JP2523075B2 - ダイヤモンド砥石及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、基台の周面にダイヤ
モンド砥粒層を一体に焼結したダイヤモンド砥石とその
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】切断加工等に使用されるダイヤモンド砥
石として、従来、図４に示すように基台１の外周に円筒
状のダイヤモンド砥粒層２を焼結し、両者を一体に成形
した砥石が知られている。また、図５及び図６に示すよ
うに、基台１の外周面に円弧状のダイヤモンド砥粒層２
を形成した異形のダイヤモンド砥石もある。

【０００３】図７は、上記従来のダイヤモンド砥石を製
造する製造方法を示したものである。図において、１０
は金型の外枠、１１は中子、１２は金型の上パンチ、１
３は下パンチであり、外枠１０と中子１１の間に、ダイ
ヤモンド砥粒を含んだ金属粉末が組込まれる。

【０００４】上記の金属粉末は、冷間でプレスされた
後、熱間でプレスされる。この熱間プレスには、加熱し
ながら圧力をかけるホットプレス法と、加熱後圧力をか
けるホットサイジング法とがあるが、このように熱間プ
レスされると、金型の外枠１０と中子１１の間で金属粉
末が焼結を起こし、ダイヤモンド砥粒を含んだ金属焼結
体（ダイヤモンド砥粒層２）になる。

【０００５】上記中子１１は、鋼等の金属やアルミニウ
ム合金、或いは銅合金などの非焼結材料で形成されてお
り、通常その表面に銅メッキを施し、ダイヤモンド砥粒
層２が焼結するとその砥粒層２と銅メッキを接着させて
一体化するようになっている。この砥粒層２と一体にな
った中子１１は、次に厚みを砥粒層２の厚みまで削り取
り、中央部に取付け孔等を設けて、図４に示すようなダ
イヤモンド砥石の基台１として使用する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
ダイヤモンド砥石とその製造方法において、図４におけ
るダイヤモンド砥粒層２の厚みＴが幅Ｘの１０倍を越え
た場合や、図５及び図６に示す異形の砥粒層では厚みＴ
が幅Ｘの５倍を越え、かつ砥粒層２の変形量Ｋが幅Ｘの
３倍を越えた場合には、金型の間でダイヤモンド砥粒層
２の中央部が十分に加圧されず、焼結不足を起こす問題
がある。

【０００７】これは、上下のパンチ１２、１３によって
ダイヤモンド砥粒を含んだ金属粉を加圧した際に金属粉
と外枠１０及び中子１１の表面との間に生じる摩擦力に
原因がある。

【０００８】すなわち、砥粒層２の長さＴが幅Ｘに比べ
て大きくなると、それに比例して上記摩擦力が著しく大
きくなり、上下パンチ１２、１３の加圧力が砥粒層２の
中央部分に十分に伝わらない現象が生じる。この場合、
砥粒層２は、パンチ１２、１３の加圧位置に近い両端部
は十分に焼結されるが、中央部分は、加圧不足となって
焼結不十分になり、気孔が多く密度の低い層となる。し
たがって、従来幅に対して砥粒層の長さの比率が大きい
ダイヤモンド砥石では、均質なダイヤモンド砥粒層２と
形成することが難しく、砥石も、安定した加工性能が得
られない欠点があった。

【０００９】そこで、この発明は、ダイヤモンド砥粒層
の長さと幅の比率に関係なく、確実に均質な砥粒層を形
成することができるダイヤモンド砥石とその製造方法を
提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明のダイヤモンド砥石は、ダイヤモンド砥粒
層が焼結される基台を、２枚の金属板と、その間に挾み
込まれる焼結体とから形成し、その焼結体は前記ダイヤ
モンド砥粒層と同時に焼結されて一体となったものであ
る構成としたのである。

【００１１】また、この発明の製造方法は、金型の中子
を、２枚の金属板と、その間に挾み込まれる焼結材料と
で形成し、この中子と外枠の間でダイヤモンド砥粒層を
熱間プレスし、その後、上記中子及びダイヤモンド砥粒
層をともに熱間プレスして、 砥粒層及び中子内の焼結材
料を焼結する構成としたのである。

【００１２】なお、上記の製造方法において、中子の金
属板のダイヤモンド砥粒層及び焼結材料に接合する表面
に金属メッキを施し、ダイヤモンド砥粒層及び中子の焼
結材料を焼結によって上記金属メッキに接着する材料で
形成するのがよい。

【００１３】

【作用】上記構成のダイヤモンド砥石は、金属板間に焼
結体があり、その焼結体がダイヤモンド砥粒層と同時に
焼結されたものであるため、ダイヤモンド砥粒層と焼結
体は強固に一体化したものとなっているうえに、焼結体
の焼結に基づく収縮によって、焼結体とダイヤモンド砥
粒層の連結部となるダイヤモンド砥粒層の幅方向中程も
十分に加圧された焼結層となっている。

【００１４】また、ダイヤモンド砥石の製造方法におい
ては、中子（基台）と外枠の間でダイヤモンド砥粒層を
熱間プレスし、その後、中子とダイヤモンド砥粒層を共
に熱間プレスすると、中子の内部の焼結材料が焼結を起
こし、体積が収縮する。このため、中子がプレス方向に
収縮し、中子（基台）に加わるプレス力がダイヤモンド
砥粒層全体に均一に伝えられる。

【００１５】

【実施例】図１は、実施例のダイヤモンド砥石を示して
いる。図において１は、ダイヤモンド砥石の基台となる
円板状に形成された基板であり、この基板１は、２つの
金属材（金属板）３、４と、その間に挾み込まれる金属
焼結体５とから形成されている。上記基板１の外周面に
は、円筒状のダイヤモンド砥粒層２が前記金属焼結体５
と同時に焼結され、一体に接合されている。

【００１６】一方、図２及び図３は、上記のダイヤモン
ド砥石を形成するための製造方法を示している。図２に
示すように、金型の中子１１は、２つに分割される金属
板１４、１５と、その金属板１４、１５の間に挾み込ま
れる圧粉体１６とから構成される。

【００１７】上記の金属板１４、１５は、ダイヤモンド
砥粒層２と接合する外周面と、圧粉体１６に接合する内
面とに、それぞれ銅メッキが施されている。

【００１８】また、圧粉体１６は、気孔率が４０％〜６
０％の範囲にあり、熱間でプレスすると焼結を起こして
収縮すると共に、銅メッキを施された金属板１４、１５
の表面に接着する性質をもつ金属粉末で形成される。こ
れには、例えば、銅粉やブロンズの粉末を冷間プレスし
たものが使用される。

【００１９】一方、上記中子１１と外枠１０との間に挿
入される上下のパンチ１２、１３は、それぞれの後端部
が、図示しない駆動手段の駆動によって接近離反する加
圧板１７、１８に連結されており、その加圧板１７、１
８によって接近離反して熱間プレスを行なうようになっ
ている。また、図２に示すように上下パンチ１２、１３
による熱間プレスが行われる以前は、各加圧板１７、１
８と中子１１の金属板１４、１５との間に、それぞれ所
定のすき間１９、１９が形成されている。

【００２０】また、外枠１０と中子１１の間に組込まれ
るダイヤモンド砥粒層２は、ダイヤモンド砥粒を含んだ
金属粉末によりリング状に装入して形成される。その金
属粉末の成分は、焼結によって金属板１４、１５の銅メ
ッキと接着する材料が使用され、例えば銅や錫、コバル
ト等を主体としたメタルボンド材が使用される。

【００２１】上記の構成で成る金型においては、炉中に
金型を入れて加熱し、その状態で各加圧板１７、１８を
駆動して互いに接近させると、初めに上下パンチ１２、
１３に圧力がかかり、ダイヤモンド砥粒層２の両端部の
焼結が進行する。

【００２２】次に、上下パンチ１２、１３の後端部が図
３に示すように中子１１と同じ高さになり、加圧板１
７、１８が金属板１４、１５に接触すると、加圧板１
７、１８から中子１１にプレス力が加わる。

【００２３】このプレス力と加熱により、中子１１内部
の圧粉体１６の焼結が進行し、圧粉体１６の体積が収縮
する。このため、中子１１がプレス方向に次第に収縮
し、加圧板１７、１８のプレス力が直接ダイヤモンド砥
粒層２の全体に作用することになり、砥粒層２の中央部
分の焼結が促進される。これにより、ダイヤモンド砥粒
層２の焼結が砥粒層全体にわたってほぼ一様に進行し、
均質な砥粒層２が形成される。

【００２４】また、上記の圧粉体１６の焼結と砥粒層２
の焼結によって両者１６、２の一体化が進行すると共
に、ダイヤモンド砥粒層２と圧粉体１６が金属板１４、
１５表面の銅メッキに接着し、前記圧粉体１６と砥粒層
２の一体化と相俟って中子１１と砥粒層２が強固に一体
化される。

【００２５】このように砥粒層２と一体化した中子１１
は、図１に示すように厚みを砥粒層２と同じ厚みに形成
し、また中央部に取付け孔６を設けて、ダイヤモンド砥
石の基板１として形成する。

【００２６】なお、上記の実施例では、ダイヤモンド砥
粒層２がストレートな円筒形をした砥石について説明し
たが、図５及び図６に示すように砥粒層２が円弧状をし
た異形のダイヤモンド砥石にも本発明を同様に実施する
ことができる。

【００２７】また、中子１１の間に単層の圧粉体１６を
挾み込むようにしたが、多層の圧粉体を複数の金属板の
間に積層して挾み込むようにしてもよい。

【００２８】＜実験例＞ 中子１１の金属板１４、１５をＳ２５Ｃで形成し、その
表面に厚み１０μｍの銅メッキを施し、その金属板１
４、１５の間に、＃３２５メッシュの銅粉を冷間プレス
した圧粉体１６を挿入した。

【００２９】また、ダイヤモンド砥粒層２は、銅８０
％、錫２０％の粉末に、粒度１００のダイヤモンド砥粒
６％を混合し、その粉末を冷間プレスして形成した。

【００３０】金型は、外枠１０の内径を１００mm、中子
１１の外径を９４mmとし、ダイヤモンド砥粒層２の幅Ｘ
を３mmとした。また、中子１１は、各金属板１４、１５
の厚みをそれぞれ３０mmに、圧粉体１６の厚みを熱間プ
レス前の状態で３０mmに形成し、中子１１全体として９
０mmの厚みに形成した。

【００３１】上記の諸元において、先ず、加圧板１７、
１８により上下パンチ１２、１３に３００kgの圧力を加
え、温度７００℃の炉中にてダイヤモンド砥粒層２を４
５分間熱間プレスした。

【００３２】次に、２５ton の圧力を中子１１と上下パ
ンチ１２、１３に加えて３０分間熱間プレスし、中子１
１の厚みが７５mmになるまで圧縮し、ダイヤモンド砥粒
層２の厚み３mmの焼結体を得た。

【００３３】上記のように形成したダイヤモンド砥石を
金型の外枠１０から取外し、ダイヤモンド砥粒層２の両
端部と中央部分を切断して顕微鏡観察等をした。その結
果、砥粒層２の各部分において気孔が極めて少なく、均
一な砥粒層が観察された。

【００３４】

【効果】この発明に係るダイヤモンド砥石は、以上のよ
うに構成し、基台内の焼結体とダイヤモンド砥粒層を一
体化し、かつその砥粒層の幅方向中程も十分に加圧され
て焼結したものとしたので、ダイヤモンド砥粒層は長さ
と幅の比率に関係なく、その全域に亘って均質なもので
あって、安定した加工性能を得ることができる。

【００３５】また、この発明に係るダイヤモンド砥石の
製造方法にあっては、熱間プレスによってダイヤモンド
砥粒層と共に中子を収縮させ、プレス力がダイヤモンド
砥粒層全体に加わるようにしたので、砥粒層全体に均一
な圧力が加わって一様に焼結を進行させることができ、
長さと幅の比率に関係なく均質なダイヤモンド砥粒層を
形成できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のダイヤモンド砥石を示す断面図

【図２】実施例の製造工程を示す断面図

【図３】図２の作用状態を示す断面図

【図４】従来のダイヤモンド砥石を示す断面図

【図５】他の従来例を示す断面図

【図６】他の従来例を示す断面図

【図７】従来の製造工程を示す断面図

【符号の説明】

１ 基板 ２ ダイヤモンド砥粒層 ３、４ 金属材 ５ 金属焼結体 １０ 外枠 １１ 中子 １２ 上パンチ １３ 下パンチ １４、１５ 金属板 １６ 圧粉体 １７、１８ 加圧板

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基台１の周面にダイヤモンド砥粒層２を
   焼結して両者を一体化したダイヤモンド砥石において、 上記基台１を、２枚の金属板３、４と、その間に挾み込
   まれる焼結体５とから形成し、その焼結体５は上記ダイ
   ヤモンド砥粒層２と同時に焼結されて一体となったもの
   であることを特徴とするダイヤモンド砥石。
2. 【請求項２】 請求項１記載のダイヤモンド砥石を製造
   するに際し、金型の外枠１０と上記基台１となる中子１
   １の間でダイヤモンド砥粒層２を加圧し、そのダイヤモ
   ンド砥粒層２を中子１１の周面に一体に焼結するダイヤ
   モンド砥石の製造方法において、 上記中子１１を、２枚の金属板１４、１５と、その間に
   挾み込まれる焼結材料１６とで形成し、この中子１１と
   上記外枠１０の間でダイヤモンド砥粒層２を熱間プレス
   し、その後、上記中子１１及びダイヤモンド砥粒層２を
   ともに熱間プレスして、砥粒層及び中子１１内の焼結材
   料１６を焼結することを特徴とするダイヤモンド砥石の
   製造方法。
3. 【請求項３】 上記中子１１の両金属板１４、１５の上
   記ダイヤモンド砥粒層２及び焼結材料１６と接合する表
   面に金属メッキを施し、上記ダイヤモンド砥粒層２及び
   中子１１の焼結材料１６を、焼結によって上記金属メッ
   キに接着する材料で形成したことを特徴とする請求項２
   に記載のダイヤモンド砥石の製造方法。