JP2008178938A - Wire saw - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シャンクの外周に超砥粒が固着されてなる円筒状のビーズがワイヤに配列されてなる無端状のワイヤソーに関するものである。 The present invention relates to an endless wire saw in which cylindrical beads formed by superabrasive grains fixed to the outer periphery of a shank are arranged on a wire.
従来から、研削部材が所定間隔でワイヤに配列されてなるワイヤソーが知られている(例えば、特許文献1参照。)。この種のワイヤソーは、切断スピードが速く大断面への対応が可能であるという特徴を活かし、コンクリートや石材等の切断に用いられる。特許文献1記載のワイヤソーの研削部材としては、直径約10mmのシャンクの外周にダイヤモンド砥粒が固着されてなるビーズが用いられている。
例えば、このようなワイヤソーを、高価な材料からなるワークの切断に適用することも考えられるが、その場合には、ワークの材料損失を低減すべく、ワイヤソー自体を小径化することが望まれる。しかしながら、小径化のためにワイヤソー全体のサイズをそのまま縮小するとすれば、ビーズとワイヤとの接触面積が減少することで、ワイヤに対するビーズの固定強度が低下するので、使用時には、ビーズの位置がワイヤ上でズレてしまったり、ビーズがワイヤの回りで回ってしまったりするおそれがある。 For example, such a wire saw may be applied to cutting a workpiece made of an expensive material. In that case, it is desired to reduce the diameter of the wire saw itself in order to reduce the material loss of the workpiece. However, if the size of the entire wire saw is reduced as it is to reduce the diameter, the contact area between the beads and the wires decreases, and the fixing strength of the beads to the wires decreases. There is a risk of misalignment on the top or beads turning around the wire.
そこで、本発明は、小径化を達成しながらワイヤに対するビーズの固定強度を確保することができるワイヤソーを提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the wire saw which can ensure the fixed intensity | strength of the bead with respect to a wire, achieving diameter reduction.
本発明に係るワイヤソーは、シャンクの外周に超砥粒が固着されてなる円筒状のビーズがワイヤに配列されてなる無端状のワイヤソーにおいて、ビーズの直径Rは、0.8mm以上且つ5.0mm以下であり、ワイヤの延在方向におけるビーズの長さLと、ビーズの配列ピッチPと、の関係は、0.35<L/P<0.72であることを特徴とする。 The wire saw according to the present invention is an endless wire saw in which cylindrical beads formed by superabrasive grains fixed to the outer periphery of a shank are arranged on a wire. The bead diameter R is 0.8 mm or more and 5.0 mm. The relationship between the bead length L in the wire extending direction and the bead arrangement pitch P is 0.35 <L / P <0.72.
このワイヤソーは、ビーズの直径が0.8mm以上且つ5.0mm以下になるように小径化されているので、カーフロスが低減され、切断されるワークの材料損失を抑えることができる。また、ビーズの長さLが配列ピッチPの0.35倍よりも大きいので、ビーズとワイヤとの接触面積を確保することができ、その結果、ワイヤに対するビーズの固定強度を確保することができる。また、一般に、ビーズの長さLが配列ピッチPに対して長すぎると、ワイヤソーが曲がり難くなるが、このビーズの長さLは、配列ピッチPの0.72倍よりも小さく抑えられるので、このワイヤソーの曲がり易さを確保することができ、その結果、このワイヤソーを曲げて走行させる際、円滑に走行させることができる。 Since this wire saw is reduced in diameter so that the diameter of the beads is 0.8 mm or more and 5.0 mm or less, kerf loss is reduced and material loss of the workpiece to be cut can be suppressed. Moreover, since the bead length L is larger than 0.35 times the arrangement pitch P, the contact area between the bead and the wire can be secured, and as a result, the fixing strength of the bead to the wire can be secured. . In general, if the bead length L is too long with respect to the arrangement pitch P, the wire saw is difficult to bend, but the bead length L is suppressed to be less than 0.72 times the arrangement pitch P. The wire saw can be easily bent, and as a result, when the wire saw is bent and traveled, the wire saw can be smoothly traveled.
また、本発明に係るワイヤソーは、ビーズ同士の間においてワイヤの外周を被覆する被覆部を備え、ビーズのシャンクと被覆部との境界は、ワイヤの延在方向に対して斜めに形成されることが好ましい。このような構成によれば、ワイヤの回りでのビーズの回転が被覆部により規制されるので、ビーズがワイヤ回りに回転し難くなり、ワイヤに対するビーズの回転方向の固定強度を向上することができる。 Further, the wire saw according to the present invention includes a covering portion that covers the outer periphery of the wire between the beads, and the boundary between the bead shank and the covering portion is formed obliquely with respect to the extending direction of the wire. Is preferred. According to such a configuration, since the rotation of the beads around the wire is regulated by the covering portion, the beads are difficult to rotate around the wire, and the fixing strength of the beads in the rotation direction with respect to the wire can be improved. .
また、本発明に係るワイヤソーは、ビーズ同士の間においてワイヤの外周に巻きつけられたコイルバネを備えることが好ましい。このような構成によれば、隣接するビーズ同士の位置関係がコイルバネの付勢力によって規制されるので、ワイヤの延在方向においてビーズが移動し難くなり、その結果、ワイヤに対するビーズの固定強度を向上することができる。 The wire saw according to the present invention preferably includes a coil spring wound around the outer periphery of the wire between the beads. According to such a configuration, since the positional relationship between adjacent beads is regulated by the biasing force of the coil spring, it becomes difficult for the beads to move in the extending direction of the wire, and as a result, the fixing strength of the beads to the wire is improved. can do.
本発明のワイヤソーによれば、小径化を達成しながらワイヤに対するビーズの固定強度を確保することができる。 According to the wire saw of the present invention, it is possible to secure the fixing strength of the beads to the wire while achieving a reduction in diameter.
以下、図面を参照しつつ本発明に係るワイヤソーの好適な実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of a wire saw according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1及び図2に示すワイヤソー1は、研削部材としてのワイヤソー用ビーズ5を、ワイヤ3に対して等間隔に配列し固定してなるワイヤソーである。以下、このワイヤソー1において、ワイヤ3の延在方向Aにおけるビーズ5の長さをL、ビーズ5の配列ピッチをPとする。このワイヤソー1では、金属製のビーズ5の孔5aに撚り線のワイヤ3が挿入され、ビーズ5は接着剤を用いてワイヤ3に接着される。更に、隣接するビーズ5同士の間のワイヤ3の露出部分は、メッキにより形成されたゴムからなる円筒状の被覆部7により被覆されている。なお、被覆部7としては樹脂製のものを用いてもよい。このワイヤソー1は、ワイヤ3の両端部が編み込みにより連結され無端状(エンドレス)をなしているので、このような無端状のワイヤソーを用いる切削機械に適用することが可能である。
(First embodiment)
A wire saw 1 shown in FIGS. 1 and 2 is a wire saw in which
上記ビーズ5は、円筒状のステンレス製のシャンク11を有しており、このシャンク11の外周中央部には、ダイヤモンド砥粒(超砥粒)13がろう付け加工により固着されている。このように、ろう付け加工を用いて超砥粒をシャンク11外周に直接固着しているので、ビーズ5の直径を小さく抑えることができる。なお、この場合、ダイヤモンド砥粒13は、シャンク11外周面において規則配列されてもよく、ランダム配列されてもよい。
The
このワイヤソー1は、カーフロスを低減するために、ビーズ5の直径Rを、
0.8mm≦R≦5.0mm ・・・数式(1)
とすることが好ましく、この中でも、直径Rを0.8mm以上4.0mm以下とすることが更に好ましい。このようなサイズのビーズ5を用いれば、ワイヤソー1は、従来のワイヤソー(ビーズの直径が1.0〜1.5mm程度)に比較して、ビーズ5が小径であるので、カーフロスが1.2〜1.8mm程度と小さく抑えられ、ワークの材料損失を少なく抑えることができる。特に、ビーズ5の直径Rを4.0mm以下に抑えると、一般的なバンドソー(厚さ3mm程度)に遜色のない程度までカーフロスを抑えることができるので更に好ましい。その結果、従来はバンドソーを用いて切断していたセラミック、石英ガラス、シリコンといった高価なワークを、上記ワイヤソー1を用いて切断することも可能となる。そして、この場合、ワイヤソーの特徴を活かして、バンドソーを用いる場合よりも大断面のワークに対応可能であると共に、切断スピードも向上する。
In order to reduce kerf loss, this wire saw 1 has a diameter R of
0.8 mm ≦ R ≦ 5.0 mm (1)
Among these, the diameter R is more preferably 0.8 mm or more and 4.0 mm or less. If the
その一方、ビーズ5を小径化すると、ビーズ孔5aの内壁とワイヤ3との接触面積が小さくなることに加え、小さいビーズ孔5aの内壁に接着強度向上のための加工を施すことも困難であるので、ビーズ5のワイヤ3に対する固定強度の確保が困難になる。ビーズ5のワイヤ3に対する固定強度が不足すると、ワイヤソー1の使用時に、ビーズ5の位置がワイヤ3上でズレてしまったり、ビーズ5がワイヤ3の回りで回ってしまったりするおそれがある。
On the other hand, when the diameter of the
そこで、このワイヤソー1においては、ビーズ5のビーズ長Lと配列ピッチPとの関係が、
0.35<L/P<0.72 ・・・数式(2)
を満たすように設定されることが好ましい。なお、図に示すように、このビーズ5においては、ビーズ長Lはシャンク11の長さに等しい。このように、ビーズ長Lを、配列ピッチPの0.35倍を超えるように比較的長く設定することにより、ビーズ孔5aの内壁とワイヤ3との接着面積を確保することができるので、ビーズ5のワイヤ3に対する固定強度を確保することができる。その結果、ワイヤソー1の使用中に、ビーズ5の位置がワイヤ3の延在方向にズレてしまったり、ワイヤ3回りで回転してしまったりすることを抑制することができる。また、このビーズ長Lを、配列ピッチPの0.72倍よりも小さくすることで、ピッチPに対して極端に大きくなり過ぎず、ワイヤソー1を比較的小さい曲率半径をもって曲げることができる。その結果、このワイヤソー1を曲線軌道で走行させる際にも、プーリーに巻き易く、円滑に走行させることができる。なお、ビーズ5のビーズ長Lと配列ピッチPとの関係は、0.44≦L/P≦0.50を満たすように設定されると、更に好ましい。
Therefore, in this wire saw 1, the relationship between the bead length L of the
0.35 <L / P <0.72 Formula (2)
It is preferable to set so as to satisfy. As shown in the figure, in this
また、小径化を容易にするワイヤソーとして、ワイヤ表面に直接砥粒を固着させたタイプのワイヤソーも存在するが、このようなタイプに比較して、ビーズ5を用いた上記ワイヤソー1は、破断強度が高い点で優れている。また、ダイヤモンド砥粒を含む砥粒層を予め焼結しシャンク外周に固着させたタイプのビーズも存在するが、このタイプの場合、砥粒層が薄くなりすぎると破損しやすくなるので、小径化が容易ではない。
Further, as a wire saw that facilitates the reduction in diameter, there is a type of wire saw in which abrasive grains are directly fixed to the wire surface. Compared to such a type, the wire saw 1 using the
続いて、上記ワイヤソー1を用いて本発明者らが行った切削試験について説明する。 Subsequently, a cutting test performed by the present inventors using the wire saw 1 will be described.
切削試験に使用したワイヤソー1の詳細は次の通りである。ワイヤソー1用のワイヤ3は、7×7本撚りの外径2.0mmのものである。そして、このワイヤ3に、配列ピッチPの等間隔でビーズ5が配列され、金属接着用の接着剤で固定されている。このビーズ5のシャンク11としては、内径2.2mm、外径3.2mm、長さ11mmのSUS403製のものが用いられ、このシャンク11の外周面には、粒径約0.3mmのダイヤモンド砥粒13がランダム配列され、ろう付け加工により固着されている。このダイヤモンド砥粒13が固着された範囲は、シャンク11外周面の中央部において、長さ5.0mmに亘っている。また、被覆部7の直径は、3.8mmである。そして、ビーズ直径Rは、ろう付けされたダイヤモンド砥粒13の厚さ分だけシャンク11の直径よりも大きく、直径R=4.0mmである。また、ビーズ長Lは、シャンク11の長さに等しい。
The details of the wire saw 1 used for the cutting test are as follows. The
このようなワイヤソー1のビーズ長L及び配列ピッチPを種々変えた各試験用ワイヤソーT1〜T5を用いて、精密用ワークである石英ガラス及びシリコンを、切断面1m2で切断した。このとき、周速は1300〜1800m/min、切断速度は5mm/min程度とした。この切削試験の結果は、下表1に示している。 Using each of the test wire saws T1 to T5 in which the bead length L and the arrangement pitch P of the wire saw 1 were variously changed, quartz glass and silicon, which are precision works, were cut at a cutting surface of 1 m 2 . At this time, the peripheral speed was 1300-1800 m / min, and the cutting speed was about 5 mm / min. The results of this cutting test are shown in Table 1 below.
なお、表中のビーズ保持強度とは、ワイヤ3に対するビーズ5の接着強さを意味し、ワイヤ3に対するビーズ5の接着面のせん断強度を測定して得られた値である。
The bead retention strength in the table means the adhesion strength of the
表1に示すように、ワイヤソーT1,T2は、上記数式(1)を満たすように小径化されているので、上記精密用ワークをカーフロス約4.3mmで切断することができた。また、ワイヤソーT1,T2は、上記数式(2)を満たすようにビーズ長Lと配列ピッチPとが設定されているので、曲線軌道上を円滑に走行させることができた。更に、ビーズ保持強度も、ワイヤソーT1では1.20kN、ワイヤソーT1では0.8kNと十分に確保することができ、ワークの切断後も、ワイヤ3上においてビーズ5がズレたり回転したりする現象が見られなかった。
As shown in Table 1, since the wire saws T1 and T2 were reduced in diameter so as to satisfy the above formula (1), the precision work could be cut with a kerf loss of about 4.3 mm. Moreover, since the bead length L and the array pitch P are set so that the wire saws T1 and T2 satisfy the above mathematical formula (2), the wire saws T1 and T2 can smoothly travel on the curved track. Further, the bead holding strength can be sufficiently secured to be 1.20 kN for the wire saw T1 and 0.8 kN for the wire saw T1, and the phenomenon that the
また、ワイヤソーT3のビーズ長L及び配列ピッチPは、上記数式(2)を満たさないものの、ワイヤ3に接着したビーズ5を更にカシメることによってビーズ保持強度を増し、ワイヤソーT2と同じビーズ保持強度を実現したものである。このようなワイヤソーT3によっても、ワークの切断後におけるビーズ5のズレや回転は見られなかった。この結果により、ビーズ5のズレや回転を防止する上では、ビーズ保持強度(単位:kN)として、ビーズ直径R(単位:mm)の0.17倍以上の数値が必要であることが判った。そして、上記ワイヤソーT1,T2では、接着剤のみを用いて、このようなビーズ保持強度を満足することができ、上記ビーズ5のズレや回転を防止することができることが判明した。
Further, the bead length L and the array pitch P of the wire saw T3 do not satisfy the above formula (2), but the bead holding strength is increased by further crimping the
これに比較し、ワイヤソーT4は、ビーズ長Lが配列ピッチPに対して小さすぎたので、ビーズ5のワイヤ1に対する保持強度が0.3kNと比較的弱く、ビーズ5のワイヤ3上でのズレや回転が発生した。また、ワイヤソーT5は、配列ピッチPが25mmであり、ビーズ長Lが18mm、被覆部7の長さが7mmである。このように、ビーズ長Lが配列ピッチPに対して大きすぎたので、ワイヤ1が曲がりにくく、曲線軌道を円滑に走行させることができなかった。
In comparison, the wire saw T4 has a bead length L that is too small with respect to the arrangement pitch P, so that the holding strength of the
以上の結果より、上記数式(2)を満たすようにビーズ長Lと配列ピッチPとを設定することで、ワイヤソー1を曲線軌道に沿って円滑に走行させることができ、ワークの切断後も、接着剤で固定されたビーズ5が、ワイヤ3上でズレたり回転したりすることを防止できることが判明した。
From the above results, by setting the bead length L and the array pitch P so as to satisfy the above formula (2), the wire saw 1 can be smoothly run along the curved path, and even after cutting the workpiece, It has been found that the
(第2実施形態)
続いて、本発明に係るワイヤソーの第2の実施形態として、図3及び図4に示すワイヤソー51について説明する。なお、このワイヤソー51において、ワイヤソー1と同一又は同等な構成については、図面に同一符号を付し、その説明は省略する。
(Second Embodiment)
Next, a wire saw 51 shown in FIGS. 3 and 4 will be described as a second embodiment of the wire saw according to the present invention. In addition, in this wire saw 51, about the structure same or equivalent to the wire saw 1, the same code | symbol is attached | subjected to drawing and the description is abbreviate | omitted.
このワイヤソー51は、上述のワイヤソー1におけるビーズ5に代えてビーズ55を備え、被覆部7に代えて被覆部57を備えている。このビーズ55は、斜円筒の形状をなすシャンク61を有する点において、円筒状のシャンク11を有するビーズ5と異なっている。また、このビーズ55の形状に対応して、被覆部57も斜円筒形状をなす点において、円筒状の被覆部7と異なっている。従って、ワイヤソー1とは異なり、ワイヤソー51におけるビーズ55と被覆部57との境界は、ワイヤ3の延在方向Aに対して斜めに形成されている。このような構成によれば、ワイヤ3回りにおけるビーズ55の回転が、被覆部57によって規制されるので、ビーズ55がワイヤ3回りに回転し難くなり、ビーズ55の回転方向における固定強度が向上する。その結果、ビーズ55がワイヤ3回りで回転してしまうことが更に抑制される。
The wire saw 51 includes a
(第3実施形態)
本発明に係るワイヤソーの第3の実施形態として、図5に示すワイヤソー51について説明する。なお、このワイヤソー51において、ワイヤソー1と同一又は同等な構成については、図面に同一符号を付し、その説明は省略する。
(Third embodiment)
A wire saw 51 shown in FIG. 5 will be described as a third embodiment of the wire saw according to the present invention. In addition, in this wire saw 51, about the structure same or equivalent to the wire saw 1, the same code | symbol is attached | subjected to drawing and the description is abbreviate | omitted.
このワイヤソー71は、すべてのビーズ5同士の間に装着され、ワイヤ3と被覆部7との間に配置されたコイルバネ72を更に備えている。このコイルバネ72は、ワイヤ3の外周面に巻き付けられ、隣接するビーズ5の端面同士に挟まれて圧縮されている。そして被覆部7は、このコイルバネ72を外側から覆いながらワイヤ3を被覆している。このような構成によれば、隣接するビーズ5同士の位置関係がコイルバネ72の付勢力によって規制されるので、ビーズ5がワイヤ3の延在方向Aに移動し難くなり、ビーズ5の方向Aにおける固定強度が向上する。その結果、特に、ビーズ5の位置がワイヤ3の延在方向Aにズレてしまうことが更に抑制される。
The wire saw 71 is further provided with a
この無端状のワイヤソー71の製造においては、ワイヤ3の両端部を編み込んで連結することが必要であり、その連結部においては、連結後にコイルバネ72を装着する必要がある。そこで、オープンエンドの端部形状をもつコイルバネ72を採用すれば、ワイヤ3の両端を編み込んで連結した後、当該連結部におけるワイヤ3の周囲に、コイルバネ72を容易に巻き付けて装着することができる。
In manufacturing the endless wire saw 71, it is necessary to braid and connect both ends of the
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上記のビーズ5,55において、シャンク11外周にダイヤモンド砥粒13を固着する方法としては、ろう付け法に限られず、電着法を用いてもよい。また、ダイヤモンド砥粒13は、単層に限られず多層に固着させてもよい。また、インプリ法によりシャンク11外周にダイヤモンド砥粒層を形成してもよい。また、シャンク11外周に固着される超砥粒としては、ダイヤモンド砥粒に限られず、CBN砥粒を用いてもよい。
The present invention is not limited to the embodiment described above. For example, in the
1,51,71…ワイヤソー、3…ワイヤ、5,55…ビーズ、7,57…被覆部、11,61…シャンク、13…ダイヤモンド砥粒(超砥粒)、72…コイルバネ、A…ワイヤの延在方向、L…ビーズ長、P…配列ピッチ、R…ビーズ直径。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ビーズの直径Rは、0.8mm以上且つ5.0mm以下であり、
前記ワイヤの延在方向における前記ビーズの長さLと、前記ビーズの配列ピッチPと、の関係は、
0.35<L/P<0.72
であることを特徴とするワイヤソー。 In an endless wire saw in which cylindrical beads formed by superabrasive grains fixed to the outer periphery of the shank are arranged in a wire,
The diameter R of the beads is 0.8 mm or more and 5.0 mm or less,
The relationship between the length L of the beads in the extending direction of the wires and the array pitch P of the beads is:
0.35 <L / P <0.72
The wire saw characterized by being.
前記ビーズの前記シャンクと前記被覆部との境界は、前記ワイヤの延在方向に対して斜めに形成されることを特徴とする請求項1に記載のワイヤソー。 A covering portion covering the outer periphery of the wire between the beads,
The wire saw according to claim 1, wherein a boundary between the shank of the bead and the covering portion is formed obliquely with respect to an extending direction of the wire.
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Legal Events
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