JP2003326466A

JP2003326466A - 高剛性切断用ブレード及びその製造方法

Info

Publication number: JP2003326466A
Application number: JP2002134600A
Authority: JP
Inventors: Tadakatsu Nabeya; 忠克鍋谷
Original assignee: Read Co Ltd
Current assignee: Read Co Ltd
Priority date: 2002-05-09
Filing date: 2002-05-09
Publication date: 2003-11-18

Abstract

(57)【要約】【課題】ブレードが全体的に高剛性であるがドレッシ
ング性にすぐれ、それによって良好な切れ味を持続でき
ると同時に切断精度が向上した、ダイヤモンドあるいは
ｃＢＮ砥粒を用いた高剛性切断用ブレードを提供する。【解決手段】ダイヤモンド又はｃＢＮの粒子の１種類
あるいは２種類を砥粒とし、超硬合金、サーメット又は
高硬度金属間化合物をボンド材として、ブレード全体を
上記砥粒を含むボンド材の焼結体として構成する。その
際、ブレード外周部分１ａのボンド材の硬度及び弾性率
を、その内側部分１ｂのボンド材の硬度及び弾性率より
も小さいものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックや金
属、ガラス、樹脂、あるいはそれらの複合材料、生セラ
ミックス等に対して、切断、溝入れ加工するのに有効
な、ダイヤモンドあるいはｃＢＮ砥粒を用いたオールブ
レードタイプの高剛性切断用ブレード及びその製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、セラミックや金属、ガラス、樹
脂、あるいはそれらの複合材料、生セラミックス等に対
して、高精度に切断、溝入れ加工するには、メタルボン
ドブレードあるいは電鋳ボンドブレードが使用されてい
たが、ブレードの剛性が不足し、高精度な切断、溝入れ
ができなかった。また、サーメット系の高硬度・高剛性
なボンドを用いてオールブレードとすることも考えられ
るが、この場合には、ボンドが硬いためにドレッシング
が困難であり、そのため切れ味が持続できず、被加工物
へ加工ダメージを与えるという問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の技術的課題
は、ブレードが全体的に高剛性であるがドレッシング性
にすぐれ、それによって良好な切れ味を持続できると同
時に切断精度が向上した、ダイヤモンドあるいはｃＢＮ
砥粒を用いたオールブレードタイプの高剛性切断用ブレ
ード及びその製造方法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の高剛性切断用ブレードは、ダイヤモンド又は
ｃＢＮの粒子の１種類あるいは２種類を砥粒とし、超硬
合金、サーメット又は高硬度金属間化合物をボンド材と
して、ブレード全体を上記砥粒を含むボンド材の焼結体
として構成してなり、ブレード外周部分のボンド材の硬
度及び弾性率を、その内側部分のボンド材の硬度及び弾
性率よりも小さいものとしたことを特徴とするものであ
る。

【０００５】上記高剛性切断用ブレードによれば、ブレ
ードが全体的に高剛性を有しているが、その外周部分に
おけるボンド材の硬度及び弾性率を小さくしているため
に、ドレッシング性にすぐれ、良好な切れ味を持続でき
ると同時に切断精度を向上させることができる。

【０００６】上記高剛性切断用ブレードにおいては、ボ
ンド材として、周期律のＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族遷移金
属の炭化物、窒化物、ホウ化物及びこれらの複合化合物
のうちから選ばれた１種若しくは２種以上の硬質相、並
びに、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｃ
ｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗのうちから選ばれた１種若しくは２
種以上の金属結合相よりなる硬質合金を用いることがで
きる。上記高剛性切断用ブレードにおいては、砥粒の平
均粒径が０．１〜３００μｍであり、ボンド材中におけ
るその砥粒の含有量が５〜５０ｖｏｌ％であるのが望ま
しい。

【０００７】また、上記高剛性切断用ブレードにおいて
は、必要に応じて、砥粒表面をＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族
遷移金属のいずれか又はＳｉで数μｍ程度コーティング
することができる。上記高剛性切断用ブレードは、望ま
しくはブレードの厚さが１０μｍ〜１．０ｍｍであり、
また、外周部分の内外周の直径の差が０．２〜６ｍｍで
あるのが適切である。

【０００８】一方、上記高剛性切断用ブレードを製造す
るための本発明の製造方法は、ボンド材の硬度及び弾性
率が小さいブレード外周部分の粉末成形体を、ボンド材
の硬度及び弾性率が上記外周部分よりも大きい内側部分
の粉末成形体とを共に焼結型に型込めし、同時焼結する
ことを特徴とするものであり、これによって、製造工程
が短縮され、コスト低減が図れるばかりでなく、外周部
分とその内側部分の界面での剥離の危険性をなくすこと
ができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１及び図２は、本発明に係る高
剛性切断用ブレードの実施例を示している。この高剛性
切断用ブレード１は、基本的には、ブレード全体が、超
硬合金、サーメット又は高硬度金属間化合物をボンド材
とし、ダイヤモンド又はｃＢＮの１種類あるいは２種類
を砥粒とする焼結体として構成されたオールブレードタ
イプのものであるが、径方向に小幅のブレード外周部分
１ａとその内側部分１ｂのボンド材の硬度及び弾性率を
異ならしめ、外周部分のボンド材の硬度及び弾性率を内
側部分１ｂのそれよりも小さいものとしている。

【００１０】上記高剛性切断用ブレードでは、ブレード
の外周部分１ａのボンド材の硬度及び弾性率が、その内
側部分１ｂのボンド材の硬度及び弾性率よりも小さいの
で、ブレード全体が高剛性ではあるが、外周部分１ａは
ドレッシング性にすぐれ、良好な切れ味を持続できると
共に切断精度を向上させることができる。

【００１１】上記外周部分１ａとその内側部分１ｂのボ
ンド材としては、周期律のＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族遷移
金属の炭化物、窒化物、ホウ化物及びこれらの複合化合
物のうちから選ばれた１種若しくは２種以上の硬質相、
並びに、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、
Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗのうちから選ばれた１種若しくは
２種以上の金属結合相よりなる硬質合金を用いることが
できる。外周部分１ａと内側部分１ｂのボンド材とは、
相互の接合性や収縮率を考慮して選定する必要がある。

【００１２】使用するダイヤモンドあるいはｃＢＮ砥粒
は、その平均粒径が０．１〜３００μｍであり、ボンド
材中における砥粒の含有量が５〜５０ｖｏｌ％であるの
が、磁気ヘッド用素材として用いられるＡｌ_２Ｏ_３−Ｔ
ｉＣ等の精度ある切断のために望ましい。また、上記砥
粒は、その表面をＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族遷移金属のい
ずれか又はＳｉで数μｍ程度コーティングするのが好ま
しいが、必ずしもそのコーティングの必要はなく、不コ
ートとすることができる。上記コーティングを行うこと
により、砥粒表面と上記遷移金属又はＳｉとの間で炭化
物を形成させて、砥粒保持力を増大させ、ひいては、ブ
レードの剛性、強度及びブレードライフの面での性能向
上を図ることができる。

【００１３】上記高剛性切断用ブレードは、ブレードの
厚さを１０μｍ〜１．０ｍｍとするのが、加工精度ある
いは経済性の観点から望ましい。材料の切断に際して材
料ロスを減らすためにより薄いブレードが望まれるが、
上述したブレード内側部分に付与する高い剛性は、ブレ
ードを比較的薄くすることを可能にするものである。ま
た、外周部分の内外周の直径の差が０．２〜６ｍｍであ
るのが適切であり、この値が上記下限よりも小さくなる
と、極端にブレード寿命が短くなり、一方、上記上限を
越えると、ブレード刃先の剛性が低下し、高精度な切断
ができなくなる。

【００１４】なお、上記高剛性切断用ブレードにおいて
は、ブレードの外周部分におけるボンド材に対し非濡れ
性を示す物質を添加することができ、これによってブレ
ード外周部分とその内側部分の焼結による収縮差を緩和
し、平坦精度の良好なブレードとすることができる。非
濡れ性物質はダイヤモンドあるいはｃＢＮ砥粒そのもの
でもよく、更に、炭化珪素あるいはアルミナ、その他の
非濡れ性を示すものであってもよい。

【００１５】上記高剛性切断用ブレードの製造は、ボン
ド材の硬度及び弾性率が小さいブレード外周部分１ａの
粉末成形体を、ボンド材の硬度及び弾性率が上記外周部
分よりも大きい内側部分１ｂの粉末成形体とを共に焼結
型に型込めし、同時焼結することにより行うことができ
る。このような方法によれば、外周部分１ａと内側部分
１ｂを個別的に成形して接合する場合に比して製造工程
が短縮され、コスト低減が図れるばかりでなく、外周部
分１ａとその内側部分１ｂの界面での剥離の危険性をな
くし、オールブレードと同等の信頼性を得ることができ
る。

【００１６】

【実施例】以下に本発明の実施例を比較例との関連にお
いて具体的に説明するが、本発明はこの実施例によって
限定されるものではない。［実施例１］ブレードの内側部分用として、平均粒径１
μｍのＷＣ９０ｗｔ％＋ＴｉＣ５ｗｔ％とＣｏ５ｗｔ％
とを混合した粉末７５ｖｏｌ％に対して、粒径が１０〜
２０μｍのダイヤモンド砥粒２５ｖｏｌ％を混合し、こ
れにより得られた内側部分用混合物を、外径９４ｍｍ、
内径３４．５ｍｍに成形した。また、ブレードの外周部
分用として、平均粒径１μｍのＷＣ４５ｗｔ％＋ＴｉＣ
５ｗｔ％とＣｏ５０ｗｔ％とを混合した粉末７０ｖｏｌ
％に対して、粒径が１０〜２０μｍのダイヤモンド砥粒
２５ｖｏｌ％と粒径が８〜１６μｍの炭化珪素（ｃＢ
Ｎ）砥粒５ｖｏｌ％を混合し、これにより得られた外周
部分用混合物を、外径１００ｍｍ、内径９４ｍｍに成形
した。次に、ブレード内側部分の成形体とブレード外周
部分の成形体をカーボン型に型込めし、０．５ｔ／ｃｍ
^２で加圧しながら、１２００℃で５分間焼結した。この
とき、内側部分のボンド材のみのビッカース硬度は１８
００、弾性率は５００００ｋｇ／ｍｍ^２、外周部分のボ
ンド材のみのビッカース硬度は５００、弾性率は２００
００ｋｇ／ｍｍ^２であった。

【００１７】これを外径９６ｍｍ、内径４０ｍｍ、外周
部分層１ｍｍ、厚さ０．１ｍｍに仕上げ、オールブレー
ドタイプの高剛性切断用ブレードとした。得られたブレ
ードは、突き出し量が４ｍｍになるようにステンレス製
スペーサを用いてフランジに組み込み、機械に装着し
た。切断にはスライシングマシンを使用し、砥石回転数
１００００ｒｐｍ、送り速度１５０ｍｍ／ｍｉｎで加工
を行った。切断用被削材は、磁気ヘッド用素材として使
用されている長さ７０ｍｍ、厚さ１．２ｍｍのＡｌ_２Ｏ
_３−ＴｉＣをフェライトにエポキシ樹脂で接着したもの
である。切断の評価は長さ７０ｍｍのＡｌ_２Ｏ_３−Ｔｉ
Ｃを０．５ｍｍのピッチで１００ライン加工し、端面の
チッピングの大きさ、加工面のうねり、切削抵抗、ブレ
ードの磨耗を測定した。結果を表１〜表３に示すが、以
下に示す比較例に比して切れ味と切断精度が改善されて
いることが明白である。

【００１８】［実施例２］ブレードの内側部分用とし
て、平均粒径１μｍのＷＣ９０ｗｔ％＋ＴｉＣ５ｗｔ％
とＣｏ５ｗｔ％とを混合した粉末７５ｖｏｌ％に対し
て、粒径が１０〜２０μｍのＳｉコートしたダイヤモン
ド砥粒２５ｖｏｌ％を混合し、これにより得られた内側
部分用混合物を、外径９４ｍｍ、内径３４．５ｍｍに成
形した。また、ブレードの外周部分用として、平均粒径
１μｍのＷＣ４５ｗｔ％＋ＴｉＣ５ｗｔ％とＣｏ５０ｗ
ｔ％とを混合した粉末７０ｖｏｌ％に対して、粒径が１
０〜２０μｍのＳｉコートしたダイヤモンド砥粒２５ｖ
ｏｌ％と粒径が８〜１６μｍの炭化珪素（ｃＢＮ）砥粒
５ｖｏｌ％を混合し、これにより得られた外周部分用混
合物を、外径１００ｍｍ、内径９４ｍｍに成形した。

【００１９】次に、ブレード内側部分の成形体とブレー
ド外周部分の成形体を実施例１と同条件で焼結した。こ
のときの内側部分及び外周部分のボンド材のみのビッカ
ース硬度、弾性率は、実施例１と同様であった。これを
実施例１の場合と同形状に仕上げて、オールブレードタ
イプの高剛性切断用ブレードとし、それについて実施例
１と同様の加工を行い、同様の測定を行った。結果を表
１〜表３に示す。

【００２０】［比較例１］実施例１における内側部分用
混合物と同成分の混合物を、外径１００ｍｍ、内径３
４．５ｍｍに成形した。この成形体をカーボン型に型込
めし、実施例１の場合と同条件で焼結した。このとき、
ボンド材のみのビッカース硬度は１８００、弾性率は５
００００ｋｇ／ｍｍ^２であった。これを外径９６ｍｍ、
内径４０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍに仕上げ、オールブレー
ドタイプの高剛性切断用ブレードとした。得られたブレ
ードについて実施例１と同様の切断試験を行った。結果
を表１〜表３に示すが、この比較例１では、極端な切削
抵抗の増大が認められた。

【００２１】［比較例２］Ｃｕ８０ｗｔ％、Ｓｎ２０ｗ
ｔ％の平均粒径１０μｍのＣｕ−Ｓｎ合金粉７５ｖｏｌ
％と、粒径が１０〜２０μｍのダイヤモンド粉末２５ｖ
ｏｌ％を混合したものを、外径１００ｍｍ、内径３４．
５ｍｍに成形した。この成形体をカーボン型に型込め
し、０．５ｔ／ｃｍ^２で加圧しながら、８００℃で１０
分間焼結した。このとき、ボンド材のみのビッカース硬
度は２００、弾性率は５０００ｋｇ／ｍｍ^２であった。
これを外径９６ｍｍ、内径４０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍに
仕上げ、オールブレードタイプの高剛性切断用ブレード
とした。得られたブレードについて実施例１と同様の切
断試験を行った。結果を表１〜表３に示すが、この比較
例２では、ブレード半径摩耗が著しく、しかも加工面の
うねりが顕著に現われた。

【００２２】［比較例３］実施例１における内側部分用
混合物と同成分の混合物を、外径９５．８ｍｍ、内径３
４．５ｍｍに成形した。また、実施例１における外周部
分用混合物と同成分の混合物を、外径１００ｍｍ、内径
９５．８ｍｍに成形した。次に、ブレード内側部分の成
形体とブレード外周部分の成形体を実施例１と同条件で
焼結した。このときの内側部分及び外周部分のボンド材
のみのビッカース硬度、弾性率は、実施例１と同様であ
った。これを、外径９６ｍｍ、内径４０ｍｍ、外周部分
層０．１ｍｍ、厚さ０．１ｍｍに仕上げ、オールブレー
ドタイプの高剛性切断用ブレードとし、それについて実
施例１と同様の加工を行い、同様の測定を行った。結果
を表１〜表３に示すが、この比較例３では、極端にブレ
ード寿命が短くなり、切削抵抗の増大、加工面のうねり
が認められた。

【００２３】［比較例４］実施例１における内側部分用
混合物と同成分の混合物を、外径８９ｍｍ、内径３４．
５ｍｍに成形した。また、実施例１における外周部分用
混合物と同成分の混合物を、外径１００ｍｍ、内径８９
ｍｍに成形した。次に、ブレード内側部分の成形体とブ
レード外周部分の成形体を実施例１と同条件で焼結し
た。このときの内側部分及び外周部分のボンド材のみの
ビッカース硬度、弾性率は、実施例１と同様であった。
これを、外径９６ｍｍ、内径４０ｍｍ、外周部分層３．
５ｍｍ、厚さ０．１ｍｍに仕上げ、オールブレードタイ
プの高剛性切断用ブレードとし、それについて実施例１
と同様の加工を行い、同様の測定を行った。結果を表１
〜表３に示しているが、ブレードの刃先剛性の低下によ
り、加工面のうねりが明らかに増大している。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】

【発明の効果】以上に詳述した本発明の高剛性切断用ブ
レードによれば、超硬合金、サーメット又は高硬度金属
間化合物をボンド材とし、ダイヤモンド又はｃＢＮの１
種類あるいは２種類を砥粒とした焼結体によりブレード
を形成し、ブレード外周部分のボンド材の硬度及び弾性
率を内側部分のボンド材の硬度及び弾性率以下としてい
るため、内側の芯金相当部分の剛性を維持しつつ、外周
部分のドレッシング性が向上し、切れ味と切断精度が改
善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の縦断面図である。

【図２】本発明の高剛性切断用ブレードの側面図であ
る。

【符号の説明】

１ブレード１ａ外周部分１ｂ内側部分

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２４Ｄ 5/02 Ｂ２４Ｄ 5/02 5/14 5/14 Ｂ２８Ｄ 1/24 Ｂ２８Ｄ 1/24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダイヤモンド又はｃＢＮの粒子の１種類あ
るいは２種類を砥粒とし、超硬合金、サーメット又は高
硬度金属間化合物をボンド材として、ブレード全体を上
記砥粒を含むボンド材の焼結体として構成してなり、ブレード外周部分のボンド材の硬度及び弾性率を、その
内側部分のボンド材の硬度及び弾性率よりも小さいもの
とした、ことを特徴とする高剛性切断用ブレード。
【請求項２】ボンド材が、周期律のＩＶａ、Ｖａ、ＶＩ
ａ族遷移金属の炭化物、窒化物、ホウ化物及びこれらの
複合化合物のうちから選ばれた１種若しくは２種以上の
硬質相、並びに、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｓ
ｉ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗのうちから選ばれた１
種若しくは２種以上の金属結合相よりなる硬質合金であ
る、ことを特徴とする請求項１記載の高剛性切断用ブレ
ード。
【請求項３】砥粒の平均粒径が０．１〜３００μｍであ
り、ボンド材中における砥粒含有量が５〜５０ｖｏｌ％
である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の高剛
性切断用ブレード。
【請求項４】砥粒表面をＩＶａ、Ｖａ、ＶＩａ族遷移金
属のいずれか又はＳｉでコーティングした、ことを特徴
とする請求項１〜３のいずれかに記載の高剛性切断用ブ
レード。
【請求項５】ブレードの厚さが１０μｍ〜１．０ｍｍで
ある、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載
の高剛性切断用ブレード。
【請求項６】外周部分の内外周の直径の差が０．２〜６
ｍｍである、ことを特徴とする請求項１から６のいずれ
かに記載の高剛性切断用ブレード。
【請求項７】ダイヤモンド又はｃＢＮの粒子の１種類あ
るいは２種類を砥粒とし、超硬合金、サーメット又は高
硬度金属間化合物をボンド材として、ブレード全体を上
記砥粒を含むボンド材の焼結体として構成する高剛性切
断用ブレードの製造方法であって、ブレード外周部分のボンド材の硬度及び弾性率を、その
内側部分のボンド材の硬度及び弾性率よりも小さいもの
とし、外周部分の粉末成形体とその内側部分の粉末成形
体とを共に焼結型に型込めし、同時焼結する、ことを特
徴とする高剛性切断用ブレードの製造方法。