CN103833211B - 刻划轮及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种刻划轮的制造方法，其包括以下步骤：于圆板状的刻划轮基材的圆周部分形成V字形的刀前端，于刀前端借由CVD法形成掺杂有导电性杂质的钻石膜。之后于形成有钻石膜的刻划轮与磨石之间供给电源。借此可检测出成为研磨的基准的零点。然后将钻石膜的棱线部分研磨成与棱线平行、将前端整形以变锐利。由于钻石膜具有导电性，因此能够容易地进行研磨或沟槽加工。本发明还提供一种刻划轮。借由本发明，在表面形成有钻石膜的刻划轮中，使刻划轮的研磨或沟槽加工变容易。

Description

刻划轮及其制造方法

技术领域

本发明是关于用以对脆性材料基板压接、转动并进行刻划的刻划轮及其制造方法。

背景技术

习知的刻划轮，如专利文献1等所示般，是以超硬合金制或多结晶烧结钻石(以下，称为PCD)制的圆板作为基材。PCD圆板是使钻石粒子与钴(Co)等一起烧结而成。刻划轮，是从成为基材的圆板的两侧呈互相倾斜地削入圆周的边缘，且于圆周面形成V字形的刀前端而形成。将以如此方式形成的刻划轮，以呈旋转自如地轴装于刻划装置的刻划头等，并以既定的负载按压于脆性材料基板，使其沿脆性材料基板的面移动而借此可一边转动一边进行刻划。

在专利文献2中，揭示有为了使玻璃切断用刀刃的寿命变长，而以钻石被膜V字形状的刀前端表面而成的玻璃切断用刀刃。该玻璃切断用刀刃，是在以与钻石相容性佳的陶瓷所形成的刀前端表面被覆钻石膜，对该钻石膜进行表面研磨处理而加以整形。揭示有借由使用如此般的玻璃切断用刀刃，而可使刀刃的寿命变长，此外可以切断面成为平滑的方式切断高硬度玻璃。

以多结晶烧结钻石(PCD)形成的习知的刻划轮，由于是以钻石粒子与结合材而构成，因此一旦对尤其是陶瓷等硬度高的脆性材料基板进行刻划，则存在有磨耗激烈地进行、寿命较短的缺点。此外，由于近几年玻璃的薄型化、大型化趋势，使得对脆性材料基板进行刻划、裂断后的脆性材料基板的端面强度相当地要求。然而，在以PCD形成的习知的刻划轮中，由于对应于素材所包含的钻石粒子的大小，刀前端及棱线的粗度较粗，且亦难以借由研磨而设成一定以下的粗度，因此存在有对脆性材料基板进行刻划、裂断后的脆性材料基板的端面强度降低的缺点。

专利文献2记载的玻璃切断用刀刃，虽对钻石被膜进行研磨，但由于钻石膜不具导电性，而无法借由通电进行成为研磨时的基准位置的零点检测。因此于钻石被膜的研磨时因作业者而导致研磨开始点的偏差较大。尤其是钻石被膜的厚度较薄、且在进行几μm～10μm的研磨作业的情形，存在有其影响较大、加工时的作业性变不佳的问题点。

专利文献1：国际公开WO2003/51784号公报

专利文献2：日本特开平04-224128号公报

发明内容

本发明有鉴于如上问题点而完成，目的在于提供一种可容易地进行钻石膜的研磨或沟槽加工的刻划轮及其制造方法。

本发明的目的是采用以下技术方案来实现的。本发明的刻划轮，沿着圆周部形成棱线，具有由该棱线与该棱线两侧的倾斜面所构成的刀前端的刻划轮，并具有形成于基材与基材的刀前端表面的钻石膜，该棱线由钻石膜形成，该钻石膜具有导电性。

本发明的目的还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的刻划轮，亦可具有以既定间隔形成于该钻石膜的棱线部分的沟槽，且将其之间设成突起。

本发明的目的还采用以下技术方案来实现的。本发明的刻划轮的制造方法，为具有沿着圆板的圆周部由棱线与该棱线两侧的倾斜面构成的刀前端的刻划轮的制造方法，于圆板的中心设置贯通孔，以该中心为旋转轴，沿着圆周部形成刀前端部分而构成刻划轮基材，于该刻划轮基材的刀前端部分借由化学气相成长法一边掺杂杂质，一边形成钻石膜。

前述的刻划轮的制造方法，该杂质较佳为硼(B)。

前述的刻划轮的制造方法，亦可一边于形成有该钻石膜的刻划轮与磨石之间供给电源，一边对该钻石膜进行研磨。

前述的刻划轮的制造方法，亦可于该钻石膜进行放电加工，进一步地形成由棱线与斜面构成的刀前端。

前述的刻划轮的制造方法，亦可于该钻石膜的棱线部分以既定间隔形成经切削而成的沟槽，且将其之间设成突起。

前述的刻划轮的制造方法，亦可一边于该钻石膜与磨石之间供给电源，一边切削该沟槽。

前述的刻划轮的制造方法，亦可于该钻石膜借由放电加工形成该沟槽。

借由上述技术方案，本发明的刻划轮及其制造方法至少具有下列优点及有益效果：根据具有如此特征的本发明，于刻划轮形成具有导电性的钻石膜，且对刀前端的钻石膜进行研磨。借此利用于研磨时具有导电性而可进行成为研削的基准的零点检测、进行施有通电、加热的滑动研磨、进行放电加工，且可容易地进行制造。此外，在本发明中，利用刻划轮的刀前端具有导电性而可容易地进行沟槽加工，且可实现于表面具有钻石层的高浸透型的刻划轮。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1A，本发明的第1实施形态的刻划轮的前视图。

图1B，第1实施形态的刻划轮的侧视图。

图2A，第1实施形态的刀前端研磨前的棱线部分的放大剖面图。

图2B，第1实施形态的研磨后的棱线部分的放大剖面图。

图3A，本发明的第3实施形态的刻划轮的前视图。

图3B，第3实施形态的研磨后的棱线部分的放大剖面图。

图3C，图3A所示的圆形部分的放大图。

图4，表示第3实施形态的沟槽加工的状态的图式。

【主要元件符号说明】

10、30:刻划轮 11、31:圆板

12、32:贯通孔 13、33:研磨面

14、34:钻石膜 16:圆周面

25:电源 35:沟槽

41:研磨机马达 42:磨石

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种刻划轮及其制造方法的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

图1A是本发明的实施形态的刻划轮的前视图，图1B是其侧视图。于制造刻划轮时，例如，首先，如图1A所示般，于超硬合金等的成为刻划轮基材的圆板11的中央形成成为轴孔的贯通孔12。接着，将未图示的马达等的轴杆(shaft)与该贯通孔12连通，并一边以贯通孔12的中心轴为旋转轴12a使其旋转，一边对圆板11的整个圆周从圆板的表背两侧相对于旋转轴12a倾斜地进行研磨，而如图1B所示般，使棱线与棱线的两侧的倾斜面形成为垂直剖面V字形。以如此形成的V字形斜面作为研磨面13。

接着针对钻石薄膜的形成，利用图2A的刀前端的棱线部分的放大剖面图进行说明。首先，预先将V字形的研磨面13设成粗面以使钻石膜的附着变容易。接着，在将成为次微米(submicron)以下的粒径的核的钻石膜形成于斜面部分之后，借由化学气相成长反应使钻石薄膜成长。如此于刻划轮的V字形的斜面部分借由化学气相成长法(CVD法)，形成膜厚例如20～30μm的钻石膜14。

在本实施形态中，在利用化学气相成长反应进行钻石膜的成长时，掺杂硼等杂质。借此可使钻石膜14成为具有导电性的膜。钻石膜14的导电率依存于掺杂量，而借由使导电率变大，可使放电加工时的放电容易稳定、使放电加工条件值降低、使放电加工的效率提高等。

之后，如下述般，至少对前端部分进行研磨以使前端变锐利。图2B表示该研磨后的状态的部分放大剖面图。于如此般研磨时，亦可成为较原本的钻石膜14例如更为5°～10°钝角。而且，使包含由研磨后的棱线构成的圆的面，相对于旋转轴12a成为垂直。此处，进行研磨的区域亦可仅为于中央包含倾斜面的棱线的带状的部分。图2B的宽度w的区域表示该前端部分、亦即棱线两侧的钻石膜的研磨区域，例如将宽度w设成10～20μm。

于研磨时，使磨石旋转，对具有钻石膜的刻划轮的刀前端进行研磨。此时，于刻划轮与磨石之间连接电源。然后，一边使磨石以一定速度旋转同时刻划轮10亦沿着该旋转轴12a旋转，一边使往磨石的距离接近。由于钻石膜14与直线磨石20在接触时进行通电，因此可借由通电而检测刻划轮10与磨石20已接触。将该接触时设成成为研磨开始点的零点，从此处对钻石膜进行研磨至适当的厚度。此外，借由进行通电，除了因接触时的摩擦阻力导致发热外，亦借由钻石膜具有适度的电阻力产生焦耳热而加热钻石膜14。因此亦可使钻石膜14的研磨更高能率地进行。当结束一面的研磨时，对另一面亦同样地进行研磨。如此般利用钻石膜具有通电性而于磨石与成为加工对象的刻划轮使电流流通，借由于研磨中进行通电而可有效率地进行研磨作业。

接着，针对本发明的第2实施形态进行说明。该实施形态与第1实施形态是刀前端的倾斜面的加工方法有所不同。由于钻石膜14具有导电性，因此不仅可借由机械研磨亦可借由放电加工而加工倾斜面，形成锐利的棱线。于放电加工中，亦可利用借由使已通电的线(wire)沿钻石膜移动而加工成所欲的形状的线放电加工。此外，除此之外，亦可使用雕型放电加工(Die-sinking Electrical Discharge Machining)。于雕型放电加工中，可利用具备有供加工的具有凸状的刀前端的反转形状的模具的治具电极，按压于旋转体而借此加工刀前端。在进行如此般的线放电加工或雕型放电加工后，为了去除因放电加工产生的变质层，较佳为进一步地进行利用磨石的精加工研磨。

借由如此般进行研磨或放电加工，可使有助于钻石膜刻划的刀前端部分的棱线的粗细变细。因此一旦使用该刻划轮对脆性材料基板、例如陶瓷基板进行刻划、分断，则可获得能使脆性材料基板的切断面的端面精度提高、随的亦使端面强度提高的效果。

接着，针对本发明的第3实施形态进行说明。于日本国专利第3074143号提及有于刻划轮的圆周面隔着既定间隔形成多个沟槽、且将其之间设成突起而成为高浸透型的刻划轮。本发明亦可适用于如此般的刻划轮。图3A是该实施形态的刻划轮的前视图，图3B是前端的棱线部分的放大剖面图，图3C是于图3A以一点链线表示的圆形部分的放大图。于制造刻划轮时，首先，如图3A所示般，于超硬合金、或陶瓷制等的成为刻划轮基材的圆板31的中央形成成为轴孔的贯通孔32。接着，将马达等的旋转轴与该贯通孔32连通，并一边使其旋转，一边对圆板31的整个圆周从两侧进行研磨而形成V字形。以如此形成的V字形斜面作为研磨面33。亦于该情形与第1实施形态同样地，于刻划轮的刀前端部分借由CVD法镀敷钻石膜34，且以上述的方法进行研磨。

接着，当将钻石膜34设成20μm时，则如图3C所示般，于钻石膜34的厚度的范围内形成沟槽35。图4表示形成沟槽35的状态的图式。如图4所示，将圆板状的磨石42安装于研磨机马达41的轴并使其旋转。该磨石的圆周面形成V字状，而借由该磨石于刻划轮10的圆周部形成沟槽35。于该情形，如图4所示般，从电源25对刻划轮10与圆板状的磨石42之间进行通电，借由检测出零点，而可确实地控制沟槽的深度。进一步地，借由通电时的加热可促进研削加工。如此于形成1个沟槽后，使刻划轮旋转既定角度而固定，进一步地使研磨机马达41旋转并使磨石42接近而形成沟槽。如此于刻划轮的全周以一定的间距形成沟槽。如此，在制造高浸透型的刻划轮的情形，可使沟槽的深度均一。刻划轮的沟槽的深度，例如根据脆性材料基板的厚度而为0.5～10μm左右。

除了研磨外，亦可借由对钻石膜进行放电加工形成沟槽、或借由激光加工形成沟槽。

此外，除此之外，亦可预先于刻划轮基材的V字形的刀前端部形成沟槽，于该刻划轮基材借由CVD法镀敷钻石膜、进行研磨而借此构成刻划轮。

本发明的刻划轮，提供耐磨耗性、耐剥离性较高且能够切出端面强度高的脆性材料基板的刻划轮，且可适合使用于刻划装置。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种刻划轮的制造方法，该刻划轮具有沿着圆板的圆周部由棱线与该棱线两侧的倾斜面构成的刀前端，其特征在于：

于圆板的中心设置贯通孔，以该中心为旋转轴，沿着圆周部形成刀前端部分而构成刻划轮基材；

于该刻划轮基材的刀前端部分，借由化学气相成长法一边掺杂杂质，一边形成钻石膜；

一边于形成有该钻石膜的该刻划轮与磨石之间供给电源，一边利用该磨石对该钻石膜进行研磨。

2.如权利要求1所述的刻划轮的制造方法，其特征在于其中该杂质是硼。

3.如权利要求1所述的刻划轮的制造方法，其特征在于其中于该钻石膜的棱线部分以既定间隔形成经切削而成的沟槽，且将其之间设成突起。

4.如权利要求3所述的刻划轮的制造方法，其特征在于其中于该钻石膜通过放电加工形成该沟槽。

5.一种刻划轮的制造方法，该刻划轮具有沿着圆板的圆周部由棱线与该棱线两侧的倾斜面构成的刀前端，其特征在于：

于圆板的中心设置贯通孔，以该中心为旋转轴，沿着圆周部形成刀前端部分而构成刻划轮基材；

于该刻划轮基材的刀前端部分，借由化学气相成长法一边掺杂杂质，一边形成钻石膜；

于该钻石膜的棱线部分以既定间隔形成经切削而成的沟槽，且将其之间设成突起；

一边于该钻石膜与磨石之间供给电源，一边利用该磨石切削该沟槽。