[发明专利]薄刃砂轮及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于切割加工陶瓷、单晶体材料等被加工物的薄刃砂轮及其制造方法。

背景技术

目前，作为高精度地切削加工硅、GaAs、铁素体等被加工物的薄刃砂轮(切割刀片)，公知有薄板环状的电铸薄刃砂轮。该电铸薄刃砂轮是将金刚石、cBN等磨粒分散配置于金属结合材料中而成的砂轮，形成为其厚度为数十μm～数百μm左右的薄板环状。薄刃砂轮在其内周侧区域保持砂轮轴，通过使砂轮轴旋转，能够在外周侧区域对被加工物进行切割加工及开槽加工。

由于近年电子零件的小型化及产量增加等原因，电铸薄刃砂轮也要求进一步的薄刃化，通过使用Ni等机械强度高的金属材料作为金属结合材料，提供厚度达到50μm以下的极薄电铸砂轮。但是，基于金属结合材料的磨粒的保持力增大时，由磨粒引起的对被加工物的损伤增大，所以存在切割加工时所谓破片(チツピング，chipping)的被加工物的裂纹、缺损增大这样的问题。

为了解决这样的问题，专利文献1中提出了在Ni、Co或者由这些合金构成的金属结合材料的刀尖部的表面形成不超过磨粒从金属结合材料的突起量的厚度的Sn镀层的电铸薄刃砂轮。该情况下，通过使Sn镀层覆盖金属结合材料的表面，使滑动性提高，同时，比金属结合材料软质的Sn镀层构成缓冲层，能够降低对被加工物的损伤，抑制破片。

图2(a)表示根据专利文献1所述的方法制作的薄刃砂轮的剖面结构。在金属结合材料10的表层部保持有磨粒11，形成有不超过该磨粒11的突出量的厚度的Sn镀层12。这样的结构的情况下，在切削加工时，由于磨粒11承受来自被加工物的载荷，因此可以认为磨粒11发生微小地变位。然而，金属结合材料10的影响是处于支配地位的，金属结合材料10为Ni之类的高强度材料时，磨粒11几乎不能变位，并不能期待基于Sn镀层12的缓冲性提高实现的破片抑制效果。进而，由于Sn镀层12仅仅在金属结合材料10的表面形成，因此由于与被加工物的摩擦，Sn镀层12在早期发生磨损，存在不能长期地维持缓冲作用的问题。

另外，在专利文献1中，公开了蚀刻金属结合材料的表面来使砂轮的突出量增大，在其上形成Sn镀层的方法。在该方法中，虽然能够某种程度确保Sn镀层的厚度，但是因为由蚀刻而导致金属结合材料的厚度减少，所以存在作为金属结合材料的强度下降，同时位于金属结合材料的表层部的磨粒会发生脱落这样的问题。

专利文献1：日本特开2002-66935号公报

发明内容

因此，本发明优选的实施方式的目的在于，提供一种降低对被加工物的损伤、能够长时间保持良好的切割性的薄刃砂轮及其制造方法。

本发明提供一种薄刃砂轮，其是在金属结合材料中分散配置有磨粒的薄刃砂轮，其特征在于，在位于上述金属结合材料的至少表层部的上述磨粒中，与上述金属结合材料相接的上述磨粒的外围面被软质的金属所覆盖。

本发明的薄刃砂轮的制造方法，包括：制作分散配置有磨粒的金属结合材料的第一工序；选择性地除去与上述磨粒的外围面相接的金属结合材料，在上述磨粒的外围面与金属结合材料之间形成空隙的第二工序；在上述空隙中使比上述金属结合材料更软质的金属析出生长，在上述空隙中填充软质的金属的第三工序。

在本发明的薄刃砂轮中，软质的金属层不是像以往那样仅在金属结合材料的表面形成，而是形成软质的金属将与金属结合材料相接的磨粒的外围面被覆的结构。即，在磨粒与金属结合材料之间介在有软质的金属，因此在切削加工时对磨粒施加载荷时，每个的磨粒都由于软质的金属的缓冲效果而易于发生变位，可以减轻对被加工物的损伤，可以抑制破片。另外，即使加工进行，由于软质的金属形成于埋在金属结合材料中的磨粒的周围，因此软质的金属在早期不会发生磨损，可以长期发挥缓冲效果。

作为制作本发明的薄刃砂轮的方法，可以考虑各种方法，例如可以使用将金属结合材料浸渍在蚀刻液中，选择性地蚀刻与磨粒的外围面相接的金属结合材料，在磨粒的外围面与金属结合材料之间形成空隙，利用软质的金属对形成有空隙的金属结合材料实施镀覆处理，使软质的金属在空隙中析出生长的方法。金属结合材料由Ni构成时，若利用氯化铁溶液来蚀刻，则磨粒的外围面会发生活化，将与磨粒的外围面相接的金属结合材料选择性地蚀刻，从而可以在磨粒的外围面与金属结合材料之间形成空隙。蚀刻进行时，空隙不仅会达到位于表层部的磨粒周围，还会延及到与该磨粒接近的内侧的磨粒的周围，因此金属结合材料整体形成多孔的形态。这时，由于金属结合材料本身的厚度几乎没有减少，因此可以确保作为金属结合材料的强度，同时可以防止在金属结合材料的表层部存在的磨粒发生脱落。