TWI730103B - 劃線輪及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明之劃線輪經由一對間隔件21、22而於劃線輪基材12之傾斜面13、14形成金剛石膜17。形成金剛石膜後，為了將膜所附著之傾斜面13、14與側面15、16之邊界部分附著之金剛石膜去除，而利用雷射光進行切削。如此一來，金剛石膜不會殘留於側面15、16之外周部分，而可提高劃線輪之良率，且可改善使用時之滑動阻力。

Description

劃線輪及其製造方法

本發明係關於一種用於壓接於脆性材料基板並滾動而進行劃線之劃線輪及其製造方法。

先前之劃線輪將超硬合金製或多晶燒結金剛石(以下稱為PCD (Polymerize Crystal Diamond，聚晶金剛石))製之圓板作為基材。PCD係使金剛石粒子與鈷等一起燒結而成者。劃線輪係自成為基材之圓板之兩側將圓周之邊緣相互傾斜地削入而於圓周面形成有V字形之刀尖者。將如此般形成之劃線輪旋轉自如地軸接於劃線裝置之劃線頭等並以特定之負荷按壓至脆性材料基板，使其沿著脆性材料基板之面移動，藉此可使其一面滾動一面進行劃線。 於日本專利特開平04-224128號公報中，關於用於切斷玻璃基板之玻璃切斷用刀，揭示有為了延長其壽命而利用金剛石對V字形狀之刀尖表面進行覆膜之玻璃切斷用刀。該玻璃切斷用刀係對由與金剛石之相容性良好之陶瓷形成之刀尖表面被覆金剛石膜，並對該金剛石膜進行表面研磨處理而調整形狀。藉由使用此種玻璃切斷用刀，而刀之壽命延長，又，表現為能夠以切斷面變得平滑之方式將高硬度玻璃切斷。 又，於日本專利特開2013-220554號公報中，提出有一種劃線輪，該劃線輪係於具有剖面形成為V字形之圓周部之劃線輪之成為刀尖之傾斜面使金剛石膜生長，並對稜線之兩側之區域進行研磨而成。 然而，於剖面形成為V字形之劃線輪基材之傾斜面形成金剛石膜之情形時，為了避免金剛石膜附著於貫通孔或側壁，而如圖1(a)所示，將劃線輪基材100(以下，簡稱為輪基材)夾於一對間隔件101、102之間，並使輪基材100之側壁接觸間隔件101、102地保持於成膜爐中。然後，於成膜爐中完成金剛石膜對輪基材100之傾斜面之附著之後，如圖1(b)所示，將間隔件101、102分離並清洗輪基材100。通常，為了確保膜厚而必須複數次使金剛石膜附著，將該作業重複複數次。 然而，有如下情況：即便於使金剛石膜附著時使輪基材100之側面接觸間隔件101、102，膜亦繞進並附著於側面之外周面周邊，而側面之外周面之膜厚增大數μm左右。而且，輪基材100若暫且與間隔件101、102分離，則於清洗後無法如先前般夾入至間隔件之間，因此，有如下情形，即，再次使金剛石膜附著時，金剛石膜會進一步繞進至外周面周邊而周邊部分之膜厚變大，從而超出容許公差之範圍。 已完成之劃線輪插入至輪保持器之切口之間隙中，旋轉自如地保持而進行使用。此時，有如下問題：若於側面附著有金剛石膜，則超出供劃線輪插入之間隙之容許公差之範圍，從而有無法保持於輪保持器之情形。即便於能夠保持於輪保持器之情形時，亦有如下問題：若劃線輪之側面與傾斜面之邊界部分之厚度較大，則伴隨劃線輪之旋轉而使用劃線輪時之滑動阻力容易變大。進而，亦有如下問題：只有位於輪保持器之切口之側面之貫通孔之周邊部分呈環狀磨損，輪保持器亦產生損傷。

本發明係鑒於如上所述之問題而完成者，其目的在於提供一種劃線輪及其製造方法，該劃線輪防止伴隨輪基材之側面之金剛石膜之附著而產生之良率之降低，並且於使用劃線輪時滑動阻力不會變大。

為了解決該課題，本發明之劃線輪具備：劃線輪基材，其沿著圓周部形成稜線，且具有由上述稜線與上述稜線之兩側之傾斜面構成之刀尖；金剛石膜，其係於上述劃線輪基材之傾斜面具有金剛石膜；及環狀槽，其位於上述劃線輪基材之兩側之側面之成為與形成有金剛石膜之傾斜面之邊界之環狀區域。

為了解決該課題，本發明之劃線輪之製造方法係沿著圓板之圓周部形成稜線且具有由上述稜線與上述稜線之兩側之傾斜面構成之刀尖的劃線輪之製造方法，且沿著圓板狀之劃線輪基材之圓周自側面之兩側以相互傾斜地削入之方式進行研磨而於圓周部分形成由傾斜面與稜線構成之刀尖部分，於上述劃線輪基材之傾斜面形成金剛石膜，對劃線輪基材之兩側之側面中成為與具有上述金剛石膜之傾斜面之邊界之環狀區域進行切削而將側面之環狀區域之金剛石膜去除並且形成環狀槽。

此處，上述劃線輪基材之側面之環狀槽亦可藉由呈環狀照射雷射光而形成。

此處，亦可使形成有上述刀尖部分之複數個劃線輪基材與上述各劃線輪基材之側面全面接觸之間隔件交替地接觸而於上述各金剛石輪基材之傾斜面形成金剛石膜。

此處，亦可使形成有上述刀尖部分之複數個上述劃線輪基材將側面對合而相互接觸，使上述兩側之劃線輪基材之外側之側面全面接觸之一對間隔件接觸於外側，而於上述各金剛石輪基材之傾斜面形成金剛石膜。

此處，上述劃線輪基材之環狀槽亦可藉由對側面水平地照射雷射光而形成。

此處，上述劃線輪基材之環狀槽亦可藉由對側面垂直地照射雷射光而形成。 根據具有此種特徵之本發明，即便於在成為金剛石膜之傾斜面與側面之邊界部分之側面上附著有膜之情形時，由於將側面之膜去除，故而亦能夠防止伴隨因膜之附著所引起之劃線輪厚度變化而產生之良率降低。又，由於膜未附著於劃線輪之側面，故而可獲得如下效果，即，可減小將劃線輪安裝於輪保持器進行使用時之滑動阻力，從而可防止輪保持器之損傷。

圖2(a)、(b)係表示本發明之第1實施形態之劃線輪之製造過程之前視圖及其側視圖。當製造劃線輪時，首先，如圖2(a)所示，例如於超硬合金之成為劃線輪基材之圓板10之中央形成成為軸孔之貫通孔11。其次，將未圖示之馬達等之軸連通於該貫通孔11並以貫通孔11之中心軸為旋轉軸進行旋轉，並且對圓板10之整個圓周自圓板之正背兩側相對於旋轉軸傾斜地進行研磨，而如圖2(b)所示形成為垂直剖面V字形而製成劃線輪基材12，將V字形部分設為刀尖。將以此方式形成之V字形之斜面記為傾斜面13、14，將側面記為15、16。 其次，對在傾斜面13、14形成金剛石薄膜之過程進行說明。首先，預先使V字形之傾斜面13、14成為粗糙面以使金剛石膜容易附著。繼而，如圖3所示，利用一對間隔件21、22夾住劃線輪基材12並使圓柱狀之構件23貫通而上下固定。間隔件21、22之側面之直徑略大於劃線輪基材12之側面15、16之直徑。如此一來，劃線輪基材之側面15、16分別可完全接觸間隔件21、22之側面。以該狀態進行預處理後，放入至成膜爐而於劃線輪基材之傾斜面13、14成膜金剛石膜17。繼而，將劃線輪基材12與一對間隔件21、22分離之後，利用超音波清洗等進行清洗。 再者，於藉由1次成膜無法獲得所需之膜厚之情形時，亦可將上述成膜與劃線輪基材之側面之金剛石膜之成膜處理重複複數次，藉此獲得所需之膜厚。 當利用成膜爐使金剛石膜附著時，金剛石粒子亦繞進至側面15、16之最外周之環狀部分並少量附著而成為環狀凸部。圖4(a)係將傾斜面13與側面15交叉之外周之一部分放大表示之剖視圖，表示於傾斜面13及側面15之外周部分附著有金剛石膜17。 繼而，為了將繞進並附著於側面15之金剛石膜去除，而於成膜後，如圖5所示，對劃線輪之側面15之成為與V字形傾斜面之邊界之環狀區域15a照射雷射光。作為雷射光源，為了減輕對金剛石膜及輪基材之熱影響，較佳為使用例如脈衝寬度為10奈秒以下之較短者。而且，圖5(a)之以影線表示之部分表示照射有雷射光之部分。藉由照射雷射光，不僅將附著於側面15之金剛石膜17去除，而且構成劃線輪基材12之超鋼合金之環狀區域15a亦少量地例如以深度5 μm左右呈環狀地去除，如圖4(b)中表示圖5(b)之小圓部分之剖視圖般形成環狀槽15b。因此，即便於側面15附著有少量之金剛石膜17之情形時，於照射雷射光後，亦能夠將金剛石膜自側面15完全去除。 進而，為了將繞進並附著於側面16之金剛石膜去除，而如圖5所示，使劃線輪基材12翻轉，以相同之方式對側面16與研磨面14之邊界之環狀區域16a照射雷射光。藉此，將環狀部分16a之金剛石膜17去除，進而將劃線輪基材呈環狀地去除而形成成為5 μm左右之凹部之環狀槽16b。環狀槽15b、16b之寬度較佳為設為100 μm～200 μm，以能夠確實地將側面之凸部去除。於本實施形態中，設為150 μm左右。 其後，利用磨石等研磨材對附有金剛石膜之前端部分以前端變尖之方式進行研磨。研磨可設為粗研磨與精研磨之2個階段，亦可成為較原來之金剛石膜17小例如5°左右之鈍角。圖6係表示以此方式完成之劃線輪之前視圖及側視圖。 藉由以此方式將附著於側面15、16之金剛石膜去除，而側面不存在環狀凸部，因此，輪保持器之側面與傾斜面之邊界部分之摩擦變少，而可改善滑動阻力。 再者，於本實施形態中，自相對於劃線輪之側面垂直之方向照射雷射光而消除側面之附著有金剛石膜之環狀凸部，但亦可如圖7所示，自與劃線輪之側面平行之方向照射雷射光。又，亦可代替雷射光而使用磨石將附著於側面之金剛石膜去除。 又，於本實施形態中，當使金剛石薄膜附著於劃線輪基材之傾斜面時，經由一對間隔件而保持輪基材，但於同時使金剛石薄膜附著於複數個輪基材之情形時，亦可如圖8(a)所示使輪基材12與間隔件31、32、33…交替地接觸而成膜。 又，於同時使金剛石薄膜附著於複數個輪基材之情形時，亦可如圖8(b)所示，僅於兩端配置間隔件31、32，使複數個輪基材12將側面對合而相互接觸地保持於上述間隔件31、32之間而成膜金剛石薄膜。於該情形時，若如圖9(a)、(b)所示自側面照射雷射光，則可同時進行附著於側面之金剛石膜之去除及各輪基材之分離。再者，圖9(c)係表示圖9(b)中以圓表示之側面與傾斜面之邊界部分之局部放大圖。 又，於本實施形態中，將附著於側面之金剛石膜去除之後，對附有金剛石膜之前端部分進行研磨，但亦可於對金剛石膜之前端進行研磨之後，將附著於側面之金剛石膜去除。

11‧‧‧貫通孔12‧‧‧劃線輪基材13‧‧‧傾斜面14‧‧‧傾斜面15‧‧‧側面15a‧‧‧環狀區域15b‧‧‧環狀槽16‧‧‧側面16a‧‧‧環狀區域16b‧‧‧環狀槽17‧‧‧金剛石膜21‧‧‧間隔件22‧‧‧間隔件23‧‧‧構件31‧‧‧間隔件32‧‧‧間隔件100‧‧‧劃線輪基材101‧‧‧間隔件102‧‧‧間隔件

圖1(a)、(b)係表示劃線輪之製造時之金剛石膜之附著處理之概略圖。 圖2(a)、(b)係本發明之第1實施形態之劃線輪之製造過程之前視圖及側視圖。 圖3係表示本發明之第1實施形態之劃線輪基材上之金剛石膜之附著處理的概略圖。 圖4(a)、(b)係表示雷射照射前後之劃線輪之側面與傾斜面之邊界部分的放大剖視圖。 圖5(a)、(b)係表示本發明之實施形態之對劃線輪基材之雷射光之照射的前視圖及側視圖。 圖6(a)、(b)係本實施形態之雷射照射後之劃線輪之前視圖及側視圖。 圖7係表示本發明之另一實施形態之對劃線輪基材之雷射光之照射之側視圖。 圖8(a)、(b)係表示另一實施形態之劃線輪基材上之金剛石膜之附著處理的概略圖。 圖9(a)～(c)係表示本發明之另一實施形態之對劃線輪基材之雷射光之照射之側視圖。

13‧‧‧傾斜面

15‧‧‧側面

15a‧‧‧環狀區域

15b‧‧‧環狀槽

17‧‧‧金剛石膜

Claims (7)

1. 一種劃線輪，其具備：劃線輪基材，其沿著圓周部形成稜線，且具有由上述稜線與上述稜線之兩側之傾斜面構成之刀尖；金剛石膜，其係於上述劃線輪基材之傾斜面具有金剛石膜；及環狀槽，其位於上述劃線輪基材之兩側之側面之成為與形成有金剛石膜之傾斜面之邊界之環狀區域。
2. 一種劃線輪之製造方法，其係沿著圓板之圓周部形成稜線且具有由上述稜線與上述稜線之兩側之傾斜面構成之刀尖的劃線輪之製造方法，且沿著圓板狀之劃線輪基材之圓周自側面之兩側以相互傾斜地削入之方式進行研磨而於圓周部分形成由傾斜面與稜線構成之刀尖部分，於上述劃線輪基材之傾斜面形成金剛石膜，對劃線輪基材之兩側之側面中成為與具有上述金剛石膜之傾斜面之邊界之環狀區域進行切削，而將側面之環狀區域之金剛石膜去除並且形成環狀槽。
3. 如請求項2之劃線輪之製造方法，其中上述劃線輪基材之側面之環狀槽藉由呈環狀照射雷射光而形成。
4. 如請求項2之劃線輪之製造方法，其中使形成有上述刀尖部分之複數個劃線輪基材與上述各劃線輪基材之側面全面接觸之間隔件交替地接觸而 於上述各金剛石輪基材之傾斜面形成金剛石膜。
5. 如請求項2之劃線輪之製造方法，其中使形成有上述刀尖部分之複數個上述劃線輪基材將側面對合而相互接觸，並使上述兩側之劃線輪基材之外側之側面全面接觸之一對間隔件接觸於外側，而於上述各金剛石輪基材之傾斜面形成金剛石膜。
6. 如請求項3之劃線輪之製造方法，其中上述劃線輪基材之環狀槽藉由對側面水平地照射雷射光而形成。
7. 如請求項3之劃線輪之製造方法，其中上述劃線輪基材之環狀槽藉由對側面垂直地照射雷射光而形成。

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