(57)【要約】【課題】結合材の損傷を低減できる、超砥粒ワイヤソーによる切断方法を提供することである。【解決手段】切断に寄与する超砥粒ワイヤソーの張力（Ｔ１）と、リールに巻き付ける超砥粒ワイヤソーの張力（Ｔ２）の比（Ｔ２／Ｔ１）の値が０．１５〜０．７となるようにする。切断に寄与する超砥粒ワイヤソーの張力（Ｔ１）は、芯線の抗張力の１０％〜８０％とするのが望ましい。さらに、リールに巻き付ける超砥粒ワイヤソーの張力（Ｔ２）は、芯線の抗張力の５％〜５０％とするのが望ましい。【選択図】図２
2004174693.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯線の表面に、超砥粒を結合材により固着した超砥粒ワイヤソーによる切断方法であって、
切断に寄与する超砥粒ワイヤソーの張力（Ｔ１）と、リールに巻き付ける超砥粒ワイヤソーの張力（Ｔ２）の比（Ｔ２／Ｔ１）は０．１５〜０．７、
張力（Ｔ１）は上記芯線の抗張力の１０％〜８０％、
張力（Ｔ２）は上記芯線の抗張力の５％〜５０％であることを特徴とする超砥粒ワイヤソーによる切断方法。
【請求項２】
上記結合材は、レジンボンド、電着及びメタルボンドのいずれかひとつであることを特徴とする請求項１記載の切断方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、超砥粒ワイヤソーによる切断方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より超砥粒ワイヤソーの一例として、芯線にダイヤモンド砥粒を固着した、固定砥粒方式のダイヤモンドワイヤソーが提案されている。このワイヤソーは、切れ味が極めて良く、研削液と砥粒を混合したスラリーが不要であり、さらに水溶性もしくは不水溶性を問わず各種の加工液が利用できる。このため、飛散するスラッジによる機械およびその周辺の汚れが軽減され、作業環境を改善することができる。しかも、数Ｋｍ以上の長尺のワイヤソーを製作できるので、マルチ切断が可能であり、スラリーを用いるマルチワイヤソーに比べ数倍以上の切断効率が得られる。固定砥粒方式のダイヤモンドワイヤソーとしては、ポリエチレン、ナイロン、ポリエステル等からなる素材若しくはこれら素材をガラス繊維、炭素繊維で補強した材料、またはピアノ線を芯線とし、この芯線の外周にダイヤモンド砥粒を合成樹脂接着剤又は電着で固着するものが提案されている。また、炭素繊維、アラミド繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、シリコンカーバイド繊維、若しくはシリコン−チタン−炭素−酸素系無機繊維等のモノフィラメント又はマルチフィラメントを芯線とし、この芯線の外周にダイヤモンド砥粒をメッキ又は合成樹脂バインダーで固着したものが提案されている。
【０００３】
この超砥粒ワイヤソーは、例えば図１に示されるような切断装置に用いる。このワイヤソーを使った切断装置では、往復走行している多数本の超砥粒ワイヤソーに工作物を押しつけて、工作物を一度に多数枚に切り出す。この切断装置は、例えば、超硬合金、サーメット、セラミックス、Ｓｉ、ＧａＡｓなどの半導体、ガラス、水晶などの単結晶、石材、耐火レンガ、タイル、樹脂材料、金属及びそれらの複合材料など広汎な材料の切断に用いられてきた。
具体的には図１に示すように、メインローラ５と６の外周面には工作物１０の切断寸法に応じて溝が設けられている。超砥粒ワイヤソー１は、通常はリール２と９の外周面に巻かれている。一方のリール２からガイドローラ３と４を経由して取り出されたワイヤソー１は、メインローラ５と６の溝に順次巻き付けられ、ガイドローラ７と８を経由して、他方のリール９に巻き取られる。ワイヤソー１をリール２と９との間で往復走行させながら、多数本のワイヤソー１を工作物１０に押しつけて工作物１０を一度に多数枚に切り出す。このとき、メインローラ５と６の溝にはノズル１１と１２から加工液が供給される。
この装置を使った切断では、超砥粒ワイヤソーの張力安定が重要であり、通常、工作物とワイヤソーが接触して切断を行うメインローラ部の張力を一定かつ安定するように、ワイヤソーの繰り出しや巻き取りを行う構造になっている。
【０００４】
従来の超砥粒ワイヤソーの張力は、芯線の外径が０．０６〜０．２５ｍｍ、超砥粒の粒径が３０〜７０μｍのワイヤソーを用いて希土類合金を切断する際に、１９．６〜３９．２Ｎの張力を付与することが提案されている。（例えば、特許文献１参照）
【０００５】
また、芯線の外径が０．１８ｍｍと０．１４ｍｍ、砥粒の粒度が１２／２５μｍと１０／２０μｍ及び８／１６μｍ、結合材には感光性樹脂を用いた超砥粒ワイヤソーが提案されている。そして、超砥粒ワイヤソーの張力が切断装置の場所に関係なく、４Ｎで一定であることが提案されている。（例えば、非特許文献１参照）
【０００６】
さらに、超砥粒ワイヤソーの張力値は開示されていないが、各リールとダンサローラーとの間に張力低減機構を設けているものがある。この張力低減機構は超砥粒ワイヤソーを周回させて案内するガイドローラーと、ガイドローラーを超砥粒ワイヤソーの走行方向へ回転させるために、超砥粒ワイヤソーの走行速度よりも遅い速度で回転する回転軸とを設ける。その回転軸とガイドラローラーとの間には滑りクラッチを介装するものである。この張力低減機構でリールから繰り出される超砥粒ワイヤソーの張力、及びリールに巻き取る張力を低減させてリールにかかる負荷の低減を図ることが提案されている。（例えば、特許文献２参照）
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１３８２０５号公報（第２頁）
【非特許文献１】２００２年度砥粒加工学会学術講演会講演論文集（９７頁〜９８頁）
【特許文献２】特開平８−７１９１０号公報（第２〜３頁）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の文献には、ワイヤソーの切断に寄与する張力と、リールに巻き付ける張力を同じにすることが提案されているが、後者のコントロールについては言及されていない。超砥粒ワイヤソーで工作物をスライシングするには張力を出来る限り大きくしたほうが良好な切断寸法精度のものが得られる。しかしながら、リールに巻き付ける張力が大きくなると超砥粒ワイヤソー同士が擦れて結合材を損傷するという問題があった。
そこで、本発明の課題は、このような結合材の損傷を低減できる、超砥粒ワイヤソーによる切断方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、超砥粒ワイヤソーの切断に寄与する張力と、リールに巻き付ける張力の比をコントロールすることによって、この課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、超砥粒を結合材により固着した超砥粒ワイヤソーによる切断方法であって、切断に寄与する超砥粒ワイヤソーの張力（Ｔ１）と、リールに巻き付ける超砥粒ワイヤソーの張力（Ｔ２）の比（Ｔ２／Ｔ１）が０．１５〜０．７、切断に寄与する超砥粒ワイヤソーの張力（Ｔ１）は、芯線の抗張力の１０％〜８０％、リールに巻き付ける超砥粒ワイヤソーの張力（Ｔ２）は、芯線の抗張力の５％〜５０％とするのものである。
また、結合材として、レジンボンド、電着及びメタルボンドのいずれか一つを適用することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
前述のように、超砥粒ワイヤソーにおいては、超砥粒層にクラックなどの物理的ダメージを与えない最大の張力を超砥粒ワイヤソーに付与することにより、最も良好な工作物の寸法精度と、最大の切断効率が得られる。一方、リールに超砥粒ワイヤソーを巻き付けるときは、巻き付けたものが振動などにより、巻き乱れが生じない程度まで張力を下げる。これにより超砥粒ワイヤソー同士の擦れあいによる超砥粒層の損傷を低減できるだけでなく、超砥粒の脱落がなくなる。
本発明では、切断に寄与する超砥粒ワイヤソーの張力（Ｔ１）と、リールに巻き付ける超砥粒ワイヤソーの張力（Ｔ２）の比（Ｔ２／Ｔ１）は、０．１５〜０．７とする。好ましくは０．１５〜０．６、より好ましくは０．１５〜０．５とする。切断に寄与する超砥粒ワイヤソーの張力（Ｔ１）は、芯線の抗張力の１０％〜８０％とする。好ましくは２０％〜８０％、より好ましくは３０％〜８０％とする。リールに巻き付ける超砥粒ワイヤソーの張力（Ｔ２）は、芯線の抗張力の５％〜５０％とする。好ましくは５％〜４０％、より好ましくは５％〜３５％とする。
ここで、Ｔ２／Ｔ１が０．１５未満の場合はリールに巻き乱れが生じ、また０．７を超える場合は超砥粒ワイヤソー同士の擦れあいにより超砥粒層を損傷する。そしてＴ１が１０％未満の場合は切断面にうねりを生じ、８０％を超える場合は超砥粒の脱落を生じる。さらにＴ２が５％未満の場合はリールに巻き乱れが生じ、５０％を超える場合は超砥粒ワイヤソー同士の擦れあいにより超砥粒層を損傷する。
超砥粒ワイヤソーの結合材としては、例えば、レジンボンド、電着及びメタルボンド等が挙げられる。なお、これらの結合材の中では耐磨耗性が最も劣るレジンボンドを適用した場合、本発明の顕著な効果が得られる。
【００１１】
【実施例】
（実施例１）
フェノール樹脂塗料（昭和高分子製、ＢＲＰ−５４１７をクレゾールにて溶解した塗料）と、平均粒径２．６μｍのダイヤモンドフィラー（トーメイダイヤ株式会社製、ＩＲＭ）と、粒径４０／６０μｍのニッケル被覆ダイヤモンド砥粒（トーメイダイヤ株式会社製、ＩＲＭ−ＮＰ）をそれぞれの固形分比が６０容量％、５容量％、３５容量％となるように均一に混合し、さらに、この混合物に溶剤のクレゾールを加えて、塗料中の溶剤量を５０容量％とした。次に、この砥粒分散溶解液を外径０．１８ｍｍ（抗張力８２．２Ｎ）の銅めっきピアノ線に塗布し、内径０．２８ｍｍのダイスを通した後、炉内温度３００度の焼き付け炉で焼き付け硬化させた。そして、外径０．２４ｍｍ、レジンボンド層の厚み約２０μｍのダイヤモンドワイヤソーを得た。その後、Ｔ２＝７．４Ｎ（抗張力の９％）の張力を与えながら、リールに巻き取った。
次に、このダイヤモンドワイヤソーを、図２に示すキャプスタン付きの切断機に装着し、リールに巻き取る張力を変更して、張力がレジンボンド層に及ぼす影響を以下の実験により調査した。その際の条件は以下の通りである。
（実験条件）
ダイヤモンドワイヤソーの走行速度：毎分８００ｍ、工作物無し
ダイヤモンドワイヤソーの走行方向：往復走行、４２４回往復
Ｔ２／Ｔ１の値                  ：０．４
切断部の張力（Ｔ１）            ：４９．３Ｎ（抗張力の６０％）
リール部の張力（Ｔ２）          ：  ７．４Ｎ（抗張力の９％）
加工液                          ：水溶性加工液
張力を求めるには、日本電産シンポ株式会社製の張力測定器（ハンドヘルド型デジタルテンションメータ、ＤＴＭＸ−５Ｂ型）を用いた。例えば、切断部の張力（Ｔ１）を測定するには、切断機を止めた状態で、メインローラとメインローラのちょうど中間点付近の張力を測定する。工作物は取り付けずに、無負荷運転で４２４回の往復走行後、レジンボンド層の剥離した長さを目視で調査し、その長さを合計して累積剥離長さとした。
（実施例２〜９）
実施例１と同一仕様のダイヤモンドワイヤソーを用いた。実験条件は、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ２／Ｔ１以外は実施例１と同一とした。
（比較例１〜７）
実施例１と同一仕様のダイヤモンドワイヤソーを用いた。実験条件はＴ１、Ｔ２、Ｔ２／Ｔ１以外は実施例１と同一とした。
【００１２】
【表１】
2004174693.tif 000003
【００１３】
（実施例１０）
粒径４０／６０μｍのダイヤモンドをニッケルめっきにより、外径０．１８ｍｍの銅めっきピアノ線に固着した。ニッケルめっきには公知の砥粒電着装置を利用し、ニッケルめっきの厚みが約２０μｍの電着ダイヤモンドワイヤソーを得た。その後、７．４Ｎの張力を与えながら、リールに巻き取った。次に、この電着ダイヤモンドワイヤソーを、図２に示すキャプスタン付きの切断機に装着し、リールに巻き取る張力を変更して、張力がニッケルめっき層に及ぼす影響を実験により調査した。実験条件は、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ２／Ｔ１以外は実施例１と同一とした。
（実施例１１〜１８）
実施例１０と同一の電着ダイヤモンドワイヤソーを用いた。実験条件は、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ２／Ｔ１以外は実施例１と同一とした。
（比較例８〜１４）
実施例１０と同一の電着ダイヤモンドワイヤソーを用いた。実験条件は、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ２／Ｔ１以外は実施例１と同一とした。
【００１４】
【表２】
2004174693.tif 000004
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明の切断方法によれば、超砥粒ワイヤソー同士の擦れあいによる結合材の損傷が軽減される。これにより超砥粒ワイヤソーの良好な切れ味を長期間に渡って維持することができ、高能率かつ高精度の切断加工を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】超砥粒ワイヤソー切断装置を示す概略図
【図２】実験に用いた超砥粒ワイヤソー切断装置を示す概略図
【符号の説明】
１                超砥粒ワイヤソー
２，９            リール
３，４，７，８，  ガイドローラ
５，６            メインローラ
１０              工作物
１１，１２        ノズル
１３              超砥粒ワイヤソー
１４，１５        リール
１６〜１９        キャプスタン
２０，２１        メインローラ
２２，２３        ノズル
２４              工作物
２５，２６        ガイドローラ
【図１】
2004174693.tif 000005
【図２】
2004174693.tif 000006