JP3576128B2 - 切断砥石 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、被削材を切断するために比較的小さな厚みを備えた円板状の切断砥石に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｌ型鋼、Ｉ型鋼、Ｈ型鋼など鋼材やスラブ、ビレットのような鋼片を切断するために比較的小さな厚みを備えた円板状の切断砥石が知られている。このような切断砥石は、一般に、内周側から外周側に至るまで砥粒が樹脂結合材によって結合されたレジノイド砥石組織により構成されており、外径が予め設定された限界径に到達すると、新品に交換されるようになっている。
【０００３】
【発明が解決すべき課題】
ところで、上記切断砥石は、その外径が当初の径の約２／３に設定された使用限界径に到達すると廃棄されることから、切断砥石のうちの当初の容積のたとえば４０％程度が廃棄されるので、地球環境に対する負荷は比較的大きなものであった。このような不都合は、鋼片などを切断するためのたとえば１５００ｍｍ程度の外径を有する大型切断砥石ほど顕著である。
【０００４】
また、一般に、外径に比較して厚みが小さな円板状の切断砥石では、内外周および厚み方向において密度を均一とすることが比較的困難であるために熟成中の膨張や収縮の不均一となって反りが発生して歩留りが十分に得られ難くなるという欠点があった。このような不都合も、大型切断砥石となるほど顕著である。
【０００５】
本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、切断砥石が使用限界径に到達して廃棄される容積が少なくなり、且つ反りの発生も少なくなる切断砥石を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、被削材を切断するために比較的小さな厚みを備えた円板状の切断砥石であって、(a) 取付穴を有し、前記切断砥石の使用限界径よりも小さな外径を有する円形の金属製コア部と、(b) 砥粒とその砥粒を相互に結合するための樹脂結合剤とを含んでその金属製コア部と同様の厚みを成し、接着剤により接着されるとともに固定装置により機械的に固定されることによりその金属製コア部の外周に固着された円環状のレジノイド砥石部とを、含み (c) 前記固定装置は、前記金属製コア部の外周面のうちの厚み方向の一端部から外周側へ突設された固定フランジ部と、該金属製コア部の外周面のうちの厚み方向の他端部に嵌め付けられたリング状のフランジ部材と、それら固定フランジ部およびフランジ部材に両端部が固定された複数本の固定ピンとを備えて該金属製コア部と同じ厚みを有し、該複数本の固定ピンが該固定フランジ部とフランジ部材との間に挟み込まれた前記レジノイド砥石部の内周部を厚み方向に貫通させられることにより該レジノイド砥石部を該金属製コア部に固定することにある。
【０００７】
【発明の効果】
このようにすれば、円形の金属製コア部とその外周にそれと同様の厚みの円環状のレジノイド砥石部が固着されることにより切断砥石が構成されていることから、レジノイド砥石部が使用限界径まで使用されることにより消耗したその切断砥石を金属製コア部から除去することによってその金属製コア部を再使用することができるので、使用済切断砥石の廃棄容積が少なくされる。また、切断砥石の中央部が金属製コア部により構成されていることから、全体がレジノイド砥石から構成される切断砥石に比較して高強度となると同時にレジノイド砥石部が径方向に均一な密度となって製品の反りの発生が少なくなるので、高い歩留りが得られる。また、切断砥石が全体として高強度となる結果、切断作業中における反りに起因する斜断が好適に解消される。
【０００８】
【発明の他の態様】
ここで、好適には、前記円板状の金属製コア部と前記円環状のレジノイド砥石部とは、相互に接着剤により接着される。さらに好ましくは、それら金属製コア部と円環状のレジノイド砥石部との接着面は、回転軸心に対して傾斜したテーパ面とされる。このようにすれば、回転軸心と平行な接着面を用いる場合に比較して、接着面積が増加させられるので、相互に強固に固着される。
【０００９】
また、好適には、前記円板状の金属製コア部と前記円環状のレジノイド砥石部とは、相互に接着剤により接着されるとともに、固定装置により相互に機械的に固定されたものである。このようにすれば、レジノイド砥石部は、金属製コア部の外周に接着されるだけでなく、固定装置によっても機械的にも固定されるので、一層強固に固着される。
【００１０】
また、好適には、前記切断砥石は、７６０〜１５００ｍｍの外径と、その外径の１／８０〜１／１５０の厚みたとえば６〜１５ｍｍの厚みとを有するものである。このようにすれば、比較的大きなスラブやビレットを切断できる比較的大径且つ円板状の大型切断砥石が構成され得る。
【００１１】
また、好適には、前記金属製コア部は、前記レジノイド砥石部の外径に対して、５０〜７０％の外径を備えたものである。このようにすれば、金属製コア部の再利用により使用済切断砥石の廃棄容積が少なくされるとともに、全体がレジノイド砥石から構成される切断砥石に比較して高強度となると同時に反りの発生が少なくなるので、高い歩留りが得られる。
【００１２】
また、好適には、前記金属製コア部は、炭素鋼板、アルミニウム合金板、鉄鋳物板のいずれかから構成されたものである。このようにすれば、そのような金属板材から構成される金属製コア部の厚みのばらつきがなく、また、金属製コア部を設けない切断砥石に比較して、レジノイド砥石部の均一性が向上するので全体として高品質な切断砥石が得られる。
【００１３】
また、好適には、前記レジノイド砥石は、その樹脂結合剤と同系統の樹脂接着剤により金属製コア部に接着されたものである。このようにすれば、レジノイド砥石部の金属性コア部に対する接着強度が一層高められ、切断砥石の耐久性が高められる。
【００１４】
また、好適には、前記金属製コア部は、その外周に固着されたレジノイド砥石部よりも厚み寸法が所定値だけ小さくされる。このようにすれば、被削材の切断時における切断砥石の回転抵抗すなわち切削抵抗が小さくなるので、発熱が軽減されるとともに耐久性が高められる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は切断砥石１０の一部を切り欠いて示す正面図であり、図２はその切断砥石１０の要部断面図であり、図３はその切断砥石１０の製造工程を説明する図である。なお、図２の断面図においては、理解を容易とするために縦横比が変更されており、厚み方向の倍率が径方向に比較して大きくされている。
【００１６】
上記切断砥石１０は、取付穴１２を有し、その切断砥石１０の使用限界径たとえば製品径の５０〜７０％の外径を有する円板形の金属製コア部１４と、砥粒と該砥粒を相互に結合するための樹脂結合剤とを含んでその金属製コア部１４と同様の厚みに成形され、且つその金属製コア部１４の外周に固着された円環板状のレジノイド砥石部１６とを備え、全体として円板状を成している。レジノイド砥石部１６は金属製コア部１４と同様の厚みではあるが、金属製コア部１４がレジノイド砥石部１６よりも所定値だけ小さくなるようにわずかに相違させられていてもよい。
【００１７】
上記レジノイド砥石部１６は、金属製コア部１４の外周に対してたとえばエポキシ樹脂接着剤などの所定の接着剤により接着されるだけでなく、固定装置１８によって機械的にも固定されている。この固定装置１８は、金属製コア部１４の外周面のうちの厚み方向の一端部から外周側へ一体的に突設された固定フランジ部２０と、その金属製コア部１４の外周面のうちの厚み方向の他端部に嵌め付けられたリング状のフランジ部材２２と、それら固定フランジ部２０およびフランジ部材２２に両端部が固定された複数本の固定ピン２４とから構成されている。それら複数本のピン２４が固定フランジ部２０とフランジ部材２２との間に挟み込まれたレジノイド砥石部１６の内周部を厚み方向に貫通させられていることにより、レジノイド砥石部１６が金属製コア部１４の外周部に機械的に固定されている。
【００１８】
上記金属製コア部１４は、炭素鋼板、アルミニウム合金板、鉄鋳物板のいずれかの板材から打ち抜き、プレスなどを用いて円板状に構成されたものであり、レジノイド砥石部１６の外径の５０〜７０％の外径を備えている。また、上記レジノイド砥石部１６は、通常のレジノイド砥石と同様の製造工程に従って、溶融アルミナ砥粒、炭化珪素砥粒などの一般砥粒がレジンボンドとして機能する熱硬化性樹脂たとえばフェノール樹脂またはエポキシ樹脂によって結合されたものである。このレジノイド砥石部１６は、比較的厚みが小さくて強度が得られ難いため、その補強のためにガラス繊維網、カーボン繊維網などの補強材２６が厚み方向の中央部に埋設されている。
【００１９】
以上のようにして構成された切断砥石１０は、たとえば７６０〜１５００ｍｍφの外径と、その外径の１／８０〜１／１５０の厚み寸法たとえば６〜１５ｍｍ程度の厚み寸法とを有する所謂大型切断砥石であり、たとえばＬ型鋼、Ｉ型鋼、Ｈ型鋼など鋼材やスラブ、ビレットのような鋼片を切断するために、その被削材の長手方向に対して平行な回転軸心Ｃまわりに回転駆動された状態で、その被削材の長手方向に対して直交する方向へ移動させられる。予め設定された使用限界径に到達して廃棄された切断砥石１０は、金属製コア部１４の外周に残ったレジノイド砥石部１６を除去してその金属製コア部１４を回収するための回収処理が行われる。先ず、加熱処理されることによりレジノイド砥石部１６の樹脂結合剤が分解されてその結合力を弱められ、次いで除去処理されることにより金属製コア部１４の外周に残ったレジノイド砥石部１６が振動や打撃などの機械的刺激を用いて剥離され、仕上げ処理により表面仕上げが行われることにより金属製コア部１４が回収されるとともに、剥離されたレジノイド砥石部１６が廃棄される。このレジノイド砥石部１６の廃棄量は金属製コア部１４を用いない切断砥石に比較して大幅に減少させられる。また、回収された金属製コア部１４は、切断砥石１０の製造工程（図３の工程Ｐ２）において再使用される。
【００２０】
上記切断砥石１０は、図３の工程図に示す工程を経て製造される。図３において、工程Ｐ１では、金属製コア部１４側のレジノイド砥石部１６と接着させられる接着面すなわち外周面やフランジ部２０の外周面および側面とフランジ部材２２の外周面および側面に、レジノイド砥石部１６のレジンボンドと同系統の樹脂からなる接着剤たとえばフェノール樹脂接着剤が塗布されるとともに乾燥される。工程Ｐ２では、使用済み切断砥石の焼成などによって回収された金属製コア部１４が図示しない成形金型内にセットされる。この成形金型は、定盤上に載置される円筒状の外型と、その内側に嵌め入れられる下型および押（上）型と、それら下型および押型をプレス方向の移動可能に位置決めするためにそれらの中央穴に嵌め入れられる中子とを備えているので、上記金属製コア部１４は、その取付穴１２内に上記中子が嵌め入れられた状態で下型上にセットされる。次の工程Ｐ３では、砥石原料が上記成形金型内に必要量の半分だけ充填される。この砥石原料は、砥粒、フェノール樹脂粉体、液状フェノール樹脂、充填剤などが混練されたものである。次いで、工程Ｐ４において、ガラス繊維網、カーボン繊維網などの補強材２６が上記砥石原料上に載置された後、工程Ｐ５において残りの砥石原料がその補強材２６上に載置されて成形金型内に充填される。次いで、フェノール樹脂接着剤が塗布されたフランジ部材２２が、工程Ｐ６において金属製コア部１４と嵌合するように成形金型内にセットされた後、工程Ｐ７において所定のプレス装置を用いて上記押し型に荷重が負荷されるプレスが行われる。これにより、上記砥石原料が押し固められて切断砥石１０と同様の形状の成形品が得られる。このようにして得られた成形品は、成形金型から脱型された後、工程Ｐ８において２００℃程度の温度で熟成されることにより、接着面に予め塗布されたフェノール樹脂接着剤およびレジノイド砥石部１６が硬化させられる。続いて、工程Ｐ９においてドリルにて下穴が形成され、工程Ｐ１０においてその穴に固定ピン２４が差し入れられた状態で固定される。この固定ピン（固定ボルト）２４は螺合により固定されてもよいし、圧入、かしめなどにより固定されてもよい。そして、図示しない工程において検査され、検査合格のものが出荷される。
【００２１】
次に、本発明の他の実施例の切断砥石３０を説明する。なお、以下の説明において前述の実施例と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略する。図４は、本発明の他の実施例の切断砥石３０の一部を切り欠いて示す正面図であり、図５はその切断砥石３０の要部断面図である。図５も理解を容易とするためにその縦横比が変更されているが、図２と同じではない。
【００２２】
図４および図５において、切断砥石３０の金属製コア部１４の外周面すなわち接着面３２は、回転軸心Ｃに対してたとえば４５°程度に傾斜したテーパ面に形成されており、その接着面３２にレジノイド砥石部１６の内周面が接着されている。上記金属製コア部１４の厚みＨＣ は、レジノイド砥石部１６の厚みＨＡ と略同様ではあるがわずかにたとえば１乃至２ｍｍ程度小さく設定されている。
【００２３】
図６は、上記切断砥石３０に用いられる金属製コア部１４の他の例を示している。この場合の金属製コア部１４の外周面すなわち接着面３２は、全体としては図４および図５に示す例と同様に約４５°程度に傾斜したテーパ面に形成されているが、接着面積を一層増加させるために、１乃至２ｍｍ程度の高さの細かな階段状に形成されている。
【００２４】
図７は、上記切断砥石３０の製造工程を説明する図である。工程Ｐ１１では、金属製コア部１４側のレジノイド砥石部１６と接着させられる外周面すなわち接着面３２にレジノイド砥石部１６のレジンボンドと同系統の樹脂からなる接着剤たとえばフェノール樹脂接着剤が塗布されるとともに乾燥される。工程Ｐ１２では、使用済み切断砥石の焼成などによって回収された金属製コア部１４が図示しない成形金型内にセットされる。この成形金型は、定盤上に載置される円筒状の外型と、その内側に嵌め入れられる下型および押（上）型と、それら下型および押型をプレス方向の移動可能に位置決めするためにそれらの中央穴に嵌め入れられる中子とを備えているので、上記金属製コア部１４は、その取付穴１２内に上記中子が嵌め入れられた状態で下型上にセットされる。次の工程Ｐ１３では、砥石原料が上記成形金型内に必要量の半分だけ充填される。この砥石原料は、砥粒、フェノール樹脂粉体、液状フェノール樹脂、充填剤などが混練されたものである。次いで、工程Ｐ１４において、ガラス繊維網、カーボン繊維網などの補強材２６が上記砥石原料上に載置された後、工程Ｐ１５において残りの砥石原料がその補強材２６上に載置されて成形金型内に充填される。次いで、フェノール樹脂接着剤が塗布されたフランジ部材２２が、工程Ｐ１６において金属製コア部１４と嵌合するように成形金型内にセットされた後、所定のプレス装置を用いて上記押し型に荷重が負荷されるプレスが行われる。これにより、上記砥石原料が押し固められて切断砥石３０と同様の形状の成形品が得られる。このようにして得られた成形品は、成形金型から脱型された後、工程Ｐ１７において２００℃程度の温度で熟成されることにより、接着面に予め塗布されたフェノール樹脂接着剤およびレジノイド砥石部１６が硬化させられる。続いて、工程Ｐ１８において検査され、検査合格のものが出荷される。
【００２５】
本実施例の切断砥石３０は、レジノイド砥石部１６が金属製コア部１４のテーパ面状の接着面３２において接着されることにより、固定装置１８を設けなくても十分に大きな接着強度が得られるとともに、金属製コア部１４を回収するときには、加熱後にわずかなストロークで金属製コア部１４を抜くだけで容易に金属製コア部１４をその外周のレジノイド砥石部１６から分離される。
【００２６】
以下、本発明者等が行った実験例を以下に説明する。
【００２７】
（実験例１）
試験砥石１の仕様に示す外形１５００ｍｍφ×厚み１５ｍｍ×穴径２０３．２ｍｍφの大型切断砥石を図３に示す工程を経て図１および図２に示すように作成し、破壊試験条件１に示す条件に従って破壊試験を行ったところ、３回の破壊試験においても破壊が発生せず、労働安全法の基準をクリアした。また、ユーザにおける切断作業において斜断がなく良好な切断面が得られた。なお、レジノイド砥石部の明細において、ＦＡはフライヤブル（偏平）アランダム砥粒を示し、２４は砥粒の番数を示し、Ｓは結合度を示し、１０は組成を示し、ＢＣＣＹはフェノール樹脂ボンドを示している。
【００２８】
試験砥石１の仕様
・金属製コア部の外径：９００ｍｍ
・挟み込み長さ： ５０ｍｍ
・固定ボルト： ２４本
・レジノイド砥石部の明細：ＦＡ２４Ｓ１０ＢＣＣＹ
・ガラス繊維補強材： 外径１５００ｍｍ×内径８００ｍｍ、３枚
破壊試験条件１
・実用周速である４８００ｍ／ｍｉｎの２倍の周速で回転（ｎ＝３）
【００２９】
（実験例２）
試験砥石２の仕様に示す外形８６０ｍｍφ×厚み７ｍｍ×穴径５０．８ｍｍφの大型切断砥石を図７に示す工程を経て図４および図６に示すように作成し、破壊試験条件２に示す条件に従って破壊試験を行ったところ破壊が発生せず、労働安全法の基準をクリアした。また、ユーザにおける切断作業において斜断がなく良好な切断面が得られた。
【００３０】
試験砥石２の仕様
・金属製コア部の外径：５００ｍｍ
・テーパの径方向寸法： １０ｍｍ
・レジノイド砥石部の明細：Ａ２０Ｏ１０ＢＣＣＹ
・ガラス繊維補強材： 外径８６０ｍｍ×内径４００ｍｍ、１枚
破壊試験条件２
・実用周速である３８００ｍ／ｍｉｎの２倍の周速で回転
【００３１】
上述のように、本実施例の切断砥石１０、３０によれば、円形の金属製コア部１４とその外周にそれと同様の厚みの円環状のレジノイド砥石部１６が固着されることにより切断砥石が構成されていることから、切断砥石１０が使用限界径まで使用されることにより消耗したレジノイド砥石部１６を金属製コア部１４から熱処理を用いて除去することによってその金属製コア部１４を再使用することができるので、使用済切断砥石の廃棄容積が少なくされる。また、切断砥石１０、３０の中央部が従来の切断砥石の中央部に比較して数倍以上の引っ張り強度を有する金属製コア部１４により構成されていることから、全体が高強度となると同時にレジノイド砥石部１６が径方向寸法が短くなって均一な密度となり、製品の反りの発生が少なくなるので、高い歩留りが得られる。また、全体として切断砥石１０が高強度となる結果、切断作業中における反りに起因する斜断が好適に解消される。
【００３２】
また、本実施例の切断砥石１０によれば、円板状の金属製コア部１４と円環状のレジノイド砥石部１６とを、相互に機械的に固定する固定装置１８が含まれていることから、レジノイド砥石部１６は、金属製コア部１４の外周に接着されるだけでなく、固定装置１８によって機械的にも固定されるので、レジノイド砥石部１６が一層強固に固着され、耐破壊性が高められる。
【００３３】
また、本実施例の切断砥石３０によれば、円環状のレジノイド砥石部１６が円板状の金属製コア部１４のテーパ面状の接着面３２において接着されることにより大きな接着面積が得られて、固定装置１８を設けなくても十分に大きな接着強度が得られるので、レジノイド砥石部１６が一層強固に固着され、耐破壊性が高められる。また、金属製コア部１４を回収するときには、加熱後にわずかなストロークで金属製コア部１４を抜くだけで容易に金属製コア部１４をその外周のレジノイド砥石部１６から分離される利点がある。
【００３４】
また、本実施例の切断砥石１０、３０は、７６０〜１５００ｍｍの外径と、その外径の１／８０〜１／１５０の厚みたとえば６〜１５ｍｍの厚みとを有するものであることから、比較的大きなビレットやスラブなどを切断できる比較的大径且つ円板状の大型切断砥石が構成され得る。
【００３５】
また、本実施例の切断砥石１０、３０では、金属製コア部１４が、レジノイド砥石部１６の外径に対して、５０〜７０％の外径を備えたものであることから、金属製コア部１４の再利用により使用済切断砥石の廃棄容積が少なくされるとともに、全体がレジノイド砥石から構成される切断砥石に比較して高強度となると同時に反りの発生が少なるので、高い歩留りが得られる。
【００３６】
また、本実施例の切断砥石１０、３０では、金属製コア部１４が、炭素鋼板、アルミニウム合金板、鉄鋳物板のいずれかから構成されたものであることから、そのような金属板材から構成される金属製コア部１４の厚みのばらつきがなく、高品質な切断砥石１０、３０となる。
【００３７】
また、本実施例の切断砥石１０、３０では、レジノイド砥石部１６は、そのレジンボンド（樹脂結合剤）と同系統の樹脂接着剤を用いて金属製コア部１４に接着されているので、一層高強度で固着され、切断砥石１０、３０の耐久性が高められる利点がある。
【００３８】
また、本実施例の切断砥石１０、３０において、金属製コア部１４が炭素鋼から構成される場合は、その金属製コア部１４の熱膨張率（α＝１０×１０−６）とレジノイド砥石部１６の熱膨張率（α＝１２〜１３×１０−６）とが近似するので、一層高強度で固着され、切断砥石１０、３０の耐久性が高められる利点がある。
【００３９】
以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００４０】
たとえば、前述の実施例では、金属製コア部１４の外周に固着された円環状のレジノイド砥石部１６は、その金属製コア部１４と同様の厚みに成形されているが、金属製コア部１４の厚みとレジノイド砥石部１６の厚みとはある程度の差があっても差し支えない。ただし、金属製コア部１４の厚みがレジノイド砥石部１６の厚みよりもやや小さい場合には、被削材切断時の回転抵抗すなわち側面摩擦抵抗を低下させる点において有利である。
【００４１】
また、前述の実施例の固定装置１８は、種々の変形が加えられ得るものであり、たとえば金属製コア部１４の外周面に嵌め付けられているフランジ部材２２を周方向において複数個に分割し、分割された部分毎にアリ溝などにより径方向の移動不能に係合させられるようにされてもよい。
【００４２】
また、前述の実施例のレジノイド砥石部１６は、厚み方向の中間部にガラス繊維網などの補強材２６が埋設されたものであったが、その補強材２６が設けられていなくてもよいし、複数層設けられていてもよい。また、レジノイド砥石部１６は、単一の砥粒が均一に結合されたものであったが、たとえば厚み方向において複数種類の砥粒が積層されるものであってもよいし、砥粒自身にコーティングが施されたものであってもよい。
【００４３】
なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々変更が加えられ得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の切断砥石を示す一部を切り欠いて示す正面図である。
【図２】図１の実施例の要部を拡大して示す断面図であって、厚み方向の寸法が径方向に比較して拡大されている。
【図３】図１および図２の実施例を製造するためのの製造工程を説明するプロセスチャートである。
【図４】本発明の他の実施例の切断砥石を示す一部を切り欠いて示す正面図である。
【図５】図４の実施例の要部を拡大して示す断面図であって、厚み方向の寸法が径方向に比較して拡大されている。
【図６】図４および図５の金属製コア部の他の例を、一部を切り欠いて説明する図である。
【図７】図４および図５の実施例の切断砥石を製造するためのの製造工程を説明するプロセスチャートである。
【符号の説明】
１０：切断砥石
１２：取付穴
１４：金属製コア部
１６：レジノイド砥石部
１８：固定装置
３０：切断砥石
３２：接着面
【産業上の利用分野】
本発明は、被削材を切断するために比較的小さな厚みを備えた円板状の切断砥石に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｌ型鋼、Ｉ型鋼、Ｈ型鋼など鋼材やスラブ、ビレットのような鋼片を切断するために比較的小さな厚みを備えた円板状の切断砥石が知られている。このような切断砥石は、一般に、内周側から外周側に至るまで砥粒が樹脂結合材によって結合されたレジノイド砥石組織により構成されており、外径が予め設定された限界径に到達すると、新品に交換されるようになっている。
【０００３】
【発明が解決すべき課題】
ところで、上記切断砥石は、その外径が当初の径の約２／３に設定された使用限界径に到達すると廃棄されることから、切断砥石のうちの当初の容積のたとえば４０％程度が廃棄されるので、地球環境に対する負荷は比較的大きなものであった。このような不都合は、鋼片などを切断するためのたとえば１５００ｍｍ程度の外径を有する大型切断砥石ほど顕著である。
【０００４】
また、一般に、外径に比較して厚みが小さな円板状の切断砥石では、内外周および厚み方向において密度を均一とすることが比較的困難であるために熟成中の膨張や収縮の不均一となって反りが発生して歩留りが十分に得られ難くなるという欠点があった。このような不都合も、大型切断砥石となるほど顕著である。
【０００５】
本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、切断砥石が使用限界径に到達して廃棄される容積が少なくなり、且つ反りの発生も少なくなる切断砥石を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、被削材を切断するために比較的小さな厚みを備えた円板状の切断砥石であって、(a) 取付穴を有し、前記切断砥石の使用限界径よりも小さな外径を有する円形の金属製コア部と、(b) 砥粒とその砥粒を相互に結合するための樹脂結合剤とを含んでその金属製コア部と同様の厚みを成し、接着剤により接着されるとともに固定装置により機械的に固定されることによりその金属製コア部の外周に固着された円環状のレジノイド砥石部とを、含み (c) 前記固定装置は、前記金属製コア部の外周面のうちの厚み方向の一端部から外周側へ突設された固定フランジ部と、該金属製コア部の外周面のうちの厚み方向の他端部に嵌め付けられたリング状のフランジ部材と、それら固定フランジ部およびフランジ部材に両端部が固定された複数本の固定ピンとを備えて該金属製コア部と同じ厚みを有し、該複数本の固定ピンが該固定フランジ部とフランジ部材との間に挟み込まれた前記レジノイド砥石部の内周部を厚み方向に貫通させられることにより該レジノイド砥石部を該金属製コア部に固定することにある。
【０００７】
【発明の効果】
このようにすれば、円形の金属製コア部とその外周にそれと同様の厚みの円環状のレジノイド砥石部が固着されることにより切断砥石が構成されていることから、レジノイド砥石部が使用限界径まで使用されることにより消耗したその切断砥石を金属製コア部から除去することによってその金属製コア部を再使用することができるので、使用済切断砥石の廃棄容積が少なくされる。また、切断砥石の中央部が金属製コア部により構成されていることから、全体がレジノイド砥石から構成される切断砥石に比較して高強度となると同時にレジノイド砥石部が径方向に均一な密度となって製品の反りの発生が少なくなるので、高い歩留りが得られる。また、切断砥石が全体として高強度となる結果、切断作業中における反りに起因する斜断が好適に解消される。
【０００８】
【発明の他の態様】
ここで、好適には、前記円板状の金属製コア部と前記円環状のレジノイド砥石部とは、相互に接着剤により接着される。さらに好ましくは、それら金属製コア部と円環状のレジノイド砥石部との接着面は、回転軸心に対して傾斜したテーパ面とされる。このようにすれば、回転軸心と平行な接着面を用いる場合に比較して、接着面積が増加させられるので、相互に強固に固着される。
【０００９】
また、好適には、前記円板状の金属製コア部と前記円環状のレジノイド砥石部とは、相互に接着剤により接着されるとともに、固定装置により相互に機械的に固定されたものである。このようにすれば、レジノイド砥石部は、金属製コア部の外周に接着されるだけでなく、固定装置によっても機械的にも固定されるので、一層強固に固着される。
【００１０】
また、好適には、前記切断砥石は、７６０〜１５００ｍｍの外径と、その外径の１／８０〜１／１５０の厚みたとえば６〜１５ｍｍの厚みとを有するものである。このようにすれば、比較的大きなスラブやビレットを切断できる比較的大径且つ円板状の大型切断砥石が構成され得る。
【００１１】
また、好適には、前記金属製コア部は、前記レジノイド砥石部の外径に対して、５０〜７０％の外径を備えたものである。このようにすれば、金属製コア部の再利用により使用済切断砥石の廃棄容積が少なくされるとともに、全体がレジノイド砥石から構成される切断砥石に比較して高強度となると同時に反りの発生が少なくなるので、高い歩留りが得られる。
【００１２】
また、好適には、前記金属製コア部は、炭素鋼板、アルミニウム合金板、鉄鋳物板のいずれかから構成されたものである。このようにすれば、そのような金属板材から構成される金属製コア部の厚みのばらつきがなく、また、金属製コア部を設けない切断砥石に比較して、レジノイド砥石部の均一性が向上するので全体として高品質な切断砥石が得られる。
【００１３】
また、好適には、前記レジノイド砥石は、その樹脂結合剤と同系統の樹脂接着剤により金属製コア部に接着されたものである。このようにすれば、レジノイド砥石部の金属性コア部に対する接着強度が一層高められ、切断砥石の耐久性が高められる。
【００１４】
また、好適には、前記金属製コア部は、その外周に固着されたレジノイド砥石部よりも厚み寸法が所定値だけ小さくされる。このようにすれば、被削材の切断時における切断砥石の回転抵抗すなわち切削抵抗が小さくなるので、発熱が軽減されるとともに耐久性が高められる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は切断砥石１０の一部を切り欠いて示す正面図であり、図２はその切断砥石１０の要部断面図であり、図３はその切断砥石１０の製造工程を説明する図である。なお、図２の断面図においては、理解を容易とするために縦横比が変更されており、厚み方向の倍率が径方向に比較して大きくされている。
【００１６】
上記切断砥石１０は、取付穴１２を有し、その切断砥石１０の使用限界径たとえば製品径の５０〜７０％の外径を有する円板形の金属製コア部１４と、砥粒と該砥粒を相互に結合するための樹脂結合剤とを含んでその金属製コア部１４と同様の厚みに成形され、且つその金属製コア部１４の外周に固着された円環板状のレジノイド砥石部１６とを備え、全体として円板状を成している。レジノイド砥石部１６は金属製コア部１４と同様の厚みではあるが、金属製コア部１４がレジノイド砥石部１６よりも所定値だけ小さくなるようにわずかに相違させられていてもよい。
【００１７】
上記レジノイド砥石部１６は、金属製コア部１４の外周に対してたとえばエポキシ樹脂接着剤などの所定の接着剤により接着されるだけでなく、固定装置１８によって機械的にも固定されている。この固定装置１８は、金属製コア部１４の外周面のうちの厚み方向の一端部から外周側へ一体的に突設された固定フランジ部２０と、その金属製コア部１４の外周面のうちの厚み方向の他端部に嵌め付けられたリング状のフランジ部材２２と、それら固定フランジ部２０およびフランジ部材２２に両端部が固定された複数本の固定ピン２４とから構成されている。それら複数本のピン２４が固定フランジ部２０とフランジ部材２２との間に挟み込まれたレジノイド砥石部１６の内周部を厚み方向に貫通させられていることにより、レジノイド砥石部１６が金属製コア部１４の外周部に機械的に固定されている。
【００１８】
上記金属製コア部１４は、炭素鋼板、アルミニウム合金板、鉄鋳物板のいずれかの板材から打ち抜き、プレスなどを用いて円板状に構成されたものであり、レジノイド砥石部１６の外径の５０〜７０％の外径を備えている。また、上記レジノイド砥石部１６は、通常のレジノイド砥石と同様の製造工程に従って、溶融アルミナ砥粒、炭化珪素砥粒などの一般砥粒がレジンボンドとして機能する熱硬化性樹脂たとえばフェノール樹脂またはエポキシ樹脂によって結合されたものである。このレジノイド砥石部１６は、比較的厚みが小さくて強度が得られ難いため、その補強のためにガラス繊維網、カーボン繊維網などの補強材２６が厚み方向の中央部に埋設されている。
【００１９】
以上のようにして構成された切断砥石１０は、たとえば７６０〜１５００ｍｍφの外径と、その外径の１／８０〜１／１５０の厚み寸法たとえば６〜１５ｍｍ程度の厚み寸法とを有する所謂大型切断砥石であり、たとえばＬ型鋼、Ｉ型鋼、Ｈ型鋼など鋼材やスラブ、ビレットのような鋼片を切断するために、その被削材の長手方向に対して平行な回転軸心Ｃまわりに回転駆動された状態で、その被削材の長手方向に対して直交する方向へ移動させられる。予め設定された使用限界径に到達して廃棄された切断砥石１０は、金属製コア部１４の外周に残ったレジノイド砥石部１６を除去してその金属製コア部１４を回収するための回収処理が行われる。先ず、加熱処理されることによりレジノイド砥石部１６の樹脂結合剤が分解されてその結合力を弱められ、次いで除去処理されることにより金属製コア部１４の外周に残ったレジノイド砥石部１６が振動や打撃などの機械的刺激を用いて剥離され、仕上げ処理により表面仕上げが行われることにより金属製コア部１４が回収されるとともに、剥離されたレジノイド砥石部１６が廃棄される。このレジノイド砥石部１６の廃棄量は金属製コア部１４を用いない切断砥石に比較して大幅に減少させられる。また、回収された金属製コア部１４は、切断砥石１０の製造工程（図３の工程Ｐ２）において再使用される。
【００２０】
上記切断砥石１０は、図３の工程図に示す工程を経て製造される。図３において、工程Ｐ１では、金属製コア部１４側のレジノイド砥石部１６と接着させられる接着面すなわち外周面やフランジ部２０の外周面および側面とフランジ部材２２の外周面および側面に、レジノイド砥石部１６のレジンボンドと同系統の樹脂からなる接着剤たとえばフェノール樹脂接着剤が塗布されるとともに乾燥される。工程Ｐ２では、使用済み切断砥石の焼成などによって回収された金属製コア部１４が図示しない成形金型内にセットされる。この成形金型は、定盤上に載置される円筒状の外型と、その内側に嵌め入れられる下型および押（上）型と、それら下型および押型をプレス方向の移動可能に位置決めするためにそれらの中央穴に嵌め入れられる中子とを備えているので、上記金属製コア部１４は、その取付穴１２内に上記中子が嵌め入れられた状態で下型上にセットされる。次の工程Ｐ３では、砥石原料が上記成形金型内に必要量の半分だけ充填される。この砥石原料は、砥粒、フェノール樹脂粉体、液状フェノール樹脂、充填剤などが混練されたものである。次いで、工程Ｐ４において、ガラス繊維網、カーボン繊維網などの補強材２６が上記砥石原料上に載置された後、工程Ｐ５において残りの砥石原料がその補強材２６上に載置されて成形金型内に充填される。次いで、フェノール樹脂接着剤が塗布されたフランジ部材２２が、工程Ｐ６において金属製コア部１４と嵌合するように成形金型内にセットされた後、工程Ｐ７において所定のプレス装置を用いて上記押し型に荷重が負荷されるプレスが行われる。これにより、上記砥石原料が押し固められて切断砥石１０と同様の形状の成形品が得られる。このようにして得られた成形品は、成形金型から脱型された後、工程Ｐ８において２００℃程度の温度で熟成されることにより、接着面に予め塗布されたフェノール樹脂接着剤およびレジノイド砥石部１６が硬化させられる。続いて、工程Ｐ９においてドリルにて下穴が形成され、工程Ｐ１０においてその穴に固定ピン２４が差し入れられた状態で固定される。この固定ピン（固定ボルト）２４は螺合により固定されてもよいし、圧入、かしめなどにより固定されてもよい。そして、図示しない工程において検査され、検査合格のものが出荷される。
【００２１】
次に、本発明の他の実施例の切断砥石３０を説明する。なお、以下の説明において前述の実施例と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略する。図４は、本発明の他の実施例の切断砥石３０の一部を切り欠いて示す正面図であり、図５はその切断砥石３０の要部断面図である。図５も理解を容易とするためにその縦横比が変更されているが、図２と同じではない。
【００２２】
図４および図５において、切断砥石３０の金属製コア部１４の外周面すなわち接着面３２は、回転軸心Ｃに対してたとえば４５°程度に傾斜したテーパ面に形成されており、その接着面３２にレジノイド砥石部１６の内周面が接着されている。上記金属製コア部１４の厚みＨＣ は、レジノイド砥石部１６の厚みＨＡ と略同様ではあるがわずかにたとえば１乃至２ｍｍ程度小さく設定されている。
【００２３】
図６は、上記切断砥石３０に用いられる金属製コア部１４の他の例を示している。この場合の金属製コア部１４の外周面すなわち接着面３２は、全体としては図４および図５に示す例と同様に約４５°程度に傾斜したテーパ面に形成されているが、接着面積を一層増加させるために、１乃至２ｍｍ程度の高さの細かな階段状に形成されている。
【００２４】
図７は、上記切断砥石３０の製造工程を説明する図である。工程Ｐ１１では、金属製コア部１４側のレジノイド砥石部１６と接着させられる外周面すなわち接着面３２にレジノイド砥石部１６のレジンボンドと同系統の樹脂からなる接着剤たとえばフェノール樹脂接着剤が塗布されるとともに乾燥される。工程Ｐ１２では、使用済み切断砥石の焼成などによって回収された金属製コア部１４が図示しない成形金型内にセットされる。この成形金型は、定盤上に載置される円筒状の外型と、その内側に嵌め入れられる下型および押（上）型と、それら下型および押型をプレス方向の移動可能に位置決めするためにそれらの中央穴に嵌め入れられる中子とを備えているので、上記金属製コア部１４は、その取付穴１２内に上記中子が嵌め入れられた状態で下型上にセットされる。次の工程Ｐ１３では、砥石原料が上記成形金型内に必要量の半分だけ充填される。この砥石原料は、砥粒、フェノール樹脂粉体、液状フェノール樹脂、充填剤などが混練されたものである。次いで、工程Ｐ１４において、ガラス繊維網、カーボン繊維網などの補強材２６が上記砥石原料上に載置された後、工程Ｐ１５において残りの砥石原料がその補強材２６上に載置されて成形金型内に充填される。次いで、フェノール樹脂接着剤が塗布されたフランジ部材２２が、工程Ｐ１６において金属製コア部１４と嵌合するように成形金型内にセットされた後、所定のプレス装置を用いて上記押し型に荷重が負荷されるプレスが行われる。これにより、上記砥石原料が押し固められて切断砥石３０と同様の形状の成形品が得られる。このようにして得られた成形品は、成形金型から脱型された後、工程Ｐ１７において２００℃程度の温度で熟成されることにより、接着面に予め塗布されたフェノール樹脂接着剤およびレジノイド砥石部１６が硬化させられる。続いて、工程Ｐ１８において検査され、検査合格のものが出荷される。
【００２５】
本実施例の切断砥石３０は、レジノイド砥石部１６が金属製コア部１４のテーパ面状の接着面３２において接着されることにより、固定装置１８を設けなくても十分に大きな接着強度が得られるとともに、金属製コア部１４を回収するときには、加熱後にわずかなストロークで金属製コア部１４を抜くだけで容易に金属製コア部１４をその外周のレジノイド砥石部１６から分離される。
【００２６】
以下、本発明者等が行った実験例を以下に説明する。
【００２７】
（実験例１）
試験砥石１の仕様に示す外形１５００ｍｍφ×厚み１５ｍｍ×穴径２０３．２ｍｍφの大型切断砥石を図３に示す工程を経て図１および図２に示すように作成し、破壊試験条件１に示す条件に従って破壊試験を行ったところ、３回の破壊試験においても破壊が発生せず、労働安全法の基準をクリアした。また、ユーザにおける切断作業において斜断がなく良好な切断面が得られた。なお、レジノイド砥石部の明細において、ＦＡはフライヤブル（偏平）アランダム砥粒を示し、２４は砥粒の番数を示し、Ｓは結合度を示し、１０は組成を示し、ＢＣＣＹはフェノール樹脂ボンドを示している。
【００２８】
試験砥石１の仕様
・金属製コア部の外径：９００ｍｍ
・挟み込み長さ： ５０ｍｍ
・固定ボルト： ２４本
・レジノイド砥石部の明細：ＦＡ２４Ｓ１０ＢＣＣＹ
・ガラス繊維補強材： 外径１５００ｍｍ×内径８００ｍｍ、３枚
破壊試験条件１
・実用周速である４８００ｍ／ｍｉｎの２倍の周速で回転（ｎ＝３）
【００２９】
（実験例２）
試験砥石２の仕様に示す外形８６０ｍｍφ×厚み７ｍｍ×穴径５０．８ｍｍφの大型切断砥石を図７に示す工程を経て図４および図６に示すように作成し、破壊試験条件２に示す条件に従って破壊試験を行ったところ破壊が発生せず、労働安全法の基準をクリアした。また、ユーザにおける切断作業において斜断がなく良好な切断面が得られた。
【００３０】
試験砥石２の仕様
・金属製コア部の外径：５００ｍｍ
・テーパの径方向寸法： １０ｍｍ
・レジノイド砥石部の明細：Ａ２０Ｏ１０ＢＣＣＹ
・ガラス繊維補強材： 外径８６０ｍｍ×内径４００ｍｍ、１枚
破壊試験条件２
・実用周速である３８００ｍ／ｍｉｎの２倍の周速で回転
【００３１】
上述のように、本実施例の切断砥石１０、３０によれば、円形の金属製コア部１４とその外周にそれと同様の厚みの円環状のレジノイド砥石部１６が固着されることにより切断砥石が構成されていることから、切断砥石１０が使用限界径まで使用されることにより消耗したレジノイド砥石部１６を金属製コア部１４から熱処理を用いて除去することによってその金属製コア部１４を再使用することができるので、使用済切断砥石の廃棄容積が少なくされる。また、切断砥石１０、３０の中央部が従来の切断砥石の中央部に比較して数倍以上の引っ張り強度を有する金属製コア部１４により構成されていることから、全体が高強度となると同時にレジノイド砥石部１６が径方向寸法が短くなって均一な密度となり、製品の反りの発生が少なくなるので、高い歩留りが得られる。また、全体として切断砥石１０が高強度となる結果、切断作業中における反りに起因する斜断が好適に解消される。
【００３２】
また、本実施例の切断砥石１０によれば、円板状の金属製コア部１４と円環状のレジノイド砥石部１６とを、相互に機械的に固定する固定装置１８が含まれていることから、レジノイド砥石部１６は、金属製コア部１４の外周に接着されるだけでなく、固定装置１８によって機械的にも固定されるので、レジノイド砥石部１６が一層強固に固着され、耐破壊性が高められる。
【００３３】
また、本実施例の切断砥石３０によれば、円環状のレジノイド砥石部１６が円板状の金属製コア部１４のテーパ面状の接着面３２において接着されることにより大きな接着面積が得られて、固定装置１８を設けなくても十分に大きな接着強度が得られるので、レジノイド砥石部１６が一層強固に固着され、耐破壊性が高められる。また、金属製コア部１４を回収するときには、加熱後にわずかなストロークで金属製コア部１４を抜くだけで容易に金属製コア部１４をその外周のレジノイド砥石部１６から分離される利点がある。
【００３４】
また、本実施例の切断砥石１０、３０は、７６０〜１５００ｍｍの外径と、その外径の１／８０〜１／１５０の厚みたとえば６〜１５ｍｍの厚みとを有するものであることから、比較的大きなビレットやスラブなどを切断できる比較的大径且つ円板状の大型切断砥石が構成され得る。
【００３５】
また、本実施例の切断砥石１０、３０では、金属製コア部１４が、レジノイド砥石部１６の外径に対して、５０〜７０％の外径を備えたものであることから、金属製コア部１４の再利用により使用済切断砥石の廃棄容積が少なくされるとともに、全体がレジノイド砥石から構成される切断砥石に比較して高強度となると同時に反りの発生が少なるので、高い歩留りが得られる。
【００３６】
また、本実施例の切断砥石１０、３０では、金属製コア部１４が、炭素鋼板、アルミニウム合金板、鉄鋳物板のいずれかから構成されたものであることから、そのような金属板材から構成される金属製コア部１４の厚みのばらつきがなく、高品質な切断砥石１０、３０となる。
【００３７】
また、本実施例の切断砥石１０、３０では、レジノイド砥石部１６は、そのレジンボンド（樹脂結合剤）と同系統の樹脂接着剤を用いて金属製コア部１４に接着されているので、一層高強度で固着され、切断砥石１０、３０の耐久性が高められる利点がある。
【００３８】
また、本実施例の切断砥石１０、３０において、金属製コア部１４が炭素鋼から構成される場合は、その金属製コア部１４の熱膨張率（α＝１０×１０−６）とレジノイド砥石部１６の熱膨張率（α＝１２〜１３×１０−６）とが近似するので、一層高強度で固着され、切断砥石１０、３０の耐久性が高められる利点がある。
【００３９】
以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００４０】
たとえば、前述の実施例では、金属製コア部１４の外周に固着された円環状のレジノイド砥石部１６は、その金属製コア部１４と同様の厚みに成形されているが、金属製コア部１４の厚みとレジノイド砥石部１６の厚みとはある程度の差があっても差し支えない。ただし、金属製コア部１４の厚みがレジノイド砥石部１６の厚みよりもやや小さい場合には、被削材切断時の回転抵抗すなわち側面摩擦抵抗を低下させる点において有利である。
【００４１】
また、前述の実施例の固定装置１８は、種々の変形が加えられ得るものであり、たとえば金属製コア部１４の外周面に嵌め付けられているフランジ部材２２を周方向において複数個に分割し、分割された部分毎にアリ溝などにより径方向の移動不能に係合させられるようにされてもよい。
【００４２】
また、前述の実施例のレジノイド砥石部１６は、厚み方向の中間部にガラス繊維網などの補強材２６が埋設されたものであったが、その補強材２６が設けられていなくてもよいし、複数層設けられていてもよい。また、レジノイド砥石部１６は、単一の砥粒が均一に結合されたものであったが、たとえば厚み方向において複数種類の砥粒が積層されるものであってもよいし、砥粒自身にコーティングが施されたものであってもよい。
【００４３】
なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々変更が加えられ得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の切断砥石を示す一部を切り欠いて示す正面図である。
【図２】図１の実施例の要部を拡大して示す断面図であって、厚み方向の寸法が径方向に比較して拡大されている。
【図３】図１および図２の実施例を製造するためのの製造工程を説明するプロセスチャートである。
【図４】本発明の他の実施例の切断砥石を示す一部を切り欠いて示す正面図である。
【図５】図４の実施例の要部を拡大して示す断面図であって、厚み方向の寸法が径方向に比較して拡大されている。
【図６】図４および図５の金属製コア部の他の例を、一部を切り欠いて説明する図である。
【図７】図４および図５の実施例の切断砥石を製造するためのの製造工程を説明するプロセスチャートである。
【符号の説明】
１０：切断砥石
１２：取付穴
１４：金属製コア部
１６：レジノイド砥石部
１８：固定装置
３０：切断砥石
３２：接着面
Claims (5)
- 被削材を切断するために比較的小さな厚みを備えた円板状の切断砥石であって、
取付穴を有し、前記切断砥石の使用限界径よりも小さな外径を有する円形の金属製コア部と、
砥粒と該砥粒を相互に結合するための樹脂結合剤とを含んで該金属製コア部と同様の厚みを成し、接着剤により接着されるとともに固定装置により機械的に固定されることにより該金属製コア部の外周に固着された円環状のレジノイド砥石部とを、含み
前記固定装置は、前記金属製コア部の外周面のうちの厚み方向の一端部から外周側へ突設された固定フランジ部と、該金属製コア部の外周面のうちの厚み方向の他端部に嵌め付けられたリング状のフランジ部材と、それら固定フランジ部およびフランジ部材に両端部が固定された複数本の固定ピンとを備えて該金属製コア部と同じ厚みを有し、該複数本の固定ピンが該固定フランジ部とフランジ部材との間に挟み込まれた前記レジノイド砥石部の内周部を厚み方向に貫通させられることにより該レジノイド砥石部を該金属製コア部に固定することを特徴とする切断砥石。 - ７６０〜１５００ｍｍの外径と、該外径の１／８０〜１／１５０の厚みとを有するものである請求項１の切断砥石。
- 前記金属製コア部は、前記砥石部の外径に対して、５０〜７０％の外径を備えたものである請求項１または２の切断砥石。
- 前記金属製コア部は、炭素鋼板、アルミニウム合金板、鉄鋳物板のいずれかから構成されたものである請求項１乃至３のいずれかの切断砥石。
- 前記金属製コア部は、その外周に固着されたレジノイド砥石部よりも厚み寸法が所定値だけ小さくされたものである請求項１乃至４のいずれかの切断砥石。
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