JP3754488B2

JP3754488B2 - Method for manufacturing fixed abrasive wire and spiral coating apparatus

Info

Publication number: JP3754488B2
Application number: JP09324996A
Authority: JP
Inventors: 憲一石川
Original assignee: FUJIKOSHI MACHINE INDUSTRY CO.,LTD.
Current assignee: FUJIKOSHI MACHINE INDUSTRY CO.,LTD.
Priority date: 1996-03-22
Filing date: 1996-03-22
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2016-03-22
Also published as: JPH09254008A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シリコンや水晶などの切断に用いられるワイヤソーの固定砥粒ワイヤの製造装置に関するもので、特にワイヤの周面に螺旋帯状に砥粒を電着したワイヤ工具の製造方法及び当該製造方法に使用するワイヤ周面への樹脂の螺旋コーティング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工具としてピアノ線などのワイヤ（線材）を用いるワイヤソーは、ＬＳＩの基板であるシリコンウエハーや時計用の水晶発振子の切断、溝入れ加工等に用いられている。この種のワイヤソーには、砥粒をワイヤ周面に固定した工具を用いる固定砥粒方式のものと、砥粒を混合した加工液を用いる遊離砥粒方式のものとがある。
【０００３】
この発明の出願人らは、特開平６−６３８２８号公報および特開平７−９６４５４号公報において、ワイヤ周面に砥粒を螺旋帯状に電着した固定砥粒ワイヤを提唱している。このワイヤは、ワイヤ周面に砥粒を電着メッキする際に螺旋状の遮蔽板を設けるか、ワイヤ全面に樹脂コーティングをしたあとその周面を螺旋状に研削して樹脂コーティング層を削除した部分に砥粒を電着メッキすることにより製造される。ワイヤ周面の砥粒が電着されていない部分は、ワイヤ周面に螺旋状の凹部を形成し、この凹部が加工液やチップの溜りとなるため、砥粒の目詰まりが生じにくく、加工能率が向上するという特徴がある。
【０００４】
またこの発明の出願人らは、特開平６−１５５２７７号公報において、ワイヤの周面に螺旋状に溝を形成する方法及び装置を提唱している。この装置は、遊離砥粒方式の螺旋溝付きワイヤの製作や、上記の樹脂コーティング層を螺旋状に除去するのに用いられる。遊離砥粒方式の加工に螺旋溝付きワイヤを用いると、螺旋状の溝部分が砥粒を含んだ加工液の溜りとなるため、加工面への砥粒の供給が促進され、加工能率を上げることができるという特徴がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特開平６−６３８２８号公報で提唱した砥粒を螺旋帯状に電着したワイヤの製造装置は、ステンレス板を螺旋状に成形した遮蔽板を有するメッキ装置を用いて、ワイヤの送りと同期して遮蔽板を回転させることにより、ワイヤ周面に螺旋状にダイヤモンド砥粒を電着するものであるが、メッキ装置の構造上砥粒の補充が難しいため、ワイヤ工具の長尺化やワイヤ周面の螺旋のピッチを変更することが困難であり、メッキ装置の構造も複雑になるという問題があった。
【０００６】
また特開平７−９６４５４号公報で提唱した方法でワイヤ周面に砥粒を螺旋帯状に電着する方法は、樹脂コーティング層を研削する加工がデリケートで生産性を上げるのが困難であり、研削砥石の位置や押接力を正確に制御しないとワイヤを削ってワイヤの強度を低下させるという問題や、砥石が目詰まりしやすいという問題があった。
【０００７】
そこでこの発明では、砥粒を螺旋帯状に電着したワイヤ工具を、より合理的に製造する方法及び装置を得ることを課題としており、長尺のワイヤ工具を容易に製造することができるとともに、周面の螺旋のピッチの変更も容易にできる方法及び装置を得ることを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の固定砥粒ワイヤの製造方法は、芯線１ａの周面全体にメッキを施す下地メッキ工程と、下地メッキ層４の上に螺旋状に溶融樹脂５を付着して当該付着した樹脂５を加熱硬化する螺旋コーティング工程と、前記樹脂が付着していないワイヤ周面である導電部２の下地メッキ層表面を電解溶融する導電部メッキ除去工程と、前記処理されたワイヤ１を砥粒を充填したメッキ液槽８０に通過して導電部２に砥粒６が固着されたメッキ層７を形成する砥粒電着工程とを備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
また上記方法の実施に使用されるこの発明のワイヤ周面への樹脂の螺旋コーティング装置は、ワイヤ送り出しユニットと、加工されたワイヤを巻き取るワイヤ巻き取りユニットとが同一の軸線Ｐまわりに同期回転可能に対向しており、ワイヤ送り出しユニットにはワイヤ１を一定速度で回転軸線Ｐ上に送り出す送り出し手段２６ａ、３５ａが設けられ、ワイヤ巻き取りユニットには回転軸線Ｐ上からワイヤ１を一定張力で巻き取るワイヤ巻き取り手段２６ｂ、３５ｂが設けられ、この両ユニットの間に回転軸線Ｐ上のワイヤの周面に臨む上下方向のピン５６が配置され、このピンの表面を伝って溶融樹脂５を流下させる溶融樹脂供給手段５４、５５が設けられ、かつピン５６のワイヤ送り方向下流側にワイヤ１に付着した樹脂６を硬化させるヒータ５８が配置されていることを特徴とするものである。
【００１０】
【作用】
下地メッキ工程は、後工程である螺旋コーティング時の焼成工程において、ワイヤ１が熱影響を受けてワイヤ工具の材料強度が低下するのを防止するために行われる。下地メッキ層４の上に溶融樹脂５を螺旋状に塗着して焼成する螺旋コーティング工程は、ワイヤ周面に螺旋状の導電部２と絶縁部３とを形成する工程であり、この工程で形成された螺旋状の導電部２に後工程で砥粒６が電着メッキされる。導電部２の下地メッキ除去工程は、前工程である螺旋コーティング時の焼成工程において、下地メッキ表面が熱影響を受けるため、砥粒電着工程においてメッキの付着性が不良となり、メッキ層が剥離しやすくなるため、熱影響を受けた下地メッキ層の表面を電解溶融により除去するために行われる。
【００１１】
このようにして形成された螺旋帯状の導電部２に、砥粒電着工程において、砥粒６が電着メッキされる。砥粒６はメッキ層７により導電部２の表面に固着される。樹脂がコーティングされた絶縁部３には、当然メッキが行われず、砥粒も電着しない。砥粒６及びメッキ層７の固定により、導電部２は盛り上がり、絶縁部３が螺旋状の浅い凹溝となる。この凹溝が加工液やチップの溜りとなって、ワイヤ工具の加工能率を向上させる。
【００１２】
また上記装置において、ワイヤ送り出しユニットとワイヤ巻き取りユニットとを同期回転させることにより、両ユニットの間に張架されたワイヤ１に回転軸線Ｐまわりの回転が与えられる。回転軸線Ｐ上へのワイヤの送り出し速度と送り出しおよび巻取りユニットの回転速度の比によって、ワイヤ１に塗着される樹脂の螺旋のピッチが決定される。従ってその比を変えることにより、螺旋のビッチを任意に変えることができる。
【００１３】
回転しながら軸方向に移動するワイヤ１の周面にピン５６の周面に沿って流下する溶融樹脂５が接触することにより、ワイヤ１の周面に螺旋状に溶融樹脂５が塗着される。塗着された樹脂５はヒータ５８で焼成されてワイヤ周面に固定され、巻き取りユニットに巻き取られる。巻き取られたワイヤは、必要に応じてさらに焼成して樹脂被膜を硬化させることにより、周面に螺旋状の導電部２と絶縁部３とを備えたワイヤが得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
この発明の固定砥粒ワイヤの製造方法においては、ワイヤ１の周面に螺旋帯状に樹脂をコーティングした絶縁部３を設ける。コーティング材には、絶縁性、メッキ液に対する対薬品性、ワイヤ工具製作工程における滑車や砥粒に対する対薬品性、購入及び取り扱いの容易性、焼成温度が低いことなどが要求されることから、フッ素樹脂が適している。図１に絶縁被膜としてフッ素樹脂を用いた場合のワイヤ工具の製作工程を示す。下地メッキ工程、螺旋コーティング工程、導電部メッキ除去工程及び砥粒電着工程を経て、螺旋帯状に砥粒が固着されたワイヤ工具が製作される。螺旋コーティング工程は、溶融樹脂塗着工程と焼成工程との２工程を含んでいる。
【００１５】
下地メッキ工程は、直径０．２ｍｍのワイヤにニッケルメッキを被覆させる工程である。これは、この後に行う螺旋コーティング工程における焼成時に、ワイヤが熱影響を受け、ワイヤ工具の材料強度の低下を防止するためである。下地メッキ処理は、図２に示す下地メッキ装置Ａにより行う。まずワイヤボビン１１から繰り出された芯線１ａは、給電部の銅極１２を介して通電される。次にアセトン槽１３、１０％塩酸槽１４により脱脂、活性化され、下地メッキ槽１５に導かれる。ここで芯線１ａは芯線自身を陰極、ニッケル電極を陽極として約１０μｍの厚みでニッケルメッキされる。ニッケルメッキに使用するメッキ浴には、メッキ速度が速くワイヤ工具の生産性を向上させるために、高速スルファミン酸ニッケル浴を使用した。また陽極には、純ニッケル板を用いた場合よりもニッケルの溶解が良好であり、長時間メッキに適合させるために、硫黄を０．０１〜０．０２％含有した硫黄含有陽極をチタン製のバスケットに入れ使用した。下地メッキ槽１５を出たワイヤは、蒸溜水槽１６において洗浄されることにより、ワイヤ表面に付着したメッキ液が除去され、巻き取り装置１７により巻き取られる。
【００１６】
図３に下地メッキを施したワイヤに対する螺旋コーティング工程で用いる螺旋コーティング装置Ｂの概略図を示す。この装置の機構概略図を図４に示す。フレーム２１は２本のコラム２２ａ、２２ｂを備えており、このコラムの上部に同一の軸線Ｐまわりに回転可能な回転枠２３ａ、２３ｂが個別に軸着されている。回転枠２３ａと２３ｂとは対面して設けられており、回転枠２３ａ、２３ｂのそれぞれは、図４に示すように、中空の軸２４でコラム２２ａ、２２ｂに軸支され、軸２４にはコラム２２ａ、２２ｂの外側となる部分（回転枠２３ａ、２３ｂを固定した側と反対の側）にプーリ２５が固定されている。
【００１７】
フレーム２１には回転枠駆動用モータ３１が搭載されており、このモータ３１で駆動される駆動軸３２と前述した回転枠２３ａ、２３ｂのプーリ２５とがタイミングベルト３３で連結されて、回転枠２３ａと２３ｂとが同速度で同方向に回転駆動されている。送り出しボビン３５ａおよび巻き取りボビン３５ｂの回転中心軸は、回転枠２３ａ、２３ｂの軸線Ｐと一致しており、送り出しボビン３５ａから引き出されたワイヤ１は、Ｌ字形のブラケット３４ａに軸支された２個の案内ローラを経て送り出しローラ３６ａから軸線Ｐ上に送り出され、回転枠２３ｂ側のブラケット３４ｂに軸着された引き込みローラ３６ｂから２個の案内ローラ及びトラバース装置３７を経て巻き取りボビン１５ｂに巻き取られる。
【００１８】
送り出しモータ２６ａおよび巻き取りモータ２６ｂの回転は、同期ベルト４１を介して回転枠２３ａ、２３ｂの軸２４の軸心と同軸のプーリ４２に伝達される。プーリ４２は図４に示す差動歯車装置４３の入力軸４４に固定されており、送り出しボビン３５ａおよび巻き取りボビン３５ｂは、出力軸４５に固定されている。入力軸４４および出力軸４５は軸２４の軸心に個別に相対回転自在に軸着されており、入力軸４４には第１太陽歯車４６が、出力軸４５には第２太陽歯車４７がそれぞれ固定されている。また軸２４の偏心位置には第１遊星歯車４８と第２遊星歯車４９とが各自由回転可能に軸支されており、第１遊星歯車４８と第１太陽歯車４６が噛合し、第２遊星歯車４９と第２太陽歯車４７とが噛合している。更に第１遊星歯車４８の軸には第１伝達歯車５１が固定され、第２遊星歯車４９の軸には第２伝達歯車５２が固定されており、第１伝達歯車５１と第２伝達歯車５２とが噛合している。そして第１太陽歯車４６と第２太陽歯車４７の歯数は等しく、第１遊星歯車４８と第２遊星歯車４９の歯数は等しく、第１伝達歯車５１の歯数は第２伝達歯車５２の歯数の半分となっている。
【００１９】
上記差動歯車４３においては、入力軸４４を固定して軸２４（すなわち回転枠２３ａ）を回転数αで回転させると、出力軸４５（従って送り出しボビン３５ａ）も回転数αで回転駆動される。即ち入力軸４４を停止した状態では回転枠２３ａと送り出しボビン３５ａとが同期回転してワイヤ１は供給されない。また入力軸４４を軸２４と反対の方向に回転数βで回転させると、出力軸４５はα＋β／２で回転し、回転枠２３ａに対して回転数差β／２で送り出しボビン３５ａが相対回転して、ワイヤ１を走行させることとなる。
【００２０】
送り出しボビン３５ａから送り出されたワイヤは、巻取り用のトルクモータ２６ｂの回転力が同期ベルト４１を介して巻き取りボビン３５ｂに伝達されて巻き取られる。これと同時にワイヤ自転用モータ３１の回転力が駆動軸３２を介して回転枠２３ａ、２３ｂに伝達されることにより、コーティング部Ｃにおけるワイヤが回転する。この機構のため、コーティング部Ｃのワイヤは、自転しながら、送られる。
【００２１】
上記機構を利用してワイヤ表面に螺旋状にフッ素樹脂をコーティングする。図５にコーティング部の概略図を示す。まずフッ素樹脂が供給タンク５４からホース５５により送られ、外径０．８ｍｍのピン５６に均一な状態で流れる。ダイヤル式スライダー５７によりピン５６を所定位置に移動し、ピン５６の表面に流れているフッ素樹脂をワイヤ表面に付着させる。図６、図７にフッ素樹脂付着部の拡大図を示す。ここでワイヤ１が自転しながら送られると同時にワイヤ表面にフッ素樹脂５が付着し、螺旋状に導電部２と絶縁部３が形成される。その後、ワイヤ１は、ヒータ５８により焼成温度２００℃で焼成され、巻き取りボビン３５ｂに巻き取られる。螺旋コーティング装置に付設したヒータ５８の焼成のみでは焼成時間が短く、フッ素樹脂を完全に焼結させるには不十分であるため螺旋状絶縁処理工程後、ヒータにより、焼成温度３００℃で熱処理のみを２回行う。
【００２２】
螺旋コーティング工程の焼成の時にワイヤ表面のニッケルが熱影響を受けるため、ダイヤモンド砥粒電着工程において、ニッケルメッキの付着性が不良となり、そのワイヤ工具を用いると切断加工にニッケルメッキ部が剥離しやすくなるため、熱影響を受けた部分を除去する必要がある。そこで図８に示すように、２回目の焼成装置Ｄにメッキ溶解装置Ｅを設置した。まず、ワイヤ１はヒータＤで２回目の焼成をされた後、電極６１により、ワイヤ表面の導電部に通電される。この後ワイヤはメッキ溶解装置Ｅへと導かれ、電解液槽６２に浸漬されてワイヤ表面の導電部を陽極、銅板を陰極として通電されることにより、ワイヤ表面の導電部において約５μｍの厚みの下地メッキ層を溶解させる。この後ワイヤ１は、蒸留水槽６３により洗浄され、巻き取り装置６４により巻き取られる。
【００２３】
導電部メッキ除去工程後のワイヤ表面は、焼成直後のワイヤ表面に比べてニッケルメッキ層に多数あるピンホールの部分を中心に表層が除去されるため、多数の窪みができる。表１に導電部メッキ除去処理の条件を示す。メッキ浴は、下地メッキ工程と同様に高速スルファミン酸ニッケル浴を使用した。電流密度は、高電流密度に設定すると導電部のメッキ層が全て除去されるため、３Ａ／ｄｍ²と低電流密度に設定した。
【００２４】
【表１】

【００２５】
導電部メッキ除去工程後、導電部にダイヤモンド砥粒を電着する。図９にダイヤモンド砥粒電着装置Ｆの概略図を示す。左側のボビン７１には、これまでの工程が完了したワイヤ１があらかじめ巻かれている。ダイヤモンド砥粒電着の際は、ワイヤ１は、図の左側のボビン７１から右のボビン７９へと一定速度で巻き取られていく。まず、ワイヤは電極７２を介して通電される。螺旋コーティングによりワイヤ表面に溝状の導電部が形成されているため、通常の棒状電極では電流が断絶してダイヤモンド砥粒の良好な保持性が得られず、粗悪なワイヤ工具となる可能性がある。そこで、電極７２には繊維状のスチールウールを使用し、ワイヤ表面に形成された凹部の導電部にスチールウールが常に接触し、電流が遮断されることなく、一定の電流密度が保持されるように工夫されている。この電極７２により通電した後、ワイヤ１はアセトン槽７３に導かれ、ワイヤ表面の導電部を脱脂し、１０％塩酸槽７４により活性化された後、メッキ槽７５に導かれる。メッキ槽７５は、予備メッキ槽７６、ダイヤモンド砥粒槽８０、後メッキ槽７７の３つに分割されており、その後に蒸留水槽７８が設けられている。
【００２６】
図１０にダイヤモンド砥粒槽の概略図を示す。砥粒槽８０の両側には、電解ニッケルを２０〜３０個入れたチタンケース８１がニッケル陽極として設置されている。砥粒槽８０は、ダイヤモンド砥粒６で満たされており、砥粒槽８０の側面には、直径１０ｍｍの孔８２が８個程度、ワイヤ１の移動方向にあけられている。そして、その部分には、メッキ布８３が貼られており、砥粒６の流出を防止すると共に、メッキ液の進入を可能にしている。また、砥粒槽８０の底面には、直径３ｍｍの孔８４が開けられており、下部のメッキ液を撹拌することにより、ワイヤ１の下からもニッケルイオンの進入を可能にし、常に砥粒槽内へのメッキ液の進入を促進させている。さらに砥粒槽８０は、上部が開口されており、ダイヤモンド砥粒６の補給が容易であるため、長尺のワイヤの作製が可能である。
【００２７】
ダイヤモンド砥粒電着工程は、ワイヤ表面の導電部を陰極、電解ニッケルを陽極とし、これを通電することにより行われる。まずワイヤ１が予備メッキ槽７６において、導電部メッキ除去工程時に生じた導電部の凹凸を埋めるために、予備メッキが施される。次にワイヤは、ダイヤモンド砥粒電着部に導かれ、予備メッキされた導電部にダイヤモンド砥粒６を電着し、後メッキ槽７７に導かれる。後メッキ槽７７において、着床の浅いダイヤモンド砥粒を追加メッキされるニッケルで適度に埋めることにより、ワイヤ表面に螺旋状にダイヤモンド砥粒を電着したワイヤ工具が作製される。メッキ浴は、下地メッキ工程及び導電部メッキ除去工程と同様に高速スルファミン酸ニッケル浴を使用した。ダイヤモンド電着工程において電流密度を２２Ａ／ｄｍ²と設定した。またワイヤ送り速度は、１６０ｍｍ／ｍｉｎと設定した。
【００２８】
図１１に試作したワイヤ工具の表面状態のモデル図（ピッチ２０ｍｍ）を示す。作製したワイヤ工具はダイヤモンド砥粒６が着床している導電部２とテフロンが付着している絶縁部３との境が明確になっている。また作製されたワイヤ工具の外径は、通常のワイヤ工具と同様に直径０．２７ｍｍ程度であった。
【００２９】
図１２に試作したワイヤ工具の垂直方向における断面状態のモデル図を示す。同図より導電部２と絶縁部３の比が約２：３でダイヤモンド砥粒６が電着されている導電部２におけるニッケルメッキ層７の厚みは２５μｍであるのに対し、絶縁部３のニッケルメッキ層４の厚みは、下地メッキ工程後の状態と変わらず１０μｍである。従って、ワイヤ工具の表面にはニッケルメッキ層の厚みの差による螺旋状の凹凸が形成される。
【００３０】
図１３に作製された螺旋状ダイヤモンド電着ワイヤ工具を用いて切断加工を行った結果を示す。同図において縦軸は加工時間１５分当たりの切断量を加工時間１分当たりの切断量に換算した切断能率を表し、横軸は加工回数を表し、図中の◇はピッチ１０ｍｍ、○はピッチ２０ｍｍ、●はピッチ３０ｍｍの螺旋状に砥粒を電着したワイヤ工具の場合を、△は通常の全面に砥粒を電着したワイヤ工具の場合を表している。螺旋状にダイヤモンド砥粒を電着したワイヤ工具、通常のワイヤ工具ともに２回目の切断加工において加工能率は減少し、その後増加する傾向を示している。螺旋状ダイヤモンド電着ワイヤ工具は通常のワイヤ工具と比較して加工能率が向上している。特にピッチ１０ｍｍに関しては、加工能率が通常のワイヤ工具の約１．５倍向上している。これは、ワイヤ表面に螺旋帯状にダイヤモンド砥粒が電着されているため、ワイヤ表面に凹凸が設けられる。これにより、加工液の流入が良好に行われ、切り屑の排出も良好に行われたためであると考えられる。
【００３１】
ピッチ３０ｍｍのワイヤ工具においては、加工回数が１４回目程度から、切断加工能率は、通常のワイヤ工具と比較して減少する傾向を示している。これは、切断加工の際、螺旋状ピッチが長い程、絶縁部の幅が長いことから、導電部と絶縁部の境界部分が工作物のエッジに接触しやすく、ニッケルメッキが剥離して切断加工能率が減少したものと考えられる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したこの発明の方法および装置により、周面に固定砥粒を螺旋帯状に固定した切削効率の良いワイヤ工具を、簡単な装置で能率よく製作することができ、また長尺のワイヤ工具の製作も容易になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の方法の主要工程図
【図２】予備メッキ装置の側面図
【図３】螺旋コーティング装置の全体斜視図
【図４】螺旋コーティング装置の機構を示す斜視図
【図５】溶融樹脂コーティング部の斜視図
【図６】溶融樹脂コーティング部の拡大斜視図
【図７】溶融樹脂コーティング部の拡大断面図
【図８】導電部メッキ除去装置の側面図
【図９】ダイヤモンド砥粒電着装置の側面図
【図１０】砥粒電着メッキ槽の分解斜視図
【図１１】螺旋帯状に砥粒を電着したワイヤ工具の拡大側面図
【図１２】螺旋帯状に砥粒を電着したワイヤ工具の拡大断面図
【図１３】ワイヤ工具の切削試験の結果を示す図
【符号の説明】
１ワイヤ
1a 芯線
２導電部
４下地メッキ層
５溶融樹脂
６砥粒
７メッキ層
26a 送り出しモータ
26b 巻き取りモータ
35a 送り出しボビン
35b 巻き取りボビン
56 ピン
58 ヒータ
80 ダイヤモンド砥粒槽[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for manufacturing a fixed abrasive wire for a wire saw used for cutting silicon, quartz crystal, etc., and in particular, a method for manufacturing a wire tool in which abrasive grains are electrodeposited in a spiral band on the peripheral surface of the wire. The present invention relates to a helical coating apparatus for resin on the peripheral surface of a wire used in the above.
[0002]
[Prior art]
A wire saw using a wire (wire) such as a piano wire as a tool is used for cutting, grooving or the like of a silicon wafer as an LSI substrate or a quartz oscillator for a watch. This type of wire saw includes a fixed abrasive type using a tool in which abrasive grains are fixed to the peripheral surface of a wire and a free abrasive type using a working fluid in which abrasive grains are mixed.
[0003]
The applicants of this invention have proposed a fixed abrasive wire in which abrasive grains are electrodeposited in a spiral band around the wire peripheral surface in Japanese Patent Laid-Open Nos. 6-63828 and 7-96454. This wire is provided with a spiral shielding plate when electrodepositing abrasive grains on the peripheral surface of the wire, or after the resin coating is applied to the entire surface of the wire, the peripheral surface is spirally ground to remove the resin coating layer. Manufactured by electrodepositing abrasive grains on the part. The portion of the wire peripheral surface where the abrasive grains are not electrodeposited forms a spiral concave portion on the wire peripheral surface, and this concave portion serves as a pool for machining fluid and chips. It is characterized by improved efficiency.
[0004]
Further, the applicants of the present invention have proposed a method and an apparatus for forming a spiral groove on the peripheral surface of a wire in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-155277. This apparatus is used to manufacture a wire with a spiral groove of a free abrasive grain type or to remove the resin coating layer spirally. When a spiral grooved wire is used for free abrasive grain processing, the spiral groove portion serves as a pool of machining fluid containing abrasive grains, which accelerates the supply of abrasive grains to the machined surface and increases machining efficiency. There is a feature that can be.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The wire manufacturing apparatus proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-63828 electrodeposited with abrasive grains in a spiral band uses a plating apparatus having a shield plate formed by spirally forming a stainless steel plate, and is synchronized with the wire feed. By rotating the shielding plate, the diamond abrasive grains are electrodeposited spirally around the wire peripheral surface. However, because of the structure of the plating device, it is difficult to replenish the abrasive grains. However, it is difficult to change the pitch of the spiral, and the structure of the plating apparatus is complicated.
[0006]
In addition, the method of electrodepositing abrasive grains on the wire peripheral surface by the method proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-96454 is difficult to increase the productivity because the process of grinding the resin coating layer is delicate and the grinding is difficult. If the position and pressing force of the grindstone are not accurately controlled, there are problems that the wire is shaved and the strength of the wire is reduced, and that the grindstone is easily clogged.
[0007]
Therefore, in the present invention, it is an object to obtain a method and apparatus for manufacturing a wire tool in which abrasive grains are electrodeposited in a spiral band more rationally, and a long wire tool can be easily manufactured, It is an object of the present invention to obtain a method and apparatus that can easily change the pitch of the spiral of the peripheral surface.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The manufacturing method of the fixed abrasive wire according to the present invention includes a base plating step of plating the entire peripheral surface of the core wire 1a, and a molten resin 5 attached spirally on the base plating layer 4 and the attached resin 5 Heat-curing spiral coating process, conductive part plating removal process for electrolytic melting of the underlying plating layer surface of the conductive part 2 which is the peripheral surface of the wire to which the resin does not adhere, and the treated wire 1 filled with abrasive grains And an abrasive electrodeposition process for forming a plating layer 7 in which the

abrasive

grains 6 are fixed to the conductive portion 2 by passing through the plating solution tank 80.
[0009]
Further, in the helical coating apparatus for resin on the wire peripheral surface of the present invention used for carrying out the above method, the wire feeding unit and the wire winding unit for winding the processed wire are synchronously rotated around the same axis P. The wire delivery unit is provided with delivery means 26a, 35a for delivering the wire 1 onto the rotation axis P at a constant speed, and the wire take-up unit is configured to feed the wire 1 from the rotation axis P with a constant tension. Wire winding means 26b, 35b for winding are provided, and a pin 56 in the vertical direction facing the peripheral surface of the wire on the rotation axis P is disposed between the two units, and the molten resin 5 is transferred along the surface of the pin. Molten resin supply means 54 and 55 for flowing down are provided, and the resin 6 attached to the wire 1 is cured downstream of the pin 56 in the wire feeding direction. It is characterized in that the chromatography data 58 is arranged.
[0010]
[Action]
The base plating step is performed in order to prevent the wire 1 from being affected by heat and reducing the material strength of the wire tool in the subsequent baking step during spiral coating. The spiral coating process in which the molten resin 5 is spirally applied and fired on the underlying plating layer 4 is a process of forming the spiral conductive portion 2 and the insulating portion 3 on the peripheral surface of the wire. Abrasive grains 6 are electrodeposited on the formed spiral conductive portion 2 in a later step. In the step of removing the base plating of the conductive part 2, the surface of the base plating is affected by heat in the firing step at the time of spiral coating, so that the adhesion of the plating becomes poor in the abrasive electrodeposition step and the plating layer is peeled off. Therefore, it is performed to remove the surface of the underlying plating layer affected by heat by electrolytic melting.
[0011]
The abrasive grains 6 are electrodeposited on the spiral-shaped conductive portions 2 formed in this way in the abrasive electrodeposition process. The abrasive grains 6 are fixed to the surface of the conductive portion 2 by the plating layer 7. The insulating part 3 coated with the resin is naturally not plated and the abrasive grains are not electrodeposited. By fixing the abrasive grains 6 and the plating layer 7, the conductive portion 2 rises, and the insulating portion 3 becomes a spiral shallow concave groove. This concave groove serves as a pool of machining fluid and chips, and improves the machining efficiency of the wire tool.
[0012]
Further, in the above apparatus, by rotating the wire feeding unit and the wire winding unit synchronously, the wire 1 stretched between both units is rotated around the rotation axis P. The pitch of the spiral of the resin applied to the wire 1 is determined by the ratio of the feeding speed of the wire onto the rotation axis P and the rotation speed of the feeding and winding unit. Therefore, the spiral bitch can be changed arbitrarily by changing the ratio.
[0013]
The molten resin 5 flowing down along the peripheral surface of the pin 56 comes into contact with the peripheral surface of the wire 1 that moves in the axial direction while rotating, so that the molten resin 5 is spirally applied to the peripheral surface of the wire 1. . The applied resin 5 is baked by the heater 58, fixed to the peripheral surface of the wire, and taken up by the take-up unit. The wound wire is further baked as necessary to cure the resin film, whereby a wire having a spiral conductive portion 2 and an insulating portion 3 on the peripheral surface is obtained.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the method for manufacturing a fixed abrasive wire according to the present invention, an insulating portion 3 is provided on the peripheral surface of the wire 1 by coating a resin in a spiral band shape. The coating material is required to have insulating properties, chemical resistance to the plating solution, chemical resistance to pulleys and abrasive grains in the wire tool manufacturing process, ease of purchase and handling, and low firing temperature. Resin is suitable. FIG. 1 shows a manufacturing process of a wire tool when a fluororesin is used as an insulating coating. Through a base plating process, a spiral coating process, a conductive part plating removal process, and an abrasive electrodeposition process, a wire tool in which abrasive grains are fixed in a spiral band shape is manufactured. The spiral coating process includes two processes, a molten resin coating process and a baking process.
[0015]
The base plating step is a step of coating a 0.2 mm diameter wire with nickel plating. This is to prevent the wire tool from being affected by heat during firing in the subsequent spiral coating process, thereby reducing the material strength of the wire tool. The base plating process is performed by a base plating apparatus A shown in FIG. First, the core wire 1a drawn out from the wire bobbin 11 is energized through the copper electrode 12 of the power feeding unit. Next, it is degreased and activated by the acetone bath 13 and the 10% hydrochloric acid bath 14 and guided to the base plating bath 15. Here, the core wire 1a is nickel-plated with a thickness of about 10 μm using the core wire itself as a cathode and a nickel electrode as an anode. As a plating bath used for nickel plating, a high-speed nickel sulfamate bath was used in order to increase the productivity of wire tools because of a high plating speed. In addition, for the anode, the dissolution of nickel is better than when a pure nickel plate is used, and in order to adapt to plating for a long time, a sulfur-containing anode containing 0.01 to 0.02% of sulfur is made of titanium. Used in a basket. The wire coming out of the base plating tank 15 is washed in the distilled water tank 16 to remove the plating solution adhering to the wire surface and wound up by the winding device 17.
[0016]
FIG. 3 shows a schematic view of a spiral coating apparatus B used in a spiral coating process for a wire plated with a base. A schematic diagram of the mechanism of this apparatus is shown in FIG. The frame 21 includes two

columns

22a and 22b, and

rotary frames

23a and 23b that can rotate around the same axis P are individually attached to the upper portions of the columns. The

rotating frames

23a and 23b are provided to face each other, and each of the

rotating frames

23a and 23b is supported by the

columns

22a and 22b with a hollow shaft 24, as shown in FIG. A pulley 25 is fixed to a portion (the side opposite to the side on which the

rotating frames

23a and 23b are fixed) that is outside the 22a and 22b.
[0017]
A rotating frame driving motor 31 is mounted on the frame 21, and a driving shaft 32 driven by the motor 31 and the pulleys 25 of the

rotating frames

23a and 23b described above are connected by a timing belt 33, whereby the rotating frame 23a. And 23b are rotationally driven in the same direction at the same speed. The rotation center axes of the delivery bobbin 35a and the take-up bobbin 35b coincide with the axis P of the

rotary frames

23a, 23b, and the wire 1 drawn from the delivery bobbin 35a is supported by an L-shaped bracket 34a. It is fed on the axis P from the feed roller 36a through the guide rollers, and is wound around the take-up bobbin 15b through the two guide rollers and the traverse device 37 from the drawing roller 36b pivotally attached to the bracket 34b on the rotating frame 23b side. Taken.
[0018]
The rotations of the feed motor 26a and the take-up motor 26b are transmitted via a synchronous belt 41 to a pulley 42 that is coaxial with the axis of the shaft 24 of the

rotary frames

23a, 23b. The pulley 42 is fixed to the input shaft 44 of the differential gear unit 43 shown in FIG. 4, and the delivery bobbin 35 a and the take-up bobbin 35 b are fixed to the output shaft 45. The input shaft 44 and the output shaft 45 are individually attached to the shaft center of the shaft 24 so as to be relatively rotatable. The input shaft 44 has a first sun gear 46, and the output shaft 45 has a second sun gear 47. It is fixed. A first planetary gear 48 and a second planetary gear 49 are pivotally supported at the eccentric position of the shaft 24 so as to be freely rotatable. The first planetary gear 48 and the first sun gear 46 are engaged with each other, and the second planetary gear is engaged. The gear 49 and the second sun gear 47 are meshed with each other. Further, a first transmission gear 51 is fixed to the shaft of the first planetary gear 48, and a second transmission gear 52 is fixed to the shaft of the second planetary gear 49, and the first transmission gear 51 and the second transmission gear 52 are fixed. Is engaged. The first sun gear 46 and the second sun gear 47 have the same number of teeth, the first planetary gear 48 and the second planetary gear 49 have the same number of teeth, and the first transmission gear 51 has the same number of teeth as that of the second transmission gear 52. It is half the number of teeth.
[0019]
In the differential gear 43, when the input shaft 44 is fixed and the shaft 24 (that is, the rotary frame 23a) is rotated at the rotational speed α, the output shaft 45 (and hence the delivery bobbin 35a) is also rotationally driven at the rotational speed α. . That is, when the input shaft 44 is stopped, the rotary frame 23a and the delivery bobbin 35a rotate synchronously, and the wire 1 is not supplied. When the input shaft 44 is rotated in the opposite direction to the shaft 24 at the rotational speed β, the output shaft 45 rotates at α + β / 2, and the delivery bobbin 35a is rotated relative to the rotating frame 23a at a rotational speed difference β / 2. Then, the wire 1 is caused to travel.
[0020]
The wire delivered from the delivery bobbin 35a is wound by the rotational force of the winding torque motor 26b being transmitted to the take-up bobbin 35b via the synchronous belt 41. At the same time, the rotational force of the wire rotation motor 31 is transmitted to the rotary frames 23a and 23b via the drive shaft 32, whereby the wire in the coating portion C rotates. Because of this mechanism, the wire of the coating part C is fed while rotating.
[0021]
Using the above mechanism, the surface of the wire is spirally coated with a fluororesin. FIG. 5 shows a schematic diagram of the coating portion. First, fluororesin is sent from the supply tank 54 by the hose 55 and flows in a uniform state to the pin 56 having an outer diameter of 0.8 mm. The pin 56 is moved to a predetermined position by the dial type slider 57, and the fluororesin flowing on the surface of the pin 56 is adhered to the wire surface. 6 and 7 are enlarged views of the fluororesin adhering portion. Here, at the same time as the wire 1 is fed while rotating, the fluororesin 5 adheres to the wire surface, and the conductive portion 2 and the insulating portion 3 are formed in a spiral shape. Thereafter, the wire 1 is fired at a firing temperature of 200 ° C. by the heater 58 and wound on the take-up bobbin 35b. Only the firing of the heater 58 attached to the spiral coating apparatus is short in firing time and is insufficient to completely sinter the fluororesin. Therefore, after the spiral insulation treatment process, only the heat treatment is performed at a firing temperature of 300 ° C. Do it twice.
[0022]
Since nickel on the wire surface is affected by heat during the firing of the spiral coating process, the adhesion of nickel plating becomes poor in the diamond abrasive electrodeposition process, and the nickel plating part peels off when using the wire tool. Since it becomes easy, it is necessary to remove the part which received the heat influence. Therefore, as shown in FIG. 8, a plating dissolution apparatus E is installed in the second baking apparatus D. First, after the wire 1 is fired for the second time by the heater D, the electrode 61 is energized to the conductive portion on the surface of the wire. Thereafter, the wire is guided to the plating dissolution apparatus E and immersed in the electrolyte bath 62 and energized with the conductive portion on the surface of the wire as the anode and the copper plate as the cathode, so that the conductive portion on the surface of the wire has a thickness of about 5 μm. The base plating layer is dissolved. Thereafter, the wire 1 is washed by the distilled water tank 63 and wound by the winding device 64.
[0023]
Since the surface of the wire surface after the conductive part plating removal step is removed around the pinhole portions in the nickel plating layer as compared with the wire surface immediately after firing, a large number of depressions are formed. Table 1 shows the conditions for the conductive part plating removal treatment. As the plating bath, a high-speed nickel sulfamate bath was used as in the base plating step. The current density was set to a low current density of 3 A / dm ² because all the plating layer of the conductive part was removed when the current density was set to a high current density.
[0024]
[Table 1]

[0025]
After the conductive part plating removal step, diamond abrasive grains are electrodeposited on the conductive part. FIG. 9 shows a schematic diagram of a diamond abrasive electrodeposition apparatus F. The left bobbin 71 is previously wound with the wire 1 that has been subjected to the above steps. During diamond abrasive electrodeposition, the wire 1 is wound at a constant speed from the left bobbin 71 to the right bobbin 79 in the figure. First, the wire is energized through the electrode 72. Since the groove-shaped conductive part is formed on the wire surface by the spiral coating, the current is interrupted with a normal rod-shaped electrode, and good retention of diamond abrasive grains cannot be obtained, which may result in a poor wire tool. is there. Therefore, a fibrous steel wool is used for the electrode 72 so that the steel wool always contacts the conductive portion of the concave portion formed on the wire surface so that a constant current density is maintained without interrupting the current. Has been devised. After energization by this electrode 72, the wire 1 is led to the acetone bath 73, the conductive portion on the wire surface is degreased, activated by the 10% hydrochloric acid bath 74, and then led to the plating bath 75. The plating tank 75 is divided into a preliminary plating tank 76, a diamond abrasive tank 80, and a post-plating tank 77, and a distilled water tank 78 is provided thereafter.
[0026]
FIG. 10 shows a schematic diagram of a diamond abrasive tank. On both sides of the abrasive tank 80, titanium cases 81 containing 20 to 30 electrolytic nickel are installed as nickel anodes. The abrasive tank 80 is filled with diamond abrasive grains 6, and about eight holes 82 having a diameter of 10 mm are formed in the moving direction of the wire 1 on the side surface of the abrasive tank 80. And the plating cloth 83 is affixed on the part, and while the outflow of the abrasive grain 6 is prevented, the penetration | invasion of plating solution is enabled. Further, a hole 84 having a diameter of 3 mm is formed in the bottom surface of the abrasive tank 80, and by allowing the lower plating solution to be stirred, nickel ions can enter from below the wire 1, and the abrasive tank is always provided. The ingress of the plating solution into the inside is promoted. Further, since the upper part of the abrasive tank 80 is opened and the diamond abrasive grains 6 can be easily replenished, it is possible to produce a long wire.
[0027]
The diamond grain electrodeposition step is performed by energizing a conductive portion on the wire surface as a cathode and electrolytic nickel as an anode. First, the wire 1 is pre-plated in the pre-plating tank 76 in order to fill up the unevenness of the conductive portion generated during the conductive portion plating removing process. Next, the wire is led to the diamond abrasive grain electrodeposition part, and the diamond abrasive grain 6 is electrodeposited on the pre-plated conductive part and led to the post plating tank 77. In the post-plating tank 77, a diamond tool having a shallow floor is appropriately filled with nickel to be additionally plated, thereby producing a wire tool in which diamond abrasive grains are electrodeposited spirally on the wire surface. As the plating bath, a high-speed nickel sulfamate bath was used as in the base plating step and the conductive part plating removal step. In the diamond electrodeposition process, the current density was set to 22 A / dm ² . The wire feed speed was set to 160 mm / min.
[0028]
FIG. 11 shows a model diagram (pitch 20 mm) of the surface state of the prototype wire tool. In the produced wire tool, the boundary between the conductive portion 2 where the diamond abrasive grains 6 are deposited and the insulating portion 3 where Teflon is adhered is clear. Moreover, the outer diameter of the produced wire tool was about 0.27 mm in diameter like a normal wire tool.
[0029]
FIG. 12 shows a model diagram of a cross-sectional state in the vertical direction of the prototyped wire tool. From the figure, the ratio of the conductive portion 2 to the insulating portion 3 is about 2: 3, and the thickness of the nickel plating layer 7 in the conductive portion 2 on which the diamond abrasive grains 6 are electrodeposited is 25 μm. The thickness of the nickel plating layer 4 is 10 μm, unchanged from the state after the base plating step. Accordingly, spiral irregularities due to the difference in thickness of the nickel plating layer are formed on the surface of the wire tool.
[0030]
FIG. 13 shows the result of cutting using the spiral diamond electrodeposition wire tool produced. In the figure, the vertical axis represents the cutting efficiency obtained by converting the cutting amount per 15 minutes of machining time into the cutting amount per minute of machining time, the horizontal axis represents the number of machining operations, ◇ in the figure represents a pitch of 10 mm, and ○ represents a pitch. 20 mm and ● represent the case of a wire tool in which abrasive grains are electrodeposited in a spiral shape with a pitch of 30 mm, and Δ represents the case of a wire tool in which abrasive grains have been electrodeposited on the entire surface. Both the wire tool in which diamond abrasive grains are electrodeposited spirally and the normal wire tool show a tendency that the machining efficiency decreases and then increases in the second cutting process. Spiral diamond electrodeposition wire tools have improved machining efficiency compared to ordinary wire tools. Especially for a pitch of 10 mm, the machining efficiency is improved by about 1.5 times that of a normal wire tool. This is because the diamond abrasive grains are electrodeposited in the form of a spiral band on the wire surface, so that irregularities are provided on the wire surface. This is considered to be because the machining fluid was flown in well and the chips were discharged well.
[0031]
In the wire tool having a pitch of 30 mm, the cutting efficiency is shown to decrease as compared with a normal wire tool since the number of times of machining is about the 14th. This is because, when cutting, the longer the helical pitch, the longer the width of the insulating part. Therefore, the boundary between the conductive part and the insulating part easily comes into contact with the edge of the workpiece. The efficiency is thought to have decreased.
[0032]
【The invention's effect】
With the method and apparatus of the present invention described above, it is possible to efficiently produce a wire tool with good cutting efficiency in which fixed abrasive grains are fixed on the peripheral surface in a spiral band with a simple apparatus, and for a long wire tool. There is an effect that the production is also easy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a main process diagram of the method of the present invention. FIG. 2 is a side view of a pre-plating apparatus. FIG. 3 is an overall perspective view of a spiral coating apparatus. FIG. 6 is an enlarged perspective view of the molten resin coating portion. FIG. 7 is an enlarged sectional view of the molten resin coating portion. FIG. 8 is a side view of the conductive portion plating removal apparatus. Side view of electrodeposition apparatus [Fig. 10] Exploded perspective view of abrasive electrodeposition plating tank [Fig. 11] Enlarged side view of wire tool electrodeposited with abrasive grains in spiral band [Fig. 12] Electrode abrasive grains in spiral band Fig. 13 is an enlarged cross-sectional view of a worn wire tool. Fig. 13 is a diagram showing the results of a wire tool cutting test.
1 wire
1a Core wire 2 Conductive part 4 Base plating layer 5 Molten resin 6 Abrasive grain 7 Plating layer
26a Feed motor
26b Winding motor
35a Delivery bobbin
35b Winding bobbin
56 pin
58 Heater
80 diamond abrasive tank

Claims

A base plating step for plating the entire peripheral surface of the core wire (1a), and a spiral for adhering the molten resin (5) in a spiral shape on the base plating layer (4) and heating and curing the attached resin (5) A coating step, a conductive portion plating removal step for electrolytic melting of the surface of the underlying plating layer of the conductive portion (2), which is the wire peripheral surface to which the resin is not attached, and the treated wire (1) are filled with abrasive grains Characterized in that it comprises a plating layer (7) that passes through the plating solution tank (80) and forms a plating layer (7) in which the abrasive grains (6) are fixed to the conductive part (2), A method for producing a fixed abrasive wire.

The wire feed unit and the wire take-up unit that winds up the processed wire are opposed to each other so that they can rotate synchronously around the same axis (P). (P) Feeding means (26a, 35a) for feeding up are provided, and the wire winding unit (26b, 35b) for winding the wire (1) with a constant tension from above the rotation axis (P) is provided in the wire winding unit. A molten resin is provided between which the upper and lower pins (56) facing the circumferential surface of the wire on the rotation axis (P) are disposed between the two units, and the molten resin (5) flows down along the surface of the pins. Supply means (54, 55) are provided, and a heater (58) for curing the resin (6) adhering to the wire (1) is disposed downstream of the pin (56) in the wire feeding direction. A device for spiral coating of resin on the circumferential surface of the wire.