JP4756129B2

JP4756129B2 - CUTTING TIP, CUTTING TIP MANUFACTURING METHOD, AND CUTTING TOOL

Info

Publication number: JP4756129B2
Application number: JP2006516969A
Authority: JP
Inventors: キム、ソー−クワング; パーク、ソー−クワング
Original assignee: エーワダイアモンドインダストリアルカンパニイリミテッド; ゼネラルトールインコーポレーション
Priority date: 2004-04-21
Filing date: 2005-02-07
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2025-02-07
Also published as: KR20050118074A; JP2006527663A; CN1774311A; CN100381240C

Description

【技術分野】
【０００１】
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を有する被削材を切断したり、穿孔するのに使用される切削工具用切削チップ、該切削チップを製造する方法及び該切削チップが具備された切削工具に関する。より詳しくは粉末状の金属結合材を用いる代りに、板状の金属結合材を用いて製造される切削工具用切削チップ、該切削チップを製造する方法及び該切削チップが具備された切削工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
石材、煉瓦、コンクリート、アスファルトのような脆性を有する被削材を切断したり、穿孔するためには被削材より高い硬度を有する研磨材が要求される。
【０００３】
上記研磨材には人造ダイヤモンド粒子、天然ダイヤモンド粒子、ホウ化窒素、及び超硬粒子等が知られており、その中でも人造ダイヤモンド粒子が最も広く使用されている。
【０００４】
人造ダイヤモンド(以下、“ダイヤモンド”という)は１９５０年代に発明されたものであって、地球上に存在する物質中、最も硬度の高い物質として知られており、こういった特性により切削、研削工具などに用いられるようになった。
【０００５】
とりわけ、上記ダイヤモンドは花崗岩、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、研削する建設業分野において広く利用されるようになった。
【０００６】
以下、研磨材としてダイヤモンド粒子を用いた切削チップ及び切削工具に基づいて説明する。
【０００７】
通常、ダイヤモンド工具はダイヤモンド粒子が分布されている切削チップと該切削チップを固定する金属ボディー(Ｃｏｒｅ)で構成される。
【０００８】
図１にはセグメントタイプのダイヤモンド工具の一例を示す。図１に示すように、セグメントタイプのダイヤモンド工具１はディスク形態の金属ボディー２に固定されている多数個の切削チップ（１１、１２)を含み、それぞれの切削チップ(１１、１２)にはダイヤモンド粒子５らが無秩序に分布されている。
【０００９】
上記の切削チップはダイヤモンド粒子を結合材の役割をする金属粉末と混合してから成形した後、焼結する粉末冶金法により製造される。
【００１０】
上記したようにダイヤモンド粒子を金属結合材粉末と混合する場合には、ダイヤモンド粒子が金属粉末の間に均一に分布されないため、結果的にダイヤモンド粒子らの切削效率が落ちたり、寿命が低下する問題点が生じる。
【００１１】
すなわち、ダイヤモンド粒子と結合材の役割をする金属粉末の混合時、粒子の大きさ、比重の差などによりダイヤモンド粒子が金属結合材の間に均一に分布されなくなり、図１に示すように過多なダイヤモンド粒子が分布されている切削面３となったり、または過少なダイヤモンド粒子が分布されている切削面４となったりするという偏析の問題が生じる。
【００１２】
上記のように、ダイヤモンド粒子が偏析されると工具の切削性能が劣るばかりでなく、工具の寿命が低下するという問題点が生じる。
【００１３】
上記ダイヤモンド粒子の偏析による問題点を解決するための技術として、ダイヤモンド粒子をパターン化させる技術が提案されており、その例を図２に示す。
【００１４】
図２にはダイヤモンド粒子がパターン化されたセグメントタイプのダイヤモンド工具２０の一例を示す。図２に示すように、それぞれの切削チップ(２１、２２)にはダイヤモンド粒子５がパターン化、すなわち規則的に分布している。
【００１５】
上記パターン化技術は粉末状の金属結合材とダイヤモンド粒子を混合せず、金属結合材粉末上にダイヤモンド粒子を所定の、ランダムではないパターンに配列した後、再び金属結合材粉末をダイヤモンド粒子上に配置する過程を繰り返して金属結合材粉末とダイヤモンド粒子を層状で配列してから成形した後、焼結して切削チップを製造する技術である。
【００１６】
上記ダイヤモンド粒子のパターン化技術はダイヤモンド粒子の偏析による問題点は解決できるが、金属結合材を粉末状で用いることにより、引き起こされる本質的な問題点は解決できない。
【００１７】
すなわち、切削チップ製造の際、結合材として金属粉末を用いる場合には、金属粉末に高圧力をかけて成形する工程が行われる。、金属結合材を成形する工程中、ダイヤモンド粒子による成形ダイの摩耗により、結合材の厚さ偏差が生じたり、頻繁に破損する現象が起り、生産性が低下するばかりでなく、ひどい場合には成形寸法を変化させ切削チップの寸法がそれぞれ変わり、ダイヤモンド工具の性能偏差及び不良を引き起こさせる問題点がある。
【００１８】
また、結合材として用いられる金属粉末は様々な方法によって製造されるが、同じ成分といっても異なる形態、例えば板、コイル又は棒の形態で製造される金属バルク材に比べ、価格が高いという問題点もある。
【００１９】
さらに、粉末冶金法によって切削チップを製造する場合にはダイヤモンド粒子と結合材粉末を混合する工程、ダイヤモンド粒子と結合材粉末の混合物を成形して成形体を製造する工程及び該成形体を焼結する焼結工程を経るようになるので、製造工程が複雑になる問題点が生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明者らは上記従来技術の問題点を解決するために、研究及び実験を重ね、その結果に基づいて本発明を提案するまでに至った。本発明の目的は製造時、結合材として金属粉末の代りに板状の金属結合材を用いることで優れた切削性能を有するばかりでなく、その製造工程も単純化、かつ製造費も顕著に低減させることのできる切削チップを提供することにある。
【００２２】
本発明のさらに他の目的は上記本発明の切削チップを有する切削工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は多数個の層からなり、
上記それぞれの層は板状のメタル焼結層と鉄系または非鉄係材料からなる板状の金属結合材層とからなり、
上記それぞれの層は上記板状メタル焼結層と上記板状金属結合材層が交互に配列されるように積層されており、
上記板状メタル焼結層と上記板状金属結合材層の積層は切削面からみて切削面に垂直に、切削方向に平行に積層され、そして
少なくとも一部がメタル焼結層内に位置され、残り部分が金属結合材層内に位置され、そして切削面において列として表れるようダイヤモンド粒子層が配列されていることを特徴とする切削チップに関する。
【００２４】
また、本発明は上記の切削チップを有する切削工具に関するものである。
【００２７】
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明について詳しく説明する。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を有する被削材を切断したり、穿孔するのに用いられる切削工具用切削チップ及び切削工具に適用されるものである。
【００２９】
切削工具用切削チップは被削材の切削時、切削を直接行うダイヤモンド粒子と該ダイヤモンド粒子を固定する役目を果たす金属結合材を含む。
【００３０】
上記切削チップを製造するために、従来には粉末状の金属結合材を用いた。粉末状の金属結合材を用いて切削チップを製造すると、ダイヤモンド粒子が偏析され工具の切削性能が劣るばかりではなく、工具の寿命が低下するという問題点が生じる。
【００３１】
さらに、粉末状の金属結合材を用いて切削チップを製造すると、ダイヤモンド粒子を金属結合材粉末と混合する工程、該混合物を成形する工程、及び該成形体を焼結する工程を経なければならない。
【００３２】
そのため、粉末状の金属結合材を用いて切削チップを製造する場合には、製造工程が複雑になるばかりではなく、製造費が過多にかかる問題点が生じる。
【００３３】
上記ダイヤモンド粒子の偏析による問題点を解決するための技術としてダイヤモンド粒子を所定の、ランダムではなくパターン化させる技術が提案された。
【００３４】
上記パターン化技術は粉末状の金属結合材とダイヤモンド粒子を混合する代りに、金属結合材粉末上にダイヤモンド粒子を所定の、非ランダム状に配列した後、再び金属結合材粉末をダイヤモンド粒子上に配置する工程を繰り返して金属結合材粉末とダイヤモンド粒子を層状に配列してから成形した後、焼結して切削チップを製造する技術である。
【００３５】
上記ダイヤモンド粒子のパターン化技術は、ダイヤモンド粒子の偏析による問題点は解決できるが、粉末状の金属結合材を用いることで引き起こされる製造工程の複雑化及び製造費用の増加は解決できない。
【００３６】
ダイヤモンド粒子がパターン化された切削チップは、大きく見ると、ダイヤモンド粒子が配列されている金属結合材部位（１）とダイヤモンド粒子が配列されていない金属結合材部位（２）に分けることができる。
【００３７】
本発明の基本思想はダイヤモンド粒子が配列されていない金属結合材部位（２）を最初から粉末状ではなく板状の金属結合材を用いて形成することにある。
【００３８】
切削チップの製造時、最初から板状金属結合材を用いると、ダイヤモンド粒子が偏析なしに所望どおりに分布されるばかりでなく、製造工程を単純化させ、製造費を最小化させることができる。
【００３９】
図３は板状の金属結合材層とダイヤモンド粒子層とからなる切削チップの一例を示す。図３に示すように、切削チップ１００は切削面からみて、切削面と垂直に、切削方向に平行に積層されている多数個の板状の金属結合材層１０１を含み、該板状の金属結合材層の間には切削面において列として表れるよう配列されているダイヤモンド粒子層１０２が配列されている。
【００４０】
図４には本発明の切削チップの一例を示す。図４に示すように、本発明の他の切削チップ２００はそれぞれの層２０１が板状のメタル焼結層２０１ａと板状の金属結合材層２０１ｂからなっている多数個の層２０１で構成されている。
上記それぞれの層２０１は、上記板状のメタル焼結層２０１ａと上記板状の金属結合材層２０１ｂが交互に配列されるよう積層されている。上記板状のメタル焼結層２０１ａと上記板状の金属結合材層２０１ｂは切削面からみて、切削面に垂直に、切削方向へ平行に積層される。
ダイヤモンド粒子層２０２は少なくともその一部が板状のメタル焼結層２０１ａ内に位置し、残り部分が板状の金属結合材層２０１ｂ内に位置する。また、上記ダイヤモンド粒子層２０２は切削面において列として表れるように配列される。
上記板状の金属結合材層１０１及び２０１ｂは鉄系または非鉄系材料からなることが好ましく、より好ましきことは鉄鋼材からなることである。
上記非鉄系材料には、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｗなどが挙げられる。
【００４１】
本発明において、板状の金属結合材層は溶融圧延材及び／又は焼結材を用いて製造されたものである。
【００４２】
上記板状の金属結合材層は全てが溶融圧延材を用いて製造されるか、あるいは図７に示すように上記溶融圧延材の一部を焼結材に取り替えて製造されることが望ましい。
【００４３】
また、上記板状の金属結合材層は、上記溶融圧延材の一部を粉末成形材に取り替えて製造されるか、あるいは上記溶融圧延材の一部を焼結材及び粉末成形材に取り替えて製造され得る。
【００４４】
また、上記板状の金属結合材層は全てが焼結材を用いて製造されるか、あるいは上記焼結材の一部を粉末成形材に取り替えて製造され得る。
本発明において、最も好ましきことは板状の金属結合材層全てが溶融圧延材を用いて製造されることである。好ましき溶融圧延材には、鉄鋼材である熱間圧延鋼板及び冷間圧延鋼板等が挙げられる。
【００４５】
通常、ダイヤモンドと一緒に粉末または粉末成形材を焼結する場合にはその焼結温度が１０００℃以下である。
【００４６】
従って、上記板状の金属結合材層が粉末成形材を用いて製造される場合には、１０００℃以下で焼結されるので、成形材の材質が制限を受けるようになる。
【００４７】
しかし、上記板状の金属結合材層が溶融圧延材または焼結材を用いて製造される場合には、焼結温度による材質選択の制限はない。
【００４８】
本発明の切削チップにおいて、板状の金属結合材層の厚さはダイヤモンド粒子の大きさによって変化され得るが、少なくともダイヤモンド粒子の平均直径の二倍より大きくならないように制限することが望ましい。
【００４９】
一方、板状のメタル焼結層２０１ａが存在する場合には、メタル焼結層２０１ａと板状の金属結合材層の厚さの合計が少なくともダイヤモンド粒子の平均直径の二倍より大きくないように制限することが望ましい。
【００５０】
また、本発明においては、図５、図６及び図７に示すように、ダイヤモンド粒子層３０２、４０２及び８０２が外層にも配列されている切削チップ３００、４００及び８００を提供する。
【００５１】
以下、本発明の切削チップを製造する方法について説明する。本発明のダイヤモンド工具は、複数の切削チップを有することが可能であり、これらはダイヤモンド粒子がｎ層配列された先行切削チップ及びダイヤモンド粒子がｎ’(ｎ’≦ｎ)層配列された後行切削チップからなる。ここで、上記後行切削チップのそれぞれのダイヤモンド粒子層の切削溝は、上記先行切削チップのダイヤモンド粒子層切削溝の間に形成されるように配列される。
【００５２】
また、上記ダイヤモンド粒子層らは被削材の切削時、後行するダイヤモンド層によって被削材に形成される切削溝が先行するダイヤモンド層によって被削材に形成された切削溝の間に形成されるようにすることで被削材を完全に取り除くことができる。
【００５３】
本発明は２つ以上の領域に区分されている切削チップを備えたダイヤモンド工具に適用され得る。上記領域は切削方向からみて、前方部にはｎ層のダイヤモンド粒子層が配列され、後方部にはｎ’層のダイヤモンド粒子層が配列され(この際、ｎ’≦ｎ)る。上記前方部のそれぞれのダイヤモンド粒子層は、被削材の切削の際、後行するダイヤモンド粒子層によって被削材に形成される切削溝が先行するダイヤモンド粒子層によって被削材に形成された切削溝の間に形成されるように上記後方部のダイヤモンド粒子層が配列される。
この場合にダイヤモンド粒子がｎ層配列された切削チップの両側面に交互に一定深さの陰刻を加えて一定区間においてダイヤモンド粒子層が交互に配列されるようにすることもできる。
【００５４】
上記陰刻が形成された切削チップにおいて、後方部にあるダイヤモンド粒子層は前方部にあるダイヤモンド粒子層の間に置かれるように配列されるべきである。
【００５５】
図１１−１５には、本発明に適用され得る切削チップの例等が提示されており、これらの切削チップは２つ以上の領域に区分されている。図１１は２つの領域に区分して切削方向に向かった前方部には３層のダイヤモンド粒子層が配列され、後方部には２層のダイヤモンド粒子層が配列されている切削チップを示す。図１１に示すように、上記後方部のそれぞれのダイヤモンド粒子層(１４１ｄ、１４１ｅ)は、上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に配列される。
【００５６】
図１２には切削方向に向かって前方部２１１と後方部２１２の両方にそれぞれ交互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１２に示すように、切削チップ２１の前方部２１１に３層のダイヤモンド粒子層（２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ）が配列され、後方部２１２にも３層のダイヤモンド粒子層（２１２ａ、２１２ｂ、２１１ｃ）が配列され、さらに上記前方部２１１の３層のダイヤモンド粒子層（２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ）のそれぞれは上記後方部２１２の３層のダイヤモンド粒子層（２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ）間に置かれるように配列される。
【００５７】
また、図１３は切削チップの両側面(切削方向からみた時、側面)に交互に陰刻を加えるが、陰刻を有する部分が複数個繰り返されるようにしてダイヤモンド粒子層が交互に配列される区間が２つ以上(複数個)になるようにした切削チップ(２２)を示す。図１３に示すように、切削チップ２２の前方部２２１の前面部２２１１と後面部２２１２に３層のダイヤモンド粒子層（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層のダイヤモンド粒子層（２２１ｇ、２２１ｈ、２２１ｉ）及び（２２１ｊ、２２１ｋ、２２１ｌ）が配列され、上記３層のダイヤモンド粒子層（２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃ）及（２２１ｇ、２２１ｈ、２２１ｉ）のそれぞれは上記３層のダイヤモンド粒子層（２２１ｄ、２２１ｅ、２２１ｆ）及び（２２１ｊ、２２１ｋ、２２１ｌ）の間に置かれるように配列される。
【００５８】
図１４及び図１５には、ダイヤモンド粒子が切削チップの側面部と接するように配列されている切削チップの例が提示されている。
【００５９】
上記陰刻が加えられる部分の深さと長さ及び個数は、切削チップの大きさ、ダイヤモンド粒子の集中度及びダイヤモンド粒子の粒子大きさによって適切に変化され得る。
【００６０】
また、本発明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層に配列された切削チップを交互に配置したダイヤモンド工具にも適用される。
【００６１】
上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けるそれぞれ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に配列される。
【００６２】
上記のようにダイヤモンド粒子が配置されたダイヤモンド工具において、ダイヤモンド粒子が被削材の切削時、ダイヤ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されるよう(切削方向に平行に配列されたダイヤモンド粒子列を有するように) 切削面に垂直に切断された断面上で該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で傾いて配列されることが望ましい。
【００６３】
［板状金属結合材の準備工程］
本発明に従って切削チップを製造するためには、鉄系または非鉄系材料からなる板状の金属結合材を準備する。上記板状の金属結合材として好ましきものには鉄鋼材が挙げられる。上記板状の金属結合材は、製造しようとする切削チップに対応して適切な形状を有するように準備する。
【００６４】
本発明において、板状の金属結合材には溶融圧延材及び焼結材が挙げられるが、最も好ましきものは溶融圧延材である。上記溶融圧延材には熱間圧延鋼板または冷間圧延鋼板が望ましい。上記板状の金属結合材として溶融圧延材を用いる場合には、溶融圧延材の密度が理論密度に近いので、金属結合材として溶融圧延材を用いて製造された切削チップは、粉末状の金属結合材を用いて成形及び焼結して製造された切削チップより優れた機械的物性を表した。
【００６５】
表１は本発明者らの実験結果の一例を提示したものであって、金属結合材に板状のＳＫ８５鋼板を用いた場合と金属結合材としてＣｏ粉末を用いた場合の曲げ強度を示した。下記表１の発明例（１）は厚さ０．５ｍｍのＳＫ８５鋼板を数枚積層して加圧焼結した試片である。発明例(２)はＳＫ８５鋼板とＣｏ１００％のプリフォームを交互に積層して加圧焼結した試片である。従来例(１)は金属結合材として１００％Ｃｏ粉末を用いて加圧焼結した試片である。
【００６６】
［表１］

【００６７】
上記表１に示すように、本発明に従い、板状の溶融圧延材を金属結合材として用いる場合には、切削チップとして使用される粉末中に、最も優れた曲げ強度を示すものとして知られているＣｏ１００％粉末を用いる場合より曲げ強度がはるかに高いことがわかる。
【００６８】
上記板状の金属結合材には鉄鋼材以外にもアルミニウム合金、ニッケル合金、銅合金、黄銅等、様々な形態と物性を有した結合材を使用できる。
【００６９】
［ダイヤモンド粒子配列及び異なる板状金属結合材の積層工程］
上記のように備えられた板状の金属結合材中の一つの金属結合材上にダイヤモンド粒子を配列させる。上記のようにダイヤモンド粒子を配列する方法の一例には次のような方法が挙げられる。スプレー式接着剤を切削チップ形状に切断した金属網上に塗布し、その上に一定の間隔でレーザー加工により打孔された金属治具を載せ、微細なダイヤモンド粒子を撒く。この際、金属治具に形成されている一孔あたりダイヤモンド粒子が一つずつ入るようにする。金属治具を分離するとその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。
【００７０】
上記のように、ダイヤモンド粒子が一定に配列された金属網を板状の金属結合材中の一つの金属結合材上に位置させることにより、ダイヤモンド粒子を一つの板状金属結合材上に配列させることが可能である。
【００７１】
ダイヤモンド粒子を配列させる他の方法には、接着成分を有するテープを用いてダイヤモンド粒子を配列させる方法が挙げられる。次に、上記ダイヤモンド粒子上に他の板状の金属結合材を積層させる。所望の厚さが得られるまで上記のように板状の金属結合材を多数積層して積層物を備える。
【００７２】
すなわち、上記のように金属網を用いる場合には板状の金属結合材-ダイヤモンドが配列された金属網 - 板状の金属結合材の順に数回繰り返し所望の切削チップの厚さが得られるまで積層すれば良い。
【００７３】
好ましくは、上記板状の金属結合材の間にメタル粉末成形体層を挿入してメタル粉末成形体層でダイヤモンドを包むようにすることである。
【００７４】
上記のように粉末成形体層でダイヤモンドを包むようにすると、ダイヤモンドの熱による損傷を防止することができると共に、諸種類の粉末成形体を用いることが可能なので、切削チップの摩耗性を変化させ用途に合うダイヤモンド工具切削チップを製作することが可能になる。
さらに、挿入される粉末成形体は通電方式の加熱、加圧(ホットプレース（Ｈｏｔｐｒｅｓｓ焼結) 方法において、ダイヤモンドを保護する機能もする。
【００７５】
上記粉末成形体は、板状のメタルプリフォーム形態で挿入されることが好ましい。上記メタルプリフォームはテープキャスティング(ｔａｐｅｃａｓｔｉｎｇ)方法等によって製造され得る。上記メタルプリフォームにはバインダーが１０〜４０ｗｔ％程度含有されているものが望ましい。
【００７６】
メタルプリフォームはメタルプリフォームの層として挿入することもできる。メタルプリフォームの厚さは添加するバインダーの量によって異なる。メタルプリフォームが十分な厚さを有する限りダイヤモンドを保護する役割を果たすことができるからである。但し、メタルプリフォームを構成する金属粉末の成分を変化させて摩耗特性を変化させるためには焼結後、厚さが厚くなければならないが、この場合にもメタルプリフォームの焼結後厚さはダイヤモンド粒子の平均直径より薄いものが望ましい。
メタルプリフォームは、有機化合物、あるいは無機化合物と金属粉末が混合されており、ダイヤモンド粒子やフィラー(ｆｉｌｌｅｒ)(硬度の高い研磨材)が含有され得る。
【００７７】
上記したように、メタルプリフォームを用いると、板状金属結合材とメタルプリフォームのみで切削チップの製作が可能であり、金属粉末の混合、グラニュール(粒子化)、成形工程が不要なため、現在使用中の方法より、はるかに簡便に切削チップを製作することができる。
【００７８】
上記板状メタルプリフォームはダイヤモンド粒子層の上部及び下部全て、あるいはいずれかの一側に配置され得る。
【００７９】
板状の金属結合材として溶融圧延材を用い、板状のメタルプリフォームがダイヤモンド粒子層の上部及び下部全てに配置された切削チップの積層形状の一例を図８に示す。図８に示すように、メタルプリフォーム５０３はダイヤモンド粒子層５０２を両側から包んでいる。そして板状の金属結合材層５０１がダイヤモンド粒子層５０２の上側に位置するメタルプリフォーム５０３の上側を包んでおり、そしてダイヤモンド粒子層５０２の下側に位置する他のメタルプリフォーム５０３の下側を包んでいる。上記メタルプリフォームにフィラー(ｆｉｌｌｅｒ)(硬度の高い研磨材)を添加させ耐磨耗性を増加させることが望ましい。この際、用いられるフィラーにはＳｉC、ＷＣ、ＢＮ、Ａｌ_２Ｏ_３などのような耐磨耗性を有する粒子を単独又は２種以上を複合して用いることができる。また、本発明においては、ダイヤモンド粒子が含まれたメタルプリフォームを用いることも可能である。
【００８０】
所望の厚さが得られるまで上記のようにメタルプリフォーム及び板状の金属結合材を多数層積層して積層物を得る。
【００８１】
すなわち、上記のように金属網を用いる場合には板状の金属結合材-メタルプリフォーム-ダイヤモンドが配列された金属網-メタルプリフォーム-板状の金属結合材の順に数回繰り返して所望の切削チップ厚さが得られるまで繰り返せば良い。
【００８２】
上記したように本発明においては、一つのメタルプリフォーム上にダイヤモンド粒子を配列させた後、ダイヤモンドのすぐ上に板状の金属結合材を積層させることもできるが、この場合には上記のように金属網を用いると、板状の金属結合材-メタルプリフォーム-ダイヤモンドが配列された金属網-板状の金属結合材の順に数回繰り返して所望の切削チップの厚さになるまで繰り返せれば良い。
【００８３】
また、本発明においては、ダイヤモンド粒子が含まれたメタルプリフォームを用いることもできる。この場合には板状の金属結合材-メタルプリフォーム-板状の金属結合材の順に積層すれば良い。
【００８４】
一方、図９ａには図８の配列で、上部及び下部メタルプリフォームである焼結層６０３それぞれの下及び上にダイヤモンド層６０２を配置し、該ダイヤモンド層６０２の下及び上に粉末成形材の焼結層である上、下部金属結合材６０１ａをそれぞれ配置し、上、下部金属結合材６０１ａ層それぞれの下及び上にダイヤモンド層を配置し、該ダイヤモンド層６０２の下及び上にメタルプリフォーム６０３を配置し、上記上、下部金属結合材６０１ａの間の内部金属結合材６０１ｂが溶融圧延材又は焼結材あるいは、これらが複合して成る切削チップ６００の例を示している。
【００８５】
また、図９ｂには図８の配列で、上部及び下部金属結合材７０１ａはメタルプリフォームである焼結層７０３に取り囲まれており、上記上部及び下部金属結合材７０１ａの間に位置される内部金属結合材７０１ｂはダイヤモンド層７０２と直接接触し、上記上部及び下部金属結合材７０１ａは溶融圧延材または焼結材あるいは、これらが複合して成り、上記内部金属結合材７０１ｂらは成形材からなる切削チップの例を示している。
【００８６】
上記したように、本発明の切削チップは多数のダイヤモンド粒子含有層を含み、少なくともその一部は板状金属層によって分離されている。ダイヤモンド粒子含有層はそれぞれ(１)二つのメタルプリフォームの間、(２)二つの焼結金属結合材の間あるいは、(３)メタルプリフォームと焼結金属結合材との間に位置している。
【００８７】
それぞれの切削チップの最外部層/表面はメタルプリフォームから構成されることが望ましい。
【００８８】
メタルプリフォームは、金属粉末と結合材及び/又はフィラーが混合された成形物として知られている。
【００８９】
上記焼結金属結合材層は鉄又は非鉄金属、好ましくは鋼(ｓｔｅｅｌ)で構成され、冷間圧延鋼及び熱間圧延鋼で構成されることができ、また鍛造金属(ｆｏｒｇｅｄｍｅｔａｌ)(例えば、鋼)層であり得る。
【００９０】
他の具体例において、切削チップは図１１に示すように、陰刻領域を含むことができる。
【００９１】
上記具体例によれば、上記切削チップは、多数の層と共に配置した後、最終加熱工程の前に上記切削チップの一部領域が他の領域に対して加圧された図１１に示す最終製品を形成することを除けば、下記のように製造される。
【００９２】
図１１は切削チップの第１領域(後方部)(Ａ)が第２領域(後方部)(B)からオフセットされている切削チップを示す。
このような陰刻構造によってダイヤモンド粒子層らが配列されるので、第１領域(Ａ)における水平ダイヤモンド層が第２領域(Ｂ)での水平ダイヤモンド粒子層から垂直にオフセットされる。
［積層物を加熱及び加圧する工程］
上記積層物を構成する要素らが互いに結合されるよう上記積層物を加熱及び加圧することにより、切削チップが製造される。
粉末成形体とは違って、板状の金属結合材は密度がほぼ１００％であるため、板上金属結合材の間の接合のために加熱、加圧する。従って、一般的な焼結条件と同じくする必要がない。
【００９３】
接合温度と圧力は板状金属結合材の表面にある金属原子らが他の層の板状金属結合材の表面にある金属原子と結合することができるエネルギーを供給する。
【００９４】
粉末成形体は数〜数十ミクロメーターの大きさの金属粉末が互いに結合されなければならないので、多量のエネルギーが必要である。
【００９５】
一般的な焼結は７００〜１０００℃の焼結温度及び３５０ｋｇ/ｃｍ^２の焼結圧力で5分間行うが、本発明においては、金属板はこの条件よりさらに低い温度、圧力及び時間でも接合が可能である。
【００９６】
接合条件は用いられる板状金属結合材の種類によって異なり、金属結合材の表面条件によっても変わる。板状金属結合材として溶融圧延材を用いる場合には溶融温度が低いほど、板状金属結合材の表面が酸化膜や異物質なしにきれいなほど接合温度と圧力が低くなり、且つ接合時間が短くなる。上記板状の金属結合材の間にメタルプリフォームが挿入されたり、板状の金属結合材として粉末成形材を用いる場合には、メタルプリフォーム及び粉末成形材を構成する金属粉末が焼結される程度の温度と圧力が必要である。
ダイヤモンド粒子層が挿入されると、接合過程においてダイヤモンドの一部は板状金属結合材内部に打ち込まれるようになる。
【００９７】
金属結合材として溶融圧延材を用いる場合には、接合圧力は板状金属結合材の高温における降伏強度に応じて決まる。例えば接合温度が高いほど板状金属結合材の降伏強度が低くなり、接合圧力は反比例して低くなるようになる。
【００９８】
熱延又は冷延鉄鋼材を板状金属結合材に用いる場合、鉄鋼材は温度によって降伏強度が持続的に減少し、約５００℃で常温における降伏強度の半分程度に落ち、８００℃で大部分の鉄鋼材が５０Ｎ/ｍｍ^２の値を占める。
【００９９】
本発明者らが行なった実験によれば、８００℃以上では３５０ｋｇ/ｃｍ^２の接合圧力でダイヤモンド粒子が十分に板状金属結合材の内部に打ち込まれることを確認した。
【０１００】
上記したように積層物を加熱及び加圧する場合においてメタルプリフォームが挿入される場合には、ダイヤモンド粒子がメタルプリフォーム又はメタルプリフォーム及び板状の金属結合材の内部に打ち込まれるようになり、メタルプリフォームが挿入されない場合にはダイヤモンド粒子が板状の金属結合材内部に打ち込まれるようになる。
【０１０１】
一方、本発明は上記のように製造された切削チップを有する切削工具を提供する。
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】
【０１０２】
本発明によって製造されたソーブレード（ｓａｗｂｌａｄｅ）(発明例３)及び従来方法によって製造されたソーブレード(従来例２)について切削試験を行なって切削性能と寿命性能を調査し、その結果を下記表２に示した。
【０１０３】
下記表２の発明例３は０．５ｍｍ厚さのＳＫ８５鋼板４枚を結合材として用い、該鋼板の間には２つのＣｏ１００％のメタルプリフォームが挿入され、該メタルプリフォームの間にはダイヤモンド粒子が規則的に配列されたテープ(ｔａｐｅ)を挿入させ製作したものであり、従来例２はダイヤモンド粒子を金属粉末と混合して製作したものである。
【０１０４】
ここで用いられたダイヤモンド粒子はアメリカＧＥ社のＭＢＳ９５５であった。ここで、焼結（接合）はホットプレース（Ｈｏｔｐｒｅｓｓ）方式により、焼結（接合）温度９５０℃、焼結（接合）時間５分の条件で行った。
【０１０５】
切削試験のために上記のように製作された切削チップをレーザー熔接で１４ｉｎｃｈコア（ｃｏｒｅ）に２４個付着して切削工具を製作し、コンクリート、花崗岩、ウオッシュドコンクリートを切削する試験を行った。
【０１０６】
この際、使用した機械はＥＤＣＯ（社）の１４ｉｎｃｈテーブルソー（ｓａｗ）であって、ＲＰＭは３，５００であった。上記使用された各ソーブレードの切削チップの大きさは長さ４０ｍｍ、高さ８．２ｍｍ、厚さ３．２ｍｍであった。
[表２]

【０１０７】
上記表２に示すように、本発明によって製造された発明例３が従来方法によって製作された従来例２に比べ切削性能において優れることがわかる。
【実施例２】
【０１０８】
上記実施例１における発明例３のソーブレードと従来例２のソーブルレードに対するウオッシュドコンクリート切削試験において、切削行数による切断時間の変化を調査し、その結果を図１０に示した。
そこで、切削時間とは切削作業時のソーブレードが１回切削するのにかかる時間を言う。１回切削は３０ｃｍ長さの被削材を一定深さで１回切削することを意味する。
図１０に示すように、発明例３のソーブレードが従来例２のソーブレードより切削時間が短く、かつ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分かる。
【産業上の利用の可能性】
【０１０９】
上述したように、本発明は切削チップ製作の際、粉末状の結合材代りに板状の金属結合材を用いることにより材料費を減少させ製品単価を減少させると共に、金属結合材の混合、グラニュール化及び成形工程を省略することができるので、製造工程を単純化させ、生産性を画期的に向上させることができる效果がある。
また、本発明は切削チップ製作の際、粉末状の結合材代りに板状の金属結合材を用いることによりダイヤモンド粒子を均一に分布させることが可能なので、切削性能及び寿命が優れた切削チップを提供することができる效果があるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】切削チップの切削面にダイヤモンド粒子が無秩序に分布されたダイヤモンド工具の一例図。
【図２】切削チップの切削面にダイヤモンド粒子が規則的に分布されたダイヤモンド工具の一例図。
【図３】本発明に符合する切削チップの一例図。
【図４】本発明に符合する切削チップの他の一例図。
【図５】本発明に符合する切削チップのさらに他の一例図。
【図６】本発明に符合する切削チップのさらに他の一例図。
【図７】本発明に符合する切削チップのさらに他の一例図。
【図８】本発明により切削チップの製造時、構成要素らの配列状態の一例を示す概略図。
【図９】本発明により切削チップの製造時、構成要素らの配列状態の他の例を示す概略図。
【図１０】本発明により製造された切削チップと従来方法により製造された切削チップが付着されたソーブレードに対する切断行数による切断時間の変化を示すグラフ。
【図１１】本発明のダイヤモンド工具において、本発明により陰刻が加えられた切削チップの一例図。
【図１２】本発明のダイヤモンド工具において、本発明により陰刻が加えられた切削チップの一例図。
【図１３】本発明のダイヤモンド工具において、本発明により陰刻が加えられた切削チップの一例図。
【図１４】本発明のダイヤモンド工具において、本発明により陰刻が加えられた切削チップの一例図。
【図１５】本発明のダイヤモンド工具において、本発明により陰刻が加えられた切削チップの一例図。
【符号の説明】
【０１１１】
１．ダイヤモンド工具
２．金属ボディ
５．ダイヤモンド粒子
１１．切削チップ
１２．切削チップ
２０．セグメントタイプのダイヤモンド工具
１００．切削チップ
１０１．板状金属結合材層
１０２．ダイヤモンド粒子層
１４１a. ダイヤモンド粒子層
２００．切削チップ
２０１a. メタル焼結層
２０１b. 板状金属結合材層
２１１．切削方向前方部
２１１a. ダイヤモンド粒子層
２１２．切削方向後方部
２１２a. ダイヤモンド粒子層
２２１a. ダイヤモンド粒子層
２０２．ダイヤモンド粒子層
３０２．ダイヤモンド粒子層
４０２．ダイヤモンド粒子層
５０１．板状金属結合材層
５０２．ダイヤモンド粒子層
５０３．メタルプリフォーム
６０１a. 板状金属結合材
６０１b. 内部金属結合材
６０２．ダイヤモンド層
６０３．メタルプリフォーム
７０１a. 板状金属結合材
７０１b. 内部金属結合材
７０２. ダイヤモンド粒子層
７０３. メタルプリフォーム
８０２．ダイヤモンド粒子層【Technical field】
[0001]
The present invention provides a cutting tip for a cutting tool used for cutting or drilling a brittle work material such as stone, brick, concrete, and asphalt, a method for manufacturing the cutting tip, and the cutting tip. Related to the cutting tool. More specifically, the present invention relates to a cutting tool for a cutting tool manufactured using a plate-shaped metal binding material instead of using a powdered metal binding material, a method for manufacturing the cutting tip, and a cutting tool equipped with the cutting tip. Is.
[Background]
[0002]
In order to cut or perforate a brittle work material such as stone, brick, concrete, and asphalt, an abrasive having a higher hardness than the work material is required.
[0003]
Artificial diamond particles, natural diamond particles, nitrogen boride, superhard particles, and the like are known as the abrasive, and among these, artificial diamond particles are most widely used.
[0004]
Artificial diamonds (hereinafter referred to as “diamonds”) were invented in the 1950s, and are known as the hardest materials among the materials existing on the earth. It came to be used for etc.
[0005]
In particular, the diamond has been widely used in the stone processing field for cutting and grinding stones such as granite and marble and the construction industry for cutting and grinding concrete structures.
[0006]
Hereinafter, description will be given based on a cutting tip and a cutting tool using diamond particles as an abrasive.
[0007]
Usually, the diamond tool is composed of a cutting tip in which diamond particles are distributed and a metal body (Core) for fixing the cutting tip.
[0008]
FIG. 1 shows an example of a segment type diamond tool. As shown in FIG. 1, a segment type diamond tool 1 includes a large number of cutting tips (11, 12) fixed to a disk-shaped metal body 2, and each cutting tip (11, 12) has a diamond. The particles 5 and the like are distributed randomly.
[0009]
The above-mentioned cutting tip is manufactured by a powder metallurgy method in which diamond particles are mixed with a metal powder serving as a binder and then molded and then sintered.
[0010]
As described above, when diamond particles are mixed with the metal binder powder, the diamond particles are not uniformly distributed between the metal powders. As a result, the cutting efficiency of the diamond particles and the service life are reduced. A point is created.
[0011]
That is, when the diamond particles and the metal powder serving as the binder are mixed, the diamond particles are not uniformly distributed between the metal binders due to the difference in particle size, specific gravity, and the like, as shown in FIG. There arises a problem of segregation such that the cutting surface 3 is provided with diamond particles or the cutting surface 4 is provided with excessive diamond particles.
[0012]
As described above, when diamond particles are segregated, not only the cutting performance of the tool is deteriorated, but also the problem is that the life of the tool is reduced.
[0013]
As a technique for solving the problems caused by the segregation of diamond particles, a technique for patterning diamond particles has been proposed, and an example thereof is shown in FIG.
[0014]
FIG. 2 shows an example of a segment type diamond tool 20 in which diamond particles are patterned. As shown in FIG. 2, diamond particles 5 are patterned, that is, regularly distributed on each cutting tip (21, 22).
[0015]
The patterning technique does not mix the powdered metal binder and diamond particles, and after arranging the diamond particles in a predetermined, non-random pattern on the metal binder powder, the metal binder powder is again placed on the diamond particles. This is a technique for producing a cutting tip by repeating the arrangement process, forming metal binder powder and diamond particles in a layered form, and then sintering.
[0016]
The diamond particle patterning technique can solve the problems caused by segregation of diamond particles, but cannot solve the essential problems caused by using a metal binder in powder form.
[0017]
That is, when metal powder is used as a binder during the manufacture of cutting tips, a step of forming the metal powder by applying high pressure is performed. During the process of forming the metal binder, diamond The wear of the forming die due to the particles causes the thickness deviation of the binding material and the phenomenon of frequent breakage, which not only decreases the productivity, but in severe cases, the forming dimensions are changed and the dimensions of the cutting tip are changed. However, there are problems that cause performance deviations and failures of diamond tools.
[0018]
In addition, metal powder used as a binder is manufactured by various methods, but the price of the same component is higher than that of a metal bulk material manufactured in a different form, such as a plate, coil, or rod. There are also problems.
[0019]
Furthermore, when manufacturing a cutting tip by the powder metallurgy method, a step of mixing the diamond particles and the binder powder, a step of forming a mixture of the diamond particles and the binder powder and manufacturing a molded body, and sintering the molded body As a result, the manufacturing process becomes complicated.
DISCLOSURE OF THE INVENTION
[Problems to be solved by the invention]
[0020]
In order to solve the above-mentioned problems of the prior art, the present inventors have repeated research and experiments and have come to propose the present invention based on the results. The object of the present invention is to not only have excellent cutting performance by using a plate-like metal binder instead of metal powder as a binder during production, but also simplify the production process and significantly reduce the production cost. It is in providing the cutting tip which can be made.
[0022]
Still another object of the present invention is to provide a cutting tool having the cutting tip of the present invention.
[Means for Solving the Problems]
[0023]
Book The invention consists of multiple layers,
Each of the above layers consists of a plate-like metal sintered layer and a plate-like metal binder layer made of a ferrous or non-ferrous material,
Each of the layers is laminated so that the plate-like metal sintered layer and the plate-like metal binder layer are alternately arranged,
The lamination of the plate-like metal sintered layer and the plate-like metal binder layer is laminated perpendicularly to the cutting surface and parallel to the cutting direction when viewed from the cutting surface, and
The present invention relates to a cutting tip characterized in that at least a part is located in a sintered metal layer, a remaining part is located in a metal binder layer, and diamond particle layers are arranged so as to appear as rows in a cutting surface.
[0024]
The present invention also relates to a cutting tool having the above cutting tip.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0028]
The present invention will be described in detail below. The present invention is applied to a cutting tool for a cutting tool and a cutting tool used to cut or drill a brittle work material such as stone, brick, concrete, and asphalt.
[0029]
The cutting tip for a cutting tool includes diamond particles that directly cut when a workpiece is cut, and a metal binder that serves to fix the diamond particles.
[0030]
In order to manufacture the cutting tip, a powdered metal binder has been used conventionally. When a cutting tip is manufactured using a powdered metal binder, not only the diamond particles are segregated and the cutting performance of the tool is deteriorated, but also the tool life is reduced.
[0031]
Furthermore, when a cutting tip is manufactured using a powdered metal binder, it is necessary to go through a step of mixing diamond particles with the metal binder powder, a step of molding the mixture, and a step of sintering the compact. .
[0032]
Therefore, when a cutting tip is manufactured using a powdered metal binder, not only the manufacturing process is complicated, but also the manufacturing cost is excessive.
[0033]
As a technique for solving the problems caused by the segregation of diamond particles, a technique for patterning diamond particles instead of a predetermined pattern has been proposed.
[0034]
In the above patterning technique, instead of mixing the powdered metal binder and diamond particles, the diamond particles are arranged in a predetermined, non-random manner on the metal binder powder, and then the metal binder powder is again placed on the diamond particles. This is a technique for manufacturing a cutting tip by repeating the step of arranging and molding the metal binder powder and diamond particles after forming them in layers and then sintering.
[0035]
The diamond particle patterning technique can solve the problems caused by segregation of diamond particles, but cannot solve the complicated manufacturing process and increase in manufacturing cost caused by using a powdered metal binder.
[0036]
A cutting tip on which diamond particles are patterned can be broadly divided into a metal binder part (1) where diamond particles are arranged and a metal binder part (2) where diamond particles are not arranged.
[0037]
The basic idea of the present invention is to form a metal binder part (2) in which diamond particles are not arranged from the beginning using a plate-like metal binder instead of powder.
[0038]
When a plate-shaped metal binder is used from the beginning when manufacturing a cutting tip, not only diamond particles are distributed as desired without segregation, but also the manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be minimized.
[0039]
Figure 3 is Consists of a plate-like metal binder layer and a diamond particle layer An example of a cutting tip is shown. As shown in FIG. And cut off The cutting tip 100 includes a plurality of plate-like metal bonding material layers 101 stacked in parallel to the cutting direction perpendicular to the cutting surface when viewed from the cutting surface, and between the plate-like metal bonding material layers. The diamond particle layers 102 arranged so as to appear as rows on the cutting surface are arranged.
[0040]
FIG. 4 shows the cutting tip of the present invention. An example Show. As shown in FIG. 4, another cutting tip 200 of the present invention is composed of a number of layers 201, each layer 201 comprising a plate-like metal sintered layer 201a and a plate-like metal binder layer 201b. ing.
Each of the layers 201 is laminated such that the plate-like metal sintered layers 201a and the plate-like metal binder layers 201b are alternately arranged. The plate-like metal sintered layer 201a and the plate-like metal binder layer 201b are stacked perpendicular to the cutting surface and parallel to the cutting direction when viewed from the cutting surface.
At least a part of the diamond particle layer 202 is located in the plate-like metal sintered layer 201a, and the remaining part is located in the plate-like metal binder layer 201b. The diamond particle layer 202 is arranged so as to appear as a row on the cutting surface.
The plate-like metal binder layers 101 and 201b are preferably made of an iron-based or non-ferrous material, and more preferably are made of a steel material.
Examples of the non-ferrous material include Co, Ni, Cu, Sn, Al, and W.
[0041]
In the present invention, the plate-like metal binder layer is a hot-rolled material. And / or Sintering Material It was manufactured using.
[0042]
It is desirable that the plate-shaped metal binder layer is manufactured entirely using a melt-rolled material or is manufactured by replacing a part of the melt-rolled material with a sintered material as shown in FIG.
[0043]
The plate-like metal binder layer is manufactured by replacing a part of the molten rolled material with a powder molded material, or replacing a part of the molten rolled material with a sintered material and a powder molded material. Can be manufactured.
[0044]
Further, the plate-like metal binder layer can be produced entirely using a sintered material, or can be produced by replacing a part of the sintered material with a powder molding material.
In the present invention, it is most preferable that all the plate-like metal binder layers are manufactured using a hot-rolled material. Preferred hot rolled materials include hot rolled steel plates and cold rolled steel plates that are steel materials.
[0045]
Usually, when sintering a powder or a powder molding material with diamond, the sintering temperature is 1000 degrees C or less.
[0046]
Therefore, when the plate-like metal binder layer is manufactured using a powder molding material, the material of the molding material is limited because it is sintered at 1000 ° C. or lower.
[0047]
However, when the plate-shaped metal binder layer is manufactured using a melt-rolled material or a sintered material, there is no restriction on material selection depending on the sintering temperature.
[0048]
In the cutting tip of the present invention, the thickness of the plate-like metal binder layer can be changed depending on the size of the diamond particles, but it is desirable to limit the thickness so that it is not larger than at least twice the average diameter of the diamond particles.
[0049]
On the other hand, when the plate-like metal sintered layer 201a exists, the total thickness of the metal sintered layer 201a and the plate-like metal binder layer is not larger than at least twice the average diameter of the diamond particles. It is desirable to limit.
[0050]
The present invention also provides cutting

tips

300, 400, and 800 in which diamond particle layers 302, 402, and 802 are also arranged in the outer layer, as shown in FIGS.
[0051]
Hereinafter, a method for producing the cutting tip of the present invention will be described. The diamond tool of the present invention is plural Cutting tip The It is possible to have R These consist of a leading cutting tip in which n layers of diamond particles are arranged and a trailing cutting tip in which n ′ (n ′ ≦ n) layers of diamond particles are arranged. Here, each diamond particle layer of the subsequent cutting tip Cutting groove Is the diamond particle layer of the preceding cutting tip Cutting groove Between It is formed Are arranged as follows.
[0052]
In addition, the diamond particle layer is formed between the cutting grooves formed in the work material by the preceding diamond layer when the work material is cut. By doing so, the work material can be completely removed.
[0053]
The present invention can be applied to a diamond tool having a cutting tip that is divided into two or more regions. In the region, as viewed from the cutting direction, n diamond particle layers are arranged in the front part, and n ′ diamond particle layers are arranged in the rear part (in this case, n ′ ≦ n). Each diamond particle layer in the front portion is cut in the work material by the diamond particle layer preceded by a cutting groove formed in the work material by the subsequent diamond particle layer when the work material is cut. Between the grooves Formed The diamond particle layer in the rear part as above But Arranged.
In this case, a diamond particle layer can be alternately arranged in a certain section by alternately applying indentations of a certain depth to both side surfaces of a cutting tip in which n layers of diamond particles are arranged.
[0054]
In the cutting tip formed with the indentation, the diamond particle layer in the rear portion should be arranged so as to be placed between the diamond particle layers in the front portion.
[0055]
FIGS. 11 to 15 show examples of cutting tips that can be applied to the present invention, and these cutting tips are divided into two or more regions. FIG. 11 shows a cutting tip in which three diamond particle layers are arranged in the front part and divided into two regions in the cutting direction, and two diamond particle layers are arranged in the rear part. As shown in FIG. 11, the respective diamond particle layers (141d, 141e) in the rear portion are arranged so as to be placed between the diamond particle layers (141a, 141b, 141c) in the front portion.
[0056]
FIG. 12 shows the cutting tip 21 in which indentations are alternately formed on both the front part 211 and the rear part 212 in the cutting direction. As shown in FIG. 12, three diamond particle layers (211a, 211b, 211c) are arranged in the front part 211 of the cutting tip 21, and three diamond particle layers (212a, 212b, 211c) are arranged also in the rear part 212. Are arranged, and each of the three diamond particle layers (211a, 211b, 211c) of the front portion 211 is disposed between the three diamond particle layers (212a, 212b, 212c) of the rear portion 212. Arranged.
[0057]
In FIG. 13, indentations are alternately applied to both side surfaces of the cutting tip (side surfaces when viewed from the cutting direction), and there are sections in which the diamond particle layers are alternately arranged so that a plurality of indented portions are repeated. The cutting tip (22) is made to be two or more (plural). As shown in FIG. 13, three diamond particle layers (221a, 221b, 221c) and (221d, 221e, 221f) are arranged on the front part 2211 and the rear part 2212 of the front part 221 of the cutting tip 22, and the rear part Three diamond particle layers (221g, 221h, 221i) and (221j, 221k, 221l) are also arranged on the front surface portion 2221 and the rear surface portion 2222 of 222, and the three diamond particle layers (221a, 221b, 221c) are arranged. And (221g, 221h, 221i) are arranged to be placed between the three diamond particle layers (221d, 221e, 221f) and (221j, 221k, 221l).
[0058]
14 and 15 show examples of cutting tips in which diamond particles are arranged so as to be in contact with the side surfaces of the cutting tips.
[0059]
The depth, length, and number of portions to which the inscription is applied can be appropriately changed according to the size of the cutting tip, the concentration of diamond particles, and the particle size of diamond particles.
[0060]
The present invention is also applicable to a diamond tool in which cutting tips in which n layers of diamond particles are arranged and cutting tips in which diamond particles are arranged in an n-1 layer are alternately arranged.
[0061]
Each diamond particle layer in the cutting tip in which n-1 layers of diamond particles are arranged is arranged so as to be placed between the diamond particle layers of the cutting tip in which diamond layers are arranged.
[0062]
In a diamond tool in which diamond particles are arranged as described above, diamond particles are projected at a predetermined interval on the cutting surface of the cutting tip when the workpiece is cut (disposed parallel to the cutting direction). It is desirable that the cross-section cut perpendicularly to the cutting surface is arranged at an angle with respect to the line connecting the upper vertices or the line connecting the lower vertices.
[0063]
[Preparation process of sheet metal binder]
In order to manufacture a cutting tip according to the present invention, a plate-like metal binder made of a ferrous or non-ferrous material is prepared. A preferable example of the plate-like metal binder is a steel material. Manufacture the plate-shaped metal binder. Uto Prepare to have an appropriate shape corresponding to the cutting tip.
[0064]
In the present invention, the sheet-like metal binder is a molten rolled material. as well as Sintering Material Among them, the most preferable one is a melt-rolled material. A hot-rolled steel sheet or a cold-rolled steel sheet is desirable for the molten rolled material. When a molten rolled material is used as the plate-shaped metal binder, the density of the molten rolled material is close to the theoretical density, so that the cutting tip manufactured using the molten rolled material as the metal binder is a powdered metal. The mechanical properties superior to those of a cutting tip produced by molding and sintering using a binder were shown.
[0065]
Table 1 presents an example of the experimental results of the present inventors, and shows the bending strength when using a plate-like SK85 steel plate as the metal binder and using Co powder as the metal binder. . Invention Example (1) in Table 1 below is a specimen obtained by pressure laminating several SK85 steel plates having a thickness of 0.5 mm. Invention Example (2) is a specimen obtained by alternately laminating SK85 steel plates and Co 100% preforms and pressure sintering them. Conventional example (1) is a specimen that is pressure sintered using 100% Co powder as a metal binder.
[0066]
[Table 1]

[0067]
As shown in Table 1 above, according to the present invention, when a plate-like hot-rolled material is used as a metal binder, it is known that it shows the most excellent bending strength in the powder used as a cutting tip. It can be seen that the bending strength is much higher than when using 100% Co powder.
[0068]
As the plate-like metal binder, in addition to steel, binders having various forms and physical properties such as aluminum alloy, nickel alloy, copper alloy, and brass can be used.
[0069]
[Diamond particle arrangement and lamination process of different plate-shaped metal binders]
Diamond particles are arranged on one metal binder in the plate-like metal binder provided as described above. An example of the method for arranging the diamond particles as described above includes the following method. A spray-type adhesive is applied onto a metal net cut into a cutting chip shape, and a metal jig punched by laser processing at a constant interval is placed thereon, and fine diamond particles are sprinkled. At this time, one diamond particle per hole is formed in the metal jig. When the metal jig is separated, a metal net on which diamond particles are uniformly arranged is obtained.
[0070]
As described above, the diamond particles are arranged on one plate-shaped metal binder by positioning the metal network in which the diamond particles are regularly arranged on one metal binder in the plate-like metal binder. It is possible.
[0071]
Another method for arranging the diamond particles includes a method of arranging the diamond particles using a tape having an adhesive component. Next, another plate-like metal binder is laminated on the diamond particles. A large number of plate-like metal binders are laminated as described above until a desired thickness is obtained.
[0072]
That is, when a metal mesh is used as described above, a plate-like metal binder-a metal mesh in which diamonds are arranged-a plate-like metal binder is repeated several times in this order until a desired cutting tip thickness is obtained. What is necessary is just to laminate.
[0073]
Preferably, between the plate-like metal binders metal Insert the powder compact layer metal It is to wrap diamond in the powder compact body layer.
[0074]
When the diamond is encased in the powder compact layer as described above, damage to the diamond due to heat can be prevented and various types of powder compacts can be used. It is possible to manufacture diamond tool cutting tips that meet the requirements.
Furthermore, the powder compact to be inserted also has a function of protecting diamond in an energization method of heating and pressurizing (hot press sintering).
[0075]
The powder compact is preferably inserted in the form of a plate-shaped metal preform. The metal preform may be manufactured by a tape casting method or the like. The metal preform preferably contains about 10 to 40 wt% of a binder.
[0076]
The metal preform can also be inserted as a layer of metal preform. The thickness of the metal preform depends on the amount of binder added. This is because as long as the metal preform has a sufficient thickness, it can serve to protect the diamond. However, in order to change the wear characteristics by changing the components of the metal powder constituting the metal preform, the thickness must be increased after sintering. In this case as well, the thickness of the metal preform after sintering is increased. Is preferably thinner than the average diameter of the diamond particles.
The metal preform is a mixture of an organic compound or an inorganic compound and a metal powder, and may contain diamond particles and a filler (a high hardness abrasive).
[0077]
As mentioned above, when using metal preforms, it is possible to produce cutting tips with only a plate-like metal binder and metal preform, and there is no need for metal powder mixing, granulation (particle formation), and molding processes. Therefore, it is possible to manufacture the cutting tip much more easily than the currently used method.
[0078]
The plate-like metal preform may be disposed on the upper part and the lower part of the diamond particle layer, or on one side of either of them.
[0079]
FIG. 8 shows an example of a laminated shape of cutting chips in which a melt-rolled material is used as the plate-shaped metal binder and the plate-shaped metal preform is arranged on all the upper and lower portions of the diamond particle layer. As shown in FIG. 8, the metal preform 503 wraps the diamond particle layer 502 from both sides. And the plate-shaped metal binder layer 501 is diamond Encloses the upper side of the metal preform 503 located above the particle layer 502, and diamond It wraps under the other metal preform 503 located under the particle layer 502. It is desirable to increase the wear resistance by adding a filler (a high hardness abrasive) to the metal preform. At this time, the filler used is SiC, WC, BN, Al ₂ O ₃ The particles having wear resistance such as can be used alone or in combination of two or more. In the present invention, a metal preform containing diamond particles can also be used.
[0080]
As described above, a plurality of metal preforms and plate-like metal binders are laminated to obtain a laminate until a desired thickness is obtained.
[0081]
That is, when a metal mesh is used as described above, a plate-like metal binder-metal preform-diamond-arranged metal mesh-metal preform-plate-like metal binder is repeated several times in this order. Repeat until the cutting tip thickness is obtained.
[0082]
As described above, in the present invention, after arranging diamond particles on one metal preform, a plate-like metal binder can be laminated immediately on the diamond. In this case, as described above, If a metal mesh is used, a plate-shaped metal binder, a metal preform, a metal mesh in which diamonds are arranged, and a plate-like metal binder are repeated several times in this order until the desired cutting tip thickness is obtained. It ’s fine.
[0083]
In the present invention, a metal preform containing diamond particles can also be used. In this case, the plate-like metal binder, the metal preform, and the plate-like metal binder may be laminated in this order.
[0084]
On the other hand, in FIG. 9a, in the arrangement of FIG. 8, a diamond layer 602 is disposed below and above each of the sintered layers 603 that are the upper and lower metal preforms, and the powder molding material is formed below and above the diamond layer 602. The lower metal bonding material 601a, which is a sintered layer, is disposed, and a diamond layer is disposed below and above each of the upper and lower metal bonding materials 601a. A metal preform 603 is disposed below and above the diamond layer 602. The above shows an example of the cutting tip 600 in which the inner metal bonding material 601b between the lower metal bonding material 601a and the lower metal bonding material 601a is a melt-rolled material, a sintered material, or a composite thereof.
[0085]
Also, in FIG. 9b, in the arrangement of FIG. 8, the upper and lower metal binders 701a are surrounded by a sintered layer 703, which is a metal preform, and the interior located between the upper and lower metal binders 701a. The metal bonding material 701b is in direct contact with the diamond layer 702, and the upper and lower metal bonding materials 701a are made of a molten rolled material, a sintered material, or a composite thereof, and the inner metal bonding material 701b is made of a molding material. An example of a cutting tip is shown.
[0086]
As described above, the cutting tip of the present invention includes a number of diamond particle-containing layers, at least a part of which is separated by a plate-like metal layer. Each diamond particle-containing layer is located between (1) two metal preforms, (2) between two sintered metal binders, or (3) between a metal preform and a sintered metal binder. Yes.
[0087]
The outermost layer / surface of each cutting tip is preferably composed of a metal preform.
[0088]
A metal preform is known as a molded product in which a metal powder and a binder and / or filler are mixed.
[0089]
The sintered metal binder layer is composed of ferrous or non-ferrous metal, preferably steel, can be composed of cold rolled steel and hot rolled steel, and can be made of forged metal (e.g., Steel) layer.
[0090]
In other embodiments, the cutting tip can include an inscribed region, as shown in FIG.
[0091]
According to the specific example, after the cutting tip is arranged with a number of layers, the final product shown in FIG. 11 in which a part of the cutting tip is pressed against another region before the final heating step. Is produced as follows.
[0092]
FIG. 11 shows a cutting tip in which the first region (rear part) (A) of the cutting tip is offset from the second region (rear part) (B).
Since the diamond particle layers are arranged by such an intaglio structure, the horizontal diamond layer in the first region (A) is vertically offset from the horizontal diamond particle layer in the second region (B).
[Step of heating and pressurizing laminate]
A cutting tip is manufactured by heating and pressurizing the laminate so that the elements constituting the laminate are bonded to each other.
Unlike the powder compact, the plate-like metal binder has a density of almost 100%, and is heated and pressurized for joining between the metal binders on the plate. Therefore, it is not necessary to be the same as general sintering conditions.
[0093]
The bonding temperature and pressure supply energy that allows metal atoms on the surface of the plate-shaped metal bonding material to bond with metal atoms on the surface of the plate-shaped metal bonding material of another layer.
[0094]
The powder compact requires a large amount of energy because metal powders having a size of several to several tens of micrometers must be bonded to each other.
[0095]
General sintering is a sintering temperature of 700 to 1000 ° C. and 350 kg / cm. ² In the present invention, the metal plate can be bonded even at a temperature, pressure and time lower than these conditions.
[0096]
Joining conditions vary depending on the type of plate-like metal binder used, and also vary depending on the surface conditions of the metal binder. When using a molten rolled material as a plate-like metal binder, the lower the melting temperature, the lower the surface of the plate-like metal binder without any oxide film or foreign material, the lower the joining temperature and pressure, and the shorter the joining time. Become. When a metal preform is inserted between the plate-like metal binders or when a powder molding material is used as the plate-like metal binder, the metal powder constituting the metal preform and the powder molding material is sintered. A certain temperature and pressure are required.
When the diamond particle layer is inserted, a part of the diamond is driven into the plate-shaped metal binder in the joining process.
[0097]
When a molten rolled material is used as the metal binder, the joining pressure is determined according to the yield strength of the plate-like metal binder at a high temperature. For example, the higher the joining temperature, the lower the yield strength of the plate-like metal binder, and the joining pressure becomes lower in inverse proportion.
[0098]
When hot-rolled or cold-rolled steel is used for the plate-like metal binder, the steel has a yield strength that continuously decreases with temperature, drops to about half of the yield strength at room temperature at about 500 ° C, and mostly at 800 ° C. Steel material is 50N / mm ² Occupy the value of
[0099]
According to experiments conducted by the inventors, 350 kg / cm at 800 ° C. or higher. ² It was confirmed that the diamond particles were sufficiently driven into the plate-like metal binder at the joining pressure of.
[0100]
When the metal preform is inserted when the laminate is heated and pressurized as described above, the diamond particles are driven into the metal preform or the metal preform and the plate-shaped metal binder, When the metal preform is not inserted, diamond particles are driven into the plate-shaped metal binder.
[0101]
Meanwhile, the present invention provides a cutting tool having the cutting tip manufactured as described above.
Hereinafter, based on an Example, this invention is demonstrated more concretely.
[Example 1]
[0102]
A cutting test was conducted on the saw blade manufactured according to the present invention (invention example 3) and the saw blade manufactured by the conventional method (conventional example 2) to investigate the cutting performance and the life performance. It is shown in Table 2.
[0103]
Invention Example 3 in Table 2 below uses four 0.5 mm-thick SK85 steel plates as binders, and two Co 100% metal preforms are inserted between the steel plates, and between the metal preforms. The tape is manufactured by inserting a tape in which diamond particles are regularly arranged. Conventional example 2 is manufactured by mixing diamond particles with metal powder.
[0104]
The diamond particles used here were MBS955 manufactured by GE USA. Here, the sintering (joining) was performed by a hot press method under conditions of a sintering (joining) temperature of 950 ° C. and a sintering (joining) time of 5 minutes.
[0105]
For the cutting test, 24 cutting tips manufactured as described above were attached to a 14-inch core by laser welding to produce a cutting tool, and a test for cutting concrete, granite, and washed concrete was performed.
[0106]
At this time, the machine used was a 14 inch table saw (saw) manufactured by EDCO, and the RPM was 3,500. The size of the cutting tip of each saw blade used was 40 mm in length, 8.2 mm in height, and 3.2 mm in thickness.
[Table 2]

[0107]
As shown in Table 2 above, it can be seen that Invention Example 3 manufactured according to the present invention is superior in cutting performance compared to Conventional Example 2 manufactured by the conventional method.
[Example 2]
[0108]
In the washed concrete cutting test for the saw blade of Invention Example 3 in the above Example 1 and the sour lade of Conventional Example 2, the change in the cutting time depending on the number of cutting lines was investigated, and the result is shown in FIG.
Therefore, the cutting time refers to the time taken for the saw blade to cut once during the cutting operation. One-time cutting means that a 30 cm long work material is cut once at a constant depth.
As shown in FIG. 10, it can be seen that the saw blade of Invention Example 3 has a shorter cutting time than the saw blade of Conventional Example 2, and the tendency of the cutting time is stable and represents more uniform performance.
[Possibility of industrial use]
[0109]
As described above, the present invention uses a plate-like metal binder instead of a powder-like binder when cutting chips are manufactured, thereby reducing the material cost and the unit price of the product, as well as mixing and granulating the metal binder. Since the manufacturing and forming steps can be omitted, the manufacturing process can be simplified and the productivity can be dramatically improved.
In addition, since the present invention makes it possible to uniformly distribute diamond particles by using a plate-like metal binder instead of a powder-like binder when manufacturing a cutting tip, a cutting tip with excellent cutting performance and life can be obtained. There is an effect that can be provided.
[Brief description of the drawings]
[0110]
FIG. 1 is an example of a diamond tool in which diamond particles are randomly distributed on a cutting surface of a cutting tip.
FIG. 2 is an example diagram of a diamond tool in which diamond particles are regularly distributed on a cutting surface of a cutting tip.
FIG. 3 is an example diagram of a cutting tip consistent with the present invention.
FIG. 4 is another example of a cutting tip consistent with the present invention.
FIG. 5 is still another example of a cutting tip consistent with the present invention.
FIG. 6 is still another example of a cutting tip consistent with the present invention.
FIG. 7 is still another example of a cutting tip consistent with the present invention.
FIG. 8 is a schematic view showing an example of an arrangement state of components when a cutting tip is manufactured according to the present invention.
FIG. 9 is a schematic view showing another example of the arrangement state of the components when the cutting tip is manufactured according to the present invention.
FIG. 10 is a graph showing a change in cutting time according to the number of cutting rows for a saw blade to which a cutting tip manufactured according to the present invention and a cutting tip manufactured by a conventional method are attached.
FIG. 11 is an example of a cutting tip to which indentation is added according to the present invention in the diamond tool of the present invention.
FIG. 12 is an example of a cutting tip to which indentation is added according to the present invention in the diamond tool of the present invention.
FIG. 13 is an example of a cutting tip to which indentation is added according to the present invention in the diamond tool of the present invention.
FIG. 14 is an example of a cutting tip to which indentation is added according to the present invention in the diamond tool of the present invention.
FIG. 15 is an example of a cutting tip to which indentation is added according to the present invention in the diamond tool of the present invention.
[Explanation of symbols]
[0111]
1. Diamond tools
2. Metal body
5. Diamond particles
11. Cutting tip
12 Cutting tip
20. Segment type diamond tool
100. Cutting tip
101. Plate Metal binder layer
102. Diamond particle layer
141a. Diamond particle layer
200. Cutting tip
201a. Sintered metal layer
201b. Plate-like metal binder layer
211. Cutting direction front part
211a. Diamond particle layer
212. Rear part in cutting direction
212a. Diamond particle layer
221a. Diamond particle layer
202. Diamond particle layer
302. Diamond particle layer
402. Diamond particle layer
501. Plate Metal binder layer
502. Diamond particle layer
503. Metal preform
601a. Plate Metal binding material
601b. Internal metal binder
602. Diamond layer
603. Metal preform
701a. Plate Metal binding material
701b. Internal metal binder
702. Diamond particle layer
703. Metal Preform
802. Diamond particle layer

Claims

Consisting of multiple layers,
Each of the above layers consists of a plate-like metal sintered layer and a plate-like metal binder layer made of a ferrous or non-ferrous material,
Each of the layers is laminated so that the plate-like metal sintered layer and the plate-like metal binder layer are alternately arranged,
The lamination of the plate-like metal sintered layer and the plate-like metal binder layer is perpendicular to the cutting surface as viewed from the cutting surface, parallel to the cutting direction, and at least a part of the plate-like metal sintering layer. A cutting tip, wherein the diamond particle layer is arranged so that the remaining portion is located in a plate-like metal binder layer and is represented as a row on the cutting surface.

The cutting tip according to claim 1, wherein the total thickness of the sintered metal layer and the metal binder layer is configured not to be larger than twice the average diameter of diamond particles.

The cutting tip according to claim 1 or 2, wherein the plate-shaped metal bonding material layer is made of a material selected from the group consisting of steel, aluminum alloy, nickel alloy, copper alloy and brass.

The cutting tip according to claim 1 or 2, wherein the plate-like metal binder layer is manufactured by using a molten rolled material and a sintered material alone or in combination.

The cutting tip according to claim 3, wherein the plate-like metal binder layer is manufactured using a melt-rolled material and a sintered material alone or in combination.

The cutting tip according to claim 4, wherein the molten rolled material is a hot rolled steel plate or a cold rolled steel plate.

6. The cutting tip according to claim 5, wherein the hot-rolled material is a hot-rolled steel plate or a cold-rolled steel plate.

The cutting tip includes a front portion having n diamond particle layers and a rear portion having n ′ (n ′ ≦ n) diamond particle layers, and a cutting groove in the front diamond particle layer is formed in the rear portion. The cutting tip according to claim 1, wherein the front diamond particle layer and the rear diamond particle layer are alternately arranged in the cutting tip so as to be formed between the cutting grooves of the diamond particle layer. .

An array of diamond particle layers is formed by engraving the side surface of the cutting tip so that the cutting grooves of the front diamond particle layer are formed between the cutting grooves of the rear diamond particle layer. The cutting tip according to claim 8.

9. The cutting tip according to claim 8, wherein the distance between each preceding diamond particle layer is equal to or smaller than the thickness of the subsequent diamond particle layer.

The cutting tip according to claim 8, wherein filler is distributed in a portion where there is no diamond particle layer.

The cutting tip according to claim 11, wherein the filler is one or more selected from the group consisting of SiC, WC, BN, Al ₂ O ₃ and diamond particles.

Filler is diamond, the cutting Chi-up according to claim 11, wherein the concentration of the diamond that is added in the filler is 10 to 60% of the concentration of the diamond for the purpose of cutting.

A cutting tool having the cutting tip according to any one of claims 1 and 8 .

Cutting Chi-up according to claim 1, characterized in that the diamond particles we are arranged in a regular pattern.