JP2007167992A - 切削工具 - Google Patents

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剛 川原
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Abstract

【課題】優れた切れ味を備えつつ長寿命化を図った切削工具を提供する。
【解決手段】並設された複数の砥粒層2を被削体に切り込ませて被削体の切削に供される切削工具Bに対し、砥粒層2として、高耐摩耗性砥粒層2aと、この高耐摩耗性砥粒層2aよりも耐摩耗性の低い低耐摩耗性砥粒層2bとを備え、高耐摩耗性砥粒層2aと低耐摩耗性砥粒層2bとを並設方向に略規則的に配設する。また、高耐摩耗性砥粒層2aと低耐摩耗性砥粒層2bを、それぞれの砥粒の粒度と集中度を略同一とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、例えばコンクリートなどの被削体の切削に用いられるブレードなどの切削工具に関する。
従来、例えばコンクリートなどの被削体の切断には、ダイヤモンドブレード(ブレード)などの切削工具が使用されている(例えば、特許文献1参照)。この種の切削工具において、例えばブレードAは、図5及び図6に示すように、略円板状に形成された例えば鋼製の基板1と、基板1の外周縁1aに沿って円弧状に固着された複数の砥粒層(セグメントチップ)2とから構成され、セグメントチップ2の厚さT1が基板1の厚さT2よりも大きく形成されている。また、基板1の外周縁1a側には、その周方向に一定間隔で基板1の径方向内側に向けて切り欠かれた複数のスリット3が形成され、隣り合うスリット3で画成された各外周片1bの径方向外側を向く外周縁1aにそれぞれセグメントチップ2が固着されて、複数のセグメントチップ2が周方向に並設されている。ちなみに、このスリット3は、切削時に供給される水などのクーラントを被削体とセグメントチップ2との接触部分に供給し、また、切削屑を外部に排出するためのものとされている。
このように構成されたブレードAは、基板1の中央軸心O1に穿孔された中心孔1cに切削装置の回転軸が嵌合され、回転軸を介して軸線O1回りに高速回転されつつセグメントチップ2が被削体に切り込まれて、被削体の切削に使用される。また、この種のブレードAでは、セグメントチップ2が基板1よりも大きな厚さで形成されていることにより、被削体の切削に供されるセグメントチップ2のみを被削体に直接接触させることができ、切削抵抗を極力小さくした状態で切削を行なうことが可能とされる。
特開平6−246640号公報
しかしながら、上記のようなブレード(切削工具)Aにおいては、スリット3で画成されたそれぞれの外周片1bに固着される砥粒層2が、例えばダイヤモンドなどの砥粒の粒度や集中度を同一としつつ同一の結合材で焼結されて、同一の硬度を具備するように形成されている。このため、硬度が小さい砥粒層(低耐摩耗性砥粒層)2を備えた場合には、切削時に結合材が摩耗されて順次新たな砥粒が露出されることによりブレードAを切れ味に優れたものにできる一方で、切削能力が低下していない砥粒が結合材の摩耗に伴って脱落しやすく、ブレードAの寿命が短くなるという側面を有していた。これに対して、硬度の大きい砥粒層(高耐摩耗性砥粒層)2を備えた場合には、結合材が摩耗しにくくブレードAの寿命を長くすることができる一方で、新たな砥粒が露出しにくくなって、低耐摩耗性砥粒層2を備えた場合と比べ切れ味に劣るという問題があった。
本発明は、上記事情を鑑み、優れた切れ味を備えつつ長寿命化を図った切削工具を提供することを目的とする。
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明の切削工具は、並設された複数の砥粒層を被削体に切り込ませて該被削体の切削に供される切削工具において、前記砥粒層として、高耐摩耗性砥粒層と、該高耐摩耗性砥粒層よりも耐摩耗性の低い低耐摩耗性砥粒層とが具備されていることを特徴とする。
また、本発明の切削工具においては、前記高耐摩耗性砥粒層と前記低耐摩耗性砥粒層とが、並設方向に略規則的に配設されていることが望ましい。
さらに、本発明の切削工具においては、前記高耐摩耗性砥粒層と前記低耐摩耗性砥粒層の砥粒の粒度と集中度が略同一とされていてもよい。
また、本発明の切削工具においては、前記高耐摩耗性砥粒層の硬度がHRCで20から45の範囲とされ、前記低耐摩耗性砥粒層の硬度がHRCで10から35の範囲とされていることが望ましい。
さらに、本発明の切削工具においては、前記切削工具が、略円板状に形成された基板の外周側に径方向内側に向けて形成された複数のスリットを備えるとともに、隣り合う前記スリットにより画成され周方向に並ぶ各外周片の外周縁に前記砥粒層を備えたブレードである場合には、前記各外周片に、それぞれ前記高耐摩耗性砥粒層と前記低耐摩耗性砥粒層のどちらか一方が設けられて、前記高耐摩耗性砥粒層と前記低耐摩耗性砥粒層が前記周方向に並設されていればよい。
本発明の切削工具によれば、並設された複数の砥粒層として、高耐摩耗性砥粒層と低耐摩耗性砥粒層とが具備されていることによって、低耐摩耗性砥粒層で切削工具の切れ味を優れたものにしつつ、切削時に低耐摩耗性砥粒層と並設された高耐摩耗性砥粒層で低耐摩耗性砥粒層の結合材の摩耗を適度に抑制することができ、切削能力が低下していない状態の砥粒が脱落することを抑制できる。これにより、適度な切れ味と長寿命の特性をバランスよく切削工具に付与することが可能とされる。
また、本発明の切削工具においては、高耐摩耗性砥粒層と低耐摩耗性砥粒層とが並設方向に略規則的に配置されていることによって、切削工具の砥粒層の並設方向全体に渡って適度な切れ味を維持しつつ低耐摩耗性砥粒層の摩耗を抑制し、確実に切削工具の長寿命化を図ることが可能とされる。
さらに、本発明の切削工具においては、高耐摩耗性砥粒層と低耐摩耗性砥粒層の砥粒の粒度と集中度を略同一にすることによって、例えば一方の砥粒層が他方の砥粒層に対して破損しやすくなることを防止でき、適度な切れ味と長寿命のバランスが損失されることを防止できる。これにより、より確実に上記の効果を得ることが可能とされる。
また、本発明の切削工具においては、高耐摩耗性砥粒層の硬度がHRCで20から45の範囲とされ、低耐摩耗性砥粒層の硬度がHRCで10から35の範囲とされていることによって、上記効果を確実に得ることが可能とされる。
さらに、本発明の切削工具において、切削工具がブレードである場合には、各外周片にそれぞれ高耐摩耗性砥粒層と低耐摩耗性砥粒層のどちらか一方を設けることによって、すなわち、ブレードの周方向に並設された外周片の一部に高耐摩耗性砥粒層が、残りの外周片に低耐摩耗性砥粒層が設けられていることによって、低耐摩耗性砥粒層でブレードの切れ味を優れたものにしつつ、切削時に低耐摩耗性砥粒層のブレード回転方向上流側に設けられた高耐摩耗性砥粒層で低耐摩耗性砥粒層の結合材の摩耗を適度に抑制することができ、切削能力が低下していない状態の砥粒が脱落することを抑制できる。これにより、適度な切れ味と長寿命の特性をバランスよくブレードに付与することが可能とされる。
また、本発明の切削工具において、切削工具がブレードである場合には、高耐摩耗性砥粒層と低耐摩耗性砥粒層とを周方向に略規則的に並設することによって、ブレードの周方向全体に渡って適度な切れ味を維持しつつ低耐摩耗性砥粒層の摩耗を抑制し、確実にブレードの長寿命化を図ることが可能とされる。
以下、図1から図4を参照し、本発明の一実施形態に係る切削工具について説明する。本実施形態は、例えばコンクリート舗装面やコンクリート構造物などの被削体の切断や切削に用いられるブレード(切削工具)に関するものである。
本実施形態のブレードBは、図1から図4に示すように、略円板状に形成された例えば鋼製の基板1と、この基板1の外周縁1aに沿って備えられたセグメントチップ(砥粒層)2とを備えて構成されている。
基板1には、中央軸心O1に、例えば道路カッタなどの図示せぬ切削装置の回転軸が嵌合される中心孔1cが設けられているとともに、外周縁1aから基板1の径方向内側に向けて切り欠かれた複数のスリット3が設けられている。このスリット3は、周方向に一定間隔で形成されているとともに、内側端部が拡径された円形孔3aとされており、水などのクーラントが径方向内側から外側に流れるウォーターウェイとされている。また、基板1の隣り合うスリット3により径方向外側に向けて突出状態で画成される部分が外周片1bとされている。
セグメントチップ2は、例えばNi(ニッケル)やCo(コバルト)などの金属または合金からなる金属結合材(結合材)中にダイヤモンドまたはCBN(立方晶窒化ホウ素)などの超砥粒が分散されて固着されたものである。また、本実施形態のセグメントチップ2は、その硬度がHRC(ロックウェル硬さ)で20〜45の範囲とされた高耐摩耗性砥粒層2aと、硬度がHRCで10〜35の範囲とされた低耐摩耗性砥粒層2bとに区分され、周方向に2つの外周片1bおきに配された6つの外周片1bには低耐摩耗性砥粒層2bが設けられ、その他の外周片1bには高耐摩耗性砥粒層2aが設けられている。これにより、本実施形態のブレードBには、高耐摩耗性砥粒層2aと低耐摩耗性砥粒層2bとが周方向に略規則的に並設されて備えられている。また、これら高耐摩耗性砥粒層2aと低耐摩耗性砥粒層2bは、ともに超砥粒の粒度及び集中度を同一としつつ結合材の違いによってその硬度が異なるものとされ、高耐摩耗性砥粒層2aは、低耐摩耗性砥粒層2bよりも耐摩耗性に優れたものとされている。さらに、これら高耐摩耗性砥粒層2aと低耐摩耗性砥粒層2bは、ともに各外周片1bの基板1の径方向外側を向く外周縁1aに沿って円弧状を呈する所定幅Hで形成されており、基板1の厚さT1よりも大きな厚さT2で形成されて、例えばろう付によって外周縁1aに固着されている。
ついで、上記の構成からなるブレードBを用いて被削体を切削する方法について説明し、高耐摩耗性砥粒層2aと低耐摩耗性砥粒層2bを具備する本実施形態のブレード(切削工具)Bの作用及び効果について説明する。
はじめに、基板1に形成された中心孔1cを、例えば道路カッタなどの図示せぬ切削装置の回転軸に嵌合させて、切削装置にブレードBを装着する。そして、この切削装置を駆動するとともに回転軸を所定の回転数で回転させて、ブレードBを所定の周速でT方向に回転させる。この段階で、図示せぬ被削体にブレードBの外周縁(セグメントチップ2の外周縁2c)を切り込ませて被削体を切削する。
本実施形態においては、ブレードBに高耐摩耗性砥粒層2aと低耐摩耗性砥粒層2bとが備えられ、被削体の切削時に、ブレードBの回転とともに順次これら高耐摩耗性砥粒層2aと低耐摩耗性砥粒層2bとが被削体に切り込まれてゆくことになる。そして、このとき、高耐摩耗性砥粒層2aは、その硬度が大きく形成されて耐摩耗性に優れるものとされているため、低耐摩耗性砥粒層2bと比較して結合材の摩耗が生じにくいものとされている。この一方で、摩耗されにくい高耐摩耗性砥粒層2aに挟まれる形で配設され、高耐摩耗性砥粒層2aよりもその硬度が小さく形成された低耐摩耗性砥粒層2bは、被削体に切り込まれるとともに結合材が摩耗され、これに伴い露出する砥粒によってブレードBの切れ味を優れたものにしている。また、このブレードBの切れ味を左右する低耐摩耗性砥粒層2bは、摩耗されにくい高耐摩耗性砥粒層2aに挟まれ、ブレードBの回転方向T上流側の近傍に高耐摩耗性砥粒層2aが設けられていることで、被削体の切削時に結合材が急激に摩耗されることがないものとされる。これにより、低耐摩耗性砥粒層2bの被削体の切削に供される砥粒が、その切削能力が低下していない状態で結合材から脱落することがないものとされる。よって、本実施形態のブレードBにおいては、低耐摩耗性砥粒層2bの砥粒がその切削能力をほぼ使い切った時点で結合材から脱落してゆくように、適度な早さで結合材を摩耗させることができ、ブレードBの切れ味を優れた状態としつつ、セグメントチップ2の摩耗を抑制して、確実にセグメントチップ2、ひいてはブレードBを寿命まで使用することが可能とされる。
したがって、本実施形態のブレードBにおいては、セグメントチップ2としてその摩耗性が異なる高耐摩耗性砥粒層2aと低耐摩耗性砥粒層2bとを周方向に略規則的に並設して備えることによって、優れた切れ味を備えつつ、ブレードBの長寿命化を図ることが可能とされる。すなわち、ブレードBに適度な切れ味と長寿命の特性をバランスよく付与することが可能とされる。
なお、本発明は、上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、周方向に2つの高耐摩耗性砥粒層2aが周方向に並設されて、2つずつの高耐摩耗性砥粒層2aの間に1つの低耐摩耗性砥粒層2bが設けられているものとしたが、例えば高耐摩耗性砥粒層2aと低耐摩耗性砥粒層2bが交互に配置されていたり、低耐摩耗性砥粒層2bが隣り合うように配設されていていてもよいものである。また、高耐摩耗性砥粒層2aと低耐摩耗性砥粒層2bは、必ずしも周方向に規則的に配設されていなくてもよいものである。
さらに、本実施形態では、高耐摩耗性砥粒層2aと低耐摩耗性砥粒層2bがダイヤモンドまたはCBNの砥粒を備えて構成されているものとしたが、例えば砥粒がSiC(炭化珪素)などであってもよいものである。
また、本実施形態においては、切削工具がブレードであるものとして説明を行ったが、本発明の切削工具はブレードに限定されるものではなく、例えば、円筒状の工具本体の先端に、工具本体の軸線方向外側に向けて突出させつつ周方向に並設されて固着された複数の砥粒層を備えるインプリビットや、ワイヤーロープに所定の間隔をあけつつワイヤーロープの軸線に沿って固着されて並設された複数の砥粒層を備えるワイヤーソーなどの切削工具に、本発明が適用されてもよいものである。
以下に本発明の実施例を具体的に説明する。但し、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
本実施例は、ダイヤモンド砥粒の粒度及び集中度が同一とされ、結合材を変えることによってその硬度が異なるように形成された高耐摩耗性砥粒層2a及び低耐摩耗性砥粒層2bを鋼製の基板(外周片1b)1の外周縁1aに備えた本発明の切削工具に係るブレードと、高耐摩耗性砥粒層2aのみを備えたブレードと、低耐摩耗性砥粒層2bのみを備えたブレードとを用いて、それぞれコンクリート構造物を切削した際の切れ味及び寿命を比較し、高耐摩耗性砥粒層2aと低耐摩耗性砥粒層2bとを併せて備えることの優位性を明らかにするものである。ここで、本実施例では、Case1を高耐摩耗性砥粒層2aのみを備えたブレードとし、Case2を低耐摩耗性砥粒層2bのみを備えたブレードとしている。そして、Case3が、周方向に並設された各外周片1bに対して、周方向に交互に高耐摩耗性砥粒層2aと低耐摩耗性砥粒層2bとが配設された本発明に係るブレードとされている。
はじめに、使用した各ブレードに具備される高耐摩耗性砥粒層2aと低耐摩耗性砥粒層2bについて説明する。
本実施例の高耐摩耗性砥粒層2aは、液相焼結によって形成されるとともに、固相体を合金として形成されたものである。そして、この高耐摩耗性砥粒層2aのダイヤモンド砥粒を結合する結合材は、その成分がFe(鉄)−Co(コバルト)−Ag(銀)−Cu(銅)−Sn(錫)とされ、理論比重が8.507g/cmとされている。また、この結合材は、硬度がHRC(ロックウェル硬さ)で28とされ、3点曲げによる抗折力(超硬工具協会規格CIS 026、JIS R 1601)が130kg/mmとされている。
一方、低耐摩耗性砥粒層2bは、高耐摩耗性砥粒層2aと同じく液相焼結によって形成されたものであるのに対して、液相体を合金として形成されたものであり、結合材は、その成分がFeCo−AgCuとされ、理論比重が8.572g/cmとされている。また、この結合材は、硬度がHRCで13とされ、抗折力が110kg/mmとされている。これにより、低耐摩耗性砥粒層2bは、高耐摩耗性砥粒層2aよりも硬度が小さく、耐摩耗性が低いものとされている。
ついで、評価方法について説明する。
本実施例では、上記のように構成された高耐摩耗性砥粒層2aと(または)低耐摩耗性砥粒層2bを備えたCase1からCase3のブレードを用いてコンクリート構造物の切削を行い、本発明のCase3の切れ味及び寿命を基準として、Case1とCase2のそれぞれの切れ味及び寿命を相対比較して評価を行なっている。すなわち、同一性状のコンクリート構造物をCase1、Case2、Case3のブレードでそれぞれ切削し、Case3の切れ味及び寿命を100とした場合のCase1とCase2のブレードの切れ味及び寿命の相対値を比較することで評価を行なっている。
ついで、試験結果を表1に示す。
この結果、本発明の高耐摩耗性砥粒層2aと低耐摩耗性砥粒層2bとを周方向に交互に設けたCase3のブレードに対して、高耐摩耗性砥粒層2aのみを備えたCase1のブレードでは、寿命が同等である一方で、切れ味は54と半分程度の性能であることが確認された。また、低耐摩耗性砥粒層2bのみを備えたCase2のブレードでは、Case3のブレードに対して、切れ味が同等である一方で、その寿命が30とされ著しく耐久性に劣る結果となった。
Figure 2007167992
この結果から、高耐摩耗性砥粒層2aと低耐摩耗性砥粒層2bを併せて備えることにより、高耐摩耗性砥粒層2aのみを備えたブレードと同等の寿命を備え、かつ低耐摩耗性砥粒層2bのみを備えたブレードと同等の切れ味を備えることが可能とされ、ブレードに適度な切れ味と長寿命の特性をバランスよく付与できることが実証された。
本発明の一実施形態として示したブレードの正面図である。 図1のY−Y線矢視図である。 図1に示したブレードのセグメントチップを拡大した図である。 図3のY−Y線矢視図である。 一例として示した従来のブレードの正面図である。 図5のX−X線矢視図である。
符号の説明
1 基板
1a 外周縁
1b 外周片
1c 中心孔
2 セグメントチップ(砥粒層)
2a 高耐摩耗性砥粒層
2b 低耐摩耗性砥粒層
2c 外周縁
3 スリット
A ブレード(切削工具)
B ブレード(切削工具)
O1 軸線
T1 基板の厚さ
T2 セグメントチップの厚さ
T 回転方向

Claims (5)

  1. 並設された複数の砥粒層を被削体に切り込ませて該被削体の切削に供される切削工具において、
    前記砥粒層として、高耐摩耗性砥粒層と、該高耐摩耗性砥粒層よりも耐摩耗性の低い低耐摩耗性砥粒層とが具備されていることを特徴とする切削工具。
  2. 請求項1記載の切削工具において、
    前記高耐摩耗性砥粒層と前記低耐摩耗性砥粒層とが、並設方向に略規則的に配設されていることを特徴とする切削工具。
  3. 請求項1または請求項2に記載の切削工具において、
    前記高耐摩耗性砥粒層と前記低耐摩耗性砥粒層の砥粒の粒度と集中度が略同一とされていることを特徴とする切削工具。
  4. 請求項1から請求項3のいずれかに記載の切削工具において、
    前記高耐摩耗性砥粒層の硬度がHRCで20から45の範囲とされ、前記低耐摩耗性砥粒層の硬度がHRCで10から35の範囲とされていることを特徴とする切削工具。
  5. 請求項1から請求項4のいずれかに記載の切削工具において、
    前記切削工具が、略円板状に形成された基板の外周側に径方向内側に向けて形成された複数のスリットを備えるとともに、隣り合う前記スリットにより画成され周方向に並ぶ各外周片の外周縁に前記砥粒層を備えたブレードとされ、前記各外周片に、それぞれ前記高耐摩耗性砥粒層と前記低耐摩耗性砥粒層のどちらか一方が設けられて、前記高耐摩耗性砥粒層と前記低耐摩耗性砥粒層が前記周方向に並設されていることを特徴とする切削工具。

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009101436A (ja) * 2007-10-22 2009-05-14 Nitolex Honsha:Kk 研削砥石
JP2016209993A (ja) * 2015-05-08 2016-12-15 サンーゴバン アブレイシブズ,インコーポレイティド 層状セグメントを有する切断物品
WO2019202059A1 (de) * 2018-04-20 2019-10-24 Rhodius Schleifwerkzeuge Gmbh & Co. Kg Abrasive scheibe für handgeführte werkzeugmaschinen mit unterschiedlichen arbeitsbereichen, verfahren zur herstellung davon und granulatdruker

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