JP3714922B2 - ダイヤモンド工具 - Google Patents

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    • B28D1/12Saw-blades or saw-discs specially adapted for working stone
    • B28D1/121Circular saw blades

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は石材、レンガ、コンクリート、アスファルトのように脆性を有する被切削材の切断もしくは穿孔に用いるダイヤモンド工具に関するものであって、より詳しくは、切削速度を高め微細粉塵を減少できるダイヤモンド工具に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
人造ダイヤモンドは1950年代に発明されたもので、地球上に存在する物質中、最も硬度の高い物質として認知されており、かかる特性から切削、研削工具などに使われるようになった。
【0003】
とりわけ、前記人造ダイヤモンド(以下、ダイヤモンドという)は花崗岩、大理石などの石材を切削、研削する石材加工分野およびコンクリート構造物を切削、研削する建設業の分野で幅広く用いられてきた。
【0004】
通常、ダイヤモンド工具はダイヤモンド粒子を分布した切削チップと該切削チップを固定する金属ボディ(Core)から成る。
【0005】
図14には従来のセグメントタイプのダイヤモンド工具の一例が示してある。
【0006】
図14に示すように、このセグメントタイプのダイヤモンド工具1はディスク形状の金属ボディ2に固定された多数個の切削チップ11、12を含み、夫々の切削チップ11、12にはダイヤモンド粒子5がランダムに分布している。ダイヤモンド工具を使って被切削材を切削する場合、夫々の切削チップに分布されたダイヤモンド粒子夫々が切削を行うことになる。
【0007】
【発明が解決しょうとする課題】
しかし、本発明者の研究および実験結果によると、図14のようにダイヤモンド粒子が切削チップにランダムに分布された場合、ダイヤモンド粒子の切削効率が下がることが確認された。 これは、ダイヤモンド粒子がランダムに分布された切削チップのみから成るダイヤモンド工具では次のような非効率が発生するためである。
【0008】
第一に、先行切削チップに分布されたダイヤモンド粒子により形成された切削溝同士の間隙がダイヤモンド粒径よりもっと大きく、後続切削チップが通り抜けても切削溝と切削溝との間に空間が余って被切削材が完全に取り除かれない場合、第二に、後続切削チップに分布されたダイヤモンド粒子があいにく先行切削チップが形成しておいた切削溝を辿るだけで結局何もしない場合である。
【0009】
一方、前記ダイヤモンド粒子がランダムに分布された切削チップを製造する方法としては、ダイヤモンド粒子を他の金属粉末と混合して焼結する粉末冶金方法が広く用いられている。
【0010】
前記粉末冶金法により切削チップを製造する場合は、微細なダイヤモンド粒子と他の金属粉末とを混合、成形、焼結する過程で粒子大、比重差などによりダイヤモンド粒子が金属結合剤の間に均一に分布されない為、図14のように粒子分布の多過ぎる切削面3となったり、または分布の少な過ぎる切削面4をとなったりするので偏析の問題を起こす。
【0011】
前記のようにダイヤモンド粒子が偏析しながら分布された場合には、工具の切削性能がより低下するばかりでなく工具寿命も短縮するなどの問題があった。
【0012】
本発明者は前記従来技術における問題点を解決すべく研究と実験を重ねた上、その結果に基づいて本発明を提案するに至ったものであり、本発明の目的は、ダイヤモンド工具を成す切削チップにダイヤモンド粒子を適正に配列することにより優れた切削性能を奏するばかりでなく切削作業の際に発生する微細粉塵を減少することができるダイヤモンド工具を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明では、ダイヤ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、前記ダイヤモンド粒子層は被切削材の切削の際後続ダイヤモンド層により被切削材に形成される切削溝が先行ダイヤモンド層により被切削材に形成された切削溝の間に形成されるように配列されるダイヤモンド工具を特徴とするものである。
【0014】
【本発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態にについて図面を参照して詳細に説明する。
【0015】
本発明は、切削作業過程において被切削材に接する切削チップの切削面にダイヤモンドを適正に配列し、ダイヤモンド粒子夫々が最も効率良く利用されるようにしたダイヤモンド工具である。
【0016】
図1に示すように、ダイヤモンド粒子がランダムに配列された工具を用いて被切削材を切削する場合には、次のような三種の切削溝を被切削材表面に形成する。第一に、後続切削チップのダイヤモンド粒子が先行ダイヤモンド粒子と同軌跡を辿り被切削材に如何なる切削溝も形成せず何の役にも立たない場合、第二に、隣接する先行切削溝の間に後続切削チップの切削溝が形成され被切削材が完全に取り除かれる場合、第三は、先行切削溝同士の距離が遠すぎて後続切削チップが通り抜けても切削溝と切削溝の間に空間が余ってしまい被切削材が完全に取り除かれない場合である。
【0017】
本発明は第一と第三の場合のように、切削効率が低迷することを最少化し、第二のような最も効率的な場合を最多化して切削効率を最高にするようにダイヤモンド粒子の配列を図る。
【0018】
つまり、本発明は先行切削チップのダイヤモンド粒子が被切削材を削り取って形成された切削溝の間で最も隣接する位置に後続切削チップのダイヤモンド粒子が切削溝を形成すべく切削チップにダイヤモンド粒子を配列したものである。
【0019】
本発明にしたがって切削チップ内にダイヤモンドを配列する場合、最も効果的な切削作用を行うために、切削速度が向上し、被切削材を大粒の切削粉をもって切削することができ、切削作業の際に発生する微細粉塵を大幅に減少して作業者の健康を保護することもできる。
【0020】
以下、本発明に係るダイヤモンド工具におけるダイヤモンド粒子配列の好ましい例について説明する。このダイヤモンド工具は、ダイヤモンド粒子が分布され切削を直接行う切削チップとこの切削チップが付着された金属ボディ(コア)とから成っている。
【0021】
切削チップにおいてダイヤモンド粒子はコアと平行な層に配列され、コアに固定された切削チップの切削面には該配列されたダイヤモンド粒子層が列を成す。
【0022】
本発明においては、先行切削チップにダイヤモンド粒子をn層と前記後続切削チップにはダイヤモンド粒子をn'層ずつ配列し(この際n'≦n)、前記先行セグメントと後続セグメントは交互に配列し、且つ前記後続切削チップの各ダイヤモンド粒子層は前記先行切削チップのダイヤモンド粒子層の間に置かれるよう配列する。
【0023】
さらに、本発明においては夫々の切削チップを2個以上の領域に区分し、切削方向に向って前方部にはn層と後方部にはn'層のダイヤモンド粒子層を配列し(この際n'≦n)、且つ前記前方部の夫々のダイヤモンド粒子層は前記後方部のダイヤモンド粒子層の間に置かれるよう配列する。
【0024】
本発明に符合する好ましき切削チップは、ダイヤモンド粒子がn層配列された切削チップとダイヤモンド粒子がn−1層配列された切削チップとを交互に配置したものである。
【0025】
前記ダイヤモンド粒子がn−1層配列された切削チップにおいて夫々のダイヤモンド粒子層は、ダイヤモンド粒子がn層配列された切削チップのダイヤモンド粒子層の間に置かれるよう配列すべきである。
【0026】
前記のようにダイヤモンド粒子が配列されたセグメントタイプの切削チップを具えたダイヤモンド工具の のこぎり刃(sawblade)の一例を図2に示す。
【0027】
図2に示すように、ダイヤモンド工具101はディスク形状のコア2に固定された切削チップを含み、一方の切削チップ111には3層のダイヤモンド粒子105層が、他方の切削チップ112には2層のダイヤモンド粒子層が配列される。
【0028】
この際、前記2層のダイヤモンド粒子層は前記3層のダイヤモンド粒子層の間に置かれるようダイヤモンド粒子105が配列される。各ダイヤモンド粒子層を成すダイヤモンドの列同士では間隙が生じないよう配列しなければならない。
【0029】
さらに、本発明の他の好ましい例は、n層のダイヤモンド粒子層が配列された切削チップを配列しながら切削チップの粒子層が隣接する切削チップの粒子層の間に置かれるよう配列したものであり、その一例を図6に示す。
【0030】
図6に示すように、先行切削チップ121には3層のダイヤモンド粒子層121a、121b、121cが、後続切削チップ122にも3層のダイヤモンド粒子層122a、122b、122cが配列され、この際前記3層のダイヤモンド粒子層121a、121b、121c夫々は前記3層のダイヤモンド粒子層122a、122b、122cの間に置かれるようダイヤモンド粒子が配列される。
【0031】
さらに、本発明の異なる例は、ダイヤモンド粒子がn層配列された切削チップとダイヤモンド粒子がn−2層またはそれ以下の層で配列された2個以上の切削チップを交互に配置したものである。
【0032】
前記ダイヤモンド粒子がn−2層またはそれ以下の層で配列された切削チップにおいて、夫々のダイヤモンド粒子層はダイヤモンド粒子がn層配列された切削チップのダイヤモンド粒子層の間に置かれるよう配列され、 その一例が図7に示されている。
【0033】
図7のように、ダイヤモンド粒子が1層配列された2個の切削チップ132、133の各ダイヤモンド粒子層132a、133aは、3層配列された切削チップ131のダイヤモンド粒子層131a、131b、131cの間に置かれるよう配列する。
【0034】
さらに、図8には、切削チップが2個の領域に区分され切削方向に向って前方部には3層のダイヤモンド粒子層が、後方部には2層のダイヤモンド粒子層が配列された切削チップを示す。
【0035】
図8のように、前記後方部の夫々のダイヤモンド粒子層141d、141eは、前記前方部のダイヤモンド粒子層141a、141b、141cの間に置かれるよう配列されている。
【0036】
さらに、本発明はダイヤモンド工具を成す切削チップにおいて、切削チップの各粒子層の全部または一部を帯状に形成することもできる。
【0037】
図9は、全ての粒子層が帯状で配列された切削チップの例を示す。
【0038】
図9に示すように、切削チップ151に帯状で3層設けられたダイヤモンド層151a、151b、151cが被切削材153に切削溝153a、153b、153cを形成すると、隣接する切削チップ152に帯状で2層設けられたダイヤモンド層152a、152bが切削溝153a、153b、153cの間に切削溝153d、153eを形成し効率良く被切削材が切削される。
【0039】
さらに、本発明は図10に示すように、多数個の切削チップから成るコアビットの切削チップにも適用することができる。
【0040】
図10は本発明のコア切削チップの一例を示すが、前記コア切削チップ102は、本発明に従ってダイヤモンド粒子層181a、181b、181cが切削面に3層配列された切削チップ181とダイヤモンド粒子層182a、182bが2層配列された切削チップ182とを交互に配列して成る。
【0041】
さらに、本発明においては、本発明に従って単層または多層のダイヤモンド粒子層が配列された切削チップの間に、ダイヤモンド粒子がランダムに配列された切削チップを一つまたはそれ以上挟んでダイヤモンド工具を製造してもよい。
【0042】
たとえば、3層×2層×ランダムの交互配列、3層×ランダム×2層の交互配列、3層×ランダム×2層×ランダムの交互配列または3層×2層×ランダム×ランダムの交互配列などが挙げられる。
【0043】
前記のようにダイヤモンド粒子がランダムに配列された切削チップを配置して工具を製造する場合には、切削効率が従来の工具に比しては優れるがダイヤモンド粒子がランダムに配列された切削チップを含まない本発明の工具に比べると切削効率がやや劣ることになる。
【0044】
前記本発明によるダイヤモンド工具において、先行切削チップに配列される各ダイヤモンド粒子層同士の間隙は、後続切削チップに配列されたダイヤモンド粒子層の厚さ(ダイヤモンド列の幅)より小さいか同じであることが好ましい。
【0045】
さらに、前記本発明によるダイヤモンド工具の切削チップに配列されたダイヤモンド粒子層を成すダイヤモンド列は、切削チップが連続摩耗されても常に切削チップの切削面に層で配列されたダイヤモンド列が露出するように配列することが好ましい。
【0046】
つまり、図11のように、本発明に従って配列されたダイヤモンド層111a、111b、111cにおいて、各ダイヤモンド層を成している切削面に平行なダイヤモンド列114a、114b、114c、114d、114e、114fは列同士の間隙が無いように配列することが好ましい。
【0047】
前記のようにダイヤモンド列を配列することにより、切削チップが連続摩耗されても切削チップの切削面に常に層で配列されたダイヤモンド列が露出することになる。
【0048】
一方、本発明によりダイヤモンド粒子を配列して切削チップを作製する際、とりわけ、内部にのみ規則的に配列されたダイヤモンドがある場合には切削チップの外側面部にはダイヤモンド粒子が無いことから、金属結合剤が早期摩耗され規則的に配列されたダイヤモンドを早期脱落させてしまう恐れがある。
【0049】
従って、切削チップ側面部の早期摩耗を防止すべく、本発明においては耐摩耗性の高い充填材を選択し切削チップ側面部のダイヤモンド粒子を欠いた部位に適正な形状で分布させることができる。
【0050】
つまり、本発明による工具の寿命を更に延長すべく、金属結合剤に充填材(filler、硬度の高い研磨材)を添加して金属結合剤の耐摩耗性を増加することが好ましい。この際、充填材にはSiC、WC、BN、Al23、ダイヤモンドなど耐摩耗性を有する粒子を単独または2種以上複合して用いられる。
【0051】
充填材に用いる材料は側面部の摩耗防止用に添加されるものである為、充填材にダイヤモンドを用いる場合、側面部に充填材として添加するダイヤモンドの充填度は切削用に中央部に含まれたダイヤモンドの充填度より低くなければならない。
【0052】
側面部に充填材として添加されたダイヤモンドは、切削用として中央部に含まれたダイヤモンドの充填度の10〜60%程の低い充填度であることが好ましい。
【0053】
何故ならば、側面部に充填材として添加されたダイヤモンドの充填度が切削用として中央部に含まれたダイヤモンド充填度の10%未満であると、側面の急激な摩耗により側面部の早期摩耗防止効果を奏さず、60%を超えると、側面部の早期摩耗防止効果が飽和になるばかりでなく、中央部に含まれたダイヤモンド量が相対的に少なくなりむしろ切削性能を低下させるためである。
【0054】
図12のように、充填材164は切削チップ161の側面にランダムに分布されたり、または図13のように充填材174が切削チップ171の側面に規則的に分布されたりする。
【0055】
図12および図13において、符号161a、161b、161c、171a、171b、171cはダイヤモンド粒子層を示す。
【0056】
本発明のダイヤモンド工具を製造する方法の一例は次のとおりである。
【0057】
スプレー式接着剤を切削チップ形状に切り取った金属網上に塗布し、その上に一定間隙毎にレーザー加工により穴抜きされた金属治具を載せ、微細なダイヤモンド粒子を散らす。この際、1個の穴毎にダイヤモンド粒子が1個ずつ入るようにする。金属治具を分離すれば金属網上にダイヤモンド粒子が一定に配列された金属網が得られる。これを金属結合剤と共に冷間成形してから焼結し切削チップを製造する。
【0058】
前記本発明によるダイヤモンド工具の製造方法は一つの好ましい例に過ぎず、特に、この例に限定されるものではない。
【0059】
以下、本発明に係るダイヤモンド工具を用いた被切削材の切削にあたっての切削メカニズムについて説明する。
【0060】
図2は本発明をダイヤモンド切削のこぎり刃(saw blade)に適用した場合の一例を示す。
【0061】
図2に示す切削のこぎり刃は、ダイヤモンド粒子105が3層規則的に配列された切削チップ111とダイヤモンド粒子が2層規則的に配列された切削チップ112を隣り合わせに交互配列したものである。
【0062】
図3はダイヤモンド粒子層111a、111b、111cが3層配列された切削チップ111の一例を示し、図4はダイヤモンド粒子層112a、112bが2層配列された切削チップ112の一例を示す。
【0063】
図3、図4および図5から判るように、ダイヤモンド粒子が3層111a、111b、111c配列された切削チップ111と、ダイヤモンド粒子が2層112a、112b配列された切削チップ112とを連続に配列して被切削材113を切削する場合、3層配列切削チップ111により削られた被切削材切削溝113a、113b、113cの隣接する箇所に2層配列切削チップ112のダイヤモンド粒子が切削溝113d、113eを形成するので効果的に被切削材が除去される。
【0064】
つまり、図5のように、相互隣接したダイヤモンド粒子によって被切削材113を連続的に削り取ることになり最も効果的に被切削材が除去され、ダイヤモンド工具の切削性能を向上させる効果を奏するばかりでなく被切削材を大粒に切削でき切削作業の際発生する微細粉塵を減らせ作業者の健康を保護することもできる。
【0065】
一方、隣接する切削チップに配列されたダイヤモンド粒子層同士が相互にずれるように、3層のダイヤモンド粒子層が形成された工具を用いて被切削材を切削する場合は、図6のように先行切削チップ121の切削面に配列された3層のダイヤモンド粒子層121a、121b、121cが被切削材123を削り取って切削溝123a、123b、123cが形成され、後続セグメント122の切削面に配列された3層のダイヤモンド粒子層122a、122b、122cが先行切削チップ121により被切削材123に形成された切削溝123a、123b、123cの隣接する箇所に切削溝123d、123e、123fを形成し最も効果的に被切削材が除去される為、切削速度を向上させ被切削材123を大粒で切削でき切削作業の際発生する微細粉塵を減少することができる。
【0066】
一方、前記のように、セグメント切削面の厚さが厚い場合はダイヤモンド粒子層を帯状にしてもよい。
【0067】
ダイヤモンド粒子層を帯状で3層配列させた切削チップとダイヤモンド粒子層を帯状で2層配列させた切削チップとを交互に配列した工具を用いて被切削材を切削する場合には、図9のように一つの切削チップ151に帯状で3層配列されたダイヤモンド粒子層151a、152b、153cが被切削材153に切削溝153a、153b、153cを形成すると、他の切削チップ152に帯状で2層配列されたダイヤモンド粒子層152a、152bが切削溝153a、153b、153cの間に切削溝153d、153eを形成する為、最も効果的に被切削材が除去される。
【0068】
以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明する。
(実施例1)
下記表1のように3層に分けてダイヤモンドを規則的に配列した切削チップと2層に分けてダイヤモンドを規則的に配列した切削チップとを交互に配列(3層×2層)したのこぎり刃(saw blade)(発明例1)、4層に分けてダイヤモンドを規則的に配列した切削チップと3層に分けてダイヤモンドを規則的に配列した切削チップとを交互に配列(4層×3層)したのこぎり刃(発明例2)、ダイヤモンド粒子を配列させずランダムに混合してダイヤモンド粒子を分布させたのこぎり刃(従来例1)を作製してから、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1に示した。
【0069】
この際、3層および4層切削チップのダイヤモンド層の厚さはダイヤモンド 平均粒子大である0.4mm、ダイヤモンド層間の間隙は0.16mmとなるよう配列させた。
【0070】
2層および3層切削チップのダイヤモンド層の厚さは0.4mm、ダイヤモンド層間の間隙は0.3mmになるよう配列させた。
【0071】
この際、金属結合剤にはFe−Ni系合金を、ダイヤモンドには米国GE社のMBS955を用い、焼結はホットプレス(Hot press)方式により焼結温度950℃、焼結時間5分の条件で行った。
【0072】
本実施例におけるダイヤモンド工具は、切削チップをレーザー溶接により9inchコア(core)に16個付着して作製したものであり、切削試験は切込深さ20mmで花崗岩の切削試験を行った。
【0073】
この際、用いた機械はBOSCH(社)の9インチグラインダーでrpmは6、500であった。前記用いた各のこぎり刃の切削チップ寸法は長さ38mm、高さ7.2mm、厚さ2.4mmである。
【0074】
【表1】
【0075】
前記表1を見ると、本発明の発明例1および2の方が従来の方法により作製した従来例1に比して切削性能および寿命性能が優れたことが判る。
(実施例2)
前記実施例1におけるのこぎり刃と従来例1ののこぎり刃に対する切削サイクル数に伴う切削時間の様相を調査し、その結果を図14に示した。
【0076】
ここで、切削時間とは切削作業の際のこぎり刃が1回切削するのにかかる時間を示す。1回切削は30cm長さの被切削材を一定深さで1回切削することを意味する。
【0077】
図14を見ると、本発明におけるのこぎり刃が従来例1ののこぎり刃より切削時間が短く、切削時間の傾向が安定的で、より均一な性能を表すことがわかる。
(実施例3)
切削チップの切削面のダイヤモンド配列を帯状に作製したのこぎり刃(本発明の発明例3)と従来のランダムなダイヤモンド配列を成すのこぎり刃(従来例2)の切削性能を比較するために14inchの のこぎり を作製してから切削試験を行い、その結果を下記表2に示した。
【0078】
この際、切削チップ寸法は長さ40mm、高さ7.2mm、厚さ3.2mmで、Fe−Ni系成分の金属結合剤を用いた。ダイヤモンドには米国GE社のMBS955を用い、焼結はホットプレス(Hot press)方式により焼結温度950℃、焼結時間5分の条件において行った。
【0079】
前記方法により製造した切削チップをレーザー溶接により14inchコア(core)に付着し切込深さ35mmのコンクリート切削試験を行った。使用した機械はEDCO(社)のエンジン駆動型切削試験機5.5HPである。
【0080】
ダイヤモンド配列帯の厚さは0.8mm、各層間の間隙は0.4mmとなるよう配列して3層と2層とに夫々作製してから交互に付着した。
【0081】
2層配列の側面には摩耗防止のために帯状に配列したダイヤモンドと同一ダイヤモンドを用い、帯状部分に含まれたダイヤモンド充填度の1/4程の低い充填度でダイヤモンドを充填材(filler)として添加した。
【0082】
【表2】
【0083】
前記表2を見ると、本発明の発明例3は従来例2に比して切削性能および寿命性能が向上されたことがわかる。
(実施例4)
切削チップ側面部の早期摩耗を防止すべく前記実施例1の発明例1に従って3層×2層の交互配列を基本として金属結合剤に充填材(filler)を添加し切削チップを作製してから切削試験を行い、その結果を下記表3に示した。
【0084】
この際、充填材(Filler)材料には、切削を目的として中央部分に規則的に配列されたダイヤモンドと同一なものを用い、中央部分に規則的に配列されたダイヤモンドの充填度の5〜70%まで変化させた。
【0085】
切削チップ側面部の早期摩耗評価は切削作業後の切削チップの厚さ減少量により評価した。
【0086】
切削チップ厚さ減少量は30mと60mの切削作業後、切削チップの初期厚さ2.4mmより減少した量を測定した。
【0087】
測定部位は14個の切削チップ中任意の切削チップから90°ずつ隔たれた4個の切削チップの平均値を測定して側面部摩耗量を比較した。他の試験条件は実施例1と同一にした。
【0088】
【表3】
【0089】
前記表3を見ると、充填材の含量が少なすぎる比較例1は切削チップの厚さ減少量が多かったが、発明例4〜8の場合は切削チップの厚さ減少量がごく少ないことがわかる。
【0090】
一方、充填材の含量が多すぎる比較例2の場合、セグメントの厚さ減少量は少なかったが切削不良が起こることがわかる。
(実施例5)
3層に分けてダイヤモンドを規則的に配列した切削チップと2層に分けてダイヤモンドを規則的に配列した切削チップとを交互に配列(3層×2層)したのこぎり刃(発明例1)、発明例1のように、のこぎり刃にダイヤモンドがランダムに分布された切削チップを所々挟むのこぎり刃、つまり3層切削チップ、2層切削チップ、ランダムに配列された切削チップを交互に配列(3層×2層×ランダム配列×ランダム配列)したのこぎり刃(発明例5)、ランダムに混合しダイヤモンド粒子を分布させたのこぎり刃(従来例1)を作製してから、切削試験を行い切削性能と寿命性能を調査して、その結果を下記表4に示した。
【0091】
この際、金属結合剤にはFe−Ni系合金を、ダイヤモンドには米国GE社のMBS955を用い、焼結はホットプレス(Hot press)方式により焼結温度950℃、焼結時間5分の条件において行った。
【0092】
本実施例の工具は、切削チップをレーザー溶接により9inchコア(core)に16個付着し作製したものであり、切削試験は切込深さ20mmで花崗岩切削試験を行った。使用した機械はBOSCH(社)の9インチグラインダーでrpmは6、500である。
【0093】
前記各のこぎり刃の切削チップ寸法は長さ38mm、高さ7.2mm、厚さ2.4mmである。
【0094】
【表4】
【0095】
前記表4を見ると、本発明の発明例5の場合、発明例1に比しては性能が劣るが、従来例1に比しては切削性能および寿命性能が優れていることがわかる。
【0096】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、後続切削チップのダイヤモンド粒子が先行切削チップが形成した切削溝の隣接する箇所に切削溝を形成するようダイヤモンド粒子を配列することにより、被切削材を切削する際、ダイヤモンド粒子夫々の効用性を最大化し切削速度を向上させると共に、微細粉塵の発生量を減少させることができるダイヤモンド工具を提供するという効果を奏する。
【0097】
更に、本発明によれば、ダイヤモンド粒子夫々の効用性を最大化すべく、ダイヤモンド粒子を単層または多層の板状に配列し適正な充填材を適正な位置に分布させることにより、切削性の向上と同時に微細粉塵の発生量を減少させ寿命をより延ばせるダイヤモンド工具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によりダイヤモンド粒子が3層の板状に配列された切削チップと本発明によりダイヤモンド粒子が3層の板状に配列された切削チップと2層の板状に配列された切削チップとが交互に付着されたダイヤモンド工具の一例を示す構成図である。
【図2】本発明によりダイヤモンド粒子が3層規則的に配列された切削チップの一例を示す構成図である。
【図3】本発明によりダイヤモンド粒子が2層規則的に配列された切削チップの一例を示す構成図である。
【図4】本発明に符合する図2のダイヤモンド工具を用いて被切削材を切削する際の切削メカニズムを説明するための概略図である。
【図5】本発明によりダイヤモンド粒子が配列されたダイヤモンド工具用切削チップの異なる例を示す概略図である。
【図6】本発明によりダイヤモンド粒子が配列されたダイヤモンド工具用切削チップのさらに異なる例を示す概略図である。
【図7】本発明によりダイヤモンド粒子が配列されたダイヤモンド工具用切削チップのさらに異なる例を示す概略図である。
【図8】本発明によりダイヤモンド粒子が配列されたダイヤモンド工具用切削チップのさらに異なる例を示す概略図である。
【図9】本発明によりダイヤモンド粒子が配列されたダイヤモンド工具用切削チップのさらに異なる例を示す概略図である。
【図10】図2におけるA−A線断面図である。
【図11】側面部に充填材(filler)がランダムに分布された本発明によるダイヤモンド工具用切削チップのさらに異なる例を示す概略図である。
【図12】側面部に充填材が規則的に分布された本発明によるダイヤモンド工具用切削チップのさらに異なる例を示す概略図である。
【図13】従来例1および発明例1における切削サイクル数に応じた切削時間の変化を示すグラフである。
【図14】切削チップの切削面にダイヤモンド粒子がランダムに分布された従来のダイヤモンド工具の構成図である。
【符号の説明】
101 ダイヤモンド工具
2 コア
111、112、121、122、131、132、133、151、152、181、182 切削チップ
105 ダイヤモンド粒子
121a、121b、121c、122a、122b、122c、131a、131b、131c、132a、133a、141a、141b、141c、141d、141f、151a、151b、151c、152a、152b ダイヤモンド粒子層
113、123、153 被切削材
113a、113b、113c、113d、113e、123a、123b、123c、123d、123e、123f、153a、153b、153c、153d、153e、153f 切削溝

Claims (25)

  1. 被切削材を切削するダイヤモンド粒子と、焼結された金属粉末を含みこれらのダイヤモンド粒子を支持する多数個の切削チップと、これらの切削チップが一定の距離を隔てて固定されている金属ボディとを含むダイヤモンド工具であって、
    前記各々の切削チップにおける前記ダイヤモンド粒子は切削方向と垂直な方向へ一定の間隙を隔てて配列される多数個の層を形成し、
    前記各々の切削チップにおけるダイヤモンド粒子層は被切削材の切削の際、後続切削チップのダイヤモンド粒子層により被切削材に形成される切削溝が先行切削チップのダイヤモンド粒子層により被切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、
    前記ダイヤモンド粒子層の各々は切削面と平行な面上において切削方向と平行なダイヤモンド列を有し、該切削面と垂直な方向に関し前記ダイヤモンド列同士の間隙が無いことを特徴とするダイヤモンド工具。
  2. 前記先行切削チップにはダイヤモンド粒子がn層配列され、前記後続切削チップにはダイヤモンド粒子がn’層配列され、前記nとn’はn’≦nの関係を有することを特徴とする請求項1に記載のダイヤモンド工具。
  3. 前記先行切削チップのダイヤモンド粒子層同士の間隙は前記後続切削チップのダイヤモンド粒子層の厚さより小さいことを特徴とする請求項1又は2に記載のダイヤモンド工具。
  4. 前記ダイヤモンド粒子層中の一部層又は全層が帯状を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のダイヤモンド工具。
  5. 前記ダイヤモンド粒子層中の一部層又は全層が帯状を有することを特徴とする請求項3に記載のダイヤモンド工具。
  6. 前記ダイヤモンド粒子がランダムに分布された前記切削チップが単数又は多数個含むことを特徴とする請求項1に記載のダイヤモンド工具。
  7. 前記ダイヤモンド粒子層が無い切削チップの金属結合剤に充填材が分布されることを特徴とする請求項1又は2に記載のダイヤモンド工具。
  8. 前記ダイヤモンド粒子層が無い切削チップの金属結合剤に充填材が分布されることを特徴とする請求項3に記載のダイヤモンド工具。
  9. 前記ダイヤモンド粒子層が無い切削チップの金属結合剤に充填材が分布されることを特徴とする請求項4に記載のダイヤモンド工具。
  10. 前記ダイヤモンド粒子層が無い切削チップの金属結合剤に充填材が分布されることを特徴とする請求項5に記載のダイヤモンド工具。
  11. 前記ダイヤモンド粒子層が無い切削チップの金属結合剤に充填材が分布されることを特徴とする請求項6に記載のダイヤモンド工具。
  12. 前記充填材としてSiC、WC、BN、Al23及びダイヤモンドから成るグループから選択された1種を又は2種以上を複合したものを用いることを特徴とする請求項7に記載のダイヤモンド工具。
  13. 前記充填材としてSiC、WC、BN、Al23及びダイヤモンドから成るグループから選択された1種を又は2種以上を複合したものを用いることを特徴とする請求項8乃至11のいずれか1項に記載のダイヤモンド工具。
  14. 前記充填材がダイヤモンドであり、該充填材に添加したダイヤモンドの充填度が切削用ダイヤモンドの充填度の10〜60%ほどであることを特徴とする請求項12に記載のダイヤモンド工具。
  15. 前記充填材がダイヤモンドであり、該充填材に添加したダイヤモンドの充填度が切削用ダイヤモンドの充填度の10〜60%であることを特徴とする請求項13に記載のダイヤモンド工具。
  16. 被切削材を切削するダイヤモンド粒子と、これらのダイヤモンド粒子を支持す金属結合剤を含む多数個の切削チップと、これらの切削チップが一定の距離を隔てて固定されている金属ボディとを含むダイヤモンド工具であって、
    前記切削チップにおけるダイヤモンド粒子は前記金属結合剤の焼結によって固定され、
    前記切削チップの各々は2個以上の領域に区分され、
    前記各々の領域におけるダイヤモンド粒子は切削方向と垂直な方向へ一定の間隙を隔てて板状で配列される多数個の層を形成し、このダイヤモンド粒子層は切削面と平行な面上において切削方向と平行な一直線上に2個以上のダイヤモンド粒子を有する列を形成し、
    前記各々の領域におけるダイヤモンド粒子層は、被切削材の切削の際、後続する領域のダイヤモンド粒子層によって前記被切削材に形成される切削溝が先行する領域のダイヤモンド粒子層によって被切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、
    前記各々の領域の切削面に垂直な方向に関し前記ダイヤモンド粒子の列同士の間隙が無いことを特徴とするダイヤモンド工具。
  17. 前記領域中先行する領域にはn層のダイヤモンド粒子層が配列され、後続する領域にはn’層のダイヤモンド粒子層が配列され、前記nとn’はn’≦nの関係を有することを特徴とする請求項16に記載のダイヤモンド工具。
  18. 前記先行する領域のダイヤモンド粒子層同士の間隙は前記後続する領域のダイヤモンド粒子層の厚さより小さいことを特徴とする請求項16又は17に記載のダイヤモンド工具。
  19. 前記ダイヤモンド粒子層中の一部層又は全層が帯状を有することを特徴とする請求項16又は17に記載のダイヤモンド工具。
  20. 前記ダイヤモンド粒子層中の一部層又は全層が帯状を有することを特徴とする請求項16又は17に記載のダイヤモンド工具。
  21. 前記ダイヤモンド粒子層が無い切削チップの金属結合剤に充填材が分布されることを特徴とする請求項16又は17に記載のダイヤモンド工具。
  22. 前記ダイヤモンド粒子層が無い切削チップの金属結合剤に充填材が分布されることを特徴とする請求項18に記載のダイヤモンド工具。
  23. 前記充填材としてSiC、WC、BN、Al23及びダイヤモンドから成るグループから選択された1種を又は2種以上を複合したものを用いることを特徴とする請求項21に記載のダイヤモンド工具。
  24. 前記充填材としてSiC、WC、BN、Al23及びダイヤモンドから成るグループから選択された1種を又は2種以上を複合したものを用いることを特徴とする請求項22に記載のダイヤモンド工具。
  25. 前記充填材がダイヤモンドであり、該充填材に添加したダイヤモンドの充填度が切削用ダイヤモンドの充填度の10〜60%ほどであることを特徴とする請求項23又は24に記載のダイヤモンド工具。
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