JP2000326232A - 硬質材料切断用cbnブレード及び切断装置 - Google Patents
硬質材料切断用cbn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CB
N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CBN砥粒を固着させたCBN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C
BN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
単結晶材料、セラミックス材料、水晶材料又はガラス材
料の切断加工に好適に使用されるCBNブレード及び当
該CBNブレードを用いた硬質材料の切断装置に関す
る。
ウ素であり、ボラゾンともよばれる。CBNは耐熱性に
優れるとともにダイヤモンドに次ぐ硬さを有しているの
で各種工具や研摩材として用いられている。
るダイヤモンドチップ部分を具備したダイヤモンドブレ
ードが通常用いられるが、金属等の粘り気を有する材料
を切断すると、ダイヤモンドチップ部分が高温になり、
高熱によってダイヤモンドチップ部分が燃焼してしまう
場合がある。このような場合には、硬さではダイヤモン
ドに劣るものの耐熱性に優れたCBNチップ部分を具備
したCBNブレードが特に好適に用いられている。
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CBNブレードの1例を示すもので、
(a)は従来のCBNブレードの正面図、(b)は
(a)のB−B線断面図及び、(c)はCBNチップ部
分の摘示説明図である。
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。
物の切断中の状態を示す一部断面図で、(a)は被切断
物の受ける応力を示し、(b)はCBN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。
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CBN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
切断終了後の切断面にバリが発生した状態を示す図面で
ある。
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C
BN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)] 。
材料、半導体単結晶材料、セラミックス材料、水晶材料
又はガラス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、CBNブレード10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、CBN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CBNブレードとの間に
切断抵抗が生じてくる[ 図7(a)] 。
用とCBN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CBNブ
レード10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
発生した[ 図7(b)] 。
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CBN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CBN
ブレードチップ部分の先端面の形状を平坦面の代わりに
凸部形状とすることにより切断抵抗が減少すること、特
にCBNチップ部分の先端面の凸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
が良好に減少することを見出した。
金属基板の側面にCBN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CBNブレー
ドと接触した場合に生じるチッピング防止と、CBN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CBN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CBN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CBNブレードは、円盤状
の金属基板と、該金属基板と、該金属基板の外周部に設
けられかつCBN砥粒を固着させたCBN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CBN
チップ部分の先端面形状を凸部形状とすることを特徴と
する。
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。
度が45°未満であると、切断抵抗は小さくなるがCB
Nチップ部分の摩耗が増加し、CBN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。
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CBN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。
チップ部分を構成するCBN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の
で、例えば、螺旋状、渦巻き状、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。
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、ダイヤモンド、SiC、Al2 O3、Z
rO2、Si3N4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。
る硬質材料としては、金属材料、半導体単結晶材料、セ
ラミックス材料、水晶材料又はガラス材料等をあげるこ
とができる。
ードを高速回転させる回転駆動部によって硬質材料切断
装置を構成すれば、金属材料、半導体単結晶材料、セラ
ミックス材料、水晶材料又はガラス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CBN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CBNブレードの正面図、(b)は
(a)のA−A線断面図、(c)はCBNチップ部分の
摘示側面図である。
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。
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CBNブレード
の金属基板の両側面に被切断物が接触しCBNブレード
砥粒層で研削される状態を示す図面である。
断物の切断中の状態を示す一部断面拡大図で、(a)は
切断抵抗が小さい状態を示し、(b)はCBNブレード
が反ることがなく切断面に反りが発生せず、CBN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。
BN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CBN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)] 。
は、CBN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
たせた凸部形状としたものである。このような形状にす
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。
形状の先端角度θは45°〜120°の範囲で設定する
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CBNチップ部15の摩擦が増加
し、CBNブレードの寿命がそれだけ短くなり、又、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。
は、図1(a)(b)によく示されるごとく、CBNブ
レード11の金属基板12の側面12aに砥粒層13を
設けることである。
て、切断中に切断抵抗を受けて被切断物Gが撓んでCB
Nブレード11と接触した場合に、従来のCBNブレー
ド10では避けることができなかったチッピングを防止
することができる。
2の両側面12aが砥粒によって被覆されて砥粒層13
が形成されるため、CBNブレード11は該砥粒層13
によって被覆され、その強度が増大し、CBN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、従
って、切断面が反ることもなく、切断終了時のCBN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)] 。
砥粒は、CBNチップ部分15に対しては従来と同様に
#170程度とすればよい。一方、砥粒層13の砥粒
は、CBNチップ部分15のCBN砥粒よりも細かい砥
粒、例えば#200程度が好ましい。
プ部分15の側面高さよりも小であることが好適であ
る。この砥粒層13の側面高さがCBNチップ部分の高
さよりも大となると切断作業自体に困難性を生じてしま
う不利がある。
2a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
制限はないので、例えば、螺旋状、渦巻き状、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。
対象となる硬質材料としては、金属材料、半導体単結晶
材料、セラミックス材料、水晶材料又はガラス材料等を
あげることができる。
ッド、ステンレスパイプ、フェライト等の磁性材料等を
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・ヒ素単結晶等があり、セラミック
ス材料としては、SiCやアルミナ等のロッド、パイ
プ、ブロック、板等があり、ガラス材料としては、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。
mmの金属基板上に、CBNチップ部分の厚み1.3m
m、CBNチップ部分の幅7mm、番手#170のCB
N砥粒をメタルボンドで焼結し、CBNチップ部分の先
端角度を90゜にしたブレードに、CBNチップ部分か
ら内側に80mmの所まで両面に厚さ0.1mm、番手
#400のCBN砥粒の電着層をつけたブレードを使用
して、外径80mmのステンレスのロッドを切断した。
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。
ド回転用のモーターの電流値を切断深さ5mm、10m
m、15mm、20mm、30mm、40mm、60m
m、80mm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、ステンレスの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。
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。
mmの金属基板上に、CBNチップ部分の厚み1.3m
m、CBNチップ部分の幅7mm、番手#170のCB
N砥粒をメタルボンドで焼結した従来形状のCBNチッ
プ部分を有するCBNブレードを用いて、外径80mm
のステンレスのロッドを切断した。
ド回転用のモーターの電流値を計測したことろ、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、ステンレスのロッドの中心部で
最大の電流値を示した。
面を観察したところ、切断面にチッピングが発生してい
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、CBNブレードの側面を
観察したところ、ステンレスのロッドが接触した部分に
傷が発生していた。
mmの金属基板上に、CBNチップ部分の厚み1.3m
m、CBNチップ部分の幅7mm、番手#170のCB
N砥粒をメタルボンドで焼結し、CBNチップ部分の先
端角度を125゜にしたブレードに、CBNチップ部分
から内側に80mmの所まで両面に厚さ0.1mm、番
手#400のCBN砥粒の電着層をつけたブレードを使
用して、外径80mmのステンレスのロッドを切断し
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、ステンレ
スのロッドの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。
mmの金属基板上に、CBNチップ部分の厚み1.3m
m、CBNチップ部分の幅7mm、番手#170のCB
N砥粒をメタルボンドで焼結し、CBNチップ部分の先
端角度を40゜にしたブレードに、CBNチップ部分か
ら内側に80mmの所まで両面に厚さ0.1mm、番手
#400のCBN砥粒の電着層をつけたブレードを使用
して、外径80mmのステンレスのロッドを切断した。
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、ステンレスのロッドの
切断面を観察したところ、チッピング、バリの発生がな
く、反りもなかった。しかし、CBNチップ先端部の消
耗が激しく、先端部が1mm減少していた。
mmの金属基板上に、CBNチップ部分の厚み1.3m
m、CBNチップ部分の幅7mm、番手#170のCB
N砥粒をメタルボンドで焼結し、CBNチップ部分の先
端角度を90゜にしたブレードに、CBNチップ部分か
ら内側に80mmの所まで両面に厚さ0.1mm、番手
#400のCBN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。
用モーターの電流値を計測したところ、表2及び図10
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、チッピング、バリの発生がなく、反りもなかっ
た。
mmの金属基板上に、CBNチップ部分の厚み1.3m
m、CBNチップ部分の幅7mm、番手#170のCB
N砥粒をメタルボンドで焼結し、CBNチップ部分の先
端角度を90゜にしたブレードに、CBNチップ部分か
ら内側に80mmの所まで両面に厚さ0.1mm、番手
#400のCBN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。
用モーターの電流値を計測したところ、表2及び図10
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、チッピング、バリの発生がなく、反りもなかっ
た。
mmの金属基板上に、CBNチップ部分の厚み1.3m
m、CBNチップ部分の幅7mm、番手#170のCB
N砥粒をメタルボンドで焼結し、CBNチップ部分の先
端角度を90゜にしたブレードに、CBNチップ部分か
ら内側に80mmの所まで両面に厚さ0.1mm、番手
#400のCBN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。
用モーターの電流値を計測したところ、表2及び図10
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、チッピング、バリの発生がなく、反りも
なかった。
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CBN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CBNブレードの逃げ現象を防止し、バリの発
生を防止できるという効果が達成された。
もので、(a)は本発明のCBNブレードの正面図、
(b)は(a)のA−A線断面図及び(c)はCBNチ
ップ部分の摘示側面説明図である。
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。
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CBNブレードの金属基
板の両側面に被切断物が接触し砥粒層で研削される状態
を示す図面である。
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CBNブレードが反
ることなく切断面に反りが発生せず、CBN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
切断面にバリが発生しない状態を示す図面である。
(a)は従来のCBNブレードの正面図、(b)は
(a)のB−B線断面図及び、(c)はCBNチップ部
分の摘示説明図である。
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。
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CBNブレードの金属基板
の両側面に被切断物が接触し砥粒層で研削される状態を
示す図面である。
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CBN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
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。
CBN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。
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。
レード、12:金属基板、12a:金属基板の側面、1
3:砥粒層、14:従来のCBNチップ部分、15:本
発明のCBN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
8)
9)
材料、セラミックス材料、水晶材料又はガラス材料であ
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CBNブレード。
Nブレードと、該CBN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CBN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CB
N砥粒を固着させたCBN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CBNチップ部分の先
端面形状を凸部形状とし、該CBN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。
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CBN砥粒を固着させたCBN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
CBN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CBNブレード。 - 【請求項2】 前記砥粒層の側面高さがCBN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CBNブレード。 - 【請求項3】 前記砥粒層を構成する砥粒が前記CBN
チップ部分を構成するCBN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CBN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CBNブレード。 - 【請求項5】 前記砥粒層を構成する砥粒がCBN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CBNブ
レード。 - 【請求項6】 前記その他の砥粒がダイヤモンド、Si
C、Al2 O3、ZrO2 、Si3 N4 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CBNブレー
ド。 - 【請求項7】 前記CBN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CBNブレード。 - 【請求項8】 前記硬質材料が金属材料、半導体単結晶
材料、セラミックス材料、水晶材料又はガラス材料であ
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CBNブレード。 - 【請求項9】 請求項1〜8のいずれか1項記載のCB
Nブレードと、該CBN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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- 1999-05-13 JP JP13295699A patent/JP3416568B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP3416568B2 (ja) | 2003-06-16 |
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