JPH05245704A - 切削工具のための複合挿入部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】シェービング加工、ガラス、石材等の研削加工
における加工性の改善をなし、時間当りの加工量の増
加、工具の耐久性向上、工具コストの低減を図る。 【構成】本発明は、切削工具のための複合挿入部材に関
するものであり、研削用エレメント（２、３、１０）を
備え、強化された被覆を有する材料（３、１０）を備え
ている。この強化された被覆（２、１１）は、硬質材か
らなる連続するコートで形成されており、研削用エレメ
ント（２、３）は、加工部分が先端部（図１ａ，５）と
なるような状態で束（パケット）になって結合されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フライス削り、旋削、
研削等のような加工における、ガラス、石、コンクリー
ト等のような脆い材料の切削技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガラス、石、コンクリート等のよ
うな脆い材料の加工は、切削除去又は研磨（切削、旋
削、フライス削り、研磨等）により行なわれている。最
も新しい加工方法は、機械的な原因に耐えるサポートを
有する工具により行なわれている。該工具は、高度な技
術的操作により製作され、例えばタングステンカーバイ
ド等の硬質材、又は特別の摩耗特性を有する物質（ダイ
ヤモンドから形成されたインサートの有する特性）から
形成された「挿入された部分」により製作されている。
「挿入された部分」は、前記サポートに適用され且つ被
加工物と直接接触する。 硬質物質から形成され且つ均
質的特性を有するインサート、例えば小さなカーバイド
プレートは、以下のような欠点を有する。即ち、該プレ
ートの利用可能な鋭いエッジは、該エッジ自身を消耗し
きってしまうものであるため、前記インサート全体が再
利用できない。僅かに、切削部分を研ぎ直して鋭くし再
生する方法があるが、経費が高くつくし常に可能な方法
ではない。

【０００３】非常に硬い顆粒、例えばダイヤモンド等の
混合物から形成され或るサポートに組み込まれたインサ
ートの場合、該インサートを使用すると前述の顆粒の脱
離が進行し易くなるため、該インサートは早急に消耗す
ることになる。

【０００４】石及び他の、花崗岩、ガラス等のような脆
い材料の加工は、特別な場合であって、前記インサート
は、ダイヤモンド、ボロンカーバイド又はシリコンと同
程度の硬さの物質の顆粒から形成される。それら顆粒か
ら形成された砥粒（パウダ）は、結合剤と混合され通常
の方法で加工工程において結合剤に固定される。加工に
おいて、硬質の粒子は、前述の脆い材料である被加工物
を削り又はカットする。

【０００５】加工中に発生する髭のような細かい切削屑
は、冷却液により加工箇所から除去される。そのことを
説明するための例として、ダイヤモンド又は窒化ボロン
から形成されドリル頭部に適用されたインサートがあ
る。石及び脆い材料の加工について述べると、現在使用
されている前記インサートは、幾つかの欠点を有する。
それら欠点とは、 −硬い物質から形成された顆粒の利用形態が悪い。実際
に、切削加工中において、マトリックスは砕かれて消滅
し、顆粒は飛散する。

【０００６】−加工効率が低い。硬い物質から形成され
た顆粒のため、使用後直ぐに尖鋭さが失われる。

【０００７】−切削部が非常に脆いので、突き押し加工
や機械振動に対する耐久性が低い。

【０００８】−原材料が高価であるからインサートも高
価である。高価な割に、該インサートを使用しても加工
効率は低い。

【０００９】以上述べたことと同様な欠点は、程度の差
はあるが金属の切削加工においてもある。

【００１０】前記インサートの耐久性、加工効率及びコ
ストを改善するための最も最近の発明について次に述べ
る。これらの発明は、特許の公報に記載されたものであ
る。ソ連国特許第１３９７５３８号は、タングステンカ
ーバイドから形成された中央部を備えているインサート
に関する。該中央部は、カーバイド、タングステン、コ
バルト及びボロン合金により形成された複数の外被が設
けられている。

【００１１】ソ連国特許第１４６９７０２号は、３つの
外被を有するインサートに関する。それら外被の２つ
は、粘土状のものを外側に焼付たものであり、残り１つ
は硬質合金製である。

【００１２】米国特許公報第４８６１６７３号明細書
は、ダイヤモンドのような超硬質物質から形成された中
央部と、タングステンカーバイド又は２．５％コバルト
を含有するモリブデンから形成された２つの外被とを備
えているインサートに関する。より正確に述べると、中
央部側の外被は５〜１５％の鉄系金属を含み、残りの外
被は合成ダイヤモンドの顆粒を含んでいる。

【００１３】日本国特許公開昭和６３年第２０７５６５
号公報に記載のものは、摩擦及び薄い層の研削工具に関
する。該工具においては、外側のディスクが、幾らかの
ダイヤモンド顆粒又は幾らかの窒化ボロン顆粒を該ディ
スク周縁に向かって配置しており、次の内側のディスク
が焼結された鋼玉石カーバイド顆粒から形成されてい
る。これらのディスクは、互いに交互に固定されてい
る。

【００１４】以上述べたように、前述の最近技術の全て
は、依然として多くの欠陥がある。なぜなら、切削作用
をするエレメントは、依然として硬質物質の内側の顆粒
又は細かいダストにより構成されているからである。

【００１５】切削工具移動の軸線方向に非等方性をなす
特性を有するインサートを作り、且つ同時に該工具使用
のための特性を改善するため、層状に形成するという試
みがある。この際の問題は、前記インサートが数個の軸
線方向に沿う状態になるということである。

【００１６】細かい切削屑を除去するのに使用される工
具インサートは、後述する理想的な特性を備える必要が
ある。

【００１７】−切削ラインでの耐久度が高いこと −尖鋭な部分で最も硬さを有すること −尖鋭な部分に沿って曲げ強さが最も高いこと −脆性が最小であること 硬質物質は、一般的に脆く且つ曲げ強さが低いから、上
に挙げた特性の間には矛盾がある。

【００１８】異方性のためのより良き特性は、厚さ０．
１〜１０ミクロンという極薄のフィルム、又は多層に構
成された同様のフィルムにより達成されるということが
一般に知られている。

【００１９】ソ連国特許第１４６４３４９号には、硬質
合金製のインサートについて述べられており、該インサ
ートの外部表面にはカーバイドもしくは窒化チタン、レ
ニウム、モリブデン、ハフニウム又はニクロムから形成
された硬い外被が適用されている。該外被は、厚さ４〜
８ミクロンとされ、高真空においてイオン蒸着法により
適用されている。

【００２０】前記外被は、使用時におけるインサートの
耐久性を改善する。それにも拘らず、前記外被は、前記
インサートの複数加工サイドの全てに適用されているの
で、インサートは、その表面により切削を行ない、突出
しているエッジによっては切削されない。このため、前
記薄い被膜の特徴は最高には発揮されない。

【００２１】前記薄い被膜は、被加工物と前記インサー
ト本体との間のセパレーター又はバリヤーとしてのみの
作用をなすべきである。より強調すると、非常に硬いフ
ィルムのみにより被覆されたインサートは、それ自身の
側において、石の切削加工、とりわけ脆い材料の加工に
おいて効率が悪い。

【００２２】

【発明の概要】本発明は、シェービング加工、ガラス、
石材等の研削加工において、加工の改善をなすためのも
のである。本発明は、時間当りの加工量の増加、工具の
耐久性向上、工具コストの低減を図ることを目的とす
る。

【００２３】これらの目的は、多数のエレメントから形
成されたインサートを使用することにより達成され、該
エレメントには、非常に硬質の薄いコートによって被覆
されているもの（以後、作用エレメントと呼ぶ）と、カ
バーされていないもの（以後、補助エレメントと呼ぶ）
とがある。

【００２４】前記作用エレメント及び補助エレメント
は、前記外被の硬い表面のエッジが切削加工をなす作用
エレメントとして作用し得るように、「パケット」内で
結合される。

【００２５】前記作用エレメント及び補助エレメント
は、薄膜、線材、小径の管、ディスク、巻上げテープ及
び顆粒のような数種の形態とすることが可能である。前
記インサートは、二つの異なる方向、すなわち加工面に
対して垂直及び斜め方向に切削加工ができる。

【００２６】切削加工中、前記補助エレメントは急速に
消耗し被覆除去が促進され、硬く尖鋭な前記作用エレメ
ントを覆っている外被のエッジを露出させる。

【００２７】更に、前記作用エレメント及び補助エレメ
ントとの間の表面的な不連続部分により、切削加工領域
から細かい切削屑を集めたり取り除くことができる。

【００２８】超硬質の外被は、前記作用エレメントへの
適用の形態によっては、切削加工効率を増加するために
不連続とされる。

【００２９】他の適用につき述べると、エレメントは最
適の物質から形成され、該物質は金属、非金属、又は焼
かれた土とされ得る。前記被覆又は硬質のフィルムは、
他の適用とコストを考慮しつつ、最適な方法（ガルバニ
電池、焼土、イオン蒸着法）を使用することにより形成
され得る。

【００３０】前記被覆は、単一層及び多層の外被を備え
ることができ、３つの特徴を有する。すなわち、横方向
強度が増加すること、自ら尖鋭さを形成する工程を開始
すること、及び低温での固着可能なことである。

【００３１】上記した３番目の特徴においては、幾つか
の金属は、エレメントの両面に適用され得、加熱段階及
びパケット形成の際に、低い融点を有するろう接合金が
形成される。

【００３２】補助エレメントと作用エレメントの厚さ或
いは直径は、要求される仕上げ程度によって決められ
る。作用エレメントと補助エレメントを形成する材料
は、加工する材料の特性に応じて選択される。例えば、
柔らかい材料を有する補助エレメントは、大理石を加工
するのにより適している。

【００３３】作用エレメントと補助エレメントとを構成
する材料の適切な選択は、研削縁部が、欠けたり、砕け
たりするのを避け得るように支持するためになされる。
もし必要ならば、同じパケットの作用エレメントと補助
エレメントとが、異種材料からなるものとすることがで
きる。

【００３４】

【実施例】以下、本発明の実施例につき添付図面を参照
しつつ説明する。図１（ａ）は、補助薄膜３に挟まれ、
薄くて非常に硬いフィルム２によってカバーされた作用
薄膜１を示している。図１（ｂ）は、図１（ａ）に示さ
れる挿入部材の上部表面を短時間使用させた後の状態の
例を示している。作用エレメント１は、上縁で少量削り
取られ、非常に硬い被覆層２を保持することができる。
補助エレメント３は、硬くないために、より多く磨耗
し、損失量がより大きい。それによって、非常に硬い被
覆層２の上縁は、挿入部の作用方向に向かって剥がれて
いく。その結果、その摩損部分が、切削（シェービン
グ）及び冷却液の通過によって生じる真空状態を作り出
す。

【００３５】図２は、図１（ａ）に示した層を傾斜した
状態で備えた挿入部材を示している。この場合にも、作
用エレメント１と、被覆２と、補助エレメント３とがあ
る。層が傾斜していることにより、研削部から削り屑を
除去する点が改良される。

【００３６】図３は、硬質の被覆を有し、ジャケット５
内に束ねられた細いワイヤから全体が構成されている挿
入部材を示している。この挿入部材において、作用エレ
メント４は、非常に硬いフィルムによって被覆された硬
質材料からなるものとでき、補助エレメント６は、より
軟らかい材料で構成され得る。そして、これらの配置を
逆にしたものとすることができる。

【００３７】図４では、挿入部材は、非常に小さなパイ
プ形状物７と、作用エレメントである非常に硬い被覆８
を有する要素から構成されており、一方、作用エレメン
トの列は、被覆されていない非常に薄い膜９、すなわ
ち、補助エレメントによって分離されている。この挿入
部材は、小さなパイプ形状物を有しており、その内部を
循環する液体によってより良く冷却されるという利点が
ある。

【００３８】図５は、非常に硬い材料によって被覆さ
れ、巻かれた状態をなすメタリックテープ１０の挿入部
材を示している。

【００３９】図６（ａ）は、非常に硬い被覆層１３によ
って被覆された膜１２を備えた挿入部材を示しており、
その表面は、図６（ｂ）に明らかなように、平行なうね
り１４を形成しており、これらのうねりによって冷却液
の循環をよくする。

【００４０】図７は、中心に望ましくは孔を有する積み
重ねられたディスク１５によって構成された挿入部材を
示しており、それらのうち幾つかは、非常に硬い被覆
層、つまり作用エレメントによって覆われており、他は
覆われていない。

【００４１】図８（ａ）は、幾つかの被覆されていない
微粒を有する挿入部材を示しており、図８（ｂ）は、被
覆された微粒を有する挿入部材を示している。これら両
図は、共に使用された後のものを示している。図８
（ａ）において、微粒は非効率的なものとなり、図８
（ａ）の１ａのように剥離し得る。一方、図８（ｂ）で
は使用中に、微粒が被覆２によって常に効率的になるこ
とに注目すべきである。

【００４２】使用例 実際に使用するにあたって、挿入部材は、既知であるろ
う接、嵌合等によって工具の保持部上に固定される。加
工が硬質フィルムの縁によってなされる際、挿入部材の
運動経路が、研削エレメントの位置に調和することが大
変重要である。

【００４３】平坦な要素（図１、２、６（ａ）、７）を
有する挿入部材は、異方性を完全に必要とする道具
（鋸、ドリル先端の凸曲面、カッター等）に適してい
る。

【００４４】ワイヤ状エレメント、小パイプ状エレメン
ト、巻きテープ状エレメント、微粒状エレメント（図
３、４、５、８（ａ）、８（ｂ））を有する挿入部材
は、平坦な表面を研削したり、磨いたりするのにより適
しており、これらの場合は、挿入部材の運動経路に依存
しない研削特性が要求される。薄くて非常に硬いフィル
ムは、保持要素と交互に配置され、鋸の刃に使用される
場合は、著しく研削能力が向上する。

【００４５】工業的な加工及び応用の例 例１ 挿入部材は、ベークライト接着剤によって接着された平
坦な層を形成している。補助エレメントは、０．５ｍｍ
の厚さを有するろう接の層により構成されており、作用
エレメントは、モリブデン硝酸ナトリウム（ＨＶ＝５，
０００Ｋｇ／ｍｍ² ）によって被覆された厚さ０．０５
ｍｍを有する焼鈍炭素鋼を備えている。

【００４６】要素は、加工表面に関しては直交する様態
で配列されている。挿入部は、石（大理石）に対してミ
リング及び溝掘り加工をする機械に装着された。その結
果、ダイアモンドミリングを有する工具を使用した場合
と同じ単位時間当たりの加工量と、同じ耐久時間とを達
成し、しかもコストはより低廉であった。

【００４７】例２ 研削工具のための挿入部材が、パイプ状の容器に、図５
に示すように渦巻ばね状に巻かれた巻テープのロールを
圧入することで使用された。このテープは、０．０８ｍ
ｍの厚さの焼鈍炭素鋼を有し、モリブデン硝酸ナトリウ
ムとダイアモンドとからなるフィルムによって被覆され
ている。これら特殊な型の挿入部材を有する研削用先端
部により、花崗岩を研磨及び研削する際には、ダイアモ
ンドを有する点に関してかなり良い結果が得られた。工
具の耐久性は２倍になり、コストも安くなった。

【００４８】例３ 挿入部材（例２に類似の挿入部材）は、不連続に０．８
ｍｍの間隔で被覆された状態で形成された。この結果
は、例２の例で研削加工性が１．５〜２倍に向上し、工
具の耐久性が１．２〜１．５倍に向上した。

【図面の簡単な説明】

【図１】平坦な層状のエレメントを有する挿入部材の例
の斜視図（ａ）、その挿入部材を短時間使用した後の状
態を拡大した斜視図（ｂ）である。

【図２】平坦な層状エレメントを傾斜した状態で備えた
本発明に係る挿入部材の例の斜視図である。

【図３】ワイヤ状エレメントを有する本発明に係る挿入
部材の例の斜視図である。

【図４】小さなパイプ状エレメントを有する本発明に係
る挿入部材の例の斜視図である。

【図５】スプリングのように巻かれたテープ状エレメン
トを有する本発明に係る挿入部材の例の斜視図である。

【図６】不連続な被覆層を有する本発明に係る挿入部材
の例の斜視図（ａ）、その拡大された細部の斜視図
（ｂ）である。

【図７】積み重ねられたディスクエレメントを有する本
発明に係る挿入部材の例の斜視図である。

【図８】被覆層のない微粒を有する挿入部材の拡大され
た断面図（ａ）、硬質の被覆層を設けた微粒を有する本
発明に係る挿入部材につき使用された後の状態を拡大し
た断面図（ｂ）である。

【符号の説明】

１ 作用エルメント ２ フィルム ３ 補助エレメント ４ 作用エレメント ５ ジャケット ６ 補助エレメント ７ パイプ形状物 ８ 被覆

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硬化材層により形成された外被付きの切
   削材エレメントを複数有し、前記切削材エレメントは、
   少なくとも加工部分が先端部を形成するようにして「パ
   ケット」状に結合されていることを特徴とする切削工具
   のための複合挿入部材。
2. 【請求項２】 前記切削材エレメントが、薄板層の形態
   とされていることを特徴とする請求項１に記載の複合挿
   入部材。
3. 【請求項３】 前記切削材エレメントが、線状の部材と
   されていることを特徴とする請求項１に記載の複合挿入
   部材。
4. 【請求項４】 前記切削材エレメントが、小径の管状部
   材とされていることを特徴とする請求項１に記載の複合
   挿入部材。
5. 【請求項５】 前記切削材エレメントが、巻かれた帯状
   部材とされていることを特徴とする請求項１に記載の複
   合挿入部材。
6. 【請求項６】 前記切削材エレメントが、中央貫通孔を
   有する円板状部材とされていることを特徴とする請求項
   １に記載の複合挿入部材。
7. 【請求項７】 前記切削材エレメントが、硬質外被付き
   の顆粒状とされていることを特徴とする請求項１に記載
   の複合挿入部材。
8. 【請求項８】 前記切削材エレメントが、振動吸収物質
   から形成された補助エレメントにより分割されているこ
   とを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の複合
   挿入部材。
9. 【請求項９】 前記挿入部材のパケットにおける前記切
   削材エレメントは、その先端部の存する表面、及び該切
   削材エレメントの被切削面に対する移動方向に対して斜
   めに配置されていることを特徴とする請求項１から７の
   いずれかに記載の複合挿入部材。
10. 【請求項１０】 前記挿入部のパケットにおける前記切
    削材エレメントは、その先端部の存する表面に対して垂
    直方向に配置され、且つ該切削材エレメントの被切削面
    に対する移動方向に対して斜めに配置されていることを
    特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の複合挿入
    部材。
11. 【請求項１１】 前記挿入部のパケットにおける前記切
    削材エレメントは、その先端部の存する表面に対して斜
    めに配置され、且つ該切削材エレメントの被切削面に対
    する移動方向に対して垂直方向に配置されていることを
    特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の複合挿入
    部材。
12. 【請求項１２】 前記挿入部のパケットにおける前記切
    削材エレメントは、パケットの先端部の存する表面、及
    び前記切削材エレメントに対して垂直方向に配置されて
    いることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載
    の複合挿入部材。
13. 【請求項１３】 前記硬質外被が、不規則なベース上に
    適用されていることを特徴とする請求項１から１２のい
    ずれかに記載の複合挿入部材。