JP2006515807A - ダイアモンド工具 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明は、ダイアモンド粒子が、被削材の切削時後続するダイアモンド層によって被削材に形成される切削溝が先行するダイアモンド層によって被削材に形成された切削溝同士の間に形成されるよう配列されるダイアモンド工具において、上記ダイアモンド粒子は切削方向に平行で切削面と垂直に切断された断面上において該断面の上部頂点を連結する線または下部頂点を連結する線と一定の角度で傾斜するよう配列され、被削材の切削時ダイアモンド粒子が切削チップの切削面に一定の間隔で突出するダイアモンド工具。
Description
上記のように粉末冶金法により切削チップを製造する場合には微細なダイアモンド粒子と他の金属粉末とを混合、成型、焼結する過程において粒子の大きさ、 比重の差などによりダイアモンド粒子が金属結合剤中に均一に分布されず、図1に示したように粒子が過多に分布された切削面(3)を提供するか、または過少に分布された切削面(4)を提供するので偏析問題が生じてくる。上記のようにダイアモンド粒子が偏析し分布された場合には工具の切削性能がより劣るばかりでなく、工具寿命が低下する問題がある。
上記前方部のダイアモンド粒子層が上記後方部のダイアモンド粒子層間に位置する配列が切削方向から見て側面部に陰刻を与えることにより形成されるダイアモンド工具に関する。
上記ダイアモンド粒子は切削方向に平行で切削面と垂直に切断された断面において該断面の上部頂点を連結する線または下部頂点を連結する線と一定の角度で傾斜するように配列され、被削材の切削時ダイアモンド粒子が切削チップの切削面に一定の間隔で突出するようにするダイアモンド工具に関する。
上記切削チップにおいて陰刻のある部分中後方部にあるダイアモンド粒子層は前方部にあるダイアモンド粒子層の間に来るよう配列されなければならない。
上記陰刻が与えられる部分の深さと長さ及び個数は切削チップの大きさ、ダイアモンドの集中度、及びダイアモンドの粒子の大きさによって適切に変化され得る。
本発明の主な特徴は、上記のようにダイアモンド粒子が配置されたダイアモンド工具において、ダイアモンド粒子が、被削材の切削時切削チップの切削面に一定の間隔を置いて突出するよう切削方向に平行で切削面と垂直に切断された断面上において該断面の上部頂点を連結する線または下部頂点を連結する線と一定の角度で傾斜するよう配列されることにある。
ダイアモンド工具の関連論文によるとホールクリスタル:フラクチャードクリスタル:プルアウトホールの比率が4:4:2の場合が最も効率的な切削作業を行うことが報告されている。したがって、切削チップのダイアモンド粒子を好ましくは一定の傾斜角、より好ましくは5°以上の傾斜角を与えて配列することが、切削チップの切削面にホールクリスタル、フラクチャードクリスタル、プルアウトホールの適切な組合をもたらし切削作業上より効果的であろう。
(実施例1)
ダイアモンド粒子が切削面と垂直な切断面に板状で配列される際の傾斜角度による切削性能を比較するため、24個の切削チップを有する14 inchソーブレード(saw blade)を製作して切断試験を行い、その結果を下記表1に示した。
上記表1に示すように、本発明に符合する発明例(1)〜発明例(4)の場合が従来例及び比較例より切削及び寿命指数の性能が優れていることが分かり、とりわけ25°〜45°の傾斜角を有する発明例(2〜4)の場合に切削性能がより優れていることが分かる。
下記表2のように、3層でダイアモンドを規則的に配列した切削チップと2層でダイアモンドを規則的に配列した切削チップとを交互配列(3層×2層)したソーブレード(saw blade)(発明例5)、4層でダイアモンドを規則的に配列した切削チップと3層でダイアモンドを規則的に配列した切削チップとを交互配列(4層×3層)したソーブレード(発明例6)、図2のように3層でダイアモンドを規則的に配列した切削チップの両側に交互に陰刻を与え配列(3層)したソーブレード(発明例7)、及びダイアモンド粒子を配列せずランダムに混合してダイアモンド粒子を分布させたソーブレード(従来例)を製作した後、切削試験を行って切削性能と寿命性能を調査し、その結果を下記表2に示した。
上記実施例2における発明例(7)のソーブレードと従来例のソーブレードに対する切削回数による切削時間の様相を調査し、その結果を図27に示した。
ここで切削時間とは、切削作業時ソーブレードが1回切削するのにかかる時間である。1回の切削とは30cm長さの被削材を一定の深さで1回切削することを意味する。図27に示したように、発明例(7)のソーブレードが従来例のソーブレードより切削時間が短く、切削時間の傾向が安定しており、より均一な性能を示すことが分かる。
切削チップの側面部の早期磨耗防止のために上記実施例2の発明例(5)により3層×2層の交互配列を基本として下記表3のように金属結合剤にフィラー(filler)を添加して切削チップを製作した後切削試験を行い、その結果を下記表3に示した。この際、切削面と垂直に規則的に配列されたダイアモンド層の傾斜角は25°とした。ここで、フィラー(filler)材料としては切削を目的として中央部分に規則的に配列されたダイアモンドと同種のものを使用し、中央部分に規則的に配列されたダイアモンド集中度の5〜70%まで変化させた。
切削チップ側面部の早期磨耗評価は切削作業後セグメントの厚さ減少量により評価した。
切削チップの厚さ減少量は30mと60m切削作業後切削チップの初期厚さ3.2mmより減少した量を測定した。測定部位は24個のセグメント中任意のセグメントから90°ずつ離れて位置した4個のセグメントの平均値を測定して側面部の磨耗量を比較した。他の試験条件は実施例1と同じである。
3層でダイアモンドを規則的に配列した切削チップと2層でダイアモンドを規則的に配列した切削チップとを交互配列(3層×2層)したソーブレード(saw blade)(発明例 5)、 発明例(5)のソーブレードにダイアモンドがランダムに分布された切削チップを所々に含んだソーブレード、即ち3層切削チップ、 2層切削チップ、 無秩序配列された切削チップを交互配列(3層×2層×ランダム配列×ランダム配列)したソーブレード(saw blade)(発明例 13)、ランダムに混合してダイアモンド粒子を分布させたソーブレード(従来例)を製作した後、切削試験を行い切削性能と寿命性能を調査し、その結果を下記表4に示した。発明例らにおいて切削面と垂直に規則的に配列されたダイアモンド層の傾斜角は25°とした。
本実施例における工具は切削チップをレーザー溶接で14 インチコア(core)に24個付着して製作されたもので、切削試験は切込35mmでコンクリート切削試験を行った。使用した機械はEDCO(社)の14インチ・エンジン駆動型試験機5.5HPである。上記各ソーブレードの切削チップの大きさは長さ40mm、高さ8.2mm、厚さ3.2mmである。
101 ダイアモンド工具
21、22、111、112、121、122、131、132、133、141、161、171、181、182、切削チップ
105 ダイアモンド粒子
121a、121b、121c、122a、122b、122c、131a、131b、131c、132a、133a、141a、141b、141c、141d、141e、181a、181b、181c、182a、182b、211a、211b、211c、212a、212b、212c ダイアモンド粒子層
113、123、213 被削材
Claims (30)
- ダイアモンド粒子が単層または多層の板状に分布された多数個の切削チップを含み、上記ダイアモンド粒子層は被削材の切削時後続するダイアモンド層によって被削材に形成される切削溝が先行するダイアモンド層によって被削材に形成された切削溝間に形成されるよう配列されるダイアモンド工具において、
上記ダイアモンド粒子は切削方向に平行で切削面と垂直に切断された断面上において、該断面の上部頂点を連結する線または下部頂点を連結する線と一定の角度で傾斜するよう配列され、被削材の切削時ダイアモンド粒子が切削チップの切削面に一定の間隔を置いて突出するようにするダイアモンド工具。 - 上記傾斜角が5〜45°であることを特徴とする請求項1記載のダイアモンド工具。
- 上記傾斜角が15〜45°であることを特徴とする請求項2記載のダイアモンド工具。
- 先行する切削チップにはダイアモンド粒子がn層配列され、後続切削チップにはダイアモンド粒子がn’層配列され(この際n'≦n)、上記先行切削チップと後続切削チップは交互に配列され、且つ上記後続切削チップの各々のダイアモンド粒子層は上記先行切削チップのダイアモンド粒子層間に来るよう配列される請求項1ないし3中のいずれか一項に記載のダイアモンド工具。
- 各々の切削チップを2個以上の領域に区分して切削方向から見て前方部にはn層のダイアモンド粒子層が配列され、後方部にはn’層のダイアモンド粒子層が配列され(この際n'≦n)、且つ上記前方部の各々のダイアモンド粒子層は上記後方部のダイアモンド粒子層間に来るよう配列される請求項1ないし3中のいずれか一項に記載のダイアモンド工具。
- 上記前方部のダイアモンド粒子層が上記後方部のダイアモンド粒子層間に来るように、切削方向から見て側面部に陰刻を与えることにより配列される請求項5記載のダイアモンド工具。
- 上記先行する各ダイアモンド粒子層と粒子層の間隔は後続するダイアモンド粒子層の厚さより小さいか同じである請求項1ないし3中のいずれか一項に記載のダイアモンド工具。
- 上記先行する各ダイアモンド粒子層と粒子層の間隔は後続するダイアモンド粒子層の厚さより小さいか同じである請求項4記載のダイアモンド工具。
- 上記先行する各ダイアモンド粒子層と粒子層の間隔は後続するダイアモンド粒子層の厚さより小さいか同じである請求項5記載のダイアモンド工具。
- 上記先行する各ダイアモンド粒子層と粒子層の間隔は後続するダイアモンド粒子層の厚さより小さいか同じである請求項6記載のダイアモンド工具。
- ダイアモンド粒子が板状の層で配列された切削チップと共に、ダイアモンド粒子がランダムに分布された切削チップを単数または多数個含む請求項1ないし3中のいずれか一項に記載のダイアモンド工具。
- ダイアモンド粒子が板状の層で配列された切削チップと共に、ダイアモンド粒子がランダムに分布された切削チップを単数または多数個含む請求項4記載のダイアモンド工具。
- ダイアモンド粒子が板状の層で配列された切削チップと共に、ダイアモンド粒子がランダムに分布された切削チップを単数または多数個含む請求項5記載のダイアモンド工具。
- ダイアモンド粒子が板状の層で配列された切削チップと共に、ダイアモンド粒子がランダムに分布された切削チップを単数または多数個含む請求項6記載のダイアモンド工具。
- ダイアモンド粒子層が無い部位にフィラーが分布された請求項1ないし3中のいずれか一項に記載のダイアモンド工具。
- ダイアモンド粒子層が無い部位にフィラーが分布された請求項4記載のダイアモンド工具。
- ダイアモンド粒子層が無い部位にフィラーが分布された請求項5記載のダイアモンド工具。
- ダイアモンド粒子層が無い部位にフィラーが分布された請求項6記載のダイアモンド工具。
- ダイアモンド粒子層が無い部位にフィラーが分布された請求項7記載のダイアモンド工具。
- ダイアモンド粒子層が無い部位にフィラーが分布された請求項8ないし10中のいずれか一項に記載のダイアモンド工具。
- ダイアモンド粒子層が無い部位にフィラーが分布された請求項11記載のダイアモンド工具。
- ダイアモンド粒子層が無い部位にフィラーが分布された請求項12ないし14中のいずれか一項に記載のダイアモンド工具。
- フィラーがSiC、WC、BN、Al2O3及びダイアモンドで成る群から選択された1種または2種以上である請求項15記載のダイアモンド工具。
- フィラーがSiC、WC、BN、Al2O3及びダイアモンドからなる群から選択された1種または2種以上である請求項16ないし19中のいずれか一項に記載のダイアモンド工具。
- フィラーがSiC、WC、BN、Al2O3及びダイアモンドからなる群から選択された1種または2種以上である請求項20記載のダイアモンド工具。
- フィラーがSiC、WC、BN、Al2O3及びダイアモンドからなる群から選択された1種または2種以上である請求項21記載のダイアモンド工具。
- フィラーがSiC、WC、BN、Al2O3及びダイアモンドからなる群から選択された1種または2種以上である請求項22記載のダイアモンド工具。
- フィラーがダイアモンドでフィラーとして添加されたダイアモンドの集中度が切削を目的とするダイアモンドの集中度の10−60%程度である請求項23記載のダイアモンド工具。
- フィラーがダイアモンドでフィラーとして添加されたダイアモンドの集中度が切削を目的としてするダイアモンドの集中度の10−60%程度である請求項24記載のダイアモンド工具。
- フィラーがダイアモンドでフィラーとして添加されたダイアモンドの集中度が切削を目的とするダイアモンドの集中度の10−60%程度である請求項25ないし27中のいずれか一項に記載のダイアモンド工具。
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