JP2001212769A - Super-abrasive grain wheel - Google Patents
Super-abrasive grain wheelInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、光学ガラス、セラ
ミックス、水晶、磁性材料、半導体材料などの研削加工
に用いられる超砥粒ホイールに関するものであり、特
に、これら工作物の精密切断・溝入れ加工に用いられる
超砥粒切断ホイールに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a superabrasive wheel used for grinding optical glass, ceramics, quartz, magnetic materials, semiconductor materials, etc., and more particularly, to precision cutting and grooving of these workpieces. The present invention relates to a superabrasive cutting wheel used for machining.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の超砥粒切断ホイールの基台材料は
主として鋼であり、例えば、炭素工具鋼、合金工具鋼及
び高速度鋼が用いられている。そして結合材としては、
熱硬化性樹脂を主成分としたレジンボンド、銅、錫、
鉄、コバルト及びニッケル等の合金を主成分としたメタ
ルボンド、ガラス質等の無機材料を主成分としたビトリ
ファイドボンド、電気メッキ及び化学メッキによって析
出したニッケルを主成分とした電着ボンド等が用いられ
ている。そして超砥粒としては、ダイヤモンド砥粒、C
BN砥粒が用いられている。2. Description of the Related Art The base material of conventional superabrasive cutting wheels is mainly steel, for example, carbon tool steel, alloy tool steel, and high-speed steel. And as a binder,
Resin bond, copper, tin, mainly composed of thermosetting resin,
Metal bond mainly composed of an alloy such as iron, cobalt and nickel, vitrified bond mainly composed of an inorganic material such as glass, electrodeposition bond mainly composed of nickel deposited by electroplating and chemical plating, etc. are used. Have been. And as the super abrasive, diamond abrasive, C
BN abrasive grains are used.
【0003】超砥粒切断ホイールがよく用いられるもの
としては、例えば、磁性材料、光学ガラス及びセラミッ
クスの切断加工や溝入れ加工がある。磁気ヘッドのコア
となるフェライトブロックやネオジウム磁石に溝を形成
するのに用いられる場合や、光学ガラスの素材からプリ
ズムを切断して分離するのに用いられる超砥粒切断ホイ
ールとしては、外径がΦ50mm〜Φ300mm、刃部
の厚みが0.1mm〜4.0mm、鋼製基板の外周にレ
ジンボンド、メタルボンド及び電着ボンドでダイヤモン
ド砥粒を固着したものがよく用いられる。[0003] A superabrasive cutting wheel is often used, for example, for cutting or grooving magnetic materials, optical glass and ceramics. When used to form grooves in ferrite blocks or neodymium magnets, which are the cores of magnetic heads, or as superabrasive cutting wheels used to cut and separate prisms from optical glass materials, the outer diameter is Those having a diameter of Φ50 mm to Φ300 mm, a thickness of a blade portion of 0.1 mm to 4.0 mm, and a diamond substrate adhered to the outer periphery of a steel substrate with a resin bond, a metal bond, and an electrodeposition bond are often used.
【0004】これら超砥粒切断ホイールの切れ味、切断
能率を改善する手段としては、例えば公開特許公報・特
開平61−27007号に示される、超砥粒層のセグメ
ントを基板(基台)にロウ付けによって固着したものが
知られている。セグメントは、超砥粒とメタルボンド等
の結合材の混合物を、加熱・加圧して焼結したもので、
ロウ付けし易いように、超砥粒を含有していない保持層
(ベースとも呼ばれる。)を同時焼結して付ける場合も
ある。この上記の方式は、極めて切れ味に優れ、切断能
率が飛躍的に向上し、効果が最も大きいが、セグメント
のエッジが工作物と衝突するため、チッピングの発生が
多いのが欠点である。しかしながら、ロウ付けする際の
熱により、基板及びセグメントが歪みを発生するため、
刃厚の厚い超砥粒切断ホイールの製造に適しており、薄
刃の製造には、まったく適用できるものではなかっ
た。。Means for improving the sharpness and cutting efficiency of these superabrasive cutting wheels include, for example, a method in which a segment of a superabrasive layer is soldered to a substrate (base) as disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 61-27007. What is fixed by attaching is known. The segment is made by sintering a mixture of super abrasive grains and a binder such as metal bond by heating and pressing.
In some cases, a holding layer containing no superabrasive grains (also referred to as a base) is simultaneously sintered to be easily brazed. This method is extremely excellent in sharpness, sharply improves cutting efficiency, and has the greatest effect. However, since the edge of the segment collides with the workpiece, chipping often occurs. However, the heat generated during brazing causes distortion of the substrate and segments,
It is suitable for the production of superabrasive cutting wheels having a large blade thickness, and is not at all applicable to the production of thin blades. .
【0005】別の手段としては、公開特許公報・特開昭
59−118375号に示される、超砥粒層の厚み方向
に複数の切り込み溝が形成されたものが知られている。
この方式は、切れ味に優れ、切断能率の向上に効果的で
あるが、前述のセグメント方式よりは切れ味に劣る。し
かし、エッジが直接に工作部と衝突することがないため
セグメント方式よりチッピングの発生は少なく、切断面
も良好な表面粗さが得られる特長がある。しかしなが
ら、この方式では刃厚の薄い超砥粒層を成形することが
困難であること、また、超砥粒層を成形後に溝加工する
ことも極めて困難あるため、やはり薄刃の製造には適当
でないという欠点があった。[0005] As another means, there has been known a method in which a plurality of cut grooves are formed in the thickness direction of a superabrasive layer, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. Sho 59-118375.
This method is excellent in sharpness and is effective in improving cutting efficiency, but is inferior in sharpness to the segment method described above. However, since the edge does not directly collide with the machined part, chipping is less likely to occur than in the segment method, and the cut surface has a feature that a good surface roughness can be obtained. However, in this method, it is difficult to form a superabrasive layer having a small blade thickness, and it is also extremely difficult to form a groove after forming the superabrasive layer. There was a disadvantage.
【0006】また別の手段としては、公開特許公報・特
開昭62−48464号に示される、切れ刃部分の外周
縁部のみを円周方向に波型形状にしたものが知られてい
る。この方式も切れ味に優れ、良好な表面粗さが得られ
るが、基板を波型形状に加工することが困難であるだけ
でなく、調質した高硬度の基板材料を用いることができ
ず、基板材質に制限される欠点があった。さらに、レジ
ンボンド、メタルボンド、ビトリファイドボンドの適用
が難しく、結合材は電着に限定される等の欠点もあっ
た。As another means, there is known an apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open Publication No. Sho 62-48464 in which only the outer peripheral edge of a cutting edge portion is formed into a wavy shape in the circumferential direction. This method is also excellent in sharpness and provides good surface roughness, but it is not only difficult to process the substrate into a corrugated shape, but it is not possible to use a tempered high-hardness substrate material. There was a disadvantage that the material was limited. Furthermore, there are also disadvantages such as application of resin bond, metal bond, and vitrified bond is difficult, and the binder is limited to electrodeposition.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の問題
点を解決するためになされたものである。すなわち、光
学ガラス、セラミックス、水晶、磁性材料、半導体材料
などの研削加工に用いられる超砥粒ホイール及び、これ
ら工作物の精密切断・溝入れ加工に用いられる超砥粒切
断ホイールの性能を更に高めることにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems. That is, the performance of superabrasive wheels used for grinding optical glass, ceramics, quartz, magnetic materials, semiconductor materials, and the like, and the performance of superabrasive wheels used for precision cutting and grooving of these workpieces are further improved. It is in.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の最も大きな特徴
は、基台と、超砥粒層を有する超砥粒ホイールにおい
て、上記の超砥粒層は、所定のパターンで、無気孔の超
砥粒層領域群と、有気孔の超砥粒層領域群とによって形
成されていることである。ここで所定のパターンとは、
例えば、図1に示すように超砥粒層を円周方向に8等分
して、有気孔の超砥粒層領域と、無気孔の超砥粒層領域
を交互に形成する方法である。他には、図2(a)の4
等分、(b)の16等分を示すがこれらに限定されるも
のではない。有気孔の超砥粒層領域群は、無気孔の超砥
粒層領域群よりも結合度が低いため磨耗し易く、使用す
るに従ってエッジの無い緩やかな段差を形成しセグメン
トを施したホイールと同様、切れ味を向上させる効果が
期待できる。超砥粒層が連続しているためセグメント方
式等のようなエッジが無く、工作物のチッピングや、表
面粗さが粗くなる等の問題が発生しない優れた性能を発
揮するものである。もちろん、超砥粒ホイールの仕上げ
方法によっては、最初から有気孔の超砥粒層領域群を窪
ませてチップポケットとしておくことも可能である。例
えば、外径100mm、厚み0.3mm、ダイヤモンド
粒度#325、メタルボンドの超砥粒切断ホイールでは
ツルーイング完了後に、遊離砥粒等を用いてドレッシン
グすれば、半径方向の最大段差で0.1〜0.2mm、
及び厚み方向の最大段差で0.01〜0.02mmとす
ることも可能である。The most significant feature of the present invention is that in a superabrasive wheel having a base and a superabrasive layer, the superabrasive layer has a predetermined pattern and is made of nonporous superabrasives. That is, it is formed of an abrasive layer region group and a porous superabrasive layer region group. Here, the predetermined pattern is
For example, as shown in FIG. 1, the superabrasive layer is divided into eight equal parts in the circumferential direction, and a porous superabrasive layer region and a nonporous superabrasive layer region are alternately formed. In addition, 4 in FIG.
Equal division and 16 equal divisions of (b) are shown, but the present invention is not limited to these. Porous superabrasive layer layer group has a lower degree of bonding than nonporous superabrasive layer layer group, so it is easy to wear, similar to a wheel that has a gentle step without edges as it is used and has a segment The effect of improving sharpness can be expected. Since the superabrasive layer is continuous, there is no edge as in the segment system or the like, and it exhibits excellent performance without problems such as chipping of the workpiece and rough surface. Of course, depending on the method of finishing the superabrasive wheel, it is also possible to depress the superabrasive layer region group having pores from the beginning to form a tip pocket. For example, when dressing using free abrasive grains or the like after truing is completed with a super-abrasive cutting wheel of 100 mm in outer diameter, 0.3 mm in thickness, diamond grain size # 325, and metal bond, the maximum step in the radial direction is 0.1 to 0.2mm,
It is also possible to set the maximum step in the thickness direction to 0.01 to 0.02 mm.
【0009】更に詳しく説明すると、有気孔の超砥粒層
領域群は、気孔率1〜50容量%の気孔を含有している
ことである。無気孔の超砥粒層領域群よりも、どれくら
い結合度を下げ、柔らかくするかは気孔率によって決定
される。気孔率の値が小さすぎれば、無気孔の超砥粒層
領域群との結合度差を生じないため、前項の効果が得ら
れない。また、気孔率の値が大きすぎれば有気孔の超砥
粒層領域群の強度が不足して、加工の最中に破壊してし
まう可能性があるので、工作物の種類、加工条件等によ
って最適な値を決定しなければならない。以上の事を考
慮すると、気孔率は好ましくは、2〜40容量%、より
好ましくは2〜30容量%の範囲で決定すると良い結果
が得られる。More specifically, the porous superabrasive layer region group contains pores having a porosity of 1 to 50% by volume. The porosity determines how much the bonding degree is reduced and softened compared to the non-porous superabrasive layer region group. If the value of the porosity is too small, a difference in the degree of bonding with the non-porous superabrasive layer region group does not occur, so that the above-mentioned effect cannot be obtained. In addition, if the value of the porosity is too large, the strength of the superabrasive layer region group of the porosity is insufficient, and there is a possibility that the porosity may be broken during the processing, so depending on the type of the workpiece, the processing conditions, etc. The optimal value has to be determined. In consideration of the above, the porosity is preferably determined in the range of 2 to 40% by volume, more preferably 2 to 30% by volume, to obtain a good result.
【0010】そして、超砥粒層の結合材は、メタルボン
ドであることを特徴とするものである。ボンド粉末の特
性を考えて、金型のパンチに最適寸法の凹凸を設けれ
ば、ほとんど全てのメタルボンド粉末を適用することが
できる。その他、レジンボンド、ビトリファイドボンド
を適用することもできるが、この場合は、上下パンチ金
型を分割する等、金型をボンドの成形性、流動性を考慮
して工夫する必要がある。[0010] The binder for the superabrasive layer is a metal bond. Considering the characteristics of the bond powder, almost all metal bond powders can be applied by providing irregularities of optimal dimensions on the die punch. In addition, a resin bond or a vitrified bond can be applied. In this case, it is necessary to devise the mold in consideration of the moldability and fluidity of the bond, such as splitting the upper and lower punch dies.
【0011】そして、超砥粒ホイールは、超砥粒切断ホ
イールであることを特徴とするものである。本発明は、
超砥粒層の厚みが2mm以下の切断ホイールに有効であ
り、特に超砥粒層の厚みが1mm以下の薄刃切断ホイー
ルに有効である。超砥粒切断ホイールの切れ味向上対策
としては、セグメント方式とする方法、超砥粒層の側面
に複数の溝を入れる方法、及び基板の外周縁超砥粒層の
厚み方向に複数の切り込み溝を形成する方法、基板外周
縁のみを円周方向に波型形状とする方法等、が考えられ
るが薄刃切断ホイールではこれらの方法を採用すると、
コストアップになるだけでなく、良好な表面粗さも得ら
れないからである。The superabrasive grain wheel is a superabrasive grain cutting wheel. The present invention
It is effective for a cutting wheel having a superabrasive layer having a thickness of 2 mm or less, and particularly effective for a thin blade cutting wheel having a superabrasive layer having a thickness of 1 mm or less. As a measure to improve the sharpness of the superabrasive cutting wheel, a method of using a segment method, a method of putting a plurality of grooves on the side surface of the superabrasive layer, and a plurality of cut grooves in the thickness direction of the outer peripheral superabrasive layer of the substrate are used. A method of forming, a method of forming only the outer peripheral edge of the substrate into a wavy shape in the circumferential direction, and the like are conceivable.However, if these methods are adopted in the thin blade cutting wheel,
This is because not only does the cost increase, but also good surface roughness cannot be obtained.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】発明実施の形態は実施例の項で説
明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described in the section of Examples.
【0013】[0013]
【実施例】(実施例1)外径101mm、内径93m
m、厚み10mmのリング状の上下パンチ素材を準備し
た。それぞれの片側の端面を中心角45度で8分割し、
分割された端面をひとつおきに4カ所研削して、0.1
mmの段差を設け、上下パンチとした。金型にこのパン
チをセッティングし、ダイヤモンド砥粒とメタルボンド
粉末の混合物を充填して600℃でホットプレスし焼結
を完了した。金型から取り出して、焼結完了品の外周を
ドレッシング後、両面をラップ仕上げし、本発明の超砥
粒切断ホイールを完成させた。完成した超砥粒切断ホイ
ールは、サイズがΦ100−0.3T−3X−40H、
仕様がSD#325−集中度50−ブロンズ系メタルボ
ンド、である。超砥粒層のパターンは図1の8等分タイ
プ、有気孔部の気孔率は約3容量%であった。(Example 1) Outer diameter 101 mm, inner diameter 93 m
A ring-shaped upper and lower punch material having a thickness of 10 mm and a thickness of 10 mm was prepared. Each of the end faces on one side is divided into eight at a central angle of 45 degrees,
Grind the divided end face at every other four places to obtain 0.1
An upper and lower punch was provided with a step of mm. The punch was set in a mold, filled with a mixture of diamond abrasive grains and metal bond powder, and hot-pressed at 600 ° C. to complete sintering. After taking out from the mold and dressing the outer periphery of the sintered product, both surfaces were lap-finished to complete the superabrasive cutting wheel of the present invention. The finished superabrasive cutting wheel has a size of Φ100-0.3T-3X-40H,
The specifications are SD # 325-concentration 50-bronze metal bond. The pattern of the superabrasive layer was the eight-piece type shown in FIG. 1, and the porosity of the porous portion was about 3% by volume.
【0014】(実施例2)外径101mm、内径93m
m、厚み10mmのリング状の上下パンチ素材を準備し
た。それぞれの片側の端面を中心角45度で8分割し、
分割された端面をひとつおきに4カ所研削して、0.2
mmの段差を設け、上下パンチとした。金型にこのパン
チをセッティングし、ダイヤモンド砥粒とメタルボンド
粉末の混合物を充填して600℃でホットプレスし焼結
を完了した。金型から取り出して、焼結完了品の外周を
ドレッシング後、両面をラップ仕上げし、本発明の超砥
粒切断ホイールを完成させた。完成した超砥粒切断ホイ
ールは、サイズがΦ100−0.3T−3X−40H、
仕様がSD#325−集中度50−ブロンズ系メタルボ
ンド、である。超砥粒層のパターンは図1の8等分タイ
プ、有気孔部の気孔率は約8容量%であった。以下同様
の方法で、実施例3〜6の超砥粒切断ホイールを製作
し、切断テストにより、従来例と比較した。従来例とし
ては、実施例と同一サイズ、同一仕様で、無気孔の超砥
粒層が連続しているものを用いた。(Example 2) Outer diameter 101 mm, inner diameter 93 m
A ring-shaped upper and lower punch material having a thickness of 10 mm and a thickness of 10 mm was prepared. Each of the end faces on one side is divided into eight at a central angle of 45 degrees,
Grind the divided end faces at every other four places to obtain 0.2
An upper and lower punch was provided with a step of mm. The punch was set in a mold, filled with a mixture of diamond abrasive grains and metal bond powder, and hot-pressed at 600 ° C. to complete sintering. After taking out of the mold and dressing the outer periphery of the sintered product, both surfaces were lap-finished to complete the superabrasive cutting wheel of the present invention. The finished superabrasive cutting wheel has a size of Φ100-0.3T-3X-40H,
The specification is SD # 325-concentration 50-bronze metal bond. The pattern of the superabrasive layer was the eight-piece type shown in FIG. 1, and the porosity of the porous portion was about 8% by volume. Hereinafter, the superabrasive cutting wheels of Examples 3 to 6 were manufactured in the same manner, and compared with the conventional example by a cutting test. As a conventional example, the one having the same size and the same specification as the example and having a continuous non-porous superabrasive layer was used.
【0015】切断テストは、水晶をスライスして行っ
た。その詳細を表1に示す。The cutting test was performed by slicing a crystal. The details are shown in Table 1.
【0016】[0016]
【表1】 [Table 1]
【0017】切断テストの結果を表2、表3に示す。実
施例は、従来例に比較して、研削抵抗(Fv)が最大で
40%低減し、チッピングは同等、そして、切断精度は
最大で15μm向上している事が判明し、本発明の効果
が証明された。Tables 2 and 3 show the results of the cutting test. In the example, it was found that the grinding resistance (Fv) was reduced by 40% at the maximum, the chipping was equivalent, and the cutting accuracy was improved by 15 μm at the maximum as compared with the conventional example. Proven.
【0018】[0018]
【表2】 [Table 2]
【0019】[0019]
【表3】 [Table 3]
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明の超
砥粒ホイールは、有気孔の超砥粒層領域群が僅かに窪ん
でチップポケットとなり、研削抵抗の減少、切り粉の排
出能力の向上に寄与する。さらに、エッジの無い連続し
た超砥粒層が、チッピングの極めて少ない良好な表面粗
さを提供する。特に、光学ガラス、セラミックス、水
晶、磁性材料、半導体材料などの精密切断・溝入れ加工
に用いられる超砥粒切断ホイールに適用すれば極めて大
きな効果を期待できる。As described above in detail, in the superabrasive wheel of the present invention, the superabrasive layer region group of the porosity is slightly recessed to form a chip pocket, thereby reducing grinding resistance and discharging ability of chips. Contribute to the improvement of Furthermore, a continuous superabrasive layer without edges provides good surface roughness with very little chipping. In particular, when applied to a superabrasive cutting wheel used for precision cutting and grooving of optical glass, ceramics, quartz, magnetic materials, semiconductor materials, etc., a very large effect can be expected.
【図1】実施例1を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment.
【図2】他の実施例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing another embodiment.
1 基台 2 有気孔の超砥粒層領域 3 無気孔の超砥粒層領域 4 超砥粒層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base 2 Porous superabrasive grain layer area 3 Porous superabrasive grain layer area 4 Superabrasive grain layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3C063 AA02 AB03 BA02 BA21 BB02 BC02 BC09 BG07 EE01 EE02 EE16 EE23 EE31 FF30 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 3C063 AA02 AB03 BA02 BA21 BB02 BC02 BC09 BG07 EE01 EE02 EE16 EE23 EE31 FF30
Claims (4)
において、上記の超砥粒層は、所定のパターンで、無気
孔の超砥粒層領域群と、有気孔の超砥粒層領域群と、に
よって形成されていることを特徴とする超砥粒ホイー
ル。1. A superabrasive grain wheel having a base and a superabrasive grain layer, wherein the superabrasive grain layer has a predetermined pattern in a nonporous superabrasive grain layer region group and a porous superabrasive grain layer. And a grain layer region group.
1〜50容量%の気孔を含有していることを特徴とする
請求項1記載の超砥粒ホイール。2. A superabrasive wheel according to claim 1, wherein said superabrasive layer region group having pores contains pores having a porosity of 1 to 50% by volume.
ことを特徴とする請求項1又は2記載の超砥粒ホイー
ル。3. The superabrasive wheel according to claim 1, wherein the binder of the superabrasive layer is a metal bond.
あることを特徴とする請求項1、2又は3記載の超砥粒
ホイール。4. The superabrasive wheel according to claim 1, wherein the superabrasive wheel is a superabrasive cutting wheel.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000062686A JP2001212769A (en) | 2000-01-31 | 2000-01-31 | Super-abrasive grain wheel |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2000062686A JP2001212769A (en) | 2000-01-31 | 2000-01-31 | Super-abrasive grain wheel |
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Cited By (5)
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- 2000-01-31 JP JP2000062686A patent/JP2001212769A/en active Pending
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