JP2000280177A - 硬質材料切断用ダイヤモンドブレード及び切断装置 - Google Patents
硬質材料切断用ダイヤモンドブレード及び切断装置Info
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Abstract
き、切断中に切断抵抗を受けて被切断物が撓んでブレー
ドと接触した場合に生じるチッピングを防止し、切断終
了時に起きるブレードの逃げ現象を防止し、バリの発生
を防止することができるようにした硬質材料切断用ダイ
ヤモンドブレード及び切断装置を提供する。 【解決手段】円盤状の金属基板と、該金属基板の外周部
に設けられかつダイヤモンド砥粒を固着させたダイヤモ
ンドチップ部分とを有し、該金属基板の側面でかつ該チ
ップ部分の内側に砥粒を固着してなる砥粒層を設けると
ともに、該ダイヤモンドチップ部分の先端面形状を突部
形状とするようにした。
Description
ミックス材料、半導体単結晶材料又は水晶材料等の硬質
材料の切断加工に好適に使用されるダイヤモンドブレー
ド及び当該ダイヤモンドブレードを用いた硬質材料の切
断装置に関する。
ンドブレードを用いた切断装置について、図5〜図8に
よって説明する。図5は従来のダイヤモンドブレードの
1例を示すもので、(a)は従来のダイヤモンドブレー
ドの正面図、(b)は(a)のB−B線断面図及び、
(c)はダイヤモンドチップ部分の摘示説明図である。
した切断装置の一部断面説明図で、(a)は被切断物を
切断する前の状態を示し、(b)は被切断物を切断して
いる最中の状態を示す図面である。
被切断物の切断中の状態を示す一部断面説明図で、
(a)は被切断物の受ける応力を示し、(b)はダイヤ
モンドブレードの金属基板の両側面に被切断物が接触す
る状態を示す図面である。
被切断物の切断中の状態を示す一部断面拡大説明図で、
(a)は切断抵抗が大きい状態を示し、(b)はダイヤ
モンドブレードが反ってしまい、切断面に反りが生じる
状態を示し、(c)は被切断物の切断終了時の状態を示
し、(d)は切断終了後の被切断物の切断面にバリが発
生した状態を示す図面である。
に示すように、高速回転する円盤状の金属基板12と、
その外周部に、メタルボンド、レジンボンド、電着等に
よりダイヤモンド砥粒を固着させたチップ部分14から
構成されている。16は該金属基板12の中央部に穿設
された軸孔である。18は切断装置で、モータ等の駆動
手段を内蔵した回転駆動部20と該回転駆動部20に接
続された回転軸22とを有している[図6(a)
(b)]。
て、ガラス材料、セラミックス材料、半導体単結晶材料
又は水晶材料等の硬質材料製の板、ロッド、チューブ等
の被切断物Gを切断した場合、ダイヤモンドブレード1
0のチップ部分14の形状が金属基板12に対して凹
型、即ちその先端面形状が平坦面となっている[図5
(c)]ため、ダイヤモンドブレード10による被切断
物Gの切断が進行するにつれて、被切断物Gとダイヤモ
ンドブレード10との間に切断抵抗が生じてくる[図7
(a)]。
作用とダイヤモンドブレード10の金属基板12を反ら
せる作用の二つの作用を同時にするため、被切断物Gが
ダイヤモンドブレード10の金属基板12の側面12a
に接触し、チッピング(被切断物Gの切断面に割れや欠
けが入る現象)が発生していた[図7(b)]。
ド10の金属基板12の反り[図8(b)]が原因とな
って、切断面Mが反ってしまい、切断終了時にはダイヤ
モンドブレード10の逃げ現象が起こり[図8
(c)]、切断終了時にバリNが残ってしまう[図8
(d)]という問題があった。
た問題点を解決するために、鋭意研究を進めたところ、
まず第一に切断中の切断抵抗を減少させるためにダイヤ
モンドチップ部分の先端面の形状を平坦面の代わりに突
部形状とすることにより切断抵抗が減少すること、特に
ダイヤモンドチップ部分の先端面の突部形状の先端角度
を、好ましくは、45°〜120°に設定すれば、切断
抵抗が良好に低減することを見出した。
ードの金属基板の側面にダイヤモンド砥粒層を設けるこ
とにより、切断中に切断抵抗を受けて被切断物が撓んで
ダイヤモンドブレードと接触した場合に生じるチッピン
グ防止と、ダイヤモンドブレードの反りが原因となっ
て、切断面が反ってしまい、切断終了時に起きるダイヤ
モンドブレードの逃げ現象を防止し、バリの発生を防止
することができることを見出し、本発明を完成した。
させることができ、切断中に切断抵抗を受けて被切断物
が撓んでブレードと接触した場合に生じるチッピングを
防止し、切断終了時に起きるブレードの逃げ現象を防止
し、バリの発生を防止することができるようにした硬質
材料切断用ダイヤモンドブレード及び切断装置を提供す
ることを目的とする。
に、本発明の硬質材料切断用ダイヤモンドブレードは、
円盤状の金属基板と、該金属基板の外周部に設けられか
つダイヤモンド砥粒を固着させたダイヤモンドチップ部
分とを有し、該金属基板の側面でかつ該チップ部分の内
側に砥粒を固着してなる砥粒層を設けるとともに、該ダ
イヤモンドチップ部分の先端面形状を突部形状とするこ
とを特徴とする。
部形状の先端角度は、好ましくは45°〜120°、さ
らに好ましくは60°〜90°に設定される。
先端角度が45°未満であると、切断抵抗は小さくなる
がダイヤモンドチップ部分の摩擦が増加し、ダイヤモン
ドブレードの寿命がそれだけ短くなり、又、先端角度が
120°を越えると、切断抵抗を減少させる効果がそれ
だけ小さくなるが、これらの角度範囲においても本発明
の作用効果が達成されることに変わりはない。
ップ部分の側面高さよりも小であること、即ち該砥粒層
の厚さが該ダイヤモンドチップ部分の厚さよりもわずか
に、例えば0.05mm程度だけ、薄い厚さを有するの
が好ましい。
モンドチップ部分を構成するダイヤモンド砥粒、例えば
#170、よりも細かい砥粒、例えば#200、である
のが好適である。
設けてもよいし、部分的に設けることもできる。部分的
に設ける場合には、その設置態様に特別の制限はないも
ので、例えば、螺旋状、渦巻状、放射状、多数の同心円
状、多数の点状等の設置態様を適宜採用することができ
る。
砥粒及び/又はその他の砥粒からなるのが好ましい。そ
の他の砥粒としては、SiC,Al2 O3 ,ZrO2 ,
Si 3 N4 ,CBN又はBN等をあげることができる。
これらの砥粒は単独で用いることもできるし、併用する
ことも可能である。
象となる硬質材料としては、ガラス材料、セラミックス
材料、半導体単結晶材料、水晶材料等をあげることがで
きる。ガラス材料には、石英ガラス材料、ソーダ石灰ガ
ラス材料、ホウケイ酸ガラス材料、鉛ガラス材料等があ
る。
ヤモンドブレードを高速回転させる回転駆動部とによっ
て硬質材料切断装置を構成すれば、ガラス材料、セラミ
ックス材料、半導体単結晶材料、水晶材料等の硬質材料
製の被切断物を切断抵抗を低減させた状態で切断でき、
チッピングを防止できるとともにバリの発生を防止する
ことができる。
付図面中、図1〜図4に基づいて説明する。図1は本発
明のダイヤモンドブレードの一つの実施の形態を示すも
ので、(a)は本発明のダイヤモンドブレードの正面
図、(b)は(a)のA−A線断面図、(c)はダイヤ
モンドチップ部分の摘示側面説明図である。
着した切断装置の一部断面説明図で、(a)は被切断物
を切断する前の状態を示し、(b)は被切断物を切断し
ている最中の状態を示す図面である。
る被切断物の切断中の状態を示す一部断面説明図で、
(a)は被切断物の受ける応力を示し、(b)はダイヤ
モンドブレードの金属基板の両側面に被切断物が接触し
ダイヤモンド砥粒層で研削される状態を示す図面であ
る。
る被切断物の切断中の状態を示す一部断面拡大説明図
で、(a)は切断抵抗が小さい状態を示し、(b)はダ
イヤモンドブレードが反ることがなく切断面に反りが発
生せず、ダイヤモンドブレードの逃げ現象が起きない状
態を示し、(c)は切断終了後の被切断物の切断面にバ
リが発生しない状態を示す図面である。
は類似部材は同一符号を用いて説明することがある。
イヤモンドブレード11は、従来と同様に、高速回転す
る円盤状の金属基板12と、その外周部に、メタルボン
ド、レジンボンド、電着等によりダイヤモンド砥粒を固
着させたチップ部分15から構成されている。16は該
金属基板12の中央部に穿設された軸孔である。18は
硬質材料切断装置で、従来と同様に回転駆動部20と回
転軸22とを有している[図2(a)(b)]。
の第一は、ダイヤモンドチップ部分15の断面形状とし
て、図1(c)によく示されるごとく、先端面に先端角
度θを持たせた突部形状としたものである。このような
形状とすることによって、従来の先端平坦形状に比較し
て、図4(a)に示すように、切断抵抗が減少するもの
である。
の突部形状の先端角度θは45°〜120°の範囲で設
定されるのが好ましい。先端角度θが45°未満である
と、切断抵抗は小さくなるがダイヤモンドチップ部15
の摩擦が増加し、ダイヤモンドブレード11の寿命がそ
れだけ短くなり、又、ダイヤモンドチップ部分の先端角
度θが120°を越えると、切断抵抗を減少させる効果
がそれだけ小さくなるが、本発明の作用効果が達成され
ることに変わりはない。
〜90°である。なお、図示例ではθ=90°の場合を
好ましい例として示している。
の第二は、図1(a)(b)によく示されるごとく、ダ
イヤモンドブレード11の金属基板12の側面12aに
ダイヤモンド砥粒層13を設けることである。
ることによって、切断中に切断抵抗を受けて被切断物G
が撓んでダイヤモンドブレード11と接触した場合に、
従来のダイヤモンドブレード10では避けることのでき
なかったチッピングを防止することができる。
基板12の両側面12aがダイヤモンド砥粒によって被
覆されてダイヤモンド砥粒層13が形成されるため、ダ
イヤモンドブレード11は該ダイヤモンド砥粒層13に
よって被覆され、その強度が増大し、ダイヤモンドブレ
ード11が切断中に反ってしまうということはなくな
り、したがって、切断面が反ることもなく、切断終了時
のダイヤモンドブレード11の逃げ現象も起こらず、バ
リの発生も完全に防止される[図4(a)(b)
(c)]。
られるダイヤモンド砥粒は、ダイヤモンドチップ部分1
5に対しては従来と同様に#170程度とすればよい。
一方、ダイヤモンド砥粒層13のダイヤモンド砥粒は、
ダイヤモンドチップ部分15のダイヤモンド砥粒よりも
細かい砥粒、例えば#200程度が好ましい。
は、ダイヤモンドチップ部分15の側面高さよりも小で
あることが好適である。このダイヤモンド砥粒層13の
側面高さがダイヤモンドチップ部分の側面高さよりも大
となると切断作業自体に困難性が生じてしまう不利があ
る。
12の側面12aの全面に設けてもよいが、部分的に設
けることもできる。部分的に設ける場合には、その設置
態様に特別の制限はないもので、例えば、螺旋状、渦巻
状、放射状、多数の同心円状、多数の点状等の設置態様
を適宜採用することができる。
切断の対象となる硬質材料としては、ガラス材料、セラ
ミックス材料、半導体単結晶材料、水晶材料等をあげる
ことができる。ガラス材料には、石英ガラス材料、ソー
ダ石灰ガラス材料、ホウケイ酸ガラス材料、鉛ガラス材
料等がある。
Cロッドやアルミナロッド等をあげることができ、半導
体単結晶材料としては、シリコン単結晶やガリウム・ヒ
素単結晶等がある。
の金属基板上に、ダイヤモンドチップ部分の厚み1.3
mm、ダイヤモンドチップ部分の幅7mm、番手#170の
ダイヤモンド砥粒をメタルボンドで焼結し、ダイヤモン
ドチップ部分の先端角度を90°にしたブレードに、ダ
イヤモンドチップ部分から内側に80mmの所まで両面に
厚さ0.1mm、番手#200のダイヤモンド砥粒の電着
層をつけたブレードを使用して、外径80mmの石英ガラ
スロッドを切断した。
回転させるために、モーターを使用するが、ブレードに
切断抵抗がかかった場合、回転用モーターにも負荷がか
かるため、モーターに流れる電流値が増大する。この電
流値を計測することによって、切断抵抗の大小を検出で
きる。
ブレード回転用のモーターの電流値を切断深さ5mm、1
0mm、15mm、20mm、30mm、40mm、60mm、80
mmにおいて計測し、その結果を表1に示した。また、表
1の数値をグラフとして図9に示した。表1及び図9か
ら明らかなように、切断が進行するにつれて、電流値が
増大し、石英ガラスロッドの中心部で最大の電流値を示
したが、電流値の増加は大きくなく、切断抵抗が小さい
ことを示した。
を観察したが、チッピング、バリの発生がなく、反りも
なかった。
の金属基板上に、ダイヤモンドチップ部分の厚み1.3
mm、ダイヤモンドチップ部分の幅7mm、番手#170の
ダイヤモンド砥粒をメタルボンドで焼結した従来形状の
ダイヤモンドチップ部分を有するダイヤモンドブレード
を用いて、外径80mmの石英ガラスロッドを切断した。
ブレード回転用のモーターの電流値を計測したところ、
表1及び図9に示すような結果となった。切断が進行す
るにつれて、電流値が増大し、石英ガラスロッドの中心
部で最大の電流値を示した。
を観察したところ、切断面にチップが発生していた。そ
れに、切断終了箇所には、バリが残っており、切断面が
1mm反っていた。又、ダイヤモンドブレードの側面を観
察したところ、石英ガラスロッドを接触した部分に傷が
発生していた。
の金属基板上に、ダイヤモンドチップ部分の厚み1.3
mm、ダイヤモンドチップ部分の幅7mm、番手#170の
ダイヤモンド砥粒をメタルボンドで焼結し、ダイヤモン
ドチップ部分の先端角度を125°にしたブレードに、
ダイヤモンドチップ部分から内側に80mmの所まで両面
に厚さ0.1mm、番手#200のダイヤモンド砥粒の電
着層をつけたブレードを使用して、外径80mm石英ガラ
スロッドを切断した。
及び図9に示す通りであった。最大電流値は、実施例1
と比較例1の中間であったが、切断終了後に、石英ガラ
スロッド切断面を観察したところ、チッピング、バリの
発生がなかったが、0.3mm反っていた。
の金属基板上に、ダイヤモンドチップ部分の厚み1.3
mm、ダイヤモンドチップ部分の幅7mm、番手#170の
ダイヤモンド砥粒をメタルボンドで焼結し、ダイヤモン
ドチップ部分の先端角度を40°にしたブレードに、ダ
イヤモンドチップ部分から内側に80mmの所まで両面に
厚さ0.1mm、番手#200のダイヤモンド砥粒の電着
層をつけたブレードを使用して、外径80mm石英ガラス
ロッドを切断した。
及び図9に示す通りであった。最大電流値は、実施例1
と同じであった。切断終了後に、石英ガラスロッドの切
断面を観察したが、チッピング、バリの発生がなく、反
りもなかった。しかし、ダイヤモンドチップ先端部の消
耗が激しく、先端部が1mm減少していた。
の金属基板上に、ダイヤモンドチップ部分の厚み1.3
mm、ダイヤモンドチップ部分の幅7mm、番手#170の
ダイヤモンド砥粒をメタルボンドで焼結し、ダイヤモン
ドチップ部分の先端角度を90°にしたブレードに、ダ
イヤモンドチップ部分から内側に80mmの所まで両面に
厚さ0.1mm、番手#200のダイヤモンド砥粒の電着
層をつけたブレードを使用して、外径60mmのSiCの
ロッドを切断した。
用のモーターの電流値を計測したところ、表2及び図1
0に示すような結果となった。切断が進行するにつれ
て、電流値が増大し、SiCロッドの中心部で最大の電
流値を示したが、電流値の増加は大きくなく、切断抵抗
が小さいことを示していた。切断終了後に、切断面を観
察したが、チップ、バリの発生がなく、反りもなかっ
た。
の金属基板上に、ダイヤモンドチップ部分の厚み1.3
mm、ダイヤモンドチップ部分の幅7mm、番手#170の
ダイヤモンド砥粒をメタルボンドで焼結し、ダイヤモン
ドチップ部分の先端角度を90°にしたブレードに、ダ
イヤモンドチップ部分から内側に80mmの所まで両面に
厚さ0.1mm、番手#200のダイヤモンド砥粒の電着
層をつけたブレードを使用して、外径60mmのアルミナ
のロッドを切断した。
用のモーターの電流値を計測したところ、表2及び図1
0に示すような結果となった。切断が進行するにつれ
て、電流値が増大し、アルミナロッドの中心部で最大の
電流値を示したが、電流値の増加は大きくなく、切断抵
抗が小さいことを示していた。切断終了後に、切断面を
観察したが、チップ、バリの発生がなく、反りもなかっ
た。
の金属基板上に、ダイヤモンドチップ部分の厚み1.3
mm、ダイヤモンドチップ部分の幅7mm、番手#170の
ダイヤモンド砥粒をメタルボンドで焼結し、ダイヤモン
ドチップ部分の先端角度を90°にしたブレードに、ダ
イヤモンドチップ部分から内側に80mmの所まで両面に
厚さ0.1mm、番手#200のダイヤモンド砥粒の電着
層をつけたブレードを使用して、外径50mmのガリウム
・ヒ素単結晶を切断した。
用のモーターの電流値を計測したところ、表2及び図1
0に示すような結果となった。切断が進行するにつれ
て、電流値が増大し、ガリウム・ヒ素単結晶の中心部で
最大の電流値を示したが、電流値の増加は大きくなく、
切断抵抗が小さいことを示していた。切断終了後に、切
断面を観察したが、チップ、バリの発生がなく、反りも
なかった。
りにソーダ石灰ガラスロッド、鉛ガラスロッド及び水晶
ロッドをそれぞれ用いた以外は、実施例1と同様に切断
処理を行ったところ、それぞれ実施例1と同様の結果が
得られた。
断中の切断抵抗を良好に低減させることができ、切断中
に切断抵抗を受けて被切断物が撓んでダイヤモンドブレ
ードと接触した場合に生じるチッピングを防止し、切断
終了時に起きるダイヤモンドブレードの逃げ現象を防止
し、バリの発生を防止することができるという効果が達
成される。
形態を示すもので、(a)は本発明のダイヤモンドブレ
ードの正面図、(b)は(a)のA−A線断面図及び
(c)はダイヤモンドチップ部分の摘示側面説明図であ
る。
装置の一部断面説明図で、(a)は被切断物を切断する
前の状態を示し、(b)は被切断物を切断している最中
の状態を示す図面である。
の切断中の状態を示す一部断面説明図で、(a)は被切
断物の受ける応力を示し、(b)はダイヤモンドブレー
ドの金属基板の両側面に被切断物が接触しダイヤモンド
砥粒層で研削される状態を示す図面である。
の切断中の状態を示す一部断面拡大説明図で、(a)は
切断抵抗が小さい状態を示し、(b)はダイヤモンドブ
レードが反ることなく切断面に反りが発生せず、ダイヤ
モンドブレードの逃げ現象が起きない状態を示し、
(c)は切断終了後の被切断物の切断面にバリが発生し
ない状態を示す図面である。
で、(a)は従来のダイヤモンドブレードの正面図、
(b)は(a)のB−B線断面図及び、(c)はダイヤ
モンドチップ部分の摘示説明図である。
置の一部断面説明図で、(a)は被切断物を切断する前
の状態を示し、(b)は被切断物を切断している最中の
状態を示す図面である。
切断中の状態を示す一部断面説明図で、(a)は被切断
物の受ける応力を示し、(b)はダイヤモンドブレード
の金属基板の両側面に被切断物が接触する状態を示す図
面である。
切断中の状態を示す一部断面拡大説明図で、(a)は切
断抵抗が大きい状態を示し、(b)はダイヤモンドブレ
ードが反ってしまい、切断面に反りが生じる状態を示
し、(c)は被切断物の切断終了時の状態を示し、
(d)は切断終了後の被切断物の切断面にバリが発生し
た状態を示す図面である。
イヤモンドブレード回転用モーターの電流値の変化を示
すグラフである。
ブレード回転用モーターの電流値の変化を示すグラフで
ある。
イヤモンドブレード、12:金属基板、12a:金属基
板の側面、13:ダイヤモンド砥粒層、14:従来のダ
イヤモンドチップ部分、15:本発明のダイヤモンドチ
ップ部分、16:軸孔、18:切断装置、20:回転駆
動部、22:回転軸、G:被切断物。
9)
ス材料、半導体単結晶材料又は水晶材料であることを特
徴とする請求項1〜6のいずれか1項記載の硬質材料切
断用ダイヤモンドブレード。
ヤモンドブレードと、該ダイヤモンドブレードを高速回
転させる回転駆動部とを有することを特徴とする硬質材
料切断装置。
に、本発明の硬質材料切断用ダイヤモンドブレードは、
円盤状の金属基板と、該金属基板の外周部に設けられか
つダイヤモンド砥粒を固着させたダイヤモンドチップ部
分とを有し、該金属基板の側面でかつ該チップ部分の内
側に砥粒を固着してなる砥粒層を設けるとともに、該ダ
イヤモンドチップ部分の先端面形状を突部形状とし、該
ダイヤモンドチップ部分の先端面の突部形状の先端角度
を45°〜120°に設定することを特徴とする。
部形状の先端角度は、さらに好ましくは60°〜90°
に設定される。
Claims (9)
- 【請求項1】 円盤状の金属基板と、該金属基板の外周
部に設けられかつダイヤモンド砥粒を固着させたダイヤ
モンドチップ部分とを有し、該金属基板の側面でかつ該
チップ部分の内側に砥粒を固着してなる砥粒層を設ける
とともに、該ダイヤモンドチップ部分の先端面形状を突
部形状とすることを特徴とする硬質材料切断用ダイヤモ
ンドブレード。 - 【請求項2】 前記砥粒層の側面高さがダイヤモンドチ
ップ部分の側面高さよりも小であることを特徴とする請
求項1記載の硬質材料切断用ダイヤモンドブレード。 - 【請求項3】 前記砥粒層を構成する砥粒が前記ダイヤ
モンドチップ部分を構成するダイヤモンド砥粒よりも細
かい砥粒であることを特徴とする請求項1又は2記載の
硬質材料切断用ダイヤモンドブレード。 - 【請求項4】 前記砥粒層が前記金属基板の側面に部分
的に設けられることを特徴とする請求項1〜3のいずれ
か1項記載の硬質材料切断用ダイヤモンドブレード。 - 【請求項5】 前記砥粒層を構成する砥粒がダイヤモン
ド砥粒及び/又はその他の砥粒からなることを特徴とす
る請求項1〜4のいずれか1項記載の硬質材料切断用ダ
イヤモンドブレード。 - 【請求項6】 前記その他の砥粒がSiC,Al
2 O3 ,ZrO2 ,Si3N4,CBN 又はBNである
ことを特徴とする請求項5記載の硬質材料切断用ダイヤ
モンドブレード。 - 【請求項7】 前記ダイヤモンドチップ部分の先端面の
突部形状の先端角度を45°〜120°に設定すること
を特徴とする請求項1〜6のいずれか1項記載の硬質材
料切断用ダイヤモンドブレード。 - 【請求項8】 前記硬質材料がガラス材料、セラミック
ス材料、半導体単結晶材料又は水晶材料であることを特
徴とする請求項1〜7のいずれか1項記載の硬質材料切
断用ダイヤモンドブレード。 - 【請求項9】 請求項1〜8のいずれか1項記載のダイ
ヤモンドブレードと、該ダイヤモンドブレードを高速回
転させる回転駆動部とを有することを特徴とする硬質材
料切断装置。
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