特開 2023-131228 加工工具及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023131228

(43)【公開日】2023-09-22

(54)【発明の名称】加工工具及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   B24D 3/00 20060101AFI20230914BHJP

【ＦＩ】

B24D3/00 310C

B24D3/00 320A

B24D3/00 320B

B24D3/00 340

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022035829

(22)【出願日】2022-03-09

(71)【出願人】

【識別番号】000104652

【氏名又は名称】キヤノン電子株式会社

(72)【発明者】

【氏名】若林 孝幸

(72)【発明者】

【氏名】花島 幸司

【テーマコード（参考）】

3C063

【Ｆターム（参考）】

3C063BB02

3C063BB03

3C063BB24

3C063BC02

3C063CC09

3C063CC13

3C063EE40

3C063FF30

(57)【要約】

【課題】研削屑が挟まり難く、且つ、研削屑が容易に除去できる加工工具を提供する。
【解決手段】加工装置によって回転され、被加工物を研削する加工工具において、 その外周面に固着層によって砥粒２０が固着された加工部を有し、砥粒２０が回転軸に平行な方向、及び前記回転軸に垂直な平面上の前記外周面の周方向に規則的に配置されている。また、砥粒２０は、回転軸に平行な方向、及び外周面の周方向に千鳥状に配置されている。また、砥粒２０が回転軸に平行な方向に一列に連続的に配置された砥粒列を複数有し、各砥粒列の砥粒が、回転軸に垂直な平面上の外周面の周方向に、砥粒２０の平均粒径以上の一定の間隔を空けて配置されている。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

加工装置によって回転され、被加工物を研削する加工工具であって、
その外周面に固着層によって砥粒が固着された加工部を有し、前記砥粒が回転軸に平行な方向、及び前記回転軸に垂直な平面上の前記外周面の周方向に規則的に配置されたことを特徴とする加工工具。

【請求項2】

前記砥粒は、回転軸に平行な方向、及び前記外周面の周方向に千鳥状に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の加工工具。

【請求項3】

前記砥粒が回転軸に平行な方向に一列に連続的に配置された砥粒列を複数有し、各砥粒列の砥粒が、前記回転軸に垂直な平面上の前記外周面の周方向に、前記砥粒の平均粒径以上の一定の間隔を空けて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の加工工具。

【請求項4】

前記固着層は、前記加工部の基材上に形成された接着層と、前記接着層上に形成されためっき層とを有する請求項１～３のいずれか一項に記載の加工工具。

【請求項5】

前記固着層は、前記加工部の基材上に形成されたろう材を主成分とする層を有する請求項１～３のいずれか一項に記載の加工工具。

【請求項6】

前記砥粒は、ダイヤモンド、アルミナ又はＣＢＮから形成されていることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の加工工具。

【請求項7】

加工装置によって回転され、被加工物を研削する加工部を有する加工工具の製造方法であって、
メッシュシートの網目の中に、砥粒をシート面内の互いに直交する２方向に規則的に配置する工程と、
前記メッシュシートの網目の中に配置された砥粒を、接着層が形成された前記加工部を構成する基材の外周面に転写する工程と、
前記砥粒が転写された基材の外周面にめっき層を形成する工程と
を有することを特徴とする加工工具の製造方法。

【請求項8】

前記接着層は導電性接着剤から成り、前記めっき層は電解めっきによって形成されることを特徴とする請求項７に記載の加工工具の製造方法。

【請求項9】

加工装置によって回転され、被加工物を研削する加工部を有する加工工具の製造方法であって、
メッシュシートの網目の中に、砥粒をシート面内の互いに直交する２方向に規則的に配置する工程と、
前記メッシュシートの網目の中に配置された砥粒を、ろう材を主成分とする層が形成された前記加工部を構成する基材の外周面に転写する工程と、
前記砥粒が転写された基材を加熱し、前記ろう材を溶融する工程と
を有することを特徴とする加工工具の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、加工装置によって回転され、被加工物を研削する加工工具及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

歯科治療或いは歯科技工の際に、歯や歯の被せ物等を研削する加工工具としては、加工部に砥粒をめっき層で固着したものが知られている。特に、砥粒として天然又は人工のダイヤモンド砥粒を用いた加工工具は、歯質だけでなく、樹脂、金属、セラミックスなど広範囲な歯科材料を研削するために用いられている。

【0003】

ところが、このような加工工具で、樹脂から成る義歯や補綴物を研削する場合、被加工部の温度が上昇するために、研削屑が砥粒の間に挟まり、砥粒が埋もれてしまって研削効率が低下する。そのため、加工時間が大幅に延びる問題があった。また、砥粒に巻き付いた研削屑を除去するにも、大変な手間を要していた。

【0004】

これに対し、特許文献１には、円筒状の台金の外周面の長手方向に、砥粒を連続的に固着してなる砥粒列を複数列形成して成る加工工具が記載されている。そして、ここで、隣り合う砥粒列同士の間隔を、砥粒列の周方向の幅の１倍から１０倍とすることで、目詰まりが生じにくくなるとしている。

【0005】

【特許文献1】特開２００４－７４３５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１には、個々の砥粒の配置に関しては記載されていない。砥粒を列状に連続的に固着しても、砥粒の配置に粗密があった場合には、砥粒が密となった部分に研削屑が挟まり、目詰まりを防ぐ効果が充分ではないことが考えられた。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題に鑑み、本発明は、加工装置によって回転され、被加工物を研削する加工工具において、その外周面に固着層によって砥粒が固着された加工部を有し、前記砥粒が回転軸に平行な方向、及び前記回転軸に垂直な平面上の前記外周面の周方向に規則的に配置された構成としたものである。

【0008】

また、本発明は、加工装置によって回転され、被加工物を研削する加工部を有する加工工具の製造方法であって、メッシュシートの網目の中に、砥粒をシート面内の互いに直交する２方向に規則的に配置する工程と、前記メッシュシートの網目の中に配置された砥粒を、接着層が形成された前記加工部を構成する基材の外周面に転写する工程と、前記砥粒が転写された基材の外周面にめっき層を形成する工程とを有することを特徴とする。

【0009】

また、本発明は、加工装置によって回転され、被加工物を研削する加工部を有する加工工具の製造方法であって、メッシュシートの網目の中に、砥粒をシート面内の互いに直交する２方向に規則的に配置する工程と、前記メッシュシートの網目の中に配置された砥粒を、ろう材を主成分とする層が形成された前記加工部を構成する基材の外周面に転写する工程と、前記砥粒が転写された基材を加熱し、前記ろう材を溶融する工程とを有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、研削屑が挟まり難いために、加工時間が延びることを防ぎ、且つ、研削屑が容易に除去できる加工工具を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１実施形態の加工工具を示す概略斜視図。

【図2】第１実施形態の加工工具の表面構造を説明するための模式的断面図。

【図3】第１実施形態の加工工具の製造方法を説明するフローチャート。

【図4】第１実施形態の加工工具の製造方法における砥粒の転写の様子を説明するための図。

【図5】本発明の第２実施形態の加工工具を示す概略斜視図。

【図6】第２実施形態の加工工具の製造方法における砥粒の転写の様子を説明するための図。

【図7】本発明の第３実施形態の加工工具を示す概略斜視図。

【図8】第３実施形態の加工工具の製造方法における砥粒の転写の様子を説明するための図。

【図9】本発明の第４実施形態の加工工具の表面構造を説明するための模式的断面図。

【図10】第４実施形態の加工工具の製造方法を説明するフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明は、フライス加工用刃先交換型チップ、旋削用刃先交換型チップ、歯科用治療機器等で用いられる高速切削工具の刃先交換型チップ等、電動工具の一部品として使用される加工工具に適用できる。また、本発明を、ドリル、エンドミル、メタルソー、ダイヤモンドティーソー、歯科用治療機器等で用いられる高速切削工具、骨を切除するための電動カッター等の手術用器具、グラインダーの研磨工具等に用いても良い。以下の実施形態においては、棒状（円柱状）の加工部を有する加工工具に本発明を用いた場合を例に説明する。

【0013】

以下に、図面を用いて本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、全ての図面を通して、同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

【0014】

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態の加工工具を示す概略斜視図である。また図２は、本実施形態の加工工具の表面構造を説明するための模式的断面図である。これらの図において、各部の構成は理解を容易にするために強調して描いており、各部の相対的な大きさ、縮尺等は実際の構成とは異なる。また、図２は後述する加工部の外周面を模式的に平面として描いている。

【0015】

本実施形態において、加工工具１の基材１０は、棒状（円柱状）に形成されている。図１に示すように、基材１０は、その長手方向にシャンク部１１と、シャンク部１１の一端に一体に設けられた加工部１２とを有する。シャンク部１１は、加工装置に取り付けられ、回転軸Ｒを中心に、矢印Ｄの方向又はその反対方向に回転される。基材１０は、ＳＵＳ（Stainless Used Steel）等のステンレス鋼を始めとする金属、アルミ合金等の合金、炭素繊維等から形成することができる。

【0016】

＜砥粒の配置＞
図１に示すように、加工部１２における基材１０の外周面には、砥粒２０が回転軸Ｒに平行な方向、及び回転軸Ｒに垂直な平面内の外周面の周方向に規則的に配置され、固着されている。つまり、回転軸Ｒに平行な方向のどの位置において回転軸Ｒに垂直な断面で見ても、基材１０の外周面には、規則的に砥粒が配置されている。

【0017】

一般的な加工工具の製造方法では、砥粒の間隔にバラツキが生じ、砥粒の配置に疎と密の箇所がランダムにできてしまう。このような加工工具で、研削を行った場合、特に密の箇所に研削屑が局所的に詰まり、被加工物の加工面の仕上がりが低下してしまったり、前述のように加工時間が延びたりしてしまう。一方で、切削屑が隙間に詰まらないように砥粒の間隔を広くしすぎると、切削能力が落ちてしまう。このように、砥粒の配置は切削能力を決定する大切な要素である。本実施形態は、回転軸方向及び外周面の周方向の２方向に砥粒を規則的に配置することにより、被加工物を研削する箇所と、切削屑を逃がす箇所とをコントロールするものである。このことにより、研削屑が挟まり難く、また、たとえ挟まっても研削屑が容易に除去できる加工工具を得ることができる。

【0018】

＜砥粒＞
砥粒２０の種類は、被加工物よりも硬度が高いものであれば特に限定はされず、被加工物の材料によって適宜選択される。例えば、ダイヤモンドやＣＢＮ（Cubic Boron Nitride：立方晶窒化ホウ素）の超砥粒や、炭化ケイ素、酸化クロム、酸化鉄、酸化セリウム、ジルコニア、シリカ、アルミナ等の一般的に用いられている砥粒から選択できる。体内の骨や歯を切削する用途として加工工具を使用する場合は、ダイヤモンドやＣＢＮが好ましい。

【0019】

また、砥粒２０の粒度は、粒度が大きいほど被加工面が滑らかで、砥粒の寿命が長いが、切削能力が落ちる。逆に粒度が小さいほど切削能力が上がるが、被加工面が粗く、寿命が短くなる。よって被加工物の種類や切削効率、作業内容によって適宜選択される。例えば、ダイヤモンド砥粒としては、粒度＃４０～８００（平均粒径０．０２～０．４ｍｍ、粒度が大きいほど、平均粒径が小さい）のものが知られている。本実施形態においては、粒度＃１００～１２０（平均粒径０．１３～０．１６ｍｍ）のダイヤモンド砥粒を用いている。

【0020】

＜固着層＞
本実施形態において、砥粒２０は、固着層によって基材１０に固着されている。このような固着層としては、金属を主材料とするものが多く用いられている。固着層の形成方法としては、電着法及びろう付け法が知られている。電着法とは、電解めっき或いは無電解めっきによって、基材上にめっき層を形成することによって砥粒を固着させる方法である。また、ろう付け法とは、金属を含有するペースト状のろう材で砥粒を被固着面に貼り付けた後、加熱してろう材を溶融させることによって、砥粒を固着させる方法である。本発明は、どちらの方法を用いる場合でも適用可能であるが、本実施形態では、電着法を用いている。

【0021】

図２のように、本実施形態において、砥粒２０は、基材１０上に形成された接着層４０及び接着層４０上に形成されためっき層３０によって基材１０上に固着されている。後述するように、接着層４０は、砥粒２０を仮固定するためのものである。この接着層４０で砥粒２０が仮固定された状態で、基材１０上にめっき層３０を形成することによって、砥粒２０が基材１０に強固に結合される。

【0022】

めっき層３０としては、金属めっき層、特にニッケルめっき層を好適に用いることができる。ニッケルめっき層を用いる場合には、その層中に０．１～１５重量％、より好ましくは０．１～１０重量％のリン単体又はリン化合物が含有されていることが好ましい。リン化合物が含有されていると、ニッケルとリンが複合化し、めっき層の硬さを向上させることができる。リン化合物の含有量が少なすぎるとめっき層の硬さの向上効果が得られ難く、多すぎるとめっき浴のｐＨ値が下がり、めっき条件の調整が難しくなる。めっき液に添加されるリン化合物としては、例えば亜リン酸、亜リン酸塩エチル、亜リン酸ジエチル、亜リン酸ジブチル、亜リン酸トリエチル、亜リン酸トリブチル、亜リン酸トリメチル、亜リン酸二ナトリウム五水和物、次亜リン酸、次亜リン酸ナトリウム－水和物などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。

【0023】

めっき層３０の厚さとしては、砥粒２０の平均粒径の１／３から１／２であれば、砥粒２０が埋まり、充分な強度で砥粒２０を固着することができる。本実施形態においては、砥粒の平均粒径が０．１３～０．１６ｍｍなので、めっき層３０の厚さは、０．０４～０．０８ｍｍ（４０～８０μｍ）とした。

【0024】

＜第１実施形態の製造方法＞
図３のフローチャートに従って、本実施形態の加工工具の製造方法について説明する。まず、ステップＳ８０において、基材１０を加工する。基材１０は、ＳＵＳ等の金属を材料として、切削等の方法によって図１のように、シャンク部１１及び加工部１２を有する棒状（円柱状）に形成される。

【0025】

続いて、ステップＳ８１において、加工部１２の外周面に接着剤を塗布して、接着層４０を形成する。本実施形態では、後ほど電解めっきによってめっき層３０を形成するため、接着剤として導電性の接着剤を用いている。また、後工程でニッケルめっきを用いるため、体積抵抗率は低い方が良く、０．５×１０^－５Ω・ｍ以下が好ましい。更に、後述するように砥粒を仮固定するために、粘度は２５Ｐａ・ｓ前後が好ましい。接着剤の塗布には、スプレー塗布、フローコート、ディッピング等、一般的な塗布方法を用いることができる。

【0026】

次に、ステップＳ８２において、接着剤が塗布された加工部１２の基材１０の外周部に、砥粒２０を仮固定する。本実施形態においては、砥粒２０を規則的に配置するために、砥粒２０を予めパターン配列しておき、基材１０の外周部に転写する方法を用いている。図４は、このような砥粒２０の転写の様子を説明するための図である。ここで、図４（ａ）は模式的断面図、図４（ｂ）は平面図を示す。

【0027】

本工程においては、図４（ａ）に示す治具５０の平面上にメッシュシート６０を敷き、このメッシュシート６０の全ての網目の中に、図４（ｂ）のように砥粒２０を１個ずつ収容する。これによって、砥粒２０をシート面内の互いに直交する２方向に規則的に配置することができる。砥粒２０を網目に入れていく方法としては、メッシュシート６０の上から砥粒２０を散布し、余分な砥粒２０を払い落とせば良い。ここで、メッシュシートのメッシュサイズは、網目の中に砥粒２０が１個のみ収容されるものとする。先述のように、本実施形態では、平均粒径０．１３～０．１６ｍｍのダイヤモンド砥粒を用いているため、この砥粒の平均粒径に合わせたメッシュシートを用いている。

【0028】

次に、図４（ａ）のように、外周部に接着層４０が形成された基材１０をメッシュシート６０の上に横置きし、矢印Ｅのように周方向に回転させながら、矢印Ｆの方向に転がしていく。これによって、砥粒２０が接着層４０に付着し、基材１０の外周部に転写される。ここで、治具５０と基材１０とのギャップＧは、メッシュシートの厚みで制限すると良い。この後、接着層４０に熱硬化性接着剤を用いている場合には、基材１０を熱処理することで、接着剤を硬化させ、砥粒２０を仮固定する。

【0029】

続いて、ステップＳ８３において、砥粒２０が仮固定された基材１０上にめっき層３０を形成することによって、砥粒を強固に固着させる（図２参照）。本実施形態においては、電解めっき法によるニッケルめっきを用いている。この際、めっき液は、スルファミン酸ニッケル、硫酸ニッケル、硝酸ニッケル等を含む電解液が用いられる。このめっき液には、先に説明したリン化合物の他にも、必要に応じてサッカリン、ブチンジオール等の光沢剤や、界面活性剤を添加しても良い。界面活性剤としては、例えば、水溶性のカチオン系、非イオン系、めっき液のｐＨ値においてカチオン性を示す両性界面活性剤等が挙げられる。特に、分子中にＣ－Ｆ結合を有するフッ素系界面活性剤を好適に用いることができる。

【0030】

本実施形態においてめっき層３０を形成するための条件は、使用するめっき液の種類などに応じて適宜決定すればよく、一般的なめっき法の場合と同様の液温、ｐＨ値、電流値などを適用できる。また、めっき液の攪拌方法も特に限定されず、通常の機械的攪拌手段、例えばスクリュー攪拌、マグネチックスターラーによる攪拌などの方法を採用することができる。また、めっき層３０を形成した後、７０～３００℃の温度で熱処理することによって、めっき層３０の表面の硬さをより向上させることができる。

【0031】

このように、ステップＳ８０～Ｓ８３の工程によって、図１に示す加工工具１が製造される。本実施形態において、研削屑の除去性を向上させるため、めっき層３０に撥水機能を有する化合物粒子を含有させても良い。また、めっき層３０を形成した後、このめっき層３０上に撥水機能を有する化合物を含む樹脂膜を形成しても良い。撥水機能を有する化合物には、フッ素化合物を好適に用いることができる。フッ素化合物としては、例えばテトラフルオロエチレン重合体、４フッ化エチレン重合体、パーフルオロアルコキシ重合体、６フッ化プロピレン／エチレン共重合体、４フッ化エチレン／エチレン共重合体、パーフルオロメチルビニルエーテルの重合体、パーフルオロアルキルエチル（メタ）アクリレート重合体、パーフルオロアルキルエチル（メタ）アクリレート重合体、パーフルオロスルフォン酸重合体、フルオロアセチレン重合体、フルオロマレイン酸重合体、フッ化グラファイト、クロロトリフルオロエチレン重合体、フッ化ビニル重合体、フッ化ビニリデン重合体、クロロトリフルオロエチレン重合体、１，４－シクロへキシレンジメチレンテレフタレート重合体などを例示することができるが、これらに限定されるものではない。

【0032】

＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態の加工工具を示す概略斜視図である。図５において、図１と同一の部材には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。本実施形態は、基材１０の加工部１２における砥粒２０の配置のみ第１実施形態と相違し、その他は第１実施形態と同一の構造を有するものである。例えば、加工工具１の表面は、図２に示す模式的断面図と同一の構造を有する。本実施形態においては、加工部１２における基材１０の外周面に、砥粒２０が千鳥状に、換言すると市松柄のパターンで配置されている。この配置でも、砥粒２０は、回転軸Ｒに平行な方向、及び回転軸Ｒに垂直な平面内の外周面の周方向に規則的に配置されていることになる。

【0033】

本実施形態の加工工具１も、図３のフローチャートで説明した第１実施形態と同一の方法で製造される。ただ、ステップＳ８２において、砥粒２０を仮固定する際の配置パターンが相違する。この様子を図６に示す。図６（ａ）は模式的断面図、図６（ｂ）は平面図である。図６において、図４と同一の部材には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。本実施形態では、メッシュシート６０の網目に、繊維と平行な２方向に１粒飛ばしで、互い違いの市松柄のパターンに砥粒２０を収容している。このように網目に砥粒２０を入れていく方法としては、例えば、メッシュシート６０とメッシュサイズの異なるもう一枚のメッシュシートを用いる方法が考えられる。もう一枚のメッシュシートを繊維の方向が４５度の角度を為すように、メッシュシート６０に重ね合わせ、その上から砥粒２０を散布した後、余分な砥粒２０を払い落とせば良い。このように、１粒飛ばしで配列された砥粒２０は、図６（ａ）に示すように、接着層４０に付着し、基材１０の外表面に転写される。その後、第１実施形態と同一の方法で、加工工具が製造される。

【0034】

＜第３実施形態＞
図７は、本発明の第３実施形態の加工工具を示す概略斜視図である。図７において、図１と同一の部材には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。本実施形態は、基材１０の加工部１２における砥粒２０の配置のみ第１実施形態と相違し、その他は第１実施形態と同一の構造を有するものである。例えば、加工工具１の表面は、図２に示す模式的断面図と同一の構造を有する。本実施形態においては、加工部１２における基材１０の外周面に、回転軸Ｒに平行な方向に、砥粒２０が連続して一列のライン状に配列されている。そして、このライン状の砥粒２０の列が、砥粒５粒分の一定の間隔を空けて、周方向に複数、配置されている。この配置でも、砥粒２０は、回転軸Ｒに平行な方向、及び回転軸Ｒに垂直な平面内の外周面の周方向に規則的に配置されていることになる。砥粒２０の列の間隔は、本実施形態では砥粒５粒分としたが、砥粒の平均粒径以上の間隔を適宜設定できる。

【0035】

本実施形態の加工工具１も、図３のフローチャートで説明した第１実施形態と同一の方法で製造される。ただ、ステップＳ８２において、砥粒２０を仮固定する際の配置パターンが相違する。この様子を図８に示す。図８（ａ）は模式的断面図、図８（ｂ）は平面図である。図８において、図４と同一の部材には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。本実施形態では、メッシュシート６０の網目に、基材１０を移動させていく矢印Ｆの方向に、５粒飛ばしで砥粒２０を収容している。矢印Ｆと直交する方向には、砥粒２０は隙間を空けずに連続して収容されている。このように網目に砥粒２０を入れていく方法としては、例えば、５粒分の長さに相当するピッチで間隙を有するマスクシートをメッシュシート６０に重ね合わせ、その上から砥粒２０を散布した後、余分な砥粒２０を払い落とせば良い。このように、５粒飛ばしで配列された砥粒２０は、図８（ａ）に示すように、接着層４０に付着し、基材１０の外表面に転写される。その後、第１実施形態と同一の方法で、加工工具が製造される。

【0036】

＜第４実施形態＞
本実施形態は、砥粒を固着させる方法として、第１実施形態の電着法に代えて、ろう付け法を用いたものである。したがって、加工工具１の外観は、図１に示す第１実施形態と同一である。図９は、本実施形態の加工工具の表面構造を説明するための模式的断面図である。図９は、先述の図２と同様に、加工部の外周面を模式的に平面として描いている。図９のように、本実施形態において、砥粒２０は、ろう材を主成分とする層（以下、ろう材層と記す）７０によって基材１０上に固着されている。ここで、ろう材層７０を除く、基材１０及び砥粒２０は、第１実施形態と同一の構成、材料が用いられる。

【0037】

＜第４実施形態の製造方法＞
図１０は、本実施形態の加工工具の製造方法を説明するフローチャートである。まず、ステップＳ９０において、基材１０を加工する。ここでは、第１実施形態と同一の材料、同一の方法で基材が加工される。続いて、ステップＳ９１において、基材１０の外周面にろう材層７０を形成する（図９参照）。ろう材としては、Ａｇ－Ｃｕ－Ｔｉ系活性化ろう材、Ｎｉ－Ｃｒ系ろう材、Ｃｏ－Ｎｉ－Ｃｒ系ろう材など、一般的なろう材を用いることができる。本実施形態では、ペースト状のろう材を用い、基材１０に塗布することによって、ろう材層７０を形成している。

【0038】

次に、ステップＳ９２において、砥粒２０を仮固定する。この工程は、図４で説明した第１実施形態と同様に、メッシュシート６０を用いて砥粒２０を予めパターン配列しておき、基材１０の外周部に転写する方法を用いている。ただし、図４に示す基材１０の外周部に塗布された接着層４０は、ろう材層７０に置き換えられたものになる。ペースト状のろう材は、適度な粘性を有するため、接着剤を用いることなく、砥粒２０を転写することが可能である。続いて、ろう材層７０を乾燥させて砥粒２０がずれないように仮固定する。

【0039】

続いて、ステップＳ９３において、砥粒２０が転写された基材を炉に入れて加熱し、ろう材を溶融させる。その後、冷却することで、砥粒２０が基材１０に強固に固着される。以上の工程によって、本実施形態の加工工具が製造される。本実施形態における砥粒の配置は、第１実施形態と同一であるが、ろう付け法は、第２実施形態或いは第３実施形態のように砥粒を配置する場合にも適用が可能である。

【0040】

以下に、本発明の実施例及び比較例を作成した例を示す。また、これらの実施例及び比較例を用いて、研削テストを行った結果を説明する。

【0041】

＜実施例１＞
まず、ＳＵＳ３０４から成る材料を用い、図１に示すように先端をφ２．５ｍｍの円柱状に加工した基材１０を作成した。この後、基材１０の表面改質を行うため、プラズマ処理を実施した。続いて、この基材１０の加工部１２に導電性接着剤を１０μｍの厚さで塗布し、接着層４０を形成した（図２参照）。接着剤としては、バインダーがエポキシ系で導電フィラーが銀系のＴＢ３３３１Ｄ（株式会社スリーボンド製）を用いた。

【0042】

次に、図４に示すように、治具５０の平面上に２００μｍピッチの網目を有するポリエチレン製のメッシュシート６０を敷き、この上から砥粒２０を散布することによって、網目全てに砥粒２０を１個ずつ配列させた。砥粒２０としては、平均粒径が１５０μｍのダイヤモンド砥粒を用いた。このメッシュシートの上に、接着層４０を形成した基材１０を横向きに、ギャップＧが１５０μｍと成る位置に保持した。そして、このギャップＧを維持した状態で基材１０を転がし、基材１０の外周面に砥粒２０を転写した。その後、基材１０を８０℃で６０分加熱することによって、接着層４０を硬化させ、砥粒２０を仮固定した。

【0043】

続いて、砥粒２０を仮固定した基材１０をめっき浴に浸漬し、電流密度５Ａ／ｄｍ^２とした電解めっきによって、厚さ６５μｍのめっき層３０を形成し、砥粒２０を固着させた。めっき液としては、下記の配合のものを用い、最終的にｐＨ２．５に合わせ、調整した。
蒸留水１Ｌに対し、
硫酸ニッケル：１２５ｇ
ホウ酸：３０ｇ
塩化ナトリウム：２５ｇ
次亜リン酸ナトリウム：０．０８ｇ
サッカリンナトリウム：０．０２４ｇ
ドデシル硫酸ナトリウム：０．００５ｇ

【0044】

この際、めっき層３０の膜厚を均一とするため、基材を回転させながら、めっきを行った。めっきの後、基材１０を２６０℃で熱処理を行うことで、ビッカース硬度が６１７ＨＶとなり、硬さが向上した。

【0045】

＜実施例２＞
実施例１と同一の材料を用い、同一の工程で、基材１０を加工し、その外周面に接着層４０を形成した。次に、実施例１と同一のメッシュシート６０を用い、同一の砥粒２０をメッシュシートの網目に配列した。ただ、実施例１と異なり、砥粒２０は繊維に沿った２方向にそれぞれ１粒飛ばしで、図６に示すように互い違い（千鳥状）の市松柄のパターンに配列した。このメッシュシート６０上を実施例１と同様に基材１０を転がし、砥粒２０を仮固定した。その後、実施例１と同様にめっき層３０の形成及び熱処理を行って、実施例２の加工工具を作成した。

【0046】

＜実施例３＞
実施例１と同一の材料を用い、同一の工程で、基材１０を加工し、その外周面に接着層４０を形成した。次に、実施例１と同一のメッシュシート６０を用い、同一の砥粒２０をメッシュシートの網目に配列した。ただ、実施例１と異なり、砥粒２０はライン状に連続して配列された砥粒列を、基材１０を転がす方向に５粒飛ばしで、図８に示すように配列した。このメッシュシート６０上を実施例１と同様に基材１０を転がし、砥粒２０を仮固定した。その後、実施例１と同様にめっき層３０の形成及び熱処理を行って、実施例２の加工工具を作成した。

【0047】

＜比較例＞
まず、実施例１と同一の材料を用い、同一の工程で、基材を加工した。次に、基材の表面に形成される膜の密着性を向上させるため、膜厚数百ｎｍのストライクニッケル膜を成膜した。続いて、この基材を実施例１と同一のめっき浴に浸漬させ、実施例１と同一の条件でめっき層を形成した。ここで、めっきを行っている間に、平均粒径１５０μｍのダイヤモンド砥粒を基材に落下させながら、めっき層を膜厚２０μｍとなるまで成膜することで、砥粒が基材の表面に仮固定された。続いて、無電解ニッケルめっき浴を用いて、前述しためっき層よりも硬質となるめっき層を膜厚５５μｍになるまで成膜して、砥粒を固着させた。この際、めっき層の膜厚を均一とするため、基材を回転させながら、めっきを行った。めっき後、基材を２６０℃で熱処理を行うことで、ビッカース硬度が８００ＨＶとなり、硬さが向上した。

【0048】

＜研削テスト＞
二ケイ酸リチウムブロック（ビッカース硬度６００ＨＶ）を被加工物とした。この被加工物に対して、実施例１～３の加工工具と、比較例の加工工具とをそれぞれ用いて研削テストを実施した。スピンドル回転数：６００００ＲＰＭで３分間、上記ブロックの１面を往復しながら研削した。比較例の加工工具は、ダイヤモンド砥粒間に研削屑が挟まり、研削効率が低下した。一方、実施例１～３の加工工具で研削したところ、いずれも研削屑が挟まり難く、研削効率の低下がみられなかった。

【0049】

＜他の実施形態＞
本発明は、以上説明した実施形態に限らず、種々の応用、変形が可能である。例えば、先述の実施形態においては、加工工具は棒状（円柱状）に形成されているが、加工装置によって回転され、被加工物を研削する外周面を有する形状であれば、どのような形状の加工工具に対しても本発明は適用可能である。また、研削屑をより効率的に除去するため、基材の外周面に溝が形成された加工工具に本発明を用いても構わない。更に、砥粒の配置に関しても、先の実施形態に限定されず、例えば加工工具の外周面に砥粒が螺旋状に固着されたものも本発明の技術的範囲内である。本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない限りにおいて、このような応用例、変形例を全て包含するものである。

【符号の説明】

【0050】

１０ 基材
２０ 砥粒
３０ めっき層
４０ 接着層
５０ 治具
６０ メッシュシート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】