JPS63300871A - 超砥粒カッタ−の製造方法およびその製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、超砥粒カッターの製造方法およびその製造
装置に関し、特に、円板上のカッター基板の外周縁にダ
イヤモンド微粉粒や立方晶窒化硼素等の超砥粒を含む圧
粉体を焼結させてなる、ダイヤモンドカッターまたはシ
ービーエヌカソターの製造方法およびその製造装置に関
する。

（従来技術） この種のダイヤモンドカッターの製法としては、たとえ
ば次のような方法がある。

第１の方法として、第１０Ａ図に示すように、型に半分
のダイヤモンド微粉粒を含む粉体１ａを入れ、これを均
一に均らし、次にカッター基ｖｉ、２となる鉄板をおき
、さらに、残りの半分の粉体１ｂを入れたものを、プレ
スで押圧しながら焼結する方法がある。

第２の方法として、第１０Ｂ図に示すように、ダイヤモ
ンド微粉粒を含む粉体を押し固めて予め所定の形状に成
形された圧粉体３ａを成形し、同一形状のこの圧粉体３
ａ、３ａを２個成形した後、型の中にカッター基板４と
なる鉄板を挟んで入れ、焼結する方法である。この方法
によれば、圧粉体３ａおよび３ａの合わせ目は、平面状
であり、かつその外表面も略々平面状の焼結体が形成さ
れる。

第３の方法として、第１０Ｃ図に示すように、ダイヤモ
ンド微粉粒を含む粉体をもって所定の形状に成形された
１枚分の圧粉体５を予め成形し、カッター基板とともに
カッター基板６の半径方向延長線上に位置せしめて入れ
、圧粉体５を焼結するとともにカッター基板６の熱膨張
によってカッター基板６を圧粉体５が焼結されてなる焼
結体７に食い込ませることにより、第１０Ｄ図に示すよ
うに焼結すると同時にカッター基板６に焼結体７を融着
させる方法がある。

（発明が解決しようとする問題点） 前記従来のダイヤモンドカッターの製造方法のうち、第
１の製造方法は、圧粉体を焼結するときに用いる型とし
て、組み合わせる数が多くなり、その構造が複雑となる
とともに、製造工程を、たとえば圧粉体を押し固める工
程を分離するというように、分離した各工程において能
率よく生産することができないために、量産には適さな
い。

この第１の製造方法と比較して、第２の製造方法は、製
造工程を分離できるために比較的量産が容易となる。し
かし、圧粉体を成形するときに、ディスク状でその表面
がフラットな面を備えた圧粉体を予備成形し、そのフラ
ットな面を接合して２個の圧粉体でダイヤモンド層を焼
結成形するために、向かい合う２個の圧粉体の境目にお
いて、ダイヤモンド微粉粒が存在しない部分ができる。

そこで、予め１枚分の圧粉体を成形することにより、第
２の製造方法のような欠点を除去できる第３の製造方法
が創出されたが、この第３の製造方法は、熱膨張によっ
て焼結体の中にカッター基板が食い込む量は、径が大き
いほど大きく、また温度が高いほど大きいために、比較
的小型のカッターを作るときや、焼結温度の低い粉体を
使用するときは不向きである。

また、ダイヤモンド焼結体とカッター基板の接着強度が
比較的弱く、過酷な条件において使用するカッターとし
ては不向きである。

それゆえに、この発明の主たる目的は、焼結体のどの部
分においても、超砥粒が存在し、部分的に偏摩耗するこ
とがなく、常に良好な切れ味を示す超砥粒カッターを、
型の数が比較的少なく製造装置が簡略化でき、製造工程
を分離して量産することができるとともに、比較的小型
のカッターを作ることが可能で、焼結温度の低い粉体を
使用することも可能な、超砥粒カッターの製造方法およ
びその製造装置を提供することである。

（問題点を解決するための手段） 第１の発明は、超砥粒を含む粉体をもって成形されると
ともに、それぞれが２つに分割された圧粉体を準備する
工程と、カッター基板を準備する工程と、カッター基板
の少なくとも外周縁および圧粉体を収容する空間部を備
え、かつ、圧粉体の主面に接合する空間部の主面には凹
凸部が形成されたプレス型を準備する工程と、プレス型
の空間部にカッター基板の外周縁を位置せしめるととも
に、２枚の圧粉体を対向して、カッター基板の外周縁を
挟んで接合しかつもう一方のプレス型を接合し、押圧固
定する工程と、圧粉体を加圧しながら加熱して焼結させ
、２枚の圧粉体を互いに固着するとともにカッター基板
に固着させて、焼結体をカッター基板の外周縁に形成す
る工程とを含む、超砥粒カッターの製造方法である。

第２の発明は、超砥粒を含む粉体をもって成形されると
ともに、それぞれが２つに分割された圧粉体を加圧しな
がら加熱して焼結させ、２枚の圧粉体を互いに固着する
とともにカフター基板に固着させて、焼結体をカッター
基板の外周縁に形成する製造装置において、カッター基
板の少なくとも外周縁および圧粉体を収容する空間部を
備え、かつ、圧粉体の主面に接合する空間部の主面には
凹凸部が形成されたプレス型が形成され、プレス型の空
間部にカッター基板の外周縁を位置せしめるとともに、
２枚の圧粉体を対向して、カッター基板の外周縁を挟ん
で接合し、かつもう一方のプレス型を接合し、押圧固定
するように形成された超砥粒カッターの製造装置である
。

（発明の作用・効果） この発明によれば、予めダイヤモンド微粉粒等の超砥粒
を含む粉体をもって２個に分割された圧粉体を予備成形
するために、製造工程を分離することができ、ダイヤモ
ンドカッター等の超砥粒カッターの量産化を図ることが
可能となる。また、２個の圧粉体を予備成形するために
、焼結時に用いる型の数を比較的少なくすることができ
、その製造用型の複雑化を防ぐことができる。

しかも、予備成形された圧粉体を２個作り、型の中にお
いてカッター基板を挟んで圧粉体どうし接着して焼結さ
せるとともに、カッター基板とも固着させるために、カ
ッター基板の熱膨張によって、焼結体と融着する従来の
方法とは異なり、カッター基板の熱膨張率に依存するこ
とがないので、比較的小型のカッターを作ることができ
、また焼結温度の低い粉体を使用することも可能となる
。

この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点
は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から
一層明らかとなろう。

（実施例） 第１図は、この発明の一実施例である製造方法によって
製造されたダイヤモンドカッターの斜視図であり、第２
図はその要部の平面図であり、第３図はその縦断面図で
ある。

第４図ないし第８図は、この発明にかかる製造方法を示
す図である。

このダイヤモンドカッター１０は、ダイヤモンド微粉粒
１２等の超砥粒を含む焼結体１４、および前記焼結体１
４を支持するディスク状のカソタ一基板１６を含む。

ダイヤモンド微粉粒１２を含む焼結体１４は、その表面
に凹条１８ａおよび凸条１８ｂが両生面に連続して形成
されており、全体として波形に形成されている。そして
、凹条１８ａおよび凸条１８ｂは、カッター基板１６の
半径方向と略平行な放射状に形成されているが、半径方
向に斜交するように形成してもよい。

カッター基板１６は、焼結体１４の内周縁近傍に、適宜
間隔をおいて、冷却用貫通孔２０が形成されている。

次に、このダイヤモンドカッター１０の製造方法につい
て説明する。

まず、２０〜４００メツシュのダイヤモンド微粉粒１２
を体積比で１〜５０％を含み、銅３０〜５０％、鉄３０
〜５０％、錫５〜１０％などの金属粉体を準備し、圧粉
体製造装置２４に注入する（第４図参照）。

この圧粉体製造装置２４は、環状の金型２６の内外両側
壁に密接する内外両筒２８および３０の外面と内面とを
前記金型２６上面に有段状に突き出し設けて、内筒２８
には大径筒部２８ａを形成し、また外筒３０には長形筒
部３０ａを形成して、前記金型２６上に所定の計算によ
って、定量を計量された前記ダイヤモンド微粉粒を含む
各種粉体２２を注入し、上方に環状押型３２を押圧緊締
し、第５図に示すように後に焼結合金となるものの密度
より１ないし３０％ぐらい小さい密度に硬結させた圧粉
体３４を成形する。

この予備成形された圧粉体３４は、環状のディスク状で
、その両生面はほぼフラットな面を備えている。

この圧粉体３４の素材としては、前記した例の他、さら
に、ニッケル３０〜５０％、コバルト１０〜７０％、モ
リブデン５〜１０％、タングステン５〜１０％を１また
は数種を加えてもよい。

また、前記した金属粉末に代えて、たとえば、フェノー
ル樹脂、エポキシ樹脂またはポリイミド樹脂等の合成樹
脂粉末を選択採用してもよい。

なお、この圧粉体３４を形成する粉体は、前記した圧粉
体製造装置２４によって、その金型内に均一に分布充填
し、プレスにて上下から１ｔｏｎ／　ｃ＋＋！ないし５
ｔｏｎ／ｒｕＪの圧力で圧縮結合して予備成形した後、
前記金型から取り出して形成される。

一方、カッター基板１６は、鉄、銅、チタンの単体また
は鋼、銅とベリリュウムの合金などの合金の薄円板を使
用し、その外周縁には、適宜な間隔をもってＵ字形の凹
部３６が切り欠き形成されている。なお、その四部３６
によって形成されたカッター基板１６の歯車形状部分は
、各凸部３日が隣接する各凸部３８どうし、カッター基
板１６の両生面と交叉する方向に向けて、互いに反対方
向に向けて若干折れ曲った形状となっているものでもよ
い。

また、この実施例においては、凸部３８がカッター基板
１６の本体よりも若干その厚みを薄くして段差が形成さ
れ、カッター基板１６の強度を保持するとともに、焼結
体１４の厚みを薄くしている。

そして、次に、前記圧粉体３４とカッター基板１６とを
、別途準備したプレス焼結装置４０に入れる（第６図参
照）。

このプレス焼結装置４０は、前記圧粉体３４の高さの半
分とほぼ同一の深さの円筒状上向き凹段部４２を有し、
中央に凸軸４４を備えた金型４６と、前記金型４６の凹
段部４２と対称な下向き四段部４８を有する上型５０と
を含む。

そして、前記型すなわち金型４６の凹段部４２および上
型５０の凹段部４８によってそれぞれ圧粉体３４を収納
する部分たる空間部を形成するために、交互に凸条５２
ａおよび凹条５２ｂが形成されたプレス台型５４と、一
方前記プレス台型５４と同一の凸条および凹条が形成さ
れたプレス上型５６とが、それぞれ金型４６および上型
５０の外周壁面部分に添接されている。しかも、プレス
台型５４およびプレス上型５６の外周壁面部分に筒型５
８が添接されている。

そして、前記金型４６の中央に突き出し設けられた凸軸
４４にカッター基板１６を嵌め込み、予め凹段部４２に
て形成されてなる収容部に収容された圧粉体３４とカッ
ター基板１６の内周縁を挟むように、凹段部５２の所定
の箇所に別の圧粉体３４を収容した上型５０を装填する
。そして、プレス台型５４の上面部に形成された凸条５
２ａとプレス上型５６の下面に形成された凹条とが向き
合うように、プレス上型５６を装填する。

そして、プレス台型５４の下面より、そしてプレス上型
５６の上面より、プレス装置（図示せず）をもって所定
圧で押圧し、プレス台型５４側に収容された圧粉体３４
とプレス上型５６に収容された圧粉体３４とも密着させ
る。

そして、このようにプレスした状態において、たとえば
電気炉において、水素気流中または同僚雰囲気中で加熱
し、カッター基板１６と圧粉体３４とを一体に焼結させ
る。

したがって、焼結された圧粉体３４は、２枚の圧粉体３
４どうしが互いに固着するとともに、カッター基板１６
にも固着されてカッター基板１６の外周縁には焼結体１
４が固着されることになる。

しかも、プレス台型５４の上面部に形成された凸条５２
ａおよび凹条５２ｂならびにプレス上型５６の下面に形
成された凸条および凹条の形状に対応して、第８図に示
すように完成した焼結体の外表面は、波形に成形される
とともに、２枚の圧粉体３４の合わせ目３４ａも、前記
した形状に沿、って蛇行することになる。

そのために、圧粉体３４の合わせ目はダイヤモンドカッ
ター１０を回転させて被切削材を切削するときには、合
わせ目が直線でないために、常に合わせ目が被切削材と
接するといった状態になることはな（、どの部分におい
てもダイヤモンド微粉粒が存在することになるので、部
分的に偏摩耗することがなく、常に合わせ目板外の部分
が被切削材と接することになる。

しかも、カッター基板１６の凹部３６と凸部３８とによ
って形成された凹凸により、焼結体１４との接着面積が
増し、接着強度が上がる。しかも、この実施例において
は、貫通孔２０が焼結体１４近傍において連続して形成
されているので、水冷により焼結体部分を冷却しながら
使用する方法ではない、たとえば電動グラインダに付け
て乾式で使用する場合においても、貫通孔２０により空
気攪拌を行い、空気中に切断時に発生した熱を放散する
ことができ、その冷却効果によりカッター基板１６の芯
部に熱が伝達することを遅くする効果が得られる。

なお、前記プレス焼結装置４０における型４６および５
０は、カーボン・導電性セラミック・フェライト・タン
グステンカーバイドなどで造型する。

また前記ダイヤモンドカッターの例においては、貫通孔
２０を焼結体１４の内周縁に沿って形成するようにした
が、このような貫通孔２０を形成しないダイヤモンドカ
ッターを製造することができることは勿論である。

またカッター基板１６の外周縁に形成された凹部３６の
形状は、前記したようにＵ字形に形成する他に、たとえ
ば第９図ＡないしＪに示すように、適宜その形状を変更
し得ることは勿論である。

なお、ダイヤモンド微粉粒に代えて、立方晶窒化硼素（
ＣＢ　Ｎ）等の超砥粒を選択してもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図および第３図は、この発明にかかる製造方法によ
って製造されたダイヤモンドカッターを示す図で、第１
図はその斜視図であり、第２図はその要部の平面図であ
り、第３図はその縦断面図である。 第４図は、圧粉体製造装置の一例を示す図解図である。 第５図は、圧粉体の一例を示す図解図である。 第６図は、プレス焼結装置の一例を示す断面図である。 第７図は、プレス台型の要部を示す斜視図である。 第８図は、プレス焼結装置の型および圧粉体の要部を示
す図解図である。 第９図は、カッター基板の凹部の別例を示す図解図であ
る。 第１０Ａ図ないし第１０Ｄ図は、従来のダイヤモンドカ
ッターの製造方法を示す図解図である。 図において、１０はダイヤモンドカッター、１２はダイ
ヤモンド微粉粒、１４は焼結体、１６はカッター基板、
１８ａは凹条、１８ｂは凸条、２０は貫通孔、２２は粉
体、２４は圧粉体製造装置、２６は台型、２８は内筒、
３０は外筒、３２は押圧押型、３４は圧粉体、３６は凹
部、３８は凸部、４０はプレス焼結装置、４２は凹段部
、４４は凸軸、４６は台型、４８は凹段部、５０は上型
、５２ａはプレス台型の凸条、５２ｂはプレス台型の凹
条、５４はプレス台型、５６はプレス上型を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　超砥粒を含む粉体をもって成形されるとともに、そ
   れぞれが２つに分割された圧粉体を準備する工程と、 カッター基板を準備する工程と、 前記カッター基板の少なくとも外周縁および前記圧粉体
   を収容する空間部を備え、かつ、前記圧粉体の主面に接
   合する前記空間部の主面には凹凸部が形成されたプレス
   型を準備する工程と、前記プレス型の空間部に前記カッ
   ター基板の外周縁を位置せしめるとともに、前記２枚の
   圧粉体を対向して、前記カッター基板の外周縁を挟んで
   接合しかつもう一方のプレス型を接合し、押圧固定する
   工程と、 前記圧粉体を加圧しながら加熱して焼結させ、２枚の圧
   粉体を互いに固着するとともに前記カッター基板に固着
   させて、焼結体をカッター基板の外周縁に形成する工程
   とを含む、超砥粒カッターの製造方法。 ２　圧粉体として、２０〜４００メッシュのダイヤモン
   ド微粉粒を体積比で１〜５０％を含むものを準備し、デ
   ィスク状に固める工程を含む、特許請求の範囲第１項記
   載の超砥粒カッターの製造方法。 ３　カッター基板として鋼素材をもって形成され、その
   圧粉体が接合される外周縁に、適宜な間隔をもって凹部
   が形成されたものを準備する工程を含む、特許請求の範
   囲第１項または第２項記載の超砥粒カッターの製造方法
   。 ４　プレス型として、上型および下型からなり、それぞ
   れに形成された空間部には、凹部と凸部とが交互に形成
   された波型の凹凸部が形成されたものを準備する工程を
   含む、特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに
   記載の超砥粒カッターの製造方法。 ５　上型に形成された凹部と下型に形成された凸部とが
   対向するようにプレス型を装填し、圧粉体およびカッタ
   ー基板を押圧固定する工程を含む、特許請求の範囲第４
   項記載の超砥粒カッターの製造方法。 ６　超砥粒を含む粉体をもって成形されるとともに、そ
   れぞれが２つに分割された圧粉体を加圧しながら加熱し
   て焼結させ、２枚の圧粉体を互いに固着するとともにカ
   ッター基板に固着させて、焼結体をカッター基板の外周
   縁に形成する製造装置において、 前記カッター基板の少なくとも外周縁および前記圧粉体
   を収容する空間部を備え、かつ、前記圧粉体の主面に接
   合する前記空間部の主面には凹凸部が形成されたプレス
   型が形成され、 前記プレス型の空間部に前記カッター基板の外周縁を位
   置せしめるとともに、前記２枚の圧粉体を対向して、前
   記カッター基板の外周縁を挟んで接合し、かつもう一方
   のプレス型を接合し、押圧固定するように形成された超
   砥粒カッターの製造装置。 ７　プレス型は、上型および下型からなり、それぞれに
   形成された空間部には、凹部と凸部とが交互に形成され
   た波型の凹凸部が形成された、特許請求の範囲第６項記
   載の超砥粒カッターの製造装置。 ８　上型に形成された凹部と下型に形成された凸部とが
   対向するようにプレス型が装填され、圧粉体およびカッ
   ター基板を押圧固定するように形成された、特許請求の
   範囲第７項記載の超砥粒カッターの製造装置。