JP2001341073A

JP2001341073A - 柱状ダイヤモンドを用いたフォームドレッサ

Info

Publication number: JP2001341073A
Application number: JP2001077679A
Authority: JP
Inventors: Yukitsugu Oka; 幸嗣岡; Shinobu Satsuba; 忍札場
Original assignee: Allied Material Corp
Current assignee: Allied Material Corp
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2001-03-19
Publication date: 2001-12-11

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】フォームドレッサの寿命を向上し、品質の安
定したものを得る。【解決手段】金属製のシャンク３にダイヤモンド１が
埋設され、該ダイヤモンド１は焼結合金２により保持さ
れてなるフォームドレッサにおいて、ダイヤモンド１
は、柱状の多結晶ダイヤモンドを使用する。屋根形のフ
ォームドレッサでは、２本の柱状のダイヤモンドを設
け、ドレッシング時に作用する両肩部を柱状ダイヤモン
ドとし、その他の中央部分は焼結合金にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、柱状ダイヤモンド
を用いたドレッサの中で、総形砥石を成形するために使
用される屋根形のフォームドレッサに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ダイヤモンドドレッサには、従来より粒
状ダイヤモンドが用いられてきたが、単石のものや多石
のものなど多種多様のドレッサがある。多石ドレッサの
場合、そのドレッシング面に埋設されたダイヤモンドは
サイズが一定でなく、使用時に粒状ダイヤモンドの摩耗
に伴い、粒状ダイヤモンドの断面形状の変化に起因し
て、ドレッシング条件が変化すると共に、粒状ダイヤモ
ンド自体の脱落によりドレッシング機能が不安定となっ
て、研削砥石の砥面を粗くするなどの問題があった。

【０００３】単石ドレッサとしては、総形砥石の成形を
行うためのフォームドレッサがある。一般にフォームド
レッサでは、単石のダイヤモンドを焼結金属で保持し、
ダイヤモンドを例えば屋根形の形状に加工されたものが
使われる。このフォームドレッサでは、使用時に作用す
る部分の形状精度が、そのまま成形された総形砥石の精
度にも影響するため、高精度が要求される場合には、特
に厳しい規準によりダイヤモンドを選択し、加工され
る。また、高精度が要求されるフォームドレッサでは、
ダイヤモンドが摩耗すると研磨を行い、度々形状が修正
される。

【０００４】前述のように、形状修正のための研磨をす
ればダイヤモンドは小さくなり、ダイヤモンドを保持す
る部分も小さくなる。そのため、保持力が低下して脱落
につながることもあるので、形状を修正できる回数も限
られ、ドレッサの寿命が短くなるという問題がある。ま
た、修正できる回数を多くするにはできるだけ大きなダ
イヤモンドを使う必要があるが、これはコストアップに
つながる。

【０００５】フォームドレッサに限らず、ドレッサの精
度や寿命を向上させるものとして、単結晶の柱状ダイヤ
モンドを使用し、その長手方向に対し垂直な端面が作用
面となるよう焼結金属に埋設したドレッサが紹介されて
いる。柱状ダイヤモンドをフォームドレッサに使えば、
形状修正のできる回数も多くなり、寿命を向上させるこ
とができるということが考えられる。

【０００６】柱状ダイヤモンドを使用した例として、特
公平６−６９６６６号公報では、柱状ダイヤモンドの結
晶方位が（１１０）の端面と（２１１）及び（１１１）
の互いに平行する一対の側面を持つ矩形断面角柱とし、
断面の対角線方向をドレッシング方向としてドレッサ本
体に埋設配置したドレッサが提案されている。また、特
開平９−１５０３６８号公報では（２１１）面を端面と
し、長手方向側面の対抗する２面が（１１１）面である
角柱ダイヤモンドを用い、その端面における耐摩耗方向
は対辺方向であって、その方向をドレッシング方向とし
て用いるドレッサが紹介されている。これらの角柱ダイ
ヤモンドは住友電気工業株式会社より、前者はＰＤＴ、
後者はＰＤＸなる型番で市販されている。

【０００７】特公平６−６９６６６号公報のダイヤモン
ドドレッサは、ドレッシング方向に対し斜め切刃として
機能するため、研削砥石の砥粒を能率良く破砕してドレ
ッシング性能を高め、かつ、対角線方向が矩形断面にお
いて耐摩耗方向に近い５５゜であるから寿命も長くなり
優れた効果を発揮する。しかし、同公報の本文中にも記
載されている如く、単結晶ダイヤモンドから切り出され
た柱状ダイヤモンドは高い精度で加工されたものでな
く、耐摩耗方向は数度乃至十度程度もばらつきがある。
知られている通り、耐摩耗方向は少しのずれでも大きく
耐摩耗性に差が生じ、従って、個々の製品の性能に大き
く影響し品質の安定性を欠くことが否定できない。

【０００８】一方、特開平９−１５０３６８号公報のド
レッサは、柱状ダイヤモンドの製造上の容易性と耐摩耗
方向の安定性から、端面を（２１１）面とし、その結果
耐摩耗方向が対辺方向となる。ドレッシング方向に対
し、対辺方向となるよう角柱ダイヤモンドを設定した場
合、前者の如く斜め切刃として作用しないため、ドレッ
シング抵抗が大きくなることが避けられない。

【０００９】かかるドレッサとして用いる柱状ダイヤモ
ンドの大きさは、加工条件により任意に選定されるが、
市販されているものは、０．２〜１．１Ｘ０．２〜１．
１Ｘ２〜４ｍｍである。このような角柱ダイヤモンドを
得るには、数カラットの大きな単結晶ダイヤモンドを必
要とし高価なものとなる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】フォームドレッサの寿
命を向上させるため、上記の技術を適用し、単結晶の柱
状ダイヤモンドを使っても、問題点は残る。すなわち、
フォームドレッサを使用する場合には、他のドレッサと
異なり、総形砥石の形状に倣ってドレッサを動かしなが
ら成形するため、ダイヤモンドが総形砥石に作用する部
分は常に同じ部分ではない。単結晶の柱状ダイヤモンド
を使用した場合、耐摩耗方向が決まっているため、作用
する方向が変わると摩耗量も変わり、偏摩耗が発生する
可能性がある。また、単結晶ダイヤモンドの場合は作用
する方向によって劈開することも考えられる。

【００１１】さらに、単結晶の柱状ダイヤモンドを得る
場合に、長いものを得ようとすれば大きな単結晶ダイヤ
モンドが必要となるため、非常に高価なものとなる。ま
た、フォームドレッサでは使用する箇所は屋根形の両端
２ヶ所であり、主にこの両端部が摩耗する。しかし、摩
耗したドレッサの形状修正を行う場合には、ほとんど摩
耗していない中央部分も研磨する必要があり、形状修正
にも非常に手間のかかる問題がある。本発明は以上のよ
うな問題を解決するものであり、偏摩耗が発生しにく
く、耐摩耗性に優れ、寿命が長く、形状修正の容易なフ
ォーミングドレッサを提案するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、金属製のシャ
ンクに複数のダイヤモンドが埋設され、該ダイヤモンド
は、焼結合金により保持されてなるフォームドレッサに
おいて、該ダイヤモンドは、柱状の多結晶ダイヤモンド
からなることを特徴とする。また、前記ダイヤモンド
は、気相合成法により合成されたダイヤモンドであるこ
とが好ましい。さらに、前記ダイヤモンドは、２本であ
り、それぞれにすくい面と逃げ面を有することが好まし
い。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明のフォームドレッサに使用
するダイヤモンドとして、気相合成法により合成された
厚膜ダイヤモンドを加工した柱状ダイヤモンドが使用さ
れる。このダイヤモンドを使用することにより、単結晶
ダイヤモンドよりかなり安価に入手できるばかりか、単
結晶ダイヤモンドを用いた場合とほぼ同程度の寿命であ
り、単結晶ダイヤモンドのように方向依存性がなく、均
一に摩耗するので、作用する方向が変化しても偏摩耗が
発生せず、品質、寿命共に安定したものが得られる。ま
た、気相合成法で合成されたダイヤモンドの他に、ＰＣ
Ｄダイヤモンドを超高圧化で合成された焼結ダイヤモン
ドを使用しても同様のものが得られる。

【００１４】気相合成ダイヤモンド膜の製造方法として
は多様な技術が提案されており、熱フィラメント法、マ
イクロ波法、高周波熱プラズマ法、直流アークプラズマ
法などが良く知られている。いずれの方法でも、１ｍｍ
厚程度のダイヤモンド厚膜を形成できるが、熱フィラメ
ント法ないしマイクロ波法では膜形成に時間がかかり能
率的ではなく、成膜速度の速い高周波熱プラズマ法又は
直流アークプラズマ法が多く採用されている。

【００１５】いずれの方法でも多結晶ダイヤモンドが得
られ、本発明に使用される気相合成ダイヤモンドはその
製造方法によって限定されるものではない。かかる気相
合成ダイヤモンドは、基体（マザーディスク）ないし柱
状ダイヤモンドとして、デビアス社やノートン社から市
販されている。円盤状のマザーディスクから柱状にダイ
ヤモンドを切り出す時に、その長さについては基体の直
径方向を長さ方向となるよう切り出し加工すれば、基体
の厚みに制限されずに長さのある柱状ダイヤモンドが得
られる。

【００１６】以上のようにして得られた柱状ダイヤモン
ドが金属製のシャンクに埋設されている。シャンクの材
質としては、一般に鋼製とすることが多いが、超硬合金
製などであっても構わない。埋設するダイヤモンドは１
本でも良いが、２本とすれば一方のダイヤモンドが摩耗
した後にもう一方のダイヤモンドが使用でき、ダイヤモ
ンドの形状修正をする回数が少なくなる。シャンクへ接
合される方法としては、柱状ダイヤモンドが焼結合金に
よって固定され、一体物とされたものがあげられる。シ
ャンクには予め所定の大きさの孔や溝が設けられ、ここ
にダイヤモンドと焼結合金の一体物がロー付けなどの方
法により接合されている。

【００１７】柱状ダイヤモンドは、フォームドレッサと
して必要な形状に研磨加工されている。フォームドレッ
サでは、使用する部分は２ヶ所であるので、２本の柱状
ダイヤモンドが接合され、それぞれのダイヤモンドにす
くい面と逃げ面が設けられていれば、ダイヤモンドが有
効に作用する。なお、研磨加工はシャンクへの接合前で
も接合後であっても構わない。

【００１８】

【実施例】図１（ａ）は、本発明のフォームドレッサの
正面図、（ｂ）は側面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断
面の拡大図、図３はダイヤモンド取付部付近の部分断面
図である。１はダイヤモンドであり、すくい面１ａと逃
げ面１ｂを形成している。２はダイヤモンド１を固定す
る焼結合金、３は鋼製のシャンク、４はシャンク３にダ
イヤモンド１と焼結合金２を接合するための取付溝であ
る。図４は、従来例のフォームドレッサの正面図であ
る。

【００１９】本発明のフォームドレッサを製作するため
に、厚み０．８ｍｍのマザーディスクを準備し、これを
レーザー照射により切断し、０．８Ｘ０．８Ｘ５ｍｍの
柱状のダイヤモンド１を製作した。このダイヤモンド１
の２本を１．４ｍｍの間隔をおいてＣｕ、Ｓｎなどの金
属粉末とともに加圧成形し、焼結して一体物とした。ま
た、シャンク３は、鋼製の材料を図１に示すような所定
の形状に加工した。このシャンク３にはダイヤモンド１
と焼結合金２の一体物を取付けるため、取付溝４が形成
されている。この取付溝４に前述のダイヤモンド１と焼
結合金２の一体物をロー付けした後、ダイヤモンド１の
先端部分を所定の形状に加工し、ダイヤモンド１が焼結
合金２から突出するよう、焼結合金２を削った。

【００２０】また、従来例のフォームドレッサとして、
粒径３ｍｍの単石のダイヤモンドとＣｕ、Ｓｎなどの金
属粉末を加圧成形し、焼結して、ダイヤモンド１と焼結
合金２の一体物を製作した。この一体物を図４に示すよ
うな形状のシャンク３にロー付けにより接合した後、ダ
イヤモンド１を屋根形に加工した。

【００２１】（実験例１）本発明の効果を確認するた
め、第１の実験例として、ＳＡ砥石のドレッシングを行
った。ドレッシング条件を表１、形状の修正をせずにド
レッシングを行った結果を表２に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【表２】

【００２４】表１の条件で性能比較した結果、表２に示
すように、本実施例のものは従来例のものと比較して、
ダイヤモンドの摩耗量が少なく、４倍以上使用すること
ができた。また、切味も良好であった。従来例のもの
は、ダイヤモンド１の形状が早期に崩れ、形状修正しな
ければならなくなることがあったが、実施例のものはこ
のような問題もなかった。さらに、形状修正できる回数
についても、従来例に比べて本実施例のものは２倍とな
り、１ヶのドレッサとして見れば、約８倍の寿命となっ
た。

【００２５】（実験例２）第２の実験例として、三井研
削砥石製の３８Ｈ−６０−Ｋ砥石のドレッシングを行っ
た。この砥石の硬さは、ＷＡ砥石とＳＧ砥石の中間のも
のである。ドレッシング条件を表３、ドレッシング結果
を表４に示す。

【００２６】

【表３】

【００２７】

【表４】

【００２８】表３の条件で性能比較した結果、表４に示
すように、本実施例のものは従来例のものと比較して、
ダイヤモンドの摩耗量が少なく、約２倍の寿命であっ
た。寿命になった後、形状修正できる回数については、
実施例１と同様であった。

【００２９】本実施例のドレッサは、柱状ダイヤモンド
を使用していてダイヤモンドの断面が小さいので、ドレ
ッシングを繰り返してダイヤモンドが摩耗した場合で
も、ドレッシングされる砥石との接触面は大きくなら
ず、切れ味が低下しにくかった。これにより、ドレッシ
ングされた砥石の面の状態が良くなり、ドレッシングす
るインターバルを大きくすることが可能になった。１回
のドレッシングにより、２５ヶの工作物の研削が可能で
あった。

【００３０】これに対し従来例のドレッサは、ドレッシ
ングを繰り返すとダイヤモンドが摩耗して砥石との接触
面が大きくなり、切れ味が低下する傾向が見られた。こ
のため、本実施例のものと比較するとドレッシングされ
た砥石の面の状態が悪く、ドレッシングを頻繁に行う必
要があった。従来例のドレッサでは、１回のドレッシン
グにより２０ヶの工作物の研削が限度であった。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、本発明の柱状の多結晶ダ
イヤモンドを用いたフォームドレッサは、各種砥石のド
レッシングに用いても摩耗が極めて少なく、形状修正の
回数も多くできるので、ドレッサの寿命が大幅に向上す
る。形状修正を行う場合にも、研磨が容易にできる。ま
た、結晶方位の問題がなく、ドレッシング方向が変化し
ても均一に摩耗し、偏摩耗が発生しない。さらにダイヤ
モンドが劈開して形状が崩れる問題もないため、品質の
安定したものができる。屋根形のドレッサなどでは、断
面の小さい柱状ダイヤモンドを複数本用いるので、ダイ
ヤモンドが摩耗しても砥石との接触面は大きくならず、
良好な切れ味が持続する。これにより、砥石のドレッシ
ング回数を減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の一実施例の正面図、（ｂ）は
側面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図３】ダイヤモンド取付部付近の部分拡大断面図であ
る。

【図４】従来例の正面図である。

【符号の説明】

１ダイヤモンド２焼結合金３シャンク４取付溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属製のシャンクにダイヤモンドが埋設
され、該ダイヤモンドは、焼結合金により保持されてな
るフォームドレッサにおいて、該ダイヤモンドは、柱状
の多結晶ダイヤモンドからなることを特徴とするフォー
ムドレッサ。
【請求項２】前記ダイヤモンドは、複数本設けられて
なることを特徴とする請求項１記載のフォームドレッ
サ。
【請求項３】前記ダイヤモンドは、気相合成法により
合成されたダイヤモンドである請求項１又は２記載のフ
ォームドレッサ。
【請求項４】前記ダイヤモンドは、２本であり、それ
ぞれにすくい面と逃げ面を有することを特徴とする請求
項１、２又は３記載のフォームドレッサ。