側電極の被堆積表面には、得ようとする砥石の形状、例えば長方形に打ち抜かれた貫通窓を有する被導電性材料からなるマスク部材が与えられて、被堆積表面を分割するようにマスキングが施される。 According to one embodiment of the present invention, there is provided a flat grinding wheel manufacturing apparatus and manufacturing method, in which an electric field is applied to a solution in which abrasive grains are dispersed and suspended, and the abrasive grains are electrophoresed through a pair of electrodes. Apparatus and method for depositing on the deposition surface of the deposition side electrode. Specifically, active abrasive grains that cause a mechanochemical action with a workpiece are dispersed and suspended in a solution as colloidal particles, and the first and second plate electrodes are substantially parallel to each other in this solution, and The main surface is suspended so as to be substantially perpendicular to the liquid surface of the solution. Here, the deposition side electrode, which is the first electrode, is a plate-like electrode made of punched metal or the like in which a plurality of through holes are processed at regular intervals. Further, the surface of the deposition side electrode is provided with a mask member made of a conductive material having a shape of the grindstone to be obtained, for example, a rectangular punched through window so as to divide the deposition surface. Is masked.
上記した一対の電極に電源を接続してこの間に電界を与えると、被堆積側電極のマスク部材で覆われていない裸出部分に電気泳動により選択的に砥粒を均一に含む堆積物層が堆積形成される。特に、被堆積側電極の貫通穴により、通電中の堆積物層の電極からの剥離、堆積物層の表面ムラ及び割れが低減されて均一な堆積物層を得られるのである。通電後にマスク部材を被堆積側電極から脱離すると、貫通窓の形状にセグメントとなった堆積物層が電極上に残る。これを電極から脱離して平板ジグの間に挟んで乾燥させると、平板状の研削加工用砥石が得られるのである。 When a power source is connected to the pair of electrodes described above and an electric field is applied between them, a deposit layer that uniformly contains abrasive grains selectively by electrophoresis is formed on a bare portion of the electrode to be deposited that is not covered with the mask member. Deposited. In particular, the through-hole of the deposition-side electrode can reduce the peeling of the deposited layer from the electrode, the unevenness of the surface of the deposited layer, and the cracks, thereby obtaining a uniform deposited layer. When the mask member is detached from the deposition-side electrode after energization, a deposit layer segmented in the shape of the through window remains on the electrode. When this is detached from the electrode and sandwiched between flat plate jigs and dried, a flat grinding wheel for grinding is obtained.
上記実施例によれば、被堆積側電極の貫通穴により、堆積物層を傷めることなく容易に電極から脱離することができる。故に、表面性状の優れた平板状の研削加工用砥石を作業性よく製造することができるのである。また、堆積物層の片面には被堆積側電極の貫通穴を転写した突起ができるが、ラップ盤に装着する際に突起間に接着材を充填できて好ましいのである。 According to the said Example, it can detach | leave from an electrode easily, without damaging a deposit layer by the through-hole of a to-be-deposited electrode. Therefore, a flat grinding wheel with excellent surface properties can be manufactured with good workability. In addition, a projection formed by transferring the through hole of the deposition-side electrode can be formed on one surface of the deposit layer. However, it is preferable that an adhesive can be filled between the projections when being mounted on the lapping machine.
なお、被堆積側電極にマスキングを施さずに堆積を行って、被堆積側電極から堆積物層を脱離して、これを所定形状に切断した後に同様にジグの間に挟んで乾燥させても良い。かかる実施例によれば、切断面をシャープに形成することができて、端面の形状の良好な砥石を得ることができるのである。 It is also possible to perform deposition without masking the deposition-side electrode, remove the deposit layer from the deposition-side electrode, cut it into a predetermined shape, and dry it by sandwiching it between jigs. good. According to this embodiment, the cutting surface can be formed sharply, and a grindstone having a good end face shape can be obtained.
次に本発明による実施例である研削加工用砥石の製造装置について、図1乃至図5を参照しつつ詳細に説明する。 Next, a grinding wheel manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
図1に示すように、研削加工用砥石の製造装置1は、純水に砥粒(SiO2:16.7重量%)と結合材(アルギン酸ナトリウム:3重量%)とを混合して分散懸濁させた溶液を貯留するための溶液槽2を含む。なお、溶液は公知の砥粒及び結合材のいかなる組み合わせであってもよい。溶液槽2の上縁部には、一対の電極7a及び7bを懸下するための導電性の材料からなる2本の梁3a及び3bが互いに平行になるようにして取り付けられている。梁3aには導電性材料からなるアーム5aが固定されており、アーム5aの下方端部には対向電極7aを固定するための電極固定ジグ6aが設けられている。一方、梁3bには、導電性のフック5bが着脱自在に吊下される。フック5bの下方端部には被堆積側電極7bを固定するための電極固定ジグ6bが固定されている。対向電極7a及び被堆積側電極7bは、溶液中で互いに対向しつつ且つ平行となるように電極固定ジグ6a及び6bに固定されている。ここで、対向電極7a及び被堆積側電極7bは、それぞれの主面が溶液槽2の溶液の液面に対して略垂直になるようして溶液内に懸下されていることが好ましい。梁3a及び3bは、それぞれ導線にて電源4に接続される。SiO2及びアルギン酸ナトリウムからなる上記溶液の場合にあっては、陽極に砥粒が泳動して堆積物層13が形成されるため(図7参照)、梁3aを陰極に、梁3bを陽極になるように接続する。
As shown in FIG. 1, the grinding wheel manufacturing apparatus 1 is a dispersion suspension in which pure grains are mixed with abrasive grains (SiO 2 : 16.7 wt%) and a binder (sodium alginate: 3 wt%). A
図2a乃至図2cに示すように、被堆積側電極7bは、一定間隔で複数の貫通穴8を形成した平板電極であって、厚さ1mmの真鍮製のいわゆる「パンチングメタル」の如きからなる。複数の貫通穴8の配列は、例えば、図2aや図2bに示すように、1つの貫通穴8’を中心とした同一円周上に等間隔に貫通穴8を配置した千鳥配列である。ここで図2aでは、1つの貫通穴8’の周囲に中心角60°毎に6つの貫通穴8を配した千鳥配列を示している。また図2bでは、1つの貫通穴8’の周囲に4つの貫通穴8を配した千鳥配列を示している。更に、例えば、図2cに示すように、周期的に一定間隔の複数の貫通穴8を形成した配列であっても良い。
As shown in FIGS. 2a to 2c, the deposition-
なお、貫通穴8の形状は、丸孔、角孔、長孔及び装飾用孔(十字型、扇型、ダイヤ型、亀甲型等)などであってもよい。なお、後述するように、被堆積側電極7bから脱離後の堆積物層13の裏面には貫通穴8の形状を転写して形成される突起12を生じる(図8及び図9参照)。ここで堆積時若しくは堆積後の堆積物層13が収縮すると、突起12及び貫通穴8を介して被堆積側電極7bには変形応力が付加されるのである。しかしながら貫通穴8は、一定間隔で被堆積側電極7bに設けられており、変形応力は被堆積側電極7bの面内に均一に分散付加されるので、被堆積側電極7bが反りあがったり、曲がったりすることが防止でき、さらに通電中の堆積物層13の被堆積側電極7bからの剥離、堆積物層13の表面ムラ及び割れが低減されて均一な堆積物層13を得ることができるのである。
The shape of the through
更に、後述するように、堆積物層13を被堆積側電極7bから脱離する際、突起12が貫通穴8と干渉して脱離が困難となることがある。故に、抵抗を低減できる貫通穴8及び突起12の断面形状が好ましい。特に、貫通穴8の断面形状が円形であると好適である。
Furthermore, as will be described later, when the
更に、図3及び図4に示すように、被堆積側電極7bは打ち抜き部分が脱落せずに部分的に接続して残存している「よろい抜き」と称される貫通穴8を形成した電極であってもよい。貫通穴8の形状を転写して形成される突起12の高さを調整できて好ましいのである。
Further, as shown in FIGS. 3 and 4, the
以下では、図2aに示すような、φ3の丸穴の貫通穴8をピッチ5mmで配置した60°千鳥配列の平板電極を被堆積側電極7bに用いた場合について説明する。
Hereinafter, a case will be described in which a 60 ° staggered flat plate electrode in which through-
図5に示すように、被堆積側電極7bには、表面側(対向電極7aと対向する面側)に表マスク部材9を、裏面側(表面側の反対面側)には裏マスク部材10を密着配置して、上端部近傍を電極固定ジグ6bにて挟んで固定する。表マスク部材9及び裏マスク部材10はアクリル板の如き非導電性材料からなる。表マスク部材9は、得ようとする堆積物層13の形状に切り取られた貫通窓11を有している。ここでは、6mm厚さのアクリル板に15mm角の正方形の貫通窓11を6列×3段形成した表マスク部材9を用いた。
As shown in FIG. 5, the deposition-
なお、研削加工用砥石の製造装置1には、溶液撹拌手段や、スイッチ及びタイマー等を備えているが、公知であるが故に詳述しない。 The grinding wheel manufacturing apparatus 1 includes a solution stirring means, a switch, a timer, and the like, but will not be described in detail because it is known.
次に、本発明による研削加工用砥石の製造方法について図1、図5乃至図9を用いて詳細に説明する。 Next, a method for manufacturing a grinding wheel according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 5 to 9.
特に図1に示すように、溶液槽2内に砥粒(SiO2:16.7重量%)と結合材(アルギン酸ナトリウム:3重量%)とを純水に混合して分散懸濁させた溶液を調製した。対向電極7aは、溶液槽2の溶液の液面に対して略垂直となるように梁3aに固定した。
In particular, as shown in FIG. 1, a solution in which abrasive grains (SiO 2 : 16.7 wt%) and a binder (sodium alginate: 3 wt%) are mixed and dispersed in pure water in a
特に図5及び図6に示すように、被堆積側電極7bを表マスク部材9及び裏マスク部材10で挟んで、フック5bの先端部に固定された電極固定ジグ6bに取り付けた。表マスク部材9を取り付けた側が対向電極7aに対向するようにして、フック5bを梁3bに引っかける。このとき、被堆積側電極7bは、溶液の液面に対して略垂直である。つまり、対向電極7aと被堆積側電極7bとは溶液中で互いに対向し、且つ、略平行となるのである。
In particular, as shown in FIGS. 5 and 6, the deposition-
梁3a及び3bをそれぞれ陰極及び陽極となるように通電すると、電気泳動により砥粒を含む堆積物層13が被堆積側電極7bの表マスク部材9の貫通窓11を介して被堆積表面上に堆積する。ここで、通電は電流値制御にて所定時間だけ行った。
When the
通電終了後、フック5bを梁3bからはずして被堆積側電極7bを溶液槽2から引き上げた。図7に示すように、堆積物層13が乾燥しないうちに、表マスク部材9及び裏マスク部材10を被堆積側電極7bから分離した。
After the energization was completed, the
次に、図8に示すように、堆積物層13を被堆積側電極7bから脱離した。堆積物層13の被堆積側電極7b側(裏側)には貫通穴8の形状を転写した突起12が形成されている。
Next, as shown in FIG. 8, the
被堆積側電極7bから脱離した堆積物層13は、2枚の平板ジグの間に挟んで所定時間だけ乾燥させて図9の如き研削加工用砥石14を得る。なお、乾燥すると堆積物層13の外形寸法は1割程度収縮する。
The
以上、本実施例によれば、被堆積側電極7bの表面上に均一に砥粒を含む堆積物層13を堆積せしめることができて、しかも堆積物層13を傷めることなく容易に被堆積側電極7bから脱離することができるのである。故に、表面性状の優れた平板状の研削加工用砥石14を作業性よく製造することができるのである。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to deposit the
更に、表マスク部材9により堆積物層13はタイル状に分割形成されて変形応力が緩和されるので、被堆積側電極7bから剥離したり、被堆積側電極7bを反りあげたり、曲げたりすることを防止できるのである。
Further, since the
更に、得られた砥石14の裏面に突起12を有するので、ラップ盤に装着する際に突起12間に接着材を充填できて好ましいのである。
Furthermore, since the
また、被堆積側電極7bは、梁3bにフック5bで着脱自在に取り付けられているので、被堆積側電極7bの交換の作業性に優れるのである。
Further, since the deposition-
実施例1において、表マスク部材9を用いずに、被堆積側電極7bのほぼ全面に亘って大なる表面積を有する堆積物層13を形成しても良い。この場合にあっても、貫通穴8が一定間隔で被堆積側電極7bに設けられているので、堆積物層13が堆積時若しくは堆積後に収縮しても、被堆積側電極7bの面内に均一に応力が分散されるので、被堆積側電極7bが反りあがったり、曲がったりすることが防止できるのである。
In the first embodiment, the
上記した研削加工用砥石14の製造方法については、堆積物層13を形成するまでの行程は表マスク部材9を用いないこと以外実施例1と同様である。
About the manufacturing method of the above-mentioned
通電終了後、フック5bを梁3bからはずして被堆積側電極7bを溶液槽2から引き上げた。次に、図8に示すように、堆積物層13を被堆積側電極7bから脱離した。堆積物層13が乾燥しないうちに素早く、所定形状にこれを切断した。切断した堆積物層13を2枚の平板ジグの間に挟んで所定時間だけ乾燥させて研削加工用砥石14を得ることができるのである。
After the energization was completed, the
本実施例によれば、砥石14のエッジが良好に得られるのである。
According to this embodiment, the edge of the
実施例1及び実施例2において、被堆積側電極7bを金属線材を網目状に織り上げた金網体としても良い。例えば、図10に示すように、被堆積側電極7bは、直径0.34mmの真鍮線材からなる#16メッシュの平織り金網体である。
In the first and second embodiments, the deposition-
本実施例によれば、通電中の堆積物層13の被堆積側電極7bからの剥離が防止できて、表面ムラ及び表面割れの少ない均一な堆積物層13を得ることができる。故に、表面性状の優れた砥石14を製造することができるのである。
According to the present embodiment, it is possible to prevent the
2 溶液槽
5b フック
7a 対向電極
7b 被堆積側電極
8 貫通穴
9 表マスク部材
11 貫通窓
12 突起
13 堆積物層
14 砥石
2
Claims (14)
前記電極のうちの被堆積側電極は板状体であって一定間隔で設けられた複数の貫通穴を有し対向する他方の前記電極と反対側の前記貫通穴の端部を開閉自在に閉塞することを特徴とする研削加工用砥石の製造装置。 For grinding a flat plate obtained by applying an electric field to a solution in which abrasive grains are dispersed and suspended, and then causing the abrasive grains to electrophoretize and deposit on one of a pair of electrodes facing each other and then desorbing . A whetstone manufacturing device,
The deposition side electrode is openably closed end portion of the through hole in the other of said electrode facing have a plurality of through-holes formed at regular intervals a plate-like body opposite of said electrode An apparatus for producing a grinding wheel for grinding, characterized in that:
一定間隔で設けられた複数の貫通穴を有する板状体からなる第1の電極を、これと対をなす板状体からなる第2の電極と反対側の前記貫通穴の端部を開閉自在に閉塞し、前記第2の電極に対向するように前記溶液中に配置する電極配置ステップと、
前記第1の電極が被堆積側電極となるように前記第1及び第2の電極に通電する通電ステップとを含むことを特徴とする研削加工用砥石の製造方法。 For grinding a flat plate obtained by applying an electric field to a solution in which abrasive grains are dispersed and suspended, and then causing the abrasive grains to electrophoretize and deposit on one of a pair of electrodes facing each other and then desorbing . A method for manufacturing a grindstone, comprising:
The first electrode made of a plate-like body having a plurality of through-holes provided at regular intervals can be freely opened and closed at the end of the through-hole opposite to the second electrode made of a plate-like body that forms a pair with the first electrode. An electrode disposition step of disposing in the solution so as to face the second electrode ;
A method of manufacturing a grindstone for grinding, comprising: an energization step of energizing the first and second electrodes so that the first electrode becomes a deposition-side electrode.
対向する2枚の平板間に前記堆積物を挟んでこれを乾燥せしめる乾燥ステップと、を含むことを特徴とする請求項7乃至12のうちの1に記載の製造方法。 A desorption step of desorbing deposits deposited on the first electrode after the energization step;
The method according to claim 7, further comprising a drying step of sandwiching the deposit between two opposing flat plates and drying the deposit.
前記マスク材を前記堆積物から脱離するステップと、
前記第1の電極上に堆積した堆積物を脱離する脱離ステップと、
対向する2枚の平板間に前記堆積物を挟んでこれを乾燥せしめる乾燥ステップと、を含むことを特徴とする請求項10乃至12のうちの1に記載の製造方法。 After the energizing step,
Desorbing the mask material from the deposit;
A desorption step of desorbing a deposit deposited on the first electrode;
The manufacturing method according to claim 10, further comprising a drying step of sandwiching the deposit between two opposing flat plates and drying the deposit.
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