CN104684699B - 具有平刃状切刀的生片切刀 - Google Patents

Abstract

本发明的课题是提供同时满足稳定的形状精度和加工性的切刀。本发明的平刃状切刀(1)具有平板状的基部(5)和在基部的端部形成的作为切断执行部的刀刃部(7)，对于刀刃部(7)在板厚方向上的截面形状，沿着左右刃面的2条直线(13a、13b)的交点与刀刃末端(11)的最短距离在1μm以上、且10μm以下。

Description

具有平刃状切刀的生片切刀

技术领域

本发明涉及平刃状切刀及生片(green sheet)切刀。

背景技术

作为制造层叠陶瓷电容、层叠压敏电阻、层叠线圈、层叠压电致动器等的方法，存在如下方法：将层叠含有电介质陶瓷粉末和粘结剂的混合物的糊状的薄片而成的结构(称作生片)切断成一个个产品形状后，进行烧制，并在两端安装电极。

这里，对于电容，用于应对近年来以智能手机为代表的小型机的小尺寸化的要求增加，因此要求高的形状精度。为了实现这样的小尺寸的陶瓷电容，在生片的切断加工时，需要注意尽可能地形成垂直的切断面，且不对切断面造成损伤。

作为生片的切断方法，已有被称为切割(dicing)法的以旋转圆形刀进行切断的方法、和使用平刃状切刀进行切断的铡刀法。

切割法的切断的精度比铡刀(guillotine)法高，但由于产生切屑而存在材料成品率比铡刀法差、并且切断速度也差的缺点，因此切断后的生片的尺寸越小，铡刀法越有用。

这里，平刃状切刀是具有基部(也称刀体(shank))和发挥切断作用的切断执行部即刀刃部的形状，所述基部为了将该切刀固定于切断装置而具有平行的面。

对于平刃状切刀，谋求锋利度好(切断时的剪切阻力小)、有耐磨性、相对于被切断物具有耐熔敷性、相对于屈曲具有强度、乃至长寿命等(这里所谓的“寿命”是指直到因崩刃而对被切断物的截面形状造成损伤为止的时间，在层叠电容用切刀的情况下，当产生层叠膜的剥离时达到切刀的寿命)。

例如，在专利文献1中记载了如下结构：通过在刀刃的截面形状中设置箭头形状的落差，而能够形成垂直的切断面(专利文献1)。

另一方面，关于剪切阻力，刀刃的形状特别重要，考虑到对被切断物的损伤，薄刃且刀刃末端的角度小为宜。但是无法避免越是薄刃强度越差的情况。因此现在所使用的切刀采用了如下等设计：通过对从刀刃至基部之间付与一段或多段的角度来增大最末端的刀刃角度。

例如，在专利文献2中公开了如下结构：通过利用多段的凹弯曲面形成刀刃部，来减小剪切阻力，提高弯曲强度(专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本实开昭63-197089号公报

专利文献2：日本特开平10-217181号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，即使在使用专利文献2这样的刀刃的情况下，确保刀刃末端的强度也是困难的。

并且，平刃状切刀例如除了不锈钢之外，使用超硬合金等硬质材料，尽管特别是材质为硬质材料的情况下具有刚性，但却是难切削材料并且韧性低，容易缺损。并且，在刃厚较薄的情况下即使是硬质材料，特别是在刀刃末端部处，在加工中也会因磨具的按压而使刃部退开等，因此谋求在加工性上优异的形状。然而，在专利文献1、2的结构中，不容易进行精度良好的加工，在实用性方面存在问题。

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供同时满足稳定的形状精度和切断性能的切刀。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题，本发明的发明人针对能否兼顾刀刃末端的强度的确保和切断时的剪切阻力的降低进行了研究。

其结果是发现，通过对刀刃末端的形状进行改进，能够在不使刀刃末端的强度降低的情况下降低切断时的剪切阻力，从而完成了本发明。

即，本发明的第1方式是一种平刃状切刀，其特征在于，所述平刃状切刀具有平板状的基部和在所述基部的端部形成的作为切断执行部的刀刃部，对于所述刀刃部的板厚方向的截面形状，沿着左右刃面的2条直线的交点与刀刃末端的最短距离在1μm以上、且10μm以下。

本发明的第2方式是一种生片切刀，其特征在于，所述生片切刀具有第1方式所述的平刃状切刀。

发明效果

根据本发明，能够提供同时满足稳定的形状精度和切断性能的切刀。

附图说明

图1是示出平刃状切刀1的形状的概略的侧视图。

图2是图1的立体图。

图3是示出平刃状切刀1的末端形状的剖视图。

图4是图3的连结部15附近的放大图。

图5是示出平刃状切刀1的末端的加工方法的示意图。

图6是示出平刃状切刀1的末端的加工方法的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。

首先，参照图1～图4对本发明的实施方式的平刃状切刀1的形状进行说明。

这里作为平刃状切刀1，举例示出生片切刀。

如图1和图2所示，平刃状切刀1具有：平面形状为长方形的平板状的基部5；和平刃状的刀刃部7，其设于基部5的一个长边(一端部)，是用于切断被切断物100的切断执行部。

基部5具有：被固定部5a，其在切断装置的固定部3处如图所示地具有平行的直线部；和连结部5b，其将被固定部5a和刀刃部7连结起来。

另外，在图1和图2中，将平刃状切刀1的长边的长度记作L，将短边的长度记作H，将刀刃部7的高度记作H1，将平刃状切刀1的厚度记作T。

并且，如图3所示，刀刃部7具有：以从基部5的左右两面(平板的两平面)相互(在板厚方向上)靠近的方式倾斜的左刃面9a、右刃面9b；和形成为将左刃面9a和右刃面9b连结起来的刀刃末端11。

这里，如图3所示，刀刃部7的板厚方向的截面形状优选为，沿着左刃面9a和右刃面9b的2条直线13a、13b的交点与刀刃末端11的最短距离X在1μm以上、且10μm以下。

在上述值不足1μm的情况下，容易在刀刃产生缺口。另一方面，在超过10μm的情况下，当刀刃进入被切断物100时会产生大的切断阻力。而且容易因磨损而导致寿命短。更优选为1.5μm以上、且5μm以下。

另外，如图3所示，平刃状切刀1预先在刀刃末端11具有圆度。换句话说，刀刃末端11具有凸弯曲面。凸弯曲面在这里的意思是向外侧鼓起的曲面形状。这样，通过形成为在刀刃末端11具有圆度的结构，能够兼顾刀刃的强度和低切断阻力。并且，如图4所示，当左刃面9a、右刃面9b与刀刃末端11的连接部15在板厚方向上的截面形状具有曲线时，具有低切断阻力，因而是更好的，但也可以是由2条直线构成的形状。

另外，左刃面9a和右刃面9b左右对称，具体地，如图3所示，关于刀刃部末端角度，在对沿着左刃面9a、右刃面9b的2条直线13a、13b与板厚方向的中心线21(通过板厚方向的中心、且与短边方向平行的直线)的角度α₁、α₂进行测定的情况下，优选该角度差在±0.3度以内。

这是因为，在左右不对称的形状的情况下，在切断时必须考虑方向，对作业性也会造成影响。

而且，沿着左刃面9a和右刃面9b的2条直线13a、13b的交叉角的内角θ(即α₁+α₂)优选在4度以上、且60度以下。

这是因为，在θ不足4度的情况下，虽然切断阻力变小，但容易发生刀刃的崩刃，对切断面造成不良影响，并减损寿命。

另外，在θ超过60度的情况下，当刀刃进入被切断物100时产生大的负载，在耐屈曲性和耐磨性上差。并且这是因为，在这样的情况下，被切断物100的塑性变形量变大，容易对被切断物100的表面造成损伤，而且，切断面容易变得不垂直而倾斜，且切断阻力变大。

另外，从兼顾刀刃的强度的确保和低切断阻力的观点出发，更优选角度θ在10度以上、且30度以下。

以上是平刃状切刀1的形状的说明。

另外，构成平刃状切刀1的材料是根据被切断物适当选择的材料，但作为具体的材料，可以举出例如碳素工具钢或WC-Co类的超硬合金等。

接下来，对平刃状切刀1的刀刃部7的加工方法进行说明。

对于平刃状切刀1的刀刃部7的加工方法，只要是能够进行上述刀刃形状的加工的方法，则不特别限定，可以举例示出如下所述的方法。

首先，对基部5的连结部5b的末端(长边)进行直线加工，形成左刃面9a、右刃面9b和直线13a、13b。

该直线加工例如通过磨具的磨削等来完成。

接下来，进行用于在刀刃部7形成刀刃末端11的加工。

如上所述，刀刃末端11的形状具有曲线形状，因此像形成左刃面9a和右刃面9b的情况那样在基于磨具的加压加工中，刀刃过薄，因此在加工时刀刃容易从磨具退开，不容易进行稳定的加工。

因此，刀刃末端11的加工具有如下方法等：(1)在具有磨粒(硬质材料)的溶液中形成刀刃末端11的方法；或者(2)使用混合磨粒或其他的硬质材料、即金属粉、陶瓷粉而成的固形物来形成刀刃末端11的方法。

以下，对具体的加工方法进行说明。

首先，(1)的方法如下，如图5所示，在适当的容器203内充满具有作为磨粒的硬质材料的溶液201，仅使平刃状切刀1的刀刃部7浸渍到溶液201中，并使其沿刃长方向进行一定时间的往复滑动，由此使溶液201中的硬质材料和刀刃部7接触来进行加工，形成刀刃末端11。

这里作为硬质材料的具体例，由于高硬度的金刚石磨粒在短加工时间内即可完成，因此是优选的，但也可以是其他的金属粉或陶瓷粉。

并且，溶液201的溶剂例如是水。

接下来，(2)的方法如下，如图6所示，通过利用平刃状切刀1对混合硬质材料粉而成的固形物205进行切断，来使固形物205中的硬质材料和刀刃部7接触进行加工，从而在刀刃部7形成刀刃末端11。

这里，作为固形物205，例如举出粘土质材料。

另外，作为硬质材料，作为例子可以举出金刚石、W、Mo、WC、Al₂O₃、TiO₂、TiC、TiCN、SiC、Si₃N₄、BN等的粉末。

关于这些硬质材料的粉末粒径，优选为二次粒子的平均粒径在Fsss(Fisher Sub-Sieve Sizer，费氏)粒度下为1μm以下。这是因为当超过1μm时，在刀刃表面的加工中，有可能产生缺口。并且，越是微粒，在平刃状切刀的形状精度方面越是优选，但由于加工需要时间，所以更优选的是，在该范围内最初利用接近1μm的尺寸的粒子进行加工，作为精加工利用更微细的不足1μm的尺寸的硬质材料粒子进行加工。通过使微粒分散得均匀，能够进行均匀的刀刃的加工。

以上是平刃状切刀1的刀刃部7的加工方法例的说明。

这样，根据本实施方式，作为平刃状切刀1的切断执行部的刀刃部7具有：以从基部5的左右两面相互靠近的方式倾斜的左刃面9a、右刃面9b；和形成为将左刃面9a和右刃面9b连结起来的刀刃末端11，沿着左刃面9a和右刃面9b的2条直线13a、13b的交点与刀刃末端11的最短距离在1μm以上、且10μm以下。

因此，平刃状切刀1能够同时满足稳定的形状精度和切断性能。

实施例

以下，基于实施例，对本发明进一步进行详细说明。

(实施例1)

使用以在具有磨粒的溶液中形成刀刃末端11的方法制造出的平刃状切刀1进行切断试验，并评价刀刃末端11的形状对崩刃性、磨损性及切断面的影响。具体的步骤如下。

<平刃状切刀1的加工>

首先，准备刃长方向长度L为100mm、短边方向长度H为20mm、厚度T为0.1mm(参照图1、2)且材质为由株式会社アライドマテリアル制超硬合金FM10K构成的平板状的板材，以使用了磨具的现有的技术，对长边的一方进行磨削加工以使其相对于厚度方向的截面呈左右对称，形成由直线构成的左刃面9a、13a和右刃面9b、13b。此时刃面9a、13a和9b、13b形成角度θ。

接下来，如图5所示，仅使刀刃部7浸渍到具有作为磨粒的硬质材料的溶液201中，并沿刃长方向使平刃状切刀1进行一定时间的往复滑动，从而形成刀刃末端11。

使用ワダトレ一ディング株式会社制金刚石研磨液PC-1-W(Fsss粒度1μm)作为具有硬质材料的溶液，并使用PC-N100-W(粒度0.1μm)进行精加工。

另外，虽然未图示，但一边注意不对刀刃加工造成影响地对溶液201(水溶液)实施搅拌以形成均匀的浓度，一边进行滑动，并调整滑动时间，得到具有图3所示的刀刃末端11的平刃状切刀1。

<平刃状切刀1的评价>

接下来，按照以下步骤进行平刃状切刀1的评价。

首先，准备作为切断对象的材料。

这里，如上所述，平刃状切刀1主要是生片用的切刀，但作为被切断物，为了加速进行试验，准备在油粘土中混合金属粉末而成的被切断物。这是因为，产品的生片中的每个产品的特性(剪切阻力等机械强度)的差异大，选择具有代表性的特性的生片作为被切断物困难，因而简单地进行评价。

另外，金属粉末是与生片中的陶瓷粉末对应的材料，油粘土视为与生片中的粘结剂对应的材料。

具体的被切断物的制造方法和切断试验的步骤如下。

首先，以重量比100∶20对中部电磁器工业株式会社制油粘土混合Fsss粒度1μm的W粉末，并在乳钵中混合均匀。

接下来，以压强10kg/cm²将该混合物成型成厚度1mm来形成被切断物。

接下来，如图1所示，将平刃状切刀1组装到切断装置中，使切刀的下降速度为10mm/秒，连续地切断被切断物。这里当连续地进行切断时，为了不在相同的水平位置将被切断物切断2次，可以每当平刃状切刀1上升时，沿水平方向移动5mm。在图6中示出简图。

另外，为了将被切断物完全切断，需要在被切断物的下部铺设硬度比被切断物低的结构，从而铺设东洋滤纸株式会社制等级No.1的定性滤纸。

在表1中示出切断前的最短距离X(沿着左刃面9a和右刃面9b的2条直线13a、13b的交点与刀刃末端11的最短距离)、和进行1000次上述切断后的刀刃的状态。

作为评价的确认，进行1000次切断后的刀刃的崩刃的有无、刀刃的磨损程度、被切断物的切断面的状态的确认。

具体地，关于崩刃的有无，将刃长方向的整个面放大进行观察，将未发现缺口或者存在不足5μm的缺口的情况判断为“○”，将存在5μm以上、且不足10μm的缺口的情况判断为“△”，将存在10μm以上的缺口的情况判断为“×”。观察是利用奥林巴斯制显微镜STM6-LM在倍率200倍下进行观察。

另外，关于刀刃的磨损程度，将在所述显微镜下图2的H1的距离比切断开始前缩短5μm以下的情况判断为“○”，将缩短超过5μm、且10μm以下的情况判断为“△”，将缩短超过10μm的情况判断为“×”。切断物的切断面的状态也利用显微镜进行观察，针对第1000次的切断面的损伤，将发现宽度5μm以上的损伤的情况判断为“×”，其他判断为“○”。

[表1]

根据表1可知，最短距离X为1～10μm的试样(实施例1～16)在刀刃的崩刃的有无、刀刃的磨损程度、被切断物的切断面的状态上均是“△”或“○”的评价。

另一方面，对于最短距离X1～10μm、刀刃角度4～60度中的至少一方脱离该范围的试样(比较例1～4)，刀刃的崩刃的有无、刀刃的磨损程度、被切断物的切断面的状态均(或者全部)评价为“×”。

另外，比较例3和4的试样的被切断物的切断面的情况良好，但被切断物的切断角度不足87度，未被垂直地切断(这在表1中记作“倾斜”)。考虑到这是因为不仅X脱离上述范围，而且刀刃角度大(大于60度)，因此当切刀进入被切断物时强制地压扩而产生的。另外，关于对实施例和比较例的评价前的切刀的截面进行观察的结果，左右刃面相对于中心线的角度差在±0.3度以内，图4的连结部15具有曲线。

(实施例2)

在实施例2中，作为用于形成刀刃末端11的加工，利用使用固形物形成刀刃末端11的方法来形成刀刃末端11，进行切断试验。具体的步骤如下。

首先，准备与实施例1相同的板材，以使用了磨具的现有的技术，进行磨削加工以使其相对于厚度方向的截面呈左右对称，形成由直线构成的左刃面9a、13a和右刃面9b、13b。此时左刃面9a、13a和右刃面9b、13b形成角度θ。

接下来，作为在刀刃的加工中使用的固形物，准备如下固形物，以重量比100∶50对中部电磁器工业株式会社制油粘土混合昭和电工株式会社制F3级的氧化钛粉末，并在乳钵中混合均匀。以压强10kg/cm²将该混合物成型成厚度1mm。

这里，氧化钛的比表面积BET(Brunauer，Emmet and Teller)值是36m²/g，在使用了株式会社日立高新技术电场放射型扫描电子显微镜S-420的2万倍的扫描电子显微镜观察下1次粒子不足0.1μm。

将该固形物作为被切断物，如图1所示，将平刃状切刀1组装到切断装置中，使切刀的下降速度为5mm/秒，连续地进行切断。这里当连续地进行切断时，为了不在相同的水平位置将被切断物切断2次，可以每当平刃状切刀1上升时，沿水平方向移动(参照图6)。调整切断次数，来将刀刃末端11调整成表2所示的形状。

接下来，利用得到的平刃状切刀1，切断与实施例1相同的材料，与实施例1相同地进行刀刃的崩刃的有无、刀刃的磨损程度、被切断物的切断面的状态的确认。

在表2中示出结果。

[表2]

根据表2可知，最短距离X为1～10μm的试样(实施例17～24)在刀刃的崩刃的有无、刀刃的磨损程度、被切断物的切断面的状态上均是“△”或“○”的评价，得到与实施例1相同的结果。另外，关于对实施例和比较例的评价前的切刀的截面进行观察的结果，左右刃面相对于中心线的角度差在±0.3度以内，图4的连结部15具有曲线。

产业上的可利用性

以上，根据实施方式和实施例对本发明进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式。

若是本领域技术人员，当然在本发明的范围内会想到各种变形例和改良例，这些也属于本发明的范围。

标号说明

1：平刃状切刀；

3：切断装置固定部；

5：基部；

5a：被固定部；

5b：连结部；

7：刀刃部；

9a：左刃面；

9b：右刃面；

11：刀刃末端；

15：连接部；

21：中心线；

100：被切断物；

201：溶液；

203：容器；

205：固形物；

X：最短距离；

α₁：角度；

α₂：角度；

θ：内角。

Claims (5)

1.一种具有平刃状切刀的生片切刀，其特征在于，

所述平刃状切刀由超硬合金构成并具有：

平板状的基部；

左右刃面，它们以从所述基部的左右两面相互靠近的方式倾斜；和

刀刃末端，其具有凸弯曲面，并形成为连结所述左右刃面，

在板厚方向上的截面形状中，沿着所述左右刃面的2条直线的交点与刀刃末端的最短距离(X)在1μm以上、且10μm以下。

2.根据权利要求1所述的具有平刃状切刀的生片切刀，其特征在于，

至少所述左右刃面和所述刀刃末端的连接部在板厚方向上的截面形状具有曲线。

3.根据权利要求1所述的具有平刃状切刀的生片切刀，其特征在于，

沿着所述左右刃面的2条直线的交点与所述刀刃末端的最短距离(X)在1.5μm以上、且5μm以下。

4.根据权利要求1所述的具有平刃状切刀的生片切刀，其特征在于，

沿着所述左右刃面的2条直线的交叉角度的内角在4度以上、且60度以下。

5.根据权利要求1所述的具有平刃状切刀的生片切刀，其特征在于，

沿着所述左右刃面的2条直线的交叉角度的内角在10度以上、且30度以下。