JP2009066689A - 固定砥粒ワイヤーソー - Google Patents

Abstract

【課題】十分な砥粒保持力を確保することができると同時に、加工効率や加工精度に優れ、しかも、寿命が長く生産性にも優れた固定砥粒ワイヤーソーを提供する。
【解決手段】高強度で導電性を有する断面略円形の芯線２の外周面上に、表面に導電性被覆３ａを有する多数の砥粒３を、電着による金属メッキ４によって固着させて成る固定砥粒ワイヤーソー１において、上記金属メッキ４を内側の第１メッキ層４ａと外側の第２メッキ層４ｂとの２層により形成し、外側の第２メッキ層４ｂの硬度が内側の第１メッキ層４ａの硬度よりも小さくなるように調整した。
【選択図】図２

Description

本発明は、大口径のシリコン、サファイヤ、磁性材料等の硬脆材料をスライシングすることに適した固定砥粒ワイヤーソーの改良に関するものである。

従来、シリコン、サファイヤ等の硬脆材料から成るインゴットワークや、磁性材料から成るブロック状ワークをスライシングするにあたっては、内周刃砥石を用いた加工が行われていた。しかしながら、一度の段取りで多数個のワークを加工することができないため、その後、ワイヤーソーを用いたマルチスライシングに移行されてきた。
上記ワイヤーソーでの加工方式は、基本的には遊離砥粒方式と固定砥粒方式とに区別される。遊離砥粒方式は長い切断加工時間を必要とし、また、切断加工時の油性スラリーによる環境衛生上の問題や、切断加工後のスラリーを除去するため手間のかかる洗浄工程を必要とするという問題点がある。

一方、固定砥粒方式で用いられるワイヤーソーは、芯線であるピアノ線等の外周面に砥粒（ダイヤモンドやＣＢＮ等）を固着させたもので、レジンボンドワイヤーソーと電着ワイヤーソーとに大別される。
レジンボンドワイヤーソーは、芯線の外周面に樹脂結合材により砥粒を固着させたものであるが、樹脂結合材による砥粒保持力が比較的小さいため、砥粒が脱落したり樹脂結合材そのものが剥離したりし易い等の問題がある。そこで、砥粒保持力を確保するために砥粒を結合材中に埋め込むと、砥粒の有効突出し高さが小さくて寿命が短くなり、しかも、切り粉等の排出性に劣り目詰まりが発生し易いため、研削性に劣るという問題点もある。

これらの事情から、昨今では砥粒を電着メッキによりワイヤーに固着させた電着ワイヤーソーが主流となっているが、従来の（導電性被覆が施されていない）裸の砥粒を用いた場合、レジンボンドワイヤーソーとの比較では砥粒の保持力が大きくて脱粒しにくいものの、やはり砥粒の脱落を防止するためにある程度メッキを厚くする必要性がある（一般的には平均砥粒径の約６０％以上）。そのため、砥粒の有効突出し高さが小さくて、ワークにメッキ表面が当たって該メッキが剥離してしまうことから寿命が短く、また、製造工程でのメッキ処理に長い時間を要することから生産性に劣る等の問題点がある。

そこで、近年、特許文献１に開示されるように、導電性の被覆を表面に有する砥粒を用いることが試みられている。このような所謂被覆砥粒を用いた電着ワイヤーソーの場合、該被覆砥粒の表面全体に電着によりメッキが施され、しかも、被覆により砥粒表面とメッキとの濡れ性が向上するため、より薄いメッキでより高い砥粒保持力を得ることが可能となり、その結果、寿命が長く、製造工程でのメッキ処理の時間をより短くすることが可能となるという利点がある。

ところで、このような被覆砥粒を用いた電着ワイヤーソーでワークを加工するにあたっては、加工効率や加工精度の観点からすれば、砥粒の刃先上に施されたメッキは、ワークとの間で滑りを生じるため、加工開始後速やかに削り取られて砥粒の刃先が露出されることが望ましい。このような問題点を解決し得るものとして、特許文献２には、砥粒の刃先を当初から露出させた電着ワイヤーソーが開示されているが、刃先のメッキを除去する工程を必要とするため生産性に劣るという問題がある。
特開２００６−１８１６９８号公報 特開２００６−１８１７０１号公報

本発明の技術的課題は、十分な砥粒保持力を確保することができると同時に、加工効率や加工精度に優れ、しかも、寿命が長く生産性にも優れた固定砥粒ワイヤーソーを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、高強度で導電性を有する芯線の外周面上に、多数の砥粒を金属メッキにより略均等に単粒固着させて成る固定砥粒ワイヤーソーにおいて、上記砥粒が、その表面に導電性被覆を有し、且つ、上記金属メッキが、複数のメッキ層により形成されていて、これらメッキ層の硬度が、最内層から最外層に向けて硬度が小さくなるように調整されており、上記芯線に固着された砥粒の表面全体が上記金属メッキの各メッキ層により覆われていることを特徴とするものである。

ここで、上記金属メッキは２層のメッキ層から形成することができる。また、上記ワイヤーソーにおいては、上記金属メッキの各メッキ層が同じ金属を含んでいることが望ましく、そして、上記金属メッキの厚さが、上記砥粒の平均砥粒径に対し３０〜５０％であることが望ましい。
なお、上記砥粒は、芯線の外周面上に略均等に分布させた多数の点状接着材により仮固着され、上記金属メッキにより本固着されていても良い。

さらに、上記ワイヤーソーの一実施形態においては、上記砥粒が、ダイヤモンド，ＣＢＮ，ＳｉＣ，Ａｌ₂Ｏ₃の内から選択される少なくとも1つから成り、上記導電性被覆が、ＴｉＣ，Ｔｉ，Ｎｉ，ＳｉＣ，Ｃｕの内から選択される導電性材料により、該砥粒の表面を全体被覆又は略均等に粒子状に部分被覆することにより形成されている。
また、他の実施形態においては、上記砥粒がダイヤモンドから成り、上記導電性被覆が、該砥粒の表面を熱処理によってグラファイト化させることにより形成されている。
なお、上記金属メッキを形成する各メッキ層の硬度は、１８０Ｈｖ以上６００Ｈｖ以下であることが望ましい。

本発明に係る固定砥粒ワイヤーソーによれば、表面に導電性被覆を有する砥粒を、複数のメッキ層から成る金属メッキにより芯線に対し固着させ、さらに、上記複数のメッキ層の硬度を、最内層から最外層に向けて小さくなるように調整することにより、十分な砥粒保持力を確保することができると同時に、ワークの加工開始後、砥粒を覆っている各メッキ層が硬度の小さい外層側から順次削り取られて、より速やかに砥石の刃先を露出させることができるため、加工効率や加工精度に優れ、しかも、寿命が長く生産性にも優れた固定砥粒ワイヤーソーを提供することができる。

以下に、図面に基づき、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１及び図２に示すように、固定砥粒ワイヤーソー１は、高強度で導電性を有する断面略円形の芯線２の外周面上に、表面に導電性被覆３ａを有する多数の砥粒３を、電着による金属メッキ４によって固着させたもので、上記芯線２の外周面上において該砥粒３は、互いに重なり合わない単粒状態で、且つ、略均等に分布させた状態で固着されている。

上記芯線２としては、例えばピアノ線等の鋼製のワイヤーが好適に用いられるが、ワイヤーの外周面全体に導電性被覆を施して、該ワイヤーに導電性を付与したものであっても良い。
また、上記多数の砥粒３は、本発明の第１の実施形態においては、例えばダイヤモンド，ＣＢＮ，ＳｉＣ，Ａｌ₂Ｏ₃の内から選択される一種又は複数種から成っており、それら砥粒３の表面上に、ＴｉＣ，Ｔｉ，Ｎｉ，ＳｉＣ又はＣｕ等の導電性粒子が全体被覆、又は略均等に部分被覆されて、上記導電性被覆３ａが形成されている。一方、第２の実施形態においては、多数の砥粒３がダイヤモンドのみから成っていて、それら砥石３表面が熱処理によりグラファイト化されて上記導電性被覆３ａが形成されており、該砥粒３の表面のみに導電性が付与されている。

更に、上記金属メッキ４は、例えばＮｉ等から成るもので、内側の第１メッキ層４ａ及び外側の第２メッキ層４ｂから成る２層に形成されていて、第２メッキ層４ｂが、第１メッキ層４ａよりも小さい硬度を有している。ただし、該金属メッキ４を形成するメッキ層の層数は、必ずしも２層である必要性はなく３層以上であっても良い。そのとき、各メッキ層の硬度は、最内層から最外層に向けて小さくなるように、例えば、最内層から最外層に向けて順次各メッキ層の硬度が小さくなっていくように調整される。また、各メッキ層は互いに異なる金属により形成しても良いが、互いに同じ金属を含む方が、各メッキ層間の濡れ性が向上し結合力が増すため望ましい。
なお、上記各メッキ層４ａ，４ｂの硬度は、電解メッキ液の組成、電流密度、温度、添加剤の量等により適宜調整することができる。

そして、図２に示すように、上記砥粒３は、芯線の外周面上に略均等に分布させた多数の点状の接着材から成る接着部５により仮固着されると共に、結合材としての上記金属メッキ４により本固着されている。このとき、上記砥粒３が表面に導電性被覆３ａを有しているため、該砥粒３の表面全体が上記各メッキ層４ａ，４ｂによって順次覆われている。

以上のように構成された上記固定砥粒ワイヤーソー１によれば、上記砥粒３の表面全体が電着による金属メッキ４で覆われ、しかも、導電性被覆３ａにより砥粒３の表面と金属メッキ４との濡れ性が向上するため、従来の導電性被覆を有していない砥粒を用いたワイヤーソーと比較して、より薄い金属メッキ４でより高い砥粒保持力を確保することが可能となり、その結果、金属メッキ処理に要する時間を短縮することができ、生産性を向上させることが可能となる。

また、このように金属メッキ４の厚さを薄くすることができるため、砥粒３の有効突出し高さをより大きく確保することができると同時に、金属メッキ４の表面にワークが当たって該メッキ４が剥離するのを可及的に防止することがでる。しかも、金属メッキ４の厚さを薄くすることでワイヤーソー１全体の弾性率をより低く抑えて捻れに対する耐久性を向上させることができるため、捻れに対してワイヤー表面にクラックが発生しワイヤーが破断するのを可及的に防止することが可能となる。その結果、ワイヤーソーの長寿命化を実現することができる。

さらに、上記固定砥粒ワイヤーソー１においては、上記金属メッキ４が、第１メッキ層４ａ及び第２メッキ層４ｂの２層により形成されていて、外層の第２メッキ層４ｂが、内層の第１メッキ層４ａよりも小さい硬度を有しているので、上述したような導電性被覆３ａを有する砥粒３を用いた電着ワイヤーソーの優れた効果を確保しながらも、ワークの加工開始後、砥粒３を覆っている各メッキ層４ａ，４ｂが硬度のより小さい第２メッキ層４ｂから順次速やかに削り取られて、砥石３の刃先を速やかに露出させることができる。

そのため、ワークの加工時に金属メッキ４とワークとの間で生じるスリップを最小限に抑制して切れ味を持続的に確保し、加工効率の向上を図ることができると同時に、加工開始後、ワークの厚みを速やかに安定させて、加工精度の向上を図ることができる。そしてその結果、後工程の仕上処理をも含めたワークの総加工時間を短縮することが可能となる。
しかも、各メッキ層４ａ，４ｂ間の結合力も十分に確保することができるため、加工中に各メッキ層４ａ，４ｂ同士が剥離することもなく、十分な耐久性をも確保することができる。

なお、上記固定砥粒ワイヤーソー１において、金属メッキ４の厚さは、砥粒３の平均砥粒径に対して３０〜５０％の範囲であることが好ましく、より好ましくは４０％である。そうすることにより、上述したような砥粒の保持力、捻りに対する耐久性、生産性、加工精度及び加工効率等を最もバランス良く確保することが可能となる。金属メッキ４の厚さが砥粒３の平均砥粒径に対して３０％未満であると加工時に砥粒３の脱落が多くなる虞があり、５０％を超えると加工時にメッキ表面にワークが当たりメッキが剥離して寿命が短くなると同時に、メッキ処理に時間を要し生産性が低下してしまう虞がある。またこのとき、第１メッキ層４ａ及び第２メッキ層４ｂの厚さは、ほぼ同じであっても良いが特にそれに限定されるものではない。

ここで、本発明における平均砥粒径とは、第１の実施形態及び第２の実施形態の何れにおいても、導電性被覆３ａを含んだ砥粒径を意味することとする。そのとき、該導電性被覆３ａの厚みは、メッキ効率の観点からすると、０．５μｍ以上であることが好ましい。また、上記金属メッキ４すなわち各メッキ層４ａ、４ｂの硬度は、加工するワークの硬度等に応じて、１８０〜６００Ｈｖの範囲から選択されることが望ましい。

図３に基づき上記固定砥粒ワイヤーソー１の製造方法について説明する。まず、図中左方向から供給された芯線２は、図示しない酸洗浄、アルカリ洗浄、水洗浄工程を通過して、陰極ｍに接続した金属製陰極電極に接触給電させ、接着材塗布装置６により該芯線２の外周面上に多数の点状接着材をほぼ均等に付着させて上記接着部５を形成する。続いて、砥粒吹付装置７において、上記点状の接着部５に、上記導電性被覆３ａが表面に施された砥粒３を単粒状態で付着させて仮固着させる。そのとき、該砥粒３は接着部５に単粒にしか付着しないため余分な砥粒が芯線２に付着することがない。

次に、砥粒３が外周面に仮固着された芯線２は、陽極に接続した金属板が電解メッキ液中に浸水設置された第一電解メッキ槽８中を通過する。そうすることで、芯線２の外周面全体、及び導電性被覆３ａを有する砥粒３の表面全体にメッキ金属が析出して上記第１メッキ層４ａが形成され、該砥粒３が表面全体を第１メッキ層４ａにより覆われた状態で芯線２に固着される。ここで、上記第一電解メッキ槽８中の電解メッキ液は、例えば、スルファミン酸ニッケル、ホウ酸、塩化ニッケル及び添加剤から成っている。

続いて、砥粒３が第１メッキ層４ａにより固着された芯線２は、陰極ｍ、酸処理槽９を通過し次の第二電解メッキ槽１０中へと導かれる。そうすることで上記芯線２の第１メッキ層４ａの表面全体にメッキが析出して第２メッキ層４ｂが形成され、その結果、上記砥粒３がその表面全体を２層のメッキ層４ａ，４ｂから成る金属メッキ４により覆われた状態となり、芯線２に対して更に強固に固着される。ここで、上記酸処理槽９は、第１メッキ層４ａと第２メッキ層４ｂとの密着性を向上させるためのもので、該酸処理槽９で用いる液体としては、塩化ニッケル、塩酸等からなる混合液体が挙げられるが、特にそれに限定されるものではない。また、本実施形態においては、第二電解メッキ槽１０中の電解メッキ液は、第一電解メッキ槽８中のものと基本的には同様の組成から成るが、上記第１メッキ層４ａの硬度よりも第２メッキ層４ｂの硬度が小さくなるように調整するため、両メッキ槽８，１０において、電流密度、温度、添加剤の量等を異ならせると共に、加工対象となるワークの硬度をも考慮して最適なメッキ処理条件を選択する。なお、両メッキ槽８，１０において、電解メッキ液の組成そのものを異ならせても良いのはもちろんであるが、同じ金属を含んでいる方が、両メッキ層４ａ，４ｂ間の濡れ性が向上し結合力が増すため望ましい。

そしてその後、外周面に砥粒３が金属メッキ４により本固着された芯線２を水洗槽１１にて水洗し、巻き取り部１２でボビンに巻き取ることによって、多層メッキ固定砥粒ワイヤーソー１を得ることができる。
なお、本発明に係る固定砥粒ワイヤーソー、及びその製造方法は、上記の実施形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加えることが可能である。

以下に本発明に係る実施例を詳細に説明する。ここでは、本発明に係る実施例としての、導電性被覆３ａを有する砥粒３を用いた２層メッキの固定砥粒ワイヤーソー１に対し、第１比較例としての、導電性被覆を有する砥粒を用いた単層メッキの固定砥粒ワイヤーソーと、第２比較例としての、導電性被覆を有していない裸の砥粒を用いた単層メッキの固定砥粒ワイヤーソーとを使用して性能比較を実施した。切断評価では磁性材料ネオジウムをそれぞれ切断加工して切断性能の比較を行った。なお、以下の第１実施例においては、上記第１の実施形態に係る固定砥粒ワイヤーソーの比較結果を示し、第２実施例においては、上記第２の実施形態に係る固定砥粒ワイヤーソーの比較結果を示す。ただし、本発明は以下の各実施例に何ら限定されるものではない。

（第１実施例）
図３に示す製造工程において、芯線径０．１８ｍｍのピアノ線と、平均砥粒径が２５．７μｍでＴｉＣの導電性被覆を施したダイヤモンド砥粒とを用いて、本実施例に係る２層メッキの固定砥粒ワイヤーソーを製作した。巻き取り部ではボビンに巻かれる線速を３ｍ/ｍｉｎ以上にして製造効率を高めている。砥粒を仮固着させる接着剤にはアクリルゴム１５％とノルマルヘキサン８５％の溶液を用いた。そして、第一電解メッキ槽においては、メッキ液として、スルファミン酸ニッケル５００ｇ／ｌ、ホウ酸３０ｇ／ｌ、塩化ニッケル１０ｇ／ｌ、添加剤（例えば、日本化学産業株式会社製 商品名ＮＳＦ−Ｅ）１ｍｌ／ｌを含んでｐＨ４．０に調整された水溶液を用い、液温５０℃、電流密度２０Ａ／ｄｍ²でニッケルメッキを施して上記第１メッキ層を形成した。一方、第二電解メッキ槽においては、メッキ液として、スルファミン酸ニッケル５００ｇ／ｌ、ホウ酸３０ｇ／ｌ、塩化ニッケル１０ｇ／ｌを含んでｐＨ４．０に調整された水溶液（すなわち、上記第一電解メッキ槽のメッキ液において添加剤を含んでいないもの）を用い、液温５０℃、電流密度２０Ａ/ｄｍ²でニッケルメッキを施して上記第２メッキ層を形成し、これら２層から成る金属メッキにより砥粒を芯線に対し本固着させた。

その結果として、
実施例１：平均ワイヤー線径が２３５μｍ、平均砥粒数が０．１５ｍｍ²あたり２５個、金属メッキの平均総膜厚が１０．３μｍ（砥粒の平均砥粒径の４０％）、第１メッキ層の平均膜厚が５μｍ（砥粒の平均砥粒径の１９．５％)、第１メッキ層の硬度が３５０Ｈｖ、第２メッキ層の平均膜厚が５．３μｍ（砥粒の平均砥粒径の２０．５％)、第２メッキ層の硬度が１８０Ｈｖである２層メッキ固定砥粒ワイヤーソー
実施例２：平均ワイヤー線径が２３５μｍ、平気砥粒数が０．１５ｍｍ²あたり２５個、金属メッキの平均総膜厚が７．８μｍ（砥粒の平均砥粒径の３０％）、第１メッキ層の平均膜厚が５μｍ（砥粒の平均砥粒径の１９．５％)、第１メッキ層の硬度が３５０Ｈｖ、第２メッキ層の平均膜厚が２．８μｍ（砥粒の平均砥粒径の１０．５％)、第２メッキ層の硬度が１８０Ｈｖである２層メッキ固定砥粒ワイヤーソー
実施例３：平均ワイヤー線径が２３５μｍ、平均砥粒数が０．１５ｍｍ²あたり２５個、金属メッキの平均総膜厚が１２．８μｍ（砥粒の平均砥粒径の５０％）、第１メッキ層の平均膜厚が５μｍ（砥粒の平均砥粒径の１９．５％)、第１メッキ層の硬度が３５０Ｈｖ、第２メッキ層の平均膜厚が７．８μｍ（砥粒の平均砥粒径の３０．５％)、第２メッキ層の硬度が１８０Ｈｖである２層メッキ固定砥粒ワイヤーソー
をそれぞれ得ることができた。

一方、上記第１比較例に係る固定砥粒ワイヤーソーは、芯線径０．１８ｍｍのピアノ線と、平均砥粒径が２５．７μｍでＴｉＣの導電性被覆を施したダイヤモンド砥粒とを用いて、図３に示す本発明に係る固定砥粒ワイヤーソーの製造工程から、第２メッキ層のメッキ処理に関連する工程（すなわち、酸処理槽９及び第二電解メッキ槽１０）を除いた工程により製作され、巻き取り部ではボビンに巻かれる線速を３ｍ／ｍｉｎ以上にして製造効率を高めている。また、電解メッキ槽においては、メッキ液として、スルファミン酸ニッケル５００ｇ／ｌ、ホウ酸３０ｇ／ｌ、塩化ニッケル１０ｇ／ｌ、添加剤（ＮＳＦ−Ｅ）１ｍｌ／ｌを含んでｐＨ４．０に調整された水溶液を用い、液温５０℃、電流密度２０Ａ／ｄｍ²でニッケルメッキを施して、この単層の金属メッキにより砥粒を芯線に対し本固着させた。

その結果として、
比較例１：平均ワイヤー線径が２３５μｍ、平均砥粒数が０．１５ｍｍ²あたり２５個、金属メッキの平均膜厚が１０．３μｍ（砥粒の平均砥粒径の４０％）、金属メッキの硬度が３５０Ｈｖである単層メッキ固定砥粒ワイヤーソー
比較例２：平均ワイヤー線径が２３５μｍ、平均砥粒数が０．１５ｍｍ²あたり２５個、金属メッキの平均膜厚が７．８μｍ（砥粒の平均砥粒径の３０％）、金属メッキの硬度が３５０Ｈｖである単層メッキ固定砥粒ワイヤーソー
比較例３：平均ワイヤー線径が２３５μｍ、平均砥粒数が０．１５ｍｍ²あたり２５個、金属メッキの平均膜厚が１２．８μｍ（砥粒の平均砥粒径の５０％）、金属メッキの硬度が３５０Ｈｖである単層メッキ固定砥粒ワイヤーソー
をそれぞれ得ることができた。

さらに、上記第２比較例に係る固定砥粒ワイヤーソーは、芯線径０．１８ｍｍのピアノ線と、平均砥粒径が２５．７μｍで表面に導電性被覆を有していない裸のダイヤモンド砥粒とを用いて、上記第１比較例に係る固定砥粒ワイヤーソーと同じ工程により製作され、巻き取り部ではボビンに巻かれる線速を２ｍ／ｍｉｎにしている。また、電解メッキ槽においては、メッキ液として、スルファミン酸ニッケル５００ｇ／ｌ、ホウ酸３０ｇ／ｌ、塩化ニッケル１０ｇ／ｌ、添加剤（ＮＳＦ−Ｅ）１ｍｌ／ｌを含んでｐＨ４．０に調整された水溶液を用い、液温５０℃、電流密度２０Ａ／ｄｍ²でニッケルメッキを施して、この単層の金属メッキにより砥粒を芯線に対し本固着させた。

その結果として、
比較例４：平均ワイヤー線径が２３５μｍ、平均砥粒数が０．１５ｍｍ²あたり２５個、金属メッキの平均膜厚が１５．４μｍ(砥粒の平均砥粒径の６０％)、金属メッキの硬度が３５０Ｈｖである単層メッキ固定砥粒ワイヤーソー
を得ることができた。

そして、これらワイヤーソーについてそれぞれ、破断強度、捻回クラック数を測定した。またそれに加えて、これらワイヤーソーを線速６００ｍ／ｍｉｎで往復運動させ、ワイヤー張力３５Ｎ、ワーク送り速度４０ｍｍ／ｈ、新線供給量２０ｍ／ｍｉｎの下で水溶性加工液を用いてネオジウム磁性材料(硬度約６５０Ｈｖ)を切断加工し、得られたワーク(サイズ：幅１２０ｍｍ×長さ２４０ｍｍ×高さ１２０ｍｍ)の厚みバラツキＴＴＶ５（面内５点における厚みの最大値と最小値との差）、砥粒の残り突出し量、刃先突出しまでの時間をそれぞれ測定した。

ここで、破断強度とは、ワイヤーソーをチャック間距離１００ｍｍでチャックに固定し、２０ｍｍ／ｓの一定速度でワイヤーソーを引張り破断した時の最大点加重のことであり、捻回クラック数とは、ワイヤーソーをチャック間距離１００ｍｍでチャックに固定し、５００ｇｆの荷重をワイヤーソーに強制的に与え、１０回捻った後、２０倍の光学顕微鏡でワイヤーソーのメッキ表面に現れたクラックの数を測定したものである。
また、砥粒の残り突出し量とは、ネオジウムワークを加工した後のワイヤーソーにおける、メッキ表面から砥粒先端までの高さのことであり、刃先突出しまでの時間とは、比較例４のワイヤーソーでネオジウムワークを加工したときの主軸モータ電流値４．０Ａ（主軸モータ形格：ＡＣサーボモータ１５ｋＷ）を基準値とし、他のワイヤーソーで同様にしてネオジウムワークを加工したときに、その主軸モータ電流値が当該基準値に到達するまでの時間、すなわち、導電性被覆を有している砥粒を用いたワイヤーソーの主軸負荷が、導電性被覆を有していない裸の砥粒を用いたワイヤーソーの主軸負荷と同等になるまでの時間のことである。

表１は、上記実施例１〜３に係る２層メッキ固定砥粒ワイヤーソーと、上記比較例１〜４に係る単層メッキ固定砥粒ワイヤーソーとの性能比較結果である。

表１において、まず、実施例１〜３の導電性被覆を有する砥粒を用いた２層メッキ固定砥粒ワイヤーソーの測定結果と、比較例１〜３の導電性被覆を有する砥粒を用いた単層メッキ固定砥粒ワイヤーソーの測定結果とを、同じメッキ総膜厚のもの同士で比較すると、破断強度についてはほぼ同じであり、実施例１〜３においても十分な破断強度を確保することができているといえる。捻回クラック数については、実施例１〜３の方が比較例１〜３に比べて少なくなっていて、捻りに対する耐久性に優れている。これは、外層の第２メッキ層の硬度がより小さいため、ワイヤーソー全体の弾性率がより低く抑えられているためである。砥粒の残り突出し量については、両者ほぼ同じ結果が得られている。これは、砥粒の導電性被覆と金属メッキとの濡れ性が良好であるため、高い砥粒保持力を確保しながらも、メッキの総膜厚をより薄くすることができるからである。

刃先突出しまでの時間については、実施例１〜３の方が比較例１〜３に比べて明らかに短くなっている。これも、外層の第２メッキ層の硬度がより小さいためで、ワークの加工開始後、砥粒の刃先を覆っている各メッキ層が速やかに削り取られて、砥石の刃先が速やかに露出されるからである。その結果、ワークの加工時にメッキとワークとの間で生じるスリップを最小限に抑制して切れ味を持続的に確保し、加工効率の向上を図ることができる。ＴＴＶ５についても、実施例１〜３の方が比較例１〜３に比べて小さくて加工精度に優れている。これは、実施例１〜３の方が刃先突出しまでの時間が短いため、ワークの加工開始後、ワークの厚みが速やかに安定するからである。比較例１〜３の場合、刃先突出しまでに長い時間を要し、ワークの加工を開始してから砥粒の刃先を覆うメッキが全て削り取られて砥粒の刃先が露出するまでの暫くの間、ワークの厚みが変化するため、加工精度が低下してしまう。

次に、実施例１〜３の導電性被覆を有する砥粒を用いた２層メッキ固定砥粒ワイヤーソーの測定結果と、比較例４の導電性被覆を有していない裸の砥粒を用いた単層メッキ固定砥粒ワイヤーソーの測定結果とを比較すると、破断強度及び捻回クラック数については、実施例１〜３の方が比較例４よりも優れた結果が得られており、それは捻回クラック数において特に顕著である。これは、実施例１〜３のワイヤーソーにおいては砥粒に導電性被覆が施されているため、砥粒保持力を確保しながらもメッキの総膜厚をより薄くすることができ、その結果、ワイヤーソー全体の弾性率がより低く抑えられているからである。砥粒の残り突出し量については、実施例１〜３の方が比較例４に比べて明らかに大きくなっている。これも、実施例１〜３のワイヤーソーにおいては砥粒保持力を確保しながらもメッキの総膜厚を薄くすることができるためで、その結果、ワークの加工中にメッキの表面にワークが当たり該メッキが芯線から剥離するのを防止することができ、ワイヤーソーの長寿命化を図ることができる。

なお、ＴＴＶ５については、比較例４のワイヤーソーの方が他のワイヤーソーの例と比較して小さく抑えられているが、これは、比較例４のワイヤーソーにおいては、砥粒が導電性被覆を有していないため、当初から砥粒の刃先がメッキ表面から突出しているからであり、当然の結果といえる。しかしながら、実際に、導電性被覆を有していない裸の砥粒を使用して十分な砥粒保持力を確保するためには、砥粒がメッキ中に完全に埋没するほどメッキの総膜厚を厚くする（すなわち、砥粒の平均砥粒径に対するメッキの総膜厚を１００％以上とする）必要性があり、結果として加工精度が低下してしまい、さらに寿命が短くなるばかりでなく生産性も大きく悪化してしまう。

（第２実施例）
本実施例に係る固定砥粒ワイヤーソーにおいては、上記第１実施例におけるＴｉＣの導電性被覆が表面に施された砥粒に替えて、表面をグラファイト化させて表面のみに導電性を付与したダイヤモンド砥粒が使用されている。この砥粒は、表面に導電性被覆を有していない裸のダイヤモンド砥粒を熱処理（６５０℃，６０分）することにより製造することができ、その平均比抵抗は２．０×１０³Ωｃｍである。

そこで、図３に示す製造工程において、平均砥粒径が２５．７μｍでグラファイト化により表面に導電性被覆を施した上記砥粒を用い、その他は上記第１実施例の実施例１〜３と同じ条件の下で、本実施例に係る２層メッキの固定砥粒ワイヤーソーを製作した。

その結果として、
実施例４：平均ワイヤー線径が２３５μｍ、平均砥粒数が０．１５ｍｍ²あたり２５個、金属メッキの平均総膜厚が１０．３μｍ（砥粒の平均砥粒径の４０％）、第１メッキ層の平均膜厚が５μｍ（砥粒の平均砥粒径の１９．５％)、第１メッキ層の硬度が３５０Ｈｖ、第２メッキ層の平均膜厚が５．３μｍ（砥粒の平均砥粒径の２０．５％)、第２メッキ層の硬度が１８０Ｈｖである２層メッキ固定砥粒ワイヤーソー
実施例５：平均ワイヤー線径が２３５μｍ、平気砥粒数が０．１５ｍｍ²あたり２５個、金属メッキの平均総膜厚が７．８μｍ（砥粒の平均砥粒径の３０％）、第１メッキ層の平均膜厚が５μｍ（砥粒の平均砥粒径の１９．５％)、第１メッキ層の硬度が３５０Ｈｖ、第２メッキ層の平均膜厚が２．８μｍ（砥粒の平均砥粒径の１０．５％)、第２メッキ層の硬度が１８０Ｈｖである２層メッキ固定砥粒ワイヤーソー
実施例６：平均ワイヤー線径が２３５μｍ、平均砥粒数が０．１５ｍｍ²あたり２５個、金属メッキの平均総膜厚が１２．８μｍ（砥粒の平均砥粒径の５０％）、第１メッキ層の平均膜厚が５μｍ（砥粒の平均砥粒径の１９．５％)、第１メッキ層の硬度が３５０Ｈｖ、第２メッキ層の平均膜厚が７．８μｍ（砥粒の平均砥粒径の３０．５％)、第２メッキ層の硬度が１８０Ｈｖである２層メッキ固定砥粒ワイヤーソー
をそれぞれ得ることができた。

一方、これら実施例４〜６に係る２層メッキ固定砥粒ワイヤーソーと比較するワイヤーソーについては、導電性被覆を有する砥粒を用いたものとして、平均砥粒径が２５．７μｍでグラファイト化により表面に導電性被覆が施された上記実施例４〜６と同じダイヤモンド砥粒を用い、その他は上記比較例１〜３と同じ製造工程において同じ条件の下で製作した以下の比較例５〜７の単層メッキ固定砥粒ワイヤーソーを使用し、また、導電性被覆を有していない砥粒を用いたものとして、上記比較例４の単層メッキ固定砥粒ワイヤーソーを使用した。

比較例５：平均ワイヤー線径が２３５μｍ、平均砥粒数が０．１５ｍｍ²あたり２５個、金属メッキの平均膜厚が１０．３μｍ（砥粒の平均砥粒径の４０％）、金属メッキの硬度が３５０Ｈｖである単層メッキ固定砥粒ワイヤーソー
比較例６：平均ワイヤー線径が２３５μｍ、平均砥粒数が０．１５ｍｍ²あたり２５個、金属メッキの平均膜厚が７．８μｍ（砥粒の平均砥粒径の３０％）、金属メッキの硬度が３５０Ｈｖである単層メッキ固定砥粒ワイヤーソー
比較例７：平均ワイヤー線径が２３５μｍ、平均砥粒数が０．１５ｍｍ²あたり２５個、金属メッキの平均膜厚が１２．８μｍ（砥粒の平均砥粒径の５０％）、金属メッキの硬度が３５０Ｈｖである単層メッキ固定砥粒ワイヤーソー
そして、上記第１実施例と同じ方法により、これらワイヤーソーについて性能比較試験を行った。

表２は、上記実施例４〜６に係る２層メッキ固定砥粒ワイヤーソーと、上記比較例４〜７に係る単層メッキ固定砥粒ワイヤーソーとの性能比較結果である。

表２において、まず、実施例４〜６の表面がグラファイト化された砥粒を用いた２層メッキ固定砥粒ワイヤーソーの測定結果と、比較例５〜７の表面がグラファイト化された砥粒を用いた単層メッキ固定砥粒ワイヤーソーの測定結果とを、同じメッキ総膜厚のもの同士で比較すると、破断強度についてはほぼ同じであり、実施例４〜６においても十分な破断強度を確保することができているといえる。捻回クラック数については、実施例４〜６の個数は比較例５〜７の個数よりも少なくなっており、実施例４〜６の方が捻りに対する耐久性に優れているといえる。砥粒の残り突出し量については、両者ほぼ同じ結果が得られている。刃先突出しまでの時間については、実施例４〜６の方が比較例５〜７に比べて明らかに短くなっている。ＴＴＶ５についても、実施例４〜６の方が比較例５〜７に比べて値が小さくて加工精度に優れているといえる。

次に、実施例４〜６の表面がグラファイト化された砥粒を用いた２層メッキ固定砥粒ワイヤーソーの測定結果と、比較例４の導電性被覆を有していない裸の砥粒を用いた単層メッキ固定砥粒ワイヤーソーの測定結果とを比較すると、破断強度及び捻回クラック数については、実施例４〜６の方が比較例４よりも優れた結果が得られており、それは捻回クラック数において特に顕著である。砥粒の残り突出し量については、実施例４〜６の方が比較例４に比べて明らかに大きくなっている。
したがって、上記実施例４〜６においても、上記第１実施例の実施例１〜３と同様の効果を奏することができる。

本発明に係る固定砥粒ワイヤーソーを示す概略的な斜視図である。 本発明に係る固定砥粒ワイヤーソーを示す概略的な要部拡大断面図である。 本発明に係る固定砥粒ワイヤーソーの製造工程を示す概略図である。

符号の説明

１ 固定砥粒ワイヤーソー
２ 芯線
３ 砥粒
３ａ 導電性被覆
４ 金属メッキ
４ａ 第１メッキ層
４ｂ 第２メッキ層
５ 接着部

Claims (8)

1. 高強度で導電性を有する芯線の外周面上に、多数の砥粒を金属メッキにより略均等に単粒固着させて成る固定砥粒ワイヤーソーにおいて、
   上記砥粒が、その表面に導電性被覆を有し、
   上記金属メッキが、複数のメッキ層により形成されていて、これらメッキ層の硬度が、最内層から最外層に向けて小さくなるように調整されており、
   上記芯線に固着された砥粒の表面全体が上記金属メッキの各メッキ層により覆われている、
   ことを特徴とする固定砥粒ワイヤーソー。
2. 上記金属メッキが２層のメッキ層から成っている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の固定砥粒ワイヤーソー。
3. 上記金属メッキの各メッキ層が同じ金属を含んでいる、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の固定砥粒ワイヤーソー。
4. 上記金属メッキの厚さが、上記砥粒の平均砥粒径に対し３０〜５０％である、
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の固定砥粒ワイヤーソー。
5. 上記砥粒が、芯線の外周面上に略均等に分布させた多数の点状接着材により仮固着され、上記金属メッキにより本固着されている、
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の固定砥粒ワイヤーソー。
6. 上記砥粒が、ダイヤモンド，ＣＢＮ，ＳｉＣ，Ａｌ₂Ｏ₃の内から選択される少なくとも1つから成り、上記導電性被覆が、ＴｉＣ，Ｔｉ，Ｎｉ，ＳｉＣ，Ｃｕの内から選択される導電性材料により、該砥粒の表面を全体被覆又は略均等に粒子状に部分被覆することにより形成されている、
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の固定砥粒ワイヤーソー。
7. 上記砥粒がダイヤモンドから成り、上記導電性被覆が、該砥粒の表面を熱処理によってグラファイト化させることにより形成されている、
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の固定砥粒ワイヤーソー。
8. 上記金属メッキを形成する各メッキ層の硬度が１８０Ｈｖ以上６００Ｈｖ以下である、
   ことを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の固定砥粒ワイヤーソー。
   

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