JP4399049B2 - ダイヤモンドドレッサー及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロー付け法によるダイヤモンドドレッサー及びその製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、ダイヤモンドの保持力が強い上、割れや欠けの発生が少なく、優れた性能を有するダイヤモンドドレッサー、及びこのものを大気雰囲気下でも効率よく製造しうる方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
研削砥石を継続使用していると、目ツブレや目コボレを起こして研削能率が低下し、仕上げ面が悪くなることが多く、また振動によって砥石の真円度も悪くなることがある。このような場合、通常ツルーイングとドレッシングが行われる。なお、ツルーイングとは、砥粒と結合剤を削り落として、砥石軸に対して砥石の外周を同心にする形直し作業のことであり、一方ドレッシングは、砥粒が最もよい切れ味を出すために鈍化した砥粒を破砕して、新しい切り刃を作る目出し作業のことである。このようなツルーイングやドレッシングには、一般にダイヤモンドドレッサーが用いられている。
このダイヤモンドドレッサーは、通常シャンクの先端部にダイヤモンドが固定されており、そしてシャンクにダイヤモンドを固定する方法としては、例えば締付法、ロー付け法、鋳込法及び焼結法などが知られているが、粉末冶金の発達により、現在焼結法が主流となっている。
しかしながら、この焼結法においては、ダイヤモンドが強固に保持されるという長所を有するものの、比較的大きなダイヤモンドを使用し、その側面を研磨してから埋め込まなければならないなどの問題があった。
これに対し、ロー付け法は操作が簡単で、かつ比較的小さなダイヤモンドも使用しうるというメリットを有するものの、一般に前記焼結法に比べて保持力が弱いという問題があり、そのため、ダイヤモンドの保持力を高めるロー材の開発がなされてきた。
ダイヤモンドを強固に結合しうるロー材として、チタン、クロム、タンタル、ニオブ、バナジウム、ジルコニウムなどの炭化物形成金属元素を含む合金ロー材が開発されている。このような合金ロー材の中で、代表的なものとして、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系やＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ−Ｉｎ系などがあり、これらは、その中のチタンがダイヤモンド表面にＴｉＣを形成し、強い保持力が得られる。しかしながら、このような強い結合が得られるロー付け法では、ダイヤモンドとロー材との熱膨張率の違いから、ダイヤモンド内部に高い応力が残留し、ロー付け時、あるいはドレッシング作業時にダイヤモンドに割れや欠けが発生するおそれがある。
また、チタンなどの炭化物形成金属元素を含む合金ロー材を用いてダイヤモンドをロー付けする場合、これまで、該金属元素の酸化を防ぐために、高真空中又は不活性ガス雰囲気中での操作が必要であるとされてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情のもとで、ダイヤモンドの保持力が強い上、ロー付け時や作業時にダイヤモンドの割れや欠けの発生が少なく、優れた性能を有するダイヤモンドドレッサー、及びこのものを効率よく製造する方法を提供することを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、活性な炭化物形成金属元素を含む合金ロー材と緩衝金属材料を用い、ダイヤモンドを固定してなるダイヤモンドドレッサーが、ダイヤモンドの保持力が強く、かつ割れや欠けの発生が少ないこと、そして、シャンク先端に設けられた凹部内に、緩衝金属材料を介して、上記合金ロー材とメタルボンド粉末とを、該ロー材がシャンク先端側に位置するように隣接配置し、さらにダイヤモンドをその一部が上記合金ロー材中に埋没するように設置して加熱処理することにより、意外にも酸素存在下での操作においても、上記の優れた性能を有するダイヤモンドドレッサーが容易に得られることを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、
（１）ダイヤモンドが、その表面側から順次合金ロー材層、緩衝金属材料層及びメタルボンド層を介してシャンクに固定されてなるダイヤモンドドレッサーにおいて、シャンクの先端にダイヤモンドをロー付けして形成されるダイヤモンドドレッサーであって、活性な炭化物形成金属元素を含む合金ロー材によって、ダイヤモンドを緩衝金属材料層を介してシャンクの先端に固定したことを特徴とするダイヤモンドドレッサー、
（２）合金ロー材がＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系又はＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ−Ｉｎ系の合金ロー材である第(１)項記載のダイヤモンドドレッサー、
（３）緩衝金属材料が銅板である第(１)又は(２)項記載のダイヤモンドドレッサー、
（４）ダイヤモンドが、その表面側から順次合金ロー材層、緩衝金属材料層及びメタルボンド層を介してシャンクに固定されてなるダイヤモンドドレッサーの製造方法において、シャンク先端に設けられた凹部内に、シャンクの先端側から活性な炭化物形成金属元素を含む合金ロー材、緩衝金属材料及びメタルボンド粉末をこの順序で配置したのち、ダイヤモンドをその一部が前記合金ロー材中に埋没するように設置し、次いで加熱処理して該ダイヤモンドをロー付けしてから、シャンクを所望形状に加工することを特徴とするダイヤモンドドレッサーの製造方法、及び、
（５）ロー付けを酸素の存在下で行う第(４)項記載のダイヤモンドドレッサーの製造方法、
を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明においては、ロー材として、活性な炭化物形成金属元素を含む合金ロー材が用いられる。ここで、活性な炭化物形成金属元素とは、炭素に対して大きな化学的な親和力を有し、ロー付け温度において、ダイヤモンドとロー材の接触面で炭化物を形成しうる金属元素のことである。このような金属元素としては、例えばチタン、クロム、タンタル、ニオブ、バナジウム、ジルコニウムなどが挙げられるが、これらの中で、炭化物形成能の点からチタンが特に好適である。
これらの活性な炭化物形成金属元素は、合金中に１種含まれていてもよいし、２種以上含まれていてもよいが、本発明で使用する合金ロー材としては、性能の点から、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系及びＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ−Ｉｎ系が好適である。また、これらの合金ロー材の組成としては、Ａｇ４０〜８０重量％、Ｃｕ１０〜４０重量％、Ｔｉ０.５〜１０重量％及びＩｎ０〜２５重量％を含有するものが好ましく、特にＡｇ５５〜７５重量％、Ｃｕ１５〜３５重量％及びＴｉ１〜５重量％を含有するもの、又はＡｇ５０〜７０重量％、Ｃｕ１５〜３０重量％、Ｔｉ１〜５重量％及びＩｎ１０〜２０重量％を含有するものが好ましい。
このような組成をもつ合金ロー材は、酸素の存在下においてもロー付けが可能で、高真空中又は不活性ガス雰囲気下でロー付けを行わずに、大気中でロー付けを行っても、十分なダイヤモンド保持力が得られる。また、インジウムは合金ロー材中に含まれていなくてもよいが、このインジウムを含有することにより、ロー付け温度を下げることができ、有利である。
本発明のダイヤモンドドレッサーの特徴は、前記の活性な炭化物形成金属元素を含む合金ロー材と共に、緩衝金属材料を用い、ダイヤモンドを固定したことにあり、したがって、本発明のダイヤモンドドレッサーにおいては、通常ダイヤモンドが、その表面側から順次前記合金ロー材、緩衝金属材料及びメタルボンドを介してシャンクに固定された構造を有している。
該緩衝金属材料の作用機構については必ずしも明らかではないが、以下のように推察することができる。すなわち、ロー付けにおいては、ダイヤモンドとロー材の熱膨張率の違いから、通常ダイヤモンド内部に応力が残留しやすいが、緩衝金属材料を前記のように用いることにより、該応力が緩和され、ロー付け時やドレッシング作業時におけるダイヤモンドの割れや欠けの発生が防止されるものと思われる。
上記緩衝金属材料としては、このような効果を発揮しうるものであればよく、特に制限はないが、厚さ０.０５〜０.５mm程度の銅板が効果の点から好適である。
本発明のダイヤモンドドレッサーの形態については特に制限はなく、例えばダイヤモンドを１個固定してもよいし（ダイヤモンド単石ドレッサー）、複数個固定してもよく（ダイヤモンド多石ドレッサー）、また、ダイヤモンド砥粒を金属マトリックスで固結したチップを固定してもよい（ダイヤモンドニブドレッサー）。使用するダイヤモンドの大きさとしては、特に制限はなく、ドレッシングを行う研削砥石の径、結合度、粒度などに応じて、適宜選定することができる。
さらに、本発明のダイヤモンドドレッサーにおけるシャンクの材質については特に制限はなく、従来ダイヤモンドドレッサーのシャンクとして慣用されている各種金属材料の中から適宜選択して用いることができる。この金属材料としては、一般には炭素鋼や合金鋼などの各種鋼材が用いられる。
また、本発明で用いるメタルボンドとしては特に制限はなく、従来公知のもの、例えば銅−スズ合金などのブロンズ系合金、銅−亜鉛などのブラス系合金、さらには鉄−ブロンズ系などの中から、適宜選択して使用することができる。
次に、本発明のダイヤモンドドレッサーの製造方法について、添付図面に従って説明する。
図１は、本発明の方法により、ダイヤモンドドレッサーを製造する場合の１例の工程説明図であって、まず、（ａ）で示すように、ダイヤモンド１をカーボン製又は鉄製などの仮止め用部材２に接着剤を用いて仮止めする。一方、（ｂ）で示すように、シャンク３の先端に設けられた凹部４内に、緩衝金属材料６を介して、本発明に係る合金ロー材５とメタルボンド粉末７とを、シャンク先端側に合金ロー材５が位置するように隣接配置する。次いで、ダイヤモンド１が仮止めされてなる仮止め用部材２を、ダイヤモンド１の一部が合金ロー材５中に埋没し、好ましくはダイヤモンド１の先端が緩衝金属材料６に接するように、凹部４に嵌入させる。
次に、６２０〜８００℃程度の温度に加熱してロー付けを行い、ダイヤモンドを固定したのち、仮止め用部材を除去し、次いで所望形状に加工する。このようにして、（ｃ）に示すようなシャンク３の先端にダイヤモンド１が固定された本発明のダイヤモンドドレッサー（標準型）８が得られる。
なお、上記ロー付けは、大気中などの酸素の存在下で行うことができるので、生産性の向上を図ることができる。もちろん真空中や不活性ガス雰囲気中で、ロー付けを行っても、なんら差し支えない。
【０００６】
【実施例】
次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
実施例１
Ｓ４５Ｇ製のシャンクの先端に、径６mm、深さ１６mmの凹部を設け、この凹部の底部に鉄ブロンズ系のメタルボンド粉末を充填し、さらにその上に、厚さ０.２mmの円形状銅板を載置した。銅板の外径は、シャンクの凹部よりも若干小さくしてある。この銅板の上に、さらに、Ａｇ−Ｃｕ−Ｉｎ−Ｔｉ系合金ロー材（Ａｇ６０重量％、Ｃｕ２４重量％、Ｉｎ１４重量％、Ｔｉ２重量％）を充填した。
次に、該ロー材の中央に、ダイヤモンドをその一部がロー材中に埋没し、かつ先端が銅板に達するよう挿入したのち、大気雰囲気中、７００℃でロー付けを行い、ダイヤモンドを固定した。急激な冷却を避け、自然冷却してダイヤモンドドレッサーを得た。
このドレッサーを用い、研削盤にて、ＷＡ砥石のドレッシングを行ったところ、ダイヤモンドの欠けや割れは発生せず、良好な結果が得られた。
【０００７】
【発明の効果】
本発明のダイヤモンドドレッサーは、ダイヤモンドの保持力が強い上、ロー付け時やドレッシング作業時にダイヤモンドの割れや欠けの発生が少なく、優れた性能を有している。
また、本発明の方法によれば、ダイヤモンドの側面の研磨が不要で、比較的小さなダイヤモンドも使用することができ、しかもダイヤモンドの突出を大きくしうる上、大気中でのロー付けが可能であるなどの効果を奏する。
本発明の方法は、ダイヤモンドドレッサーのみでなく、ダイヤモンドバイト、耐摩耗工具など、他のダイヤモンド工具にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の方法により、ダイヤモンドドレッサーを製造する場合の１例の工程説明図である。
【符号の説明】
１ ダイヤモンド
２ 仮止め用部材
３ シャンク
４ 凹部
５ ロー材
６ 緩衛金属材料
７ メタルボンド粉末
８ ダイヤモンドドレッサー

Claims (5)

1. ダイヤモンドが、その表面側から順次合金ロー材層、緩衝金属材料層及びメタルボンド層を介してシャンクに固定されてなるダイヤモンドドレッサーにおいて、シャンクの先端にダイヤモンドをロー付けして形成されるダイヤモンドドレッサーであって、活性な炭化物形成金属元素を含む合金ロー材によって、ダイヤモンドを緩衝金属材料層を介してシャンクの先端に固定したことを特徴とするダイヤモンドドレッサー。
2. 合金ロー材がＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系又はＡｇ−Ｃｕ−Ｔｉ−Ｉｎ系の合金ロー材である請求項１記載のダイヤモンドドレッサー。
3. 緩衝金属材料が銅板である請求項１又は２記載のダイヤモンドドレッサー。
4. ダイヤモンドが、その表面側から順次合金ロー材層、緩衝金属材料層及びメタルボンド層を介してシャンクに固定されてなるダイヤモンドドレッサーの製造方法において、シャンク先端に設けられた凹部内に、シャンクの先端側から活性な炭化物形成金属元素を含む合金ロー材、緩衝金属材料及びメタルボンド粉末をこの順序で配置したのち、ダイヤモンドをその一部が前記合金ロー材中に埋没するように設置し、次いで加熱処理して該ダイヤモンドをロー付けしてから、シャンクを所望形状に加工することを特徴とするダイヤモンドドレッサーの製造方法。
5. ロー付けを酸素の存在下で行う請求項４記載のダイヤモンドドレッサーの製造方法。

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