JP2006247822A - セグメントチップの製造方法および回転砥石 - Google Patents

Abstract

【課題】セグメントチップの局所的な摩耗の発生を防止して、セグメントチップの安定的な摩耗形状を維持し、加工精度を向上することが可能なセグメントチップの製造方法を提供し、このセグメントチップを用いた切断砥石を提供する。
【解決手段】砥粒１１と結合材１２とからなる内層１３は、基板２に取り付けたときに回転方向となる方向について、傾斜面を有するように形成されている。この内層１３に対して、圧力をかけて仮成形を行う。その後、研削時に回転方向となる方向に対して垂直な方向について、内層１３の両側に外層１４をボンドにて接合して焼結する。この外層１４も、基板２に取り付けたときに回転方向となる方向について、傾斜面を有するように形成されており、内層１３と外層１４とを接合したときに、セグメントチップ３全体として傾斜面を有しない形状となっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転砥石に用いられるセグメントチップの製造方法と、このセグメントチップを用いた回転砥石に関する。

石材やコンクリート等を切断する目的で、図１に示すような回転砥石が用いられている。この回転砥石１は、基板２の外周端に複数のセグメントチップ３を取り付けたものであり、基板２の外周側には、切粉排出のためのスリット４が設けられている。また、基板２の中心部には、回転装置を取り付けるための穴５が設けられている。

セグメントチップ３は、ダイヤモンド等からなる砥粒とＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、ブロンズ等からなる結合材とを焼結して製造されるものである。
セグメントチップ３の製造方法としては、結合材の粉末をそのまま型に入れて製造する方法と、結合材の粉末を一旦、圧粉体として仮成形し、この圧粉体を型に入れて製造する方法とが採られている。仮成形を経てセグメントチップ３を製造すると、自動化しやすいため、コストを低減できるとともに、セグメントチップ３の厚みを安定化することができるという利点がある。

圧粉体の成形の様子を図３に示す。
図３（ａ）において、砥粒１１と結合材１２とからなる内層１３に対して、圧力をかけて仮成形を行う。その後、図３（ｂ）に示すように、研削時に回転方向となる方向に対して垂直な方向について、内層１３の両側に外層１４を接合して焼結する。

この際、焼結して得られるセグメントチップ３は、内層１３と外層１４との間に境界面１５を有する。内層１３と外層１４においては、砥粒１１はその境界面１５に揃って埋没する傾向がある。そのため、セグメントチップ３全体を回転方向について見たときに、破線で示す面においては、砥粒１１が占める割合が大きいのに対して、境界面１５では砥粒１１がその一辺で接するようになるため、境界面１５においては砥粒１１が占める割合が小さい。このような、砥粒１１が占める割合が小さい領域では、研削時に局部的な摩耗を生じやすい。

砥粒１１がその境界面１５に揃って埋没する理由は、以下のように考えられる。粉体である結合材１２は加圧することによってその体積が収縮するが、砥粒１１は最密な状態であるため加圧による体積の変化はない。そのため、粉体である結合材１２と砥粒１１との圧縮率に差を生じ、加圧方向に圧力差を生じる。セグメントチップ３の表面では、粉体である結合材１２はパスカルの原理によって等圧になろうとして流れを生じ、高圧状態にある砥粒１１上の結合材１２は、砥粒１１のない領域に流出する。その結果、セグメントチップ３の表面においては、その境界面１５に砥粒１１が揃って埋没するようになる。
セグメントチップ３を上述したように３層構造とした例が、特許文献１、特許文献２に記載されている。

特開平２−２９２１６６号公報 特開平９−２６７２６７号公報

これらの特許文献に記載されたものはいずれも、内層と外層とを平行面で接合しており、境界面に砥粒が揃って埋没するため、砥粒が占める割合が小さい領域では、研削時に局部的な摩耗を生じる。セグメントチップは、被削材の加工の進行に伴って摩耗形状が安定的に維持されることが必要であるが、セグメントチップにこのような局部的な摩耗が生じると、セグメントチップの偏摩耗が起こり、加工精度が低下する。

本発明は、以上の問題点を解決するためになされたもので、セグメントチップの局所的な摩耗の発生を防止して、セグメントチップの安定的な摩耗形状を維持し、加工精度を向上することが可能なセグメントチップの製造方法を提供し、このセグメントチップを用いた切断砥石を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明は、砥粒と結合材とを焼結して形成されるセグメントチップの製造方法において、研削時に回転方向となる方向について傾斜面を有するように形成した内層と外層とを、回転方向に垂直な方向について内層の両側に外層が配置されるように接合して焼結することを特徴とするセグメントチップの製造方法である。

内層と外層においては、砥粒はその境界面に揃って埋没する傾向があるが、内層と外層の境界面が、回転方向となる方向について傾斜面となるようにしているため、砥粒が境界面で揃って埋没しても、セグメントチップ全体を回転方向について見たときに、砥粒が占める割合が低下する領域を生じない。その結果、セグメントチップにおける局所的な摩耗が生じにくい。

本発明においては、セグメントチップの回転方向の長さに対する前記内層と外層の傾斜面の傾斜量を、砥粒の粒径より大きくしたことを特徴とする。
傾斜量をこの大きさとすることにより、回転方向について砥粒が存在しない領域をなくすことができ、セグメントチップの摩耗形状を安定的に維持することができる。

本発明は、上記のセグメントチップの製造方法によって製造されたセグメントチップを用いた回転砥石である。
この製造方法によって得られるセグメントチップを用いることにより、セグメントチップの安定的な摩耗形状を維持できるため、加工精度を向上することが可能な回転砥石を得ることができる。

本発明によると、セグメントチップの局所的な摩耗の発生を防止して、セグメントチップの安定的な摩耗形状を維持し、加工精度を向上することが可能となる。

以下に、本発明をその実施形態に基づいて説明する。
図１に、本発明の実施形態に係る回転砥石を示す。
この回転砥石１は、基板２の外周端に複数のセグメントチップ３を取り付けたものであり、基板２の外周側には、切粉排出のためのスリット４が設けられている。また、基板２の中心部には、回転装置を取り付けるための穴５が設けられている。
セグメントチップ３は、ダイヤモンド等からなる砥粒とＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、ブロンズ等からなる結合材とを焼結して製造されるものである。

図２に、セグメントチップ３の製造方法を示す。
図２（ａ）において、砥粒１１と結合材１２とからなる内層１３は、基板２に取り付けたときに回転方向となる方向について、傾斜面を有するように形成されている。この内層１３に対して、圧力をかけて仮成形を行う。その後、図２（ｂ）に示すように、研削時に回転方向となる方向に対して垂直な方向について、内層１３の両側に外層１４をボンドにて接合して焼結する。この外層１４も、基板２に取り付けたときに回転方向となる方向について、傾斜面を有するように形成されており、内層１３と外層１４とを接合したときに、セグメントチップ３全体として傾斜面を有しない形状となっている。セグメントチップ３の回転方向の長さＬに対する、内層１３と外層１４の傾斜面の傾斜量Ｄは、砥粒の粒径より大きくなるようにしている。

焼結して得られるセグメントチップ３は、内層１３と外層１４との間に境界面１５を有し、内層１３と外層１４においては、砥粒１１はその境界面１５に揃って埋没する傾向があるが、内層１３と外層１４の境界面１５が、回転方向となる方向について傾斜面となるようにしているため、セグメントチップ３全体を回転方向について見たときに、砥粒が占める割合が低下する領域を生じない。すなわち、境界面１５を通る破線で示す面においても、砥粒１１が占める割合を一定量確保することができる。
なお、図２では、内層１３はその一方向に幅が狭まる形状のものを示しているが、内層１３の形状はこれに限定されるものではなく、内層１３と外層１４の境界面１５が、回転方向となる方向について傾斜面となるようになっていれば、他の形状であってもよい。例えば、内層１３の２つの傾斜面が、回転方向となる方向について同一の方向に傾斜していてもよい。

以下に、具体的な作製例と試験例を示す。
図２に示す方法で作製されたセグメントチップ（発明品）と、図３に示す方法で作製されたセグメントチップ（従来品）について、研削試験を行った。試験条件を表１に示す。

図４に、試験後のセグメントチップの形状と寸法を示す。内層１３と外層１４との境界部における、摩耗による窪み１６の深さは、従来品では０．２ｍｍであったのに対して、発明品では０．０５ｍｍであった。また、隣り合う凸部１７同士の間隔Ｗは、従来品では１．０ｍｍであったのに対して、発明品では１．４ｍｍであった。このように、発明品では、セグメントチップの局所的な摩耗が低下することによって、研削によって生じる摩耗面がなだらかな形状となっている。

本発明は、セグメントチップの局所的な摩耗の発生を防止して、セグメントチップの安定的な摩耗形状を維持することができるセグメントチップの製造方法として利用することができ、加工精度を向上することが可能回転砥石として利用することができる。

回転砥石の形状を示す図である。 本発明のセグメントチップの製造方法を示す図である。 従来のセグメントチップの製造方法を示す図である。 試験後のセグメントチップの形状と寸法を示す図である。

符号の説明

１ 回転砥石
２ 基板
３ セグメントチップ
４ スリット
５ 穴
１１ 砥粒
１２ 結合材
１３ 内層
１４ 外層
１５ 境界面
１６ 窪み
１７ 凸部

Claims (3)

1. 砥粒と結合材とを焼結して形成されるセグメントチップの製造方法において、研削時に回転方向となる方向について傾斜面を有するように形成した内層と外層とを、回転方向に垂直な方向について内層の両側に外層が配置されるように接合して焼結することを特徴とするセグメントチップの製造方法。
2. セグメントチップの回転方向の長さに対する前記内層と外層の傾斜面の傾斜量を、砥粒の粒径より大きくしたことを特徴とする請求項１記載のセグメントチップの製造方法。
3. 請求項１または２記載のセグメントチップの製造方法によって製造されたセグメントチップを用いた回転砥石。

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