JPH03196976A - 切断砥石及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、切断加工や溝入れ加工を行うための切断砥石
及びその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

ストレート切断砥石を高速回転させてガラスやセラミッ
クス等の材料を切断加工あるいは溝入れ加工する場合、
切断砥石に目詰まり現象が生じ、切断面にむしれが発生
したり、むしれの発生に伴ってチッピングが生じ切断面
の表面粗さが低下する。

第４図は従来の切断砥石による切断加工を説明するため
の切断中の状態を示す斜視図である。ここで、切断面の
表面粗さを低下させる目詰まり現象を説明する。この現
象は、第４図に示すように、切断砥石の外周作業面２２
において、側面部近傍に分布する砥粒（以後、側面部砥
粒と呼ぶ）２３や、側面部砥粒２３を固定しているボン
ド層１９に加工屑２４が溶着して、加工屑２４の円滑な
排出および研削加工液２５による研削点の冷却が困難に
なる現象である。すなわち、切断砥石の本体１１の目詰
まりの制御が高精度に切断加工や溝入れ加工を行なう上
で極めて重要である。特に切断加工や溝入れ加工におい
ては、平面研削等と比べ、切断砥石が加工物に進入して
から離脱するまで、側面部砥粒２３とガラス基板加工物
である２０の接触する距離が長いため、前述した加工屑
２４の排除や研削点の冷却が困難となり、目詰まり現象
が生じやすくなる。

第５図（ａ）は従来の一例を示す切断砥石の平面図、第
５図（ｂ）は第５図（ａ）の切断砥石を加工する方法の
一例を説明するための側面図、第５図（ｃ）は第５図（
ａ）の切断砥石を加工する方法の他の例を説明するため
の側面図である。このため従来、研削加工液を研削点に
十分に供給し、加工屑の円滑な排除や研削点の冷却を促
進し、切断砥石外周作業面の目詰まり現象を抑制するこ
とを目的とした切断砥石として、第５図（ａ）に示すよ
うな本体２６にスリット状の満２７を設けたスリット付
き切断砥石が知られている。このスリット付き切断砥石
の満２７は、砥石の外周部から半径方向にスリット状に
形成されたものであり、満２７の本数は砥粒径に関係な
く４木、８本、多くても高々３２本というように切断砥
石を等分割する形に形成されていた。また、このスリッ
ト状の溝２７の形成は、例えば第５図（ｂ）に示すよう
に、ワイヤ放電加工法により、そのワイヤ電極２８を通
すことにより加工したり、あるいは第５図（Ｃ）に示す
ように、スリット形成用の砥石２つを用いてスリット溝
を加工することによって形成していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上述した従来のスリット付き切断砥石では
、スリット近傍に存在する側面部砥粒については、切り
屑の溶着防止や冷却効果を得られるが、スリットとスリ
ットの間隔が砥粒径に比べ非常に大きいため、各スリッ
ト間に分布する側面部砥粒側々については、加工屑の排
除や研削加工液の供給による冷却効果を十分に得ること
ができなかった。

また、各スリット間に存在する各砥粒に対して、研削液
の十分な供給を行い、目詰まりの抑制をするためには、
スリット幅およびスリット間隔を砥粒径と同等のオーダ
の大きさまで減少し、全ての砥粒に対して研削液を十分
に供給し、加工屑の排除および研削点の冷却を行なうこ
とが必要となる。ところが、従来のスリット付き切断砥
石ては、スリット間隔やスリット幅を小さくしてスリッ
ト状の溝を切断砥石に多数形成すると、切断砥石の強度
が低下し、切断砥石の破損の原因となる。このため従来
、スリットの本数は多くても数十本（３０本程度）程度
に形成されていた。

すなわち、従来のスリット付きの切断砥石では、切断砥
石の外周作業面に存在する全ての側面部砥粒に対して、
研削加工液を十分に供給し、加工屑の目詰まりや研削点
の冷却を十分に行なうことがてきす、むしれやむしれに
伴い発生するチッピングにより切断面の表面粗さが低下
する欠点があった。

本発明の目的は、このような欠点を解決し、切断面に発
生するむしれやチッピングを抑制して、表面粗さを低減
できる研削切断砥石を提供すること、およびこのような
切断砥石を生産性よく製造する方法を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の研削切断砥石は、砥粒と該砥粒を保持固定する
ボンドによって形成された切断砥石において、前記切断
砥石の少なくとも一側面部に多数の微細溝を有している
。また、本発明の研削切断砥石上に形成する微細溝は、
エネルギービームを照射することにより形成することを
特徴としている。

〔実施例〕

まず、本発明の作用について図面を用いて説明する。第
３図は本発明の切断砥石を用いて切断をしている状態を
示す砥石と加工物の部分断面図である。

この発明における切断動作では、従来と同様に前述の第
４図に示すように、切断砥石の本体１１が加工物２０に
進入する直前に、切断砥石の本体１１とガラス板である
加工物２０の間に研削加工液２５が供給されながら切断
加工が行なわれる。

本発明の切断砥石を用いた研削切断においては、第３図
及び第４図に示すように、切断砥石の本体１１の側面部
に多数の微細溝１２が形成されているため、微細溝１２
に研削加工液２５を保持した状態で本体１１は加工物２
０に進入する。切断砥石の外周作業面２２に分布した砥
粒１３による加工物２０の除去加工が進むにつれ、研削
加工液２５は徐々に個々の砥粒１３の研削点に供給され
、加工屑２４の溶着や研削温度の上昇を抑制することが
できる。このような効果は、第５図（ａ）において示し
た従来のスリット付き切断砥石２６に設けられたスリッ
ト状の溝２７にもある。

しかし本発明の切断砥石が従来のスリット付き切断砥石
２６と大きく異なるのは、切断砥石１１に分付した砥粒
１３の直径の数倍程度の幅及び間隔で本体１１の側面に
多数の微細溝１２を形成できるため、外周部作業面２２
に存在する全ての砥粒１３に対して十分に研削加工液２
５を供給することができ、加工屑２４の溶着ならびに冷
却効果を付与できる点にある。

本発明の切断砥石では、切断砥石１１の側面に微細溝１
２を砥粒径の数倍から数十倍の間隔で多形成することが
可能なため、微細溝１２をチップポケットとして利用す
ることができる。すなわち第３図に示すように、微細溝
１２に含まれた研削加工液２５が外周作業面に存在する
個々の砥粒１３に十分に供給され、砥粒１３によって生
じた加工屑２４を研削加工液２５が微細溝１２の中まで
運び込み、微細溝１２の中に加工屑２４を保持する。こ
のため、本体１１と加工物２０の間に加工屑が滞留する
ことが無くなり、むしれやむしれの発生によって生じる
チッピングを著しく抑制することが可能となる。すなわ
ち目詰まりを抑制することが可能となり、表面粗さを低
減することが可能となる。

なお、本発明の切断砥石に形成する微細溝１２は、スリ
ット状の溝（貫通溝）でないため、第５図（ｂ）で示し
た従来のワイヤ放電加工法によるワイヤ電極２８では、
形成することは不可能である。また、第５図（ｃ）に示
す薄形砥石による研削加工方法で微細溝を形成する方法
も考えられるが、例えば、数μｍ径の砥粒を用いる場合
、数十μｍ幅の微細溝形成用の薄型切断砥石を製造する
ことは、強度の点から極めて困難であり、しかも研削加
工方法による微細溝形成では、微細溝形成用の薄型砥石
に急激な磨耗が発生し、生産性の点で問題がある。

本発明の切断砥石の製造方法では、炭酸ガスレーザ、ア
ルゴンレーザ、ＹＡＧレーザなどを用いた熱的なレーザ
加工法あるいは荷電ビームのような電子ビーム加工法に
より微細溝１２を形成する。切断砥石としてレジンボン
ド砥石やビトリファイドボンド砥石を用いた場合、エネ
ルギービームを照射することによりボンドを容易に溶融
蒸発させ、砥粒を離脱させ除去することができ、照射後
も自然冷却により加工周辺のボンドが凝固し、精密に、
しかも切断砥石上に生産性よく微細溝を形成することが
できる。また、例えば、レーザビームによる加工の場合
は、そのレーザビームの照射条件を変化することにより
（レーザビームの焦点位置をずらし、切断砥石面上のレ
ーザビーム径を変化、レーザパワーの変化、レーザの走
査速度の変化により被加工物内の温度分布を変化）、あ
るいは用いるレーザの波長を変化（ビーム径を大幅に変
化）することで、溝幅および溝深さを数μｍから数百μ
ｍ幅に変化でき、任意の形状に微細溝を形成することが
できる。勿論、電子ビームの加工の場合も、ビーム径、
出力偏向によるビームの走査幅等が自由に変えられるの
で、任意の形状に微細溝を形成することが出来る。

ここで、切断砥石で用いる砥粒径は一般に数μｍ〜数十
μｍのオーダのため、所望とする溝形状、すなわち砥粒
径の数倍の溝深さかつ砥粒径の数倍か数十倍の深さの微
細溝を容易に形成することが可能となる。なお、溝の間
隔は、レーザビームの走査位置を変えることで、任意に
変化させることができる。

以上のように本発明の切断砥石の製造方法で、レーザ光
を照射して加工する場合は、レーザの照射条件あるいは
、用いるレーザの波長を変化することで、微細溝の形状
を任意に変化できるため、用いる砥粒径が変化しても容
易に最適な形状の微細溝（砥粒径の数倍から数十倍の幅
および溝間隔、砥粒径の数倍程度の深さ）を形成するこ
とができる。なお、レーザの照射パワーを大とし、レー
ザビームの走査速度を大きくすることで、所望の形状の
微ＭＢ講を生産性よく形成することが可能となる。

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第１図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の第一の実施
例で用いた切断砥石の正面図及び側面拡大図を、第２図
は本発明の切断砥石の製造方法を説明するためのレーザ
加工装置の側面図を示す。

まず、例えば、第２図に示ずＣ０２レーサ加工装置を用
いて、砥粒径約３０１ｔ　ｍのダイヤモンド砥粒を使用
した外径７６ｍｍ、厚さ０．５ｒｏｍのレジンボンド切
断砥石の本体１１の側面部に、第１図に示すような微細
溝１２を形成した。この加工には、レーザパワーを３Ｗ
（パルス発信、発信時間１００μｓ、ＤＵＴＹ＝０．１
）のレーザビーム１５をレーザヘット１４より発生させ
、集光レンス１６により約１２０μｍに集光し、レーザ
の走査速度Ｖ＝２５ｍ＋＋ｎ／ｓ−溝間隔２００μｍと
し、第１図に示すように溝幅１００μｍ、溝深さ５０μ
ｍの微細溝１２を放射状に片面で１１９４本形成し、微
細溝付き切Ｕｒ砥石を製作しな。ここでレーザビーム１
５の走査は、本体１１をＸＹステチー１７により移動す
ることにより行ない、１本の微細溝１２の長さは５關と
した。なお、第１図に示す切断砥石を作成するのに要し
た時間は、約１０分である。

次に、従来例で説明しなと同じように、第４図に示す切
断装置に第１図の微細溝１２を形成した切断砥石をエア
ースピンドル１８に装着して、レーザ加工によって変質
したレジンホント層１９やダイヤモンド砥粒１３を除去
するドレッシングを行った。これにはガラス板を使用し
て予備切断を数分間行った。以上のドレッシングした後
に、ちなみに約５　ｍｍ厚のガラス基板である加工物２
０を切断砥石の回転数を３万ｒｐｍ、加工物２０を加工
物送り台２１により速度Ｖ２＝６０ｍｍ／ｍ：ｎで送り
切断してみた。

その結果、本実施例の切断砥石を用いることによって切
断面に発生ずるむしれやチッピングを大幅に減少するこ
とが出来、切断面の表面粗さ約０．１μｍか得られた。

なお比較のため従来のスリット付き切断砥石を用い、上
述と同様の切断条件のもとてガラス基板を切断したとこ
ろ、切断面の表面粗さは約０．３μｍであった。以上の
ように本発明の切断砥石を用いることで、目詰まり減少
を著しく抑制でき、表面あらさを従来のスリット付き切
断砥石を用いた場合に比べ約３分の１に低減できること
を確認した。

ここで目詰まり抑制効果は、微細溝１２を深くし、かつ
講の間隔を砥粒径と同等まで小さくする程有効であるか
、逆に溝幅および溝間隔を小さくする程、作用砥粒数の
過減少による切断砥石の急激激な磨耗等の問題が生しる
。また、微細溝の深さを必要以上に深くすると切断砥石
の強度は低下し、破損しないように加圧力を抑制するの
で、微細７異加工における生産性が低下する。さらに、
微細溝の形状を種りに変化させガラス基板の切断を行っ
たところ、微細溝１２の深さは砥粒１３の径の数倍程度
、溝幅および溝の間隔は砥粒径の数倍から十数倍程度と
することで十分な目詰まり抑制の効果が得られ、かつ切
断砥石の磨耗や強度低下等の問題は生じないことを実験
的に確認した。

なお、本発明の第２の実施例として、ビトリファイドボ
ンド切断砥石を用いて、第１の実施例と同様の方法で切
断砥石１１の側面部に１１９４本の微細溝１２を形成し
た。この切断砥石を用いてガラス基板を切断したところ
、やはりむしれやチッピングは従来のスリット付き切断
砥石を用いた場合に比べ大幅に減少し、切断面粗さを従
来の切断砥石を用いた場合と比べて低減できることを確
認した。

ここで、本発明の切断砥石を５０ケ製造し、本発明の第
一の実施例と同様の条件でガラス基板の切断を行なった
ところ、切断砥石の破損は全く生じず、切断砥石１１は
十分な強度を有することを確認した。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明は、砥石本体側面に放射状に
多数の微細溝を設けることによって、目詰まり減少を抑
制し、切断面に発生するむしれ、およびむしれに伴って
発生するチッピングを大幅に抑制することができるとと
もに切断面の表面粗さを低減することができる切断砥石
が得られるという効果がある。また本発明は、砥粒を結
合するボンドを溶融・蒸発させ、砥粒を離脱させるよう
に、エネルギービームを照射することにより加工するの
で、砥粒径の数倍から数十倍の幅および溝間隔、砥粒径
の数倍程度の深さの微細溝を容易にしかも生産性高く形
成できる切断砥石の製造方法が得られるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）及び（ｂ）は本発明の切断砥石を示す正面
図及び側面拡大図、第２図は本発明の切断砥石の製造方
法を説明するための側面図、第３図は本発明の切断砥石
を用いて切断している状態を示す砥石と加工物の部分断
面図、第４図は従来の切断砥石による切断加工を説明す
るための切断中の状態を示す斜視図、第５図（ａ）〜（
ｃ）はそれぞれ、従来の一例を示す切断砥石の正面図、
第５図（ａ）の切断砥石を加工する方法の一例を説明す
るための側面図、および他の加工方法の例を説明するた
めの側面図である。 １１・・・本体、１２・・・微細溝、１３・・・砥粒、
１４・・・レーザヘッド、１５・・・レーザビーム、１
６・・・集光レンズ、１７・・・ＸＹステチー、１８・
・・エアースピンドル、１９・・・レジンボンド層、２
０・・・加工物、２１・・・加工物送り台、２２・・・
外周作業面、２３・・・側面部砥粒、２４・・・加工屑
、２５・・・研削加工液、２６・・・本体、２７・・・
溝、２８・・・ワイヤ電極、２９・・・砥石。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、砥粒と該砥粒を保持固定するボンドによって形成さ
   れた切断砥石において、前記切断砥石の少なくとも一側
   面部に多数の放射状の微細溝を有することを特徴とする
   切断砥石。２、前記微細溝は、エネルギービーム照射に
   より形成することを特徴とする請求項１記載の切断砥石
   の製造方法。