CN201777984U - 刀轮结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型是有关于一种刀轮结构，包括一对固持部、以及一切割层，其中切割层位于固持部之间，并包括有外露的一刀刃外缘是呈正中对称。刀刃外缘并包括有多个剖沟，且相邻剖沟之间连接有一非平滑区段。固持部与切割层可为堆栈结构或多晶钻石烧结体的一体成型结构。由此，提升了已知刀轮结构的切割能力及抓持能力，而且此种刀轮结构可针对已磨耗的钝刀经由重工程序而获得，因此也有促进刀轮充分利用的优点。

Description

刀轮结构

技术领域

本实用新型是关于一种切割玻璃的刀轮结构，尤指一种有效提升切割效率与切割物抓持力的刀轮结构。

背景技术

刀轮的切割方式是使用硬度较高的材质作切割，因此应用范围广泛，可用于玻璃切割、芯片切割、电路板切割、医疗切割器具、化学机械研磨(CMP)修整碟、家庭日用刀具、特殊电极、金属复合散热片及砂轮修刀等用途。

传统的刀轮设计，多为使用同一硬质材料制成，其结构包括有具有一定厚度的一切割刀轮，其两侧分别具有一环面，环面的外径延伸处为切割环端作为刀轮的切割端，可对玻璃、晶圆等进行切割。

参考图1，是已知刀轮结构切割层剖视图，其示出一初始刀轮成品的切割层1的刀刃外缘(刀刃外缘是呈正中对称)形成有多个剖沟2，而相邻剖沟2之间连接有一平滑区段3。图中所示的切割层剖沟2等间距排列且每一剖沟2尺寸大致相同。

另一方面，依据已知技术，这样的刀轮结构在使用一段时间而产生磨耗，经再加工后的品质通常也难以回复至初始成品的水准。

本案创作人本着多年从事刀轮相关产品研发的实务经验，精益求精，终构思出一种能提升切割效率的刀轮结构。

实用新型内容

本实用新型的一目的是在提供一种刀轮结构，以便能提升刀轮切割效率与抓持力。

为达成上述目的，本实用新型的刀轮结构包括一对固持部、以及一切割层。本实用新型的切割层是位于上述固持部之间，并包括有外露的一刀刃外缘是呈正中对称，其中刀刃外缘包括有多个剖沟，且相邻剖沟之间连接有一非平滑区段。

上述非平滑区段可以由三向机械研磨法加工而成上述，多个剖沟可以由铜线放电法加工而成。非平滑区段可包括有多个齿沟，且齿沟与剖沟的深度比为1∶5-1∶10。

上述切割层的刀刃角度可为80-150度。上述剖沟的宽度可为2-100微米。剖沟可包括有各种形式，例如V型剖沟、U型剖沟、或W型剖沟。

固持部与该切割层可为一体成型结构或层迭结构。

本实用新型的有益效果是：刀轮对于被切割物的切割能力以及抓持稳定能力相较于已知者大为提升，而且可由再加工程序制作出本实用新型的刀轮结构，具有与初始刀轮相同甚至更佳的切割效果。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明，其中：

图1是已知刀轮结构切割层剖视图。

图2是本实用新型第一较佳实施例的刀轮结构立体图。

图3是图2局部放大图。

图4是本实用新型第一较佳实施例的刀轮重工程序第一状态示意图。

图5是本实用新型第一较佳实施例的刀轮重工程序第二状态示意图。

图6是本实用新型第一较佳实施例的刀轮重工程序第三状态示意图。

图7是本实用新型第一较佳实施例的刀轮重工程序的三向机械研磨步骤示意图。

图8是本实用新型第二较佳实施例的刀轮结构示意图。

具体实施方式

参考图2与图3，分别为第一实施例的刀轮结构立体图及其局部放大图。本实施例中，刀轮10包括一对固持部11与一切割层12，其中切割层12夹于二固持部11之间，是通过固持部11而得以稳固。切割层12包括有外露的一刀刃外缘13，刀刃外缘13在切割层12上是呈正中对称，意即以切割层中间平面M为界左右对称。切割层刀刃外缘所界定的刀刃角度A约80-150度。

参考图6，是沿切割层中间平面的剖视图。图中可清楚看出刀刃外缘包括有多个剖沟151-153，且相邻剖沟间的隆起区域为一非平滑区段15，也就是并非平顺轮廓而包括有各种几何凹陷结构，如图中所示齿沟150。齿沟与剖沟的深度比为1∶5-1∶10。

基材的材料可以例如是但不限制于在此所描述的材料中，基材提供承载的性质，任何具有硬度可提供后续切割层支撑的材质均被考虑且涵盖在本实用新型的范围中，此种材料例如是金属或非金属碳化物与金属粘合剂合成的烧结体、金属或非金属氮化物与金属粘合剂合成的烧结体、金属或非金属氧化物与金属粘合剂合成的烧结体、陶瓷及硬质合金等。其中烧结体例如是但不限制于硼碳化物、硅碳化物、铝氮化物、硼氮化物、硅氮化物，硅氧化物或硼氧化物，硬质合金例如是但不限制于模具钢材、钨钢、高硬度合金钢、高碳钢等。

切割层的材质没有特殊限制，只要为硬质材质且可作为切割的用途均被考虑且涵盖在本实用新型的范围中。其中切割层的材料例如是但不限制于化学气相沉积(CVD)钻石膜、多晶钻石膜、单晶钻石膜、纳米钻石膜、钻石颗粒与金属粘合剂合成的烧结钻石体(PCD)、立方氮化硼颗粒与金属粘合剂合成的烧结立方氮化硼体等。

经实验证实，这样的剖沟与非平滑区段组合所构成的刀轮结构相对于已知者，切割能力更为提升，特别是在抓持对象(待切割物)方面有显着优异效果。

以下将以一刀轮重工范例来说明获得本实用新型的刀轮结构，当然，本实用新型的刀轮结构亦可为由初始刀轮制作程序所获得者，并不限于一种重工刀轮。

当使用如图1所示初始刀轮至一定程度后，由于刀轮切割层12磨耗的事实(如图4所示的状态)，开始进行一刀轮重工程序。主要包括两大步骤，即刀轮切割层刀刃角度加工与刀轮剖沟加工。

关于切割层刀刃角度加工是采用三向机械研磨法。使用钻石砂轮作为加工刀轮用的研磨轮，进行机械研磨切削。首先固定刀轮，利用两可调整间距的半圆形柱由内向外扩张，卡于刀轮中心的内孔孔径。之后以相向方向进行刀轮和砂轮的旋转，再缓慢将刀轮向砂轮靠近，一但相互接触便开始进行水平方向来回移动。因此于切削加工过程，同时包含砂轮与刀轮相对应旋转，亦包括刀轮以水平方向来回移动，三组方向同时加工可有效提升修整刀轮的速率。

图7为利用三向机械研磨法进行刀轮加工的示意图。图中显示出相向转动的刀轮10与砂轮20，并使刀轮进行水平方向来回移动。

当上述加工步骤完成后即可获得如图5所示的刀轮结构，其刀刃外缘13已重整回复至呈正中对称，刀刃角度也加工至预定者，并且刀刃外缘13上形成有多个几何凹陷结构(齿沟150)。

接着进行刀轮剖沟加工，是采用铜线放电法。剖沟加工的前先固定刀轮，利用真圆度检测来确定圆形工件的轮廓形狀与理想形状偏差量，确定在误差范围内才进行剖沟加工。配合固定间距旋转刀轮，再由铜线向刀轮靠近来进行剖切。

由电场的改变量来稳定控制铜线和刀轮间之间距，可重复加工并有效的固定沟深、沟型和沟角等重要变量。详细而言，可经由不同线径铜线的选取制作出不同剖沟宽度，范围约2-100微米。沟深可依铜线进给量来调整。经由不同类型导线外型选取与刀轮C轴方向上旋转的角度变化，搭配精密电场控制导线与刀轮相对位置，可获得各种不同外型的沟槽，如图6所示V型剖沟151、U型剖沟152、W型剖沟153、圆弧型等。

因为不论是修整刀刃角度或是剖沟工艺，均需要使用切削油或放电加工油来帮助加工时的稳定性，如此精密的工艺，工件和被加工物的绝对位置和相对位置便极为重要，利用一般的机械定位无法达到较高的精密度；而光学感应定位，例如红外线感测，均会受到加工时所使用的液体影响，因此有效利用电性来控制进切量，可大大提升产品的良率和均一性。利用电性或磁性控制加工对象彼此的相对位置，可参考精密仪器例如AFM原子力显微镜，利用不同原子间的作用力，例如：隧穿电流、原子力、磁力、近场电磁波等为小的改变来进行样品扫描，其精确度可精细到原子尺度，因此利用此种放电加工剖沟技术，不仅可成功形成沟槽于刀轮表面，更可利用电场的检测达到准确的对位。

当剖沟加工步骤完成后即可得到如图6所示的刀轮结构。由此可知，本实用新型的刀轮结构可以是一种全新初始刀轮成品，也可以是已磨耗刀轮经重工程序所重制出的刀轮。

参考图8，为第二实施例的刀轮平面示意图。本例的刀轮21与第一例者具有相同的刀刃外缘22几何特征，亦即相邻剖沟之间连接有非平滑区段。唯其差异处在于固持部与切割层为一体成型结构，并非三层堆栈结构，较佳为钻石颗粒与金属粘合剂合成的烧结钻石体(PCD)材质。此种刀轮结构当然亦具有如上所述加强切割能力与抓持能力的优点。

上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本实用新型所主张的权利要求范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (10)

1.一种刀轮结构，其特征在于，包括：

一对固持部；以及

一切割层，位于该对固持部之间，并包括有外露的一刀刃外缘呈正中对称，其中该刀刃外缘包括有多个剖沟，且相邻剖沟之间连接有一非平滑区段。

2.如权利要求1所述的刀轮结构，其特征在于，其中，该非平滑区段由三向机械研磨法加工而成。

3.如权利要求1所述的刀轮结构，其特征在于，其中，该切割层的刀刃角度为80-150度。

4.如权利要求1所述的刀轮结构，其特征在于，其中，该多个剖沟由铜线放电法加工而成。

5.如权利要求1所述的刀轮结构，其特征在于，其中，该多个剖沟的宽度为2-100微米。

6.如权利要求5所述的刀轮结构，其特征在于，其中，该多个剖沟包括有一V型剖沟。

7.如权利要求5所述的刀轮结构，其特征在于，其中，该多个剖沟包括有一U型剖沟。

8.如权利要求5所述的刀轮结构，其特征在于，其中，该多个剖沟包括有一W型剖沟。

9.如权利要求1所述的刀轮结构，其特征在于，其中，该非平滑区段包括有多个齿沟，该多个齿沟与该多个剖沟的深度比为1∶5-1∶10。

10.如权利要求1所述的刀轮结构，其特征在于，其中，该对固持部与该切割层为一体成型结构。

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