JP2639270B2 - ワイヤソーによる切断方法 - Google Patents
ワイヤソーによる切断方法Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
- B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
- B28D5/04—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools
- B28D5/045—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools by cutting with wires or closed-loop blades
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高硬度の脆性材料
を、遊離砥粒を使用するワイヤソーで切断する方法に関
する。
を、遊離砥粒を使用するワイヤソーで切断する方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ブロック状の硬質材料を薄厚の板状製品
に切断する装置としては、内周刃ソー、外周刃ソー、ブ
レードソー、ワイヤソー等があり、前二者は固定砥粒、
後の二者は遊離砥粒による切断が行われる。内周刃ソー
は、薄厚のドーナツ状金属円板の内周部にダイヤモンド
砥粒を固着させたブレードを高速で回転させ、中心にセ
ットしたワークをブレードの半径方向に移動させて板状
の製品を１枚ずつ切断する方式である。ブレードは外側
から張力を付加するので、ブレードの厚さを薄くできる
ことから、切断による材料のロスは少なくて済む。一
方、外周刃ソーは、同じく薄厚のドーナツ状金属円板の
外周部にダイヤモンド砥粒を固着させたブレードを所定
間隔で軸に貫通固定し、高速回転させてワークに切込
み、一度に多数の製品を切断する方式である。この外周
刃ソーの場合は、ブレードの剛性の点からブレードの直
径を大きくできないため、小サイズの製品の切断に向い
ている。ブレードソーは、工具鋼製の直線ブレードに張
力を付加して所定ピッチでセットし、これに砥粒混合の
加工液をかけながら往復運動させ、同時にワークを上昇
動させて一度に多数の製品を切断する方式である。この
ブレードソーは設備的に安価であり、時間に制約がなけ
れば大面積の製品でも切断することができる。ワイヤソ
ーは、リールから繰り出されたワイヤを複数の溝ローラ
に所定ピッチで巻付けて形成したワイヤ列を往復あるい
は一方向に走行させながら、ワークとワイヤ列の接触部
に砥粒を混合した加工液を供給しながら切断し、ワイヤ
を別のリールに巻取っていく方式である。ワイヤソーの
場合は、細径のワイヤを使用できるので、前記の各切断
方式に比べ切断による材料のロスが最も少なくて済む。
に切断する装置としては、内周刃ソー、外周刃ソー、ブ
レードソー、ワイヤソー等があり、前二者は固定砥粒、
後の二者は遊離砥粒による切断が行われる。内周刃ソー
は、薄厚のドーナツ状金属円板の内周部にダイヤモンド
砥粒を固着させたブレードを高速で回転させ、中心にセ
ットしたワークをブレードの半径方向に移動させて板状
の製品を１枚ずつ切断する方式である。ブレードは外側
から張力を付加するので、ブレードの厚さを薄くできる
ことから、切断による材料のロスは少なくて済む。一
方、外周刃ソーは、同じく薄厚のドーナツ状金属円板の
外周部にダイヤモンド砥粒を固着させたブレードを所定
間隔で軸に貫通固定し、高速回転させてワークに切込
み、一度に多数の製品を切断する方式である。この外周
刃ソーの場合は、ブレードの剛性の点からブレードの直
径を大きくできないため、小サイズの製品の切断に向い
ている。ブレードソーは、工具鋼製の直線ブレードに張
力を付加して所定ピッチでセットし、これに砥粒混合の
加工液をかけながら往復運動させ、同時にワークを上昇
動させて一度に多数の製品を切断する方式である。この
ブレードソーは設備的に安価であり、時間に制約がなけ
れば大面積の製品でも切断することができる。ワイヤソ
ーは、リールから繰り出されたワイヤを複数の溝ローラ
に所定ピッチで巻付けて形成したワイヤ列を往復あるい
は一方向に走行させながら、ワークとワイヤ列の接触部
に砥粒を混合した加工液を供給しながら切断し、ワイヤ
を別のリールに巻取っていく方式である。ワイヤソーの
場合は、細径のワイヤを使用できるので、前記の各切断
方式に比べ切断による材料のロスが最も少なくて済む。
【０００３】上記４種の切断装置は、被切断材料（ワー
ク）の材質、寸法、さらには要求される切断精度によっ
て使い分けられている。例えば、シリコンには内周刃ソ
ー、石英には内周刃ソーあるいはブレードソー、水晶に
はブレードソーあるいはワイヤソー、ガラスには外周刃
ソーあるいはブレードソーが一般的に使用されている。
ク）の材質、寸法、さらには要求される切断精度によっ
て使い分けられている。例えば、シリコンには内周刃ソ
ー、石英には内周刃ソーあるいはブレードソー、水晶に
はブレードソーあるいはワイヤソー、ガラスには外周刃
ソーあるいはブレードソーが一般的に使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、被切断材料
の硬度が高くなるにつれて、切断が難しくなることはい
うまでもない。すなわち、高硬度の被切断材料の場合、
内周刃ソー、外周刃ソーにおいては、ブレードに固着さ
れたダイヤモンド砥粒の磨滅が激しいためにドレッシン
グの回数が増え、ブレードの交換を頻繁に行う必要があ
る。また、切込み速度を遅くしなければならないので切
断能率が著しく低下する。ブレードソーの場合は、ブレ
ード自体の摩耗が激しく、製品の厚み精度が著しく悪化
するとともに、ブレードの耐久性が低下し切断途中でブ
レードを交換することも必要となり、切断能率も著しく
低下する。ワイヤソーでは、ワイヤに作用する研削力が
大きくなり断線が生じ易くなるほか、切断に要する時間
が異常に長くなる。
の硬度が高くなるにつれて、切断が難しくなることはい
うまでもない。すなわち、高硬度の被切断材料の場合、
内周刃ソー、外周刃ソーにおいては、ブレードに固着さ
れたダイヤモンド砥粒の磨滅が激しいためにドレッシン
グの回数が増え、ブレードの交換を頻繁に行う必要があ
る。また、切込み速度を遅くしなければならないので切
断能率が著しく低下する。ブレードソーの場合は、ブレ
ード自体の摩耗が激しく、製品の厚み精度が著しく悪化
するとともに、ブレードの耐久性が低下し切断途中でブ
レードを交換することも必要となり、切断能率も著しく
低下する。ワイヤソーでは、ワイヤに作用する研削力が
大きくなり断線が生じ易くなるほか、切断に要する時間
が異常に長くなる。
【０００５】以上のような状況から、硬度が極めて高
く、素材ブロックを薄厚の板状製品に工業的に成り立つ
方法で切断することが困難な材料に対しては、平面研削
と研磨に頼らざるを得ない。すなわち、例えば、高硬度
のセラミックス材料は製品に極力近い厚さに焼結し、こ
れを研削、研磨で製品厚に仕上げる方法が採用されてい
る。また、人造サファイア等は厚さ精度や切断コストを
考慮せずに製品より相当厚めに切断し、これを研削、研
磨して製品厚に仕上げる方法が採用されている。
く、素材ブロックを薄厚の板状製品に工業的に成り立つ
方法で切断することが困難な材料に対しては、平面研削
と研磨に頼らざるを得ない。すなわち、例えば、高硬度
のセラミックス材料は製品に極力近い厚さに焼結し、こ
れを研削、研磨で製品厚に仕上げる方法が採用されてい
る。また、人造サファイア等は厚さ精度や切断コストを
考慮せずに製品より相当厚めに切断し、これを研削、研
磨して製品厚に仕上げる方法が採用されている。
【０００６】しかしながら、高硬度のセラミックス材料
等の場合、焼結で薄厚のものを高い平坦度で製造するこ
とが困難であるため、製品厚が焼結可能な厚さよりも相
当薄い場合には研削と研磨による材料のロス、すなわち
歩留り低下およびコストが問題となる。さらに、製品を
１個ずつ焼結することになるので、素材の生産能率も低
下してしまう。また、人造サファイア等の場合には、切
断コストに加えて精度が劣る切断品を研削、研磨で所定
の精度に仕上げるという困難さが伴うため、研削、研磨
の工数がさらにかさむという問題がある。
等の場合、焼結で薄厚のものを高い平坦度で製造するこ
とが困難であるため、製品厚が焼結可能な厚さよりも相
当薄い場合には研削と研磨による材料のロス、すなわち
歩留り低下およびコストが問題となる。さらに、製品を
１個ずつ焼結することになるので、素材の生産能率も低
下してしまう。また、人造サファイア等の場合には、切
断コストに加えて精度が劣る切断品を研削、研磨で所定
の精度に仕上げるという困難さが伴うため、研削、研磨
の工数がさらにかさむという問題がある。
【０００７】一方、最近は耐摩耗性に優れた高硬度のセ
ラミックス材料は、エレクトロニクス部品あるいは機械
部品として、サファイア等の高硬度結晶材料は光学部品
あるいは時計等の部品としてそれぞれ需要が増加してお
り、これらを薄厚に精度よく切断する工業的手段に対す
る要求が高まっている。
ラミックス材料は、エレクトロニクス部品あるいは機械
部品として、サファイア等の高硬度結晶材料は光学部品
あるいは時計等の部品としてそれぞれ需要が増加してお
り、これらを薄厚に精度よく切断する工業的手段に対す
る要求が高まっている。
【０００８】この発明はこのような状況に鑑みて、耐摩
耗性に優れた高硬度のセラミックス材料やサファイア等
の高硬度結晶材料を既存のワイヤソーで薄厚に精度よく
低コストで切断し得る方法を提案しようとするものであ
る。
耗性に優れた高硬度のセラミックス材料やサファイア等
の高硬度結晶材料を既存のワイヤソーで薄厚に精度よく
低コストで切断し得る方法を提案しようとするものであ
る。
【０００９】この発明の要旨は、所定ピッチに張設した
ワイヤ列を一方向に走行させつつ、該ワイヤ列の直下よ
り被切断材料を上昇させ、ワイヤ列と被切断材料との接
触部に砥粒を含む加工液を供給して切断する一方向走行
型ワイヤソーにおいて、前記加工液として、ボロンカー
バイド砥粒を含有する砥液を用いることを特徴とし、ま
た上記方法においてワイヤの走行速度を４００〜８００
ｍ／分、ボロンカーバイド砥粒の粒径を１０〜７０μ
ｍ、加工液の比重を１．２〜１．８ｇｆ／ｃｍ３とする
ことを特徴とするものである。
ワイヤ列を一方向に走行させつつ、該ワイヤ列の直下よ
り被切断材料を上昇させ、ワイヤ列と被切断材料との接
触部に砥粒を含む加工液を供給して切断する一方向走行
型ワイヤソーにおいて、前記加工液として、ボロンカー
バイド砥粒を含有する砥液を用いることを特徴とし、ま
た上記方法においてワイヤの走行速度を４００〜８００
ｍ／分、ボロンカーバイド砥粒の粒径を１０〜７０μ
ｍ、加工液の比重を１．２〜１．８ｇｆ／ｃｍ３とする
ことを特徴とするものである。
【００１０】
【作用】この発明において、対象とする切断方法を一方
向走行型ワイヤソーに限定したのは、下記２つの理由に
よる。 高硬度材を遊離砥粒で研削切断するには、砥粒に大
きな運動エネルギーを付与してワーク切口表面を削り取
っていく必要があり、ワイヤ速度を容易に増加できる一
方向走行型が好ましい。往復走行型では、ワイヤの走行
方向が反転する際に速度がゼロになるのでワイヤの平均
速度を一方向走行型より高速にすることはできない。 砥液を介した状態でのワークとの摺動によるワイヤ
の摩耗を極力抑制する必要があり、ワイヤ上の一点に着
目した場合の摺動距離は、一方向走行型の方が往復走行
型よりはるかに小さくて済む。
向走行型ワイヤソーに限定したのは、下記２つの理由に
よる。 高硬度材を遊離砥粒で研削切断するには、砥粒に大
きな運動エネルギーを付与してワーク切口表面を削り取
っていく必要があり、ワイヤ速度を容易に増加できる一
方向走行型が好ましい。往復走行型では、ワイヤの走行
方向が反転する際に速度がゼロになるのでワイヤの平均
速度を一方向走行型より高速にすることはできない。 砥液を介した状態でのワークとの摺動によるワイヤ
の摩耗を極力抑制する必要があり、ワイヤ上の一点に着
目した場合の摺動距離は、一方向走行型の方が往復走行
型よりはるかに小さくて済む。
【００１１】次に、一方向走行型ワイヤソーにおける加
工液として、ボロンカーバイド砥粒を含有する砥液を用
いる理由を以下に説明する。通常、脆性材料切断用の砥
液は砥粒をラッピングオイル等の油あるいは適当な添加
剤を含む水等の液体に混合したものである。ブレードソ
ーやワイヤソー用の遊離砥粒としては、ラッピング加工
用の砥粒として汎用性を有する炭化硅素が最も広範に使
用されている。一方向走行型ワイヤソーにおいても、炭
化硅素砥粒はシリコン、石英、ガラス、水晶等のヌープ
硬度がＨｖ＝４００〜１０００程度の材料に十分に適用
できる。また、セラミックスにおいてもヌープ硬度がＨ
ｖ＝１３００〜１５００の純度９２％のアルミナや窒化
硅素は、炭化硅素砥粒の粒径を２０〜４０μｍとし、ワ
イヤ速度を４００ｍ／分以上にすれば能率的な切断が可
能であり、切断面の平坦度も良好である。
工液として、ボロンカーバイド砥粒を含有する砥液を用
いる理由を以下に説明する。通常、脆性材料切断用の砥
液は砥粒をラッピングオイル等の油あるいは適当な添加
剤を含む水等の液体に混合したものである。ブレードソ
ーやワイヤソー用の遊離砥粒としては、ラッピング加工
用の砥粒として汎用性を有する炭化硅素が最も広範に使
用されている。一方向走行型ワイヤソーにおいても、炭
化硅素砥粒はシリコン、石英、ガラス、水晶等のヌープ
硬度がＨｖ＝４００〜１０００程度の材料に十分に適用
できる。また、セラミックスにおいてもヌープ硬度がＨ
ｖ＝１３００〜１５００の純度９２％のアルミナや窒化
硅素は、炭化硅素砥粒の粒径を２０〜４０μｍとし、ワ
イヤ速度を４００ｍ／分以上にすれば能率的な切断が可
能であり、切断面の平坦度も良好である。
【００１２】しかしながら、ヌープ硬度がＨｖ＝１５０
０〜１７００の純度９９．７％のアルミナに対しては、
切込み速度を毎分０．１ｍｍ程度まで低下させる必要が
あり、小寸法のものでないと実用的な能率での切断は困
難である。さらに、ヌープ硬度がＨｖ＝１９００〜２０
００のサファイアや、ヌープ硬度がＨｖ＝２１００〜２
３００のチタンカーバイドとアルミナの複合焼結材料に
対しては、切込み速度を毎分０．１ｍｍ程度に低下させ
ても切断抵抗が大きいためにワイヤの軌道が安定せず、
切断面に波打ちを生じてしまう。すなわち、脆性材料の
範疇では、被切断材料の硬度が上昇するにつれて炭化硅
素砥粒でのワイヤソー切断が困難になる傾向がある。炭
化硅素砥粒のヌープ硬度Ｈｖは約２５００であることか
ら、被切断材料の硬度が砥粒の硬度の６０％以下程度で
あれば実用的な切断は可能であるが、それ以上の硬度で
は徐々に切断能率が低下し、砥粒硬度の８０％以上の硬
さの材料は切断が困難となる。
０〜１７００の純度９９．７％のアルミナに対しては、
切込み速度を毎分０．１ｍｍ程度まで低下させる必要が
あり、小寸法のものでないと実用的な能率での切断は困
難である。さらに、ヌープ硬度がＨｖ＝１９００〜２０
００のサファイアや、ヌープ硬度がＨｖ＝２１００〜２
３００のチタンカーバイドとアルミナの複合焼結材料に
対しては、切込み速度を毎分０．１ｍｍ程度に低下させ
ても切断抵抗が大きいためにワイヤの軌道が安定せず、
切断面に波打ちを生じてしまう。すなわち、脆性材料の
範疇では、被切断材料の硬度が上昇するにつれて炭化硅
素砥粒でのワイヤソー切断が困難になる傾向がある。炭
化硅素砥粒のヌープ硬度Ｈｖは約２５００であることか
ら、被切断材料の硬度が砥粒の硬度の６０％以下程度で
あれば実用的な切断は可能であるが、それ以上の硬度で
は徐々に切断能率が低下し、砥粒硬度の８０％以上の硬
さの材料は切断が困難となる。
【００１３】ところで、遊離砥粒による切断において
は、砥粒の硬さ以外に砥粒の圧壊強度も考慮する必要が
ある。すなわち、ワイヤソーで切断中の砥粒は、ワイヤ
とワークの間にはさまれて圧力を受け圧壊されながらワ
ークを削っていくが、壊れて粒径が小さくなった砥粒の
研削能力は低下する。高硬度の材料の切断では、砥粒の
圧壊が生じ易くなるのは当然であり、圧壊強度が大きい
砥粒を使用する必要がある。
は、砥粒の硬さ以外に砥粒の圧壊強度も考慮する必要が
ある。すなわち、ワイヤソーで切断中の砥粒は、ワイヤ
とワークの間にはさまれて圧力を受け圧壊されながらワ
ークを削っていくが、壊れて粒径が小さくなった砥粒の
研削能力は低下する。高硬度の材料の切断では、砥粒の
圧壊が生じ易くなるのは当然であり、圧壊強度が大きい
砥粒を使用する必要がある。
【００１４】そこで、硬度が高く炭化硅素砥粒による切
断が困難な材料、具体的にはヌープ硬度がＨｖ＝１７０
０以上の硬質材料を一方向走行型ワイヤソーで能率よく
かつ高精度に切断するための砥粒について、種々実験、
検討を重ねた結果、ボロン系の化合物であるボロンカー
バイド（Ｂ４Ｃ）が硬度と圧壊強度を満足する砥粒であ
ることを見い出した。ちなみに、ボロンカーバイドのヌ
ープ硬度Ｈｖは約２８００で、圧壊強度は約２００ｋｇ
／ｃｍ２である。特に圧壊強度は炭化硅素砥粒の約４倍
である。このボロンカーバイド砥粒の粒径を１０〜７０
μｍに限定したのは、１０μｍ以下の粒径では切断能率
が低く、かつ切断面の平坦度が得られにくく、他方７０
μｍ以上では液体に混合した場合に沈殿し易く、スラリ
ーとしての供給が困難となるためである。また、ボロン
カーバイド砥液の比重を１．２〜１．８ｋｇ／ｃｍ３と
したのは、１．２ｋｇ／ｃｍ３未満では切断能率が低下
し、他方１．８ｋｇ／ｃｍ３を超えると粘度が大きすぎ
てワイヤ列上への供給が安定的に行われないためであ
る。なお、ワイヤの走行速度は切断能率を向上させるた
めに高速である程好ましいが、極端に速くなるとワイヤ
列から砥液が振り切られてしまうため、８００ｍ／分を
実用的な上限とした。
断が困難な材料、具体的にはヌープ硬度がＨｖ＝１７０
０以上の硬質材料を一方向走行型ワイヤソーで能率よく
かつ高精度に切断するための砥粒について、種々実験、
検討を重ねた結果、ボロン系の化合物であるボロンカー
バイド（Ｂ４Ｃ）が硬度と圧壊強度を満足する砥粒であ
ることを見い出した。ちなみに、ボロンカーバイドのヌ
ープ硬度Ｈｖは約２８００で、圧壊強度は約２００ｋｇ
／ｃｍ２である。特に圧壊強度は炭化硅素砥粒の約４倍
である。このボロンカーバイド砥粒の粒径を１０〜７０
μｍに限定したのは、１０μｍ以下の粒径では切断能率
が低く、かつ切断面の平坦度が得られにくく、他方７０
μｍ以上では液体に混合した場合に沈殿し易く、スラリ
ーとしての供給が困難となるためである。また、ボロン
カーバイド砥液の比重を１．２〜１．８ｋｇ／ｃｍ３と
したのは、１．２ｋｇ／ｃｍ３未満では切断能率が低下
し、他方１．８ｋｇ／ｃｍ３を超えると粘度が大きすぎ
てワイヤ列上への供給が安定的に行われないためであ
る。なお、ワイヤの走行速度は切断能率を向上させるた
めに高速である程好ましいが、極端に速くなるとワイヤ
列から砥液が振り切られてしまうため、８００ｍ／分を
実用的な上限とした。
【００１５】
【実施例】図１は一方向走行型ワイヤソーの切断工程部
の一例を示す概略図であり、１、２、３は多溝ローラ、
４はワイヤ、５はワイヤ列、６は加工液供給ノズル、７
はワーク押上台、８はベース、９はダミー板、１０はワ
ークである。
の一例を示す概略図であり、１、２、３は多溝ローラ、
４はワイヤ、５はワイヤ列、６は加工液供給ノズル、７
はワーク押上台、８はベース、９はダミー板、１０はワ
ークである。
【００１６】すなわち、回転自在に保持された３個の多
溝ローラ１、２、３の外周に刻設された多数の溝に一本
のワイヤ４が巻付けられて所定ピッチのワイヤ列５が形
成され、少なくとも１個の多溝ローラを回転駆動させて
ワイヤ列５を一方向に走行させ、ワーク１０の入側にお
いて、加工液供給ノズル６よりワイヤ列５上に供給され
たボロンカーバイド砥液１１はワイヤ列の走行と共にワ
ーク１０の研削切断が行われる。ワーク１０はカーボ
ン、セラミックス、ガラス等のダミー板９に接着されて
おり、ダミー板９はワーク押上台７に着脱自在に固定さ
れたベース８に接着等の手段で固定されている。以下、
上記構成の一方向走行型ワイヤソーにこの発明方法を適
用して高硬度材料を切断した実施例について説明する。
溝ローラ１、２、３の外周に刻設された多数の溝に一本
のワイヤ４が巻付けられて所定ピッチのワイヤ列５が形
成され、少なくとも１個の多溝ローラを回転駆動させて
ワイヤ列５を一方向に走行させ、ワーク１０の入側にお
いて、加工液供給ノズル６よりワイヤ列５上に供給され
たボロンカーバイド砥液１１はワイヤ列の走行と共にワ
ーク１０の研削切断が行われる。ワーク１０はカーボ
ン、セラミックス、ガラス等のダミー板９に接着されて
おり、ダミー板９はワーク押上台７に着脱自在に固定さ
れたベース８に接着等の手段で固定されている。以下、
上記構成の一方向走行型ワイヤソーにこの発明方法を適
用して高硬度材料を切断した実施例について説明する。
【００１７】実施例１ 直径４０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、ヌープ硬度Ｈｖ１９６
０のサファイアを図１の一方向走行型ワイヤソーにセッ
トし、直径０．１８ｍｍのピアノ線を１．４ｍｍピッチ
で張設したワイヤ列を６００ｍｍ／分の速度で一方向に
走行させ、ワーク入側のワイヤ列上に、粒径２０〜６０
μｍのボロンカーバイド砥粒をラッピングオイルに混合
し、比重１．３０に調整した砥液を流下させながらワー
クを０．３ｍｍ／分の速度で上昇させて、直径４０ｍ
ｍ、厚さ１．１ｍｍのサファイア円板７０枚を同時切断
した。その結果、切断所要時間はワークの下のダミー板
までの切込みを含めて２．５時間であった。また、厚さ
精度は±１５μｍ、切断面の平坦度は１０μｍと、極め
て良好であった。これに対し、同一のワイヤソーにて同
一素材を平均粒径３０μｍの炭化硅素砥粒を使用した場
合には、切断に８時間要し、厚さ精度は±１００μｍと
極めて悪く、切断面には１５０〜２００μｍの高低差の
うねりが確認された。
０のサファイアを図１の一方向走行型ワイヤソーにセッ
トし、直径０．１８ｍｍのピアノ線を１．４ｍｍピッチ
で張設したワイヤ列を６００ｍｍ／分の速度で一方向に
走行させ、ワーク入側のワイヤ列上に、粒径２０〜６０
μｍのボロンカーバイド砥粒をラッピングオイルに混合
し、比重１．３０に調整した砥液を流下させながらワー
クを０．３ｍｍ／分の速度で上昇させて、直径４０ｍ
ｍ、厚さ１．１ｍｍのサファイア円板７０枚を同時切断
した。その結果、切断所要時間はワークの下のダミー板
までの切込みを含めて２．５時間であった。また、厚さ
精度は±１５μｍ、切断面の平坦度は１０μｍと、極め
て良好であった。これに対し、同一のワイヤソーにて同
一素材を平均粒径３０μｍの炭化硅素砥粒を使用した場
合には、切断に８時間要し、厚さ精度は±１００μｍと
極めて悪く、切断面には１５０〜２００μｍの高低差の
うねりが確認された。
【００１８】実施例２ ５０ｍｍ×５０ｍｍ×１５．４ｍｍ、ヌープ硬度Ｈｖ２
２００のチタンカーバイドとアルミナの複合焼結材料を
６個連結した５０ｍｍ×５０ｍｍ×９０ｍｍの素材を図
１の一方向走行型ワイヤソーにセットし、直径０．２ｍ
ｍのピアノ線を２．２ｍｍピッチで張設したワイヤ列を
８００ｍｍ／分の速度で走行させ、ワーク入側のワイヤ
列上に、粒径３０〜７０μｍのボロンカーバイド砥粒を
ラッピングオイルに混合し、比重１．５０に調整した砥
液を流下させながらワークを０．４ｍｍ／分の速度で上
昇させて、５０ｍｍ×５０ｍｍ×１．９ｍｍ厚の板４２
枚を同時切断した。その結果、切断所要時間はワークの
下のダミー板までの切込みを含めて２．５時間であっ
た。また、厚さ精度は±２０μｍ、切断面の平坦度は１
０μｍと、極めて良好であった。これに対し、同一のワ
イヤソーにて同一素材を平均粒径３０μｍの炭化硅素砥
粒を使用した場合には、切断に１０時間要し、厚さ精度
は±１５０μｍと極めて悪く、切断面には１５０〜２０
０μｍの高低差のうねりが確認された。
２００のチタンカーバイドとアルミナの複合焼結材料を
６個連結した５０ｍｍ×５０ｍｍ×９０ｍｍの素材を図
１の一方向走行型ワイヤソーにセットし、直径０．２ｍ
ｍのピアノ線を２．２ｍｍピッチで張設したワイヤ列を
８００ｍｍ／分の速度で走行させ、ワーク入側のワイヤ
列上に、粒径３０〜７０μｍのボロンカーバイド砥粒を
ラッピングオイルに混合し、比重１．５０に調整した砥
液を流下させながらワークを０．４ｍｍ／分の速度で上
昇させて、５０ｍｍ×５０ｍｍ×１．９ｍｍ厚の板４２
枚を同時切断した。その結果、切断所要時間はワークの
下のダミー板までの切込みを含めて２．５時間であっ
た。また、厚さ精度は±２０μｍ、切断面の平坦度は１
０μｍと、極めて良好であった。これに対し、同一のワ
イヤソーにて同一素材を平均粒径３０μｍの炭化硅素砥
粒を使用した場合には、切断に１０時間要し、厚さ精度
は±１５０μｍと極めて悪く、切断面には１５０〜２０
０μｍの高低差のうねりが確認された。
【００１９】実施例３ ７０ｍｍ×２０ｍｍ×１５０ｍｍ、ヌープ硬度Ｈｖ７０
０の純度９９．７％のアルミナを積層して７０ｍｍ×１
００ｍｍ×１５０ｍｍのブロック状素材を図１の一方向
走行型ワイヤソーにセットし、直径０．１６ｍｍのピア
ノ線を０．７ｍｍピッチで張設したワイヤ列を４００ｍ
ｍ／分の速度で走行させ、ワーク入側のワイヤ列上に、
粒径１０〜４０μｍのボロンカーバイド砥粒を水性の研
削液に混合し、比重１．７０に調整した砥液を流下させ
ながらワークを０．３ｍｍ／分の速度で上昇させて、７
０ｍｍ×７０ｍｍ×０．４５ｍｍ厚の板１０００枚を同
時切断した。その結果、切断所要時間は積層ワーク下の
ダミー板までの切込みを含めて６時間であった。また、
厚さ精度は±１０μｍ、切断面の平坦度は１５μｍと、
極めて良好であった。これに対し、同一のワイヤソーに
て同一素材を平均粒径３０μｍの炭化硅素砥粒を使用し
た場合には、切断精度は同等であったが、切断に１６時
間を要した。
０の純度９９．７％のアルミナを積層して７０ｍｍ×１
００ｍｍ×１５０ｍｍのブロック状素材を図１の一方向
走行型ワイヤソーにセットし、直径０．１６ｍｍのピア
ノ線を０．７ｍｍピッチで張設したワイヤ列を４００ｍ
ｍ／分の速度で走行させ、ワーク入側のワイヤ列上に、
粒径１０〜４０μｍのボロンカーバイド砥粒を水性の研
削液に混合し、比重１．７０に調整した砥液を流下させ
ながらワークを０．３ｍｍ／分の速度で上昇させて、７
０ｍｍ×７０ｍｍ×０．４５ｍｍ厚の板１０００枚を同
時切断した。その結果、切断所要時間は積層ワーク下の
ダミー板までの切込みを含めて６時間であった。また、
厚さ精度は±１０μｍ、切断面の平坦度は１５μｍと、
極めて良好であった。これに対し、同一のワイヤソーに
て同一素材を平均粒径３０μｍの炭化硅素砥粒を使用し
た場合には、切断精度は同等であったが、切断に１６時
間を要した。
【００２０】以上３つの実施例のいずれにおいても、ボ
ロンカーバイド砥粒を使用することによるワイヤの摩耗
は、極めて軽微であり、ワイヤは１０〜１２回の連続使
用が可能であった。
ロンカーバイド砥粒を使用することによるワイヤの摩耗
は、極めて軽微であり、ワイヤは１０〜１２回の連続使
用が可能であった。
【発明の効果】以上説明したごとく、この発明によれ
ば、従来のワイヤソーに広く使用されている炭化硅素砥
粒では切断に極めて長時間要し、かつ切断精度を確保で
きないような高硬度の材料であっても、高能率で高精度
に、しかも低コストで切断することができるという大き
な効果を奏する。したがって、耐摩耗性の向上から高硬
度の材料の用途がますます広がる中で、これらの薄厚の
製品をワイヤソーによる切断で製造することを可能とす
るこの発明の工業的価値は極めて大きい。
ば、従来のワイヤソーに広く使用されている炭化硅素砥
粒では切断に極めて長時間要し、かつ切断精度を確保で
きないような高硬度の材料であっても、高能率で高精度
に、しかも低コストで切断することができるという大き
な効果を奏する。したがって、耐摩耗性の向上から高硬
度の材料の用途がますます広がる中で、これらの薄厚の
製品をワイヤソーによる切断で製造することを可能とす
るこの発明の工業的価値は極めて大きい。
【図１】この発明の対象とする一方向走行型ワイヤソー
の切断工程部の一例を示す概略図である。
の切断工程部の一例を示す概略図である。
１、２、３ 多溝ローラ ４ ワイヤ ５ ワイヤ列 ６ 加工液供給ノズル ７ ワーク押上台 ８ ベース ９ ダミー板 １０ ワーク １１ 砥液
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−292165（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−121870（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−308874（ＪＰ，Ａ) 特表 昭61−502617（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】 所定ピッチに張設したワイヤ列を一方向
に走行させつつ、該ワイヤ列の直下より被切断材料を上
昇させ、ワイヤ列と被切断材料との接触部に砥粒を含む
加工液を供給して切断する一方向走行型ワイヤソーにお
いて、前記加工液として、ボロンカーバイド砥粒を含有
する砥液を用いることを特徴とするワイヤソーによる切
断方法。 - 【請求項２】 ワイヤの走行速度を４００〜８００ｍ／
分、ボロンカーバイド砥粒の粒径を１０〜７０μｍ、加
工液の比重を１．２〜１．８ｇｆ／ｃｍ３とすることを
特徴とする請求項１記載のワイヤソーによる切断方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35457691A JP2639270B2 (ja) | 1991-12-19 | 1991-12-19 | ワイヤソーによる切断方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35457691A JP2639270B2 (ja) | 1991-12-19 | 1991-12-19 | ワイヤソーによる切断方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05169434A JPH05169434A (ja) | 1993-07-09 |
| JP2639270B2 true JP2639270B2 (ja) | 1997-08-06 |
Family
ID=18438486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35457691A Expired - Lifetime JP2639270B2 (ja) | 1991-12-19 | 1991-12-19 | ワイヤソーによる切断方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2639270B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100472610C (zh) * | 2004-08-30 | 2009-03-25 | Hoya株式会社 | 生产磁盘以及用于磁盘的玻璃基板的方法 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH690907A5 (fr) * | 1996-05-23 | 2001-02-28 | Hct Shaping Systems Sa | Dispositif de sciage par fil |
| TW383249B (en) | 1998-09-01 | 2000-03-01 | Sumitomo Spec Metals | Cutting method for rare earth alloy by annular saw and manufacturing for rare earth alloy board |
| MY126994A (en) | 1999-12-14 | 2006-11-30 | Hitachi Metals Ltd | Method and apparatus for cutting a rare earth alloy |
| JP2006338817A (ja) * | 2005-06-03 | 2006-12-14 | Hoya Corp | 磁気ディスク用ガラス基板の製造方法及び磁気ディスクの製造方法 |
| JP4892278B2 (ja) * | 2006-05-22 | 2012-03-07 | トーヨーエイテック株式会社 | ワーク切断方法およびワイヤソー |
| JP6736389B2 (ja) * | 2015-07-10 | 2020-08-05 | 住友化学株式会社 | 焼結体の製造方法 |
| CN105479606B (zh) * | 2015-11-20 | 2017-04-05 | 东北大学 | 一种用碳化硼刃料切割蓝宝石的方法 |
-
1991
- 1991-12-19 JP JP35457691A patent/JP2639270B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100472610C (zh) * | 2004-08-30 | 2009-03-25 | Hoya株式会社 | 生产磁盘以及用于磁盘的玻璃基板的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05169434A (ja) | 1993-07-09 |
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