JP2001001266A - 超砥粒切断ホイール - Google Patents

超砥粒切断ホイール

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JP2001001266A
JP2001001266A JP24602099A JP24602099A JP2001001266A JP 2001001266 A JP2001001266 A JP 2001001266A JP 24602099 A JP24602099 A JP 24602099A JP 24602099 A JP24602099 A JP 24602099A JP 2001001266 A JP2001001266 A JP 2001001266A
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JP
Japan
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coating
cutting wheel
thickness
substrate
abrasive grain
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JP24602099A
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Haruo Inoue
治男 井上
Yukio Okanishi
幸緒 岡西
Kenji Fukushima
健二 福島
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Osaka Diamond Industrial Co Ltd
Original Assignee
Osaka Diamond Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】光学ガラス、セラミックス、水晶、磁性材料、
半導体材料などの切断加工・溝入れ加工に用いられる超
砥粒切断ホイールで、特に、基板がモリブデンの超砥粒
切断ホイールの性能をさらに高める。 【解決手段】超砥粒切断ホイールの基板の露出面の全部
または一部を、クロムめっき、TiNコーティング、D
LCコーティング、CrNコーティング等の硬質被膜に
より被覆する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、光学ガラス、セラミックス、水
晶、磁性材料、半導体材料などの精密切断・溝入れ加工
に用いられる超砥粒切断ホイールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の超砥粒切断ホイールの基台材料は
主として鋼であり、例えば、炭素工具鋼、合金工具鋼及
び高速度鋼が用いられている。また、結合材としては、
熱硬化性樹脂を主成分としたレジンボンド、銅、錫、
鉄、コバルト及びニッケル等の合金を主成分としたメタ
ルボンド、ガラス質等の無機材料を主成分としたビトリ
ファイドボンド、電気メッキ及び化学メッキによって析
出した金属を主成分とした電着ボンド等が用いられてい
る。
【0003】超砥粒切断ホイールがよく用いられるもの
としては、例えば、磁性材料、光学ガラス及びセラミッ
クスの切断加工や溝入れ加工がある。磁気ヘッドのコア
となるフェライトブロックやネオジウム磁石に溝を形成
するのに用いられる場合や、光学ガラスの素材からプリ
ズムを切断して分離するのに用いられる超砥粒切断ホイ
ールとしては、外径がΦ50mm〜Φ300mm、刃部
の厚みが0.1mm〜4.0mm、鋼製基板の外周にレ
ジンボンド、メタルボンド及び電着ボンドでダイヤモン
ド砥粒を固着したものがよく用いられる。
【0004】超砥粒切断ホイールは単刃で使用されるこ
とは少なく、特に、電子部品、光学部品等の量産ライン
においては、同時に多数の切断加工又は溝入れ加工がで
きるように、複数の超砥粒切断ホイールがスライシング
マシンのホイールフランジに組み込まれたものや、また
は、刃先形状の異なった超砥粒ホイールのいくつかの種
類のものをそれぞれ複数個、ホイールフランジに組み込
んで、溝入れ加工と切断加工が同時にできるようにした
ものが多い。上記の組み合わせホイールは、一般的にマ
ルチセットホイールと呼ばれている。
【0005】超砥粒切断ホイールで、磁性材料、光学ガ
ラス、半導体材料及び光学ガラスを加工する際には、高
能率で高精度な加工が要求される。特に加工精度に対す
る要求は厳しく、組み立てられたマルチセットホイール
の単一ピッチ精度、累積ピッチ精度および溝入れ幅精度
はそれぞれ数ミクロンを満足しなければならない。
【0006】しかしながら、高能率加工する際には、大
きな研削応力が発生することにより、超砥粒切断ホイー
ルの基板のひずみが問題となることがしばしば発生す
る。この基台のひずみが大きくなると、超砥粒切断ホイ
ールが蛇行して、加工された工作物の切断面および溝の
直角精度、幅精度及び平面精度などの要求精度を満足で
きなくなる。さらに大きな研削応力を受けると、基台は
より大きなひずみを発生し、工作物のコーナー部に大き
なチッピングも発生し、加工された工作物は不良とな
り、多大の損害を被ることになる。
【0007】また、超砥粒切断ホイールにより切断加工
及び溝入れ加工する際には、超砥粒切断ホイールの基板
と工作物の接触による摩擦熱が発生する場合がある。こ
の摩擦熱は超砥粒層及び基板を熱膨張させるが、ほとん
どの場合、超砥粒層と基板の熱膨張係数が異なるため超
砥粒切断ホイール全体に熱ひずみが発生し、これも加工
精度低下やチッピングの原因となっていた。
【0008】これらの問題点は、切断加工条件及び溝入
れ加工条件がハードである程、換言すれば、高速度送り
かつ高切り込みで、材料除去率の値が大きい程、顕著に
なることはいうまでもない。また特に切り込み深さが大
きい場合、例えば20mm以上の切り込み深さの重切断
加工では基板と工作物が接触する頻度が高くなり、これ
が基板に傷を発生させ、大きな歪みの原因となってい
た。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決するためになされたものである。すなわち、光
学ガラス、セラミックス、水晶、磁性材料、半導体材料
などの切断加工・溝入れ加工に用いられる超砥粒切断ホ
イールの性能をさらに高めることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、この発明は、円盤状のモリブデンからなる基板
の外周に超砥粒を結合材で固着した超砥粒切断ホイール
であって、該基板の露出表面の全部またはその一部が硬
質被膜により被覆されていることを特徴とする超砥粒切
断ホイールである。超砥粒切断ホイールの基板に要求さ
れる物理的特性は、切断加工時に発生する研削応力によ
る変位が小さいこと、すなわち弾性係数の値が大きいこ
とが必要である。また研削熱による変位が小さいこと、
すなわち熱膨張係数の値が小さいことが必要である。お
よび発生した熱を機械本体やフランジよく伝えて熱が部
分的に蓄積されないこと、すなわち熱伝導率の値が大き
いことが必要である。
【0011】これらの点で、モリブデンは調質鋼に比較
し、弾性係数の値が約1.3倍、熱膨張係数の値が約
0.4倍、熱伝導率の値が約2.1倍であり基板材料と
しては極めて優れた材料であり、本発明者らは、特願平
9−139068号にてモリブデン基板切断ホイールを
出願済みである。そして、先の発明の効果を一層高める
ために、モリブデン基板の表面を硬質被膜で被覆して、
基板の耐磨耗性を向上させるとともに摩擦係数を低減す
ることにより、切断精度および加工能率を高められるこ
とに想到し、本出願に至ったものである。ここで硬質被
膜により被覆する基板の部位は、少なくとも基板と工作
物が接触するおそれのある両側面の一部分とし、一般的
には、超砥粒切断ホイールの穴部を除いた基板両面全面
とすれば良い。もちろん基板露出面全体でも良く、加工
目的、加工条件、加工機仕様などにより適宜決定する。
【0012】そして、硬質被膜のひとつは、クロムめっ
きであり、その厚みが1μm〜100μmであることを
特徴とするものである。クロムめっきは、完成した超砥
粒切断ホイール精度を損なうこと無く、容易に被覆でき
るだけでなく、めっきが必要でない部分には、テープ、
絶縁塗料で予めマスキングを施すだけで良く、生産し易
い優れた特長がある。しかも硬さがHv750〜900
と硬く、また摩擦係数も小さいので切断加工時の発熱を
低減し、工作物との接触や切り粉から基板を保護する被
膜としては最適と考えられるものである。被膜の厚み
は、一般的な用途では1μm〜10μmあれば十分目的
を達成できるが、切り粉が硬く、基板が浸食され易い場
合には30μmとし、場合によっては更に厚くする。
【0013】そして、もうひとつの硬質被膜は、TiN
コーティングであり、その厚みが1μm〜50μmであ
ることを特徴とするものである。TiNを形成するに
は、Tiを蒸発源として窒素ガス中にてイオンプレーテ
ィング法等による。TiNコーティングは硬度がHvで
約2000と硬く、耐磨耗性に優れている。上記被膜と
同様に、切断加工時の発熱を低減し、工作物との接触や
切り粉から基板を保護する被膜としては、適当なものの
ひとつと考えられる。被膜の厚みは、一般的な用途では
1μm〜10μmあれば十分目的を達成できるが、工作
物の種類によって、その切り粉が硬く、基板が浸食され
易い場合には50μm程度まで厚くする。
【0014】さらに、もうひとつの硬質被膜は、DLC
(Diamond Like Carbon:ダイヤモ
ンド状炭素薄膜)コーティングであり、その厚みが1μ
m〜10μmであることを特徴とするものである。DL
Cを形成するには、炭化水素ガスをプラズマで分解して
製膜するプラズマCVD法、炭素又は炭化水素イオンを
用いるイオンビーム蒸着法、等の気相合成法が用いられ
る。DLCはヌープ硬度が2000〜10000と非常
に高く、表面平滑性・耐磨耗性に優れており、基板を工
作物との接触および切り粉から保護する被膜として、こ
れもまた適当である。被膜の厚みは、一般的な用途では
1μm〜3μmあれば十分目的を達成できるが、切り粉
が硬く、基板が浸食され易い場合には10μm程度の厚
膜を形成する。
【0015】さらに、もうひとつの硬質被膜は、CrN
(窒化クロム)コーティングであり、その厚みが1μm
〜50μmであることを特徴とするものである。コーテ
ィングの厚みは、2μm〜30μmの範囲であることが
好ましい。CrNコーティングは、最近TiNコーティ
ングに替わる次世代の硬質被膜として注目を集めている
もので、硬度がHv1500〜2500と高硬度で、耐
磨耗性、耐酸化性に優れている。特に、摩擦係数がTi
Nコーティングに比べて約10%以上低く、高周速度
で、工作物や切り粉と接触する基板表面に施す被膜とし
ては極めて優れた特性を有するものである。なおCrN
コーティングはTiNコーティングと同様の方法でコー
ティングすることができる。
【0016】また、結合材は、レジンボンド、メタルボ
ンド、ビトリファイドボンドまたは電着ボンドのいずれ
か、またはこれらの複合結合材であることを特徴とする
ものである。基板と結合材の接合性は良好で、結合材に
ついては何ら制約を受けないので従来から用いられてい
るレジンボンド、メタルボンド、ビトリファイドボンド
または電着ボンドおよびレジン−メタル複合結合材、レ
ジン−ビトリファイド複合結合材が適用できる。
【0017】
【発明の実施の形態】発明実施の形態については実施例
の項で述べる。
【0018】
【実施例】(実施例1)モリブデン製基板で、外径Φ1
44mm、厚み0.7mm、穴径Φ40mmのものを準
備し、これを金型にセッティングした。フェノール樹脂
を主成分とし、銅粉末をフィラーとしたレジンボンド
に、粒度#140(平均粒径107μm)のダイヤモン
ド砥粒を配合し、均一に混合した混合物を金型に充填
し、190℃に加熱し、700Kgf/cm2の圧力で
加圧し、モリブデン基板の外周部にダイヤモンド層を固
着した。このダイヤモンド層をドレッシング機でツルー
イング・ドレッシングして、レジンボンドダイヤモンド
切断ホイールとした。次に、このダイヤモンド切断ホイ
ールのダイヤモンド層および基板穴部を絶縁塗料でマス
キングし、基板両面のみに厚み2μmでクロムめっきを
被覆し、サイズ、Φ150−0.8t−3x−40H、
仕様、SD140−集中度100−Bの本発明のレジン
ボンドダイヤモンド切断ホイールを完成させた。
【0019】(実施例2)モリブデン製基板で、外径Φ
144mm、厚み0.7mm、穴径Φ40mmのものを
準備し、基板表面の全面に厚み2μmのTiNコーティ
ングを施した。これを金型にセッティングし、フェノー
ル樹脂を主成分とし、銅粉末をフィラーとしたレジンボ
ンドに、粒度#140(平均粒径107μm)のダイヤ
モンド砥粒を配合し、均一に混合した混合物を金型に充
填し、190℃に加熱し、700Kgf/cm2の圧力
で加圧し、モリブデン基板の外周部にダイヤモンド層を
固着した。このダイヤモンド層をドレッシング機でツル
ーイング・ドレッシングして、サイズ;Φ150−0.
8t−3x−40H、仕様;SD140−集中度100
−Bの本発明のレジンボンドダイヤモンド切断ホイール
を完成させた。
【0020】(実施例3)モリブデン製基板で、外径Φ
144mm、厚み0.7mm、穴径Φ40mmのものを
準備し、基板表面の全面に厚み2μmのDLCコーティ
ングを施した。これを金型にセッティングし、フェノー
ル樹脂を主成分とし、銅粉末をフィラーとしたレジンボ
ンドに、粒度#140(平均粒径107μm)のダイヤ
モンド砥粒を配合し、均一に混合した混合物を金型に充
填し、190℃に加熱し、700Kgf/cm2の圧力
で加圧し、モリブデン基板の外周部にダイヤモンド層を
固着した。このダイヤモンド層をドレッシング機でツル
ーイング・ドレッシングして、サイズ;Φ150−0.
8t−3x−40H、仕様;SD200−集中度100
−Bの本発明のレジンボンドダイヤモンド切断ホイール
を完成させた。
【0021】(実施例4)モリブデン製基板で、外径Φ
144mm、厚み0.7mm、穴径Φ40mmのものを
準備し、基板表面の全面に厚み2μmのCrNコーティ
ングを施した。これを金型にセッティングし、フェノー
ル樹脂を主成分とし、銅粉末をフィラーとしたレジンボ
ンドに、粒度#140(平均粒径107μm)のダイヤ
モンド砥粒を配合し、均一に混合した混合物を金型に充
填し、190℃に加熱し、700Kgf/cm2の圧力
で加圧し、モリブデン基板の外周部にダイヤモンド層を
固着した。このダイヤモンド層をドレッシング機でツル
ーイング・ドレッシングして、サイズ;Φ150−0.
8t−3x−40H、仕様;SD200−集中度100
−Bの本発明のレジンボンドダイヤモンド切断ホイール
を完成させた。
【0022】第1表は、以上によって得られたこの発明
に係る4種類のレジンボンドダイヤモンド切断ホイー
ル、および従来のレジンボンド切断ホイールのサイズ、
仕様等並びにそれぞれの試験結果を示すものである。
【0023】
【表1】
【0024】
【発明の効果】表1に示す結果より、モリブデン基板製
超砥粒切断ホイールの基板をクロムめっき、TiNコー
ティング、DLCコーティング、CrNコーティングな
どの耐磨耗性に優れ、摩擦係数の小さな硬質被膜により
被覆を施した、実施例1〜4は、被覆無しのモリブデン
基板(従来例1)よりも研削抵抗が低く、また工作物の
厚みのバラツキ及びチッピングも小さい。また、超硬合
金基板(比較例2)と比較しても、同様に研削抵抗が低
く、工作物の厚みのバラツキ及びチッピングも小さい。
これは被覆の効果だけでなく、モリブデン基板の比重
は、超硬合金基板の比重の約65%と軽量であることが
影響しているものと思われる。このように、硬質被膜に
より被覆することにより、工作物が基板接触しても発熱
が低減されるので切断精度が低下せず、また切り粉の浸
食作用から基板を保護して歪みを発生させない優れた効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例の斜視図
【図2】一実施例の断面図
【図3】一実施例の部分断面模式図
【符号の説明】
1 モリブデン基板 2 超砥粒層 3 超砥粒切断ホイール 4 硬質被膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3C063 AA02 AB03 BA02 BB02 BC02 BC03 BC05 BG01 BG07 BG24 CC12 EE15 EE16 EE31

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】円盤状のモリブデンからなる基板の外周に
    超砥粒を結合材で固着した超砥粒切断ホイールであっ
    て、 該基板の露出表面の全部またはその一部が硬質被膜によ
    り被覆されていることを特徴とする超砥粒切断ホイー
    ル。
  2. 【請求項2】上記の硬質被膜は、クロムめっきであり、
    その厚みが1μm〜30μmであることを特徴とする請
    求項1記載の超砥粒切断ホイール。
  3. 【請求項3】上記の硬質被膜は、TiNコーティングで
    あり、その厚みが1μm〜50μmであることを特徴と
    する請求項1記載の超砥粒切断ホイール。
  4. 【請求項4】上記の硬質被膜は、DLCコーティングで
    あり、その厚みが1μm〜10μmであることを特徴と
    する請求項1記載の超砥粒切断ホイール。
  5. 【請求項5】上記の硬質被膜は、CrNコーティングで
    あり、その厚みが1μm〜50μmであることを特徴と
    する請求項1記載の超砥粒切断ホイール。
  6. 【請求項6】上記の結合材は、レジンボンド、メタルボ
    ンド、ビトリファイドボンドまたは電着ボンドのいずれ
    かひとつ、またはこれらの複合ボンドであることを特徴
    とする請求項1、2、3、4または5記載の超砥粒切断
    ホイール。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015131216A1 (de) 2014-03-06 2015-09-11 Reger Wilfried Sägeblatt
JPWO2017145455A1 (ja) * 2016-02-23 2018-03-01 株式会社アライドマテリアル 超砥粒ホイール

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AT515691A4 (de) * 2014-03-06 2015-11-15 Reger Wilfried Sägeblatt
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