JP4266969B2 - レジンボンドワイヤソーおよびレジンボンドワイヤソーの製造方法 - Google Patents
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Description
しかし、レジンボンドワイヤソーでは、被削材が硬いと砥粒がボンド中に沈み込みやすいため,食い込みが充分でない。また、硬質被削材の切断加工では砥粒による芯線への負荷が大きく、マルチ切断加工では芯線への負荷が繰り返し作用するため,ワイヤの断線率が高くなる。
特許文献1には、高強度の芯線の外周面上に、粒子径がレジンボンド層厚の2/3以上で上記芯線径の1/2以下の砥粒が、弾性率100kg/mm2以上かつ軟化温度200℃以上である樹脂中に粒子径がレジンボンド層厚の2/3未満のフィラーを含有するレジンボンド中に固着されていることを特徴とするワイヤソーが記載されている。
特許文献5には、超砥粒が金属被覆され、金属芯線が樹脂によってプライマリーコートされているワイヤソーが記載されている。
また、特許文献4に記載のワイヤソーでは、紫外線硬化樹脂の砥粒層にAl2O3やSiO2などの微小粉末を添加しているが、紫外線透過率を考慮していないため、不完全硬化部が形成されやすい。またフィラーの添加量についても考慮されていない。また、特許文献5においても、プライマ処理層が形成することが記載されているが、切断時の負荷を緩衝する効果はあるものの、砥粒層に添加するフィラーの粒径と含有量を考慮しておらず、またプライマ層にフィラーを添加することは考慮していないため、砥粒を被削材に充分に食い込ませることができない。
従って、以上のいずれの技術を用いても、硬質被削材の研削において、砥粒を被削材に充分に食い込ませて、研削性能を上げることができない。
また、特に被削材を高速で切断する高負荷加工においては,砥粒が緩衝層にも沈み込んでしまいやすく、ワイヤソーの切れ味が低下しやすいため、緩衝層にフィラーを添加することによる効果が大きい。フィラーの平均粒径が砥粒の平均粒径の30%を超えると、砥粒と隣接して配置することはできるものの、前記砥粒と前記芯線との間の領域に配置することができないため好ましくない。
また、フィラーの添加量が砥粒層を占める樹脂の体積の5体積%未満であると、フィラーによる効果が少ないため砥粒の食い込みを十分に大きくすることができず好ましくなく、50体積%を超えると、砥粒層の柔軟性が低下し、砥粒層の剥離や断線などが発生しやすくなって好ましくない。
フィラーの添加量が緩衝層の体積の5体積%未満であると、フィラーによる効果が少ないため砥粒の食い込みを十分に大きくすることができないので好ましくなく、50体積%を超えると、柔軟性が低下して緩衝層の剥離が発生し、芯線との密着性も低下するので好ましくない。
緩衝層の厚みが2μm未満であると、緩衝層が薄すぎて芯線への負荷を十分に緩和することができない。緩衝層の厚みが2μm以上で芯線への負荷が緩和するが、5μmを超えると芯線への負荷はほぼ一定値となるため、2μm以上5μm以下とすることが好ましい。
紫外線硬化樹脂は熱硬化性樹脂に比べて硬化速度が格段に速いため,生産性に優れている。また、熱硬化性樹脂は硬化時の加熱により芯線強度が低下するため断線率が高くなるが、紫外線硬化樹脂を用いるとこのような問題を生じない。
フィラーの紫外線透過率が50%未満のフィラーを添加すると、紫外線が樹脂全体に透過せず、樹脂の未硬化部が生成されて、樹脂強度が低下してしまう。
砥粒には金属被覆が施されていることにより、砥粒と樹脂との接着強度を高めることができる。砥粒の含有率が5体積%未満では砥粒摩耗が大きくなり、切れ味低下が著しい。一方、25体積%を超えると、切粉排除性の低下で切れ味が低下し、また被削材へ食い込まずに滑りが発生して砥粒摩耗が大きくなり、切れ味が低下する。
図1に、本発明の実施形態に係るレジンボンドワイヤソーの構成を示す。
ワイヤソー1は、ピアノ線等からなる芯線2の周囲に、樹脂を主成分とする緩衝層3が設けられ、この緩衝層3の外周に砥粒4を紫外線硬化樹脂からなる結合材5で固定した砥粒層6を形成してなるものである。砥粒4は金属被覆が施されていてもよい。緩衝層3を構成する樹脂は、紫外線硬化樹脂であることが好ましいが、熱硬化性樹脂であってもよい。
また、フィラー7として、シリカ、マイカ、ガラスビーズ、セラミックス等を使用することができる。特にシリカは樹脂中に添加することで耐水性、耐熱性、耐薬品性を向上させることができ、さらに紫外線透過率も高いため好適である。
接着剤で砥粒4の表面に付着したフィラー7は、被削材に接触した際にすぐに落ちるため、切味を低下させることはない。また、レジンボンド、メタルボンド、ビトリファイドボンド、電着により砥粒4の表面に付着したフィラー7によって切味が低下する場合には、使用前にワイヤソーで一般砥石を切断することで、フィラー7を落とすことができる。
このような力が芯線2に対して作用するため、芯線2に傷がついて断線しやすくなるが、図4に示すように、緩衝層3を設けることにより、芯線2への負荷を和らげて、芯線2の断線を防止することができる。この緩衝層3にもフィラー7を添加することにより、砥粒4の沈み込みを抑制することができる。
図5に示す装置を用いて切断試験を行い、ワイヤソーの撓み量の測定を行った。図5において、ワイヤソー1は多数のプーリーを介してワイヤガイド10にセッティングされ、加工中は被削材11との接触部12に撓みが発生して切断が進行していく。この撓み量について、以下の試験条件で試験を行った。
・機械:マルチ切断装置
・被削材:サファイア
・ワイヤ線速:400m/min
・研削液:水溶性
・ワイヤ芯線:φ180μm
・砥粒:平均粒径45μm/含有量20体積%
・ワイヤ製品径:φ250μm
・フィラー:シリカ20体積%
なお、砥粒の粒径はレーザー回折式粒度分布測定装置にて測定した。
砥粒層に含まれるフィラーの平均粒径を変化させて上記の試験を行った結果を図6に示す。フィラーの平均粒径が砥粒の平均粒径の30%以下、すなわち13.5μm以下のときは、砥粒が沈み込みにくいため、切れ味が良好であり、撓みが小ないのに対して、フィラーの平均粒径が砥粒の平均粒径の30%を超えると、砥粒が沈み込みやすく、切れ味が低下して撓みが大きくなる。
このことから、フィラーの平均粒径が砥粒の平均粒径の30%以下のときは、砥粒層における砥粒と芯線との間の領域にフィラーが配置されているものと判断される。
フィラーの添加量が砥粒層を占める樹脂の体積の5体積%未満のときは、フィラーを添加したことによる効果が十分に得られず、撓み量が大きい。また、フィラーの添加量が砥粒層を占める樹脂の体積の50体積%を超えると、砥粒層の柔軟性が低下して砥粒層の剥離が発生し、撓み量が大きくなる。これに対し、フィラーの添加量が砥粒層を占める樹脂の体積の5体積%以上50体積%以下のときに撓み量が小さい。
このときの試験条件は以下の通りである。
・機械:単線切断装置
・ワーク:サファイア
・ワイヤ線速:200m/min
・被削材への押し付け荷重:8N
・研削液:水溶性
・ワイヤ芯線:φ180μm
・砥粒:平均粒径45μm/含有量20体積%
・ワイヤ製品径:φ250μm
・フィラー:シリカ10体積%
緩衝層に添加されるフィラーの量が緩衝層の体積の5体積%未満であると、フィラーを添加したことによる効果が十分に得られず、撓み量が大きい。また、フィラーが緩衝層の体積の50体積%を超えると、緩衝層の柔軟性が低下して緩衝層の剥離が発生し、撓み量が大きくなる。これに対し、フィラーが緩衝層の体積の5体積%以上50体積%以下のときに撓み量が小さい。
フィラーの紫外線透過率が50%未満のときは、樹脂の未硬化部が形成されて,砥粒層の剥離が発生し、撓み量が大きい。これに対し、フィラーの紫外線透過率が50%以上のときは、撓み量が小さい。
砥粒含有量が5体積%未満のときは、砥粒摩耗が大きく、切れ味の低下が大きいため、撓み量が大きい。また、砥粒含有量が25体積%を超えると、砥粒数が多くなり、食い込みにくく切れ味が低下する。また、切粉排除性の低下のため、切れ味が低下する。そのため、撓み量が大きい。これに対し、砥粒含有量が5体積%以上25体積%以下のときは、切れ味が良く撓み量が小さい。
2 芯線
3 緩衝層
4 砥粒
5 結合材
6 砥粒層
7 フィラー
10 ワイヤガイド
11 被削材
12 接触部
Claims (2)
- 砥粒を樹脂で結合した砥粒層が芯線の周囲に設けられたレジンボンドワイヤソーにおいて、前記砥粒層を占める樹脂は紫外線硬化樹脂からなり、平均粒径が砥粒の平均粒径の30%以下であって、その紫外線透過率が50%以上であるフィラーが砥粒層を占める樹脂の体積の5体積%以上50体積%以下で添加され、前記芯線と前記砥粒層との間に樹脂からなる緩衝層が設けられ、前記緩衝層の厚みが2μm以上5μm以下であり、前記緩衝層に平均粒径が緩衝層の厚み以下であるフィラーが緩衝層の体積の5体積%以上50体積%以下で添加され、前記砥粒と前記芯線との間の領域にフィラーが配置されていることを特徴とするレジンボンドワイヤソー。
- 前記砥粒には金属被覆が施され、砥粒の含有量が樹脂、フィラー、砥粒からなる砥粒層の5体積%以上25体積%以下であることを特徴とする請求項1記載のレジンボンドワイヤソー。
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