JP3048065B2 - 改良されたセグメント式切削工具 - Google Patents

改良されたセグメント式切削工具

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JP3048065B2
JP3048065B2 JP8520452A JP52045296A JP3048065B2 JP 3048065 B2 JP3048065 B2 JP 3048065B2 JP 8520452 A JP8520452 A JP 8520452A JP 52045296 A JP52045296 A JP 52045296A JP 3048065 B2 JP3048065 B2 JP 3048065B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、セグメント化された切削工具に関する。こ
のような工具は、ボデー部材、及びこのボデー部材に取
り付けられた、切削を行う研磨材構成部分を有する多数
のセグメントを具備している。本発明が関連している最
も一般的な切削工具は、コアバイト、ダイヤモンド鋸刃
及びセグメントホイールである。本発明は、切削作用
が、ボデー部材に接合されたセグメントによって行われ
るようなあらゆる工具に利用することができる。
コアバイトは、岩層又はコンクリート部材のような、
非常に硬質の材料を穿孔するために使用される。このバ
イトは、ドリルのアタッチメントの一端で適合され、か
つ切削機能を果たす円筒の反対端に環状のリムの周りに
配置された多数の間隔があいたセグメントを有してい
る、円筒形のボデー部材を具備している。
セグメントホイール及びダイヤモンド鋸刃は、切削手
段を提供するために、ディスクの外周に固定され、かつ
間隔をおいて配置された、多数のセグメントを備えた、
金属ディスクを具備している。
これらのセグメントは、金属結合剤中に分散された研
磨材粒子を有し、かつこれらのセグメントは、該ボデー
部材に溶接によって接合されていることが最も多い。通
常これらのセグメントは、該ボデー部材に溶接された一
本の長辺を有する、基本的に長方形の形状である。コア
バイトにおいて、この“長方形のセグメント”は、その
長手方向に曲げられていて、この長辺が、それが接合さ
れた円筒形のボデー部材の環状の縁と一致するようにな
っている。従って、これらのセグメントは、ボデー部材
から、それらの幅の分だけ突き出ている。これらのセグ
メントの厚さは、通常、それらが接合しているボデー部
材の縁の厚さと同じか、もしくはわずかに大きい。
セグメントホイール又はダイヤモンド鋸においても、
長方形のセグメントが、同様に曲げられているが、この
場合、該セグメントの長辺が、それが接合されるべきデ
ィスクのリムの曲率と一致するように、曲げられてい
る。
セグメントが接合されたボデー部材の縁の周りのセグ
メントの数及びそれらの間隔は、ボデー部材の寸法及び
用途に応じて、多少変動することができる。しかし一般
には、直径約50mm〜500cmのコアドリルバイトについて
は、約２個から数百個までのセグメントを使用すること
ができる。直径がより小さい又はより大きいドリルバイ
トでは、それぞれ、より少ない又はより多いセグメント
を使用することができる。セグメントホイールは、ホイ
ールの直径に応じて、約８個から数百個までのセグメン
トを有することができる。このようなホイールは、一般
に、直径が約10cm以上である。
前述の研磨材構成部分は、このような用途で通常使用
されるもののいずれかひとつであることができ、その粗
粒は、切削される材料の硬度に応じて選択される。従っ
てこの粒子は、酸化アルミニウム、炭化ケイ素、炭化タ
ングステン、もしくはダイヤモンド又は立方晶窒化ホウ
素（CBN）のような超研磨材であってよい。超研磨材が
一般に好ましく、この超研磨材成分は、より安価な砥粒
で希釈することもできる。この研磨材は、典型的には、
金属結合剤中に保持され、かつ該結合剤への接着は、こ
れがセグメントに混合される以前に、ニッケルのような
金属で該粒子を金属コーティングすることによって強化
され得る。
コアバイトでは、穿孔された穴の外側ゲージが一定で
あることを確実にすることが問題点のひとつである。こ
れは、そのセグメントの縁は、セグメントの中心部分よ
りもより早く擦り減り、切削作業をより遅くかつより非
効率にする傾向があるためである。これは、あけられる
穴の外側ゲージを広げることにつながり、かつ穴をあけ
られる材料の硬度にばらつきがある場合には、穴あけの
望ましい方向からずれることもある。
この問題は、典型的には、セグメントの両面に沿っ
て、より高濃度の研磨材を伴うセグメントを形成し、そ
の外面に沿ってセグメントをより硬くすることによって
対処されている。これらは、“サンドイッチ・セグメン
ト”と呼ばれることが多い。硬度の差は、バイトに自動
心出しをもたらす切削面に、輪郭（profile）を生じ
る。しかしこの解決法は、得られる切削速度が、頻繁に
著しく低下するか、もしくは工具寿命が著しく短くなる
ので、部分的に効果があるのみである。WO第92/01542号
において、回転の方向の砥粒の品質及び／又は濃度が均
一でないカッターセグメントを備えた切削工具が、工具
寿命を改善することが提唱されている。しかし、このよ
うな工具のデザインは、コアドリルに実用性が限定され
ていて、かつ切削のゲージは維持されない。本発明の内
容である新規工具デザインを用いる、驚くべきかつ自明
でない方法において、切削効率を大きく改善することが
可能であることがわかっている。このデザインは、より
早い切削を提供するのみではなく、一部の実施態様にお
いては、工具寿命の延長、及び／又はあけられた穴がま
っすぐであることを確実にする効果的な自動心出し機構
をもたらすことも明らかである。
発明の一般的説明 本発明は、切削物に、工作物に向けられた面に対し垂
直な第一及び第二の平行な外面を各々が有する、多数の
セグメントが接合されているボデー部材を具備する、工
具寿命が改善された切削工具を含み、このセグメント
は、該工具の周辺縁に対し間隔をおいて固定され、様々
な硬度の領域が、該セグメントの硬化された平行な外面
に対し垂直に位置した、全ての横断する半径方向の平面
において示されるように、該セグメントの第一及び第二
の平行な外面の一部が硬化される、切削手段を提供して
いる。これらのセグメントは、該ボデー部材のいずれか
の側から見た場合に、これらのセグメントが、該ボデー
部材の外周の周りに、硬化及び未硬化の表面の連続を示
すように、該ボデー部材上に配置されることが好まし
い。これは、セグメントの一方の側面が全て硬化され、
かつこのようなセグメントの各々又はこのようなセグメ
ントのグループの後、未硬化表面を示すセグメント又は
このようなセグメントのグループがあるためであろう。
あるいは、これらのセグメントの側面は全て、該セグメ
ントの縦に対し実質的に垂直であることが好ましい、硬
化及び未硬化の表面域のストライプで提供され得る。各
側面のストライプの数は、（硬化及び未硬化）それぞれ
１個以上である。
本発明の切削工具の簡便な形においては、工具のいず
れかの面から見ると、セグメントの側面の半分が硬化さ
れ、かつ半分が硬化されていないように見えるように、
切削工具の周囲のセグメントの約半分の全側面は、一方
の表面が硬化され、かつ他の半分は反対面が硬化されて
いる。硬化された側面は、未硬化の側面と交互であるこ
とができ、もしくはこれらはグループで出現することが
できる。
一方の側面が硬化されたセグメントに関して本発明を
説明する場合は以後、硬化された側面が、ドリルコアバ
イトの内側又は外側であるかに応じて、“内側”又は
“外側”（−硬化）セグメントのいずれかで称す。セグ
メントホイールの“内側”及び“外側”の関係に置き換
えると、それぞれセグメント表面が、ホイールの第一面
及びホイールの反対面に露出されていることを意味する
と理解される。これは、簡便のために過ぎなく、本発明
がこのような構造に限定されることでもなく、それらを
好ましい態様と主張していることでもない。
この硬化パターンを有するセグメントは、ドリルコア
バイトに接合され、かつ各内側セグメントは２個の外側
セグメントの間に交互にあることができるが、多くの場
合、これは、ドリルコアバイトの切削面の周囲に連続し
て、（例えば）４個又は５個の内側セグメントがあり、
それに同数の外側セグメントが続いているような、セグ
メントのグループであることが望ましい。しかし、各グ
ループのセグメントの数は、本発明の実施においては重
要ではない、好ましい配置は、その外周の約半分が、内
側セグメントを有し、かつ外周の残りが外側セグメント
を有するものである。同じく本発明の精神から逸脱する
ことなく、いずれの側面も硬化されていない、いくつか
のセグメントを点在することも可能である。
前述の切削工具が、硬化される“内側”セグメント及
び“外側”セグメントを具備する場合は、該切削工具の
縁の周辺の各種類のセグメントの数は、ほぼ等しいこと
が好ましく、かつこれは、ある型の数が、他の型の数よ
りも１上回るような、ボデー部材に固定された奇数セグ
メント、もしくはある型の数が他の数よりも２上回るよ
うな偶数のセグメントが可能である理解される。同様
に、セグメント表面の一部のみが硬化された場合は、硬
化されたホイールの周りのセグメント面積の合計は、未
硬化のセグメント面積の合計と、ほぼ同じであることが
好ましい。しかし、側面の硬化された部分が全て、内側
面、もしくはより好ましくは外側面のいずれかであるよ
うな工具が、本発明の範囲であることは、理解されなけ
ればならない。
発明の詳細な説明 既に指摘しているように、前述のセグメントは、ドリ
ルコアバイト、更にはダイヤモンド鋸刃及び他のセグメ
ント研磨砥粒において有用である。前記セグメントの接
合された縁は、それが接合したボデー部材の外周の曲率
に一致する必要があるので、該ボデー部材上のセグメン
トの配置及び方向にのみ差異がある。未硬化の側面又は
側面の一部を有するセグメントと、硬化された側面又は
側面の一部を交互に配置し、かつ該ホイールの外周の周
りに、単独かつ交互もしくはグループで現れるような、
同じ好ましいパターンを、このような工具において使用
することができる。
交互に硬化された側面（単独又はグループ）の代わり
に、該セグメントの各側面に、硬化面を一部、例えば半
分のみを有することによって、より頻繁な交互の出現を
もたらすことが可能である。このような配列において、
一端が硬化されかつ他端が硬化されないように、及びこ
のパターンがセグメントの反対側の面では逆転するよう
に、セグメントの表面が分割されることを提供すること
が好ましいことが多い。この配列は、図３及び4Cで具体
的に説明している。あるいは、硬化された部分は、図4F
及び4Gに示したように、ストライプ状であることができ
る。
硬化は、その表面を剛化し、かつセグメントのその部
分でより自在に切削を生じ、かつ使用時にはより広範に
磨耗し始める。理由は完全にはわかっていないが、これ
は、しばしばバイトの自動心合わせを生じ、切削面に向
けられた切削エネルギーを増し、かつ穿孔される穴の側
面上の引き摺り（drag）を損ねることはない。それに加
え、より高い単位面積当たりの力を与えると、切削表面
積は、いかなる時にも低下し、その結果より自在かつよ
り迅速に切削される。
前記セグメントが、硬化された表面域において、砥粒
のより高い濃度を有するならば、表面が硬化され得る。
セグメントは、通常、砥粒及び結合剤をもたらす金属粉
末の混合物から成形される。この混合物は、型の中でそ
の場で、もしくはこの混合物を型に投入する直前のいず
れかで、加熱された。典型的な型は、型がセグメントの
側面を形成するように閉じられた際に、互いに推進され
た（urged）、バレル及び２個のラム部材を有する。こ
のセグメントがコアドリルバイトを意図されているなら
ば、このラム表面は、セグメントがボデー部材の外周に
嵌合するような所望の曲率と一致するように曲線を描い
ている。ある側面の硬化は、前述の金属／粗粒混合物を
添加する以前に、例えば一方のラム部材の表面上など、
型の中に砥粒層を配置することによって、容易に達成す
ることができる。あるいは、更に多量の砥粒を、ろう付
けするか、さもなければセグメントが形成された後に硬
化される表面上に固定する。硬化は、セグメントのボデ
ー中の粗粒（複数）とは異なる粗粒を用いて、達成する
ことができる。この接続において、セラミックアルミナ
粗粒の使用は、このような粗粒の固有の硬度のために、
特に利点となる。セラミックアルミナのフィラメント粗
粒は、セグメント表面の硬化において、特に効果がある
ことがわかっている。
このセグメントが、１種以上の粗粒を含有する場合
は、硬化は、これらの粗粒の１種のみを用いる表面硬化
によって、達成することができる。通常ひとつは希釈剤
粗粒であるので、この希釈剤は、おそらくより安価な希
釈剤が選択されることが好ましい。従って、例えば超研
磨材が、フィラメント状の研磨材粒子の形状であるか、
もしくは無作為に粉砕された形状の粒子である、セラミ
ックアルミナ粗粒に混合されているようなセグメントに
ついては、表面の硬化に好んで使用される粗粒は、アル
ミナ粗粒である。このような混合物の場合は、硬化され
る表面に隣接している希釈剤粗粒の濃度を上昇するか、
もしくは前述のように表面に対しこのような粗粒のコー
ティングを塗布することで十分である。
砥粒を使用する硬化は、米国特許第4,623,364号；第
4,744,802号；第4,788,167号；及び第4,881,971号を含
む、ゾル−ゲルアルミナ砥粒の製造を明らかにした多く
の特許において開示されたように、セラミックアルミナ
を用いて行われることが好ましい。米国特許第5,194,07
2号；及び第5,201,916号に開示された、ゾル−ゲルアル
ミナフィラメント状研磨材粒子が、特に好ましい。
更に別の硬化法では、硬化された表面と比較して、未
硬化を意図された表面を提供するセグメントの一部か
ら、この研磨材の少なくとも著しい割合を取り除くこと
ができる。このような方法は、例えば図4Dに詳細に説明
されている。このようなセグメントは、型に入れられる
第二の装填材料よりも、多い又は少ない研磨材成分を含
有する、第一の装填材料組成物による、２装填法で、セ
グメントを形成することによって、製造することができ
る。
セグメントは、更にある表面に沿って、その表面によ
り硬い結合剤物質を用いることによっても、硬化するこ
とができる。しかし、セグメントが、このような組成の
変動の結果、構造的結合性の低下を示さないことが確実
であるように、注意しなければならない。これに加え表
面は、非軟化面が比較的硬いように、“軟化”され得
る。
図面の簡単な説明 図１は、多数のセグメントを具備する、コアドリルバ
イトの斜視図を示す。研磨材の濃度の増加は、硬化面に
沿ってつけられた影によって、略図的に示されている。
図２は、図１に示されたセグメントの硬化を伴う、セ
グメント化されたブレードの斜視図を示す。
図３は、砥粒コーティングを用いて硬化された各側面
の両端を有する、セグメントホイールに関する、セグメ
ントの切削面に平行な断面図を例示している。
図4Aから4Hは、本発明の実施において使用することが
できる様々なセグメントのデザインを例示していて、例
示されたセグメントは、長方形のブロックとして簡略化
された形で示されている。それぞれの場合、影の付いた
部分は、影のついていない部分（これは濃度が０と同じ
くらい低いことを示す。）よりも、より大きい研磨材濃
度の領域を示す。当然、このような影の付いた部分の表
面は、硬度のより大きい表面を生じるであろう。点をう
った表面は、例えばその上に付着された研磨材粒子層を
有するような表面処理によって硬化された面であり、そ
の結果通常の表面よりも、より大きい硬度を有する。
好ましい実施態様の説明 本発明は、具体的に説明することのみを目的とし、本
発明の範囲を本質的に限定することを意図していない、
下記の実施例について説明されている。
実施例１ この実施例において、ドリルコアバイトは、本発明に
従って製造されかつ配置されたセグメントを用いて作製
した。このバイトは、セグメントが一方の側面に沿って
硬化されない以外は、全く同じデザインのドリルコアバ
イトと比較した。２種のバイトの性能は、並行試験で比
較した。
各場合に、使用した結合剤は、コバルト／青銅の70/3
0重量％配合物であり、かつ砥粒は、DeBeers社の、グレ
ードSDA 100＋の、30/40メッシュのダイヤモンドであっ
た。このセグメント中のダイヤモンドの量は、10容量％
に設定した。この結合剤／粗粒混合物から製造されたセ
グメントは、3mmの切り溝及び24mmの長さを有した。こ
のようなセグメント９個を、ボデー部材にろう付けし、
通常の直径10.1cmのコアドリルバイトを提供した。
同様のコアドリルバイトを、（本発明に従って修飾さ
れたセグメントを用い）、同型のボデー部材に、修飾さ
れたセグメントをろう付けすることによって製造した。
これらの修飾されたセグメントは、前述と同じ結合剤／
ダイヤモンド粗粒を添加する以前に、セグメントを鋳造
するために使用した型の一方の表面上に、粒度36が播種
されたゾル−ゲルアルミナのフィラメント研磨材粒子の
薄い層を配置することによって製造した。この研磨材
は、図4Fにおいて例示されたように、ストライプ状に塗
布された。内側及び外側のセグメントを、この方法で製
造した。
これらのセグメントは、４個のセグメントについては
内側表面を、５個のセグメントについては外側表面を、
アルミナコーティングして鋳造し、全部で９個のセグメ
ントを製造した。これらの９個のセグメントは、前述の
通常のバイトの製造に使用したのと同じボデー部材に、
ろう付けした。内側が被覆されたセグメントを、該ボデ
ー部材の周囲に順に配置し、それに続けて外側が被覆さ
れたセグメントを同じく順に配置した。この配置は、本
質的に図１に示されたものである。この図において、ボ
デー部材１には、９個のセグメント２が、該ボデー部材
の端の周りに等間隔で溶接され、切削面を提供してい
る。これら５個のセグメント2Aは、外側がストライプ状
に硬化され、かつ４個2Bは、内側がストライプ状に硬化
されている。
その後、これらの２種のコアドリルバイトを、各穴
に、１本の1.6cmの鋼製補強棒を伴う、ジョージア花崗
岩の養生コンクリートに穴をあけるために使用した。使
用したドリルは、“Clipper"（Norton社の登録商標）２
速ドリルで、これを900rpmで操作し、200ampで引き出し
た（draw）。この補強棒を、各ホールにおいて完全に切
削した。深さ10cmの穴80個を、各バイトで切削し、かつ
５番めの穴毎に時間を計り、切削速度（cm/分）の全体
の平均を決定した。中ぐりの結果のこれらのセグメント
の磨耗量を決定した（切削メートル／磨耗ミリメート
ル）。結果を下記に示す： 送り速度 磨耗度 対照 6.1cm/分 2.8M/mm 本発明 9.0cm/分 5.64M/mm 従って、本発明のバイトは、通常のバイトよりも、工
具寿命の96％の改善、及び送り速度の48％の改善を有し
た。
実施例２ この実施例は、実施例１において使用したコアドリル
バイトではなく、セグメントホイールに適用した場合
の、本発明の利点を示す。
このようなセグメントホイールを、図２に示したが、
これは、ホイールの外周にレーザー溶接された、実施例
１に記載されたものと全く同じ砥粒のコーティングによ
って、各々一方の面が硬化された、多数の間隔をおいて
配置されたセグメント12を伴う、金属ディスクの形状の
ボデー部材11を示す。硬化面では、４個の連続したセグ
メントは、観察者の方を向く、被覆された硬化面12Aを
有し、次の４個12Bは、観察者に対し反対を向く、被覆
された硬化面を有し、ホイールの外周上にあるように、
グループで配置される。
しかし、実施例２において実際に使用したホイール
は、若干異なる配列のコーティングを有した。各セグメ
ントは、一方の面では左側半分が被覆されるが、他の面
では反対側の端が被覆されるように被覆された、各側面
の半分を有した。このことは、図３に示された断面を有
するセグメントを生じた。この断面図は、該セグメント
のボデー全体が描かれ、かつ切削面の正接に対し平行で
あった。セグメント３は、コーティング４を、セグメン
トの両端に反対側の側面上に有した。
実施例２において使用したホイールは、35.6mmホイー
ルであった。各々は、ボデー部材にろう付けされたセグ
メントを21個有し、かつ各ホイールについては、各セグ
メントは同一であった。各ホイールにおいて、結合剤
は、コバルト／青銅の70/30混合物であり、かつ使用し
たダイヤモンドは、DeBeers社の、SDA 85＋の30/40及び
40/50メッシュのダイヤモンドの等量の混合物で、濃度
は7.5容量％であった。各セグメントは、長さ49.2mm及
び切り溝3.2mmを有した。
対照のホイールは、表面を全く硬化しなかった。本発
明のホイールは、先に図３で考察されたように、修飾さ
れたセグメントを有した。この硬化は、同じ目的で、実
施例１で使用したものと同様の播種されたゾル−ゲルの
フィラメント状のアルミナ砥粒で、硬化された表面の半
分を被覆することによって提供した。
その後これら２個のホイールを用いて、ローズ石英の
養生コンクリートに、7.62cmのスロットを、1.52m（５
フィート）の長さ切削した。電力の引き出しが維持され
た、閉鎖されたループコントローラーは、15キロワット
と一定で低下した。これは当然、切削速度の変動を生じ
た。このホイールは、2400rpmで回転した。
この結果を、切削速度（cm/分）、及び切削の全断面
積を半径方向磨耗で割った値と定義された、平方メート
ル（切削面積）／ミリメーター（磨耗）で表された磨耗
度について報告した。
切削速度（cm/分） 磨耗度（M2/mm） 対照 105 6.62 本発明 107 7.75 従って、本発明のホイールは、実質的に同じ速度で切
削し、工具寿命が17.1％長かった。
実施例３ この実施例においては、本発明のドリルコアバイト
を、標準のドリルコアバイトと比較した。標準（対照）
のドリルバイトは、該セグメント全体に均一に分布され
た超研磨材を有し、かつ表面は硬化されていなかった。
本発明のドリルコアバイトは、実施例１で使用したセラ
ミックアルミナ砥粒を用いて、硬化されたセグメントの
外面を全て有していた。
各々において、結合剤は、100％青銅であり、ダイヤ
モンドは、35/40メッシュのDeBeers社のSDA 100＋グレ
ードであり、該セグメントの8.75容量％を占めていた。
このセグメントは、切り溝が4mmであり、かつ長さが24m
mであった。９個のセグメントが、直径10.1cmのコアバ
イトのボデー部材の周辺に配置されていた。
各ブレードについて、16mmの鉄筋を３本伴う、中等度
の硬度の養生されたコンクリート352Kg/cm2（5,000ps
i）において、深さ250mmの切削を全部で20個作製した。
各々の切削は、３本全ての鉄筋を貫通して切削した。使
用したドリルは、11アンペア（amps）で引き出し、かつ
600rpmで回転している、Milwaukee社の2.2KWドリルであ
った。得られた結果を下記に示す。
送り速度 磨耗度 対照 6.0cm/分 1.59m/mm 本発明 5.9cm/分 2.48m/mm 本発明の試験バイトにおいて認められるように、工具
寿命は、56％改善し、送り速度に変化は認められなかっ
た。
実施例４ この実施例においては、ダイヤモンド鋸刃を比較し
た。このブレードは、該ボデー部材の周辺に間隔をおい
て配置された、全部で21個のセグメントを備える、直径
35.6cmのブレードであった。
標準（対照）のブレードは、全て同じセグメントの全
体に無作為に分布された、超研磨材の粗粒（ダイヤモン
ド）を有した。本発明の鋸刃は、図4Dに例示されるよう
に、セグメントの厚さの半分以下のみに、ダイヤモンド
粗粒を有した。これらのセグメントは、各硬化された側
面が２個の未硬化の側面の間に配置されるように、及び
その逆であるように、該ボデー部材の周囲に交互に配置
した。
使用した結合剤は、コバルト及び青銅の70/30配合物
であり、かつ使用したダイヤモンドは、30/40メッシュ
及び45/50メシュのDeBeers社のSDA 85＋グレードダイヤ
モンドであった。このダイヤモンドは、該セグメントの
容量の7.5％を占めていた。各セグメントは、切り溝が
3.2mmであり、かつ長さが49mmであった。各ブレードを
使用して、ローズ石英の養生コンクリートを切削した。
各ブレードで、深さ7.62mm及び長さ152.4cmの切削を、
３種の異なる電力出力レベルで切削した。2400rpmで操
作する自動化された試験鋸を使用した。この電力レベル
の対照は、切削速度に変動を生じた。結果を下記表１に
示した。
従って、本発明のブレードは、各電力レベルにおい
て、より高い切削速度を有し、かつ電力が増大するにつ
れて、磨耗度の差異は縮小していった。
実施例５ この実施例においては、図4Gに示された硬化パターン
を有するドリルコアバイトにおける、セグメントの側面
の選択的硬化の結果、工具寿命が延長することを示し
た。
“本発明”として設計されたドリルバイトの１種のセ
グメントの側面の一部を選択的に硬化することを除い
て、同じ数及び型のセグメントを備える、２個の直径1
0.2cmのコアドリルバイトを作製した。他方のドリルバ
イトは、“対照”として設計した。
各セグメントは、コバルト／青銅（80/20の比率）
で、かつ30/40メッシュのDeBeers社のSDA 100＋グレー
ドのダイヤモンドを、該セグメントの10容量％を占める
のに十分な量使用した。各セグメントは、長さ24mm及び
切り溝3mmであった。各コアバイトは、９個のセグメン
トを有した。本発明のコアドリルバイトのセグメント
は、各側面が図4Cに示されたような方法で、セグメント
の縦に対し垂直に走る各面上の３本のストライプ状に硬
化した。硬化は、粒度36の播種されたゾル−ゲルアルミ
ナのフィラメント砥粒を、ストライプ状に、各セグメン
トの各面に塗布することによって達成した。
このバイトは、切削を80回行い、最初の40回をバイト
の“慣らし運転”とみなした。最後の40回の切削につい
てのみ、性能を測定した。最後の40回の切削の５回毎
に、時間を測定し、かつ切削の全速度（又は送り速度）
を決定した。測定装置を用い、切削の前後のセグメント
の高さの差を評価し、磨耗度の評価を行った。
各切削は、深さ（10.2cm（４インチ）であり、かつ各
穴に直径15.9mmの鉄筋を伴う、ジョージア花崗岩の養生
コンクリートを切削した。ドリルは、“Clipper"2速ド
リルを、900rpmで操作し、かつ20アンペアで引き出し
た。
得られた結果を下記に示す： 送り速度 磨耗度 対照 7.44cm/分 11.87M/mm 本発明 6.51cm/分 22.93M/mm 従って、本発明のバイトは、対照のバイトと比較し
て、送り速度がわずかに12.5％減少しながらも、工具寿
命が93％改善した。
従って、ドリルコアバイトのいくつかのセグメント又
はセグメント鋸刃の全側面の選択的に硬化された部分に
よって、工具の性能の効率及び耐久性に関して著しい利
点がもたらされることが明らかである。
実施例６ この実施例においては、２個の直径10.2cmのドリルコ
アバイトを、並べて（side by side）評価した。各々
は、あるセグメントが、とにかく未硬化であり、かつ他
のセグメントは、図4Aに例示されたように、硬化面上の
粒度36フィラメント状のゾル−ゲルアルミナ研磨材粒子
を配置することによって、ある側面（内側又は外側）に
沿って硬化されている以外は、図１に示されたデザイン
に従った形状であった。セグメントは、該コアドリルバ
イトの周囲に配置され、図１のように、内側硬化面及び
外側硬化面が、グループ化された。
各セグメントについて、使用した結合剤は、銅及び青
銅の70/30容量％混合物で、このセグメント全体に分散
された研磨材は、濃度10容量％の、30/40メッシュのDeB
eers社のSDA 100＋グレードのダイヤモンドであった。
各セグメントの切り溝は3mmで、かつ長さは24mmであっ
た。９個のセグメントを、該コアドリルバイトの周囲に
間隔をあけて置いた。
“Milwaukee"ドリルを、電力８アンペアで引き出し、
かつ600rpmで操作して使用し、各穴に6.35mmの鉄筋を２
本伴う、中等度の高度の養生コンクリートに、深さ30cm
の穴をあけた。各切削の時間を測定し、かつ切削の全体
の速度を決定した。測定装置を用い、切削前後の、セグ
メントの高さを測定した。
得られた結果を下記に示す： 切削距離 送り速度 磨耗度 対照 5.4m 7.44cm/分 11.87m/mm 本発明 0.9m 6.51cm/分 22.93m/mm 本発明のバイトは、対照のバイトと比較して、送り速
度がわずかに2.3％減少しながらも、工具寿命が109％改
善した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−335868（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−292166（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−112775（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−64960（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−125165（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−46157（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B24D 7/06 B24D 3/00 301 B24D 7/14 B24D 7/18 B23B 51/04

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ボデー部材（1,11）、及び 前記部材に間隔を設けて取り付けられ、切削時に工作物
    に向かう表面に対して垂直な第一（2A）及び第二（2B）
    の平行な面を各々が有する複数の切削セグメント（2,1
    2）、 を具備してなる切削工具であって、 前記セグメント（2,12）は、前記工具の周囲縁に間隔を
    設けて固定されることで切削手段を提供し、 異なる硬度の領域（3,4,12A,12B）が、前記セグメント
    （2,12）の硬化された平行な外面に垂直な全ての径方向
    の横断面に存在するように（図３、4A、4B、4C、4D、4
    E、4F、4G、4H）、第一（2A）と第二（2B）の平行な外
    面の一部が硬化され、 前記セグメント（1,12）は、第一（2A）と第二（2B）の
    平行な外面の双方の組み合わせが前記工具の周囲縁に硬
    化と未硬化の表面（3,4,12A,12B）を繰り返すように、
    前記ボデー部材（1,11）上に配置され、 各硬化された表面又は表面の一部（3,12A）が、同じセ
    グメント（2,12）上に、未硬化の反対側の平行な表面又
    は表面の一部（4,12B）を有する、 ことを特徴とする、改善された工具寿命を有する切削工
    具。
  2. 【請求項２】いずれも実質的に同じ硬化表面（3,12A）
    を有するセグメント（2,12）が、硬化表面（3,12A）を
    前記工具の周りに配置して１〜約５個のセグメント（2,
    12）のグループとして連続して配列され、続いて未硬化
    の表面（4,12B）のグループが配列された請求項１に記
    載の切削工具。
  3. 【請求項３】前記表面（3,12A）が表面層の研磨材粒子
    によって硬化された請求項１に記載の切削工具。
  4. 【請求項４】前記表面（3,12A）がフィラメント状の研
    磨材粒子を用いて硬化された請求項３に記載の切削工
    具。
  5. 【請求項５】前記セグメント（2,12）の少なくとも一部
    の平行な両外面（2A,2B）が、前記セグメント（2,12）
    の長手に対し垂直に走る複数のストライプに硬化された
    （図4F、4G）請求項１に記載の切削工具。
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