切断について

微細構造切断の本質は、作業材料から試料を分離させることです。

下に一覧される要件は、試料の抽出に関するもので、試料の選択方法に関連しています。切断処理中の材料および切断処理自体に対して影響します。

  • 試料は、使用した親部品または親コンポーネントの特徴を表す必要があります。
  • 切断時、切断ホイールが妨げられてはなりません。
  • 切断ホイールは最小限の摩耗で使用する必要があります。
  • 試料は、手で触れる程度に冷やしてから機械から外します。
  • 試料の表面に熱による損傷/焼けがあってはなりません。
  • 試料の表面は、均一の条痕のある滑らかで均一である必要があります。
  • バリは最小限にします。

セクショニングの場合は幅広い方法が採用できますが、微細構造切断の需要を満たすには、かなり限られた技術のみが実現可能です。以下に湿式研磨切断について説明します。
湿式研磨切断

湿式研磨切断

湿式研磨切断は、最も適した微細構造切断方法で、処理時間に関連する損傷を最小限に抑えます。湿式研磨切断は、研磨剤と結合剤で構成された切断ホイールを使用します。冷却液をホイールを流して試料を摩擦熱で損傷しないようにします。この冷却水により、切断エリアのバリも取り除きます。

切断機、クランピングツール、切断ホイール、冷却液、および切断モード、供給速度、回転速度を含むパラメータの組み合わせがすべて切断の性能を左右します。これらの選択については、以下に説明されています。

切断の仕方

切断機の選択

試料は切断チャンバーに収まり、切断ホイールの直径が試料を切断するのに十分でなければならないため、試料の大きさによって切断機のサイズが決まります。

  • 試料または切断ホイールは、自動切断機のプログラムに予め定義されている機械の3方向(x、y、z)に移動できます。手動の切断機の場合、これはオペレータが操作できます。
  • 切断機は、幅広い試料の大きさや材料に対応した切断モードを選択できます。
  • 決められた切断線(試験の対象エリア付近)に沿って切断するなど、切断の精度は、機械で設定できます。精密切断機は、数ミクロンの精度で試料を配置できます。

クランピングソリューションの選択

クランピングは、切断作業で試料を固定する役割を担います。これは、様々な方法で実現されていますが、切断の性能に大きく影響します。

また、ソリューションには時間のかかるクランピング/アンクランピング作業が1回以上発生するため、クランピングの選択で切断作業の総時間が大きく変わります。

クランピングソリューションの選択時には、単純または複雑な形状、切断する試料の数、材料の脆さと繊細さ、異なる試料の大量切断、同一部品の繰り返し切断などを考慮します。切断に使用する機械には、切断テーブルまたは切断ホイールの移動幅など、クランピングに数々の機能を備えている場合もあれば、制限がある場合もあります。

ホイールに対する試料の配置も切断性能に影響します。

  • 冷却液を使いやすくするためホイールの前部下に固定
  • ホイールの両側を固定すると、下部切断によるバリを防ぐことができます。材料に内部応力がかからないようにするため、切断ホイールを固定します。最悪の場合は、回転を停止します。
  • ほとんどのアプリケーションで切断される部分は軽く固定する

微細構造切断を定義する標準または固有の要件は、高速クランピング、垂直クランピング、丸棒、球体、チューブ、ボルトなどのクランピングなどに合わせた幅広い標準化された共通のクランピングツールで対応します。また、特別なニーズに合わせて、クランピングツールをカスタマイズすることができます。時間節約のためにクランピング作業の回数を減らしたり、難しい形状を切断する性能を最適化したり、様々な特殊ニーズに対応するクランピングソリューションのオーダーメイドも可能です。

切断ホイールの選択

ホイール特性は、重要な要素であり、切断する材料に合わせてホイールを選択します。研磨切断ホイールは、

  • ホイールのデザイン
  • 研磨剤の種類
  • 結合剤の種類

デザインには、寸法、直径、厚さ、研磨剤の配置(リムに沿って連続的、または切断ホイールの本体全体に分布のいずれか)などが異なります。サイズと研磨剤の濃度で性能を最適化します。

異なる材料に合わせた研磨剤の適切な選択を以下に示します。これは、ベークライトベースの切断ホイールに対応しています。

切断ホイールの選択概要

適度な硬さの非金属で一般的に使用される金属結合用ダイヤモンド研磨材:

切断モードとパラメータの選択

送り速度

送り速度

微細構造を切断する場合、供給速度を 1 mm/s 以下とし、使用する切断ホイールと切断する試料に合わせて調整します。供給速度が遅すぎると、切断作業が不必要に長くかかり、供給速度が速すぎると熱傷のリスクが高まります。

回転速度

回転速度

このパラメータを調整すると、異なる硬さの材料を切断する際の切断ホイールの消耗量を減らすことができます。切断ホイールを交換する代わりに、回転速度を調整します。回転速度を下げると硬質ホイールが軟質ホイールの機能を果たします。

切断モード

ダイレクト切断は最も使用される頻度の高い切断モードです。切断ホイールを試料に直接当てて使用します。

ダイレクト切断を改善する、または機械および切断ホイールの適用範囲を広げる場合は切断モードが便利です。一般的に改善では、切断作業全体の接触箇所を減らします。これにはいくつかのメリットがあります。

  • 接続箇所への力を強くすると、硬い材料が切断できます。標準的な材料の切断が速くなり、ホイールの摩擦量も減ります。与えられた材料にダイレクト切断で使用したのより硬いホイールが使用できます。

  • 接続箇所が絶えず変化するため、冷却効果が高まります。また、試料に対する損傷のリスクが減り、切断後の試料作製における作業量が減ります。

その他の切断モード:

エクシカットカバーの写真

エクシカット

硬質材料に適しています。高速切断。切断中の冷却性能の向上。試料への損傷リスクの軽減。切断後の作業の軽減。

アキシオカットステップカバーの写真

アキシオカット

特に大型の試料に適しています。大型の試料を切断する場合、アキシオカットなら切断幅が 150 mm 増えます。この切断モードは、深さのある試料も切断します。

ステップ切断は高速切断を可能にし、スウィープ切断は高速切断のみでなく、ホイールの摩耗が減り、スムーズな切断が行えます。

回転と振動

回転切断と振動切断

超硬質材料の切断に適しています

冷却

切削液は湿式研磨切断に欠かせません。冷却、洗浄、潤滑、腐食防止、および細菌予防媒体として機能します。

試料の位置決めと切断モードの選択は、切断液を切断エリアに誘導するのに役立ちます。機械に柔軟な給水ホースが付属している場合は、最適な接続口の配置は切断ホイールに対して垂直にします。

トラブルシューティング - 切断

問題

コーティングの層間剥離または亀裂

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解決法:手動切断の代わりに自動切断を採用する
解決法: 切断は常にコーティングされている側から行う
解決法: 切断ホイールを先にコーティング(または処理されている)面に当て、 次に試料に対して切断力をかけます。ホイールの回転向きを把握する。 基板は、コーティング層のサポートとして機能します。図を参照
解決法: コーティングに亀裂がある場合は、切断前に試料を埋込むことも 解決法になります。この場合、埋込樹脂は切断時のサポートをとして機能します。
切断性能が緩やかに下がる
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解決法: ダイヤモンドおよび立方晶窒化ホウ素の切断ホイールでドレッシングする場合、 研磨剤の周辺の材料による目詰まりを取り除き、切断性能の低下を防ぎます。
切断装置

切断装置

切断工程は可能な限りシンプル、高速、高精度にしなければなりません。ストルアスは、あらゆる大きさの試料を初めて変形させずに高速切断する切断機を、極限の耐久性と最高の使いやすさで提供しています。ストルアスなら小型から大型、手動から自動まで切断ソリューションが選択できます。

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