JP2003285273A - 切断用ホイール - Google Patents

切断用ホイール

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JP2003285273A
JP2003285273A JP2002092022A JP2002092022A JP2003285273A JP 2003285273 A JP2003285273 A JP 2003285273A JP 2002092022 A JP2002092022 A JP 2002092022A JP 2002092022 A JP2002092022 A JP 2002092022A JP 2003285273 A JP2003285273 A JP 2003285273A
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JP
Japan
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substrate
cutting
groove
outer peripheral
board
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JP2002092022A
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English (en)
Inventor
Kazuto Soma
和人 相馬
Naoki Toge
直樹 峠
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Noritake Co Ltd
Noritake Super Abrasive Co Ltd
Original Assignee
Noritake Co Ltd
Noritake Super Abrasive Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄刃の切断用ホイールにおいて、切断時の切
粉の排出性を高めるとともに、基板の横振れを低減す
る。 【解決手段】 円盤状基板11の外周部の厚さが外周端
面に向かって減少する傾斜面を両面に形成した基板11
の外周部に砥粒を電着により固着させた砥材層13を形
成した切断用ホイール10の、砥材層13の内周端に連
続して基板周方向の溝14を形成することにより、切断
時に発生した切粉は溝14によって外部に運ばれ、切断
溝から効率よく排出することができる。切断溝に切粉が
詰まることがなくなるので、良好な切れ味が維持できる
とともに、切粉の詰まりが原因による基板11の横振れ
が生じなくなり、加工品質が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラスやセラミッ
クスなどの硬脆性材料の切断加工に用いられる電着ホイ
ールに関する。
【0002】
【従来の技術】ガラスやセラミックスなどの硬脆性材料
の切断加工用に、薄肉の円盤状基板の外周部に電着によ
りダイヤモンド砥粒やcBN砥粒などの超砥粒を固着し
た砥材層を形成した切断用ホイールが用いられている。
このような切断用ホイールにおいて、被切断材の材料歩
留りを高くするために、刃先部および基板はできるだけ
薄肉のものが用いられ、基板の厚さは0.2mm程度ま
で製作可能とされている。かかる薄肉の基板において
は、機械的強度を確保し、切断時の被切断材、切粉との
摩擦などによる変形を防止する機能に優れた基板である
ことが要求される。
【0003】このような基板として、鉄系合金製や超硬
合金製の基板が用いられているが、鉄系合金製の基板で
は剛性が不足し、斜断や蛇行が生じやすく、高い切断精
度が得られないという問題があることから、近年は超硬
合金製の基板が主に用いられている。この超硬合金製の
基板に対しても、比重が大きいことによる問題、たとえ
ば、切断機械に多数個の砥石をセットして切断する場
合、砥石の総重量が大となり、スピンドルが撓むために
切断精度不良が発生し、また、切断機械の剛性が不足し
て、異常振動が発生し、モータの過負荷やスピンドル部
の損傷が生じるという問題や、ヤング率が高いことによ
る問題、たとえば、切断時の応力変化や振動に対する緩
衝作用が低く、切断時にチッピングが発生しやすいとい
う問題に対処して、比重とヤング率を低くした超硬合金
製の基板を使用することが本出願人により提案されてい
る(特願2001−226550参照)。
【0004】他方、刃先部の形状に関して、基板の外周
端面と側面との境界の稜部が直角をなしていることか
ら、外周端面が被切断材に与える衝撃が大きくチッピン
グが生じやすい、砥粒層が摩耗しやすい、切断精度がよ
くない、という難点があり、これらを改良するものとし
て、実開昭64−4564号公報や実開昭64−428
58号公報に記載のような、基板の外周部をナイフエッ
ジ状や台形に形成した切断用ホイールが提案されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のように基板の外
周部をナイフエッジ状や台形に形成することにより、切
断時の衝撃を小さくしてチッピングを減少させることが
できる、切断精度が向上する、寿命が長くなる、などの
効果を奏することができるとされている。しかし、この
ような切断用ホイールであっても、高速切断を行おうと
すると、切断溝から切粉を排出することができず、切断
抵抗が高くなるとともに、基板を側方から押す力が大き
くなる。これによって、基板に横振れが生じ、加工上部
で切断溝が広がったり、切断面に送りマークが残ったり
して、加工品質を著しく低下させる、という問題があ
る。
【0006】切粉の排出性を高めるために、基板外周端
面にスリットを基板半径方向に放射状に形成することも
できる。しかし、このようなスリットを形成したとして
も、切粉の排出は改善されるものの、被切断材への衝撃
は大きくなり、表面にチッピングが生じやすくなる。ま
た、スリットを形成することによって、各セグメント間
に段差が生じやすくなり、このため横振れが大きくなっ
て被切断材を切り離すときに欠けが発生しやすくなる、
という問題がある。
【0007】本発明が解決すべき課題は、基板の外周部
をナイフエッジ状や台形に形成した薄刃の切断用ホイー
ルにおいて、切断時の切粉の排出性を高めるとともに、
基板の横振れを低減することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、円盤状基板の
外周部の厚さが外周端面に向かって減少する傾斜面を両
面に形成した基板の外周部に砥粒を電着により固着させ
た砥材層を形成した切断用ホイールであって、前記砥材
層の内周端に連続して基板周方向の溝を形成したことを
特徴とする。
【0009】砥材層の内周端に連続して基板周方向の溝
を形成することにより、切断時に発生した切粉はこの溝
によって外部に運ばれ、切断溝から効率よく排出するこ
とができる。切断溝に切粉が詰まることがなくなるの
で、良好な切れ味が維持できるとともに、切粉の詰まり
が原因による基板の横振れが生じなくなり、加工品質が
向上する。この溝は基板の両面に同一の寸法形状で形成
するのが最良であるが、基板の面によって多少の寸法形
状の相違があっても実用上は差し支えない。また、基板
の一方の面のみに溝を形成しても、溝のない従来の切断
用ホイールに比べると切粉の排出は良くなる。
【0010】前記切粉排出用の溝の幅は、0.1mm〜
(基板の外径D)/5mmの範囲が好ましく、深さは、
両面形成の場合は0.1mm〜(基板の厚さT)/3m
mの範囲とし、片面形成の場合は0.1mm〜2T/3
mmの範囲とするのが好ましい。溝の幅が0.1mmよ
り小さく深さが0.1mmより浅いと切粉の排出が不充
分となり、溝の幅がD/5mmより大きいか、溝形成箇
所の基板の残厚がT/3より薄くなるとと基板の剛性が
低下して基板の横振れが増加する。
【0011】ここで、基板の外径Dに対する厚さTが3
D/1000〜6D/1000の範囲で、前記基板両面
の傾斜面のなす角度が45度〜120度の基板を用いた
切断用ホイールに本発明を適用したときに、本発明の効
果を最大に発揮することができる。
【0012】ガラスやセラミックスなどの硬脆性材料の
切断加工に用いられる電着ホイールとしては、一般に基
板の外径Dが75〜600mmの範囲のホイールが使用
される。基板の厚さTは被切断材の材質、寸法や基板の
外径Dによって変わるが、基板の外径Dに対する比が上
記の範囲内であれば、基板の剛性を損なうこともなく、
基板の横振れを低減することができ、また硬脆性材料に
欠けや割れなどの不具合を発生させない。基板の厚さT
が3D/1000よりも薄いと基板の剛性が低くなり、
回転中の横振れが大きくなり、6D/1000より厚い
と切断代が大きくなることでホイールの切断負荷が大き
くなり、硬脆性材料に欠けや割れなどの不具合を発生す
る。
【0013】また、前記基板両面の傾斜面のなす角度が
45度より小さいと、角度が鋭角であるため切断中に斜
断が発生することとなり、120度より大きいと、基板
の外周面と側面との境界の稜部が直角である場合と同様
にチッピングが発生することとなる。
【0014】さらに、基板の内部応力を最適化すること
により、切断時の基板の動的振れを小さくすることがで
きる。たとえば基板の材質がSKS5(合金工具鋼)の
場合、素材を所定の寸法形状に加工し、これを焼き入
れ、焼き戻しの熱処理を行った後、表面を研磨仕上げし
て電着ホイール用基板を得る。このとき、基板の平坦度
を高めるためにプレスをかけながら焼き戻しを行うが、
基板外周部と内周部の冷却速度に差が生じ、外周部が内
周部に対して相対的に早く冷却される。この結果、冷却
後の基板には、内周部に対して外周部に引張りの内部応
力が形成される。この状態は、内周部に対し外周部が伸
びた状態であり、基板を回転させると外周部がさらに円
周方向に伸ばされるため、基板の横振れが生じることに
なる。
【0015】そこで、内周部に引張りの内部応力をあら
たに付加することによって、外周部と内周部の内部応力
が使用するホイール回転数に対して最適化される。内部
応力の調整は、たとえば楕円状のハンマーを用い、基板
側面の円周方向に同じ半径で複数箇所を表裏から同じ箇
所に同じ荷重を衝撃的に加えて引張り応力を形成させる
ことにより行うことができる。
【0016】この内部応力のバランスは、フランジで基
板を拘束し、外周から15〜30mm内側の1点または
180度離れた2点で質量5〜10kgを基板厚さ方向
に加え、90度離れた点の偏倚量を測定することにより
定量的に判断することができる。質量を加えた方向と同
一方向を−(マイナス)、その逆方向を+(プラス)と
して、偏倚量が+0.1〜−1.0mmになるように設
定することにより、基板の動的振れは顕著に小さくな
る。図3は偏倚量と基板の動的振れの大きさとの関係を
示すグラフであり、偏倚量が+0.1mmよりさらにプ
ラス側であると、回転中に外周部に作用する遠心力によ
り内部応力のバランスが崩れてしまい、大きな基板の横
振れを発生する。偏倚量が−1.0mmよりさらにマイ
ナス側の場合は、基板自体に反りが出やすく、切り込み
方向の加工精度が悪くなる。偏倚量が+0.1〜−1.
0mmの範囲になるようにするには、たとえば楕円状の
ハンマーを用い、基板側面の円周方向に同じ半径で複数
箇所を表裏から同じ箇所に同じ加重を衝撃的に加えて、
引張り応力を形成させる方法で調整することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施形態における
切断用ホイールを示す斜視図であり、図2は外周部の拡
大断面図である。ホイール10は、円盤状の基板11の
外周部に、厚さが外周端面に向かって減少する傾斜面1
2を両面に形成し、外周先端面に丸みを付け、この外周
部に砥材層13を形成したものである。
【0018】ホイール10の外径は560mm、基板1
1の材質はSKS5、厚さは2.8mmである。基板外
周部の傾斜面12のなす角度θは60度、外周先端面の
丸みの半径は1mmである。砥材層13の幅は3mmで
あり、粒度#80/100のダイヤモンド砥粒dを電着
により固着させている。砥材層13の内周側には、砥材
層の内周端に連続して基板周方向の溝14を形成してい
る。溝の幅は1.0mm、深さは0.3mmである。
【0019】このホイール10では、基板11をフラン
ジで拘束し、外周から20mm内側の1点で質量7kg
を基板厚さ方向に加えたときの、90度離れた点の偏倚
量が−0.2となるように設定している。
【0020】上記のように、基板外周部に傾斜面12を
形成し、外周先端面に丸みを付けることにより、切断時
の衝撃を小さくしてチッピングを減少させることができ
るとともに、砥材層の内周側に切粉排出用の溝を形成す
ることにより、切断時に発生した切粉を効率よく排出す
ることができ、良好な切れ味が維持できるとともに、切
粉の詰まりが原因による基板の横振れが生じなくなり、
加工品質が向上する。
【0021】〔試験例〕本実施形態のホイール10(発
明品)と、ホイール10と同じ寸法、同じ砥粒で外周部
形状を実開昭64−42858号公報記載のホイールと
同じとしたホイール(比較品、偏倚量は+0.4)につ
いて、下記の条件で切断加工試験を行った。 試験条件 工作機械:門型切断機 被切断材:Al,SiO,MgOからなる直径
80mmのセラミックス成形体を10℃で仮焼成したも
の 回転速度:2000min−1、2300min−1
2600 min−1 切り込み量:1パスで直径80mmの被切断材を切断 送り速度:7500mm/min、9000mm/mi
【0022】試験結果を図4に示す。図4は各回転速度
におけるホイールの動的振れを示す。図4からわかるよ
うに、比較品は回転数を増大すると動的振れが非常に大
きくなるが、発明品は回転数を変化させても動的振れに
大きな変化はなく、比較品に比べて安定して低い動的振
れを示した。切断精度は、比較品は振れにより切断上部
の切り溝の幅が広がり精度が悪くなったのに対し、発明
品では振れが小さく切断精度も良好であった。さらに比
較品のホイールで切断した面にはソーマークといわれる
微小な段差が見られたのに対し、発明品での切断面には
ソーマークの発生は見られなかった。
【0023】
【発明の効果】薄刃切断ホイールの砥材層の内周端に連
続して基板周方向の溝を形成することにより、切断時に
発生した切粉はこの溝によって外部に運ばれ、切断溝か
ら効率よく排出することができる。切断溝に切粉が詰ま
ることがなくなるので、良好な切れ味が維持できるとと
もに、切粉の詰まりが原因による基板の横振れが生じな
くなり、加工品質が向上する。上記の効果は、基板の外
径Dに対する厚さが3D/1000〜6D/1000の
範囲で、基板両面の傾斜面のなす角度が45度〜120
度の基板を用いたときに最大に発揮される。また、基板
の内部応力を最適化することにより、切断時の基板の動
的振れを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態における切断用ホイールを
示す斜視図である。
【図2】 図1のホイールの外周部の拡大断面図であ
る。
【図3】 偏倚量と基板の動的振れの大きさとの関係を
示すグラフである。
【図4】 切断加工試験の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
10 ホイール 11 基板 12 傾斜面 13 砥材層 14 溝 d ダイヤモンド砥粒 θ 傾斜面のなす角度
フロントページの続き (72)発明者 峠 直樹 愛知県津島市神守町字二ノ割16番地の1 ノリタケダイヤ株式会社名古屋工場内 Fターム(参考) 3C063 AA02 AB03 BA02 BB02 BC02 BG01 BG03 BG07 EE31 FF11 FF20 FF23 3C069 AA01 BA04 BB01 BB02 BC02 CA03 CA12 DA07 EA01 EA02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円盤状基板の外周部の厚さが外周端面に
    向かって減少する傾斜面を両面に形成した基板の外周部
    に砥粒を電着により固着させた砥材層を形成した切断用
    ホイールであって、前記砥材層の内周端に連続して基板
    周方向の溝を形成した切断用ホイール。
  2. 【請求項2】 前記溝が前記基板の両面に形成されてお
    り、同溝の幅が0.1mm〜(基板の外径D)/5mm
    の範囲であり、深さが0.1mm〜(基板の厚さT)/
    3mmの範囲である請求項1記載の切断用ホイール。
  3. 【請求項3】 前記基板の外径Dに対する厚さTが3D
    /1000〜6D/1000の範囲であり、前記基板両
    面の傾斜面のなす角度が45度〜120度の範囲である
    請求項1記載の切断用ホイール。
JP2002092022A 2002-03-28 2002-03-28 切断用ホイール Pending JP2003285273A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006026809A (ja) * 2004-07-16 2006-02-02 Asahi Diamond Industrial Co Ltd 切断用超砥粒工具
JP2009039919A (ja) * 2007-08-08 2009-02-26 Disco Abrasive Syst Ltd ハブブレード
CN101829959A (zh) * 2010-04-10 2010-09-15 广东奔朗新材料股份有限公司 用于瓷砖磨槽的金刚石砂轮及瓷砖磨槽的加工方法
JP2020082277A (ja) * 2018-11-27 2020-06-04 株式会社アライドマテリアル 超砥粒ホイール

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