(57)【要約】【課題】アルニコ合金、フェライト合金、サマコバ合金やネオジム合金等の鉄を４５％以上含有する合金の切断に際して、切味の向上および加工コストの低減を可能にした固定砥粒ワイヤーおよびこれを用いたワイヤー加工方法の提供。【解決手段】鉄を４５％以上含有する合金の切断に用いられる固定砥粒ワイヤー２であって、ワイヤー６上に固定される砥粒が、ダイヤモンド砥粒７およびＣＢＮ砥粒８の両方を含み、ダイヤモンド砥粒７とＣＢＮ砥粒８との含有比率を２０：８０〜７０：３０とした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤー上に砥粒が固定され、鉄を４５％以上含有する合金の切断に用いられる固定砥粒ワイヤーであって、
前記砥粒は、ダイヤモンド砥粒およびＣＢＮ砥粒の両方を含み、
前記ダイヤモンド砥粒と前記ＣＢＮ砥粒との含有比率が、２０：８０〜７０：３０である固定砥粒ワイヤー。
【請求項２】
線速５００〜１２００ｍ／ｍｉｎで走行させて使用される請求項１記載の固定砥粒ワイヤー。
【請求項３】
ワイヤー上に砥粒が固定され、鉄を４５％以上含有する合金の切断に用いられる固定砥粒ワイヤーであって、前記砥粒が、ダイヤモンド砥粒およびＣＢＮ砥粒の両方を含み、前記ダイヤモンド砥粒と前記ＣＢＮ砥粒との含有比率が、２０：８０〜７０：３０である固定砥粒ワイヤーを、線速５００〜１２００ｍ／ｍｉｎで走行させて被削材を切断するワイヤー加工方法。
【請求項４】
前記固定砥粒ワイヤーを揺動させて前記被削材を切断する請求項３記載のワイヤー加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルニコ合金、フェライト合金、サマリウムコバルト（サマコバ）合金やネオジム合金等の鉄を４５％以上含有する合金の切断に用いられる固定砥粒ワイヤーおよびこれを用いたワイヤー加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池、半導体シリコン、磁性体、サファイヤやＳｉＣなどの結晶系材料のスライス加工に用いられる固定砥粒ワイヤーが知られている。固定砥粒ワイヤーは、ワイヤー芯線上にバインダーを介してダイヤモンドや立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）等の砥粒が固定されたものである（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特に、ＣＢＮは、窒化ホウ素の分子構造の１つで、窒素のホウ素の化合物とされ、ダイヤモンドとほぼ同程度の硬さを有しながらも熱に対して優れた特徴を有し、熱反応が軽減できることから、硬質かつ難加工性のネオジム合金の金属ブロックの切断に好適である（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１５２８３０号公報
【特許文献２】特開２０１１−１２１１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、ＣＢＮ砥粒はダイヤモンド砥粒に比べて高価であるため、加工コストの増大を引き起こす。一方、ダイヤモンド砥粒はＣＢＮ砥粒よりもヌープ硬さで約１．７倍であり、切味が良いが、アルニコ合金、フェライト合金、サマコバ合金やネオジム合金等の鉄を４５％以上含有する合金の切断に用いた場合、切断中に化学反応を起こし、ダイヤモンドの摩耗が促進されるため、切味の低下が早い。
【０００６】
そこで、本発明においては、アルニコ合金、フェライト合金、サマコバ合金やネオジム合金等の鉄を４５％以上含有する合金の切断に際して、切味の向上および加工コストの低減を可能にした固定砥粒ワイヤーおよびこれを用いたワイヤー加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の固定砥粒ワイヤーは、ワイヤー上に砥粒が固定され、鉄を４５％以上含有する合金の切断に用いられる固定砥粒ワイヤーであって、砥粒が、ダイヤモンド砥粒およびＣＢＮ砥粒の両方を含み、ダイヤモンド砥粒とＣＢＮ砥粒との含有比率が、２０：８０〜７０：３０である固定砥粒ワイヤーである。
【０００８】
本発明の固定砥粒ワイヤーによれば、従来のＣＢＮ砥粒のみの固定砥粒ワイヤーよりも硬度が高いダイヤモンド砥粒が含まれることで切味が向上するとともに、従来のダイヤモンド砥粒のみの固定砥粒ワイヤーよりも切断中に化学反応を起こすダイヤモンド砥粒が少ないため、ダイヤモンド砥粒の摩耗が抑制され、切味の低下が遅くなる。そのため、本発明の固定砥粒ワイヤーは、線速５００〜１２００ｍ／ｍｉｎで走行させて使用することが可能であり、従来のダイヤモンド砥粒のみまたはＣＢＮ砥粒のみの固定砥粒ワイヤーよりも切味指数が向上する。なお、切味指数とは、被削材を切り上げるまでに要する時間の逆数である。
【０００９】
なお、ダイヤモンド砥粒とＣＢＮ砥粒との含有比率は、より好ましくは３０：７０〜６０：４０である。この場合、従来のダイヤモンド砥粒のみの固定砥粒ワイヤーよりも切味指数が２０％以上向上した固定砥粒ワイヤーが得られる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の固定砥粒ワイヤーによれば、アルニコ合金、フェライト合金、サマコバ合金やネオジム合金等の鉄を４５％以上含有する合金の切断の際の切味が向上する。また、従来のＣＢＮ砥粒のみの固定砥粒ワイヤーよりもＣＢＮ砥粒が少ないため、安価な固定砥粒ワイヤーが得られ、加工コストの低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態におけるワイヤーソー装置の概略構成図である。
【図２】図１の固定砥粒ワイヤーの縦断面図である。
【図３】ＤＩＡ砥粒とＣＢＮ砥粒の含有比率と切味指数との関係を示す図である。
【図４】揺動角度と切味指数との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は本発明の実施の形態におけるワイヤーソー装置の概略構成図、図２は図１の固定砥粒ワイヤーの平面図である。
【００１３】
図１において、本発明の実施の形態におけるワイヤーソー装置１は、図の奥行き方向に所定間隔で配置された複数の固定砥粒ワイヤー２をメインローラー３ａ，３ｂ間で高速で移動走行させ、この走行する固定砥粒ワイヤー２に対して被削材４を押し付けて切断するものである。メインローラー３ａ，３ｂは、図示しない揺動機構によって揺動角度２θ（水平から±θ）の範囲で揺動するように構成されている。被削材４は、アルニコ合金、フェライト合金、サマコバ合金やネオジム合金等の鉄を４５％以上含有する合金であり、スライス台５に保持されている。
【００１４】
固定砥粒ワイヤー２は、ワイヤー芯線上にＮｉなどの金属めっきによる下地（下地層）が施されたワイヤー６の外周面に、電着によって複数のダイヤモンド（以下、「ＤＩＡ」と称す。）砥粒７およびＣＢＮ砥粒８が固定されたものである。なお、本実施形態における固定砥粒ワイヤー２では、ＤＩＡ砥粒７とＣＢＮ砥粒８との含有比率は２０：８０〜７０：３０としているが、より好ましくは３０：７０〜６０：４０とする。
【００１５】
ワイヤー芯線は、ピアノ線やアラミド繊維線等の線材であり、線径（芯線径）ｄはφ６０μｍ〜φ３００μｍである。また、前述のＤＩＡ砥粒７およびＣＢＮ砥粒８のサイズ（平均粒径）は、芯線径ｄの１５％以上３０％以下としている。本実施形態においては、ＤＩＡ砥粒７およびＣＢＮ砥粒８の平均粒径の測定は、レーザー回折原理を用いた測定器を使用する。なお、本実施形態において、ワイヤー芯線の断面形状は円形であるが、多角形とすることもできる。
【００１６】
ＤＩＡ砥粒７およびＣＢＮ砥粒８は、非導電体であるＤＩＡおよびＣＢＮを電着するため、Ｎｉなどの導電性金属により被覆（コーティング）されたものである。なお、Ｎｉ以外にも、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｆｅ、ＺｎまたはＡｌの１種または２種以上からなるもの等を用いることが可能である。また、本実施形態においては、電着によってＤＩＡ砥粒７およびＣＢＮ砥粒８を固定しているが、レジンボンド等の樹脂接着剤により固定することも可能である。
【００１７】
上記構成のワイヤーソー装置１によるワイヤー加工方法では、固定砥粒ワイヤー２がＤＩＡ砥粒７およびＣＢＮ砥粒８の両方を含み、ＤＩＡ砥粒７とＣＢＮ砥粒８との含有比率が２０：８０〜７０：３０であることから、従来のＣＢＮ砥粒８のみの固定砥粒ワイヤーよりも硬度が高いＤＩＡ砥粒７が含まれることで、鉄を４５％以上含有する合金の切断の際の切味が向上するとともに、従来のＤＩＡ砥粒７のみの固定砥粒ワイヤーよりも切断中に化学反応を起こすＤＩＡ砥粒７が少ないため、ＤＩＡ砥粒７の摩耗が抑制され、切味の低下が遅くなる。
【００１８】
そのため、本実施形態における固定砥粒ワイヤー２は、ワイヤーソー装置１により線速５００〜１２００ｍ／ｍｉｎで走行させて使用することが可能であり、従来のＤＩＡ砥粒７のみまたはＣＢＮ砥粒８のみの固定砥粒ワイヤーよりも切味指数が向上する。また、従来のＣＢＮ砥粒８のみの固定砥粒ワイヤーよりもＣＢＮ砥粒８が少ないため、安価な固定砥粒ワイヤー２が得られ、加工コストの低減が可能となっている。
【実施例】
【００１９】
上記構成のワイヤーソー装置１により、ネオジムの切断試験を行った。本実施例において、芯線径ｄが０．１８ｍｍ、ＤＩＡ砥粒７およびＣＢＮ砥粒８のサイズ（平均粒径）が３０〜４０μｍ（芯線径ｄに対して１６．７〜２２．２％）（Ｎｉコート有）の電着固定ワイヤーを使用し、ＤＩＡ砥粒７とＣＢＮ砥粒８の含有比率を変えて試験した。試験結果を図３および図４に示す。
【００２０】
図３はＤＩＡ砥粒７とＣＢＮ砥粒８の含有比率と切味指数との関係を示している。なお、切味指数は、ＣＢＮ砥粒８を１００％とした固定砥粒ワイヤーにより線速３００〜５００ｍ／ｍｉｎで切断した場合を１００％とした。図３から分かるように、ＤＩＡ砥粒７とＣＢＮ砥粒８との含有比率が２０：８０〜７０：３０では、線速５００〜１２００ｍ／ｍｉｎで使用して、従来のＣＢＮ砥粒のみの固定砥粒ワイヤーよりも切味指数が向上している。特に、線速７００〜１２００ｍ／ｍｉｎで使用した場合、含有比率が３０：７０〜６０：４０では２０％以上向上しており、最大３０％向上している。
【００２１】
また、図４は揺動角度θでメインローラー３ａ，３ｂを揺動させた場合の揺動角度と切味指数との関係を示している。なお、ＤＩＡ砥粒７とＣＢＮ砥粒８との含有比率は、図３で最大の切味指数が得られた５０：５０としている。図４から分かるように、メインローラー３ａ，３ｂを揺動させながら被削材４を切断することで、被削材４との接触弧が小さくなるため、切味指数が最大３０％向上しており、図３に示した効果と合わせると最大６０％の切味向上が図れる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明の固定砥粒ワイヤーおよびワイヤー加工方法は、アルニコ合金、フェライト合金、サマリウムコバルト合金やネオジム合金等の鉄を４５％以上含有する合金の切断に有用である。
【符号の説明】
【００２３】
１  ワイヤーソー装置
２  固定砥粒ワイヤー
３ａ，３ｂ  メインローラー
４  被削材
５  スライス台
６  ワイヤー
７  ダイヤモンド（ＤＩＡ）砥粒
８  ＣＢＮ砥粒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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