板玻璃用工具的制作方法

本发明涉及一种磨削板玻璃的板玻璃用工具。
背景技术：
：移动电话、平板终端所使用的防护玻璃等，应用的是一种化学强化前或者化学强化后的薄板玻璃。所述板玻璃在从大型板玻璃切割成比最终形状略大的形状之后，进行外周部的切割加工和扬声器部分、按钮部分等的开孔加工。在专利文献1中，公开一种小径的磨削工具，其具有在表面附着金刚石颗粒的小径圆柱状的加工部和固定于夹头的轴部(参照图11等)。在专利文献2中，公开一种倒角装置，其将埋设有金刚石磨粒的倒角钻头接触板玻璃开口部的边缘，进行倒角。在使用金刚石磨粒磨削作为被加工件的板玻璃时，产生摩擦热，会有引起老化(burn‐in)的问题。因此，在金刚石磨粒及固定其的固定层与板玻璃之间，形成用于流动冷却液(例如，水)的冷却液流路。作为将金刚石磨粒固定于钻头等的方法，已知ni电沉积法、金属粘结法。在ni电沉积法中，利用镀镍法固定金刚石磨粒。例如，将布袋装满金刚石磨粒，沈入镀镍液中，使金属丝贯通该布袋作为阴极，与设置在电镀液中的镍阳极间进行通电。金属丝在金刚石与电镀液中随着析出镍而增大。此时，金刚石磨粒被取入镍膜中，弱固定于金属丝的表面。缓慢卷取该电镀金属丝并且连续地进行上述通电处理。所述从布袋伸出的金属丝继续在电镀液中被电镀，直至析出镍的厚度达到规定厚度。金属粘结法是将金属粉和金刚石磨粒混合，进行加热，由此使金属粉烧结，以使金刚石磨粒局部地埋入金属间的方式，来固定金属的方法。图7是利用ni电沉积法、金属粘结法形成的板玻璃用工具的金刚石接合部的示意剖视图。金刚石磨粒101固定在ni电沉积层(金属粘结层)102中，从ni电沉积层(金属粘结层)102突出。从ni电沉积层(金属粘结层)102突出的金刚石磨粒101的前端部接触板玻璃103，在ni电沉积层(金属粘结层)102与板玻璃103之间，形成冷却液流路cl。在使用该板玻璃用工具磨削板玻璃时，向冷却液流路cl供给冷却液，磨削时的摩擦热被带走，能够防止老化。另外，冷却液流路cl还具有排出磨削时产生的切屑及从工具脱落的金刚石磨粒的功能。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2011‐101942号公报专利文献2:日本特开2004‐351655号公报技术实现要素：本发明要解决的问题然而，在上述现有技术中，金刚石磨粒101的60～70％被埋入ni电沉积层(金属粘结层)102中，ni电沉积层(金属粘结层)102的上端面沿着与金刚石磨粒101抵接的板玻璃103呈大致水平延伸。因此，冷却液流路cl的流路面积小，无法使板玻璃用工具的切割速度充分加速。而且，由磨削区域排出玻璃的切屑和从工具脱落的金刚石的功能也不充分。另外，若增大冷却液流路cl的流路面积，则使冷却能力增大，因此能够使板玻璃用工具的切割速度加速。进一步，由于能够防止老化，因此也能够延长板玻璃用工具的寿命。对此，本申请的目的在于，通过扩大板玻璃用工具所形成的冷却液流路的流路面积，确保充分的冷却液流量，由此实现生产速度提高，并且延长工具寿命。用于解决问题的手段为了解决上述问题，本发明的板玻璃用工具，(1)其是在形成于工具前端部的固定层内固定有多个磨粒的板玻璃用工具，其特征在于，在相互相邻的第一磨粒与第二磨粒之间形成冷却液流路，在所述冷却液流路的流路方向观察，设定由通过所述第一磨粒的顶部在所述固定层的厚度方向上延伸的第一虚拟线、通过所述第二磨粒的顶部在所述固定层的厚度方向上延伸的第二虚拟线、连接所述第一和所述第二顶部的第三虚拟线以及连接所述第一磨粒的底部和所述第二磨粒的底部的第四虚拟线所包围的区域的面积为s，并设定与所述冷却液流路相对应的区域的面积为s1，则满足以下的条件式(1)。s1/s≧0.35············(1)。(2)根据(1)所述的板玻璃用工具，其特征在于，各所述磨粒的表面积65％以上被所述固定层覆盖。(3)根据(1)或(2)所述的板玻璃用工具，其特征在于，所述固定层为焊料。(4)根据(1)或(2)所述的板玻璃用工具，其特征在于，所述固定层包括：分别埋设所述磨粒的下端部的多个第一镀层；和覆盖所述第一镀层并且遍布所述工具前端部整体设置的第二镀层，所述磨粒的下端部位于比所述第一镀层的下端面靠上侧。(5)根据(1)至(4)中任一所述的板玻璃用工具，其特征在于，该板玻璃用工具包括：径大致一定的大径部；径大致一定的小径部；以及连接所述大径部和所述小径部的锥部，所述固定层形成于所述大径部的下端部、所述小径部和所述锥部。(6)根据(1)至(4)中任一所述的板玻璃用工具，其特征在于，该板玻璃用工具包括：径一定的大径部；具有倒角槽部的小径部；以及连接所述大径部和所述小径部的锥部，所述固定层形成于所述大径部的下端部、所述小径部和所述锥部。发明效果根据本发明，通过扩大形成于板玻璃用工具的冷却液流路的流路面积，确保充分的冷却液流量，能够实现生产速度提高，并且延长工具的寿命。附图说明图1是柄部的示意图(开孔加工用)。图2是金刚石接合部的局部放大剖视图。图3与图2相对应，是用于说明冷却液流路cl的面积的说明图。图4是金刚石接合部的局部放大剖视图(实施方式2)。图5与图4相对应，是用于说明冷却液流路cl的面积的说明图。图6是柄部的示意图(倒角加工用)。图7是现有金刚石接合部的局部放大图。具体实施方式(第一实施方式)参照附图，针对本发明的实施方式进行说明。图1是作为板玻璃用工具的柄部1的示意图。该柄部1包括：大径部1a、小径部1b、锥部1c。大径部1a和小径部1b的径为一定。锥部1c的上端部与大径部1a的下端部相连，下端部与小径部1b的上端部相连。柄部1可以用于在板玻璃上形成孔。板玻璃可以为例如移动电话的防护玻璃。使柄部1朝移动电话的防护玻璃旋转并使其下降，由此可以形成扬声器用的开口部等。柄部1的阴影区域为金刚石接合部10，在该金刚石接合部10固定着多个金刚石磨粒11。金刚石磨粒11可以使用人工金刚石磨粒。图2是金刚石接合部10的局部放大剖视图。金刚石磨粒11被固定在形成于工具基材14的固定层12。顺着金刚石磨粒11上升地形成固定层12。即，固定层12的厚度形成为，在接近金刚石磨粒11的区域较厚，离开金刚石磨粒11的区域较薄。需要说明的是，工具基材14可以使用不锈钢、碳钢、钼钢或者其合金。在设定金刚石磨粒11的表面积为100％时，埋入固定层12的金刚石磨粒11的比率优选为65％以上。即，优选预先控制固定层12的厚度，使金刚石磨粒11的表面积整体的65％以上固定于固定层12。若固定层12中所固定的金刚石磨粒11的固定比率不足65％，则使固定金刚石磨粒11的固定力的下降，由此会缩短工具寿命。金刚石磨粒11的粒径优选为2μm以上且150μm以下。若金刚石磨粒11的粒径不足2μm，则加工速度不足。若金刚石磨粒11的粒径超过150μm，则加工后的碎屑过大。根据以上理由，金刚石磨粒11的优选粒径为2μm以上且150μm以下。若关注加工后的碎屑大小，则进一步限定金刚石磨粒11的粒径范围，优选为5μm以上且50μm以下。固定层12可以使用焊料。由于焊料和金刚石磨粒11的亲和性高，因此焊料在金刚石磨粒11上爬升，能够易于形成接近金刚石磨粒11的区域相对厚，由金刚石磨粒11隔开的区域相对薄的凹凸形状的固定层12。固定层12厚度厚的区域的表面弯曲。由此，可以增大在接近金刚石磨粒11的区域设置的固定层12的放热面积。因此，可以更有效地使切割区域散热。金刚石磨粒11的前端抵接板玻璃a，由固定层12、从固定层12突出的金刚石磨粒11的突出部分和板玻璃a包围的区域，形成冷却液流路cl。如上所述，通过使用焊料，在避开金刚石磨粒11的板玻璃a的正下区域形成较大间隙，可以将该间隙用作冷却液流路cl。由此，在将金刚石磨粒11牢固地固定于固定层12的状态下，可以充分地冷却磨削区域。参照图3，针对冷却液流路cl的面积进行详细说明。图3与图2相对应，是用于说明冷却液流路cl的面积的说明图。用实线表示的矩形区域是为了定量地表示相邻磨粒11之间形成的冷却液流路cl的流路截面积sl的比率而被比较的基准区域。为了方便，将相邻金刚石磨粒11a和11b分别称为第一金刚石磨粒11a和第二金刚石磨粒11b。另外，为了方便，将通过第一金刚石磨粒11a的顶部110a，在固定层12的厚度方向上延伸的线称为第一虚拟线l1；将通过第二金刚石磨粒11b的顶部110b，在固定层12的厚度方向上延伸的线称为第二虚拟线l2；将连接第一金刚石磨粒11a的顶部110a和第二金刚石磨粒11b的顶部110b的线称为第三虚拟线l3；将连接第一金刚石磨粒11a的底部111a和第二金刚石磨粒11b的底部111b的线称为第四虚拟线l4。第一金刚石磨粒11a的顶部110a(第二金刚石磨粒11b的顶部110b)是指，第一金刚石磨粒11a(第二金刚石磨粒11b)中与板玻璃a抵接的部分。第一金刚石磨粒11a的底部111a(第二金刚石磨粒11b的底部111b)是指，第一金刚石磨粒11a(第二金刚石磨粒11b)的工具基材14侧的端部。在此，在设定由第一虚拟线l1、第二虚拟线l2、第三虚拟线l3和第四虚拟线l4包围的矩形区域面积(以下，称为基准面积)为s，与冷却液流路cl相对应的区域面积(以下，称为冷却液面积)为s1时，s1/s为0.35以上，优选为0.45以上。通过设定基准面积与冷却液面积的比率即s1/s为0.35以上，使冷却液量增大，因此能够加速加工速度。另外，即使加速加工速度，由于可以用冷却液充分地冷却磨削区域，因此能够抑制工具寿命下降。通过将s1/s设定为0.45以上，能够更显著地提高加工速度的高速化和工具高寿命化的效果。接着，针对金刚石接合部10的制造方法进行说明。金刚石接合部10可以通过焊接法形成。针对焊接法进行详细说明。焊料可以使用，例如包含0.5～20wt％选自钛、铬及锆的1种以上的金属的熔点650℃～1200℃的镍基合金。此时，在金刚石磨粒11与固定层12的界面可以形成包含选自钛、铬及锆的1种以上的金属的碳化物层。使用粘合剂，使金刚石磨粒11和焊料附着于工具基材14。使金刚石磨粒11附着单层。焊料的使用量对应金刚石磨粒11的粒径增大而增加，可以设定上限为未将金刚石磨粒11埋入的量。通过改变焊料的使用量，固定层12的厚度改变，可以控制作为基准面积与冷却液面积的比率的s1/s。接着，在10‐5torr左右的压力下，对附着金刚石磨粒11和焊料的工具基材14进行抽真空，之后加热焊料直至熔融温度。加热焊料的温度为焊料的熔点以上，但优选尽可能低温，例如优选为液相线温度+20℃以内。这是由于若焊料的加热温度过高，则会使工具基材14的热变形增大。另外，加热时间优选为5～30分钟。通过上述加热处理，能够构成焊料顺着金刚石磨粒11上升而形成的凹凸结构的固定层12。根据本实施方式的结构，由于冷却液面积s1相对于基准面积s的比率为0.35以上，因此能够增大冷却液量。由此，能够加速加工速度。另外，即使加速加工速度，由于能够使用冷却液充分冷却磨削区域，因此能够抑制工具寿命的下降。进一步，能够通过冷却液流路cl容易地排出磨削时产生的屑(板玻璃的切割粒、工具的屑)。使用本实施方式的板玻璃用工具，尝试对移动电话用防护玻璃进行加工，与图7所示的现有工具相比，在同一加工条件下加工速度为3倍以上，工具寿命为20倍以上。(第二实施方式)接着，参照图4和图5，针对板玻璃用工具的第二实施方式进行说明。图4是金刚石接合部10的局部放大剖视图。图5与图4相对应，是用于说明冷却液流路cl的面积的说明图。对于与第一实施方式具有同一功能的要素，标注同一附图标记。固定层12包括：多个基底镀层12a(相当于第一镀层)和嵌入镀层12b(相当于第二镀层)。金刚石磨粒11的下端部埋入基底镀层12a的内部，位于比基底镀层12a的下端面靠上侧。嵌入镀层12b覆盖基底镀层12a，并且遍布金刚石接合部10整体设置。另外，嵌入镀层12b中，基底镀层12a的大致正上方部分形成凸状，在其以外的区域形成凹状。即，通过设置基底镀层12a，在嵌入镀层12b形成高度差，因此能够增大在板玻璃a与嵌入镀层12b之间形成的冷却液流路cl的流路截面积。参照图5，在设定由第一虚拟线l1、第二虚拟线l2、第三虚拟线l3和第四虚拟线l4包围的矩形区域的面积(以下，称为基准面积)为s，与冷却液流路cl相对应的区域的面积(以下，称为冷却液面积)为s1时，s1/s为0.35以上，优选为0.45以上。第一虚拟线l1、第二虚拟线l2、第三虚拟线l3和第四虚拟线l4的意思与第一实施方式相同，因此不再重复说明。通过设定基准面积与冷却液面积的比率即s1/s为0.35以上，使冷却液量增大，因此能够加速加工速度。另外，即使加速加工速度，由于可以用冷却液充分地冷却磨削区域，因此能够抑制工具寿命下降。通过将s1/s设定为0.45以上，能够更显著地提高加工速度的高速化和工具高寿命化的效果。金刚石磨粒11的下部被基底镀层12a覆盖，其以外的部分(但是，除去金刚石磨粒11的顶部)被嵌入镀层12b覆盖。在分别设定各金刚石磨粒11的表面积为100％时，金刚石磨粒11埋入固定层12的比率优选为65％以上。若固定于固定层12的金刚石磨粒11的固定比率不足65％，则使固定金刚石磨粒11的固定力下降，缩短工具寿命。固定层12形成于冲击镀镍层16之上，该冲击镀镍层16形成于基础镀镍层17之上，该基础镀镍层17形成于工具基材14之上。本实施方式的金刚石接合部10可以利用两步镍电沉积法制造。即，从喷嘴喷流出电镀液，在工具基材14形成基础镀镍层17。优选基础镀镍层17的厚度为30μm。接着，从喷嘴喷流出电镀液，在基础镀镍层17上形成冲击镀镍层16。优选冲击镀镍层16的厚度为0.5μm。接着，在冲击镀镍层16上形成基底镀层12a，临时固定金刚石磨粒11之后，从喷嘴喷流出电镀液，形成嵌入镀层12b。使用本实施方式的板玻璃用工具，试作移动电话用防护玻璃的加工，与图7所示的现有工具相比，在同一加工条件下加工速度为2倍以上，工具寿命为5倍以上。(变形例)在上述实施方式中，针对开孔用的柄部1进行了说明，但本发明不限于此，也可以适用图6的柄部30。柄部30包括：大径部30a、锥部30b、小径部30c。大径部30a的径尺寸一定。锥部30b与大径部30a的下端部连接设置，直径朝下侧缓缓缩小。小径部30c形成于锥部30b的下端部。小径部30c的中部形成朝径向内侧弯曲的倒角槽部301c。大径部30a的下端部、锥部30b和小径部30c形成由阴影表示的金刚石接合部40。该金刚石接合部40可以适用上述实施方式1和2的结构。以下，示出实施例，并且针对本发明进行详细说明。(实施例1)在实施例no.1中，利用焊接法在图1的柄部1形成金刚石接合部10。设定金刚石磨粒11的粒径为40μm。工具基材14使用不锈钢。使用包含cr、fe、si、b、p的ni基合金用作固定层12的焊料。在10‐5torr的压力下，对附着金刚石磨粒11和焊料的工具基材14进行抽真空，并且在真空中加热20分钟。设定加热温度为1000℃。在实施例no.2中，利用两步镍电沉积法，在图1的柄部1形成金刚石接合部。设定金刚石磨粒11的粒径为40μm。工具基材14使用不锈钢。金刚石接合部10的结构与实施方式2相同，因此不再重复说明。在比较例no.1中，利用镍电沉积法，在图1的柄部1形成金刚石接合部。设定金刚石磨粒101的粒径为40μm。工具基材使用不锈钢。如图7所示，固定层102的上端面为平面。在比较例no.2中，利用金属粘结法，在图1的柄部1形成金刚石接合部。设定金刚石磨粒101的粒径为40μm。工具基材使用不锈钢。如图7所示，固定层102的上端面为平面。使用这些不同的板玻璃用工具，进行移动电话用防护玻璃的开孔加工。加工条件如下所述。玻璃尺寸：50mm×100mm×0.55mm玻璃材质：化学强化玻璃孔形状：1.0mm×9.8mm的长孔工具转速：30000rpm工具进给速度：60mm/分钟板厚方向切入量：0.05mm对在同一加工条件下实施开孔加工得到的孔数进行评价，比较工具的寿命。达到工具寿命之前所形成的孔数为900个以上时，长寿命性能非常良好，即评价为“非常好”。若孔数在350个以上且不足900个时，长寿命性能良好，即评价为“好”。若孔数不足350个时，则长寿命性能不良，即评价为“差”。在表1中示出其结果。[表1]在移动电话用防护玻璃的开孔加工中，实施例no.1的板玻璃用工具比比较例no.1、no.2的工具的寿命增长20倍以上。实施例no.2的板玻璃用工具比比较例no.1、no.2的工具的寿命增长5倍以上。另外，根据实施例no.1、no.2可知，通过将覆盖比率(在设定各金刚石磨粒的表面积为100％时，金刚石磨粒埋入固定层的比率)设定为65％以上，能够更有效地增长寿命。另一方面，根据比较例no.1、no.2可知，即使将覆盖比率设定为65％以上，s1/s也不足0.35，因此无法抑制寿命下降。(实施例2)在实施例no.3中，利用焊接法，在图6的柄部30形成金刚石接合部。设定金刚石磨粒11的粒径为9μm。工具基材使用不锈钢。使用包含cr、fe、si、b、p的ni基合金用作固定层12的焊料。在10‐5torr的压力下，对附着金刚石磨粒11和焊料的工具基材进行抽真空，并且在真空中加热20分钟。设定加热温度为1000℃。在实施例no.4中，利用两步镍电沉积法，在图6的柄部30形成金刚石接合部40。设定金刚石磨粒11的粒径为9μm。工具基材使用不锈钢。金刚石接合部40的结构与实施方式2相同，因此不再重复说明。在比较例no.3中，利用镍电沉积法，在图6的柄部30形成金刚石接合部。设定金刚石磨粒101的粒径为9μm。工具基材使用不锈钢。如图7所示，固定层102的上端面为平面。在比较例no.4中，利用金属粘结法，在图6的柄部30形成金刚石接合部。设定金刚石磨粒101的粒径为9μm。工具基材使用不锈钢。如图7所示，固定层102的上端面为平面。使用这些不同的板玻璃用工具，对移动电话用防护玻璃形成的长孔进行倒角加工。加工条件如下所述。玻璃尺寸：50mm×100mm×0.55mm玻璃材质：化学强化玻璃孔形状：对1.0mm×9.8mm的长孔进行倒角，加工为1.2mm×10.0mm的长孔工具转速：30000rpm工具进给速度：60mm/分钟切入量：0.10mm对在同一加工条件下实施开孔加工得到的孔数进行评价，比较工具的寿命。评价基准与实施例1相同。在表2中示出其结果。[表2]试样nos1/s覆盖比率寿命(孔)评价实施例no.30.5390％1500非常好实施例no.40.4171％400好比较例no.30.1878％60差比较例no.40.1772％70差在移动电话用防护玻璃的倒角加工中，实施例no.3的板玻璃用工具比比较例no.3、no.4的工具的寿命增长20倍以上。实施例no.4的板玻璃用工具比比较例no.3、no.4的工具的寿命增长5倍以上。另外，根据实施例no.3、no.4可知，通过将覆盖比率(在设定各金刚石磨粒的表面积为100％时，金刚石磨粒埋入固定层的比率)设定为65％以上，能够更有效地增长寿命。另一方面，根据比较例no.3、no.4可知，即使将覆盖比率设定为65％以上，s1/s也不足0.35，因此无法抑制寿命下降。(实施例3)在实施例no.5中，利用焊接法，在图1的柄部1形成金刚石接合部10。设定金刚石磨粒11的粒径为30μm。工具基材14使用不锈钢。使用包含cr、fe、si、b、p的ni基合金用作固定层12的焊料。在实施例no.6中，利用两步镍电沉积法，在图1的柄部1形成金刚石接合部。设定金刚石磨粒11的粒径为30μm。工具基材14使用不锈钢。在比较例no.5中，利用镍电沉积法，在图1的柄部1形成金刚石接合部。设定金刚石磨粒101的粒径为30μm。工具基材使用不锈钢。如图7所示，固定层102的上端面为平面。在比较例no.6中，利用金属粘结法，在图1的柄部1形成金刚石接合部。设定金刚石磨粒101的粒径为30μm。工具基材使用不锈钢。如图7所示，固定层102的上端面为平面。使用这些不同的板玻璃用工具，对移动电话用防护玻璃进行开孔加工。加工条件如下所述。玻璃尺寸：50mm×100mm×0.55mm玻璃材质：化学强化玻璃孔形状：1.0mm×9.8mm的长孔工具转速：30000rpm板厚方向切入量：0.05mm对在同一加工条件下开孔加工的工具进给速度进行评价，比较加工速度。设定工具进给速度的极限为，若进给速度加速至其以上，则磨石老化，变得无法加工，或者碎屑达到100μm以上而粗大化时的极限工具进给速度。若加工速度为250mm/分钟以上，则加工速度性能非常良好，即评价为“非常好”。若加工速度为150mm/分钟以上且不足250mm/分钟时，则加工速度性能良好，即评价为“好”。若加工速度不足150mm/分钟时，则加工速度性能不良，即评价为“差”。在表3中示出其结果。[表3]试样nos1/s覆盖比率进给速度(mm/分钟)评价实施例no.50.6091％360非常好实施例no.60.4279％170好比较例no.50.2078％70差比较例no.60.1970％80差在移动电话用防护玻璃的开孔加工中，实施例no.5的板玻璃用工具比比较例no.5、no.6的工具的加工速度快3倍以上。实施例no.6的板玻璃用工具比比较例no.5、no.6的工具的加工速度快2倍以上。附图标记说明1、30柄部10、40金刚石接合部11金刚石磨粒11a第一金刚石磨粒11b第二金刚石磨粒12固定层12a基底镀层12b嵌入镀层14工具基材l1第一虚拟线l2第二虚拟线l3第三虚拟线l4第四虚拟线当前第1页12