JP5734702B2 - Wire tool - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池シリコン、半導体シリコン、磁性体、サファイヤあるいはSiCなどのインゴットをスライス加工する際に使用されるワイヤ工具に関する。 The present invention relates to a wire tool used when slicing an ingot such as solar cell silicon, semiconductor silicon, magnetic material, sapphire, or SiC.
ワイヤ工具は、レジンワイヤ工具と電着ワイヤ工具とに大別される。図4(a)に示すように、レジンワイヤ工具40は、砥粒41が合成樹脂層42を介してワイヤ43の外周面に固着され、図5(a)に示すように、電着ワイヤ工具50は、砥粒51が鍍金層52を介してワイヤ53の外周面に固着されている。
Wire tools are roughly classified into resin wire tools and electrodeposition wire tools. As shown in FIG. 4A, in the
レジンワイヤ工具40は、ワイヤ43の外周面が合成樹脂層42によって被覆されているため、被柔軟性が高く、捩れに起因する断線が発生し難く、加工性能が安定している。また、図4(b)に示すように、矢線40a方向へ進行しながら切削加工を行うレジンワイヤ工具40の砥粒41は、切削加工中に被加工物44から受ける抗力によって矢線41h,41v方向へ微小変位可能であるため、被加工物44の加工面の面粗さが良好で、加工精度も高いなどの点で優れているが、砥粒保持力が弱く、加工効率が低い。
Since the outer peripheral surface of the
一方、電着ワイヤ工具50は、砥粒51が鍍金層52により強く固着されているため、砥粒保持力が強く、図5(b)に示すように、矢線50a方向へ進行しながら切削加工を行う電着ワイヤ工具50の砥粒51が切削加工中に被加工物44から抗力を受けても、砥粒51が微小変位し難く、加工効率が高いという利点がある。
On the other hand, the
単結晶インゴットの切削加工においては、加工面の面粗度が良好であって加工精度が高いことが要請され、多結晶インゴットの切削加工においては、高い加工性能が要請されている。そこで、鍍金層及び樹脂層によって砥粒がワイヤ外周面に固着されたワイヤ工具が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 In the cutting of a single crystal ingot, it is required that the surface roughness is good and the processing accuracy is high, and in the cutting of a polycrystalline ingot, high processing performance is required. In view of this, a wire tool in which abrasive grains are fixed to a wire outer peripheral surface by a plating layer and a resin layer has been proposed (for example, see Patent Document 1).
特許文献1記載のワイヤーソーは、電着ワイヤ工具及びレジンワイヤ工具の長所を兼備することを目的として開発されたものであるが、超砥粒は実質的に電着層によってワイヤ外周面に固着されているため、加工面の面粗さが良好でない。また、砥粒が樹脂層で覆われているため、砥粒の突き出し量が減り、加工効率が悪化する場合がある。 The wire saw described in Patent Document 1 was developed for the purpose of combining the advantages of an electrodeposition wire tool and a resin wire tool, but the superabrasive grains are substantially fixed to the outer peripheral surface of the wire by the electrodeposition layer. Therefore, the surface roughness of the processed surface is not good. Moreover, since the abrasive grains are covered with the resin layer, the protruding amount of the abrasive grains may be reduced, and the processing efficiency may be deteriorated.
本発明が解決しようとする課題は、加工効率が高く、加工面の面粗度も良好なワイヤ工具を提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to provide a wire tool having high machining efficiency and good surface roughness.
本発明のワイヤ工具は、ワイヤの外周面を覆う鍍金層で固着されたバックアップ用の粒状体と、前記鍍金層を覆う樹脂層で固着された砥粒と、を備え、前記砥粒はワイヤ進行方向と反対方向に位置する前記粒状体に接触した状態にあり、前記鍍金層と前記砥粒との間に砥粒を含まない緩衝樹脂層を設けたことを特徴とする。 The wire tool of the present invention includes a backup granular material fixed by a plating layer covering an outer peripheral surface of a wire, and abrasive grains fixed by a resin layer covering the plating layer, and the abrasive grains are wire-advancing. A buffer resin layer that is in contact with the granular material located in a direction opposite to the direction and does not include abrasive grains is provided between the plating layer and the abrasive grains .
このような構成とすれば、ワイヤ外周面を覆う鍍金層で粒状体が強固に固着され、鍍金層を覆う樹脂層で砥粒が固着されたことにより、切削加工中、被加工物から受ける抗力によって生じる、ワイヤ進行方向と反対方向への砥粒の微小変位は、鍍金層で固着された粒状体でバックアップされるため、切削力の低下が発生せず、高い加工効率を発揮する。また、被加工物から受ける抗力で生じるワイヤ軸心に接近する方向の砥粒の微小変位は樹脂層によって適度に維持されるため、加工面の面粗度も良好となる。 With such a configuration, the granular material is firmly fixed by the plating layer covering the outer peripheral surface of the wire, and the abrasive force is fixed by the resin layer covering the plating layer, so that the drag received from the workpiece during the cutting process The fine displacement of the abrasive grains in the direction opposite to the wire traveling direction caused by the above is backed up by the granular material fixed by the plating layer, so that the cutting force does not decrease and high processing efficiency is exhibited. Further, since the fine displacement of the abrasive grains in the direction approaching the wire axis caused by the drag received from the workpiece is appropriately maintained by the resin layer, the surface roughness of the processed surface is also improved.
また、前記樹脂層に、無機材料若しくは金属材料のフィラーを混在させた構成とすることもできる。 Moreover, it can also be set as the structure which mixed the filler of the inorganic material or the metal material in the said resin layer.
このような構成とすれば、樹脂層にフィラーが存在することにより、切削加工中、樹脂層で固着された砥粒に加わる荷重をフィラーに分散させることができ、ワイヤ工具によって加工面に持ち込まれる切削液も増えるので、加工面の面粗度向上に有効である。 With such a configuration, since the filler exists in the resin layer, the load applied to the abrasive grains fixed by the resin layer can be dispersed in the filler during the cutting process, and is brought into the processing surface by the wire tool. Since cutting fluid also increases, it is effective in improving the surface roughness of the machined surface.
さらに、本発明のワイヤ工具では、前記鍍金層と前記砥粒との間に砥粒を含まない緩衝樹脂層を設けている。
Furthermore, a wire tool of the present invention, Ru Tei provided buffer resin layer containing no abrasive grain between the abrasive grains and the plating layer.
このような構成とすれば、樹脂層で固着された砥粒が、被加工物から受ける抗力によって生じるワイヤ軸心に接近する方向の微小変位を、緩衝樹脂層によって増加させることができるため、加工面の面粗度向上に有効である。 With such a configuration, the buffer resin layer can increase the minute displacement in the direction in which the abrasive grains fixed on the resin layer approach the wire axis caused by the drag received from the workpiece. Effective for improving surface roughness.
一方、前記ワイヤの長手方向に隣り合う前記粒状体と前記砥粒との隙間を前記砥粒の外径より小とすることができる。 On the other hand, the clearance gap between the said granular material adjacent to the longitudinal direction of the said wire and the said abrasive grain can be made smaller than the outer diameter of the said abrasive grain.
このような構成とすれば、切削加工中に、砥粒が被加工物から受ける抗力によって生じる、ワイヤ進行方向の砥粒の微小変位を抑制することができるので、加工効率の向上に有効である。 With such a configuration, it is possible to suppress minute displacement of the abrasive grains in the wire traveling direction caused by the drag that the abrasive grains receive from the workpiece during cutting, which is effective in improving machining efficiency. .
また、前記鍍金層で固着された粒状体の個数より、前記樹脂層で固着された砥粒の個数を大とすることもできる。 Further, the number of abrasive grains fixed by the resin layer can be made larger than the number of granules fixed by the plating layer.
このような構成とすれば、樹脂層で固着された砥粒による切削が主となるため、加工面の面粗度の向上に有効である。 With such a configuration, cutting with abrasive grains fixed by the resin layer is mainly performed, which is effective in improving the surface roughness of the processed surface.
さらに、前記鍍金層で固着された粒状体の粒径より、前記樹脂層で固着された砥粒の粒径を小とすることもできる。 Furthermore, the particle size of the abrasive grains fixed by the resin layer can be made smaller than the particle size of the granular material fixed by the plating layer.
このような構成とすれば、樹脂層で固着された砥粒の先端を揃えることができるので、加工面の面粗度の向上に有効である。 With such a configuration, the tips of the abrasive grains fixed by the resin layer can be aligned, which is effective in improving the surface roughness of the processed surface.
本発明により、加工効率が高く、加工面の面粗度も良好なワイヤ工具を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a wire tool having high machining efficiency and good surface roughness.
図1に基づいて、本発明の第一実施形態であるワイヤ工具10について説明する。図1に示すように、ワイヤ工具10は、ワイヤ11の外周面を覆う鍍金層12で固着されたバックアップ用の粒状体13と、鍍金層12を覆う合成樹脂層14で固着された砥粒15とを備えている。鍍金層12と砥粒15との間には、砥粒15を含まない緩衝樹脂層16が設けられている。
Based on FIG. 1, the
ワイヤ11の長手方向に隣り合う粒状体13と砥粒15との隙間17は砥粒15の外径より小さく設定され、特に、本実施形態では粒状体13と砥粒15とが接触しているため隙間17がほぼゼロに等しい。ワイヤ11はピアノ線であり、鍍金層12はニッケル鍍金で形成され、合成樹脂層14は熱硬化性樹脂で形成され、粒状体13及び砥粒15はダイヤモンド粒であるが、これらに限定するものではない。
A
図1に示すように、ワイヤ工具10を矢線X方向に移動させながら被加工物18を切削加工するとき、砥粒15は被加工物18から矢線Xと反対方向への抗力を受けるが、ワイヤ11の外周面を覆う鍍金層12で粒状体13が強固に固着され、鍍金層12を覆う合成樹脂層14で砥粒15が固着され、且つ、各砥粒15はワイヤ進行方向(矢線X方向)と反対方向に位置する粒状体13に接触した状態にあるため、ワイヤ進行方向と反対方向への各砥粒15の微小変位が発生し難い。
As shown in FIG. 1, when the
即ち、切削加工中、被加工物18から砥粒15が受ける抗力によって生じる、ワイヤ進行方向(矢線X方向)と反対方向への砥粒15の微小変位は、鍍金層12で固着された粒状体13でバックアップされることによって、最小限に抑制されるため、切削力の低下が発生せず、ワイヤ工具10は高い加工効率を発揮する。
That is, during the cutting process, the minute displacement of the
一方、切削加工中、被加工物18から砥粒15が受ける抗力によって生じるワイヤ11軸心に接近する方向(矢線Y方向)への砥粒15の微小変位は合成樹脂層14によって適度に維持されるため、被加工物18の加工面の面粗度は良好となる。
On the other hand, during the cutting process, the minute displacement of the
また、ワイヤ工具10において、鍍金層12と砥粒15との間に砥粒15を含まない緩衝樹脂層16を設けたことにより、合成樹脂層14で固着された砥粒15が、被加工物18から受ける抗力によって生じるワイヤ11軸心に接近する方向(矢線Y方向)の微小変位を、緩衝樹脂層16によって増加させることができるため、被加工物18の加工面の面粗度向上に有効である。
Further, in the
さらに、前述したように、ワイヤ11の長手方向に隣り合う粒状体13と砥粒15との隙間17を砥粒15の外径より小(ほぼゼロ)としたことにより、切削加工中に、砥粒15が被加工物18から受ける抗力によって生じる、ワイヤ11の進行方向(矢線X方向)と反対方向への砥粒15の微小変位が抑制されるので、加工効率の向上に有効である。
Further, as described above, the
ワイヤ工具10においては、鍍金層12で固着された粒状体13の個数と、合成樹脂層14で固着された砥粒15の個数とを略同数としているが、これに限定しないので、鍍金層12で固着された粒状体13の個数より、合成樹脂層14で固着された砥粒15の個数を大とすることもできる。粒状体13の個数よりも砥粒15の個数を大とすれば、切削加工中、合成樹脂層14で固着された砥粒15による切削が主となるため、被加工物の加工面の面粗度の向上に有効である。
In the
次に、図2に基づいて本発明の第二実施形態であるワイヤ工具20について説明する。図2に示すように、ワイヤ工具20は、ワイヤ21の外周面を覆う鍍金層22で固着されたバックアップ用の粒状体23と、鍍金層22を覆う合成樹脂層24で固着された砥粒25とを備え、合成樹脂層24にフィラー26が混在している。
Next, the
ワイヤ21の長手方向に隣り合う粒状体23と砥粒25との隙間27は砥粒15の外径より小さく、ほぼゼロに設定されている。ワイヤ21はピアノ線であり、鍍金層22はニッケル鍍金で形成され、合成樹脂層24は熱硬化性樹脂で形成され、粒状体23は及び砥粒25はダイヤモンド粒であり、フィラー26はシリカ(酸化ケイ素)であるが、これらに限定するものではない。
A
図2に示すように、ワイヤ工具20を矢線X方向に移動させながら被加工物28を切削加工するとき、図1に示すワイヤ工具10の場合と同様、砥粒25は被加工物28から矢線Xと反対方向への抗力を受けるが、ワイヤ21の外周面を覆う鍍金層22で粒状体23が強固に固着され、鍍金層22を覆う合成樹脂層24で砥粒25が固着され、且つ、各砥粒25はワイヤ進行方向(矢線X方向)と反対方向に位置する粒状体23に接触した状態にあるため、各砥粒25はワイヤ進行方向(矢線X方向)と反対方向へ微小変位し難い。このため、ワイヤ工具20は、切削力の低下が発生せず、高い加工効率を発揮する。
As shown in FIG. 2, when cutting the
一方、切削加工中、被加工物28から砥粒25が受ける抗力によって生じるワイヤ21軸心に接近する方向(矢線Y方向)への砥粒25の微小変位は合成樹脂層24によって適度に維持されるため、被加工物28の加工面の面粗度は良好となる。
On the other hand, during the cutting process, the minute displacement of the
さらに、ワイヤ工具20においては、合成樹脂層24にフィラー26を混在させたことにより、切削加工中、合成樹脂層24によって固着された砥粒25に加わる荷重を多数のフィラー26に分散させることができるだけでなく、ワイヤ工具20によって加工面に持ち込まれる切削液も増えるので、加工面の面粗度が向上する。なお、フィラー26としては、前記シリカ(酸化ケイ素)のほかに、SiC,Al2O3,ダイヤモンド、cBN、ガラスなどの無機材料あるいは金属材料を使用することもできる。
Further, in the
次に、図3に基づいて本発明の第三実施形態であるワイヤ工具30について説明する。図3に示すように、ワイヤ工具30は、ワイヤ31の外周面を覆う鍍金層32で固着されたバックアップ用の粒状体33と、鍍金層32を覆う合成樹脂層34で固着された砥粒35とを備え、鍍金層32で固着された粒状体33の粒径より、合成樹脂層34で固着された砥粒35の粒径を小としている。
Next, the
ワイヤ31の長手方向に隣り合う粒状体33と砥粒35との隙間37は砥粒35の外径より小さく、ほぼゼロに設定されている。ワイヤ31はピアノ線であり、鍍金層32はニッケル鍍金で形成され、合成樹脂層34は熱硬化性樹脂で形成され、粒状体33及び砥粒35はダイヤモンドであるが、これらに限定するものではない。
A
図3に示すように、ワイヤ工具30を矢線X方向に移動させながら被加工物38を切削加工するとき、図1,図2に示すワイヤ工具10,20の場合と同様、砥粒35は被加工物38から矢線Xと反対方向への抗力を受けるが、ワイヤ31の外周面を覆う鍍金層32で粒状体33が強固に固着され、鍍金層32を覆う合成樹脂層34で砥粒35が固着され、且つ、各砥粒35はワイヤ進行方向(矢線X方向)と反対方向に位置する粒状体33に接触した状態にあるため、各砥粒35はワイヤ進行方向(矢線X方向)と反対方向へ微小変位し難い。このため、ワイヤ工具30は、切削力の低下が発生せず、高い加工効率を発揮する。
As shown in FIG. 3, when the
一方、切削加工中、被加工物38から砥粒35が受ける抗力によって生じるワイヤ31軸心に接近する方向(矢線Y方向)への砥粒35の微小変位は合成樹脂層34によって適度に維持されるため、被加工物38の加工面の面粗度は良好となる。
On the other hand, during the cutting process, the minute displacement of the
さらに、ワイヤ工具30において、鍍金層32で固着された粒状体33の粒径より、合成樹脂層34で固着された砥粒35の粒径を小としたことにより、図3に示すように、合成樹脂層34で固着された砥粒35の先端を揃えることができるので、被加工物38の加工面の面粗度向上に有効である。
Further, in the
なお、前述したワイヤ工具10,20,30においては、ワイヤ11,21,31の長手方向に隣り合う粒状体13,23,33と砥粒15,25,35との隙間17,27,37は、ほぼゼロに設定されているが、これらに限定するものではないので、隙間17,27,37はゼロより大きく砥粒15,25,35の外径より小さい値の範囲内で変更することが可能である。
In the
前記範囲内で隙間17,27,37を変化させることにより、切削加工中に被加工物18,28,38から砥粒15,25,35が受けるワイヤ進行方向(X方向)と反対方向への微小変位量を調整することができるので、切削性能及び被加工物18,28,38の面精度を調整することができる。
By changing the
本発明のワイヤ工具は、太陽電池シリコン、半導体シリコン、磁性体、サファイヤあるいはSiCなどのインゴットをスライス加工する産業分野において広く利用することができる。 The wire tool of the present invention can be widely used in the industrial field of slicing an ingot such as solar cell silicon, semiconductor silicon, magnetic material, sapphire, or SiC.
10,20,30 ワイヤ工具
11,21,31 ワイヤ
12,22,32 鍍金層
13,23,33 粒状体
14,24,34 合成樹脂層
15,25,35 砥粒
16 緩衝樹脂層
17,27,37 隙間
18,28,38 被加工物
26 フィラー
X,Y 矢線
10, 20, 30
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