專利名稱：刀輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種刀輪(cutter wheel)，該刀輪在玻璃板等的表面上以被按壓的狀 態(tài)滾動來加工劃痕線(切割線)。
背景技術(shù)：
如圖9所示，為了在玻璃板的表面上加工劃痕線(劃線)而使用的玻璃刀輪20形 成為直徑①的圓盤狀，在其外周面上形成有規(guī)定角度9的V字形狀的刀尖21。
劃線的過程中，如圖10所示，在玻璃刀輪20上施加荷重，使其按壓在玻璃板30 上，并使其旋轉(zhuǎn)，以在接觸部前緣處進(jìn)行按壓切割(圖中的加載過程)。加載過程中在玻璃 板30的刀尖壓入部發(fā)生塑性變形，隨著加載的增大，垂直裂紋33從刀尖正下方的彈性變形 域31和塑性變形域32的邊界處產(chǎn)生并擴大。接著，隨著玻璃刀輪20的旋轉(zhuǎn)，在接觸部后 緣處荷重被卸載(圖中的卸載過程)，垂直裂紋33閉口，在垂直裂紋33的深部產(chǎn)生殘余變 形的伸長裂紋34(例如參照非專利文獻(xiàn)1、非專利文獻(xiàn)2)。 在卸載過程中，若荷重的大小、刀尖的角度9不恰當(dāng)，則水平裂紋35會從彈性變 形域31和塑性變形域32的邊界處擴大，若發(fā)展到玻璃表面，則會產(chǎn)生稱為碎屑的不良情 況。即，水平裂紋會根據(jù)劃線條件的不同而產(chǎn)生，成為玻璃板的切斷中因不必要的因素而導(dǎo) 致不良產(chǎn)品的原因。 非專利文獻(xiàn)1 :森田昇，"砥粒加工學(xué)會誌"(《磨粒加工學(xué)會雜志》)，Vol. 45 No. 7， 2001 Jul. ，335-337 非專利文獻(xiàn)2 :留井等，"2008年度砥粒加工學(xué)會學(xué)術(shù)講演會論文集"(《2008年度 磨粒加工學(xué)會學(xué)術(shù)報告會論文集》)，P. 179-184 但是，為了切斷玻璃板，較為理想的是垂直裂紋被形成得較深。為了加深垂直裂 紋，可以考慮增大玻璃刀輪對玻璃板施加的荷重。 但是，若加大對玻璃板施加的荷重，則容易產(chǎn)生上述水平裂紋，會存在產(chǎn)品品質(zhì)低 下的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以上述情況為背景發(fā)明而成，目的在于提供一種在抑制水平裂紋產(chǎn)生的同 時能在被加工材料上較深地形成垂直裂紋的刀輪。
S卩，本發(fā)明的刀輪中，技術(shù)方案1的特征是，在圓盤狀的刀輪本體的外周面上，分
別沿周向形成有從軸向兩端部側(cè)朝著軸向內(nèi)側(cè)直徑增大的傾斜切削刃面，在該傾斜切削刃
面之間，分別以與上述傾斜切削刃面連接的形態(tài)形成有刀尖切削刃面，該刀尖切削刃面具
有比上述傾斜切削刃面的傾斜角度大的傾斜角度，且相互連接而形成刀尖。 技術(shù)方案2的刀輪是在上述技術(shù)方案1中，其特征是，上述刀尖的軸向?qū)挾葹?
50 ii m。 技術(shù)方案3的刀輪是在上述技術(shù)方案1或2中，其特征是，從上述傾斜切削刃面到上述刀尖切削刃面，上述傾斜角度階段地或連續(xù)地增大。 技術(shù)方案4的刀輪是在上述技術(shù)方案1至3的任一方案中，其特征是，上述刀尖的 角度為直角或銳角，而上述傾斜切削刃面之間的交叉角度為鈍角。 技術(shù)方案5的刀輪是在上述技術(shù)方案4中，其特征是，上述傾斜切削刃面之間的交 叉角度為110度 150度。 技術(shù)方案6的刀輪是在上述技術(shù)方案1至5的任一方案中，其特征是，在上述傾斜 切削刃面上，沿周向隔開間隔地設(shè)置有凹凸形狀。 即，根據(jù)本發(fā)明，在加工玻璃板等被加工材料時，將刀輪按抵在被加工材料的表面 上，通過傾斜切削刃面按壓被加工材料面，并且將刀尖較深地按入到比上述按壓面更靠內(nèi) 側(cè)來按壓切割被加工材料。此時，由于引起垂直裂紋產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力與現(xiàn)有的刀輪相比在 離被加工材料表面更深的位置產(chǎn)生，因此垂直裂紋被較深地形成，此外，刀輪從被加工材料 表面離開進(jìn)行卸載時，由于引起水平裂紋產(chǎn)生的拉伸應(yīng)力與現(xiàn)有的刀輪相比在離產(chǎn)生水平 裂紋的彈性變形域和塑性變形域的邊界的位置更遠(yuǎn)的位置上產(chǎn)生，因此能抑制水平裂紋的 產(chǎn)生。 藉此，即使在與以往相同的荷重下，也能抑制水平裂紋并較深地形成垂直裂紋。
此外，由于能得到抑制水平裂紋的作用，因此也能施加比以往更大的荷重來進(jìn)行 加工。 另外，上述刀輪的直徑、外周面寬度等尺寸沒有特別的限定，但若考慮一般的劃痕 線的大小，切削刃的軸向?qū)挾仍? 50iim的范圍內(nèi)較為合適，而刀尖深度為1 50iim較 為合適。 此外，就傾斜切削刃面和刀尖切削刃面的傾斜角度(相對刀輪軸向的角度)而言， 刀尖切削刃面相對較大為好，絕對值不限定于規(guī)定的角度。但是，為了更有效地實現(xiàn)其作 用，較為理想的是，刀尖的角度(刀尖切削刃面彼此之間的交叉角)為直角或銳角(比直角 小的角度)，而傾斜切削刃面彼此之間的交叉角為鈍角(比直角大的角度)。作為上述傾斜 切削刃面彼此之間的交叉角，例如為110度 150度。 此外，在上述刀輪中，能在傾斜切削刃面上沿周向隔開間隔地設(shè)置凹凸。上述凹凸 在周向上既可以是等間隔地設(shè)置，此外，也可以是使間隔變化地設(shè)置。在加工被加工材料 時，上述凹凸在被加工材料表面旋轉(zhuǎn)的同時被按抵而帶來荷重的變化，促進(jìn)刀尖壓入被加 工材料，垂直裂紋容易較深地產(chǎn)生，并且抑制水平裂紋的產(chǎn)生。此外，由于上述凹凸只在傾 斜切削刃面上設(shè)置而不在刀尖切削刃面上設(shè)置，因此能以不會在形成于被加工材料的劃痕 線上復(fù)制出凹凸形狀的狀態(tài)良好地維持劃痕線的形狀精度。 如以上說明所述，根據(jù)本發(fā)明的刀輪，由于在圓盤狀的刀輪本體的外周面上分別 沿周向形成有從軸向兩端部側(cè)朝著內(nèi)側(cè)直徑增大的傾斜切削刃面，在該傾斜切削刃面之間 分別以與上述傾斜切削刃面連接的形態(tài)形成有刀尖切削刃面，該刀尖切削刃面具有比上述 傾斜切削刃面的傾斜角度大的傾斜角度，且相互連接而形成刀尖，因此有垂直裂紋被較深 地形成并且抑制水平裂紋產(chǎn)生的效果。


圖1是表示本發(fā)明一實施方式的刀輪的主視圖、側(cè)視圖和c部放大圖。
4
圖2是說明使用圖1的實施方式的刀輪的加工過程的圖。 圖3是表示圖1的實施方式的刀輪的變形例的局部放大側(cè)視圖。 圖4是表示本發(fā)明的其他實施方式的刀輪的局部放大側(cè)視圖和表示其變形例的圖。 圖5是表示本發(fā)明的實施例中的發(fā)明例的最大劃線荷重時的塑性域和應(yīng)力分布的等值線圖。 圖6是表示圖5的發(fā)明例和現(xiàn)有例的最大劃線荷重時的玻璃板厚度方向上的水平方向應(yīng)力分布的圖。 圖7是表示本發(fā)明的實施例中的發(fā)明例的在卸載時的塑性域和應(yīng)力分布的等值線圖。 圖8是表示圖7的發(fā)明例和現(xiàn)有例的在卸載時的玻璃板厚度方向上的水平方向應(yīng)
力分布的圖。
圖9是表示現(xiàn)有的刀輪的主視圖和側(cè)視圖。圖10是說明使用現(xiàn)有的刀輪的加工過程的圖。(符號說明)l刀輪la刀輪本體2傾斜切削刃面3刀尖3a刀尖切削刃面5、6、7凹部8凸部30玻璃33、33a垂直裂紋35水平裂紋
具體實施例方式(實施方式1) 以下根據(jù)圖1、圖2對本發(fā)明的一實施方式進(jìn)行說明。 本實施方式的刀輪1具有圓盤狀的刀輪本體la，在該刀輪本體la的外周面上沿周向形成有從軸向兩端部朝軸向內(nèi)側(cè)直徑增大的傾斜切削刃面2、2，在該傾斜切削刃面2、2之間沿周向同樣形成有朝內(nèi)側(cè)直徑增大的刀尖切削刃面3a、3a。刀尖切削刃面3a、3a在內(nèi)側(cè)相互連接形成刀尖3。 傾斜切削刃面2、2相對刀輪本體la的水平外周面分別以規(guī)定的傾斜角度a 2傾斜，刀尖切削刃面3a、3a同樣也相對刀輪本體la的水平外周面分別以規(guī)定的傾斜角度a 1傾斜。不過，與傾斜切削刃面2、2的傾斜角度相比，刀尖切削刃面3a、3a的傾斜角度較大。其結(jié)果是，刀尖3的角度9 1(刀尖切削刃面3a、3a彼此之間的交叉角)比傾斜切削刃面2、
2彼此之間的交叉角e 2小。較好的是，角度e l為直角或銳角，而角度e 2為鈍角(例如
110度 150度)。此外，刀尖3的深度為Y。
下面對使用上述刀輪1切斷玻璃板30的動作進(jìn)行說明。與以往相同，對刀輪1施加荷重，將刀輪1按抵在玻璃板30的表面上，并使刀輪1旋轉(zhuǎn)。藉此，玻璃板30面上的加工位置移動，在玻璃板30的表面上經(jīng)過加載過程和卸載過程形成劃痕線(scribe line)。
圖2 (a)表示通過刀輪1對玻璃板30進(jìn)行的加載過程。刀尖3的角度比傾斜切削刃面2的交叉角小，因此，即使刀尖3被壓入到玻璃板30的深處位置并受到與以往相同程度的荷重加載，也能在更深處形成塑性變形域32a。此外，通過傾斜切削刃面2對玻璃板30表面施加荷重，在塑性變形域32a的深部側(cè)形成彈性變形域31a。其結(jié)果是，垂直裂紋33a形成到深處，而水平裂紋的形成則被抑制。如圖2(b)所示，卸載后，在玻璃板30上抑制水平裂紋產(chǎn)生的同時形成延伸到深處位置的垂直裂紋33a。 另外，上面對傾斜切削刃面彼此、刀尖切削刃面彼此標(biāo)注同一符號進(jìn)行了說明，但傾斜切削刃面彼此、刀尖切削刃面彼此的傾斜角度也可以不同。刀尖切削刃面相對與自身連接的傾斜切削刃面的傾斜角度較大為好，而不限定與其他傾斜切削刃面的傾斜角度的大小。但是，較為理想的是，相對其他傾斜切削刃面的傾斜角度也較大。 此外，如圖3 (a)所示，從傾斜切削刃面2到刀尖切削刃面3a，還可以設(shè)置傾斜角度階段地增加的過渡傾斜面3b。其結(jié)果是，過渡傾斜面3b、3b彼此之間的交叉角度9 3為在刀尖角度9 1與傾斜切削刃面的交叉角度9 2的范圍內(nèi)的角度。 此外，如圖3 (b)所示，從傾斜切削刃面2到刀尖切削刃面3a，還可以設(shè)置傾斜角度連續(xù)地增加的過渡傾斜面3c。此時，過渡傾斜面3c、3c彼此之間的交叉角度為在刀尖角度9 1與傾斜切削刃面的交叉角度9 2的范圍內(nèi)變化的角度。 另外，從傾斜切削刃面2到刀尖切削刃面3a，還可以具有任何傾斜角度階段地變化的形狀和傾斜角度連續(xù)地變化的形狀。 此外，在傾斜切削刃面或刀尖切削刃面上，傾斜角度還可以是階段地或連續(xù)地變
化。另外，雖然傾斜切削刃面和刀尖切削刃面也可以由傾斜角度在整體上連續(xù)地變化的彎
曲面形成，但是較為理想的是將上述過渡傾斜面以外的傾斜切削刃面和刀尖切削刃面全部
形成為平面(包括臺階部)，或者是傾斜切削刃面和刀尖切削刃面的一者或兩者的至少一
部分由平面形成，以便能充分發(fā)揮傾斜切削刃面和刀尖切削刃面各自的作用。 此外，在上述方式中，作為被加工材料以玻璃板為例進(jìn)行了說明，但作為本發(fā)明申
請的被加工材料的對象不限定于玻璃板，還可以是其他材料，例如陶瓷、半導(dǎo)體晶片等脆性
材料。不過，本發(fā)明申請尤其好地適用于容易產(chǎn)生水平裂紋的玻璃。(實施方式2) 以下根據(jù)圖4對本發(fā)明的其他實施方式進(jìn)行說明。 本實施方式2與上述實施方式1相同，在刀輪的外周面上具有傾斜切削刃面2、2和刀尖切削刃面3a、3a，其中，刀尖切削刃面3a、3a在傾斜切削刃面之間，其傾斜角度比傾斜切削刃面2的傾斜角度大。 而且，如圖4的(a) 、 (b)所示，在本實施方式的刀輪中，在傾斜切削刃面2、2上沿周向隔開間隔地形成有長孔形狀的凹部5…5。上述凹部5的周向上的邊緣分別形成為朝外側(cè)鼓起的曲面形狀。上述凹部5、5的配置間隔p沒有特別的限定，例如可以是60 100ym。此外，凹部5的深度在本發(fā)明中也沒有特別的限定。上述凹部5的形成方法沒有特別的限定，通過適當(dāng)?shù)募庸し椒ǖ缺隳苄纬伞?br> 6
如上述實施方式所作的說明，本實施方式的刀輪具有傾斜角度與傾斜切削刃面的
傾斜角度不同的刀尖，藉此能在抑制水平裂紋產(chǎn)生的同時較深地形成垂直裂紋。而且，形成劃痕線時，上述凹部5經(jīng)過時間后與玻璃表面相抵，因此施加于玻璃表面的荷重產(chǎn)生變化，
促進(jìn)刀尖的按入，能更深地形成垂直裂紋，并且抑制水平裂紋的生成。此外，由于刀尖上沒
有形成有凹部，因此能在劃痕線的形狀不變粗的情況下保持良好的形狀精度。 圖4(c)表示上述凹部的變形例，在傾斜切削刃面2、2上，沿周向隔開間隔地形成
有橫豎為大致相同的尺寸的凹部6…6。上述凹部6的周向上的邊緣均形成為朝刀尖切削
刃面?zhèn)裙钠鸬那嫘螤睢?圖4(d)表示上述凹部的其他變形例，在傾斜切削刃面2，2上，沿周向隔開間隔地形成有軸向較長的細(xì)溝形狀的凹部7…7。 此外，圖4(e)表示在傾斜切削刃面上沿周向隔開間隔地形成有凸部8…8的例子。
S卩，在傾斜切削刃面上，既可以是形成凹凸中的任一形狀，也可以是將其混合的形狀。此外，凹凸既可以在兩個傾斜切削刃面上同時形成，也可以只在一個傾斜切削刃面上形成。此外，在兩個傾斜切削刃面上同時形成凹凸時，凹凸既可以在傾斜切削刃面上形成于周向上對齊的位置，此外，也可以在周向上將位置錯開，在兩個傾斜切削刃面上設(shè)置為在周向上交替。 上述凹凸至少需要設(shè)置在傾斜切削刃面中的、將刀輪按抵于被加工材料時與被加
工材料接觸的部分，較為理想的是設(shè)置在離刀尖切削刃面較近的位置。
(實施例1) 以下對本發(fā)明的實施例進(jìn)行說明。 在本實施例中，以有上述實施方式的刀尖形狀的刀輪和有現(xiàn)有的刀尖形狀的刀輪
為前提。刀尖形狀為以下三種類型。
(1)現(xiàn)有例1 (圖9):刀尖角度9 = 90° (2)現(xiàn)有例2(圖9):刀尖角度9 = 150° (3)發(fā)明例(圖1的兩級切削刃面) 刀尖角度e 1 = 90° ，傾斜切削刃面交叉角度9 2 = 150° ，刀尖深度=10iim
刀尖角度e 1 = 90° ，傾斜切削刃面交叉角度9 2 = 150° ，刀尖深度=15iim
刀尖角度e 1 = 60° ，傾斜切削刃面交叉角度9 2 = 150° ，刀尖深度=10iim
刀尖角度9 1 = 120° ，傾斜切削刃面交叉角度9 2 = 150° ，刀尖深度=10iim
實施例中，在對刀輪施加荷重、將刀輪按壓在玻璃表面上形成劃痕線后進(jìn)行卸載的劃線(scribing)過程中，將玻璃內(nèi)部產(chǎn)生的應(yīng)力狀態(tài)通過有限元法(Finite ElementMethod)用彈塑性分析模擬來進(jìn)行比較。 圖5中表示的是利用發(fā)明例的刀輪時產(chǎn)生的最大劃線荷重時的塑性域和應(yīng)力分布的等值線圖。可以知道經(jīng)過塑性變形形成了劃痕線，在塑性域的正下方作用有引起垂直裂紋產(chǎn)生的水平方向的拉伸應(yīng)力。 圖6中表示的是現(xiàn)有例和本發(fā)明例的刀輪的在最大劃線荷重時的玻璃板厚度方向的水平方向應(yīng)力分布?？梢灾琅c現(xiàn)有例的刀尖角度為150。的刀輪相比，本發(fā)明例的刀輪的引起垂直裂紋產(chǎn)生的應(yīng)力較大。這就意味著與現(xiàn)有例的刀尖角度為150°的刀輪相比垂直裂紋能形成得更深。雖然現(xiàn)有例的刀尖角度為90。的刀輪的引起垂直裂紋產(chǎn)生的應(yīng)
7力最大，但是產(chǎn)生后述的水平裂紋的應(yīng)力大，因而成為不良產(chǎn)品的可能性也大。 圖7中表示的是圖5所示的本發(fā)明例的刀輪的在劃線卸載時的塑性域和應(yīng)力分布
的等值線圖。 圖8中表示的是現(xiàn)有例和本發(fā)明例的刀輪的在劃線卸載時的玻璃板厚度方向的 垂直方向應(yīng)力的比較圖。 根據(jù)上述圖，本發(fā)明例的刀輪與現(xiàn)有例的刀尖角度為90。的刀輪相比其引起水 平裂紋產(chǎn)生的塑性域正下方的垂直方向最大拉伸應(yīng)力要小得多，與現(xiàn)有例的刀尖角度為 150°大致相同。藉此，便意味著本發(fā)明例的刀輪比現(xiàn)有的刀尖角度為90。的刀輪更難產(chǎn)生 水平裂紋。 以上根據(jù)上述實施方式和實施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限定于上述說 明的內(nèi)容，只要不脫離本發(fā)明，能作適當(dāng)?shù)淖兏?br> 權(quán)利要求
一種刀輪，其特征在于，在圓盤狀的刀輪本體的外周面上，分別沿周向形成有從軸向兩端部側(cè)朝著軸向內(nèi)側(cè)直徑增大的傾斜切削刃面，在該傾斜切削刃面之間，分別以與所述傾斜切削刃面連接的形態(tài)形成有刀尖切削刃面，該刀尖切削刃面具有比所述傾斜切削刃面的傾斜角度大的傾斜角度，且相互連接而形成刀尖。
2. 如權(quán)利要求1所述的刀輪，其特征在于，所述刀尖的軸向?qū)挾葹? 50iim。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的刀輪，其特征在于，從所述傾斜切削刃面到所述刀尖切削刃 面，所述傾斜角度階段地或連續(xù)地增大。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項所述的刀輪，其特征在于，所述刀尖的角度為直角或銳 角，而所述傾斜切削刃面之間的交叉角度為鈍角。
5. 如權(quán)利要求4所述的刀輪，其特征在于，所述傾斜切削刃面之間的交叉角度為 110° 150° 。
6. 如權(quán)利要求1至5中任一項所述的刀輪，其特征在于，在所述傾斜切削刃面上，沿周 向隔開間隔地設(shè)置有凹凸形狀。
全文摘要
一種刀輪，在玻璃板上使用刀輪形成劃痕線時，在抑制水平裂紋的同時將垂直裂紋形成到深處位置。在圓盤狀的刀輪本體(1a)的外周面上，分別沿周向形成從軸向兩端部側(cè)朝著軸向內(nèi)側(cè)直徑增大的傾斜切削刃面(2、2)，在該傾斜切削刃面(2、2)之間，分別以與傾斜切削刃面(2、2)連接的形態(tài)形成刀尖切削刃面(3a、3a)，該刀尖切削刃面(3a、3a)具有比上述傾斜切削刃面(2)的傾斜角度大的傾斜角度，且相互連接而形成刀尖(3)。最好的是，上述刀尖的角度為直角或銳角，而上述傾斜切削刃面之間的交叉角度為鈍角。上述刀輪有較深地形成垂直裂紋并且抑制水平裂紋產(chǎn)生的效果。
文檔編號C03B33/10GK101734850SQ20091022456
公開日2010年6月16日 申請日期2009年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日
發(fā)明者吉田稔, 小澤勝洋, 望月保仁, 緒方芳樹 申請人:株式會社日本制鋼所;常陽工學(xué)株式會社