JP2004520957A - 工作機械に用いられる工具 - Google Patents

Abstract

本発明は、工作機械に用いられる工具であって、基体（１０）と切断コーティング（１２）とが設けられており、該切断コーティング（１２）が、結合材料（１４）を有しており、該結合材料（１４）内に１回の焼結過程で研削切断体（１６）、特にダイヤモンドが固く結合されている形式のものに関する。
少なくとも１つの切断体（１６）が、被覆体（１８）によって取り囲まれており、該被覆体（１８）が、切断体（１６）を焼結過程の間に保護していることが提案される。

Description

【０００１】
背景技術
本発明は、請求項１の上位概念部に記載した形式の、工作機械に用いられる工具から出発する。
【０００２】
硬質の材料、特に石材、コンクリートまたは煉瓦を加工するためのダイヤモンドカッティングディスクが知られている。このダイヤモンドカッティングディスクは基体を備えている。この基体には切断コーティングが被着されている。この切断コーティングは結合材料と研削切断体もしくはダイヤモンドとから成っている。この研削切断体もしくはダイヤモンドは１回のホットプレス焼結過程で結合材料内に結合されている。
【０００３】
発明の利点
本発明は、工作機械に用いられる工具であって、基体と切断コーティングとが設けられており、該切断コーティングが、結合材料を有しており、該結合材料内に１回の焼結過程で研削切断体、特にダイヤモンドが固く結合されている形式のものから出発する。
【０００４】
本発明によれば、少なくとも１つの切断体が、被覆体によって取り囲まれており、該被覆体が、切断体を焼結過程の間に保護していることが提案される。被覆体は０．００１ｍｍ〜０．０５ｍｍの厚さを有していてよい。効果的な保護が達成可能となり、特にいわゆる「黒鉛化」、すなわち、焼結過程の間の約６００℃〜１２００℃の温度での炭素含有の切断体と結合材料との化学反応を回避することができる。これに相俟った切断体の破壊を阻止することができ、切断体の耐用年数を高めることができる。さらに、切断体を被覆体によって廉価なかつ経済的な結合材料内に埋め込むことができる。さもないと、この結合材料が切断体を破壊する恐れがある。
【０００５】
工具を１回の焼結過程で６００℃〜１２００℃の温度で製作することができると有利である。この焼結はホットプレス法による焼結過程よりも僅かな手間でかつ高い温度で実施することができる。ホットプレス時に必要となるような形は省略することができる。被覆された切断体はあらゆる焼結法、たとえばホットプレス、反応焼結等に対して使用することができる。
【０００６】
被覆体が、切断体と反応性のベース材料の少なくとも１つの成分と、非反応性の材料の少なくとも１つの成分とを有していると特に有利である。焼結過程の間、非反応性の材料によって切断体の有利な保護を達成することができると同時にベース材料によって切断体に対する有利な結合を形成することができ、非反応性の材料によって結合材料に対する有利な結合を形成することができる。しかし、基本的には、被覆体が非反応性の材料からしか成っていないことも可能である。これによって、切断体を特に有利に保護することができる。
【０００７】
ベース材料が、周期系の第ＩＶｂ列、第Ｖｂ列、第ＶＩｂ列から成る金属または合金であると、被覆体内での切断体、特にダイヤモンドの特に有利な固着を達成することができる。炭素（Ｃ）と、周期系の第ＩＶｂ列、第Ｖｂ列および第ＶＩｂ列から成る金属材料との間には、有利な化学結合を得ることができる。
【０００８】
さらに、被覆体が、反応性の材料よりも多くの非反応性の材料を有していることが提案される。これによって、特に６００℃〜１２００℃の温度を伴った１回の焼結過程で確実な保護を達成することができる。特に非反応性の材料として、金属または周期系の第Ｉｂ列、第ＩＩｂ列、第ＶＩＩＩｂ列、第ＩＩＩａ列および第ＩＶａ列から成る金属合金が適している。形成された非反応性の材料によって、被覆体と切断コーティングの結合材料との間に確実な結合を提供することができ、有利な保護を得ることができる。
【０００９】
特に有利な結果は、反応性の材料および非反応性の材料に関して、約１０〜３０％のＣｒ、約５０〜７０％のＮｉおよび約１０〜３０％のＣｕまたは約４０〜６０％の青銅、約３０〜５０％のＣｕおよび約１〜１５％のＴｉ（チタン）を有する被覆体によって得ることができる。
【００１０】
当業者は、彼らにとって最適と見なされるダイヤモンド、たとえば天然ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンドまたは人造ダイヤモンド等を使用することができる。さらに、当業者にとって有利と見なされる炭素含有の別の切断体、たとえば炭化タングステン（ＷＣ）または炭化ケイ素（ＳｉＣ）が使用されてもよい。
【００１１】
万能に使用可能な工具を提供するためには、種々異なる切断体、たとえばダイヤモンドと、立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）および／または炭化タングステン（ＷＣ）等とが互いに組み合わされていると有利である。これによって、使用分野を鋼もしくは補強されたコンクリートに拡張することができる。この場合、特定のただ一種類の切断体、特にダイヤモンドをそれぞれ１つの被覆体によって取り囲むことができる。全ての切断体がそれぞれ同一の被覆体によって取り囲まれていてもよいし、種々異なる切断体が種々異なる被覆体によって取り囲まれていてもよい。
【００１２】
さらに、本発明による工具の製作は、
−個々の金属成分を粉末の形で混合し、
−粉末の形の成分と、研削切断体とを別個に秤量し、
−バインダを準備し、
−金属成分と、研削切断体と、バインダとを混合しかつ処理して造粒物を形成し、
−該造粒物と、切断コーティングの結合材料を形成する粉末とを混合し、
−造粒物と粉末とから成る混合物をプレスして圧粉体を形成し、
−焼結時に研削切断体と、被覆体と、結合材料とを拡散および／または化学反応および／または液相焼結によって結合する
ことによって廉価にかつ簡単に達成することができる。
【００１３】
しかし、造粒法のほかに、当業者にとって有利と見なされる、研削切断体の被覆体を被覆するかもしくは製作するための別の方法、たとえばＰＶＤ法（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；物理蒸着法）、ＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；化学蒸着法）等も可能である。
【００１４】
本発明による解決手段は、当業者にとって有利と見なされる、研削切断体を備えた種々異なる工具、たとえばドリル、研削工具および特にカッティングディスクにおいて使用することができる。
【００１５】
さらなる利点は図面の説明から明らかとなる。図面には本発明の実施例が示してある。図面の簡単な説明、実施例の説明および特許請求の範囲には数多くの特徴が組み合わされて記載してある。当業者は、これらの特徴を有利には個々に考慮することもできるし、有利な別の組合せにまとめることもできる。
【００１６】
実施例の説明
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【００１７】
図１には、カッティンググラインダ（図示せず）の本発明によるダイヤモンドカッティングディスク２０が示してある。このダイヤモンドカッティングディスク２０は基体１０と個々のセグメント２２とを備えている。これらのセグメント２２は切断コーティング１２を有している。この切断コーティング１２は結合材料１４を備えている。この結合材料１４内には１回の反応焼結過程（Ｆｒｅｉｓｉｎｔｅｒｖｏｒｇａｎｇ）で研削切断体１６、しかも多結晶ダイヤモンドが固く結合されている。
【００１８】
本発明によれば、切断体１６はそれぞれ被覆体１８によって取り囲まれている。この被覆体１８は切断体１６を焼結過程の間に保護している（図２および図３参照）。
【００１９】
被覆体１８は、切断体１６と反応性のベース材料の成分と、非反応性の材料の成分とを有している。反応性の材料と非反応性の材料とはＣｒ−Ｎｉ−Ｃｕ合金を形成している。この場合、Ｃｒ（クロム）はベース材料を形成しており、Ｎｉ（ニッケル）ならびにＣｕ（銅）は非反応性の材料を形成している。個々の金属成分は粉末の形で混合される。次いで、混合された金属成分と、ダイヤモンド１６とが、必要となる量に秤量される。
【００２０】
プラスチック粉末とイソプロパノールとが撹拌されて、バインダとしての溶液が形成される。次いで、ペースト状のバインダと、金属成分と、切断体１６とが混合されて、造粒機で処理されて造粒物が形成される。この場合、１つの造粒物は０．１ｍｍ〜１．７ｍｍのサイズを備えて形成されている。この場合、切断体１６の被覆体１８は０．００１ｍｍ〜０．０５ｍｍの厚さを有している。
【００２１】
形成された造粒物と、切断コーティング１２の結合材料１４を形成する金属粉末とが混合されて、プレスされて圧粉体が形成される。次いで、この圧粉体が１回の反応焼結過程において６００℃〜１２００℃で焼結される。結合材料１４として、特に周期系の第Ｉｂ列、第ＶＩｂ列および第ＶＩＩＩｂ列から成る元素またはこれらの元素から成る合金が使用されている。
【００２２】
結合材料１４が切断体１６と化学反応させられ、この切断体１６に結合される。非反応性の材料は切断体１６を保護していて、一方では切断体１６の分解をベース材料によって十分に阻止しており、他方では非反応性の材料が切断コーティング１２の結合材料１４と焼結しかつ結合材料１４もしくは切断コーティング１２内での切断体１６の保持を促進する。被覆体１８と、切断体１６と、結合材料１４とは焼結過程後に拡散によって互いに固く結合されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明によるダイヤモンドカッティングディスクを示す図である。
【図２】
図１に示したＩＩ−ＩＩ線に沿った拡大断面図である。
【図３】
図２に示した部分ＩＩＩの拡大図である。
【符号の説明】
１０ 基体、 １２ 切断コーティング、 １４ 結合材料、 １６ 切断体、 １８ 被覆体、 ２０ ダイヤモンドカッティングディスク、 ２２ セグメント

Claims (11)

1. 工作機械に用いられる工具であって、基体（１０）と切断コーティング（１２）とが設けられており、該切断コーティング（１２）が、結合材料（１４）を有しており、該結合材料（１４）内に１回の焼結過程で研削切断体（１６）、特にダイヤモンドが固く結合されている形式のものにおいて、少なくとも１つの切断体（１６）が、被覆体（１８）によって取り囲まれており、該被覆体（１８）が、切断体（１６）を焼結過程の間に保護していることを特徴とする、工作機械に用いられる工具。
2. 焼結過程が反応焼結過程である。請求項１記載の工具。
3. 被覆体（１８）が、切断体（１６）と反応性のベース材料の少なくとも１つの成分と、非反応性の材料の少なくとも１つの成分とを有している、請求項１または２記載の工具。
4. ベース材料が、周期系の第ＩＶｂ列、第Ｖｂ列および／または第ＶＩｂ列から成る金属または合金である、請求項３記載の工具。
5. 被覆体（１８）が、反応性の材料よりも多くの非反応性の材料を有している、請求項３または４記載の工具。
6. 非反応性の材料が金属または金属合金である、請求項３から５までのいずれか１項記載の工具。
7. 非反応性の材料が、第Ｉｂ列、第ＩＩｂ列、第ＶＩＩＩｂ列、第ＩＩＩａ列および第ＩＶａ列から形成されている、請求項６記載の工具。
8. 被覆体（１０）が、反応性の材料および非反応性の材料に関して、約１０〜３０％のＣｒと、約５０〜７０％のＮｉと、約１０〜３０％のＣｕとを有している、請求項７記載の工具。
9. 少なくとも個々の切断体（１６）が少なくとも炭素含有である、請求項１から８までのいずれか１項記載の工具。
10. 種々異なる研削切断体（１６）が互いに組み合わされている、請求項１から９までのいずれか１項記載の工具。
11. 請求項１から１０までのいずれか１項記載の工具を製作するための方法において、
    −個々の金属成分を粉末の形で混合し、
    −粉末の形の成分と、研削切断体（１６）とを別個に秤量し、
    −バインダを準備し、
    −金属成分と、研削切断体（１６）と、バインダとを混合しかつ処理して造粒物を形成し、
    −該造粒物と、切断コーティング（１２）の結合材料（１４）を形成する粉末とを混合し、
    −造粒物と粉末とから成る混合物をプレスして圧粉体を形成し、
    −焼結時に研削切断体（１６）と、被覆体（１８）と、結合材料（１４）とを拡散および／または化学反応によって一緒に結合する
    を特徴とする、工具を製作するための方法。