CN105291271A - 刻划轮及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种刻划轮及其制造方法，能够使刻划并分断脆性材料基板时的基板的端面强度提高。将刻划轮的圆周研磨成V字状并在研磨面形成钻石膜。接着，以包含V字状的前端的棱线的带状部分成为顶角(α2)的方式藉由粗研磨形成研磨面(15)。进一步地对研磨面(15)之中包含棱线的带状部分进行精加工研磨，形成顶角(α3)的研磨面(16)。而且将从棱线至粗研磨与精加工研磨的边界的研磨宽度(w)设为20μm以上。据此能够使刃前端的棱线与倾斜面的凹凸减少，且能够使经刻划的脆性材料基板的端面强度提高。

Description

刻划轮及其制造方法

技术领域

本发明是有关于一种用于对陶瓷基板或玻璃基板等脆性材料基板进行刻划的刻划轮及其制造方法。

背景技术

现有习知的刻划轮，是对超硬合金制或烧结钻石制圆板并对其圆周部从两侧相互倾斜地削入、且在圆周面形成V字形刃前端而成。刻划轮在中心具有贯通孔，而呈旋转自如地轴装在刻划装置的刻划头等而使用。

现有习知为了在刻划轮的圆周面形成V字形刃前端，首先在圆板101的中心形成贯通孔102。图1A表示该圆板101的侧视图。接着，如图1B中所示侧视图、图1C中所示主视图般，对圆周部分从两侧进行研磨成V字状而成为刃前端部103。根据情况而对刃前端部103以更细粒度的研磨材进行精加工研磨，以构成刻划轮100。

在专利文献1中揭示有关于一种用于切断玻璃基板的玻璃切断用刀刃，且为了延长其寿命而以钻石被覆V字形状的刃前端表面。该玻璃切断用刀刃，在以与钻石相容性佳的陶瓷所形成的刃前端表面被覆钻石膜，并对该钻石膜进行表面研磨处理以加以整形。并揭示了藉由使用如此般的玻璃切断用刀刃，其刀刃的寿命较长，并能以切断面较平滑的方式切断硬度高的玻璃。

此外，在专利文献2中揭示有如下内容：在刻划轮基体形成钻石膜，对刃前端部分的钻石膜进行粗研磨，再进一步进行精加工研磨以制造刻划轮。

专利文献1：日本特开平04-224128号公报

专利文献2：日本特开2013-202975号公报

若欲以机械研磨使钻石的表面粗度变小，则有必要使用粒径较小的研磨粒，但当研磨粒的粒径为较小时，则加工量变少且研磨时间变长。另一方面，若欲缩短研磨时间则必须使用粒径较大的研磨粒，从而难以使表面粗度变小。专利文献1中所揭示的玻璃切断用刀刃，是以基体为陶瓷且将剖面形状设成V字形并被覆钻石膜，再进一步进行研磨而构成。然而，仅一个阶段的研磨，虽可去除钻石膜的凹凸，但无法使研磨后的面粗度充分地变小。在专利文献2记载的钻石被覆切断刀刃中，是以缩短研磨时间为目的，而进行粗研磨与精加工研磨的二个阶段研磨。具体而言，使用粒径较大的研磨粒藉由粗研磨以短时间进行整形，在更狭窄的范围进行粒径较小的研磨粒的精加工研磨而使棱线附近的面粗度变小，藉此能够以较对整面进行精加工研磨更短的加工时间形成刃前端。然而，若刃前端的粗研磨与精加工研磨的角度差较大，则如下述般存在有研磨粒的修正时间变长，因而无法大幅提高加工效率的问题点。再进一步地，存在有棱线弯曲变大、难以遍及刻划轮的棱线全周进行均匀加工的问题点。

在利用磨石等研磨材对被加工材进行研磨的情形，研磨材本身亦会磨耗，此外，因局部性的加工而使磨石等的形状产生改变等而使加工性降低。在如此般的情形下，有必要修正(亦称为矫正(truing)、修整(dressing))磨石等的形状或进行更换等。由于钻石是非常地硬质，因此研磨材的形状变化亦较大，而成为在磨石等的修正上花费时间、且制造费时的原因。

由此可见，上述现有的刻划轮在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。

发明内容

本发明有鉴于如上述般的问题而完成，其目的在于：在被覆有钻石膜的刻划轮中藉由使研磨宽度变大，而使棱线的弯曲变小、均匀，并且使制造效率提高。

本发明的目的是采用以下技术方案来实现的。本发明提出一种刻划轮的制造方法，该刻划轮沿圆周部形成有棱线，且具有由该棱线与该棱线两侧的倾斜面构成的刃前端，其中：藉由研磨材对刻划轮基体的包含该棱线部分的该倾斜面进行粗研磨，且以使藉由粗研磨而形成的第1研磨面交叉的顶角(α2)大于该钻石膜的倾斜面交叉的顶角(α1)的方式进行研磨而形成第1研磨面，其中，该刻划轮基体是圆板状、且以钻石膜形成有沿圆周部从两侧的侧面各个呈倾斜状地形成的倾斜面相互交叉的棱线部分；对该第1研磨面中、包含棱线部分的倾斜面，藉由粒度较粗研磨更细的研磨材进行精加工研磨，且以将从棱线至粗研磨与精加工研磨的边界的宽度设为20μm以上、使该第2研磨面交叉的顶角(α3)大于该第1研磨面交叉的顶角的方式形成该第2研磨面。

本发明的目的还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳的，前述的刻划轮的制造方法，其中，将该第1研磨面交叉的顶角与该第2研磨面交叉的顶角之差(θ2)设为大于5°，且为25°以下。

较佳的，前述的刻划轮的制造方法，其中，该钻石膜的倾斜面交叉的顶角与该第1研磨面交叉的顶角之差(θ1)，大于该第1研磨面交叉的顶角与该第2研磨面交叉的顶角之差(θ2)。

较佳的，前述的刻划轮的制造方法，其中，该刻划轮基体由超硬合金构成。

本发明的目的还采用以下技术方案来实现的。本发明提出一种刻划轮，沿圆周部形成有棱线，且具有由该棱线与该棱线两侧的倾斜面构成的刃前端，其具有：刻划轮基体，沿圆板的圆周形成有刃前端部分；钻石膜，形成于该刻划轮基体的刃前端表面；第1研磨面，在以该钻石膜形成的棱线的两侧区域藉由研磨材研磨而成；以及第2研磨面，在该第1研磨面前端的棱线的两侧区域藉由研磨材研磨而成；该第2研磨面交叉的顶角(α3)大于该第1研磨面交叉的顶角(α2)，并将从该棱线至粗研磨与精加工研磨的边界的研磨宽度设为20μm以上。

本发明的目的还可采用以下技术措施进一步实现。

较佳的，前述的刻划轮，其中，将该第1研磨面交叉的顶角与该第2研磨面交叉的顶角之差(θ2)设为大于5°，且为25°以下。

较佳的，前述的刻划轮，其中，该钻石膜的倾斜面交叉的顶角与该第1研磨面交叉的顶角之差(θ1)，大于该第1研磨面交叉的顶角与该第2研磨面交叉的顶角之差(θ2)。

较佳的，前述的刻划轮，其中，该刻划轮基体由超硬合金构成。

借由上述技术方案，本发明刻划轮及其制造方法至少具有下列优点及有益效果：根据具有如此般特征的本发明，将刻划轮的刃前端研磨成V字形，并且在研磨面形成钻石膜，仅对其前端部分进行粗研磨，之后进行精加工研磨。而且，使精加工研磨的顶角角度大于粗研磨时的顶角角度，并将从棱线至粗研磨与精加工研磨的边界的研磨宽度设为20μm以上。因此，能够使棱线的弯曲程度较小、且遍及棱线全周均匀，并且缩短磨石修正时间，且能够使制造效率提高。

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、图1B，是分别表示现有习知例的刻划轮与其制造过程的侧视图。

图1C，是表示现有习知例的刻划轮的主视图。

图2A、图2B，分别是本发明实施形态的刻划轮的主视图及侧视图。

图3A至图3D，是表示本实施形态的刻划轮的制造过程的侧视图。

图4A，是表示在本实施形态的刻划轮基体上生成有钻石膜的状态的前端部分的放大剖面图。

图4B，是表示进行了粗研磨的刻划轮的前端部分的放大剖面图。

图4C，是表示进行了精加工研磨的刻划轮的前端部分的放大剖面图。

【主要元件符号说明】

10：刻划轮11：圆板

12：贯通孔12a：旋转轴

13：研磨面14：钻石膜

15：第1研磨面16：第2研磨面

w：研磨宽度α3：顶角

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2A是本发明实施形态的刻划轮的主视图，图2B是其侧视图。此外，图3A～D是表示该实施形态的刻划轮的制造过程的侧视图。在制造刻划轮10时，例如，首先在超硬合金、或陶瓷制造的刻划轮基体的圆板11中央如图3B所示般形成成为轴孔的贯通孔12。

接着，在该贯通孔12连通马达等的轴并以贯通孔12的中心轴为旋转轴12a一边使其旋转，一边从两侧研磨圆板11的全圆周而如图3B所示般形成具有倾斜面与棱线的垂直剖面V字形，使该斜面成为研磨面13。此时的顶角较佳为80°～150°，更佳为90°～140°。若为80°以下则棱线前端在加工时易破损，若为150°以上则存在有作为刃前端的实用性消失的倾向。

接着，在大致V字形的研磨面13形成钻石薄膜。首先如图4A表示刃前端的棱线部分的放大剖面图般，以钻石膜的附着变容易的方式预先使大致V字形的研磨面13成为粗面。接着在斜面部分形成有为次微米(submicron)以下粒径的核的钻石后，藉由化学气相反应使钻石的核成长，形成膜厚例如为10～30μm的钻石膜14。如此般的钻石膜的形成亦可一次进行而成为单层的钻石膜，此外亦可反复进行多次而成为多层的钻石膜。此处，由于钻石膜是在刻划轮基体的倾斜面及棱线呈大致均匀地形成，因此钻石膜的顶角与刻划轮基体的顶角大致相等。将该钻石膜的顶角设为第1顶角α1。顶角α1较佳为80°～150°，更佳为90°～140°。若为80°以下则棱线前端在加工时易破损，若为150°以上则存在有作为刃前端的实用性消失的倾向。

接着，对钻石膜14进行粗研磨。在粗研磨中，例如使用粒度8000号或其以下的号码的研磨材。较8000号大的研磨材的情形，将因研磨材粒径过细而无法得到对于钻石膜14为必要的加工度。在该步骤中，仅针对在中心包含棱线的带状部分进行研磨成第2顶角α2(α2＞α1)。图4B是表示该前端部分的放大图。将以如此方式形成的研磨面设为第1研磨面15。此处顶角α2是以成为相对于α1仅大θ1的值的方式进行研磨。

接着如图4C所示般仅针对于中央包含研磨面15的棱线的更窄宽度的带状部分进行精加工研磨。在精加工研磨中使用较粗研磨更细粒度的微粉的研磨材进行研磨。而且对研磨后的包含由棱线所成的圆的面以相对于旋转轴12a成为垂直的方式、此外以顶角成为所欲的第3顶角α3(α3＞α2)的方式进行研磨。将以如此方式形成的精加工的研磨面设为第2研磨面16。此处将从棱线至研磨面15、16的边界的研磨宽度设为w。该研磨宽度w为20μm以上。

此处研磨材的粒度较佳为粒度9000号以上，更佳为10000号以上，尤佳为15000号以上。由于在精加工研磨中使用较粗研磨更细粒度的微粉的研磨材进行研磨，因此第2研磨面的算术平均粗度较第1研磨面的算术平均粗度小。在精加工研磨步骤中进行研磨至研磨后的刃前端表面及棱线的算术平均粗度Ra为0.03μm以下，较佳为0.015μm以下。研磨材的粒度若小于9000号，则难以使研磨后的刃前端表面及棱线的算术平均粗度Ra成为0.03μm以下。因此在刻划时膜的缺欠或剥离易产生，此外在分断的脆性材料基板端面存在有容易残留伤痕的倾向。此处顶角α3是以成为相对于α2仅大θ2的值的方式进行研磨。θ2大于5°。此外θ2为25°以下，较佳为设为20°以下。θ2越大，则精加工研磨的刃前端的前端的形状变化越大。此外，θ2小于θ1为较佳。藉由该精加工研磨而包含由钻石膜的棱线所成的圆的面成为垂直于刻划轮基体的中心轴。此外最终的顶角α3为较大者适合于以较高的刻划负载而进行使用，顶角α3为较小者适合于以较低的刻划负载而进行使用。

刻划轮，藉由磨石等的研磨材而进行研磨，藉此容易以同一角度遍及刻划轮全周研磨倾斜面。当完成一面的粗研磨或精加工研磨时，亦对另一面同样地进行研磨。如此般，根据尤其是使用了磨石的研磨，容易认定顶角α2、α3成为所欲的值、在侧视观察下使刻划轮的棱线为直线等。进一步地，能够容易地确实地研磨所欲的宽度w的区域。

如此般藉由将刃前端设成2段的V字状并仅对作为刻划轮为必要的刃前端的钻石前端部分进行精加工研磨，以减少加工面积藉此能够缩短加工时间并使刃前端的棱线的凹凸变少。

藉由以如此方式进行研磨，与现有习知的烧结钻石的刻划轮相比，由于与脆性材料基板接触的部分整体为钻石，因此能够使刻划轮的耐磨耗性提高。此外，由于与脆性材料基板接触的部分整体为钻石膜，因此能够使提供刻划的刃前端部分及棱线的粗度变细。进一步地与离子束(ionbeam)的研磨不同，由于能够以同一条件研磨棱线的两侧，因此所研磨的两侧的研磨面粗度能够相等，此外容易使棱线在侧视观察下为直线状及使棱线所形成的弯曲度的偏差减少。

此外，此处所揭示的研磨材的粒度为一个例子，并不限定于该粒度。

【实施例】

表1

接着使用表1的实施例及比较例针对本发明的刻划轮的研磨前状态与研磨后状态进行说明。此处将刻划轮的精加工后的顶角α3设为140°。刻划轮基体的顶角为100°，在其上形成有钻石膜。而且研磨前的刃前端角度α1均为100°，在粗研磨中比较例为110°，实施例为130°。因此α1与α2的差θ1在实施例中为30°，在比较例中为10°，α2与α3的差θ2在实施例中为10°，在比较例中为30°。亦即，在实施例中θ1＞θ2，在比较例中θ1＜θ2。而且将精加工研磨时对磨石的压入量设为一定，精加工研磨结束后的顶角α3均研磨成140°。此时研磨宽度w在比较例中约15μm左右，在实施例中约30μm左右。精加工研磨中的研磨宽度较大者将使得对磨石的接触面积变大，对磨石的负载变小，因此在使用磨石后为必要的磨石修正时间变短。例如在比较例中磨石修正时间约50分，相对于此，在实施例中约10分。另一方面，没有因研磨宽度不同所导致的研磨时间的变化。在粗研磨的情形由于使用粒径较精加工研磨大的磨粒，因此对想要实现的前端角度的加工较容易，在实施例与比较例中在研磨时间上并无实质上的差异。在精加工研磨的情形，虽在实施例中研磨宽度较比较例大，但θ2小于比较例，且前端的形状未较大地变化，因此研磨时间并无较比较例长的情况。此外，棱线的弯曲度在比较例中约2.5μm与2μm以上且偏差较大。相对于此，在实施例中约1.5μm左右与2μm以下，与棱线相比为较小。使用如此般的刻划轮能够在刻划中进行切断时使脆性材料基板的端面精度提高。

本发明的刻划轮，可使用于刻划脆性材料基板的刻划装置中，尤其是对于刻划薄且硬质的脆性材料基板的刻划装置是很有效果的。

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 (8)

1.一种刻划轮的制造方法，该刻划轮沿圆周部形成有棱线，且具有由该棱线与该棱线两侧的倾斜面构成的刃前端，其特征在于：

藉由研磨材对刻划轮基体的包含该棱线部分的该倾斜面进行粗研磨，且以使藉由粗研磨而形成的第1研磨面交叉的顶角(α2)大于该钻石膜的倾斜面交叉的顶角(α1)的方式进行研磨而形成第1研磨面，其中，该刻划轮基体是圆板状、且以钻石膜形成有沿圆周部从两侧的侧面各个呈倾斜状地形成的倾斜面相互交叉的棱线部分；

对该第1研磨面中、包含棱线部分的倾斜面，藉由粒度较粗研磨更细的研磨材进行精加工研磨，且以将从棱线至粗研磨与精加工研磨的边界的宽度设为20μm以上、使该第2研磨面交叉的顶角(α3)大于该第1研磨面交叉的顶角的方式形成该第2研磨面。

2.根据权利要求1所述的刻划轮的制造方法，其特征在于，将该第1研磨面交叉的顶角与该第2研磨面交叉的顶角之差(θ2)设为大于5°，且为25°以下。

3.根据权利要求1所述的刻划轮的制造方法，其特征在于，该钻石膜的倾斜面交叉的顶角与该第1研磨面交叉的顶角之差(θ1)，大于该第1研磨面交叉的顶角与该第2研磨面交叉的顶角之差(θ2)。

4.根据权利要求1所述的刻划轮的制造方法，其特征在于，该刻划轮基体由超硬合金构成。

5.一种刻划轮，沿圆周部形成有棱线，且具有由该棱线与该棱线两侧的倾斜面构成的刃前端，其特征在于，具有：

刻划轮基体，沿圆板的圆周形成有刃前端部分；

钻石膜，形成于该刻划轮基体的刃前端表面；

第1研磨面，在以该钻石膜形成的棱线的两侧区域藉由研磨材研磨而成；以及

第2研磨面，在该第1研磨面前端的棱线的两侧区域藉由研磨材研磨而成；

该第2研磨面交叉的顶角(α3)大于该第1研磨面交叉的顶角(α2)，并将从该棱线至粗研磨与精加工研磨的边界的研磨宽度设为20μm以上。

6.根据权利要求5所述的刻划轮，其特征在于，将该第1研磨面交叉的顶角与该第2研磨面交叉的顶角之差(θ2)设为大于5°，且为25°以下。

7.根据权利要求5所述的刻划轮，其特征在于，该钻石膜的倾斜面交叉的顶角与该第1研磨面交叉的顶角之差(θ1)，大于该第1研磨面交叉的顶角与该第2研磨面交叉的顶角之差(θ2)。

8.根据权利要求5所述的刻划轮，其特征在于，该刻划轮基体由超硬合金构成。