[发明专利]薄刃砂轮

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于切割加工陶瓷、单晶体材料等被加工物的薄刃砂轮。

背景技术

目前，作为高精度地切削加工硅、GaAs、铁素体等被加工物的薄刃砂轮(切割刀片)，公知有薄板环状的电铸薄刃砂轮。该电铸薄刃砂轮是将金刚石、cBN等磨粒分散配置于金属结合材料中而成的砂轮，形成为其厚度为数十μm～数百μm左右的薄板环状。薄刃砂轮在其内周侧区域保持砂轮轴，通过使砂轮轴旋转，能够在外周侧区域对被加工物进行切割加工及开槽加工。

由于近年电子零件的小型化及产量增加等原因，电铸薄刃砂轮也要求进一步的薄刃化，通过使用Ni等机械强度高的金属材料作为金属结合材料，提供厚度达到50μm以下的极薄电铸砂轮。但是，基于金属结合材料的磨粒的保持力增大时，由磨粒引起的对被加工物的损伤增大，所以存在切割加工时所谓破片(チツピング，chipping)的被加工物的裂纹、缺损增大这样的问题。

为了解决这样的问题，专利文献1中提出了在Ni、Co或者由这些合金构成的金属结合材料的刀尖部的表面形成不超过磨粒从金属结合材料的突起量的厚度的Sn镀层的电铸薄刃砂轮。该情况下，通过使Sn镀层覆盖金属结合材料的表面，使滑动性提高，同时，比金属结合材料软质的Sn镀层构成缓冲层，能够降低对被加工物的损伤，抑制破片。

但是，在使用这种构造的电铸薄刃砂轮切割加工电子陶瓷、单结晶材料等高硬度脆性材料的情况下，在加工初期Sn镀层的磨损很大，不能长时间稳定地维持破片抑制效果，存在不实用的问题。此情况参照图6进行说明。

图6的(a)表示加工前的薄刃砂轮10，(b)表示加工中的薄刃砂轮10。在由Ni构成的金属结合材料11的表面形成有未超出磨粒突起量的厚度的Sn镀层12。另外，图6中省略磨粒。由于对被加工物13进行切削，薄刃砂轮10的外周部磨损，但与半径方向的磨损相比，厚度方向的磨损，特别是设置有Sn镀层12的两侧面的磨损更大，如图6(b)所示，在短时间内，金属结合材料11的就在两侧面暴露出来。这样，Sn镀层12的缓冲效果消失，不能维持良好的切割性能(抑制破片)及加工精度。因此，用Sn镀层覆盖的薄刃砂轮10存在寿命非常短这样的缺点。而且，在使用电铸薄刃砂轮进行切切削加工时，为了调整磨粒的突起量，使被加工物的品质稳定，事先对砂轮刀尖部进行称为修整(dressing)的打磨作业。这种打磨作业例如通过利用砂轮刀尖部切割固定了磨粒的修整板而进行。通过切割该修整板，用砂轮刀尖部削除磨粒间的金属结合材料并形成容屑槽。但是，在该修整作业中，由于Sn镀层极易磨损，在实际的切割加工时Sn镀层几乎没有剩余，存在不能充分发挥Sn镀层缓冲效果这样的缺点。

在专利文献1中，将Sn镀层的厚度设定为例如10～15μm，但在形成该程度的厚的Sn镀层时，由于需要使磨粒的粒径更加增大，存在磨粒径的增大引起的破片的增大、加工品质的降低，甚至招致加工宽度增大这样的问题。

专利文献1：日本特开2002-66935号公报

发明内容

因此，本发明优选的实施方式的目的在于，提供一种寿命长、能够长时间保持良好的切割性的薄刃砂轮。

本发明提供一种薄刃砂轮，其将磨粒分散配置于由Ni或以Ni为主体的合金构成的金属结合材料中而成，其特征在于，在所述的金属结合材料的表面形成有Cu镀层或以Cu为主体的合金镀层，且所述Cu镀层或以Cu为主体的合金镀层的厚度不超过磨粒从所述金属结合材料的突起量。

用本发明的薄刃砂轮切削被加工物时，基于比Ni材质软质的Cu镀层的缓冲效果，可以减少对被加工物的损伤，抑制破片。而且，由于Cu镀层要比Sn镀层的耐磨损性优良，所以可以降低设有Cu镀层的两侧面的磨损速度。作为显示耐磨损性的尺度有莫氏硬度，Sn的莫氏硬度是1.8，Cu的莫氏硬度是3.0，Ni的莫氏硬度是3.5。这样，由于Cu的莫氏硬度与Ni的莫氏硬度相近，所以当伴随切削加工而对薄刃砂轮的外周部有磨损时，可以使半径方向的磨损速度和厚度方向的磨损速度保持平衡。因此，即使薄刃砂轮磨损，也能够不极度磨损两侧面而维持与初期的切割性能(抑制破片)相同的性能，能够实现长寿命的薄刃砂轮。而且，在实际切削加工之前进行的打磨作业中，由于Cu镀层不易磨损，所以在切割加工时可以充分发挥Cu镀层的缓冲效果。另外，由于Cu镀层与Ni金属结合材料的密接性强，所以在切削加工中不会产生Cu镀层从Ni金属结合材料剥离的情况。