JP3722792B2

JP3722792B2 - 加工用ホイール

Info

Publication number: JP3722792B2
Application number: JP2002279890A
Authority: JP
Inventors: 洋二新澤; 誠也緒方
Original assignee: Noritake Co Ltd; Noritake Super Abrasive Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd; Noritake Super Abrasive Co Ltd
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2022-09-25
Also published as: JP2004114218A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート、セメント系建材、れんが、セラミックス、その他硬質材料の切断や研削に用いられる加工用ホイールに係り、詳しくは、基板に一層配列する砥粒のろう付け状態を改良して砥粒の保持力を向上させた加工用ホイールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリート、セメント系建材、レンガ、セラミックス、その他硬質材料の切断用として、円盤状基板の外周部に砥粒をろう付け法により一層配列した加工用ホイールが使用されている。このような加工用ホイールには、切れ味に優れ、しかもその切れ味が長期にわたって安定的に持続することが要求される。ところが、加工用ホイールは加工作業の進行に伴い切れ味と寿命が低下する。
【０００３】
その主な原因として、基板への砥粒の固着状態が不安定で砥粒が脱落しやすいこと、チップポケットが小さいこと、砥粒間隔のコントロールが不十分なために加工作業中に切粉によって目詰まりが生じることが挙げられる。とくに基板への砥粒の固着状態が不安定であると加工中に砥粒が脱落しやすく、加工作業が続行できなくなってホイールの寿命となる。
【０００４】
基板への砥粒の固着は、たとえば、鉄製基板の外周面と外周部側面に塗布した有機接着剤の上にダイヤモンド砥粒を配置し、これを乾燥炉中で乾燥させて砥粒を仮固定した後、接着部にＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系の活性金属入りろう材とバインダーの混合物を砥粒粒径の約１／２の高さに塗布し、これを非酸化性雰囲気中で１０００℃、１時間程度加熱して、砥粒を基板に本固定する工程により行われる。
【０００５】
前記の工程において、鉄製基板とＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系のろう材とは互いに濡れ性が悪いので、ろう材は基板に直接塗布せずに、有機接着剤を介して基板に塗布している。そして、砥粒の保持力は実質的にろう材の抱き力に依存する状態になる。このことを考慮して、ダイヤモンド砥粒を直立させた状態でろう材により基板に接続し、そのろう材接合厚さを砥粒の大きさに対応させ０．０２〜０．１ｍｍとした砥石が提案されている（たとえば特許文献１参照）。この砥石によれば、放熱性に優れ、砥粒の保持力が向上するとされている。
【０００６】
また、台金の表面部に複数本のＶ溝を平行にかつ等間隔状に設け、このＶ溝に砥粒を設け、これらの砥粒をろう材を介して取り付けた砥石が提案されている（たとえば特許文献２）。この砥石によれば、砥粒は強固に台金上に保持されるとされている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−１３８１４７号公報（段落番号０００９）
【特許文献２】
特開平１０−３４５４０号公報（段落番号０００４−０００５）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の砥石においては、ダイヤモンド砥粒を基板に直立させる手段として、静電植毛の原理を利用する方法が例示されているが、このような方法による作業は非常に面倒であり、またすべての砥粒が直立した状態となる保証はない。
また、特許文献２に記載の砥石においては、Ｖ溝内のペースト状混合物のところに砥粒を上方からばらまいて付着させるときに、Ｖ溝内の砥粒の間隔が不揃いの状態になり、とくに団子状につながった場合は、隣り合う砥粒どうしの間に隙間がなく、ろう材による砥粒の保持が不十分になるという問題がある。
【０００９】
また、上記特許文献１に記載の砥石も含めて従来のろう付けにより砥粒を固着した加工用ホイールにおいては、砥粒の保持力を専らろう材の抱き力に依存している。砥粒の保持力を高めるには、ろう材による砥粒の埋め込み量を増やすことになるが、砥粒の埋め込み量を増やすと砥粒の突き出し量が少なくなって切れ味が低下し、また、高価なろう材が大量に必要となり、製造コストの上昇を招く。切れ味を良くするために砥粒の突き出し量を多くとると、ろう材による砥粒の保持力が低下する。また、基板とろう材の接着力が不充分であると、ろう材が基板から剥離するので、基板とろう材の接着力を高めることも必要である。
【００１０】
本発明が解決すべき課題は、ろう付けにより砥粒を基板に固着した加工用ホイールにおいて、ろう材の使用量を増加させることなくろう材による砥粒の抱き込み力および基板に対するろう材の接着力を高めて、加工時の砥粒の脱落防止をはかることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、円盤状基板の外周面および外周部側面に砥粒を一層配列してろう付けした加工用ホイールであって、基板の砥粒配設位置に砥粒の一部が埋没する凹部を形成し、この凹部に砥粒の一部を埋め込んだ状態でろう材により砥粒を基板に固着した加工用ホイールである。
【００１２】
砥粒の一部を基板に形成した凹部に埋め込んだ状態でろう材により基板に固着することで、ろう材の使用量を増やすことなく砥粒とろう材の接着面積を増やして、ろう材による砥粒の抱き込み力を高めることができる。同時に、ろう材の使用量を増すことなく基板とろう材との接着面積を拡大することができて、基板に対するろう材の接着力も高くなる。
【００１３】
ここで、基板に形成する凹部の深さを、砥粒粒径の１０〜３０％とするのが望ましい。凹部の深さが砥粒粒径の１０％より浅いと、砥粒とろう材および基板とろう材との接着面積の拡大効果がなく、３０％より深くなると砥粒の突出高さが低くなって切れ味が低下する。
【００１４】
また、前記凹部の基板回転方向後部側に、砥粒粒径の３０〜５０％の高さの突起を形成することもできる。このような突起を凹部の基板回転方向後部側に形成することにより、凹部に砥粒を固着したホイールで硬質材料の切断、研削加工を行う際に、砥粒にかかる加工時の衝撃を基板に形成した突起が受け止めることによって、砥粒が破壊するのを防止することができる。この場合、突起の高さが砥粒粒径の３０％より低いと、衝撃を受け止める作用が弱く、砥粒の破壊を防止する効果が発揮できない。一方、５０％より高い突起では、この突起が被加工材と擦れ、切れ味が低下するので好ましくない。
【００１５】
上記の突起はすべての凹部に対して形成してもよいが、基板製作の作業性の点から、突起形成の効果が特に著しい基板の外周面の範囲についてのみ突起を形成するようにしてもよい。突起の形状は、凹部に近いところから基板回転方向後方側に向けて次第に突起高さが低くなる形状とするのが、突起が被加工材と干渉し擦れて切れ味が低下するということがない、という点から適当である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態の加工用ホイールを示す図であり、（ａ）は加工用ホイールの正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図２は図１のホイールの基板外周部の部分拡大断面図であり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は側面断面図である。図中、砥粒および砥粒の配置は模式的に示している。
【００１７】
本実施形態のホイール１０は、コンクリートやセメント系建材などの切断用のホイールである。基板１は外径１００ｍｍ、厚さ２．５ｍｍの調質鋼製基板であり、砥粒２は平均粒径が３５０μｍ（基板厚さの１４％）のダイヤモンド砥粒であり、ろう材３はＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系の活性金属入りろうである。
【００１８】
基板１の外周部には切粉排出のためのスリット１１が形成され、各スリット１１の間に砥粒２が配設されている。基板１の外周部には、外周面１ａに１列、外周部側面１ｂに２列、砥粒２が基板周方向に間隔をおいて配設され、ろう材３により基板１に固着されている。
【００１９】
つぎに砥粒２の固着状態について説明する。本実施形態のホイール１０においては、図２の（ａ）および（ｂ）に示すように、基板１の砥粒配設位置に砥粒２の一部が埋没する凹部４を形成し、この凹部４に砥粒２の一部を埋め込んだ状態でろう材３により砥粒２を基板１に固着している。砥粒の配設位置そのものは従来のホイールの場合と同様な基準により定めたものである。
【００２０】
凹部４は球面の一部をなす形状で、その深さは０．０７ｍｍ（砥粒粒径の約２０％）である。このような凹部４に砥粒２の一部を埋め込んでろう材３により固着することで、ろう材３の使用量を従来のホイールの場合よりも少なくしたうえで砥粒２とろう材３の接着面積を増やして、ろう材３による砥粒２の抱き込み力を高めることができる。同時に、ろう材３の使用量を増すことなく基板１とろう材３との接着面積も拡大するので、基板１に対するろう材３の接着力も高くなる。
【００２１】
図３は砥粒の固着形態の別の例を示す図である。この例では、基板１のスリット１１に近い砥粒配設位置２箇所の凹部４の基板回転方向（図中、矢印で示す方向）の後部側に、砥粒粒径の約４０％の高さの突起５を形成している。このような突起５は、突起のない基板にロレット様の塑性加工を施すことにより形成することができる。これらの突起５を凹部３の基板回転方向後部側に形成することにより、このホイールを用いて加工を行う際に、砥粒２にかかる加工時の衝撃を突起５が受け止めることによって、砥粒２が破壊するのを防止することができる。
【００２２】
第１の実施形態のホイール１０の製造手順はつぎの通りである。
・基板１として外径１００ｍｍ、厚さ２．５ｍｍのスチール製基板を準備する。
・砥粒２として平均粒径３５０μｍのダイヤモンド砥粒を準備する。
・基板１の砥粒配設位置に凹部３を形成する。
・直径０．５ｍｍの孔を砥粒配設位置に対応させて配列したスクリーンを用いて、基板１の凹部３に有機接着剤を塗布する。
・この有機接着剤の上に砥粒２を配置する。この状態で砥粒２は基板１の外周面１ａと外周部側面１ｂに図２に示すかたちに配列される。
・これを乾燥炉中で１２０℃、１時間乾燥させ、砥粒２を仮固定する。
・三次元移動が可能なアプリケータ（吐出機）を用いて、凹部４と砥粒２の間および砥粒周囲にろう材とバインダーの混合物を砥粒粒径の約１／２の高さに塗布する。
・これを非酸化性雰囲気中で１０００℃、１時間加熱し、砥粒を台金に本固定する。
図３の実施例のホイールの製造手順も、基本的には上記の製造手順と同様である。
【００２３】
〔試験例〕
図１に示した実施形態のホイール（発明品１）と図３に示した実施例のホイール（発明品２）、および、第１実施形態の基板と同じ形状で同じ数の砥粒を凹部を形成することなく配設したホイール（従来品）を製造して切断加工試験を行った。
【００２４】
〔試験条件〕
切断機械：日立製丸のこＣ４ＹＡ１
機械回転速度：１３０００ｍｉｎ^−１
被切断材：押し出し成形セメント板
切り込み量：１５ｍｍ／ｐａｓｓ
切断方式：乾式切断
送り速度：負荷電流８Ａになるよう調節
【００２５】
表１に試験結果を示す。
【表１】

【００２６】
発明品１，２の切断速度およびホイール寿命は、従来品の切断速度およびホイール寿命を１００としたときの指数で示す。同表からわかるように、砥粒配設位置に凹部を形成して砥粒を固着させた発明品１，２のホイールは、従来品のホイールに比べて切断速度は同等であるが、ホイール寿命は１．５倍〜３倍程度に向上している。従来のホイールの場合は、加工時に砥粒先端の大破壊が生じて短寿命となるが、発明品１のホイールでは砥粒先端の微小破壊だけですみ、発明品２のホイールでは砥粒先端の微小破壊も生じないので、発明品１，２は長寿命となる。
【００２７】
【発明の効果】
基板の砥粒配設位置に砥粒の一部が埋没する凹部を形成し、この凹部に砥粒の一部を埋め込んだ状態でろう材により砥粒を基板に固着することで、ろう材の使用量を増やすことなく砥粒とろう材の接着面積を増やして、ろう材による砥粒の抱き込み力を高めることができる。同時に、ろう材の使用量を増すことなく基板とろう材との接着面積を拡大することができて、基板に対するろう材の接着力も高くなり、加工時における砥粒の脱落を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の加工用ホイールを示す図であり、（ａ）は加工用ホイールの正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図２】図１の加工用ホイールの基板外周部の部分拡大断面図であり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は側面断面図である。
【図３】砥粒の固着形態の別の例を示す部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１基板
１ａ外周面
１ｂ外周部側面
２砥粒
３ろう材
４凹部
５突起
１０ホイール
１１スリット

Claims

円盤状基板の外周面および外周部側面に砥粒を一層配列してろう付けした加工用ホイールであって、基板の砥粒配設位置に砥粒の一部が埋没する凹部を形成し、この凹部に砥粒の一部を埋め込んだ状態でろう材により砥粒を基板に固着し、前記凹部の基板回転方向後部側に、砥粒粒径の３０〜５０％の高さの突起を形成した加工用ホイール。
前記凹部の深さを砥粒粒径の１０〜３０％とした請求項１記載の加工用ホイール。