JP2014094414A - 面取り用超砥粒砥石 - Google Patents

Abstract

【課題】高効率に強化ガラスの面取り加工を行うことができ、高切削力、長寿命、形状変化が生じ難いという面取り用超砥粒砥石を提供する。
【解決手段】面取り用砥石が円筒状の多結晶ダイヤモンド焼結体で形成されており、当該砥石の外周面上に凹状の溝が全周にわたって形成され、当該溝が開き角８０°〜１００°の角度を有したテーパ形状の傾斜を伴った略コの字状に形成されている。また、前記凹状の溝の全てを切り込むように縦溝が形成されており、当該縦溝が砥石の外周面上に等間隔で形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、強化ガラスの端面における面取り用超砥粒砥石に関し、特に従来の面取り用砥石に比較して高切削力、長寿命、形状変化（形くずれ）が生じない等、高効率に強化ガラスの面取り加工を行うことができる超砥粒砥石に関する。

今日、携帯電話等の液晶ディスプレイに使用されるガラスは、画面の拡大につれて大型化する傾向にある。一方、携帯電話については、利便性の向上の観点から筐体を薄くし、軽量化する傾向も伺える。そのため、液晶ディスプレイに使用されるガラスの厚みは、ますます薄くなっている。その結果、液晶ディスプレイに使用されるガラスには、従来以上の高耐久性が要求されている。
そのような要求特性を満たすものとして、強化ガラスが液晶ディスプレイに使用され始めている。例えばコーニング社製のゴリラガラス等が知られている。このような強化ガラスは圧縮によって強化されているため、強化ガラスを製造した後の加工に困難性がある。そのため、予め所望の形状に加工した後にガラスの表面を圧縮して強化ガラスを製造するのが一般的である。

しかし、ガラスの成型工程の最終段階で行われるガラスの端面における面取り加工は、強化ガラスを製造した後に行われており、この面取り加工が問題となっている。
例えば、面取り用砥石の材料としては、Ｆｅ等の金属、レジン（熱硬化性樹脂）系、電着砥石、表面にダイヤモンド又はＣＢＮ砥粒を被覆したものが用いられている（特許文献１を参照）。これらの砥石を用いて、強化ガラスの加工を行うと、砥石の表面が削り取られるため、面取り加工の精度が極めて早期に劣化し、砥石自体の寿命も短くなってしまうのが現状である。
そこで、本発明に係る発明者は、面取り用砥石の硬度を上げるために、砥石の材料として多結晶ダイヤモンド（以下、「ＰＣＤ」という。）を用いることを想起した。強化ガラスの端面における面取り用砥石の材料として、ＰＣＤを用いることができれば硬度の観点から高寿命が期待できる。
しかしながら、ＰＣＤを用いた面取り用砥石では、砥石の表面が高硬度であり、かつ平滑性も高いため、強化ガラスとの当接面において、滑りが生じてしまい、従来の面取り用砥石に比較して切削力が低下することが危惧される。

また、従来の面取り用砥石は、一般的にワイヤーカット放電加工によって製造される。ワイヤーカット放電加工は、砥石の材料となるレジン系、メタル系の基材と、電極となるワイヤーとの間に６０〜３００Ｖのインパルス電圧を印加しながら、間欠的火花放電による消耗現象を利用した加工方法である。面取り用砥石の基本形状は円筒状であり、面取り加工に用いられるのは、砥石の外周面に形成された凹状の溝である。このような凹状の溝は、基材を回転させながら、基材の外周面にワイヤーを近接させ、基材を径方向へ移動させながら、所望の凹状の溝を形成していくことになる。そして形成された砥石を、加工機に取り付け、凹状の溝にガラスの端面を当接させて、砥石を回転させながら移動することによってガラスの面取り加工を行う（ガラスの面取り加工の一例として特許文献２を参照）。
ここで問題となるのは、上記の砥石の加工を行うワイヤーカット放電加工では、超硬材であるＰＣＤによって形成された円筒状の外周面を面取り用の凹状の溝に加工することが困難であるという点が挙げられる。すなわち、面取り用の凹状の溝は、円筒状の外周面にテーパー状の溝を形成する必要があるが、ＰＣＤ自体が硬すぎるためにワイヤーカット放電加工では、凹状の溝に従来以上の加工時間がかかり、かつ、ワイヤーがダイヤモンド自体に接触して切断されてしまう場合があった。
そこで、ＰＣＤを面取り用砥石として加工する新たな加工技術が必要となった。

特開２００５−２８５２５号公報 特開２００８−９３７４４号公報

本発明は、高効率に強化ガラスの面取り加工を行うことができ、従来の面取り用砥石に比較して高切削力、長寿命、形状変化が生じ難いという面取り用超砥粒砥石を提供することを目的とする。
また、高硬度のＰＣＤ材料を面取り用超砥粒砥石として加工するための高精度かつ効率的な製造方法を提供することを目的とする。

本発明者は、上記従来技術の課題を解決するために以下の構成を採用した。
（１）板ガラスの端面を加工する面取り用砥石であって、当該面取り用砥石が円筒状の多結晶ダイヤモンド焼結体で形成されており、当該砥石の外周面上に凹状の溝が全周にわたって形成され、当該溝が開き角８０°〜１００°の角度を有したテーパ形状の傾斜を伴った略コの字状に形成されていることを特徴とする面取り用超砥粒砥石である。
ここで、多結晶ダイヤモンド焼結体とは、微細なダイヤモンド砥粒を、コバルト等を触媒として高温高圧下で一体化して製造されたものである。砥石用として使用可能なものであれば、どのような組成又は製造方法で作られたものも含まれる。
板ガラスの端面を加工する方法は、周知の方法を用いることができる。駆動機によって砥石全体を回転させながら板ガラスの端縁に当接させることで、板ガラスの端縁が滑らかな凸形状に研削される。
また、凹状の溝の開き角については８０°〜１００°が好適である。８０°未満では切削される強化ガラスの端面が鋭利になり過ぎてしまい、１００°を超えると薄い強化ガラスの十分な端面処理が困難となってしまうからである。

（２）前記凹状の溝の全てを切り込むように縦溝が形成されており、当該縦溝が砥石の外周面上に等間隔で形成されていることを特徴とする上記（１）に記載された面取り用超砥粒砥石である。
上記縦溝を等間隔で形成することによって、高強度の被研削材である強化ガラスの端縁と縦溝の角部が接触することによって、砥石と強化ガラスとの間の滑りを抑止することができる。
また上記縦溝は、切削粉及び加工液を排除する機能も有している。
（３）前記縦溝の回転方向における後壁が、すくい角２〜２０°で形成されていることを特徴とする上記（２）に記載された面取り用超砥粒砥石である。
ここで、後壁にすくい角を設けることによって、縦溝の後壁の角部における切削力を向上させることができる。後壁に形成されるすくい角は２〜２０°は、被削材の硬度に併せて選択することができるが、すくい角２°未満では切削力の向上がほとんど期待できない。一方すくい角２０°を超えると高硬度の被削材との接触により角部が欠け易くなる。

（４）円筒状の導電性セラミック系砥石用材料を加工し、外周面上に凸状の突起を全周にわたって形成し切削体を製造し、円筒状の多結晶ダイヤモンド焼結体からなる基材の外周面と前記切削体の凸状の突起を有した外周面とを相対的に回転させながら対向させて、前記基材と前記切削体とを電極とし、放電加工により多結晶ダイヤモンド焼結体からなる基材の外周面上に凹状の溝を全周にわたって形成し、前記切削体の凸状の突起形状を前記基材の外周面上に転写することにより、前記基材に形成される凹状の溝を形成することを特徴とする面取り用超砥粒砥石の製造方法である。
放電加工を用いることによって、揺動させながら切削体を削ることができる。そのためＲを伴った角部に加工することができる。
（５）前記切削体に形成された凸状の突起の側面が８０°〜１００°の角度で傾斜しており、前記基材に形成される凹状の溝が開き角８０°〜１００°の角度を有したテーパ形状の傾斜を伴った略コの字状に形成されることを特徴とする請求項４に記載された面取り用超砥粒砥石の製造方法である。

本発明を用いることによって、高効率に強化ガラスの面取り加工を行うことができる。また、従来の面取り用砥石に比較して高切削力、長寿命、形状変化が生じ難いという面取り用超砥粒砥石を得るという効果を奏する。
また、高硬度のＰＣＤ材料を面取り用超砥粒砥石として加工するための効率的な製造方法を提供するという効果を奏する。

実施形態１に係る面取り用超砥粒砥石を示す正面図である。 図１におけるＡ−Ａ’拡大図である。 実施形態１に係る面取り用超砥粒砥石を示す平面図である。 実施形態２に係る切削体の製造方法を示す概念図である。 実施形態２に係る面取り用超砥粒砥石の製造方法を示す概念図である。 実施形態２に係る面取り用超砥粒砥石の製造方法を示す概念図である。

以下に本発明に係る実施の形態を示す。以下に示される実施の形態は、本発明の実施態様の一例であって、本発明を下記の実施形態に限定するものではない。
実施形態１
図１は実施形態１に係る板ガラスの端面を加工する面取り用砥石１を示す正面図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ’拡大図である。図３は、図１における平面図である。
実施形態１に係る面取り用砥石１は、砥石２に加工機に取り付けるベース層３が接着されたものである。かかる面取り用砥石１は、円筒状の多結晶ダイヤモンド焼結体で形成されている。多結晶ダイヤモンド焼結体は、平均３５μｍのダイヤ砥粒を含有するＰＣＤ材料を使用した。
加工前の上記多結晶ダイヤモンドは、直径φ５０ｍｍ、高さ１．５ｍｍの円筒形状を有している。このような円筒状の多結晶ダイヤモンドを回転させながら、周面にφ０．２ｍｍのワイヤを当接させ、ワイヤ放電加工によって、多結晶ダイヤモンドの周面に凹状の溝４を形成する。ワイヤ放電加工は、ワイヤと多結晶ダイヤモンドに１５０Ｖ程度のインパルス電圧を印加しながら、間欠的放電により多結晶ダイヤモンドの周面を切削する方法である。

多結晶ダイヤモンドの回転速度は２ｍｍ／ｍｉｎ程度で行い、ワイヤは供給リールより１ｍｍ／ｍｉｎ程度で送り出しながら、放電加工を行う。ワイヤと多結晶ダイヤモンドの当接箇所には、冷却と切削粉の排除のために加工液として水が用いられた。
このようにワイヤ放電加工によって、多結晶ダイヤモンドの外周面上に凹状の溝４を形成する。かかる凹状の溝４は、図２に示す如く、開口部が開き角９０°のテーパ形状の傾斜を伴った略コの字状に形成される。なお、本実施形態１の面取り用砥石１に係る砥石２の高さＬ１は、１．５ｍｍであり、凹状の溝４の高さＬ２は、０．８７ｍｍである。凹状の溝４の深さＤ１は０．２５ｍｍである。なお、ベース層３は１．６８〜６．５ｍｍの間で形成するのが好ましいが、実施形態１ではベース層３の高さを１．７ｍｍとした。従って、砥石２とベース層３を併せた高さは３．２ｍｍである。
また、実施形態１に係る面取り用砥石１には、前記凹状の溝４の全てを切り込むように縦溝７が形成されている。かかる縦溝７は砥石２及びベース層３の砥石２に接着された円筒部分において、円筒状の外周面上に等間隔で形成される。本実施形態１においては、１２箇所に縦溝７が設けられている。図３に示す如く、縦溝７の深さＤ３は０．３ｍｍに形成されている。縦溝７の深さＤ３は、凹状の溝３の高さＬ２より深く削るのが好ましい。このような縦溝７を設け高強度の被研削材である強化ガラスの端縁と縦溝の縦溝７における後壁８の先端角部を接触させることによって、砥石と強化ガラスとの間の滑りを抑止することができ、さらに切削粉及び加工液を排除することが可能となる。
図３に示す如く、かかる縦溝７の回転方向Ｒにおける後壁８は、すくい角１０°の角をもって形成されている。かかる縦溝７の後壁８にすくい角を設けることにより、縦溝７による砥石の切削力を大幅に向上させるという優れた効果を付加することが可能となる。

実施形態２
図４は、実施形態２に係る面取り用超砥粒砥石の製造方法を示す概念図である。図５は、実施形態２に係る面取り用超砥粒砥石の製造方法を示す概念図である。図６は、実施形態２に係る面取り用超砥粒砥石の製造方法を示す概念図である。以下に実施形態２に係る面取り用超砥粒砥石を製造する方法の一例を説明する。製造工程は切削体の製造工程と、基材の加工工程と、縦溝の形成工程の３工程から成る。

（切削体の製造工程）
直径φ５０ｍｍの円筒状のアルミナによるセラミック系レジノイド砥石用基材を、ワイヤーカット放電加工によって、外周面上に凸状の突起を全周にわたって形成する。図４に示す如く、円筒状のセラミック系レジノイド砥石用基材（導電性セラミック系砥石用材料）４１を回転させながら、外周面にφ０．２ｍｍのワイヤ４０を当接させ、ワイヤ放電加工によって、セラミック系レジノイド砥石用基材４１の外周面に凸状の突起を形成していく。かかる凸状の突起は、９０°の角度で傾斜する側面を有する。ワイヤ放電加工は、ワイヤ４０を供給リール４２より供給ローラ４３及び巻取りローラ４４を介して巻取りリールに巻き取りながら行う。図４に示す如く、ワイヤ４０とセラミック系レジノイド砥石用基材４１とを対向させて電極とし、加工電源３９より１５０Ｖのインパルス電圧を印加しながら、間欠的放電によりセラミック系レジノイド砥石用基材４１の外周面を切削していく。
セラミック系レジノイド砥石用基材４１の回転速度は２ｍｍ／ｍｉｎ程度で行い、ワイヤ４０は供給リール４２より１ｍｍ／ｍｉｎ程度で送り出しながら、放電加工を行う。ワイヤ４０とセラミック系レジノイド砥石用基材４１の対向箇所には、冷却と切削粉の排除のために加工液として水が用いる。このような方法によって図５に示す切削体５１を製造する。

（基材の加工工程）
切削体５１の外周面には、図５に示す如く凸状の突起５２が形成され、かかる突起５２の側面が９０°の角度で傾斜している。切削体５１の外周面には、円筒状の多結晶ダイヤモンド焼結体からなる基材５３を対向させる。ここで多結晶ダイヤモンド焼結体からなる基材５３は、平均３５μｍのダイヤ砥粒を含有するＰＣＤ材料を使用した。
加工前の上記多結晶ダイヤモンドの基材５３は、直径φ５０ｍｍ、高さ２．５ｍｍの円筒形状を有している。このような円筒状の多結晶ダイヤモンド焼結体からなる基材５３と切削体５１とを図５に示す如く対向させ、各材料を電極として、相互に反対方向へ回転速度２ｍｍ／ｍｉｎ程度で回転させ、１５０Ｖ程度のインパルス電圧を印加しながら、間欠的放電により多結晶ダイヤモンド焼結体からなる基材５３の外周面を切削する。
そして、放電加工により多結晶ダイヤモンド焼結体からなる基材５３の外周面上に凹状の溝を全周にわたって形成し、前記切削体５１の凸状の突起形状５２を前記基材５３の外周面上に転写することにより、前記基材５３に外周面に９０°の角度を有したテーパ形状の傾斜を伴ったコの字状の凹状の溝５４を形成する。

（縦溝の形成工程）
前記工程により凹状の溝５４を伴った多結晶ダイヤモンドからなる砥石５３を得る。砥石５３に加工機に取り付けるためのベース層５４を接着し面取り用砥石を製造する。かかる面取り用砥石の側面にワイヤ放電加工により縦溝５７を形成する。ワイヤ放電加工は、ワイヤ５６を移動させながら、面取り用砥石を図６に示す矢印方向へ移動させながら行う。図６に示す面取り用砥石５３，５４にワイヤ５６とを電極とし、図示しない加工電源より１５０Ｖのインパルス電圧を印加しながら、間欠的放電により深さ０．３ｍｍの縦溝５７を形成する。縦溝５７は、面取り用砥石５３，５４の外周面に等間隔で合計１２箇所に形成される。上記の工程を経て実施形態２に示す面取り用超砥粒砥石が得られる。

１ 面取り用砥石
２ 砥石
３ ベース層
４ 凹状の溝
７ 縦溝
８ 後壁
４１ 基材
５１ 切削体
５２ 凸状の突起

Claims (5)

1. 板ガラスの端面を加工する面取り用砥石であって、当該面取り用砥石が円筒状の多結晶ダイヤモンド焼結体で形成されており、当該砥石の外周面上に凹状の溝が全周にわたって形成され、当該溝が開き角８０°〜１００°の角度を有したテーパ形状の傾斜を伴った略コの字状に形成されていることを特徴とする面取り用超砥粒砥石。
2. 前記凹状の溝の全てを切り込むように縦溝が形成されており、当該縦溝が砥石の外周面上に等間隔で形成されていることを特徴とする請求項１に記載された面取り用超砥粒砥石。
3. 前記縦溝の回転方向における後壁が、すくい角２〜２０°で形成されていることを特徴とする請求項２に記載された面取り用超砥粒砥石。
4. 円筒状の導電性セラミック系砥石用材料を加工し、外周面上に凸状の突起を全周にわたって形成し切削体を製造し、円筒状の多結晶ダイヤモンド焼結体からなる基材の外周面と前記切削体の凸状の突起を有した外周面とを相対的に回転させながら対向させて、前記基材と前記切削体とを電極とし、放電加工により多結晶ダイヤモンド焼結体からなる基材の外周面上に凹状の溝を全周にわたって形成し、前記切削体の凸状の突起形状を前記基材の外周面上に転写することにより、前記基材に形成される凹状の溝を形成することを特徴とする面取り用超砥粒砥石の製造方法。
5. 前記切削体に形成された凸状の突起の側面が８０°〜１００°の角度で傾斜しており、前記基材に形成される凹状の溝が開き角８０°〜１００°の角度を有したテーパ形状の傾斜を伴った略コの字状に形成されることを特徴とする請求項４に記載された面取り用超砥粒砥石の製造方法。

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