JPWO2019198503A1 - ドレッサー - Google Patents

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Abstract

ドレッサーは、取り付け部品と、基端部側が前記取り付け部品に挿入され、前記取り付け部品に挿入された部分が前記取り付け部品と接触することにより前記取り付け部品に固定されるとともに、先端部側が前記取り付け部品から露出して刃先を成す刃先部品と、を備え、前記刃先部品において前記取り付け部品に挿入された部分は、その挿入方向において、前記挿入方向を法線とする断面の面積が前記先端部側から前記基端部側に向かって増加する部分を一か所以上有し、前記刃先部品において前記取り付け部品に挿入された部分の長さをL1とし、前記刃先部品において前記取り付け部品に挿入された部分のうち前記挿入方向を法線とする断面の面積と等面積の円の直径の最大値をM1とした場合に、前記長さL1と前記最大値M1との比であるL1/M1は2.1以上である。

Description

本開示はドレッサーに関する。本出願は、2018年4月12日に出願した日本特許出願である特願2018−076822号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。
従来、ドレッサーの材質としてダイヤモンドが用いられている。例えば、特開平8−229818号公報(特許文献1)には、基台のドレッシング面に単結晶の柱状ダイヤモンドが埋設されているダイヤモンドドレッサーが開示されている。
このようなダイヤモンドドレッサーにおいては、刃先となる単結晶の柱状ダイヤモンドの先端部(基台から露出している部分)は、その使用により徐々に摩耗する。その寿命形態は、ダイヤ部分が消滅、あるいは、消滅前にダイヤ部分が基台から脱落することによる。
特開平8−229818号公報
本開示のドレッサーは、
取り付け部品と、
基端部側が前記取り付け部品に挿入され、前記取り付け部品に挿入された部分が前記取り付け部品と接触することにより前記取り付け部品に固定されるとともに、先端部側が前記取り付け部品から露出して刃先を成す刃先部品と、を備え、
前記刃先部品において前記取り付け部品に挿入された部分は、その挿入方向において、前記挿入方向を法線とする断面の面積が前記先端部側から前記基端部側に向かって増加する部分を一か所以上有し、
前記刃先部品において前記取り付け部品に挿入された部分の長さをL1とし、前記刃先部品において前記取り付け部品に挿入された部分のうち前記挿入方向を法線とする断面の面積と等面積の円の直径の最大値をM1とした場合に、前記長さL1と前記最大値M1との比であるL1/M1は2.1以上である、ドレッサーである。
図1は、実施の形態1に係るドレッサーの模式的断面図である。 図2は、図1に示されるドレッサーのX1−X1’線における断面図である。 図3は、図1に示されるドレッサーのY1−Y1’線における断面図である。 図4は、図3に示される刃先部品の断面の等面積円を示す図である。 図5は、実施の形態2に係るドレッサーの模式的断面図である。 図6は、図5に示されるドレッサーのX2−X2’線における断面図である。 図7は、図5に示されるドレッサーのY2−Y2’線における断面図である。 図8は、実施の形態3に係るドレッサーの模式的断面図である。 図9は、図8に示されるドレッサーのX3−X3’線における断面図である。 図10は、図8に示されるドレッサーのY3−Y3’線における断面図である。 図11は、実施の形態4に係るドレッサーの模式的断面図である。 図12は、図11に示されるドレッサーのX4−X4’線における断面図である。 図13は、図11に示されるドレッサーのY4−Y4’線における断面図である。 図14は、本開示のポイント型の単石ドレッサーの模式的断面図である。 図15は、本開示のブレード型の多石ドレッサーの模式的断面図である。 図16は、本開示のロータリー型ドレッサーの模式的断面図である。 図17は、実施の形態3に係るドレッサーに用いる刃先部品の製造方法の一例について説明する図である。
[本開示が解決しようとする課題]
特開平8−229818号公報(特許文献1)における柱状ダイヤモンドの長手方向に対して垂直な断面の形状および面積は、長手方向に関して製造公差を除けば一定である。このため、ドレッサーの先端部を繰り返し使用した結果として柱状ダイヤモンド、より厳密には柱状ダイヤモンドの埋設部分(基材に埋められている部分)の長手方向における長さが短くなってきた場合に、柱状ダイヤモンドの埋設部分と基材との接触面積が小さくなり、外部から柱状ダイヤモンドに加わる負荷に抗する力が小さくなるため、柱状ダイヤモンドが基台から脱落しやすくなる。その結果、柱状ダイヤモンドを長手方向に関して使い切る前に柱状ダイヤモンドが基台から脱落し、期待される工具寿命が得られない場合があった。
そこで、本目的は、工具寿命の長いドレッサーを提供することを目的とする。
[本開示の効果]
上記態様のドレッサーは、長い工具寿命を有することができる。
[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
(1)本開示のドレッサーは、
取り付け部品と、
基端部側が前記取り付け部品に挿入され、前記取り付け部品に挿入された部分が前記取り付け部品と接触することにより前記取り付け部品に固定されるとともに、先端部側が前記取り付け部品から露出して刃先を成す刃先部品と、を備え、
前記刃先部品において前記取り付け部品に挿入された部分は、その挿入方向において、前記挿入方向を法線とする断面の面積が前記先端部側から前記基端部側に向かって増加する部分を一か所以上有し、
前記刃先部品において前記取り付け部品に挿入された部分の長さをL1とし、前記刃先部品において前記取り付け部品に挿入された部分のうち前記挿入方向を法線とする断面の面積と等面積の円の直径の最大値をM1とした場合に、前記長さL1と前記最大値M1との比であるL1/M1(以下、(L1/M1)とも記す。)は2.1以上である、ドレッサーである。
このドレッサーは、長い工具寿命を有することができる。
(2)前記刃先部品において前記取り付け部品に挿入された部分の前記挿入方向における長さをL1とした場合に、前記刃先部品において、前記取り付け部品に挿入された部分の前記挿入方向を法線とする断面の面積が前記先端部側から前記基端部側に向かって増加する部分のうちの少なくとも一か所から、前記刃先部品の前記基端部までの前記挿入方向における距離が、前記長さL1の2分の1未満であることが好ましい。これによると、ドレッサーの使用に伴い刃先部品が摩耗して短くなった場合でも、刃先部品が抜けにくく、ドレッサーは、より長い工具寿命を有することができる。
(3)前記刃先部品において前記取り付け部品に挿入された部分のうち前記挿入方向を法線とする断面の面積と等面積の円の直径の最大値をM1、及び、前記等面積の円の直径の最小値をM2とした場合、前記最大値M1と前記最小値M2との差であるM1−M2(以下、(M1−M2)とも記す。)は、0.01mm以上であることが好ましい。これによると、ドレッサーの使用に伴い刃先部品が摩耗して短くなった場合でも、刃先部品が抜けにくく、ドレッサーは、より長い工具寿命を有することができる。
(4)前記刃先部品は、ダイヤモンド又は立方晶窒化硼素を含むことが好ましい。ダイヤモンドやcBNは硬度が高いため、刃先部品にこれらを用いると、ドレッサーは優れた耐摩耗性を有することができ、より長い工具寿命を有することができる。
(5)前記刃先部品は単結晶ダイヤモンドからなり、前記刃先部品は、被削材と接触する面は、(100)面、(110)面又は(211)面であることが好ましい。ダイヤモンドの(100)面、(110)面及び(211)面は耐摩耗性に優れているため、これらを被削材と接触する面に用いると、ドレッサーは優れた耐摩耗性を有することができ、より長い工具寿命を有することができる。
(6)前記刃先部品において前記取り付け部品に挿入された部分の前記挿入方向を法線とする断面の面積の最大値となる位置は、前記挿入された部分の前記基端部であることが好ましい。これによると、ドレッサーの使用に伴い刃先部品が摩耗して短くなった場合でも、刃先部品が抜けにくく、ドレッサーは、より長い工具寿命を有することができる。
(7)前記断面の面積は、前記断面と、前記挿入方向に沿った前記挿入された部分の前記基端部との距離の減少とともに単調増加することが好ましい。これによると、ドレッサーの使用に伴い刃先部品が摩耗して短くなった場合でも、刃先部品が抜けにくくなるとともに、刃先部品が折れにくくなり、ドレッサーは、より長い工具寿命を有することができる。
(8)前記刃先部品において前記取り付け部品に挿入された部分の前記挿入方向を法線とする断面の面積は、前記断面と、前記挿入方向に沿った前記挿入された部分の前記基端部との距離の減少とともに一端減少し、続いて増加することが好ましい。これによると、ドレッサーの使用に伴い刃先部品が摩耗して短くなった場合でも、刃先部品が抜けにくく、ドレッサーは、より長い工具寿命を有することができる。
(9)前記ドレッサーは、ポイント型の単石ドレッサー、ブレード型の多石ドレッサー、又は、ロータリー型ドレッサーであることが好ましい。これらのドレッサーは、ドレッサーの使用に伴い刃先部品が摩耗して短くなった場合でも、刃先部品が抜けにくく、より長い工具寿命を有することができる。
[本開示の実施形態の詳細]
本開示のドレッサーの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。
図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものである。長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表わすものではない。
[実施の形態1]
実施の形態1に係るドレッサーについて、図1〜図4及び図14〜図16を用いて説明する。図1は、実施の形態1に係るドレッサーの模式的断面図である。図2は、図1に示されるドレッサーのX1−X1’線における断面図である。図3は、図1に示されるドレッサーのY1−Y1’線における断面図である。図4は、図3に示される刃先部品1の断面の等面積円を示す図である。図14は、本開示のポイント型の単石ドレッサーの模式的断面図である。図15は、本開示のブレード型の多石ドレッサーの模式的断面図である。図16は、本開示のロータリー型ドレッサーの模式的断面図である。
図1に示されるように、ドレッサー3は、取り付け部品8と、該取り付け部品8に対して一の挿入方向に沿って挿入される部分(以下、挿入部分とも記す。)1aを含む刃先部品1とを備える。
取り付け部品8は、刃先部品1と接触することにより、保持して固定するものである。図1に示されるように、取り付け部品8は、取り付け部品基体2、及び、取り付け部品基体2と刃先部品1との間の領域に存在する接合材7を含むことができる。接合材7は、取り付け部品基体2の凹部に刃先部品1を配置した後に、取り付け部品基体2と刃先部品1との間隙に、焼結合金粉末等の接合材原料粉末を充填して焼結することにより形成される。接合材7は、取り付け部品基体2及び刃先部品1のそれぞれの少なくとも一部と接触しており、両者を接合している。取り付け部品8が工作機械等(図示せず)に固定されることにより、ドレッサー3が工作機械等に固定される。
取り付け部品基体2の素材としては、炭素鋼、合金鋼、各種鋼材等を用いることができる。接合材7の素材としては、焼結合金を用いることができる。
図1に示されるドレッサー3において、取り付け部品8は、四角錐台の上面に1つの凹部が形成されている形状を有する。該凹部に刃先部品1が挿入され、保持されている。取り付け部品8の凹部が形成されている面と、該凹部の形成されている面と同一面上の刃先部品又は該凹部から露出している刃先部品1とを含む領域がドレッシング面として機能する。
取り付け部品8の形状は図1に示される形状に限定されず、ドレッサーの用途に応じて、適宜変更することができる。取り付け部品の形状の他の例を、図14〜図16を用いて説明する。ただし、取り付け部品の形状はこれらに限定されるものではない。
図14に示されるポイント型の単石ドレッサー43は、取り付け部品48及び刃先部品41を備える。取り付け部品48は、取り付け部品基体42及び接合材47を含む。取り付け部品48は、軸方向に長い円柱部分42cと、該円柱部分の一端に連続する円錐台部分42dとを含み、該円錐台部分42dの上面に1つの凹部が形成されている形状を有する。ポイント型の単石ドレッサーの場合は、円柱部分42cの形状は角柱であってもよく、円錐台部分42dの形状は角錐台であってもよい。
図15に示されるブレード型の多石ドレッサー53は、取り付け部品58及び刃先部品51を備える。取り付け部品58は、取り付け部品基体52及び接合材57を含む。取り付け部品58は、角柱の上面に複数の凹部が形成されている形状を有する。凹部の数はドレッサーの用途に応じて、適宜変更することができる。
図16に示されるロータリー型ドレッサーは、取り付け部品68及び刃先部品61を備える。取り付け部品68は、取り付け部品基体62及び接合材67を含む。取り付け部品68は、ロールの外周表面に複数の凹部が形成されている形状を有する。凹部の数はドレッサーの用途に応じて、適宜変更することができる。
刃先部品1は、取り付け部品8に対して一の挿入方向(図1において、下向き矢印方向)に沿って挿入される部分1aと、取り付け部品8から露出している露出部分1bとを含む。本明細書において、刃先部品1の挿入部分1a側の端部Pを刃先部品の基端部(以下、基端部Pとも記す。)とし、刃先部品1の露出部分1b側の端部Tを刃先部品の先端部(以下、先端部Tとも記す)とする。
ここで挿入方向とは、取り付け部品8の凹部が形成されている面(以下、「ドレッシング面4」とも記す。)の法線に沿って、ドレッシング面4から取り付け部品8の内部へ向かう方向を意味する。図16に示されるように、ドレッシング面64が曲面の場合は、挿入方向とは、ドレッシング面64の接平面の法線に沿って、ドレッシング面64から取り付け部品68の内部へ向かう方向を意味する。
刃先部品1において取り付け部品8に挿入された部分1aは、その挿入方向において、挿入方向を法線とする断面の面積が先端部T側から基端部P側に向かって増加する部分を一か所以上有する。刃先部品1の形状の具体例について、下記に説明する。
図1に示されるドレッサー3では、刃先部品1は、四角錐台の形状を有している。刃先部品1の断面形状は、X1−X1’線(ドレッシング面4)における断面では、図2に示されるように矩形であり、Y1−Y1’線における断面では、図3に示されるように、図2よりも面積の大きな矩形である。
従って、図1に示されるドレッサー3では、刃先部品1の挿入部分1aは、その挿入方向において、前記挿入方向を法線とする断面の面積が先端部側から基端部P側に向かって増加する部分を一か所以上有する。より具体的には、図1に示されるドレッサーでは、刃先部品1の挿入部分1aは、その挿入方向において、前記挿入方向を法線とする断面の面積が先端部T側から基端部P側に向かって単調増加しており、刃先部品1の挿入部分1aの全てが「挿入部分の、その挿入方向における、挿入方向を法線とする断面の面積が先端部側から基端部側に向かって増加する部分」(以下、「断面積が増加する部分」とも記す)に該当する。
図1では、刃先部分の挿入部分の全てが「断面積が増加する部分」に該当する場合を示しているが、刃先部分の挿入部分の一部が「断面積が増加する部分」であっても良い。例えば、刃先部品の挿入部分が、その挿入方向において、前記挿入方向を法線とする断面の面積が先端部T側から基端部P側に向かって単調増加する部分を一部に有する場合は、その単調増加する部分に相当する刃先部品の部分が「挿入部分の、その挿入方向における、挿入方向を法線とする断面の面積が先端部側から基端部側に向かって増加する部分」(以下、「断面積が増加する部分」とも記す)に該当する。
刃先部品1の形状は四角錐台に限定されず、例えば、円錐、円錐台、角錐、四角錐台以外の角錐台とすることができる。これらの形状を有する刃先部品は、底面を基端部Pとし、頂点側を先端部Tとなるように取り付け部品8に挿入した場合、刃先部品の挿入部分は、その挿入方向において、前記挿入方向を法線とする断面の面積が先端部T側から基端部P側に向かって単調増加することになる。
刃先部品1の挿入部分1aが、その挿入方向において、前記挿入方向を法線とする断面の面積が先端部T側から基端部P側に向かって増加する部分を一か所以上有する場合、刃先部品1aと取り付け部品8との間に嵌合する箇所ができ、刃先部品1が取り付け部品8から抜けにくくなる。従って、ドレッサーの使用に伴い、刃先部品が摩耗して短くなっても、刃先部品が取り付け部品から抜けることがなく、ドレッサーは長い工具寿命を有することができる。
従来は、刃先部品が取り付け部品から抜けることを防止するために、刃先部品と取り付け部品とを焼結合金を用いて強固に接合していた。このため、接合時に刃先部品が高温高圧条件にさらされ、かつ、刃先部品と焼結合金との熱膨張の差が大きくなることにより、刃先部品に過大な負荷がかかり、その内部に折損が生じていた場合があった。刃先部品の内部に折損が存在すると、ドレッサーの使用に伴い刃先部品が摩耗した場合、該折損箇所が露出して工具寿命が短くなる。
本実施形態のドレッサーでは、刃先部品が取り付け部品から抜けにくいため、刃先部品と取り付け部品との固定を、従来よりも刃先部品に対して負荷の小さい条件で行うことができる。具体的には、焼結圧力の低減、焼結温度の低減、熱膨張係数の小さい粉末金属を使用できる。従って、接合時に刃先部品の内部に折損が生じにくくなり、ドレッサーは長い工具寿命を有することができる。
刃先部品において取り付け部品に挿入された部分の挿入方向に沿う長さをL1(図1参照)とし、刃先部品において取り付け部品に挿入された部分のうち挿入方向を法線とする断面の面積と等面積の円の直径M(図4参照)の最大値をM1とした場合に、長さL1と最大値M1との比(L1/M1)は2.1以上である。
本実施形態のドレッサーは、使用に伴い刃先部品1の摩耗が生じた場合に、刃先部品1及びその周辺の取り付け部品8を研磨することにより、刃先部品1を再生して用いることができるものである。長さL1と最大値M1との比(L1/M1)が2.1以上であると、ドレッサー面の再生可能な回数が多くなるため、ドレッサーは長い工具寿命を有することができる。前記比(L1/M1)は、2.1以上がより好ましく、2.3以上が更に好ましい。前記比(L1/M1)の上限値は特に設定されないが、製造上の観点から8以下が好ましく、7以下がより好ましい。
長さL1は、例えば、0.5mm以上7mm以下が好ましく、1mm以上6mm以下がより好ましく、1.5mm以上5mm以下が更に好ましい。
最大値M1は、0.05mm以上3.5mm以下が好ましく、0.1mm以上3.0mm以下がより好ましく、0.2mm以上2.5mm以下が更に好ましい。
刃先部品1において取り付け部品8に挿入された部分のうち挿入方向を法線とする断面の面積と等面積の円の直径Mの最大値をM1、及び、前記等面積の円の直径Mの最小値をM2とした場合、前記最大値M1と前記最小値M2との差(M1−M2)は、0.01mm以上であることが好ましい。これによると、ドレッサーの使用に伴い刃先部品が摩耗して短くなった場合でも、刃先部品が抜けにくく、ドレッサーは、より長い工具寿命を有することができる。
前記M1とM2との差(M1−M2)は、0.015mm以上0.55mm以下がより好ましく、0.025mm以上0.45mm以下が更に好ましい。
図1に示されるように、刃先部品1において取り付け部品8に挿入された部分1aの挿入方向における長さをL1とした場合に、刃先部品1において、取り付け部品8に挿入された部分の挿入方向を法線とする断面の面積が先端部T側から基端部P側に向かって増加する部分のうちの少なくとも一か所から、刃先部品1の基端部Pまでの挿入方向における距離が、長さL1の2分の1未満であることが好ましい。これによると、刃先部品の摩耗が進んだ場合であっても、挿入部分の長さがL1の2分の1(図1で示されるQの領域)に到達するまでは、刃先部品が取り付け部品から抜けにくく、ドレッサーはより長い工具寿命を有することができる。
図1に示されるように、刃先部品1において取り付け部品8に挿入された部分1aの挿入方向を法線とする断面の面積の最大値となる位置は、挿入された部分1aの基端部Pであることが好ましい。これによると、刃先部品の摩耗が基端部Pに到達するまでは、刃先部品が取り付け部品から抜けにくく、ドレッサーはより長い工具寿命を有することができる。
図1に示されるように、前記断面の面積は、前記断面と、挿入方向に沿った挿入部分の基端部Pとの距離の減少とともに単調増加することが好ましい。これによると、刃先部品の摩耗が基端部Pに到達するまでは、刃先部品が取り付け部品から抜けにくく、ドレッサーは長い工具寿命を有することができる。更に、刃先部品の機械的強度が向上し、耐欠損性が向上するため、ドレッサーはより長い工具寿命を有することができる。
刃先部品は露出部分を含まず、挿入部分1aのみから構成されていてもよい。すなわち、刃先部品1は、全てが取り付け部品8の内部に挿入されていてもよい。
刃先部品1は、ダイヤモンド又は立方晶窒化硼素(以下、「cBN」とも記す。)を含むことが好ましい。ダイヤモンドやcBNは硬度が高いため、刃先部品にこれらを用いると、ドレッサーは優れた耐摩耗性を有することができ、より長い工具寿命を有することができる。
ダイヤモンドとしては、一般的に入手でき、広く適用されている単結晶ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド及び焼結ダイヤモンドのいずれも用いることができる。
単結晶ダイヤモンドとしては、天然ダイヤモンド及び合成単結晶ダイヤモンドが挙げられる。合成単結晶ダイヤモンドは、所望の形状に加工しやすく、本実施形態の刃先部品の材料として好適である。合成単結晶ダイヤモンドの製造方法は特に限定されない。例えば、高圧合成法や気相合成法を用いて作製された合成単結晶ダイヤモンドを用いることができる。刃先部品が単結晶ダイヤモンドからなる場合は、刃先部品は、被削材と接触する面は、(100)面、(110)面又は(211)面であることが好ましい。
多結晶ダイヤモンドの製造方法は特に限定されない。例えば、グラファイト型層状構造の炭素物質を、焼結助剤や触媒を添加せずに、超高温高圧下で焼結して得られる多結晶ダイヤモンドを用いることができる。
焼結ダイヤモンドの製造方法は特に限定されない。例えば、ダイヤモンド粒子をコバルト等の金属結合材を用いて焼結して得られる焼結ダイヤモンドを用いることができる。
立方晶窒化硼素としては、cBN粒子をCo(コバルト)やAl(アルミニウム)等の金属結合材を用いて焼結させて得られるcBN焼結体、cBN粒子をTiN(窒化チタン)やTiC(炭化チタン)等のセラミックス結合材を用いて焼結させて得られるcBN焼結体、六方晶窒化硼素から触媒を用いずに立方晶窒化硼素に直接変換及び焼結させて得られるバインダレスcBN焼結体等を用いることができる。
[実施の形態2]
実施の形態2に係るドレッサーについて、図5〜図7を用いて説明する。図5は、実施の形態2に係るドレッサーの模式的断面図である。図6は、図5に示されるドレッサーのX2−X2’線における断面図である。図7は、図5に示されるドレッサーのY2−Y2’線における断面図である。
図5に示されるように、ドレッサー13は、取り付け部品18と、該取り付け部品18に対して一の挿入方向に沿って挿入される部分11aを含む刃先部品11とを備える。実施の形態2のドレッサーは、刃先部品11の形状、及び、これに対応する取り付け部品18の凹部の形状以外は、基本的に実施の形態1のドレッサーと同様の構成を有することができる。従って、以下では刃先部品11の形状について説明する。
刃先部品11は、挿入部分11aと露出部分11bとを含む。また、刃先部品は露出部分を含まず、挿入部分11aのみから構成されていてもよい。
刃先部品11において、挿入部分11aは、挿入方向を法線とする断面形状が、ドレッシング面における断面形状と同一である第1挿入部分11a’と、前記第1挿入部分11a’よりも断面積が大きく、基端部P側に位置する第2挿入部分11a’’とを含む。すなわち、刃先部品11において、挿入部分11aは、その挿入方向において、挿入方向を法線とする断面の面積が先端部T側から基端部P側に向かって増加する部分を一か所有する。本実施形態のように、断面積が連続的ではなく断続的に増加する場合、断面積が増加する部分とは、第1の断面積を有する部分(第1挿入部分11a’)と、第1の断面積よりも基端部側に存在し、第1の断面積よりも大きい第2の断面積を有する部分(第2挿入部分11a’’)との境界面F上の領域を意味する。
実施の形態2では、挿入部分11aの側面は、挿入方向の基端部P側に凸部を有するため、挿入部分11aと取り付け部品18との間に嵌合する箇所ができ、刃先部品11が取り付け部品18から抜けにくくなる。
更に、第1挿入部分11a’の断面形状が一定であるため、刃先部分が摩耗した際に、刃先部品を研磨して再生した場合でも、再生前と同様の刃先形状を維持することができる。よって、再生後のドレッサーも、再生前と同様の切削性能を維持することができる。
[実施の形態3]
実施の形態3に係るドレッサーについて、図8〜図10、及び、図17を用いて説明する。図8は、実施の形態3に係るドレッサーの模式的断面図である。図9は、図8に示されるドレッサーのX3−X3’線における断面図である。図10は、図8に示されるドレッサーのY3−Y3’線における断面図である。図17は、実施の形態3のドレッサーに用いる刃先部品の製造方法の一例について説明する図である。
図8に示されるように、ドレッサー23は、取り付け部品28と、該取り付け部品28に対して一の挿入方向に沿って挿入される部分21aを含む刃先部品21とを備える。実施の形態3のドレッサーは、刃先部品21の形状、及び、これに対応する取り付け部品28の凹部の形状以外は、基本的に実施の形態1のドレッサーと同様の構成を有することができる。従って、以下では刃先部品21の形状について説明する。
刃先部品21は、挿入部分21aと露出部分21bとを含む。また、刃先部品は露出部分を含まず、挿入部分21aのみから構成されていてもよい。
刃先部品21は、例えば、図17に示されるような角柱形状の刃先部品前駆体61を、点線Zの位置で2等分して得ることができる。
刃先部品21の挿入部分21aにおいて、挿入方向を法線とする断面における面積が、前記断面と、挿入方向に沿った挿入された部分21aの基端部Pとの距離の減少とともに単調増加する。従って、実施の形態1と同様に、ドレッサーの使用に伴い、刃先部品が摩耗して短くなっても、刃先部品が取り付け部品から抜けることがなく、ドレッサーは長い工具寿命を有することができる。更に、刃先部品と取り付け部品との固定を、従来よりも刃先部品に対して負荷の小さい条件で行うことができるため、接合時に刃先部品の内部に折損が生じにくくなり、ドレッサーは長い工具寿命を有することができる。
刃先部品21は、1つの角柱形状の刃先部品前駆体を2等分することによって得ることができる。従って、刃先部品の製造ロスが生じにくく、実施の形態3のドレッサーは、製造コストの面で有利である。
[実施の形態4]
実施の形態4に係るドレッサーについて、図11〜図13を用いて説明する。図11は、実施の形態4に係るドレッサーの模式的断面図である。図12は、図11に示されるドレッサーのX4−X4’線における断面図である。図13は、図11に示されるドレッサーのY4−Y4’線における断面図である。
図11に示されるように、ドレッサー33は、取り付け部品38と、該取り付け部品38に対して一の挿入方向に沿って挿入される部分31aを含む刃先部品31とを備える。実施の形態4のドレッサーは、刃先部品31の形状、及び、これに対応する取り付け部品38の凹部の形状以外は、基本的に実施の形態1のドレッサーと同様の構成を有することができる。従って、以下では刃先部品31の形状について説明する。
刃先部品31は、挿入部分31aと露出部分31bとを含む。また、刃先部品は露出部分を含まず、挿入部分31aのみから構成されていてもよい。
刃先部品31において、取り付け部品38に挿入された部分の挿入方向を法線とする断面の面積は、前記断面と、挿入方向に沿った挿入された部分31aの基端部Pとの距離の減少とともに一端減少し、続いて増加する。具体的には、挿入部分31aは四角柱の一部に、ハッチ31eが形成された形状を有している。挿入部分31aの側面はハッチ31eに由来する凹部を有するため、刃先部品31aと取り付け部品38との間に嵌合する箇所ができ、刃先部品31が取り付け部品38から抜けにくくなる。
更に、挿入部分31aは、ハッチ31e以外では断面形状が一定であるため、刃先部分が摩耗した際に、刃先部品を研磨して再生した場合でも、再生前と同様の刃先形状を維持することができる。よって、再生後のドレッサーも、再生前と同様の切削性能を維持することができる。
[実施の形態5]
実施の形態1〜4に係るドレッサーの刃先部品の形状は、ポイント型の単石ドレッサー、ブレード型の多石ドレッサー、ロータリー型ドレッサーのいずれにも適用することができる。これらのドレッサーは、使用に伴い、刃先部品が摩耗して短くなっても、刃先部品が取り付け部品から抜けることがなく、長い工具寿命を有することができる。更に、刃先部品と取り付け部品とを強固に接合する必要がないため、接合時に刃先部品の内部に折損が生じにくくなり、ドレッサーは長い工具寿命を有することができる。
[実施の形態6]
実施の形態1〜5に係るドレッサーの製造方法の一例について説明する。
ドレッシング面に凹部を有する取り付け部品を準備する。取り付け部品の凹部に、刃先部品を挿入し、取り付け部品と刃先部品との間隙に焼結合金原料粉末等の接合材原料粉末を充填する。該刃先部品は、例えば、実施の形態1〜実施の形態4に示される形状を有するものである。
刃先部品及び接合材原料粉末が凹部に配置された取り付け部品に対して、500℃以上700℃以下の温度、及び、0.5t/cmの焼結圧力で5分以上10分以下加熱処理を施して、接合材原料粉末を焼結させ、刃先部品と取り付け部品とを接合して、ドレッサーを得る。
従来は、刃先部品が取り付け部品から外れないように、焼結条件を800℃以上900℃以下の温度、及び、1.0〜1.5t/cmの焼結圧力で10分以上15分以下としていた。この焼結条件では、刃先部品に対して高温高圧の負荷がかかり、かつ、焼結中の刃先部品と接合材原料粉末との熱膨張差が過剰となるため、刃先部品の内部に折損が生じることがあった。本実施形態によれば、焼結条件を従来よりも低温、低圧及び短時間とすることができるため、刃先部品の内部に折損が生じることを抑制することができる。
本実施の形態を実施例によりさらに具体的に説明する。ただし、これらの実施例により本実施の形態が限定されるものではない。
[実施例1]
実施例1では、図14に示される形状を有するポイント型の単石ドレッサーを作製する。刃先部品41は合成単結晶ダイヤモンドからなり、被削材と接触する面は(211)面である。取り付け部品48は炭素鋼からなる。刃先部品と取り付け部品との接合材には、Fe−Cu−Snを用いる。
刃先部品41の挿入部分の形状は四角錐台であり、挿入方向を法線とする断面は、先端部Tでは0.6mm四方であり、基端部Pでは1.12×0.6mm四方である。刃先部品41は、挿入方向に沿う挿入された部分の長さL1は3mmであり、挿入方向を法線とする断面における挿入された部分の断面の等面積円の直径の最大値M1は0.927mmである。長さL1と最大値M1との比(L1/M1)は3.24である。
[比較例1]
比較例1では、刃先部品の形状以外は、実施例1と同様の構成を有するポイント型の単石ドレッサーを作製する。
刃先部品の挿入部分は四角柱であり、挿入方向を法線とする断面形状は挿入方向に沿って変化せず、0.6mm四方である。刃先部品は、挿入された部分の長さL1は3mmであり、挿入方向を法線とする断面における挿入部分の断面の等面積円の直径の最大値M1は0.677mmである。長さL1と最大値M1との比(L1/M1)は4.43である。
<ドレッサーの評価>
実施例1及び比較例1のドレッサーを用いて、相手材としてWA砥石を使用し、湿式にて砥石周速30m/sec、切り込み量0.05mmの条件でドレッシングを行い、工具寿命の評価を行った。
実施例1のドレッサーは、刃先部品の摩耗量が2mmの時点においても、刃先部品が取り付け部品から外れることなく、正常にドレッシングを行うことができた。
比較例1のドレッサーは、刃先部品の摩耗量が2mmの時点で、刃先部品が取り付け部品から外れ、ドレッシングが不可能となった。
実施例1のドレッサーは、比較例1のドレッサーよりも工具寿命が長いことが確認された。
[実施例2]
実施例2では、図14に示される形状を有するポイント型の単石ドレッサーを作製する。刃先部品41は合成単結晶ダイヤモンドからなり、被削材と接触する面は(211)面である。取り付け部品48は炭素鋼からなる。刃先部品と取り付け部品との接合材には、Fe−Cu−Snを用いる。
刃先部品41の挿入部分の形状は四角錐台であり、挿入方向を法線とする断面は、先端部Tでは1.1mm四方であり、基端部Pでは1.31×1.1mm四方である。刃先部品41は、挿入方向に沿う挿入された部分の長さL1は3mmであり、挿入方向を法線とする断面における挿入された部分の断面の等面積円の直径の最大値M1は0.74mmである。長さL1と最大値M1との比(L1/M1)は2.21である。
[比較例2]
比較例2では、刃先部品の形状以外は、実施例2と同様の構成を有するポイント型の単石ドレッサーを作製する。
刃先部品の挿入部分は四角柱であり、挿入方向を法線とする断面形状は挿入方向に沿って変化せず、1.1mm四方である。刃先部品は、挿入された部分の長さL1は3mmであり、挿入方向を法線とする断面における挿入部分の断面の等面積円の直径の最大値M1は1.24mmである。長さL1と最大値M1との比(L1/M1)は2.42である。
[比較例3]
比較例3では、刃先部品の形状以外は、実施例2と同様の構成を有するポイント型の単石ドレッサーを作製する。
刃先部品の挿入部分の形状は四角錐台であり、挿入方向を法線とする断面は、先端部では1.1mm四方であり、基端部では1.625×1.1mm四方である。刃先部品は、挿入された部分の長さL1は3mmであり、挿入方向を法線とする断面における挿入された部分の断面の等面積円の直径の最大値M1は1.509mmである。長さL1と最大値M1との比(L1/M1)は1.99である。
<ドレッサーの評価>
実施例2、比較例2及び比較例3のドレッサーを用いて、相手材としてWA砥石を使用し、湿式にて砥石周速30m/sec、切り込み量0.05mmの条件でドレッシングを行い、工具寿命の評価を行った。
実施例2のドレッサーは、刃先部品の摩耗量が2.2mmの時点においても、刃先部品が取り付け部品から外れることなく、正常にドレッシングを行うことができた。
比較例2のドレッサーは、刃先部品の摩耗量が2.2mmの時点で、刃先部品が取り付け部品から外れ、ドレッシングが不可能となった。
比較例3のドレッサーは、刃先部品の摩耗量が2.2mmの時点で、相手材のWA砥石の表面が焼き付きを起こして、刃先部分が破損で脱落し、ドレッシングが継続不可能となった。
実施例2のドレッサーは、比較例2及び比較例3のドレッサーよりも工具寿命が長いことが確認された。
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせたり、様々に変形することも当初から予定している。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1,11,21,31,41,51,61 刃先部品、2,12,22,32,42,52,62 取り付け部品基体、3,13,23,33 ドレッサー、7,17,27,37,47,57,67 接合材、8,18,28,38,48,58,68 取り付け部品、43 ポイント型の単石ドレッサー、53 ブレード型の多石ドレッサー、63 ロータリー型ドレッサー、P 基端部、T 先端部。
(8)前記刃先部品において前記取り付け部品に挿入された部分の前記挿入方向を法線とする断面の面積は、前記断面と、前記挿入方向に沿った前記挿入された部分の前記基端部との距離の減少とともに一減少し、続いて増加することが好ましい。これによると、ドレッサーの使用に伴い刃先部品が摩耗して短くなった場合でも、刃先部品が抜けにくく、ドレッサーは、より長い工具寿命を有することができる。
刃先部品1の挿入部分1aが、その挿入方向において、前記挿入方向を法線とする断面の面積が先端部T側から基端部P側に向かって増加する部分を一か所以上有する場合、挿入部分1aと取り付け部品8との間に嵌合する箇所ができ、刃先部品1が取り付け部品8から抜けにくくなる。従って、ドレッサーの使用に伴い、刃先部品が摩耗して短くなっても、刃先部品が取り付け部品から抜けることがなく、ドレッサーは長い工具寿命を有することができる。
刃先部品11において、挿入部分11aは、挿入方向を法線とする断面形状が、ドレッシング面における断面形状と同一である第1挿入部分11a’と、前記第1挿入部分11a’よりも断面積が大きく、基端部P側に位置する第2挿入部分11a’’とを含む。すなわち、刃先部品11において、挿入部分11aは、その挿入方向において、挿入方向を法線とする断面の面積が先端部T側から基端部P側に向かって増加する部分を一か所有する。本実施形態のように、断面積が連続的ではなく断続的に増加する場合、断面積が増加する部分とは、第1の断面積を有する部分(第1挿入部分11a’)と、第1の断面積を有する部分よりも基端部側に存在し、第1の断面積よりも大きい第2の断面積を有する部分(第2挿入部分11a’’)との境界面F上の領域を意味する。
刃先部品31において、取り付け部品38に挿入された部分の挿入方向を法線とする断面の面積は、前記断面と、挿入方向に沿った挿入された部分31aの基端部Pとの距離の減少とともに一端減少し、続いて増加する。具体的には、挿入部分31aは四角柱の一部に、ハッチ31eが形成された形状を有している。挿入部分31aの側面はハッチ31eに由来する凹部を有するため、挿入部分31aと取り付け部品38との間に嵌合する箇所ができ、刃先部品31が取り付け部品38から抜けにくくなる。

Claims (9)

  1. 取り付け部品と、
    基端部側が前記取り付け部品に挿入され、前記取り付け部品に挿入された部分が前記取り付け部品と接触することにより前記取り付け部品に固定されるとともに、先端部側が前記取り付け部品から露出して刃先を成す刃先部品と、を備え、
    前記刃先部品において前記取り付け部品に挿入された部分は、その挿入方向において、前記挿入方向を法線とする断面の面積が前記先端部側から前記基端部側に向かって増加する部分を一か所以上有し、
    前記刃先部品において前記取り付け部品に挿入された部分の長さをL1とし、前記刃先部品において前記取り付け部品に挿入された部分のうち前記挿入方向を法線とする断面の面積と等面積の円の直径の最大値をM1とした場合に、前記長さL1と前記最大値M1との比であるL1/M1は2.1以上である、ドレッサー。
  2. 前記刃先部品において前記取り付け部品に挿入された部分の前記挿入方向における長さをL1とした場合に、前記刃先部品において、前記取り付け部品に挿入された部分の前記挿入方向を法線とする断面の面積が前記先端部側から前記基端部側に向かって増加する部分のうちの少なくとも一か所から、前記刃先部品の前記基端部までの前記挿入方向における距離が、前記長さL1の2分の1未満である、請求項1に記載のドレッサー。
  3. 前記刃先部品において前記取り付け部品に挿入された部分のうち前記挿入方向を法線とする断面の面積と等面積の円の直径の最大値をM1、及び、前記等面積の円の直径の最小値をM2とした場合、前記最大値M1と前記最小値M2との差であるM1−M2は、0.01mm以上である、請求項1又は請求項2に記載のドレッサー。
  4. 前記刃先部品は、ダイヤモンド又は立方晶窒化硼素を含む、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のドレッサー。
  5. 前記刃先部品は単結晶ダイヤモンドからなり、
    前記刃先部品は、被削材と接触する面は、(100)面、(110)面又は(211)面である、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のドレッサー。
  6. 前記刃先部品において前記取り付け部品に挿入された部分の前記挿入方向を法線とする断面の面積の最大値となる位置は、前記挿入された部分の前記基端部である、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のドレッサー。
  7. 前記断面の面積は、前記断面と、前記挿入方向に沿った前記挿入された部分の前記基端部との距離の減少とともに単調増加する、請求項6に記載のドレッサー。
  8. 前記刃先部品において前記取り付け部品に挿入された部分の前記挿入方向を法線とする断面の面積は、前記断面と、前記挿入方向に沿った前記挿入された部分の前記基端部との距離の減少とともに一端減少し、続いて増加する、請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載のドレッサー。
  9. 前記ドレッサーは、ポイント型の単石ドレッサー、ブレード型の多石ドレッサー、又は、ロータリー型ドレッサーである、請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載のドレッサー。
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