JP2001030175A

JP2001030175A - 超砥粒カッター

Info

Publication number: JP2001030175A
Application number: JP11206884A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ueno; 弘上野; Shunji Komiyama; 俊次小宮山
Original assignee: Asahi Diamond Industrial Co Ltd
Current assignee: Asahi Diamond Industrial Co Ltd
Priority date: 1999-07-21
Filing date: 1999-07-21
Publication date: 2001-02-06

Abstract

(57)【要約】【課題】軽量で変形が少なく、切断精度が高く、耐久性
に優れた超砥粒カッターを提供する。【解決手段】炭化チタン１５〜５０重量％と鋼５０〜８
５重量％の粉末混合物を焼結し、台金の形状に加工した
のち、焼き入れされてなる台金の外周部に、超砥粒が固
着されてなる超砥粒層を有することを特徴とする超砥粒
カッター。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超砥粒カッターに
関する。さらに詳しくは、本発明は、軽量で変形が少な
く、切断精度が高く、耐久性に優れた超砥粒カッターに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、台金の外周部に超砥粒を固着
した超砥粒層を有する超砥粒カッターが、金属、セラミ
ックス、ガラス、フェライト、半導体、プラスチックな
どの切断加工に広く使用されている。切断加工の精度を
高めるためには、超砥粒カッターの台金が曲がりやうね
りなどの変形を生ずることのないように、高い剛性を有
する必要がある。従来より用いられている合金工具鋼の
台金では、台金に厚みをもたせることにより変形を防い
できた。台金とカッターの刃厚が厚くなると、切断され
る材料の歩留りが低下し、高価な材料を切断する場合
は、カッターの刃厚が極力薄いことが求められる。この
ために、台金の材料に超硬合金を使用することにより、
刃厚が薄くても精度のよい切断が可能なカッターが検討
されてきた。例えば、特許第２８６８１８０号公報に
は、変形が少なく、切断精度が高く、切断加工代が小さ
く、耐久性に優れた希土類磁石切断用ダイヤモンド砥石
外周刃として、外周刃を構成する台板が超硬合金のドー
ナツ状孔あき薄板円板からなり、該台板外周の切り刃部
にダイヤモンド系砥粒粉末を体積率で１０〜８０％含有
させた外周刃が提案されている。また、特開平１０−１
４６７６６号公報には、プレコーティングを施すことな
く砥粒層が十分な接合強度を有し、台金自体が高靭性、
高強度となった安全性、信頼性の高い超砥粒ホイールと
して、Ｃｏ含有量が１０〜２５％である超硬合金からな
る台金の表面に超砥粒層を固着した超砥粒ホイールが提
案されている。このような超硬合金を台金とするカッタ
ー類によれば、薄い刃厚で精度の高い切断を行うことが
できるが、超硬合金は合金工具鋼に比べて工作が容易で
ないので製造コストが高く、超硬合金は密度が大きいの
で、多数のカッターをマルチに組みつけて使用すると全
体の重量が大きくなり、取り扱いが容易でなくなるのみ
ならず、切断加工時の消費動力が大きくなるという問題
が生じた。また、超砥粒層をレジンボンドで形成する場
合、レジンと超硬合金の熱膨張率の差が大きいので、超
砥粒層にひびが入ったり、台金から脱落して不良品とな
るというおそれがあった。このために、軽量で変形が少
なく、切断精度が高く、耐久性に優れた超砥粒カッター
が求められていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、軽量で変形
が少なく、切断精度が高く、耐久性に優れた超砥粒カッ
ターを提供することを目的としてなされたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、台金を炭化チタ
ン１５〜５０重量％と鋼５０〜８５重量％からなる粉末
冶金製品で構成することにより、軽量で精度が高く、レ
ジンボンドとの接合性も良好な超砥粒カッターが得られ
ることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成す
るに至った。すなわち、本発明は、（１）炭化チタン１
５〜５０重量％と鋼５０〜８５重量％の粉末混合物を焼
結し、台金形状に加工したのち、焼き入れされてなる台
金の外周部に、超砥粒が固着されてなる超砥粒層を有す
ることを特徴とする超砥粒カッター、を提供するもので
ある。さらに、本発明の好ましい態様として、（２）超
砥粒が、レジンボンドにより固着されてなる第(１)項記
載の超砥粒カッター、を挙げることができる。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の超砥粒カッターは、炭化
チタン１５〜５０重量％と鋼５０〜８５重量％の粉末混
合物を焼結し、台金形状に加工したのち、焼き入れされ
てなる台金の外周部に、超砥粒が固着されてなる超砥粒
層を有するものである。本発明の超砥粒カッターは、超
砥粒がレジンボンドにより固着されてなることが好まし
い。本発明に用いる炭化チタンに特に制限はないが、炭
素含有比Ｃ／Ｔｉが１又は１に近い組成であることが好
ましい。本発明に用いる鋼に特に制限はなく、例えば、
普通鋼、炭素工具鋼（ＳＫ）、合金工具鋼（ＳＫＳ、Ｓ
ＫＤ、ＳＫＴ）、高速度鋼（ＳＫＨ）、ステンレス鋼
（ＳＵＳ）などを挙げることができる。本発明の超砥粒
カッターの台金の作製には、炭化チタン１５〜５０重量
％と鋼５０〜８５重量％、より好ましくは炭化チタン２
５〜４０重量％と鋼６０〜７５重量％の粉末混合物を焼
結する。焼結方法に特に制限はなく、例えば、粉末混合
物を圧縮することにより圧粉体とし、圧粉体を低い温度
で予備焼結することにより取り扱い性と加工性を向上し
たのち、予備焼結体を焼結することにより圧粉体の粒子
を結合させた焼結体とすることができる。炭化チタンと
鋼の焼結体は、フェロチック［クロマロイ社］、フェロ
チタニット、ＴＥＷ社の製品などが販売されているの
で、これらの市販品を使用することもできる。

【０００６】炭化チタンと鋼の焼結体は、次いで台金の
形状に切削加工をする。炭化チタンと鋼の焼結体の切削
は、超硬バイトなどを用いて炭化チタンの粒子を掘り起
こしながら、マトリックスとなっている鋼材を切削する
ことによって行うことができる。切削作業は、油剤を供
給することなく乾式で行うことが好ましい。本発明の超
砥粒カッターにおいて、台金の直径に特に制限はない
が、通常は２５０mm以下であることが好ましく、１００
〜１５０mmであることがより好ましい。また、台金の厚
さにも特に制限はないが、通常は０.１〜１mmであるこ
とが好ましい。台金の形状に加工された炭化チタンと鋼
の焼結体は、さらに研削又はラップ加工を行ったのち焼
き入れをするか、あるいは、焼き入れをしたのち、研削
又はラップ加工を行う。切削加工に続く研削加工は、Ｗ
Ａ４６Ｈ砥石、ダイヤモンド砥石、ＣＢＮ砥石などを用
いて行うことができる。焼き入れ後の研削加工は、ダイ
ヤモンド砥石又はＣＢＮ砥石を用いて行うことが好まし
い。炭化チタンと鋼の焼結体の焼き入れ条件は、炭化チ
タンと鋼の組成比や鋼の種類に応じて選択することがで
きるが、通常は９５０〜１,１００℃において、１〜３
時間、真空焼き入れを行うことが好ましい。炭化チタン
と鋼の焼結体からなる台金に焼き入れを行うことによ
り、台金の硬度を高めて、精度の高い超砥粒カッターを
得ることができる。焼き入れを終えた炭化チタンと鋼の
焼結体は、窒素ガスなどを吹き付けることにより冷却し
たのち、焼き戻すことが好ましい。焼き戻し条件は、炭
化チタンと鋼の組成比、鋼の種類などに応じて選択する
ことができるが、通常は、１００〜２５０℃において、
油中又は空気中で１〜２時間加熱することにより焼き戻
すことができる。炭化チタンと鋼の焼結体は、焼き入れ
と焼き戻しにより、曲がりや反りを生ずることが少ない
ので、焼き入れ前に研削加工を行っても精度の高い台金
を作製することができるが、焼き入れ、焼き戻し後に研
削加工を行うことにより、台金の精度を一層高めること
ができる。

【０００７】本発明の超砥粒カッターは、焼き入れされ
た炭化チタンと鋼の焼結体からなる台金の外周部に、超
砥粒が固着されてなる超砥粒層を有するものである。超
砥粒を固着するバインダーに特に制限はなく、レジンボ
ンド、メタルボンド及びビトリファイドボンドのいずれ
をも用いることができる。これらの中で、レジンボンド
は、炭化チタンと鋼の焼結体とレジンの熱膨張係数の差
が小さいので、好適に使用することができる。本発明の
超砥粒カッターに用いる超砥粒としては、ダイヤモンド
砥粒とＣＢＮ砥粒を挙げることができる。使用する超砥
粒の粒度に特に制限はないが、＃３５〜＃１５００であ
ることが好ましく、＃６０〜＃２００であることがより
好ましい。超砥粒の粒度が＃３５を超えて粗くなると、
きわめて高価となって経済性が損なわれるおそれがあ
る。超砥粒の粒度が＃１５００を超えて細かくなると、
切れ味が悪く使用できないおそれがある。本発明の超砥
粒カッターにおいて、バインダーとして使用するレジン
に特に制限はなく、例えば、尿素樹脂、メラミン樹脂、
フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹
脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂などを挙げるこ
とができる。これらの中で、フェノール樹脂を特に好適
に使用することができる。本発明の超砥粒カッターにお
いて、超砥粒層のコンセントレーションに特に制限はな
いが、通常は１〜５ct／cm³であることが好ましく、１.
５〜４.４ct／cm³であることがより好ましい。

【０００８】本発明の超砥粒カッターの超砥粒層を形成
するためには、金型、黒鉛型などに焼き入れされた台金
を載置し、台金の外周部に超砥粒とバインダーの混合物
を充填し、押圧しつつ加熱してバインダーを硬化させる
ことにより、超砥粒を固着することができる。図１(ａ)
は、本発明の超砥粒カッターの一態様の平面図であり、
図１(ｂ)は、その中心軸を通る平面で切断した断面図で
ある。炭化チタンと鋼の焼結体からなり、焼き入れされ
た台金１の外周部に、レジンボンドによりダイヤモンド
砥粒が固着されてなる超砥粒層２が形成されている。本
発明の超砥粒カッターは、厚みが薄い台金と超砥粒層で
あっても、高硬度材の切断加工中に曲がりなどを生ずる
ことがなく、少ない切断加工代で、精度の高い切断を行
うことができる。また、本発明の超砥粒カッターは、軽
量であるので、多数枚を組み込んでマルチに使用しても
取り扱いが容易であり、少ない動力消費で効率的に切断
を行うことができる。さらに、本発明の超砥粒カッター
は、超砥粒の固着にレジンボンドを用いると、台金と超
砥粒層の熱膨張係数の差が小さいので、超砥粒層の脱落
を生ずることなく、安定して製造し使用することができ
る。

【０００９】

【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限
定されるものではない。実施例１炭化チタンＴｉＣを３３重量％と合金工具鋼ＳＫＳ４を
６６重量％含有する焼結体［フェロチックＣ、クロマロ
イ社］から、切削・研削加工により外径１４４mm、厚さ
０.５mm、中心軸穴径４０mmの台金を作製した。次い
で、焼き入れ加熱炉を用いて１,０２５℃で１２０分間
真空焼き入れを行ったのち、５気圧の窒素ガスを吹き付
けて冷却し、さらに、油中に浸漬して１６０℃で９０分
間焼き戻しを行った。焼き戻し後の台金の硬度はＨｒＡ
８８.０であり、ヤング率は４２,０００kgf／mm²であっ
た。また、台金の反りは２０μｍ以内であった。この台
金をトリクレンを用いて脱脂したのち金型に載置し、台
金の外周部に粒度＃１００／１２０のダイヤモンド砥粒
７２.６重量％とフェノール樹脂２７.４重量％の混合物
を充填し、金型を閉じて成形圧力７５０kgf／cm²をか
け、１８０℃で３０分間加熱することにより、フェノー
ル樹脂を硬化した。金型温度が１００℃まで下がったと
き、成形圧力を解除して金型を開き、外径１５０mm、刃
厚０.６mm、中心軸穴径４０mm、ダイヤモンド層の厚み
３mmの超砥粒カッターを得た。この超砥粒カッター１０
枚を２mm間隔でマルチに組んで、周速１,８００ｍ／mi
n、送り速度２０mm／minで、厚み２０mmのネオジム鉄ボ
ロン磁石を切断した。切り出した厚みのバラツキは、２
mmに対して２０μｍ以内であった。比較例１実施例１と同形状の超硬合金（ＪＩＳ規格Ｖ３０）を台
金に用いたカッターを、マルチに組んで切断したとこ
ろ、実施例１と同等の切断精度を示した。

【００１０】

【発明の効果】本発明の超砥粒カッターは、厚みが薄い
台金と超砥粒層であっても、高硬度材の切断加工中に曲
がりなどを生ずることがなく、少ない切断加工代で、精
度の高い切断を行うことができる。また、本発明の超砥
粒カッターは、軽量であるので、多数枚を組み込んでマ
ルチに使用しても取り扱いが容易であり、少ない動力消
費で効率的に切断を行うことができる。さらに、本発明
の超砥粒カッターは、超砥粒の固着にレジンボンドを用
いると、台金と超砥粒層の熱膨張係数の差が小さいの
で、超砥粒層の脱落を生ずることなく、安定して製造し
使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の超砥粒カッターの一態様の平
面図及び断面図である。

【符号の説明】

１台金２超砥粒層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3C063 AA02 AB02 AB03 BB02 BC02 BC03 BC05 BG01 BG07 CC02 EE01 EE09 EE10 EE16 EE31 FF22 FF23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭化チタン１５〜５０重量％と鋼５０〜８
５重量％の粉末混合物を焼結し、台金形状に加工したの
ち、焼き入れされてなる台金の外周部に、超砥粒が固着
されてなる超砥粒層を有することを特徴とする超砥粒カ
ッター。