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技術 ワイヤソーによるプラスチック及びプラスチック複合材の切断方法

出願人 株式会社アライドマテリアル
発明者 小川秀樹仲井正徳
出願日 2001年2月28日 (20年7ヶ月経過) 出願番号 2001-053690
公開日 2002年9月10日 (19年1ヶ月経過) 公開番号 2002-254286
状態 未査定
技術分野 仕上研磨、刃砥ぎ、特定研削機構による研削 非金属切断装置II 研磨体及び研磨工具
主要キーワード ベアリング径 容積比熱 樹脂線 反転走行 込部分 非金属繊維 金属芯線 溝ローラ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2002年9月10日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (2)

課題

プラスチック及びプラスチック複合材を高能率、高精度で切断する方法を提供する。

解決手段

高強度の芯線にめっき又はレジンボンド砥粒を固着した固定砥粒ワイヤソーロール間に所定のピッチ張架し、一方向又は往復動走行させて被削材のプラスチック又はプラスチック複合材の切断面全長に同時に同圧力で接触させることで、被削材に歪みを与えず切断する。

概要

背景

各種のプラスチック並びにプラスチック複合材はあらゆる産業分野で使用されており、大きな板材から小さな部品を高能率、高精度に切断する要求が高まっている。しかし、これらの素材は金属、セラミックス、SiC、水晶ガラスなどの硬脆材料と異なり、弾性変形量が大きく、熱的影響を受けて変質、変形し易いなどの問題があり、最適な切断方法が見出されていない。

これらの素材の切断方法として、丸鋸帯鋸による切断は切れ味が悪く、切断抵抗により被削材が変形して切断され、精度を要する切断加工には用いられていない。又、レジノイド砥石ラバー砥石による切断は、被削材の変形に加え切断発熱が生じ、被削材の切断面に熱的変質を与える。プラスチックの比熱は鋼に比べ約3倍であるが、比重は小さいため容積比熱は約1/2に過ぎず、プラスチックの温度上昇は鋼に比べ2倍にもなり、その上、プラスチックの熱伝導率は大変小さいため加工熱の影響を受け易い。

プラスチックに各種の繊維やアスベストなどの無機材料充填した複合材料の切断に、丸鋸や帯鋸を用いた場合、刃先摩耗激しく、短時間の加工で目立てが必要となり極めて加工能率が悪い。又、これらの工具による切断は切断面も悪く、繊維の毛羽立ちが残る。レジノイド砥石やラバー砥石による場合も、砥石の摩耗が早く、丸鋸や帯鋸などの鋼製に比べ加工熱が鋸本体に逃げないため、熱硬化性プラスチックの場合には切断面に焦げや変色を起こし、熱可塑性プラスチックの場合には変色や融解融着を起こす。

概要

プラスチック及びプラスチック複合材を高能率、高精度で切断する方法を提供する。

高強度の芯線にめっき又はレジンボンド砥粒を固着した固定砥粒ワイヤソーロール間に所定のピッチ張架し、一方向又は往復動走行させて被削材のプラスチック又はプラスチック複合材の切断面全長に同時に同圧力で接触させることで、被削材に歪みを与えず切断する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

ロール間に単列又は所定ピッチ張架した固定砥粒ワイヤソーを一方向又は往復動させて、プラスチック又はプラスチック複合材を切断する方法。

請求項2

前記固定砥粒ワイヤソーとして、芯線ピアノ線砥粒粒径5〜200μmのダイヤモンド砥粒、砥粒固着ボンドフェノール樹脂とすることを特徴とする請求項1記載の切断方法

技術分野

0001

本発明は、プラスチック及びプラスチック複合材固定砥粒ワイヤソーにより切断する方法に関する。

背景技術

0002

各種のプラスチック並びにプラスチック複合材はあらゆる産業分野で使用されており、大きな板材から小さな部品を高能率、高精度に切断する要求が高まっている。しかし、これらの素材は金属、セラミックス、SiC、水晶ガラスなどの硬脆材料と異なり、弾性変形量が大きく、熱的影響を受けて変質、変形し易いなどの問題があり、最適な切断方法が見出されていない。

0003

これらの素材の切断方法として、丸鋸帯鋸による切断は切れ味が悪く、切断抵抗により被削材が変形して切断され、精度を要する切断加工には用いられていない。又、レジノイド砥石ラバー砥石による切断は、被削材の変形に加え切断発熱が生じ、被削材の切断面に熱的変質を与える。プラスチックの比熱は鋼に比べ約3倍であるが、比重は小さいため容積比熱は約1/2に過ぎず、プラスチックの温度上昇は鋼に比べ2倍にもなり、その上、プラスチックの熱伝導率は大変小さいため加工熱の影響を受け易い。

0004

プラスチックに各種の繊維やアスベストなどの無機材料充填した複合材料の切断に、丸鋸や帯鋸を用いた場合、刃先摩耗激しく、短時間の加工で目立てが必要となり極めて加工能率が悪い。又、これらの工具による切断は切断面も悪く、繊維の毛羽立ちが残る。レジノイド砥石やラバー砥石による場合も、砥石の摩耗が早く、丸鋸や帯鋸などの鋼製に比べ加工熱が鋸本体に逃げないため、熱硬化性プラスチックの場合には切断面に焦げや変色を起こし、熱可塑性プラスチックの場合には変色や融解融着を起こす。

0005

以上のような問題を解決する方法として、遊離砥粒によるワイヤ切断が考えられる。丸鋸や砥石による切断は、切断が一方向からの切込で被削材を切断して行くため切断部分に大きな力がかかり、被削材を歪ませながら切断するのに対し、ワイヤ切断は被削材の切断長全長に渡って同時に同圧力でワイヤが接触して切断を行うため、被削材に与える歪みは非常に小さい特徴がある。

0006

この方法は、リールから繰り出されたワイヤを複数の溝ローラ所定ピッチ巻き付けて形成したワイヤ列を、一方向又は往復動させながら被削材とワイヤ列の接触部分に遊離砥粒を混合した研削液を供給しながら切断する方法である。従って、ワイヤ列の構成次第で一度に多数の切断が可能であり、能率的ではある。しかし、走行するワイヤと被削材との間に挟まった遊離砥粒が転動しながら被削材を削り取るラッピング加工によって加工が進むため加工能率が悪く、特に、被削材が軟質材の場合には切断面に遊離砥粒が食い込んで残ってしまうという問題が発生する。切断面に砥粒が食い込めば研磨仕上げすることもできなくなる等の欠点がある。その上、遊離砥粒を用いるため、環境上も好ましくなく、余分な洗浄工程も必要となる等の欠点がある。本発明は、以上のような問題を解決するものであり、高能率、高品質な切断ができる切断方法を提供するものである。

課題を解決するための手段

0007

本発明者らは、固定砥粒ワイヤソーを使用することで、プラスチック及びプラスチック複合材を高能率、高精度に切断できることを見出した。本発明の切断方法の第一の特徴は、ロール間に単列又は所定ピッチで張架した固定砥粒ワイヤソーを一方向又は往復動させて、プラスチック又はプラスチック複合材を切断することである。

0008

固定砥粒ワイヤソーによる切断は遊離砥粒によるワイヤ切断と同じく被削材の切断面の全長に渡りワイヤソーが接して切断が進行するため、丸鋸や砥石による場合の如く切込部分のみに切断力が作用して、被削材を歪ませることがなく、軟質材であっても高精度に切断が可能となる。又、遊離砥粒によるワイヤ切断では、遊離砥粒によるラッピング作用によって切断が進行するのに対し、固定砥粒による研削加工により切断加工がなされるので切断能力は比較にならない程良好である。更に、被削材が軟質材の場合、遊離砥粒が被削材の切断面に食い込んで残るが、固定砥粒ワイヤソーによる切断加工ではそのような恐れがない。

0009

本発明の第二の特徴は、前記固定砥粒ワイヤソーとして、芯線ピアノ線、砥粒を粒径5〜200μmのダイヤモンド砥粒、砥粒固着ボンドフェノール樹脂とすることである。これは、ワイヤソー製作及び切断性能の観点から、このような仕様とするのが好ましい。

0010

本発明の切断方法に用いる固定砥粒ワイヤソーは、高強度のワイヤの外周面上に多数の砥粒をボンドで固着してなるワイヤソーである。砥粒はSiC、Al2O3などの一般砥粒を用いることができるが、硬度の大きいダイヤモンド、CBNなどの超砥粒が好ましく、砥粒径は5〜200μmの範囲が好ましい。5μm未満ではあまりに細粒であるため切断能力がなく、200μmを超えると良好な切断面が得られない。又、ワイヤー径が太くなりその分取り代が大きくなって好ましくない。

0011

芯線となるワイヤは、ピアノ線、ステンレス線タングステン線モリブデン線銅線などの金属線、或いはポリエチレンナイロンポリエステルポリウレタンなどの樹脂線、或いは炭素繊維アラミド繊維アルミナ繊維ボロン繊維シリコンカーバイド繊維などの非金属繊維等の高張力を有するものなら何でもよいが、耐摩耗性に優れ、安価で入手が容易なピアノ線が好ましい。

0012

芯線に砥粒を固着する方法として、めっき又はレジンボンドによる方法がある。めっき金属としては、ニッケル、銅、クロムモリブデンなどが適するが、強度とめっきの容易性からニッケルめっきが好ましい。めっきによりワイヤソーを製造する方法は、金属芯線周りに砥粒が近接して密に固着し、砥粒の集中度コントロールすることができない。又、長尺のワイヤにめっきにより砥粒を固着するには長時間を要する。これに対し、レジンボンドによる方法は、樹脂に砥粒を混合するのみで砥粒集中度を自由に選定できる上、実施例で記述するように長尺のワイヤソーでも製作時間を要しない。

0013

レジンボンドに用いる樹脂としては、熱硬化性樹脂熱可塑性樹脂UV硬化性樹脂のいずれでも使用できるが、成形性や物性の見地から熱硬化性樹脂が好ましい。熱硬化性樹脂としては、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、ホルマリン樹脂ポリウレタン樹脂ポリエステル樹脂ポリイミド樹脂エポキシ樹脂などを用いることができる。これらの中で、細い芯線に被覆する上で、最も成形性の良いフェノール樹脂が好ましい。

0014

本発明の切断方法における概念図を図1に示す。1がワイヤソー、2が被削材である。本発明の切断方法に使用するワイヤソーとして、以下の手順で製作を行った。フェノール樹脂をクレゾールにフェノール樹脂の含有量が50%となるように溶解させた。これに平均粒径が40μmのダイヤモンド砥粒を2.2ct/cm3の割合となるよう混合し、径が0.18mmのブラスめっきをしたピアノ線にこの溶液を塗布し、ベアリング径が0.26mmの浮きダイスを通過させた後、炉温300℃の竪型焼き付け炉乾燥硬化し、線径0.24mmのワイヤソーを製作した。

0015

実施例ワイヤソーによる切断試験)実施例で製作したワイヤソーを使用し、下記の条件で切断試験を行った。
被削材:C−FRP(サイズ:250W×100H×150L)
線速:max800m/min(平均720m/min)
走行方法往復走行(360mの反転走行
被削材送り速度:5mm/min
研削液:水道水
ワイヤーテンション:2.5kgf
ローラーピッチ:1.5mm×80本

0016

比較例として、遊離砥粒方式により平均粒径40μmのSiC砥粒を水道水と共に供給して、実施例と同一の条件で切断を行った。

0017

以上のような条件で切断を行った結果、本実施例のワイヤソーを用いた切断方法では、最後まで5mm/minの被削材送り速度で安定した切断加工ができ、切断面は繊維の毛羽立ちもなく、極めて良好な切断面が得られた。これに対し、比較例のワイヤソーでは、実施例に比べ略一桁下の低い送り速度であり、切断面にもうねりが生じた。

発明の効果

0018

本発明のプラスチック及びプラスチック複合材の切断方法によれば、切断作用はワイヤソーが被削材と接する全長で行われるため、被削材に歪みを生じさせることが少ない状態で切断され、高品質な切断が可能になる。又、固定砥粒による研削加工の切断であるから、切断能力も高く、遊離砥粒が切断面に食い込むトラブルも生じず、遊離砥粒を用いることによる環境問題も解消される。さらには、ワイヤソーを複数列張架することで一度に多数の切断が可能となり、高効率な切断ができる。

図面の簡単な説明

0019

図1本発明の切断方法を説明する概念図。

--

0020

1ワイヤソー
2 被削材

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