JP2011115867A - Thin-edged blade - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、薄刃ブレードに関するものである。 The present invention relates to a thin blade.
従来から、電子部品(フィルター、発振子)などに用いられる水晶や石英などの硬脆材料(被切断材)に溝加工を施したり、切断することによって個片化したりする加工には、高精度が要求されており、このような溝加工や切断加工など(以下、「切断加工」と省略する。)には、円形薄板状の薄刃ブレードが使用されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1の薄刃ブレード(メタルボンド超砥粒砥石)は、Cu−Sn組成のブロンズ系メタル基材(メタルボンド)に、Si3N4、Al2O3、SiC、WCおよびB4Cから選択された1種類または2種類以上の硬質粒子と、MoS2、Cr2O3および黒鉛から選択された1種類または2種類以上の軟質粒子とが、分散されたものである。
Conventionally, it is highly accurate for grooving or cutting and cutting into pieces of hard and brittle materials (cut materials) such as quartz and quartz used for electronic parts (filters, oscillators), etc. For such grooving and cutting (hereinafter abbreviated as “cutting”), a thin blade blade having a circular thin plate shape is used (see, for example, Patent Document 1).
The thin-blade blade (metal bond superabrasive grindstone) of Patent Document 1 is made of a bronze-based metal substrate (metal bond) with a Cu—Sn composition, from Si 3 N 4 , Al 2 O 3 , SiC, WC, and B 4 C. One or two or more selected hard particles and one or more soft particles selected from MoS 2 , Cr 2 O 3 and graphite are dispersed.
しかしながら、特許文献1のような構成を有する薄刃ブレードは、自生発刃作用が持続しないために、ガラスやセラミックなどの脆性材料を加工する場合には、良好な品質の加工材を得ることができないという問題がある。 However, since the thin blade having the configuration as described in Patent Document 1 does not maintain the self-generated blade action, when processing a brittle material such as glass or ceramic, it is not possible to obtain a good quality processed material. There is a problem.
そこで、本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、脆性材料に対しても高品位な加工を施すことができる薄刃ブレードを提供するものである。 Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a thin blade that can perform high-quality processing even on brittle materials.
上記の課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
すなわち、本発明に係る薄刃ブレードは、Cu−Sn、CoまたはNiをベースとするメタル基材に、超砥粒を分散させてなり、前記メタル基材を軸周りに回転させることにより被切断材を切断加工する薄刃ブレードであって、前記メタル基材に、短辺/長辺で表されるアスペクト比が0.9以上の形状を有するガラスフィラーが混入されていることを特徴としている。
本発明に係る薄刃ブレードによれば、球体に近い形状を有するガラスフィラーが混入されているため、ガラスフィラー同士が凝集することなく均一に分散し、自生発刃作用を持続させることができる。したがって、脆性材料に対しても長寿命で、かつ高品位な加工を施すことができる。
In order to solve the above problems, the present invention proposes the following means.
That is, the thin blade according to the present invention is a material to be cut by dispersing superabrasive grains in a metal base based on Cu-Sn, Co or Ni, and rotating the metal base around an axis. The glass base material is characterized in that a glass filler having a shape with an aspect ratio of 0.9 or more represented by short side / long side is mixed in the metal base material.
According to the thin blade according to the present invention, since glass fillers having a shape close to a sphere are mixed, the glass fillers are uniformly dispersed without agglomeration, and the self-generated blade action can be maintained. Therefore, long-life and high-quality processing can be performed even on brittle materials.
また、本発明に係る薄刃ブレードにおいて、前記ガラスフィラーの粒径が、30μm以下であることを特徴としている。
本発明に係る薄刃ブレードによれば、粒径の小さいガラスフィラーを使用するため、ガラスフィラー自体が加工中に被切断材と接触して、被切断材の品位を劣化させるのを防止することができる。したがって、脆性材料に対しても高品位な加工を施すことができる。
In the thin blade according to the present invention, the glass filler has a particle size of 30 μm or less.
According to the thin blade according to the present invention, since the glass filler having a small particle size is used, it is possible to prevent the glass filler itself from coming into contact with the material to be cut during processing and deteriorating the quality of the material to be cut. it can. Therefore, high-quality processing can be performed even on brittle materials.
また、本発明に係る薄刃ブレードにおいて、前記メタル基材に対する前記ガラスフィラーの含有率が、30vol%以下であることを特徴としている。
本発明に係る薄刃ブレードによれば、ガラスフィラーの含有率を30vol%以下に制限することにより、薄刃ブレード自体の耐摩耗性が損なわれるのを防止することができるとともに、剛性が低下するのを防止することができる。したがって、脆性材料に対しても高品位な加工を施すことができる。
In the thin blade according to the present invention, the glass filler content relative to the metal substrate is 30 vol% or less.
According to the thin blade according to the present invention, by limiting the glass filler content to 30 vol% or less, it is possible to prevent the wear resistance of the thin blade itself from being impaired and to reduce the rigidity. Can be prevented. Therefore, high-quality processing can be performed even on brittle materials.
本発明に係る薄刃ブレードによれば、球体に近い形状を有するガラスフィラーが混入されているため、自生発刃作用を持続させることができる。したがって、脆性材料に対しても長寿命で、かつ高品位な加工を施すことができる。 According to the thin blade according to the present invention, since the glass filler having a shape close to a sphere is mixed, the spontaneous blade action can be maintained. Therefore, long-life and high-quality processing can be performed even on brittle materials.
次に、本発明の実施形態を図1〜図3に基づいて説明する。
図1は、薄刃ブレードの正面図である。図2は、図1のA−A線に沿う断面図である。図3は、図2のB部拡大図である。なお、本実施形態の薄刃ブレードは、ガラスやセラミックなどの脆性材料を切断する場合に使用するものである。
図1に示すように、薄刃ブレード10は、軸線Oを中心とした円環形状を有しており、厚さ0.05mm〜0.5mm程度の薄肉板状をなしている。薄刃ブレード10は、円環形状のメタル基材11に被切断材を切断など加工するための超砥粒21が配された、所謂オールブレード構造のものである。メタル基材11は、例えば、Cu−Snにより形成されている。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a front view of a thin blade. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 3 is an enlarged view of a portion B in FIG. In addition, the thin blade of this embodiment is used when cutting brittle materials such as glass and ceramic.
As shown in FIG. 1, the
また、メタル基材11の正面視略中央に形成された貫通孔15は、図示しない加工装置の主軸に挿入されて、該加工装置に取り付け可能に構成されている。そして、軸線O回りに回転されつつ、該軸線Oに垂直な方向に送り出されることにより、メタル基材11の外周縁部によって、例えば電子部品の切断や溝入れなどの超精密加工に使用される。
Moreover, the through-
ここで、本実施形態のメタル基材11には、ガラスフィラー25が混入されている。ガラスフィラー25は、略球形をなしており、その短辺/長辺で表されるアスペクト比は0.9以上のものが用いられている。
また、ガラスフィラー25の粒径は30μm以下のものが用いられている。
さらに、メタル基材11におけるガラスフィラー25の含有率は、30vol%以下となっている。
Here, the
The
Furthermore, the content rate of the
本実施形態の薄刃ブレード10によれば、球体に近い形状を有するガラスフィラー25がメタル基材11に混入されているため、メタル基材11が摩耗してガラスフィラー25が外周縁に露出してきたときにガラスフィラー25がスムーズに抜け落ちる。したがって、自生発刃作用を持続させることができる。結果として、脆性材料からなる被切断材に対しても長寿命で、かつ高品位な加工を施すことができる。
According to the
また、粒径が30μm以下の粒径の小さいガラスフィラー25を使用したため、ガラスフィラー25自体が加工中に被切断材と接触して、被切断材の品位を劣化させてしまうのを防止することができる。
Moreover, since the
さらに、メタル基材11に対するガラスフィラー25の含有率を30vol%以下としたため、薄刃ブレード10自体の耐摩耗性が損なわれるのを防止することができるとともに、剛性が低下するのを防止することができる。
Furthermore, since the content rate of the
実施例1では、粒度♯800のダイヤモンド超砥粒を、金属結合層に均一に分散したベースブレードを作製した。このベースブレードの各寸法は、外径58mm、内径40mm、厚さ0.15mmである。 In Example 1, a base blade was produced in which diamond superabrasive grains having a particle size # 800 were uniformly dispersed in a metal bonding layer. The base blade has an outer diameter of 58 mm, an inner diameter of 40 mm, and a thickness of 0.15 mm.
本発明による発明品1〜4、並びに発明品1〜4と比較するための比較品5は、ベースブレードと同じ材料を用い、発明品1はベースブレードに粒径5μmのガラスフィラーを混入させて形成し、発明品2はベースブレードに粒径10μmのガラスフィラーを混入させて形成し、発明品3はベースブレードに粒径20μmのガラスフィラーを混入させて形成し、発明品4はベースブレードに粒径30μmのガラスフィラーを混入させて形成した。一方、比較品5はベースブレードに粒径35μmのガラスフィラーを混入させて形成した。なお、ガラスフィラーの短辺/長辺で表されるアスペクト比は0.95のものを用い、ベースブレードにおけるガラスフィラーの含有率は10vol%とした。また、ベースブレード、発明品1〜4および比較品5をまとめてサンプル品という。 Inventive products 1 to 4 according to the present invention and comparative product 5 for comparison with the inventive products 1 to 4 use the same material as the base blade, and in the inventive product 1, glass filler having a particle size of 5 μm is mixed into the base blade. Invention 2 is formed by mixing a glass filler with a particle size of 10 μm into the base blade, Invention 3 is formed by mixing a glass filler with a particle size of 20 μm into the base blade, and Invention 4 is formed on the base blade. It was formed by mixing glass filler having a particle size of 30 μm. On the other hand, the comparative product 5 was formed by mixing a glass filler having a particle size of 35 μm into the base blade. In addition, the aspect ratio represented by the short side / long side of a glass filler was 0.95, and the content rate of the glass filler in a base blade was 10 vol%. The base blade, invention products 1 to 4 and comparative product 5 are collectively referred to as sample products.
(切断試験1)
切断試験1では、上記各サンプル品のブレードを使用して、ワークの切断加工を行った。なお、ワークとしては、長さ100mm、幅100mm、厚さ0.5mmの石英を用いた。
この切断加工において、角欠けは切断加工されたワーク裏面部のコーナーに欠けが生じているか否かを観察したものである。また、チッピングの大きさを工具顕微鏡で確認した。さらに、切断加工中に、主軸電流値を測定した。
なお、切断装置は、各ブレードを外径52mmのフランジによってその主軸を狭着して、主軸回転数20000min−1、送り速度10mm/secとして切断加工を行った。この切断試験1によって得られた角欠け、チッピングの大きさ、主軸電流値を表1に示す。
(Cutting test 1)
In the cutting test 1, the workpiece was cut using the blade of each sample product. As the workpiece, quartz having a length of 100 mm, a width of 100 mm, and a thickness of 0.5 mm was used.
In this cutting process, the corner chipping is an observation of whether or not chipping has occurred at the corner of the cut back surface of the workpiece. Further, the size of chipping was confirmed with a tool microscope. Further, the spindle current value was measured during the cutting process.
In addition, the cutting apparatus cut | disconnected each blade by narrowing the main axis | shaft with the flange of 52 mm of outer diameters, and making spindle rotation speed 20000min < -1 > and feed speed 10mm / sec. Table 1 shows the corner chipping, chipping magnitude, and spindle current value obtained by the cutting test 1.
表1に示すように、角欠けについては、ベースブレードおよび比較品5では角欠けが生じているが、発明品1〜4では角欠けが生じていないことが理解される。また、チッピングおよび主軸電流値については、ベースブレード、比較品5に対して発明品1〜4が小さくなることが理解される。 As shown in Table 1, with respect to the corner chipping, it is understood that the base blade and the comparative product 5 have corner chipping, but the inventive products 1 to 4 have no corner chipping. Further, it is understood that the inventive products 1 to 4 are smaller than the base blade and the comparative product 5 with respect to the chipping and the spindle current value.
上記の結果より、本発明に係る発明品1〜4は、ベースブレード、比較品5と比較して、切断されたワークに角欠けが発生するのを防止することができる。また、発明品1〜4は、ベースブレード、比較品5と比較して、チッピングが小さく抑えられるとともに、主軸電流値も小さく、すなわち低い抵抗で切断可能であることが理解される。つまり、粒径30μm以下のガラスフィラーをベースブレードに混入させると上記効果が得られることが理解できる。 From the above results, the inventive products 1 to 4 according to the present invention can prevent the occurrence of corner chipping in the cut workpiece as compared with the base blade and the comparative product 5. In addition, it is understood that the inventive products 1 to 4 can suppress cutting with a small amount of the spindle current value, that is, can be cut with a low resistance, as compared with the base blade and the comparative product 5. That is, it can be understood that the above-described effect can be obtained by mixing a glass filler having a particle size of 30 μm or less into the base blade.
実施例2では、粒度♯400のダイヤモンド超砥粒を金属結合層に均一に分散したベースブレードを作製した。このベースブレードの各寸法は、外径58mm、内径40mm、厚さ0.2mmである。 In Example 2, a base blade was produced in which diamond superabrasive grains having a particle size of # 400 were uniformly dispersed in a metal bonding layer. The dimensions of this base blade are an outer diameter of 58 mm, an inner diameter of 40 mm, and a thickness of 0.2 mm.
本発明による発明品1〜4、並びに発明品1〜4と比較するための比較品5は、ベースブレードと同じ材料を用い、発明品1はベースブレードに粒径10μmのガラスフィラーを含有率5vol%となるように混入させて形成し、発明品2はベースブレードに粒径10μmのガラスフィラーを含有率10vol%となるように混入させて形成し、発明品3はベースブレードに粒径10μmのガラスフィラーを含有率20vol%となるように混入させて形成し、発明品4はベースブレードに粒径10μmのガラスフィラーを含有率30vol%となるように混入させて形成した。一方、比較品5はベースブレードに粒径10μmのガラスフィラーを含有率35vol%となるように混入させて形成した。なお、ガラスフィラーの短辺/長辺で表されるアスペクト比は0.95のものを用いた。また、ベースブレード、発明品1〜4および比較品5をまとめてサンプル品という。 Inventive products 1 to 4 according to the present invention and comparative product 5 for comparison with the inventive products 1 to 4 use the same material as the base blade, and the inventive product 1 contains a glass filler having a particle size of 10 μm in the base blade. Inventive product 2 is formed by mixing glass filler having a particle size of 10 μm into the base blade so that the content is 10 vol%, and inventive product 3 is formed by mixing the base blade with a particle size of 10 μm. A glass filler was mixed and formed so as to have a content of 20 vol%, and Invention 4 was formed by mixing a glass filler having a particle size of 10 μm into the base blade so as to have a content of 30 vol%. On the other hand, the comparative product 5 was formed by mixing a glass filler having a particle size of 10 μm into the base blade so that the content rate was 35 vol%. In addition, the aspect ratio represented by the short side / long side of the glass filler was 0.95. The base blade, invention products 1 to 4 and comparative product 5 are collectively referred to as sample products.
(切断試験2)
切断試験2では、上記各サンプル品のブレードを使用して、ワークの切断加工を行った。なお、ワークとしては、長さ100mm、幅100mm、厚さ1.0mmのパイレックスガラス(登録商標)を用いた。
この切断加工において、上述した切断試験1と同様に、角欠け、チッピングの大きさ、および主軸電流値を測定した。
なお、切断装置は、各ブレードを外径52mmのフランジによってその主軸を狭着して、主軸回転数20000min−1、送り速度15mm/secとして切断加工を行った。この切断試験2によって得られた角欠け、チッピングの大きさ、主軸電流値を表2に示す。
(Cutting test 2)
In the cutting test 2, the workpiece was cut using the blade of each sample product. As a workpiece, Pyrex glass (registered trademark) having a length of 100 mm, a width of 100 mm, and a thickness of 1.0 mm was used.
In this cutting process, similarly to the cutting test 1 described above, corner chipping, the size of chipping, and the spindle current value were measured.
In addition, the cutting apparatus cut | disconnected each blade by narrowing the main axis | shaft with the flange with an outer diameter of 52 mm, the main-axis | shaft rotation speed 20000min < -1 >, and the feed rate of 15 mm / sec. Table 2 shows the corner chipping, chipping size, and spindle current value obtained by the cutting test 2.
表2に示すように、角欠けについては、ベースブレードおよび比較品5では角欠けが生じているが、発明品1〜4では角欠けが生じていないことが理解される。また、チッピングおよび主軸電流値については、ベースブレード、比較品5に対して発明品1〜4が小さくなることが理解される。 As shown in Table 2, with respect to the corner chipping, it is understood that the base blade and the comparative product 5 have corner chipping, but the inventive products 1 to 4 have no corner chipping. Further, it is understood that the inventive products 1 to 4 are smaller than the base blade and the comparative product 5 with respect to the chipping and the spindle current value.
上記の結果より、本発明に係る発明品1〜4は、ベースブレード、比較品5と比較して、切断されたワークに角欠けが発生するのを防止することができる。また、発明品1〜4は、ベースブレード、比較品5と比較して、チッピングが小さく抑えられるとともに、主軸電流値も小さく、すなわち低い抵抗で切断可能であることが理解される。つまり、ベースブレードにガラスフィラーの含有率が30vol%以下になるように、ガラスフィラーをベースブレードに混入させると上記効果が得られることが理解できる。 From the above results, the inventive products 1 to 4 according to the present invention can prevent the occurrence of corner chipping in the cut workpiece as compared with the base blade and the comparative product 5. In addition, it is understood that the inventive products 1 to 4 can suppress cutting with a small amount of the spindle current value, that is, can be cut with a low resistance, as compared with the base blade and the comparative product 5. That is, it can be understood that the above-mentioned effect can be obtained by mixing the glass filler into the base blade so that the glass filler content in the base blade is 30 vol% or less.
実施例3では、粒度♯600のダイヤモンド超砥粒を金属結合層に均一に分散した電鋳ブレードからなるベースブレードを作製した。このベースブレードの各寸法は、外径58mm、内径40mm、厚さ0.1mmである。 In Example 3, a base blade made of an electroformed blade in which diamond superabrasive grains having a particle size of # 600 were uniformly dispersed in a metal bonding layer was produced. The base blade has an outer diameter of 58 mm, an inner diameter of 40 mm, and a thickness of 0.1 mm.
本発明による発明品1〜4、並びに発明品1〜4と比較するための比較品5は、ベースブレードと同じ材料を用い、発明品1はベースブレードに短辺/長辺で表されるアスペクト比が1のガラスフィラーを混入させて形成し、発明品2はベースブレードに短辺/長辺で表されるアスペクト比が0.95のガラスフィラーを混入させて形成し、発明品3はベースブレードに短辺/長辺で表されるアスペクト比が0.92のガラスフィラーを混入させて形成し、発明品4はベースブレードに短辺/長辺で表されるアスペクト比が0.9のガラスフィラーを混入させて形成した。一方、比較品5はベースブレードに短辺/長辺で表されるアスペクト比が0.87のガラスフィラーを混入させて形成した。なお、ガラスフィラーの粒径は10μmのものを用い、ベースブレードにおけるガラスフィラーの含有率は15vol%とした。また、ベースブレード、発明品1〜4および比較品5をまとめてサンプル品という。 The inventive products 1 to 4 according to the present invention and the comparative product 5 for comparison with the inventive products 1 to 4 use the same material as the base blade, and the inventive product 1 has an aspect represented by short / long sides on the base blade. Inventive product 2 is formed by mixing a glass filler with an aspect ratio of 0.95 represented by short / long sides into the base blade, and inventive product 3 is a base. The blade is formed by mixing a glass filler having an aspect ratio of 0.92 represented by a short side / long side to the blade. Inventive product 4 has an aspect ratio of 0.9 represented by a short side / long side on the base blade. It was formed by mixing glass filler. On the other hand, the comparative product 5 was formed by mixing a glass filler having an aspect ratio of 0.87 represented by short side / long side into the base blade. The particle size of the glass filler was 10 μm, and the glass filler content in the base blade was 15 vol%. The base blade, invention products 1 to 4 and comparative product 5 are collectively referred to as sample products.
(切断試験3)
切断試験3では、上記各サンプル品のブレードを使用して、ワークの切断加工を行った。なお、ワークとしては、長さ100mm、幅100mm、厚さ1.0mmのAl203を用いた。
この切断加工において、上述した切断試験1と同様に、角欠け、チッピングの大きさ、および主軸電流値を測定した。
なお、切断装置は、各ブレードを外径52mmのフランジによってその主軸を狭着して、主軸回転数18000min−1、送り速度10mm/secとして切断加工を行った。この切断試験3によって得られた角欠け、チッピングの大きさ、主軸電流値を表3に示す。
(Cutting test 3)
In the cutting test 3, the workpiece was cut using the blade of each sample product. As a workpiece, Al203 having a length of 100 mm, a width of 100 mm, and a thickness of 1.0 mm was used.
In this cutting process, similarly to the cutting test 1 described above, corner chipping, the size of chipping, and the spindle current value were measured.
In addition, the cutting apparatus cut | disconnected each blade | blade by narrowing the main axis | shaft with the flange of 52 mm of outer diameters, and making spindle rotation speed 18000min < -1 > and feed speed 10mm / sec. Table 3 shows the corner chipping, chipping size, and spindle current value obtained by the cutting test 3.
表3に示すように、角欠けについては、ベースブレードおよび比較品5では角欠けが生じているが、発明品1〜4では角欠けが生じていないことが理解される。また、チッピングおよび主軸電流値については、ベースブレード、比較品5に対して発明品1〜4が小さくなることが理解される。 As shown in Table 3, it is understood that corner breakage occurs in the base blade and the comparative product 5, but no corner breakage occurs in the inventive products 1 to 4. Further, it is understood that the inventive products 1 to 4 are smaller than the base blade and the comparative product 5 with respect to the chipping and the spindle current value.
上記の結果より、本発明に係る発明品1〜4は、ベースブレード、比較品5と比較して、切断されたワークに角欠けが発生するのを防止することができる。また、発明品1〜4は、ベースブレード、比較品5と比較して、チッピングが小さく抑えられるとともに、主軸電流値も小さく、すなわち低い抵抗で切断可能であることが理解される。つまり、短辺/長辺で表されるアスペクト比が0.9以上のガラスフィラーをベースブレードに混入させると上記効果が得られることが理解できる。 From the above results, the inventive products 1 to 4 according to the present invention can prevent the occurrence of corner chipping in the cut workpiece as compared with the base blade and the comparative product 5. In addition, it is understood that the inventive products 1 to 4 can suppress cutting with a small amount of the spindle current value, that is, can be cut with a low resistance, as compared with the base blade and the comparative product 5. That is, it can be understood that the above-mentioned effect can be obtained by mixing a glass filler having an aspect ratio of 0.9 or more represented by short side / long side into the base blade.
なお、本発明は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な構造や形状などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態では、メタル基材11をCu−Snで形成した場合の説明をしたが、CoやNiを用いて形成してもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications made to the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention. That is, the specific structure and shape described in the embodiment are merely examples, and can be changed as appropriate.
For example, in this embodiment, although the case where the
10…薄刃ブレード 11…メタル基材 21…超砥粒 25…ガラスフィラー O…軸線(軸)
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記メタル基材を軸周りに回転させることにより被切断材を切断加工する薄刃ブレードであって、
前記メタル基材に、短辺/長辺で表されるアスペクト比が0.9以上の形状を有するガラスフィラーが混入されていることを特徴とする薄刃ブレード。 Super abrasive grains are dispersed in a metal base based on Cu-Sn, Co or Ni,
A thin blade blade for cutting a material to be cut by rotating the metal base material around an axis,
A thin blade blade, wherein a glass filler having a shape with an aspect ratio represented by short side / long side of 0.9 or more is mixed in the metal base material.
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