JP4724185B2 - ダイアモンド工具 - Google Patents

Description

本発明は、石材、煉瓦、コンクリート、アスファルトのような脆性のある被削材を切断したり穿孔するときに用いられるダイアモンド工具に関するもので、より詳しくは、切削速度を高め微細な粉塵を減らすことが出来るダイアモンド工具に関する。

本発明は大韓民国特許出願第２００１−６０６８０号及び第２００３−５５５３２号に提示されているダイアモンド工具に関連する。

人造ダイアモンドは１９５０年代に発明されたもので、地球上に存在する物質の中で最も硬度の高い物質として知られており、このような特性により切削、研削工具などに用いられることになった。

特に、上記人造ダイアモンド（以下、“ダイアモンド”と称する）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及びコンクリート構造物を切削、研削する建設分野で広く用いられてきた。

通常、ダイアモンド工具は、ダイアモンド粒子が分布している切削チップと該切削チップが固定されている金属ボディ（Ｃｏｒｅ）で構成される。

図１には、セグメントタイプのダイアモンド工具の一例が示されている。図１に示された通り、セグメントタイプのダイアモンド工具１はディスク状の金属ボディ２に固定されている複数の切削チップ１１，１２を含み、各々の切削チップ１１，１２にはダイアモンド粒子５がランダムに分布している。

ダイアモンド工具を用いて被削材を切削する場合、各々の切削チップに分布しているダイアモンド粒子の各々が切削を行うことになる。

しかし、本発明者の研究及び実験結果によると、図１のように、ダイアモンド粒子が切削チップにランダムに分布している場合には、ダイアモンド粒子の切削効率が落ちるということが確認できた。

これはダイアモンド粒子がランダムに分布している切削チップのみ含むダイアモンド工具は、次のような非効率が発生するためである。一つは先行の切削チップに分布されたダイアモンド粒子により形成された切削溝同士の間隔がダイアモンド粒子の大きさより非常に大きいため、後行の切削チップが通った後も切削溝と切削溝との間に空間があって被削材が完全に除去されない場合があり、さらに他の場合は後行の切削チップに分布されたダイアモンド粒子が先行の切削チップが作った切削溝にそのまま通ってしまい結局何もしなくなる場合である。

一方、上記ダイアモンド粒子がランダムに分布している切削チップを製造する方法としては、ダイア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。

上記のように粉末冶金法により切削チップを製造する場合には、微細なダイアモンド粒子と他の金属粉末を混合、成形、焼結する過程で粒子の大きさ、比重の差などでダイアモンド粒子が金属結合剤の間に均一に分布できないため、図１に示された通り、多すぎる粒子が分布している切削面３を提供したり、または少なすぎる粒子が分布している切削面４を提供することにより偏析の問題が発生することになる。

上記のようにダイアモンド粒子が偏析されて分布する場合には、工具の切削性能がさらに落ちるだけでなく、工具の寿命が低下するという問題点がある。

本発明者は上記の従来技術の問題点を解決するため研究及び実験を行い、その結果に基づいてダイアモンド工具を構成する切削チップにダイアモンド粒子を適切に配列することにより、優れた切削性能を有するだけでなく切削作業時発生する微細粉塵を減らすことが出来るダイアモンド工具を発明し、この発明したダイアモンド工具は大韓民国特許出願第２００１−６０６８０号及び第２００３−５５５３２号で特許出願された。

本発明は大韓民国特許出願第２００１−６０６８０号及び第２００３−５５５３２号に関連するもので、ダイアモンド工具を構成する切削チップにダイアモンド粒子を適切に配列することにより、さらに優れた切削性能を有するだけでなく、切削作業時に発生する微細粉塵を減らすことが出来るダイアモンド工具を提供することにその目的がある。

以下、本発明について説明する。

本発明は、ダイアモンド粒子が単層または多層の板状に分布している複数の切削チップを含み、上記ダイアモンド粒子層は被削材の切削時に後行のダイアモンド層により被削材に形成される切削溝が先行のダイアモンド層により被削材に形成された切削溝の間に形成されるよう配列されるダイアモンド工具であって、
各々の切削チップを２つ以上の領域に区分して切削方向からみて前方部にはｎ層のダイアモンド粒子層が配列され、後方部にはｎ’層のダイアモンド粒子層が配列され（この際ｎ’≦ｎ）、そして上記前方部の各々のダイアモンド粒子層は上記後方部のダイアモンド粒子層の間に置かれるよう配列され、
上記前方部のダイアモンド粒子層が上記後方部のダイアモンド粒子層の間に置かれるようにする配列が切削方向からみた側面部に陰刻を与えることによってなり、かつ上記切削チップは平均集中度より高い高集中度領域と平均集中度より低い低集中度領域を含み、上記切削チップの前方部及び後方部の少なくとも一つの部分に少なくとも一つ以上の低集中度領域を含むことを特徴とするダイアモンド工具に関する。

本発明は一つの切削チップに陰刻を与えることにより、前方部に位置したダイアモンド粒子層が後方部に位置したダイアモンド粒子層の間に置かれるよう配列して、切削作業時に前方部に形成されたダイアモンド粒子層により被削材に形成された切削溝の隣接した所に後方部に位置したダイアモンド粒子層が切削溝を形成するようにしてシャベリング効果をより向上させ、ダイアモンド工具の切削能力を向上させる効果がある。

また、前方部及び後方部に各々高集中度領域と低集中度領域を形成することにより、切削作業時に各々のダイアモンド粒子が同じ力を受けて作業するようにする効果がある。

さらに、本発明は上記の効果に加えて、被削材の切削時にダイアモンド粒子が切削チップの切削面に一定間隔を置いて突出するようにすることにより、シャベリング効果をより極大化させ切削性がより向上すると同時に、微細粉塵の発生量を最小化できるダイアモンド工具を提供する効果がある。

以下、本発明について詳しく説明する。

本発明は、切削作業の過程で被削材と接する切削面にダイアモンドを適切に配列して、各々のダイアモンド粒子一つ一つが最も効用性良く使われるようにするダイアモンド工具に関する。

本発明は、ダイアモンド粒子が単層または多層の板状に分布している複数の切削チップを含み、上記ダイアモンド粒子層は被削材の切削時に後行のダイアモンド層により被削材に形成される切削溝が先行のダイアモンド層により被削材に形成された切削溝の間に形成されるよう配列されるダイアモンド工具に好ましく適用される。

本発明のダイアモンド工具は、各々の切削チップを２つ以上の領域に区分して、切削方向からみて前方部にはｎ層のダイアモンド粒子層が配列され、後方部にはｎ’層のダイアモンド粒子層が配列され（この際ｎ’≦ｎ）、かつ上記前方部の各々のダイアモンド粒子層は上記後方部のダイアモンド粒子層の間に置かれるよう配列され、
上記前方部のダイアモンド粒子層が上記後方部のダイアモンド粒子層の間に置かれるようにする配列が切削方向からみた側面部に陰刻を与えることによってなり、そして上記切削チップは平均集中度より高い高集中度領域と平均集中度より低い低集中度領域を含み、上記切削チップの前方部及び後方部のうち少なくとも一つの部分に少なくとも一つ以上の低集中度領域を含む。

上記切削チップの一側面または両側面に陰刻が形成されることが好ましい。上記陰刻は上記各々の側面に一つまたは２つ形成されることが好ましい。上記低集中度領域は切削方向と垂直な方向に水平に形成されるかまたは傾斜して形成されることがある。

上記高集中度領域が上記切削チップの前方部及び後方部にわたって形成されることもある。

また、上記切削チップの少なくとも一つの側面部に位置するダイアモンド粒子層のダイアモンド粒子は一定間隔を置いて配列されることが出来る。

以下、本発明を図面により詳しく説明する。

図２には、切削チップを２つの領域に区分して切削方向からみて前方部には３層のダイアモンド粒子層が配列され、後方部には２層のダイアモンド粒子層が配列されている切削チップ１４１が示されている。

図２に示された通り、上記後方部の各々のダイアモンド粒子層１４１ｄ，１４１ｅは、前方部のダイアモンド粒子層１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃの間に置かれるよう配列される。

図３には、切削方向からみて前方部２１１と後方部２１２の両側に各々交代に陰刻が形成されている切削チップ２１が示されている。図３に示された通り、切削チップ２１の前方部２１１に３層のダイアモンド粒子層２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃが配列され、後方部２１２にも３層のダイアモンド粒子層２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃが配列され、そして前方部２１１の３層のダイアモンド粒子層２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃの各々は後方部２１２の３層のダイアモンド粒子層２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃの間に置かれるよう配列される。

また、図４には、切削チップの両側面（切削方向からみて側面）に交代に陰刻を与えるが、陰刻を有した部分が複数繰り返されるようにしてダイアモンド粒子層が交代に配列される区間が２つ以上（複数）になるようにした切削チップ２２が示されている。

図４に示された通り、切削チップ２２の前方部２２１の前面部２２１１と後面部２２１２に３層のダイアモンド粒子層２２１ａ，２２１ｂ，２２１ｃ及び２２１ｄ，２２１ｅ，２２１ｆが配列され、後方部２２２の前面部２２２１と後面部２２２２にも３層のダイアモンド粒子層２２１ｇ，２２１ｈ，２２１ｉ及び２２１ｊ，２２１ｋ，２２１ｌが配列され、３層のダイアモンド粒子層２２１ａ，２２１ｂ，２２１ｃ及び２２１ｇ，２２１ｈ，２２１ｉ各々は３層のダイアモンド粒子層２２１ｄ，２２１ｅ，２２１ｆ及び２２１ｊ，２２１ｋ，２２１ｌの間に置かれるよう配列される。

図５及び図６は、ダイアモンド粒子が側面と接するよう配列されている切削チップの例を示したものである。

上記陰刻が与えられる部分の深さと長さ及び数は、切削チップの大きさ、ダイアモンドの集中度、及びダイアモンドの粒子の大きさによって適切に変わることが出来る。

上記の切削チップにおいて前面部及び後面部の区間の長さが長い場合、或いはダイアモンド粒子層の集中度が高い場合、その区間にあるダイアモンド粒子が各々役目を果たすことが出来なくなる場合がある。

即ち、切削作業中図３のダイアモンド粒子層２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃから切削方向の前側に位置しているダイアモンド粒子２１２１〜２１２３は、後側に位置したダイアモンド粒子２１２４〜２１２６に比べて大きい力を受け、前側に位置したダイアモンド粒子２１２１〜２１２３は割れたり取れてしまう一方で、後側に位置したダイアモンド粒子２１２４〜２１２６は相対的に少ない力を受けるためポリシング化する恐れがある。

本発明に符合する好ましい切削チップの例が図７ないし図１４に提示されている。

図７に示された通り、本発明では上記の問題点を改善するため、切削チップ８０が平均集中度より高い高集中度領域８０１ａ，８０２ａと平均集中度より低い低集中度領域８０１ｂ，８０２ｂを含むようにし、かつ切削チップ８０の前方部８０１及び後方部８０２のうち少なくとも一つの部分に少なくとも一つ以上の低集中度領域８０１ｂ，８０２ｂを有するよう切削チップを形成する。

切削チップ８０の両側面の各々に一つの陰刻８０ｌｄ，８０ｒｄが形成されている。

低集中度領域８０１ｂ，８０２ｂは、切削方向と垂直な方向に水平に形成されている。

図８には、図７のように高集中度領域と低集中度領域を含み、各々の側面に２つの陰刻が形成されている切削チップが提示されている。

図９には、高集中度領域８１３ｃと低集中度領域８１１ｂ，８１２ｂを含んでいるが、高集中度領域８１３ｃが切削チップの前方部８１１及び後方部８１２にわたって形成され、かつ両側面の各々に一つの陰刻８１ｌｄ，８１ｒｄが形成されている切削チップ８１が提示されている。

低集中度領域８１１ｂ，８１２ｂは切削方向と垂直な方向に水平に形成されている。

図１０には図９のように高集中度領域と低集中度領域を含み、各々の側面に２つの陰刻が形成されている切削チップが提示されている。

図１１には高集中度領域８４３ｃと低集中度領域８４１ｂ，８４２ｂを含み、高集中度領域８４３ｃが切削チップの前方部８４１及び後方部８４２にわたって形成され、両側面の各々に一つの陰刻８４ｌｄ，８４ｒｄが形成され、かつ低集中度領域が切削方向と垂直な方向に傾斜して形成されている切削チップ８４が提示されている。

図１２には図１１のように高集中度領域と低集中度領域を含み、各々の側面に２つの陰刻が形成されている切削チップが提示されている。

図１３には、前方部８２１及び後方部８２２に高集中度領域８２１ａ，８２２ａと低集中度領域８２１ｂ，８２２ｂを含み、上記切削チップの少なくとも一つの側面部に位置するダイアモンド粒子層８２１１のダイアモンド粒子８２１１ａが一定間隔を置いて配列され、かつ両側面の各々に一つの陰刻が形成されている切削チップ８２が提示されている。

図１４には、図１３のように上記切削チップの少なくとも一つの側面部に位置するダイアモンド粒子層８３１１のダイアモンド粒子８３１１ａが一定間隔を置いて配列され、かつ両側面の各々に一つの陰刻が形成されるが、前方部８３１及び後方部８３２に低集中度領域８３１ｂ，８３２ｂを含み、高集中度領域８３３ｃが上記切削チップの前方部８３１及び後方部８３２にわたって形成されている切削チップ８３が提示されている。

上記の図７ないし図１４に提示されている切削チップにおいて低集中度領域にはダイアモンド粒子を存在させないことも出来る。

本発明は、上記のようにダイアモンド粒子が配置されたダイアモンド工具において、シャベリング効果をより極大化させるため、被削材の切削時にダイアモンド粒子が切削チップの切削面に一定間隔を置いて突出するよう、切削方向に平行し切削面に垂直であるよう切断された断面上で、この断面の上部頂点を連結する線または下部頂点を連結する線と一定傾斜角度（以下、“傾斜角”ともする）に傾斜してダイアモンド粒子が配列されるようにすることが好ましいが、これについて詳しく説明する。

本発明に符合するダイアモンド工具を製造する方法としては、ダイア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挙げられる。

上記粉末冶金方法を用いて切削チップを製造するため、金属粉末を成形する際に、切削チップの内部にダイアモンドを板状に配列することになるが、この際ダイアモンドの配列状態の例が図１５に示されている。

図１５に示された通り、ダイアモンドを配列する基本単位は、正方形状になることもでき（図１５（ａ））、正三角形状になることもでき（図１５（ｂ））、かつニ等辺三角形状になることも出来る（図１５（ｃ））。

勿論、ダイアモンドを配列する基本単位は上記の形状に限定されるものではない。

図１５（ａ）のように基本単位が正方形状のダイアモンド粒子を配列する場合には、切削チップ内のダイアモンド粒子の配列は図１６のように表すことが出来る。

即ち、図１６に示されている配列状態は図１７での切削チップをＡ−Ａ線に沿って切断したものである。

本発明で用いられる“切削方向に平行し切削面に垂直であるよう切断した面”は、図１７のように切削チップをＡ−Ａ線に沿って切断して得られた断面を意味する。

図１７において符号９１は切削面を表す。

図１６において、切削が行われる切削チップ９０の切削面９１でダイアモンド粒子の状態を観察すると、初期には中央部分のダイアモンド粒子９１１ｂが切削に参加し、このダイアモンド粒子９１１ｂが全て脱落すると両側面部のダイアモンド粒子９１１ａ，９１１ｃが切削に参加するようになる。

切削作業中にこのような過程が繰り返してあらわれるが、このようになると切削チップの切削面の全領域にダイアモンドが均等に突出されず、一部分に集中してしまうため、シャベリング効果を１００％期待できない。

従って、ダイアモンドを配列するとき、一定の傾斜角を与えダイアモンド粒子を配列することが効果的である。

図１８には、正方形を基本単位にした傾斜角によるダイアモンド粒子の配列状態が示されている。

図１８に示された通り、図１８（ｂ）〜（ｆ）の配列が図１８（ａ）の場合より切削面上でのダイアモンド粒子間の適当な間隔（Ｓ）を維持していることが分かる。

一般的に、ダイアモンドソーブレードの場合、切削作業中の切削面のダイアモンドの状態は、図１９のようにエマージングクリスタル（ｅｍｅｒｇｉｎｇ ｃｒｙｓｔａｌ）２３、ホールクリスタル（ｗｈｏｌｅ ｃｒｙｓｔａｌ）２４、フラクチャークリスタル（ｆｒａｃｔｕｒｅｄ ｃｒｙｓｔａｌ）２５、プル−アウトホール（ｐｕｌｌ−ｏｕｔ ｈｏｌｅ）２６などの様々な形状であらわれる。

ダイアモンド工具関連の論文によると、ホールクリスタル：フラクチャークリスタル：プル−アウトホールの比率が４：４：２の場合が最も効率的な切削作業をすると報告されている。

従って、切削チップのダイアモンド粒子を好ましくは一定の傾斜角、より好ましくは５°以上の傾斜角を与えて配列することが切削チップの切削面にホールクリスタル、フラクチャークリスタル、プル−アウトホールの適切な組合せを成すことができ、切削作業により効果的であると言える。

図１８で正方形を基本単位としたダイアモンド粒子配列では、傾斜角４５°を基準に配列の対称を成す。

即ち、図２０の（ａ）と（ｂ）、（ｃ）と（ｄ）が各々対称を成す。

図１５の（ｂ）及び（ｃ）のように正三角形及びニ等辺三角形を基本単位とした場合は、傾斜角３０°及び９０°を基準に各々対称を成す。

図２１と図２２に各々正三角形及びニ等辺三角形を基本単位とした場合に対する傾斜角による配列状態と対称関係が示されている。

図１６において、上記の通りダイアモンド粒子間の間隔が狭くて同じ突出の高さを有することになる場合は、切断作業時に切断面でダイアモンド粒子間の間隔が狭い領域が部分的にあらわれるため、シャベリング効果が１００％起きることが出来ず、さらに優れた切削性を期待できない。

実際、切削チップの切削面は有限半径を有しているため、ダイアモンド粒子が直線に配列される場合、切削チップの端部分はある程度の傾斜では図２３のＥ部分のように切削面でダイアモンド粒子が稠密に配列されることが出来る。

図２４には一つの切削チップとスチールコアが結合されているダイアモンド工具の一部が図示されている。図２４には、切削チップ４６０の切削面４６２で該切削面４６２の中心と切削チップの端点を繋いだ直線４６３がその切削面上にあるとき、この直線４６３と切削面４６２の中心からスチールコア（ｓｔｅｅｌ ｃｏｒｅ）４６１の中心までの直線４６４が成す角αが示されている。

実際に切削に参加するダイアモンド粒子は、切削面４６２に掛かることになるため、角αが図２５のように定義される角ａまたは角ｂと同じでないようにすることが好ましい。

即ち、上記αはスチールコア４６１の外径寸法、切削チップ４６０の長さなどによって異なることがあるため、ダイアモンド配列時の傾斜角はαがａまたはｂと同じでない範囲内で設定することが好ましい。

図２３は角αが角ａまたは角ｂと同一になる場合で、このような場合には図２３に示された通り、切削面でダイアモンド間の間隔が狭くなり局部的な領域（Ｅ）でのみダイアモンド粒子が突出されシャベリング効果を１００％奏することが出来ない。

このように、本発明ではシャベリング効果をより向上させるため、切削方向に平行し切削面に垂直であるよう切断された断面上において、この断面の上部頂点を連結する線または下部頂点を連結する線と一定の傾斜角度に傾斜するよう、言い換えると、図２４で定義される角αが図２５のように定義される角ａまたは角ｂと同じでないようダイアモンド粒子が配列されなければならない。

上記のようにダイアモンド粒子を配列することにより、被削材の切削時にダイアモンド粒子が一定間隔を置いて切削面上に常に露出していることになり、シャベリング効果をより向上させ、結果的に切削効果をより向上させることが出来る。

本発明でも上記の技術思想が適用されることが出来る。

図２６には本発明に符合する切削チップを図１７のように切断した場合、切削チップ内でのダイアモンド粒子の配列の例が提示されている。図２６に示された通り、切削面の前方部及び後方部に各々高集中度領域と低集中度領域を形成する好ましい方法としては、図１８に示された通り、ダイアモンド粒子を一定傾斜角を与えて配列した後、高集中度領域のダイアモンド粒子を除いた低集中度領域のダイアモンド粒子を除去する方法が挙げられる。

この際、切削チップに配列されるダイアモンド粒子の数を同一にする場合は、高集中度領域のダイアモンド粒子間の間隔がさらに狭くなることもある。

このように、本発明では図２６に示された通り、切削方向に平行し切削面に垂直であるよう切断された断面上において、この断面の上部頂点を連結する線または下部頂点を連結する線と一定の傾斜角度に傾斜するようダイアモンド粒子を配列して、被削材の切削時にダイアモンド粒子が切削チップの切削面に一定間隔を置いて突出するようにすることが好ましい。

図２６には、基本単位が四角形であるダイアモンド粒子の配列の例が提示されているが、本発明はこれに限定されず、正三角形及びニ等辺三角形などを基本単位とするダイアモンド粒子の配列も勿論可能である。

また、本発明は複数の切削チップからなっているコアビットにも適用することが出来る。

本発明では、ダイアモンド粒子がランダムに配列された切削チップを一部配置して工具を製造することも出来る。

この場合には、切削効率が従来の工具に比べては優れるものの、ダイア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ない工具に比べては切削効率がやや落ちることになる。

また、本発明では切削チップの早期摩耗を防ぐため、耐摩耗性の高いフィラーを選んで切削チップに適切な形態で分布させることが出来る。

本発明によって工具の寿命をさらに伸ばすため、金属結合剤にフィラー（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させることが好ましい。

この際に用いられるフィラーとしては、ＳiＣ、ＷＣ、ＢＮ、Ａｌ_２Ｏ_３、ダイアモンドなどのような耐磨耗性のある粒子があり、単独または２種以上を複合して使用することが出来る。

フィラーとして使用される材料は、切削チップの摩耗を防ぐため添加されたものであるため、フィラーとしてダイアモンドを使用する場合、フィラーとして添加されたダイアモンドの集中度は切削を目的に入ったダイアモンドの集中度より低い集中度を有すべきである。

フィラーとして添加されたダイアモンドは、切削を目的に入ったダイアモンドの集中度の１０−６０％程度の低い集中度を有することが好ましい。

上記フィラーは切削チップの側面部（周縁部）に分布させることが好ましい。

本発明のダイアモンド工具を製造する方法の一例は次のようである。

スプレー式接着剤を切削チップの形状に切った金属網の上に塗布し、その上に一定間隔にレーザー加工により打孔された金属ジグを載せて微細なダイアモンド粒子を撒く。この際、一つの孔にダイアモンド粒子が一つずつ入るようにする。金属ジグを分離すると金属網の上にダイア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焼結して切削チップを製造する。

この際、一つの切削チップを２つ以上の領域に区分して製作する場合には、成形或いは焼結時に陽刻を有する上下モールドを用いて製作できるが、焼結を通した方法がより好ましい。この方法はダイアモンド工具業界で広く使われている方法である。

上記の本発明のダイアモンド工具の製造方法は一つの好ましい例に過ぎず、特に限定されるものではない。

以下、本発明に符合するダイアモンド工具を用いて被削材を切削する時の切削メカニズムについて説明する。

図７に示された通り、切削チップ８０に陰刻を与えることにより、前方部８０１に位置したダイアモンド粒子層が後方部８０２に位置したダイアモンド粒子層の間に置かれるよう配列して、切削作業時に前方部に形成されたダイアモンド粒子層によって、被削材に形成された切削溝の隣接した所に後方部に位置したダイアモンド粒子層が切削溝を形成するようにしてシャベリング効果をより向上させ、ダイアモンド工具の切削能力を向上させる効果をもたらす。被削材を大粒に切削することができて切削作業時に発生する微細粉塵も最小化することが出来る。

また、前方部及び後方部に各々高集中度領域と低集中度領域を形成することにより、切削作業時に各々のダイアモンド粒子が同じ力を受けて働けるようにするだけでなく、図２４で定義される角αが図２５のように定義される角ａまたはｂと同じでないようダイアモンド粒子を配列することにより、被削材の切削時にダイアモンド粒子が一定間隔を置いて切削面上に常に露出していることになり、シャベリング効果をさらに向上させ結果的に切削効果をより向上させることが可能になる。

以下、実施例を通して本発明をさらに具体的に説明する。

下記の表１の条件で、図５のように、内部に３層のダイアモンドを規則配列し、外部（側面部）には内部に挿入されたダイアモンドと同じ種類と大きさのダイアモンドをフィラーに挿入した切削チップの両側に交代に陰刻を与えて配列したソーブレード（比較例）、図７のように本発明によって高集中度領域と低集中度領域（ダイアモンド粒子が存在しない）を有する切削チップで製作したソーブレード（発明例）、及びダイアモンド粒子を規則配列せずランダムに混合してダイアモンド粒子を分布したソーブレード（従来例）を製作した後、切削試験を行って切削性能と寿命性能を調べ、その結果を下記の表１に表した。

比較例及び発明例において、切削面と垂直に規則配列されたダイアモンド層の傾斜角は２５°にした。

この際、切削チップのダイアモンド層の厚さはダイアモンドの平均粒子の大きさである０．４ｍｍで、ダイアモンド層間の間隔は０．３ｍｍになるよう配列した。

この際、使用した金属結合剤としてはＣｏ−Ｆｅ−Ｎi系合金を使用し、ダイアモンドは米国ＧＥ社のＭＢＳ ９５５を使用し、焼結はホットプレス（Ｈｏｔ ｐｒｅｓｓ）方式で焼結温度８６０℃、焼結時間５分の条件で行った。

上記方法で製造したセグメントをレーザー溶接で１４インチのコアに付着して切入３５ｍｍでコンクリートの切削試験を行った。

この際に使用した機械はＥＤＣＯ（社）のエンジン駆動型切削試験機で、５．５ＨＰである。

切削チップの側面には摩耗防止のため内部に規則配列したダイアモンドと同じダイアモンドを使用し、内部に入ったダイアモンドの集中度より３０％低い集中度のダイアモンドをフィラーとして添加した。

上記表１に示された通り、本発明に符合する発明例の方が比較例及び従来方法によって製作した従来例に比べて切上性能及び寿命性能において優れることが分かる。

切削チップの切削面にダイアモンド粒子がランダムに分布した従来のダイアモンド工具の一例図である。 ダイアモンド工具の切削チップの一例図である。 ダイアモンド工具において陰刻が与えられた切削チップの一例図である。 ダイアモンド工具において陰刻が与えられた切削チップの他の一例図である。 ダイアモンド工具において陰刻が与えられた切削チップのさらに他の一例図である。 ダイアモンド工具において陰刻が与えられた切削チップのさらに他の一例図である。 本発明によってダイアモンド粒子が配列され陰刻が与えられた切削チップの一例図である。 本発明によってダイアモンド粒子が配列され陰刻が与えられた切削チップの他の一例図である。 本発明によってダイアモンド粒子が配列され陰刻が与えられた切削チップのさらに他の一例図である。 本発明によってダイアモンド粒子が配列され陰刻が与えられた切削チップのさらに他の一例図である。 本発明によってダイアモンド粒子が配列され陰刻が与えられた切削チップのさらに他の一例図である。 本発明によってダイアモンド粒子が配列され陰刻が与えられた切削チップのさらに他の一例図である。 本発明によってダイアモンド粒子が配列され陰刻が与えられた切削チップのさらに他の一例図である。 本発明によってダイアモンド粒子が配列され陰刻が与えられた切削チップのさらに他の一例図である。 ダイアモンド工具用切削チップの切削面に垂直であるよう切断した面でのダイアモンド配列の例を示した概略図で、（ａ）は基本単位が正方形状で配列されるダイアモンド粒子の配列例を表し、（ｂ）は基本単位が正三角形状で配列されるダイアモンド粒子の配列例を表し、（ｃ）は基本単位がニ等辺三角形状に配列されるダイアモンド粒子の配列例を表す。 図１５（ａ）のように基本単位が正方形状のダイアモンド粒子の配列の一例を示した概略図である。 ダイアモンド工具用切削チップの切削面に垂直であるよう切断された面でのダイアモンド粒子の配列を示した一例図である。 基本単位が正方形状のダイアモンド粒子の配列が傾斜するようになっているダイアモンド粒子配列の例を示した概略図である。 ダイアモンド工具用切削チップの切削面に配列されたダイアモンド粒子が切削作業時切削面で露出された状態を表した切削チップの切削面の一例図である。 基本単位が正方形状のダイアモンド粒子配列の傾斜角が５ °及び２５°であるダイアモンド粒子の配列の対称関係を示した概略図である。 基本単位が正三角形状のダイアモンド粒子の配列が傾斜するようになっているダイアモンド粒子配列の例を示した概略図である。 基本単位がニ等辺三角形状のダイアモンド粒子配列が傾斜するようになっているダイアモンド粒子の配列の例を示した概略図である。 ダイアモンド粒子が直線に配列される場合、傾斜角が小さいため切削チップの端部分の切削面でダイアモンド粒子が稠密に配列される状態を示した切削チップの概略図である。 一つの切削チップとスチールコアが結合しているダイアモンド工具の一部を示した概略図である。 ダイアモンド粒子の配列角度ａ及びｂが定義されている切削チップの概略図である。 本発明に符合するダイアモンド工具用切削チップを切削面に垂直であるよう切断した面でのダイアモンド粒子配列を示した一例図である。

Claims (28)

1. ダイアモンド粒子が多層の板状に分布している複数の切削チップを含み、前記ダイアモンド粒子層は被削材の切削時、後行のダイアモンド層により被削材に形成される切削溝が先行のダイアモンド層により被削材に形成された切削溝の間に形成されるよう配列されるダイアモンド工具であって、
   各々の切削チップを２つ以上の領域に区分して切削方向からみて前方部にはｎ層のダイアモンド粒子層が配列され、後方部にはｎ’層のダイアモンド粒子層が配列され（この際ｎ’≦ｎ）、かつ前記前方部の各々のダイアモンド粒子層は前記後方部のダイアモンド粒子層の間に置かれるよう配列され、
   前記前方部のダイアモンド粒子層が前記後方部のダイアモンド粒子層の間に置かれるようにする配列が、切削方向からみて側面部に陰刻を与えることによってなり、かつ前記切削チップは平均集中度より高い高集中度領域と平均集中度より低い低集中度領域を含み、前記切削チップの前方部及び後方部のうち少なくとも一つの部分に少なくとも一つ以上の低集中度領域を含むことを特徴とするダイアモンド工具。
2. 前記切削チップの一側面または両側面に陰刻が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のダイアモンド工具。
3. 前記各々の側面に一つまたは２つ以上の陰刻が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のダイアモンド工具。
4. 低集中度領域が切削方向と垂直な方向に水平に形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のダイアモンド工具。
5. 低集中度領域が切削方向と垂直な方向に傾斜して形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のダイアモンド工具。
6. 前記高集中度領域が前記切削チップの前方部及び後方部にわたって形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のダイアモンド工具。
7. 前記高集中度領域が前記切削チップの前方部及び後方部にわたって形成されていることを特徴とする請求項４に記載のダイアモンド工具。
8. 前記高集中度領域が前記切削チップの前方部及び後方部にわたって形成されていることを特徴とする請求項５に記載のダイアモンド工具。
9. 前記切削チップの少なくとも一つの側面部に位置するダイアモンド粒子層のダイアモンド粒子は、一定間隔を置いて配列されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のダイアモンド工具。
10. 前記切削チップの少なくとも一つの側面部に位置するダイアモンド粒子層のダイアモンド粒子は、一定間隔を置いて配列されていることを特徴とする請求項４に記載のダイアモンド工具。
11. 前記切削チップの少なくとも一つの側面部に位置するダイアモンド粒子層のダイアモンド粒子は、一定間隔を置いて配列されていることを特徴とする請求項５に記載のダイアモンド工具。
12. 前記切削チップの少なくとも一つの側面部に位置するダイアモンド粒子層のダイアモンド粒子は、一定間隔を置いて配列されていることを特徴とする請求項６に記載のダイアモンド工具。
13. 前記切削チップの少なくとも一つの側面部に位置するダイアモンド粒子層のダイアモンド粒子は、一定間隔を置いて配列されていることを特徴とする請求項７または８に記載のダイアモンド工具。
14. 前記低集中度領域にはダイアモンド粒子が存在しないことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のダイアモンド工具。
15. 前記低集中度領域にはダイアモンド粒子が存在しないことを特徴とする請求項４に記載のダイアモンド工具。
16. 前記低集中度領域にはダイアモンド粒子が存在しないことを特徴とする請求項５に記載のダイアモンド工具。
17. 前記低集中度領域にはダイアモンド粒子が存在しないことを特徴とする請求項６に記載のダイアモンド工具。
18. 前記低集中度領域にはダイアモンド粒子が存在しないことを特徴とする請求項７または８に記載のダイアモンド工具。
19. 前記低集中度領域にはダイアモンド粒子が存在しないことを特徴とする請求項９に記載のダイアモンド工具。
20. 前記低集中度領域にはダイアモンド粒子が存在しないことを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれか一項に記載のダイアモンド工具。
21. 前記低集中度領域にはダイアモンド粒子が存在しないことを特徴とする請求項１３に記載のダイアモンド工具。
22. 前記ダイアモンド粒子は、切削方向に平行し切削面に垂直であるよう切断された断面上において、この断面の上部頂点を連結する線または下部頂点を連結する線と一定角度に傾斜して配列され、被削材の切削時にダイアモンド粒子が切削チップの切削面に一定間隔を置いて突出するようにすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のダイアモンド工具。
23. 前記傾斜角が１５〜４５°であることを特徴とする請求項２２に記載のダイアモンド工具。
24. 前記先行の各ダイアモンドの粒子層の間の間隔は、後行のダイアモンド粒子層の厚さより小さいか同一であるようにすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のダイアモンド工具。
25. ダイアモンド粒子が板状に配列された切削チップと共に、ダイアモンド粒子がランダムに分布された切削チップも単数または複数含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のダイアモンド工具。
26. 前記切削チップにフィラーが分布していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のダイアモンド工具。
27. フィラーがＳiＣ、ＷＣ、ＢＮ、Ａｌ_２Ｏ_３及びダイアモンドからなるグループから選ばれた１種または２種以上であることを特徴とする請求項２６に記載のダイアモンド工具。
28. フィラーがダイアモンドであり、フィラーとして添加されたダイアモンドの集中度が切削を目的とするダイアモンドの集中度の１０〜６０％程度であることを特徴とする請求項２７に記載のダイアモンド工具。

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