(57)【要約】【課題】切り粉の排出性に優れ、切れ味が良好であると共に、砥粒層縁部の欠けなどが発生しにくく、被加工物の加工精度がより一層向上した電着ワイヤソー及びその製造方法を提供する。【解決手段】芯線の周面に電着により超砥粒層を設けた電着ワイヤソーにおいて、前記超砥粒層が、複数のほぼ同径のフラット部と、該フラット部の少なくとも一方の端に連続し、小径となる方向のテーパ部とを有する電着ワイヤソー、並びに芯線の周囲に、電着により超砥粒層を形成させる電着ワイヤソーの製造方法において、芯線の電位を軸線方向に変化させて、上記超砥粒層にテーパを設ける電着ワイヤソーの製造方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯線の周面に電着により超砥粒層を設けた電着ワイヤソーにおいて、前記超砥粒層が、複数のほぼ同径のフラット部と、該フラット部の少なくとも一方の端に連続し、小径となる方向のテーパ部とを有することを特徴とする電着ワイヤソー。
【請求項２】
超砥粒層が、テーパ部の小径の端部に連続した、小径のフラット部をもつ請求項１記載の電着ワイヤソー。
【請求項３】
超砥粒層における超砥粒が、表面に導電性被膜を有するものである請求項１又は２記載の電着ワイヤソー。
【請求項４】
芯線の周面に、電着により超砥粒層を形成させる電着ワイヤソーの製造方法において、芯線の電位を軸線方向に変化させて、上記超砥粒層にテーパを設けることを特徴とする電着ワイヤソーの製造方法。
【請求項５】
電着ワイヤソーが請求項１又は２記載の電着ワイヤソーである請求項４記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電着ワイヤソー及び電着ワイヤソーの製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、切り粉の排出性に優れると共に、砥粒層縁部の欠けなどが発生しにくく、加工精度がより一層向上し、脆性材料の精密加工や、フェルールの内面研磨加工などに好適に使用される電着ワイヤソー、及びこの電着ワイヤソーなどに設けられるテーパを有する電着層を形成させるための電着ワイヤソーの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁気ヘッドの振動子の溝入れ、切断、あるいはセラミックスやシリコンウエーハの切断など、硬脆材料の精密加工には、ワイヤソーが用いられている。
一方、光ファイバの主要なコネクタ部品として用いられるフェルールは、例えばジルコニア系セラミックス材料からなり、その軸方向にはファイバ挿入孔が形成され、該ファイバ挿入孔に光ファイバが挿入され保持固定される。従来、このフェルールのファイバ挿入孔を研磨する工具としてワイヤソーが用いられている。
このような用途に用いられるワイヤソーには、被加工物とワイヤの摺動部に遊離砥粒を供給しながら、溝入れや切断、内面研磨加工などを行う方式と、ワイヤの表面に直接砥粒が固着された固定砥粒ワイヤソーを用いる方式がある。
後者の方式に用いられる固定砥粒ワイヤソーとしては、例えば芯線に電着により砥粒を固定した電着ワイヤソーや、高分子材料をバインダーとして砥粒を固定したレジンボンドワイヤソーが知られているが、レジンボンドワイヤソーは、電着ワイヤソーと比較すると、砥粒層が剥離しやすい傾向にあり、このため電着ワイヤソーよりも摩耗が激しいという問題を有している。
電着ワイヤソーには、ピアノ線など高張力ワイヤからなる芯線の外周全面に超砥粒を電着した全面電着タイプ（例えば、特許文献１参照）と、芯線の外周面に超砥粒を間欠的に電着したセグメント電着タイプ（例えば、特許文献２参照）とがある。
しかしながら、全面電着タイプの電着ワイヤソーにおいては、切り粉の排出が悪く、目詰まりにより切れ味が低下しやすいという問題があり、一方セグメント電着タイプの電着ワイヤソーにおいては、切り粉の排出は優れるものの、加工時に最も作用する砥粒層縁部において、砥粒層の欠けなどが発生し、その結果、砥粒が脱落しやすく、かつ被加工物の加工精度が劣るという問題があった。
【特許文献１】実開昭５８−１２８８２３号公報
【特許文献２】特開平１０−４４１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、このような事情のもとで、切り粉の排出性に優れ、切れ味が良好であると共に、砥粒層縁部の欠けなどが発生しにくく、ワークの加工精度がより一層向上し、脆性材料の精密加工や、フェルールの内面研磨加工などに好適に使用される電着ワイヤソー、及びこの電着ワイヤソーなどに設けられるテーパを有する超砥粒層を電着により形成させるための電着ワイヤソーの製造方法を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、電着によりテーパを有する特定構造の超砥粒層を設けてなるワイヤソーが、その目的に適合し得ること、そしてテーパを有する超砥粒層は、電着において、芯線の電位を軸線方向に変化させることにより、形成し得ることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）芯線の周面に電着により超砥粒層を設けた電着ワイヤソーにおいて、前記超砥粒層が、複数のほぼ同径のフラット部と、該フラット部の少なくとも一方の端に連続し、小径となる方向のテーパ部とを有することを特徴とする電着ワイヤソー、
（２）超砥粒層が、テーパ部の小径の端部に連続した、小径のフラット部をもつ第１項記載の電着ワイヤソー、
（３）超砥粒層における超砥粒が、表面に導電性被膜を有するものである第１項又は第２項記載の電着ワイヤソー、
（４）芯線の周面に、電着により超砥粒層を形成させる電着ワイヤソーの製造方法において、芯線の電位を軸線方向に変化させて、上記超砥粒層にテーパを設けることを特徴とする電着ワイヤソーの製造方法、及び
（５）電着ワイヤソーが第１項又は第２項記載の電着ワイヤソーである第４項記載の製造方法、
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の電着ワイヤソーは、以下に示す効果を奏する。
（１）芯線の軸線方向に間欠的、又は大径部と小径部が順になるように超砥粒層を設けるので、切り粉の排出性がよく、切れ味に優れる。
（２）超砥粒層のフラット部に連続してテーパ部を設けるので、砥粒層の欠けが抑制され、砥粒の脱落を防止することができる。
（３）超砥粒層にフラット部を設けるので、被加工物を高精度に加工することができる。
（４）ＮｉやＴｉなどの導電性被膜を有する超砥粒を用いることで、砥粒保持力を向上させ得ると共に、多層構造の超砥粒層を容易に形成することができる。
（５）芯線と超砥粒層間に金属メッキ層を設けることで、芯線の摩耗を防止することができる。
また、本発明の製造方法によれば、超砥粒層に所望のテーパを容易に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の電着ワイヤソーは、芯線の周面に電着により超砥粒層を設けたものであって、（１）超砥粒層が芯線の軸線方向に間欠的に設けられ、かつ該超砥粒層が、フラット部と、該フラット部の少なくとも一方の端に連続し、小径となる方向のテーパ部を有する電着ワイヤソーＩ、及び（２）超砥粒層が芯線の軸線方向に連続的に設けられ、かつ該超砥粒層が、大径部のフラット部と、該フラット部の少なくとも一方の端に連続し、小径となる方向のテーパ部と、このテーパ部の小径の端部に連続した小径のフラット部を順に有する電着ワイヤソーII、の２つの態様がある。
図１及び図２は、それぞれ前記電着ワイヤソーＩ及び電着ワイヤソーIIの１例の部分側面図である。
図１において、電着ワイヤソーＩ１０は、芯線１の軸線方向に、フラット部２とそれに連続して傾斜するテーパ部３を有する超砥粒層４が、ピッチＰ1にて間欠的に設けられた構造を有している。
一方、図２において、電着ワイヤソーII２０は、芯線（図示せず）の周面一体に超砥粒層１４が接合されており、かつ該超砥粒層１４が、芯線の軸線方向に順に形成された大径部Ａと小径部Ｂとを有すると共に、該大径部Ａのフラット部１２に連続して傾斜するテーパ部１３が設けられた構造を有している。
なお、超砥粒層４、１４は、砥粒を一層固定したものであってもよく、多層固定したものであってもよい。
【０００７】
前記電着ワイヤソーＩ１０及びII２０において、超砥粒層４、１４におけるフラット部２、１２の外径Ｄ1、Ｄ2及び長さＬ1、Ｌ2については特に制限はなく、電着ワイヤソーの用途に応じて適宜選定されるが、外径Ｄ1、Ｄ2は、それぞれ通常０.０４〜０.５ｍｍ程度、好ましくは０.１〜０.３ｍｍであり、長さＬ1、Ｌ2は、それぞれ通常１０〜１００ｍｍ程度、好ましくは２０〜８０ｍｍである。
また、超砥粒層４、１４におけるテーパ部３、１３の角度θ1、θ2は、本発明の効果の点から、それぞれ０.０１〜５度の範囲が好ましく、特に０.０１〜１度が好適である。
さらに、電着ワイヤソーＩ１０における超砥粒層４の小径部の長さＰ1、及び電着ワイヤソーII２０における小径部Ｂの長さＰ2については特に制限はないが、本発明の効果の点から、それぞれ通常１０〜１０００ｍｍ程度、好ましくは１００〜５００ｍｍである。
電着ワイヤソーII２０における小径部Ｂの外径については特に制限はないが、通常０.０５〜０.６ｍｍ程度、好ましくは０.１〜０.３ｍｍである。
【０００８】
本発明の電着ワイヤソーに用いられる芯線は、メッキが可能で強度と弾性率が案内ロール間の張りに耐えるものであればよく特に制限されず、このような芯線としては、例えば、長尺のピアノ線などの鋼線、タングステン線、モリブデン線などの金属ワイヤーなどを挙げることができる。本発明に使用する芯線の直径には特に制限はなく、被加工物の形状及び性質により適宜選択することができるが、通常は０.０４〜０.５ｍｍであることが好ましく、０.１〜０.３ｍｍであることがより好ましい。
また、超砥粒層を構成する超砥粒としては、従来電着ワイヤソーに使用されているダイヤモンド砥粒及びｃＢＮ（立方晶窒化ホウ素）砥粒などを挙げることができる。この超砥粒の粒度については特に制限はなく、用途に応じて適宜選定することができるが、一般的には、５〜１００μｍの範囲の超砥粒が用いられる。本発明においては、超砥粒として、ニッケル、チタン、銅などからなる導電性被膜を有するものを用いることができる。このような導電性被膜を有する超砥粒を用いることにより、砥粒保持力が向上すると共に、砥粒が多層構造の超砥粒層を容易に形成することができる。
【０００９】
前記電着層を構成するメッキ金属としては、超砥粒を固定することができるものであればよく、特に制限されず、例えば銅、クロム、ニッケルなどを使用することができるが、これらの中で、特にニッケルが好適である。
本発明の電着ワイヤソーにおいては、芯線と電着層の間に下地メッキ層を設けたものが好ましい。このような下地メッキ層を設けることにより、芯線の摩耗を抑制することができる。この下地メッキ層としては、クロムメッキ層やニッケルメッキ層が好ましい。また、その厚さについては特に制限はないが、通常１〜５０μｍ程度、好ましくは５〜２０μｍである。
このような構造を有する本発明の電着ワイヤソーは、切り粉の排出性がよく、切れ味に優れると共に、砥粒層の欠けが抑制され、砥粒の脱落を防止することができ、しかも被加工物を高精度に加工することができる。
【００１０】
次に、本発明の電着ワイヤソーの製造方法について説明する。
本発明の電着ワイヤソーの製造方法においては、芯線の周面に、電着により超砥粒層を形成させて電着ワイヤソーを製造するに際し、芯線の電位を軸線方向に変化させて、上記超砥粒層にテーパを設ける。
メッキ処理や電着処理においては、一般に極間距離の近い個所から、メッキ被膜の形成や電着が始まることが知られている。本発明は、この現象に着目してなされたものである。
図３は、本発明の電着ワイヤソーの製造方法の１例を示す説明図であり、本発明においては、例えばこの図３に示すように、メッキ浴２１におけるＮｉなどの円筒状陽極２２の内面をテーパ状にすることにより、円筒状陽極２２のほぼ中心に配置した芯線２３との距離を連続的に変化させて、メッキの成長をテーパ状にする方法を用いることができる。図３において、符号２４、２５は遮蔽筒、２６はテーパを有する超砥粒層である。
また、別の方法として、Ｎｉなどの円筒状陽極と芯線との間に、軸方向に数や面積を変化させた複数の通電孔を有する非導電性の遮蔽筒を設ける方法を用いることもできる。
本発明の電着ワイヤソーの製造方法においては、２つの方法があり、第１の方法は、まず芯線に前記本発明の方法により、テーパを有する下地メッキ層を形成し、次いで、通常の電着法により、該下地メッキ層上に超砥粒を固着した超砥粒層を形成させる方法である。一方、第２の方法は、芯線に下地メッキ層を設けずに、直接超砥粒を固着した、テーパを有する超砥粒層を、本発明の方法により形成させる方法である。前記第１及び第２の方法を比べると、芯線の摩耗を抑制する点から、第１の方法が好ましい。
【００１１】
このような本発明の方法を用いることにより、前述の本発明の電着ワイヤソーＩ及び電着ワイヤソーIIを効率よく製造することができる。
例えば、前記機能を有するニッケルメッキ浴などの下地メッキ浴中に、必要に応じて予め脱脂処理を施した芯線（陰極）を浸漬し、間欠的に移動を行いながら、下地メッキ処理を施す。この際、移動を停止している際に、両極に電流を印加し、移動中は電流の印加を停止させることにより、図１に示すような形状のテーパを有する下地メッキ層が芯線の周面に形成される。また、電流を印加したまま、芯線を間欠的に移動させることにより、図２に示すような形状のテーパを有する下地メッキ層が形成される。
次いで、これらの下地メッキ層が形成された芯線を、砥粒を含むメッキ浴を用い、通常の方法により超砥粒を電着させることにより、前記図１及び図２に示す構造のテーパを有する電着ワイヤソーＩ及びIIを得ることができる。
【００１２】
また、前記機能を有する超砥粒を含むニッケルメッキ浴などのメッキ浴中に、必要に応じて予め脱脂処理を施した芯線（陰極）を浸漬し、間欠的に移動を行いながら、電着処理を施す。この際、移動を停止している際に、両極に電流を印加し、移動中は電流の印加を停止させることにより、図１に示す構造のテーパを有する電着ワイヤソーＩを得ることができる。また、電流を印加したまま芯線を間欠的に移動させることにより、図２に示す構造のテーパを有する電着ワイヤソーIIを得ることができる。
【実施例】
【００１３】
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、この例によってなんら限定されるものではない。
実施例１
直径０.１ｍｍの長尺のピアノ線を脱脂処理したのちニッケル金属イオンのピアノ線に到達する距離が、軸線の方向に対して連続的に異なる機能を有するニッケルメッキ槽内で、陽極（金属ニッケル材料と当接）と陰極（ピアノ線）に電流を印加させると共に、ピアノ線の移動を間欠に行い、ピアノ線の周面一体に、軸線方向にフラット部とそれに連続して傾斜するテーパ部をもつ大径部、及び小径部を順に有する、図２に示すような形状の下地メッキ層を形成した。
次いで、粒径１０／２０μｍのニッケル被覆ダイヤモンド砥粒を添加したスルファミン酸ニッケル系メッキ浴で、ダイヤモンド砥粒一層分固定して、図２に示す構造を有するダイヤモンドワイヤソーを製作した。
図２において、Ｌ2＝１００ｍｍ、Ｄ2＝０.１５ｍｍ、θ2＝０.０５度、Ｐ2＝４００ｍｍ、ｄ2＝０.１２ｍｍであった。
このダイヤモンドワイヤソーを用い、以下に示す方法により、フェルールの内面研磨加工試験を行った。その結果、１１個のフェルールの内面加工を行うことができた。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
本発明の電着ワイヤソーは、切り粉の排出性に優れると共に、砥粒層縁部の欠けなどが発生しにくく、加工精度がより一層向上し、脆性材料の精密加工や、フェルールの内面研磨加工などに好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の電着ワイヤソーの１例を示す部分側面図である。
【図２】本発明の電着ワイヤソーの別の例を示す部分側面図である。
【図３】本発明の電着ワイヤソーの製造方法の１例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  芯線
２、１２フラット部
３、１３  テーパ部
４、１４  超砥粒層
１０、２０  電着ワイヤソー
２１  メッキ浴
２２  円筒状陽極
２３  芯線
２４、２５  遮蔽筒
２６  テーパを有する超砥粒層
Ａ  大径部
Ｂ  小径部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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