JP2006255800A - ブレード保持体 - Google Patents

Abstract

【課題】 精密切削装置の回転軸に薄刃ブレードを装着する際に、薄刃ブレードとフランジとの間に介装されることにより、薄刃ブレードの安定的な保持を可能とするブレード保持体を提供する。
【解決手段】 リング状の薄刃ブレード５と、薄刃ブレード５を挟持しつつ回転軸４に固定するフランジ６との間に介装されるブレード保持体１であって、超硬合金あるいはサーメットで形成されるとともに、その厚さＴ１が０．３ｍｍ以下のリング状に形成されている。また、このブレード保持体１は、薄刃ブレード５とフランジ６とに密着する側面１ａの表面粗さが３μｍ以下とされている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、例えば電子材料や半導体製品などの精密切断や溝切り加工に用いられる薄刃ブレードを精密切削装置の回転軸に装着する際に、薄刃ブレードを挟持しつつ回転軸に固定するフランジと薄刃ブレードとの間に介装されて、薄刃ブレードを安定的に保持するブレード保持体に関する。

従来、電子材料や半導体製品等（被削材）の精密切断や溝切り加工には、リング状薄板の少なくとも外周縁に例えばダイヤモンド砥粒などを結合材で固結させた薄刃ブレードが使用されている。近年、被削材の精密切断や溝切り加工では、狭ピッチで切削を行うことが求められる場合が多々あり、この種の精密切断や溝切り加工に使用される薄刃ブレードは、その厚さが２０〜３０μｍのものまで使用されている。このように非常に薄肉化した薄刃ブレードを軸線回りに高速回転させて被削材の精密切削を行う装置には、ダイサー等の精密切削装置が用いられている。この精密切削装置には、例えばモータなどの回転駆動手段に接続されて軸線回りに高速回転可能とされた回転軸が設けられており、この回転軸にリング状の薄刃ブレードが環装されて固定されることにより、薄刃ブレードの高速回転が可能とされている。

一般に、回転軸への薄刃ブレードの固定には、リング状で略皿状に形成された２つのフランジが用いられており、薄刃ブレードの軸線に直交する両側面がフランジによって挟持され、このフランジが回転軸に締結可能とされていることによって、薄刃ブレードが回転軸に固定される。薄刃ブレードを挟持固定する２つのフランジには、外周に軸線に直交する環状の平面が設けられており、２つのフランジは、この平面が薄刃ブレードを間にして対向するように回転軸に環装され、各平面が薄刃ブレードの両側面に面接触されつつ押圧されることによって、薄刃ブレードを挟持可能とされている。このように回転軸に固定された薄刃ブレードは、軸線に直交する中心線が被削材の表面に直交した状態で高速回転される。また、この薄刃ブレードは、被削材に対して軸線方向を保ちつつ相対移動されて外周縁が被削材に接触されつつ送り込まれ、さらに、軸線直交方向に所定の送り速度で相対移動されることによって、被削材を真直ぐに切削可能とされる（例えば、特許文献１参照。）。
特開平８−６６８５９号公報

しかしながら、上記の回転軸への薄刃ブレードの固定は、２つのフランジのみで行われており、このとき、薄刃ブレードの側面に対してフランジの外周に形成された軸線に直交する平面のみが面接触されて挟持される。このため、両フランジを締め付け、薄刃ブレードを挟持するときの力が薄刃ブレードの側面に局所的に作用することとなり、フランジの締め付けによって、薄刃ブレードが曲がったり、ひだ状に波うったりしてしまうという問題があった。

このように、曲がった薄刃ブレードを用いて精密切削加工を行った場合には、被削材を真直ぐに切削することができないばかりか、バリの発生やチッピングの増加を招くという問題があった。また、例えば溝切り加工では、切削により画成される柱部分に曲がった薄刃ブレードの側面が当接して柱部分が折れてしまい、被削材が不良品とされるという問題があった。

さらに、曲がった薄刃ブレードを用いた場合には、摩擦接触されて被削材を切削する薄刃ブレードへの負荷が大きくなるため、薄刃ブレードが損耗されやすく、早い段階で薄刃ブレードの切削能力が低下してしまうという問題があった。この場合には、薄刃ブレードの交換頻度が多くなるため、経済性に問題が生じた。

また、２つのフランジで薄刃ブレードを挟持する場合には、薄刃ブレードの側面と面接触するフランジの平面が小面積であるため、単位面積あたりの力が大きく必要となる。例えば切削作業中に薄刃ブレードが被削材から大きな反力を受けて周方向にスリップしたりする場合もあるが、このような場合、薄刃ブレードは、小面積で且つ大きな力で挟持されている挟持部分で大きく損傷されてしまうという問題があった。

本発明は、上記事情を鑑み、精密切削装置の回転軸に薄刃ブレードを装着する際に、薄刃ブレードとフランジとの間に介装されることにより、薄刃ブレードの安定的な保持を可能とするブレード保持体を提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明のブレード保持体は、リング状の薄刃ブレードと、該薄刃ブレードを挟持しつつ回転軸に固定するフランジとの間に介装されるブレード保持体であって、超硬合金あるいはサーメットで形成されるとともに、その厚さが０．３ｍｍ以下のリング状に形成されている。

また、本発明のブレード保持体は、前記薄刃ブレードとフランジとに密着する側面の表面粗さが３μｍ以下とされていることが望ましい。

本発明のブレード保持体によれば、リング状に形成されたブレード保持体が薄刃ブレードとフランジとの間に介装されることによって、ブレード保持体の軸線に直交する側面を薄刃ブレードの軸線に直交する側面に面接触させることができる。また、超硬合金あるいはサーメットで形成されていることにより、ブレード保持体を剛性に優れたものとすることができる。これにより、フランジの挟持力を薄刃ブレードと面接触されるブレード保持体の側面全体で確実に伝達させることができるため、フランジのみで薄刃ブレードを挟持する場合と比較して、単位面積あたりの挟持力を小さくした状態で薄刃ブレードを保持することが可能となる。

また、ブレード保持体が高剛性とされているため、フランジの挟持力によってブレード保持体が変形することを防止でき、薄刃ブレードに曲げ変形を生じさせることなく保持させることができる。さらに、薄刃ブレードが高剛性材で保持されることによって、切削中の薄刃ブレードが曲がり変形を生じることを防止できる。

さらに、本発明のブレード保持体によれば、その厚さが０．３ｍｍ以下とされていることによって、フランジの挟持力を確実に薄刃ブレードに伝達させることが可能となるうえ、ブレード保持体の自重を小さくすることができるため、回転軸の回転を阻害することなく、薄刃ブレードを保持させることが可能となる。

また、本発明のブレード保持体によれば、薄刃ブレードとフランジとに密着する側面の表面粗さが３μｍ以下とされているとともに、単位面積あたりの挟持力を小さくした状態で薄刃ブレードを保持することができるため、切削時に薄刃ブレードが被削材から大きな反力を受けた場合においても薄刃ブレードをブレード保持体の間で外周方向に滑させて逃がすことができる。これにより、薄刃ブレードが大きく損傷されることを防止できる。

よって、本発明のブレード保持体によれば、薄刃ブレードの軸線に直交する中心線を確実に真直ぐにして、薄刃ブレードを回転軸に固定することができるため、被削材の切削精度を向上させることができる。また、薄刃ブレードを真直ぐに固定することができることによって、切削時の薄刃ブレードに生じる切削負荷を低減させることができ、薄刃ブレードの長寿命化を図ることが可能となる。

以下、図１から図３を参照し、本発明の一実施形態に係るブレード保持体１について説明する。

本実施形態のブレード保持体１は、図１から図２に示すように、例えば炭化タングステンを、コバルトを結合材として焼結した超硬合金材料もしくは、例えば炭化チタンや炭窒化チタンなどのチタン化合物をニッケルやコバルトなどで結合したサーメット材料で形成されたリング状のものである。これにより、このブレード保持体１は、ヤング率が５００ＧａＰ以上で、且つ硬さがＨＲＡ（ロックウェル硬さ）８０以上、さらに、破壊靭性値が６．０ＭＮ／ｍ（３／２）以上のものとされている。また、ブレード保持体１は、軸線Ｏ１方向の厚さＴ１が０．３ｍｍ以下とされているとともに、軸線Ｏ１に直交する側面１ａの表面粗さが３μｍ以下とされている。ここで、表面粗さとは、ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に示された基準長さ毎の最低谷底から最大山頂までの高さで表される表面粗さ（Ｒｙ）を意味するものである。また、ブレード保持体１の内外径は、後述する回転軸４の径や薄刃ブレード５の径により適宜設定されるものである。

図３は、被削材２の精密切断または溝切り加工に用いられる精密切削装置３を示したものであり、図示せぬ駆動手段に接続されて軸線Ｏ２回りに回転可能とされた円柱棒状の回転軸４が備えられている。この回転軸４は、先端４ａから駆動手段に接続される側に向けた一部の外面４ｂに螺刻が施され、この螺刻部分がネジ部４ｃとされている。また、この回転軸４には、１つのリング状薄板の薄刃ブレード５と、薄刃ブレード５を挟む２つのブレード保持体１と、薄刃ブレード５とブレード保持体１とを挟む２つのリング状で略皿状のフランジ６とが環装されている。ここで、薄刃ブレード５は、例えば電鋳薄刃ブレードのように、少なくとも外周縁５ａに例えばダイヤモンド砥粒を結合材で固結させた砥粒層が形成されたものである。また、フランジ６には、外周側に軸線Ｏ２と直交する環状の平面６ａが形成されている。

回転軸４に薄刃ブレード５を装着する際には、１つのフランジ６が、外周側に形成された平面６ａを回転軸４の先端４ａ側に向けた状態で、内孔が回転軸４のネジ部４ｃに螺合されることにより固定される。ついで、一方のブレード保持体１、薄刃ブレード５、他方のブレード保持体１の順に、それぞれの内孔が回転軸４に挿通されて環装される。さらに、残ったフランジ６を、外周側に形成された平面６ａが先行して取り付けられたフランジ６の平面６ａと対向するように、内孔に回転軸４を挿通し環装する。最後に、回転軸４の先端４ａ側にナット７を取り付け、例えば２〜４Ｎｍ程度のトルクで締め付けを行う。これにより、薄刃ブレード５と２つのブレード保持体１とが両フランジ６の平面６ａで挟持される。

このように薄刃ブレード５が精密切削装置３の回転軸４に固定された状態で、駆動手段を駆動し薄刃ブレード５を高速回転させる。また、軸線Ｏ２方向を保ちつつ回転軸４と被削材２とを相対移動させて、回転された薄刃ブレード５の刃先５ａを被削材２に接触させつつ切り込ませる。予め定められた切り込み深さで薄刃ブレード５が被削材２に切り込まれた段階で、回転軸４と被削材２とを予め定められた送り速度で軸線Ｏ２直交方向に相対移動させ、これにより、被削材２が切削される。

ここで、ブレード保持体１の軸線Ｏ１に直交する側面１ａと薄刃ブレード５の側面５ｂとが面接触されているため、フランジ６からの挟持力がブレード保持体１の側面１ａ全体で均一に分散されて薄刃ブレード５が保持される。よって、薄刃ブレード５は、ブレード保持体１と面接触する大きな面積に挟持力が作用され、変形を生じることなく回転軸４に固定される。また、ブレード保持体１が超硬合金もしくはサーメットで形成されているため、その剛性が非常に高いものとされており、厚さ寸法Ｔ１が０．３ｍｍ以下で形成されたブレード保持体１は、フランジ６で挟持されても変形を生じることのないものとされ、その挟持力を確実に薄刃ブレード５に伝達可能とされている。さらに、ブレード保持体１は、厚さ寸法Ｔ１が０．３ｍｍ以下で形成されていることにより、自重が小さなものとされ、回転軸４を駆動させた際に、例えば回転駆動に大きな負荷が生じることや、高速回転時に回転軸４のブレを生じさせるなど、回転駆動に支障をきたす恐れがないものとされている。

また、高速回転され、被削材２に切り込まれた薄刃ブレード５は、ブレード保持体１により保持されることで、被削材２の切削時に曲がり変形を生じることなく真直ぐに切削可能とされている。さらに、薄刃ブレード５がブレード保持体１で保持されることで、薄刃ブレード５と被削材２との切削抵抗が低減され、回転軸４を駆動させる電力負荷を低い状態に保つことが可能とされている。

したがって、上記のブレード保持体１によれば、精密切削装置３の回転軸４に薄刃ブレード５を装着する際に、薄刃ブレード５とフランジ６との間に介装されることで、フランジ６の挟持力を薄刃ブレード５と面接触する大きな面積で伝達することができる。これにより、挟持される際に、薄刃ブレード５に変形が生じることを防止することができ、且つ高速回転されて切削に供される際にも、薄刃ブレード５の変形を防止することができる。このため、薄刃ブレード５の直進性が向上され、バリやチッピングを生じさせることなく、被削材２を確実に真直ぐに切削することが可能となる。また、これに伴い、薄刃ブレード５と被削材２との切削抵抗が低減され、回転軸４を駆動させる電力負荷が低い状態で切削を行うことが可能となる。

さらに、ブレード保持体１は、厚さ寸法Ｔ１が０．３ｍｍ以下で形成されていることにより、その自重が小さなものとされており、これにより、回転軸４を駆動させた際に、例えば回転駆動に大きな負荷が生じることや、高速回転時に回転軸４のブレを生じさせるなど、回転駆動に支障をきたす恐れがないものとすることができる。また、厚さ寸法Ｔ１が０．３ｍｍ以下で形成された薄いブレード保持体１においても、超硬合金もしくはサーメットで形成されていることにより、その剛性を非常に高いものとすることができる。このため、フランジ６の平面６ａとの小さな接触面積で挟持力が付加された場合においても変形を生じることがなく、その挟持力を確実に薄刃ブレード５に伝達することが可能となる。

さらに、ブレード保持体１は、その側面１ａの表面粗さ（Ｒｙ）が３μｍとされていることによって、切削作業中に薄刃ブレード５が被削材２から予期せぬ大きな反力を受けた場合においても薄刃ブレード５をブレード保持体１の間で外周方向に滑させて逃がすことができる。これにより、薄刃ブレード５が大きく損傷されることを回避することが可能となる。

なお、本発明は、上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、精密切削装置３の回転軸４に、１つの薄刃ブレード５を固定して被削材２の切削を行うものとしたが、この限りではなく、回転軸４に複数の薄刃ブレード５を取り付けて、回転軸４を駆動し、薄刃ブレード５と被削材２とを相対移動させることで、同時に複数条の切断もしくは溝切り加工するものとされてもよいものである。このとき、複数の薄刃ブレード５は、それぞれがブレード保持体１により保持され、各ブレード保持体１は、薄刃ブレード５にフランジ６の挟持力を伝達して薄刃ブレード５を回転軸４に固定する役割に加え、切断もしくは溝切りのピッチを確保するためのスペーサとしての役割をも担うものとされる。また、フランジ６と薄刃ブレード５およびブレード保持体１は、回転軸４に形成されたネジ部４ｃにナット７が螺合されることによって挟持力が付与され、回転軸４に固定されるものとしたが、薄刃ブレード５がブレード保持体１に挟まれて保持されればよいものであるため、薄刃ブレード５を保持するブレード保持体１への力の付与方法が特に限定されるものではない。

以下に本発明の実施例１を図１から図５を参照して具体的に説明する。但し、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

本実施例は、例えば超音波診断装置に備えられる発振子用複合材（被削材）２の溝切り加工を行った一例を示すものである。この発振子用複合材２は、図４から図５に示すように、長さＬが１００ｍｍ、幅Ｗが２０ｍｍ、厚さＨが２．０ｍｍの矩形薄板状を呈しており、セラミックまたはゴムのバッキング２ａに、エポキシ樹脂２ｂ、ポリイミド樹脂２ｃ、銅配線２ｄ、エポキシ樹脂２ｅ、ＰＺＴ（圧電セラミック）２ｆ、エポキシ樹脂２ｇ、ポリイミド樹脂２ｈがこの順に積層されて形成されたものである。本実施例では、この発振子用複合材２に、薄刃ブレード５によって幅（薄刃ブレード５の厚さＴ２）Ｔ２が３０μｍで、切り込み深さＢが１．０ｍｍの溝８と、幅Ｔ２が４０μｍで、切り込み深さＢが１．５ｍｍの溝８とを複数条で形成する。また、それぞれの溝８の間隔Ｐを０．３ｍｍとして加工を行う。本実施例は、図３に示すように、ブレード保持体１を用いて薄刃ブレード５を回転軸４に固定した場合と、ブレード保持体１を用いずにフランジ６のみで薄刃ブレード５を回転軸４に固定した場合とによる加工の状態比較を行って、ブレード保持体１の優位性を明らかにするものである。

はじめに、使用したブレード保持体１について説明する。
本実施例で使用したブレード保持体１は、外径５０ｍｍ、内径４０ｍｍのリング状に形成され、厚さＴ１が０．２ｍｍとされている。また、薄刃ブレード５とフランジ６とに密着する側面１ａの表面粗さ（Ｒｙ）が３μｍとされている。

ついで、使用した薄刃ブレード５およびフランジ６について説明する。
薄刃ブレード５は、外径５２ｍｍ、内径４０ｍｍのリング状に形成されており、厚さＴ２が３０μｍと４０μｍの２種類を用いている。また、それぞれの薄刃ブレード５は、粒度１５００のダイヤモンド砥粒をニッケルなどの金属めっき相に分散させつつ電着させることによって形成した砥粒層を備えるものである。
また、薄刃ブレード５およびブレード保持体１を挟持するフランジ６は、外径４９．２ｍｍとされている。

ついで、発振子用複合材２の溝切り加工条件について説明する。
図３に示すような精密切削装置（株式会社東京精密製ダイサー）３を使用し、ここでは、薄刃ブレード５を環装した回転軸４の回転数を３５０００ＲＰＭとし、発振子用複合材２に対する送り速度（回転軸４の水平移動速度）を５．０ｍｍ／ｓｅｃとしている。また、切り込み深さＢを、厚さＴ２が３０μｍの薄刃ブレード５では１．０ｍｍ、厚さＴ２が４０μｍの薄刃ブレード５では１．５ｍｍとしている。さらに、切削時には、０．５ｌ／ｍｉｎで冷却水の供給を行っている。

ついで、評価方法について説明する。
厚さＴ２が３０μｍと４０μｍの薄刃ブレード５を用い、切り込み深さＢを１．０ｍｍと１．５ｍｍとして発振子用複合材２を切り込み、ブレード保持体１を用いた場合とフランジ６のみで薄刃ブレード５を固定した場合とにおける溝切り加工後の発振子用複合材２を観察する。この観察により、溝切り加工で画成される柱部２ｉの折れやバリの発生の有無を確認し、これら不具合の有無によって評価を行う。また、厚さＴ２が３０μｍの薄刃ブレード５を用いた場合では、柱部２ｉの折れ、バリの発生の有無に加え、薄刃ブレード５の破損が生じる限界加工ライン数を確認しその比較を行なっている。

ついで、上記の加工条件等で発振子用複合材２の溝切り加工を行った結果を、表１および表２に示す。

表１は、厚さＴ２が３０μｍの薄刃ブレード５を用いて発振子用複合材２の溝切り加工を行った結果を示しており、表２は、厚さＴ２が４０μｍの薄刃ブレード５を用いて溝切り加工を行った結果を示している。

この結果、表１に示すように、フランジ６のみで薄刃ブレード５を固定したＣａｓｅ１からＣａｓｅ３では、１．０ｍｍの切り込み深さＢで加工を行った際に、５．０ｍｍ／ｓｅｃの送り速度では早々に薄刃ブレード５に破損が生じてしまうことが確認された。このため、送り速度を変更して加工を行った結果、送り速度を３．０ｍｍ／ｓｅｃとしたＣａｓｅ３では、１８０ラインでやはり薄刃ブレード５が破損され、加工された発振子用複合材２にも溝曲がりや溝切り加工により画成される柱部２ｉの折れ、その周辺にバリの発生が確認された。さらに、送り速度を２．５ｍｍ／ｓｅｃとして加工を行ったＣａｓｅ２においても２１１ラインで薄刃ブレード５が破損され、加工された発振子用複合材２の状況もＣａｓｅ３と同様であった。一方、送り速度を２．０ｍｍ／ｓｅｃとしたＣａｓｅ１では、薄刃ブレード５の破損は認められないものの、加工された発振子用複合材２に溝曲がりや柱部２ｉの折れ、バリの発生が確認された。

これに対して、ブレード保持体１を取り付け溝切り加工を行ったＣａｓｅ４からＣａｓｅ７では、送り速度を２．０から５．０ｍｍ／ｓｅｃとした全てのケースにおいて、５００ライン以上の加工を行っても薄刃ブレード５の損傷は認められなかった。また、加工された発振子用複合材２にも溝曲がりや柱部２ｉの折れ、バリの発生が全く認められない結果となった。

ついで、表２に示すように、厚さＴ２が４０μｍの薄刃ブレード５を用いて溝切り加工を行った結果について説明する。フランジ６のみで薄刃ブレード５を固定し、送り速度２．５ｍｍ／ｓｅｃと３．０ｍｍ／ｓｅｃで加工を行ったＣａｓｅ２とＣａｓｅ３では、薄刃ブレード５の破損が認められた。また、送り速度を２．０ｍｍ／ｓｅｃとしたＣａｓｅ１では、薄刃ブレード５の破損は認められないものの、加工された発振子用複合材２に溝曲がりや柱部２ｉの折れ、バリの発生が確認された。

一方、ブレード保持体１を取り付け溝切り加工を行ったＣａｓｅ４からＣａｓｅ７では、厚さＴ２が３０μｍの薄刃ブレード５と同様に、送り速度を２．０から５．０ｍｍ／ｓｅｃとした全てのケースにおいて、５００ライン以上の加工が可能で、薄刃ブレード５の損傷が全く認められなかった。さらに、加工された発振子用複合材２にも溝曲がりや柱部２ｉの折れ、バリの発生が認められない結果となった。

ついで、薄刃ブレード５とフランジ６とに密着される側面１ａの表面粗さ（Ｒｙ）が異なるブレード保持体１を用い、送り速度を３．０ｍｍ／ｓｅｃ（上記のＣａｓｅ５）として溝切り加工を行った結果を表３および表４に示す。ここで、表３は、厚さＴ２が３０μｍの薄刃ブレード５を用い、切り込み深さＢを１．０ｍｍとして発振子用複合材２の溝切り加工を行った結果を示している。また、表４は、厚さＴ２が４０μｍの薄刃ブレード５を用い、切り込み深さＢを１．５ｍｍとして溝切り加工を行った結果を示している。

この結果、表３に示すように、表面粗さ（Ｒｙ）が１０μｍおよび５μｍのブレード保持体１で厚さＴ２が３０μｍの薄刃ブレード５を挟持させたＣａｓｅ５−１とＣａｓｅ５−２では、それぞれ２１６ラインと４７７ラインで薄刃ブレード５が破損され、加工された発振子用複合材２にも溝曲がりや柱部２ｉの折れ、バリの発生が確認された。一方、表面粗さが３μｍ、２μｍ、０．５μｍのブレード保持体１を用いたＣａｓｅ５−３からＣａｓｅ５−５では、５００ライン以上の加工を行った場合においても薄刃ブレード５の破損は認められず、加工された発振子用複合材２にも溝曲がりや柱部２ｉの折れ、バリの発生は認められなかった。

一方、表４に示すように、表面粗さが１０μｍおよび５μｍのブレード保持体１で厚さＴ２が４０μｍの薄刃ブレード５を挟持させたＣａｓｅ５−１とＣａｓｅ５−２では、ともに５００ライン以上でも破損は認められないが、発振子用複合材２に溝曲がりや柱部２ｉの折れ、バリの発生が確認された。これに対して、表面粗さが３μｍ、２μｍ、０．５μｍのブレード保持体１を用いたＣａｓｅ５−３からＣａｓｅ５−５では、全てのケースで薄刃ブレード５の破損は認められず、加工された発振子用複合材２にも溝曲がりや柱部２ｉの折れ、バリの発生は認められなかった。

以上の結果から、薄刃ブレード５を精密切削装置３の回転軸４に固定する際、薄刃ブレード５とフランジ６との間に、ブレード保持体１を介装させることにより、好適な切削加工が可能になることが実証された。

また、ブレード保持体１の薄刃ブレード５とフランジ６とに密着される側面１ａの表面粗さ（Ｒｙ）を３μｍ以下とすることにより、好適な切削加工が可能になることが実証された。

なお、本実施例では、ブレード保持体１によって厚さＴ２が３０μｍと４０μｍの薄刃ブレード５を保持し、切り込み深さＢが１．０ｍｍと１．５０ｍｍとなるように加工を行った結果を示して、ブレード保持体１の優位性を実証した。この一方で、本発明のブレード保持体１の優位性は、上記の内容についてのみ実証されるものではなく、本実施例で示した発振子用複合材２の加工を行う場合には、ブレード保持体１で厚さＴ２が８０μｍ以下の薄刃ブレード５を保持し、薄刃ブレード５の厚さＴ２の１０倍以上の切り込み深さＢで加工を行っても同様の効果を得ることが可能である。

ついで、以下に本発明の実施例２を図１から図３を参照して説明する。但し、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

本実施例は、いわゆるアルチック（Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ）と呼ばれる磁性材料（被削材）２の切断加工を行った一例を示すものである。本実施例は、実施例１と同様に、図３に示すブレード保持体１を用いて、薄刃ブレード５を回転軸４に固定した場合と、ブレード保持体１を用いずにフランジ６のみで薄刃ブレード５を回転軸４に固定した場合とによる加工の状態比較を行い、磁性材料２の切削加工におけるブレード保持体１の優位性を明らかにするものである。ここでは、厚さが１．２ｍｍの薄板状に形成された磁性材料２を切断加工してブレード保持体１の優位性を実証している。

以下、本実施例で使用したブレード保持体１と薄刃ブレード５と磁性材料２の加工条件と評価方法について順に説明を行い、その結果を示すこととする。

はじめに、使用したブレード保持体１について説明する。
本実施例で使用したブレード保持体１は、外径９４ｍｍ、内径４０ｍｍのリング状に形成され、厚さＴ１が０．３ｍｍとされている。また、薄刃ブレード５とフランジ６とに密着する側面１ａの表面粗さ（Ｒｙ）を３μｍとしている。

ついで、使用した薄刃ブレード５およびフランジ６について説明する。
薄刃ブレード５は、外径１００ｍｍ、内径４０ｍｍのリング状に形成されており、厚さＴ２が６０μｍと８０μｍの２種類を用いている。また、それぞれの薄刃ブレード５は、粒度１２００のダイヤモンド砥粒を電着させることによって形成した砥粒層を備えるものである。
また、薄刃ブレード５およびブレード保持体１を挟持するフランジ６は、外径９０ｍｍとされている。

ついで、磁性材料２の切断加工条件について説明する。
図３に示すような精密切削装置（株式会社不二越製スライサー）３を使用し、ここでは、薄刃ブレード５を環装した回転軸４の回転数を１５０００ＲＰＭとし、磁性材料２に対する送り速度（回転軸４の水平移動速度）を１００〜３００ｍｍ／ｍｉｎとしている。また、切断加工時には、板状のフェライトベースを、グリコールフタレートを用いて磁性材料２に接着している。このフェライトベースは、切断加工時に磁性材料２がずれたり、加工後に個片化された磁性材料２が散乱ないようにするためのものである。切り込み深さＢは、磁性材料２を完全に切断しつつ、フェライトベースベースが０．２ｍｍの深さで切り込まれるまでとし、切削時には、１．０ｌ／ｍｉｎで冷却水の供給を行っている。

ついで、評価方法について説明する。
厚さＴ２が６０μｍと８０μｍの薄刃ブレード５を用いて磁性材料２の切断加工を行い、ブレード保持体１を用いた場合とフランジ６のみで薄刃ブレード５を固定した場合とにおける切断加工後の磁性材料２を観察する。本実施例では、切断の直進性とチッピング発生状況を確認しており、直進性については、切断ラインの最大ずれ量を測定し、チッピングについては、発生したチッピングの最大深さの測定を行なっている。直進性およびチッピングともに、それぞれの測定結果の比較を行うことで評価を行なっている。

上記の加工条件等で磁性材料２の切断加工を行った結果を、表５および表６に示す。

表５は、厚さＴ２が６０μｍの薄刃ブレード５を用いて磁性材料２の切断加工を行った結果を示しており、表６は、厚さＴ２が８０μｍの薄刃ブレード５を用いて切断加工を行った結果を示している。

この結果、表５に示すように、フランジ６のみで薄刃ブレード５を固定し、送り速度をそれぞれ、１００ｍｍ／ｍｉｎ、１５０ｍｍ／ｍｉｎ、２００ｍｍ／ｍｉｎとしたＣａｓｅ１からＣａｓｅ３では、５００ｍ以上の切断加工を行っても薄刃ブレード５の破損は認められなかった。一方、切断加工の直進性については、最大ずれ量がＣａｓｅ１で２．５μｍ、Ｃａｓｅ２で３．５μｍ、Ｃａｓｅ３で５μｍとなり、送り速度が大きくなるにつれて直進性が悪化することが確認された。また、チッピングについては、Ｃａｓｅ１からＣａｓｅ３の全てのケースで最大チッピング深さが１０μｍとなった。

これに対して、ブレード保持体１を取り付け、送り速度をそれぞれ、１００ｍｍ／ｍｉｎ、１５０ｍｍ／ｍｉｎ、２００ｍｍ／ｍｉｎ、２５０ｍｍ／ｍｉｎとして切断加工を行ったＣａｓｅ４からＣａｓｅ７では、５００ｍを超える切断加工を行っても薄刃ブレード５の破損は認められなかった。また、直進性については、最大ずれ量がＣａｓｅ４で１μｍ、Ｃａｓｅ５で１μｍ、Ｃａｓｅ６で１．５μｍ、Ｃａｓｅ７で１．５μｍとなり、ブレード保持体１を用いることにより直進性が大きく改善されることが確認された。また、チッピングについても、最大チッピング深さがＣａｓｅ４で４μｍ、Ｃａｓｅ５で４μｍ、Ｃａｓｅ６で５μｍ、Ｃａｓｅ７で５μｍとなり、フランジ６のみで薄刃ブレード５を固定したＣａｓｅ１からＣａｓｅ３と比較して、大きく改善されることが確認された。

ついで、表６に示すように、厚さＴ２が８０μｍの薄刃ブレード５を用いて切断加工を行った結果について説明する。フランジ６のみで薄刃ブレード５を固定し、送り速度をそれぞれ、１２０ｍｍ／ｍｉｎ、１８０ｍｍ／ｍｉｎ、２４０ｍｍ／ｍｉｎとしたＣａｓｅ１からＣａｓｅ３では、厚さＴ２が６０μｍの薄刃ブレード５を用いた場合と同じ傾向を示し、５００ｍ以上の切断加工を行っても薄刃ブレード５の破損は認められない一方、直進性は、最大ずれ量がＣａｓｅ１で２．５μｍ、Ｃａｓｅ２で４μｍ、Ｃａｓｅ３で６μｍとなり、送り速度が大きくなるにつれて直進性の悪化が認められた。また、最大チッピング深さは、Ｃａｓｅ１からＣａｓｅ３の全てのケースで、厚さＴ２が６０μｍの薄刃ブレード５を用いたときと同じ１０μｍであった。

これに対して、ブレード保持体１を取り付け、送り速度をそれぞれ、１２０ｍｍ／ｍｉｎ、１８０ｍｍ／ｍｉｎ、２４０ｍｍ／ｍｉｎ、３００ｍｍ／ｍｉｎとしたＣａｓｅ４からＣａｓｅ７では、５００ｍ以上の切断加工を行っても薄刃ブレード５の破損は認められなかった。また、直進性は、最大ずれ量がＣａｓｅ４で１μｍ、Ｃａｓｅ５で１μｍ、Ｃａｓｅ６で１μｍ、Ｃａｓｅ７で１．５μｍとなり、厚さＴ２が６０μｍの薄刃ブレード５を用いた場合と同様、ブレード保持体１を用いることにより直進性が大きく改善されることが確認された。さらに、チッピングについても、最大チッピング深さがＣａｓｅ４で４μｍ、Ｃａｓｅ５で４μｍ、Ｃａｓｅ６で５μｍ、Ｃａｓｅ７で５μｍとなり、大きく改善されることが確認された。

ついで、表７に、薄刃ブレード５とフランジ６とに密着される側面１ａの表面粗さ（Ｒｙ）が異なるブレード保持体１で、厚さＴ２が６０μｍの薄刃ブレード５を挟持させ、送り速度２００ｍｍ／ｍｉｎ（上記のＣａｓｅ６）として加工を行った結果を示す。

この結果、表面粗さ（Ｒｙ）が１０μｍおよび５μｍのブレード保持体１を用いたＣａｓｅ６−１とＣａｓｅ６−２では、５００ｍ以上の切断加工を行っても薄刃ブレード５の破損は認められなかった。一方で、直進性については、最大ずれ量がＣａｓｅ６−１で１０μｍ、Ｃａｓｅ６−２で６μｍとなり、直進性が大きく損なわれる結果となった。また、チッピングについても、最大チッピング深さがＣａｓｅ６−１で１０μｍ、Ｃａｓｅ６−２で８μｍとなり、表面粗さが大きくなるに従ってチッピング状況が悪化することが確認された。

これに対して、表面粗さが３μｍ、２μｍ、０．５μｍのブレード保持体１を用いたＣａｓｅ６−３からＣａｓｅ６−５では、最大ずれ量がＣａｓｅ６−３で２μｍ、Ｃａｓｅ６−４で１．５μｍ、Ｃａｓｅ６−５で１．５μｍとなり、表面粗さが３μｍ以下の場合に優れた直進性を示すことが確認された。また、最大チッピング深さに関しても、Ｃａｓｅ６−３で６μｍ、Ｃａｓｅ６−４で５μｍ、Ｃａｓｅ６−５で４μｍを示し、表面粗さが３μｍ以下の場合に優位となることが確認された。

以上の結果から、薄刃ブレード５を精密切削装置３の回転軸４に固定する際、薄刃ブレード５とフランジ６との間に、ブレード保持体１を介装させることにより、磁性材料２を好適に加工できることが実証された。また、磁性材料２の加工においても、前述の発振子用複合材と同様、ブレード保持体１の側面１ａの表面粗さを３μｍ以下とすることによりその効果が得られることが確認された。

なお、本実施例では、ブレード保持体１により厚さＴ２が６０μｍと８０μｍのそれぞれの薄刃ブレード５を保持して磁性材料２の切断加工を行った結果について説明を行い、その効果を実証した。一方で、ブレード保持体１の優位性は、上記の内容についてのみ実証されるものではなく、本実施例で示した磁性材料２の加工を行う場合には、ブレード保持体１で厚さＴ２が１００μｍ以下の薄刃ブレード５を保持し、薄刃ブレード５の厚さＴ２の１０倍以上の切り込み深さＢの加工を行っても同様の効果を得ることが可能である。

ついで、以下に本発明の実施例３を図１から図３を参照して説明する。但し、本発明はこの実施例に限定されるものではない。

本実施例は、セラミック材料と結合材との混合スラリーをシート状に流し伸ばして乾燥させたセラミックグリーンシート（被削材）２の切断加工を行った一例を示すものである。本実施例は、図３に示すブレード保持体１を用いて薄刃ブレード５を回転軸４に固定した場合と、ブレード保持体１を用いずにフランジ６のみで薄刃ブレード５を回転軸４に固定した場合とによる加工の状態比較を行い、セラミックグリーンシート２の切削加工におけるブレード保持体１の優位性を明らかにするものである。ここで、本実施例は、長さが１００ｍｍ、幅が１００ｍｍ、厚さが１．５ｍｍの矩形薄板状を呈するセラミックグリーンシート２の加工を行いブレード保持体１の優位性を実証している。

以下、本実施例で使用したブレード保持体１と薄刃ブレード５とセラミックグリーンシート２の加工条件と評価方法について順に説明を行い、その結果を示すこととする。

はじめに、使用したブレード保持体１について説明する。
本実施例で使用したブレード保持体１は、外径５２ｍｍ、内径４０ｍｍのリング状に形成され、厚さＴ１が０．２ｍｍとされている。また、薄刃ブレード５とフランジ６とに密着する側面１ａの表面粗さ（Ｒｙ）を３μｍとしている。

ついで、使用した薄刃ブレード５およびフランジ６について説明する。
薄刃ブレード５は、外径５８ｍｍ、内径４０ｍｍのリング状に形成されており、厚さＴ２が５０μｍと８０μｍの２種類を用いている。また、各薄刃ブレード５は、粒度７００のダイヤモンド砥粒を電着させることによって形成した砥粒層を備えるものである。
さらに、薄刃ブレード５およびブレード保持体１を挟持するフランジ６は、外径４８．８ｍｍとされている。

セラミックグリーンシート２の切断加工条件について説明する。
切断加工には、図３に示すような精密切削装置（株式会社東京精密製ダイサー）３を使用した。ここでは、薄刃ブレード５を環装した回転軸４の回転数を３００００ＲＰＭとし、セラミックグリーンシート２に対する送り速度（回転軸４の水平移動速度）を１００〜４００ｍｍ／ｍｉｎとしている。また、切断加工時には、ペット基材粘着テープをセラミックグリーンシート２に接着し、切断時にセラミックグリーンシート２を確実に保持させている。切り込み深さＢは、セラミックグリーンシート２を完全に切断しつつ、ペット基材粘着テープが５０μｍの深さで切り込まれるまでとし、切削時には、１．５ｌ／ｍｉｎで冷却水の供給を行っている。

ついで、評価方法について説明する。
厚さＴ２が５０μｍと８０μｍの薄刃ブレード５を用いてセラミックグリーンシート２を切断し、ブレード保持体１を用いた場合とフランジ６のみで薄刃ブレード５を固定した場合とにおける切断加工後のセラミックグリーンシート２を観察する。本実施例では、切断によってセラミックグリーンシート２がひだ状に波うつ切断部の蛇行状況と、切断によるミストの有無とを観察している。また、１つの薄刃ブレード５で切断加工を行うことができる限界切断長さの比較も行っている。

ここで、ミストとは、セラミックグリーンシートの切削に伴い発生するスラッジを意味するものである。例えば薄刃ブレード５が曲がった状態で加工を行った場合には、セラミックグリーンシート２の切削量が増加するうえ、切削に伴いスラッジが飛散されやすくなる。また、セラミックグリーンシート２の表面に飛散されたスラッジ（ミスト）が付着されて残存されやすくなる。これにより、加工後のセラミックグリーンシート２の表面を観察しミストの有無を確認することで切断加工の良否を評価することができる。よって、本実施例では、ミストの有無によってブレード保持体１を使用した場合と未使用の場合との加工の良否を評価している。

また、蛇行状況については、セラミックグリーンシート２の平面に対し蛇行して変形された切断部の最大変形量を測定し、ブレード保持体１を使用した場合と未使用の場合とのそれぞれの測定結果を比較することで評価している。

上記の加工条件等でセラミックグリーンシート２の切断加工を行った結果を、表８および表９に示す。

表８は、厚さＴ２が５０μｍの薄刃ブレード５を用いてセラミックグリーンシート２の切断加工を行った結果を示しており、表９は、厚さＴ２が８０μｍの薄刃ブレード５を用いて切断加工を行った結果を示している。

この結果、表８に示すように、フランジ６のみで薄刃ブレード５を固定し、送り速度をそれぞれ、１００ｍｍ／ｍｉｎ、２００ｍｍ／ｍｉｎ、３００ｍｍ／ｍｉｎとしたＣａｓｅ１からＣａｓｅ３では、Ｃａｓｅ３において８８８ｍの切断長さに達した段階で、薄刃ブレード５の破損が確認された。また、Ｃａｓｅ２においても９５２ｍの切断長さで薄刃ブレード５の破損が確認された。Ｃａｓｅ１については、１０００ｍを超えても薄刃ブレード５の破損が認められなかった。さらに、Ｃａｓｅ３とＣａｓｅ２では、切断部の最大変形量がそれぞれ１７μｍと１３μｍとなり、ともにミストの付着が認められた。Ｃａｓｅ１については、最大変形量が１０μｍと大きく変形しているものの、ミストの付着は認められなかった。

これに対して、ブレード保持体１を取り付け、送り速度をそれぞれ、１００ｍｍ／ｍｉｎ、２００ｍｍ／ｍｉｎ、３００ｍｍ／ｍｉｎ、４００ｍｍ／ｍｉｎとして切断加工を行ったＣａｓｅ４からＣａｓｅ７では、全てのケースで１０００ｍ以上の切断加工を行っても薄刃ブレード５の破損は認められていない。一方、最大変形量についても、Ｃａｓｅ４で０μｍ、Ｃａｓｅ５で０μｍ、Ｃａｓｅ６で１μｍ、Ｃａｓｅ７で２μｍとなり、ブレード保持体１を用いることで切断部の変形をほとんど生じさせずにセラミックグリーンシート２を切断できることが確認された。また、Ｃａｓｅ４からＣａｓｅ７の全てのケースでミストの付着が認められない結果となった。

ついで、表９に示した、厚さＴ２が８０μｍの薄刃ブレード５を用いて切断加工を行った結果について説明する。フランジ６のみで薄刃ブレード５を固定し、送り速度をそれぞれ、１００ｍｍ／ｍｉｎ、２００ｍｍ／ｍｉｎ、３００ｍｍ／ｍｉｎとしたＣａｓｅ１からＣａｓｅ３では、厚さＴ２が５０μｍの薄刃ブレード５を用いた場合と同様に、Ｃａｓｅ２およびＣａｓｅ３においてそれぞれ８８７ｍ、６１４ｍの切断長さで薄刃ブレード５の破損が確認された。また、Ｃａｓｅ１では、１０００ｍ以上の切断加工を行っても薄刃ブレード５の破損は認められなかった。一方、最大変形量は、Ｃａｓｅ１で１３μｍ、Ｃａｓｅ２で１７μｍ、Ｃａｓｅ３で２２μｍとなり、送り速度を大きくすることにより変形が大きくなることが確認された。また、Ｃａｓｅ１からＣａｓｅ３の全てのケースでミストの付着が確認された。

これに対して、ブレード保持体１を取り付け、送り速度をそれぞれ、１００ｍｍ／ｍｉｎ、２００ｍｍ／ｍｉｎ、３００ｍｍ／ｍｉｎ、４００ｍｍ／ｍｉｎとしたＣａｓｅ４からＣａｓｅ７では、Ｃａｓｅ４からＣａｓｅ６で最大変形量が０μｍを示し、全く変形を生じることなくセラミックグリーンシート２を切断できることが確認された。Ｃａｓｅ７においても最大変形量が２μｍと非常に小さな変形に抑えられていた。また、Ｃａｓｅ４からＣａｓｅ７の全てのケースでミストの付着は確認されなかった。

ついで、表１０に、薄刃ブレード５とフランジ６とに密着される側面１ａの表面粗さ（Ｒｙ）が異なるブレード保持体１で、厚さＴ２が６０μｍの薄刃ブレード５を挟持させ、送り速度を２００ｍｍ／ｍｉｎとしてセラミックグリーンシート２の切断加工を行った結果を示す。

この結果、表１０に示すように、表面粗さ（Ｒｙ）が１０μｍおよび５μｍのブレード保持体１を用いたＣａｓｅ８−１とＣａｓｅ８−２では、それぞれ１１２ｍ、８８７ｍの切断長さにて薄刃ブレード５の破損が確認された。また、最大変形量は、ともに１３μｍとなり大きな変形を生じる結果となった。さらに、両ケースともにミストの付着が確認された。

一方、表面粗さが３μｍ、２μｍ、０．５μｍのブレード保持体１を用いたＣａｓｅ８−３からＣａｓｅ８−５では、最大変形量がＣａｓｅ８−３で４μｍ、Ｃａｓｅ８−４で０μｍ、Ｃａｓｅ８−５で０μｍとなり、表面粗さを３μｍ以下とした場合に優位であることが確認された。また、ミストについても、Ｃａｓｅ８−３で若干付着が認められるものの、Ｃａｓｅ８−４、Ｃａｓｅ８−５ともにミストが確認されなかった。

以上の結果から、薄刃ブレード５とフランジ６との間に、ブレード保持体１を介装させることにより、セラミックグリーンシート２を好適に加工できることが実証された。また、ブレード保持体１の側面１ａの表面粗さを３μｍ以下とすることによりセラミックグリーンシート２の切削加工が好適になることが確認された。

なお、本実施例では、ブレード保持体１により厚さＴ２が５０μｍと８０μｍのそれぞれの薄刃ブレード５を保持してセラミックグリーンシート２の切断加工を行った結果について説明を行い、その効果を実証した。一方で、ブレード保持体１の優位性は、上記の内容についてのみ実証させるものではなく、本実施例で示したセラミックグリーンシート２の加工を行う場合には、ブレード保持体１で厚さＴ２が１００μｍ以下の薄刃ブレード５を保持する場合に同様の効果を得ることができる。

本発明の一実施形態に係るブレード保持体の平面図である。 図１に示したブレード保持体の断面図である。 図１のブレード保持体を用いて薄刃ブレードを装着した精密切削装置を示す図である。 実施例で示した被削材および精密切削装置の断面図である。 図４で示した被削材の側面図である。

符号の説明

１ ブレード保持体
１ａ 側面
２ 被削材（発振子用複合材料、磁性材料、セラミックグリーンシート）
２ｉ 柱部
３ 精密切削装置
４ 回転軸
４ａ 回転軸の先端
４ｂ 回転軸の外面
４ｃ 回転軸のネジ部
５ 薄刃ブレード
５ａ 薄刃ブレードの外周縁（刃先）
５ｂ 薄刃ブレードの側面
６ フランジ
６ａ フランジの平面
７ ナット
８ 溝
Ｏ１ ブレード保持体の軸線
Ｂ 切り込み深さ
Ｔ１ ブレード保持体の厚さ寸法
Ｔ２ 薄刃ブレードの厚さ寸法（溝の幅）
Ｐ 柱部の幅
Ｌ 被削材の長さ
Ｗ 被削材の幅
Ｈ 被削材の厚さ

Claims (2)

1. リング状の薄刃ブレードと、該薄刃ブレードを挟持しつつ回転軸に固定するフランジとの間に介装されるブレード保持体であって、
   超硬合金あるいはサーメットで形成されるとともに、その厚さが０．３ｍｍ以下のリング状に形成されていることを特徴とするブレード保持体。
2. 請求項１記載のブレード保持体において、
   前記薄刃ブレードとフランジとに密着する側面の表面粗さが３μｍ以下とされていることを特徴とするブレード保持体。
   
   

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