JP4860689B2 - 切削工具用切削チップ及び切削工具 - Google Patents

Description

本発明は石材、煉瓦、コンクリート、アスファルトのような脆性のある被削材を切断したり、穿孔するのに用いられる切削工具用切削チップ及びこの切削チップが具備された切削工具に関するもので、より詳細には研磨材を適切に配列することにより切削性能及び切削寿命がより向上された切削チップ及びこの切削チップが具備された切削工具に関するものである。

石材、煉瓦、コンクリート、アスファルトのような脆性のある被削材を切断したり、穿孔する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。

前記研磨材としては、人造ダイアモンド粒子、天然ダイアモンド粒子、硼化窒素及び超硬粒子等が知られているが、その中でも人造ダイアモンド粒子が最も広く使用されている。

人造ダイアモンド（以下、“ダイアモンド”とする）は１９５０年代に発明されたもので、地球上に存在する物質の中で最も硬度が高い物質として知られており、このような特性により切削、研削工具等に使用されるようになった。

特に、前記ダイアモンドは花崗岩、大理石等の石材を切削、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。

以下では、研磨材としてダイアモンド粒子を使用した切削チップ及び切削工具に基づいて説明する。

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

図１には、セグメントタイプのダイアモンド工具の一例を示している。図１に示したように、セグメントタイプのダイアモンド工具１はディスク形態の金属ボディ２に固定されている複数の切削チップ１１、１２を含み、夫々の切削チップ１１、１２にはダイアモンド粒子５が無秩序に分布している。

前記の切削チップは、ダイアモンド粒子を結合材の役割をする金属粉末と混合した後、成形してから焼結する粉末冶金法により製造されている。

前記のようにダイアモンド粒子を金属結合材の粉末と混合する場合には、ダイアモンド粒子が金属粉末の間に均一に分布されず、切削チップ内部に無秩序に分布される。

前記のような切削チップを装着した切削工具の切削性能と寿命性能の間には矛盾的な関係がある。

例えば、切削性能を高めるために耐磨耗度が低い金属粉末を使用する場合には、ダイアモンド粒子を保持する力が弱いため、寿命性能が落ち、反対に寿命性能を高めるために耐磨耗度が高い金属粉末を使用する場合には、切削作業中に鈍くなったダイアモンド粒子が簡単に外れないため切削性能が落ちることがある。

また、前記のようにダイア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、比重の差等によりダイア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に示したように過度に多いダイアモンド粒子が分布している切削面３を提供したり、または過度に少ないダイアモンド粒子が分布している切削面４を提供することにより偏析の問題が生じるようになる。

このような問題を解決するために、ダイアモンド粒子を規則的に配列する切削チップが提案され、その一例を図２に示した。

図２の（ｂ）には、図２の（ａ）の切削チップを使用した切断作業過程中にＡ―Ａ線に沿って切断してみた断面図を示している。

図２の（ａ）に示したように、切削チップ２０ではダイアモンド粒子２５が切削方向（切削チップの長さ方向）に例２１を成しており、このダイアモンド列２１は、図２の（ｂ）に示したように、切削チップの幅方向に積層されダイアモンド層３１を成している。このダイアモンド層は厚さ方向に複数配列されている。

図２の（ｂ）に示したように、ダイアモンド粒子２５が配列された列２１からなっているダイアモンド層３１間の間隔Ｄは同じで、層３１間の間隔Ｄより小さい大きさのダイアモンド粒子２５を使用する場合には、前記ダイアモンド層３１の間にはダイアモンド粒子が配列されていない領域４１が存在するようになる。

切削チップ２０を使用して被削材を切削する場合、ブランク部が先ず磨耗するようになるが、このとき磨耗により生成した溝の深さｈは列間間隔Ｄと比例して増加する。前記ブランク部に形成された溝の深さｈが研磨材の平均粒径の２／３以上であると、ダイアモンド粒子２５は金属粉末による保持力が弱くなるため簡単に外れる。

一方、溝の深さｈが浅いと寿命的側面においては良いが、研磨材の突出が低くなるため切削性能が低下する。

このように、前記の切削チップ２０を使用する場合には、ダイアモンド粒子２５の偏析を防ぐことができるため、ダイアモンド粒子３５に対する作業効率性を極大化させることができ、また、特別な切削方法であるシャベル効果という概念を用いて切削性能を高めることが出来るが、ダイアモンドの列間間隔Ｄが等間隔に離れているため、磨耗による溝の深さｈが深くなるにつれダイアモンド粒子２５を支持する金属粉末の焼結部が小さくなりダイアモンドが簡単に脱落する。

結局、ダイアモンド粒子２５が摩滅により外れるのではなく、切削作業が可能な状態であるにも関らず、金属粉末の保持力（ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ）の不足により外れるようになって寿命性能が低下する傾向があり、特に、被削材の切粉が大きい被削材ほど前記の寿命性能の低下がさらに深刻になる問題がある。

本発明は研磨材が存在しないブランク部の厚さを調節し、切削性能及び寿命性能をより向上させた切削工具用切削チップを提供するのに、その目的がある。

本発明は前記の切削工具用切削チップを具備した切削工具を提供するのに、その目的がある。

以下、本発明について説明する。

本発明は線状に配列される複数の研磨材を含む研磨材の列が切削チップの幅方向（切削チップの上下方向）に積層され設けられた研磨材層を切削方向と垂直な方向（切削チップの厚さ方向）に複数含み、
前記研磨材層の間には研磨材が配列されていないか、または研磨材の列の研磨材集中度の７０%以下の集中度で研磨材が配列されているブランク部が存在し、前記ブランク部は相対的に厚さ（切削方向と垂直な方向への大きさ、即ち、研磨材間の間隔）が厚いブランク部及び相対的に厚さが薄いブランク部を含んでいることを特徴とする切削工具用切削チップに関するものである。

また、本発明は線状に配列される複数の研磨材を含む研磨材の列が切削チップの幅方向（切削チップの上下方向）に積層され設けられた研磨材層を切削方向と垂直な方向（切削チップの厚さ方向）に複数含み、
前記研磨材層の間には研磨材が配列されていないか、または研磨材の列の研磨材集中度の７０%以下の集中度で研磨材が配列されているブランク部と研磨材層が互いに接するか、または重なっている非ブランク部が存在することを特徴とする切削工具用切削チップに関するものである。

また、本発明は２つ以上の領域を含み、
前記領域の夫々は、線状に配列される複数の研磨材を含む研磨材の列が切削チップの幅方向に積層され設けられた研磨材層を切削方向と垂直な方向に複数含み、
前記研磨材層の間には研磨材が配列されていないか、または研磨材の列の研磨材集中度の７０%以下の集中度で研磨材が配列されているブランク部が存在し、前記ブランク部は相対的に厚さが厚いブランク部及び相対的に厚さが薄いブランク部を含み、
前記領域のうち互いが隣接する領域間の研磨材層の配列の全部、または一部は被削材の切削時先行する領域の厚いブランク部が通る被削材の部位に後行する領域の薄いブランク部が通るようになることを特徴とする切削工具用切削チップに関するものである。

また、本発明は２つ以上の領域を含み、
前記領域の夫々は、線状に配列される複数の研磨材を含む研磨材の列が切削チップの幅方向に積層され設けられた研磨材層を切削方向と垂直な方向に複数含み、
前記研磨材層の間には研磨材が配列されていないか、または研磨材の列の研磨材集中度の７０%以下の集中度で研磨材が配列されているブランク部と研磨材層が互いに接するか、または重なっている非ブランク部が存在し、
前記領域のうち互いが隣接する領域間の研磨材層の配列の全部、または一部は被削材の切削時先行する切削チップのブランク部に後行する切削チップの非ブランク部が位置するようになることを特徴とする切削工具用切削チップに関するものである。

また、本発明は前記の本発明の切削工具用切削チップを具備した切削工具に関するものである。

また、本発明は研磨材が分布している複数の切削チップとこれらの切削チップが固定されている金属ボディ（Ｃｏｒｅ）を含んで構成される切削工具において、
前記切削チップが前記の本発明の切削チップであり、
前記切削チップのうち互いが隣接する切削チップの間の研磨材の配列の全部、または一部は被削材の切削時先行する切削チップの厚いブランク部に後行する切削チップの薄いブランク部が位置するようになることを特徴とする切削工具に関するものである。

また、本発明は研磨材が分布している複数の切削チップとこれら切削チップが固定されている金属ボディ（Ｃｏｒｅ）を含んで構成される切削工具において、
前記切削チップが前記の本発明の切削チップであり、
前記切削チップのうち互いが隣接する切削チップの間の研磨材の配列の全部または一部は被削材の切削時先行する切削チップのブランク部に後行する切削チップの非ブランク部が位置するようになることを特徴とする切削工具に関するものである。

以下、本発明について詳細に説明する。

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のあ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。

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研磨材粒子とこの研磨材粒子を固定させる役割をする金属結合材を含む。

本発明は前記研磨材粒子の配列に関するものである。

本発明に符合する切削チップの一例において、前記研磨材は切削方向に列に配列され、この研磨材の列は切削チップの上下方向（切削チップの幅方向）に積層され研磨材層を成し、この研磨材層は切削方向と垂直な方向（切削チップの厚さ方向）に複数存在し、４つ以上が好ましい。

即ち、前記研磨材層は夫々複数の研磨材の列からなるため、被削材の切削時これら研磨材の列が切削面に表れるようになる。

前記研磨材層を成している研磨材の列は、切削チップの長さ方向に均一な集中度または不均一な集中度を有することもできる。

即ち、前記研磨材の列は研磨材が同じ間隔で配列され構成（均一な集中度を有する）されるか、または研磨材の少なくとも一部が異なる間隔で配列され構成（不均一な集中度を有する）されることができる。

また、厚さ方向に配列されている研磨材層は少なくとも２層以上が同じ集中度を有する。

即ち、研磨材層の集中度は同じであるか、または異なることができ、切削チップの側面部に位置する研磨材層の集中度が切削チップの内部にある研磨層の集中度より大きいことが好ましい。

前記研磨材層の間には研磨材が配列されていないか、または研磨材の列の研磨材集中度の７０%以下の集中度で研磨材が配列されているブランク部が存在する。

前記ブランク部は相対的に厚さ（切削方向と垂直な方向への大きさ、即ち、研磨材間の間隔）が厚いブランク部（以下、‘厚いブランク部’とする）及び相対的に厚さが薄いブランク部（以下、‘薄いブランク部’とする）を含む。

本発明においては、前記厚いブランク部の間には薄いブランク部が位置するようにすることが好ましく、より好ましくは前記厚いブランク部の間に位置する薄いブランク部が４つ未満になるようにすることである。

前記厚いブランク部が連続で配列されると金属粉末の磨耗による研磨材の保持力が落ちて切削チップの急な磨耗が生じ、前記薄いブランク部が連続で４つ以上配列されると薄いブランク部で研磨溝の深さが浅すぎて研磨材の突出の高さが低くなり、結局切削性能が悪くなる。

一方、前記厚いブランク部の厚さは研磨材の平均粒径の０．７５倍以上、２倍以下が好ましいが、その理由は若しその厚さが研磨材の平均粒径の０．７５倍未満である場合には、磨耗による溝が浅すぎて前記研磨材の列の突出が低いため、切削性能が低下し、２倍を超える場合には過度な間隔に磨耗による溝の深さが深くなり、寿命低下と切削チップの安全性に影響を及ぼす可能性があるからである。

前記薄いブランク部の厚さは、２つの研磨材の列に配列された研磨材粒子が互いに重ならない範囲、即ち０より大きい範囲で厚いブランク部の厚さより小さい範囲に設定することが好ましい。

前記薄いブランク部と厚いブランク部の厚さ比は１．５倍以上であることが好ましい。

前記研磨材の列の積層は、被削材の切削時研磨材粒子が一定のパターンを有し、連続的に切削面に突出されるようになることが好ましい。

本発明においては、前記ブランク部が薄いブランク部と厚いブランク部が夫々同じ厚さを有する１つの種類のみからなることではなく、前記薄いブランク部は厚さが異なる２つ以上の種類を有することができ、前記厚いブランク部も厚さが異なる２つ以上の種類を有することができる。

前記厚いブランク部において、相対的に厚さが最も薄いブランク部の厚さと前記薄いブランク部のうち相対的に厚さが最も厚いブランク部の厚さ比は１．５倍以上が好ましい。

また、本発明の切削チップの研磨材層の間には非ブランク部が存在することができる。

前記非ブランク部は、隣接する研磨材層の研磨材の列が切削面上で接触、または重なって表れるように隣接している研磨材層を配列させることにより形成される。

即ち、前記非ブランク部は１つの研磨材層を構成している研磨材粒子と隣接する研磨材層を構成している研磨材粒子が切削面で切削方向からみて互いが接するか、重畳する場合に形成される。

また、本発明の切削チップの他の例として、２つ以上の領域を含み、この領域のうち互いが隣接する領域間の研磨材層の配列の全部、または一部は被削材の切削時先行する領域の厚いブランク部が通る被削材の部位に後行する領域の薄いブランク部が通るようになることを挙げることができる。

本発明の切削チップのさらに他の例として、２つ以上の領域を含み、この領域のうち互いが隣接する領域間の研磨材層の配列の全部、または一部はこの被削材の切削時先行する切削チップのブランク部に後行する切削チップの非ブランク部が位置するようになることを挙げることができる。

本発明の切削工具は前記の本発明の切削工具用切削チップを含む。

本発明の切削工具の好ましい一例においては、本発明の切削チップを複数使用し、互いが隣接する切削チップの研磨材の配列の全部、または一部は被削材の切削時先行する切削チップの厚いブランク部が通る被削材の部位に後行する切削チップの薄いブランク部が通るようになる。

本発明の切削工具の好ましい他の例においては、本発明の切削チップを複数使用し、互いが隣接する切削チップの研磨材の配列の全部、または一部は被削材の切削時先行する切削チップのブランク部が通る被削材の部位に後行する切削チップの非ブランク部が通るようになる。

以下、図面を通じ本発明をより詳細に説明する。

図３には、本発明に附合する切削チップの一例を示している。図３の（ｂ）は切削過程中の図３の（ａ）の切削チップをＢ―Ｂ線に沿って切断してみた断面を示している。

図３の（ａ）に示したように、本発明に附合する切削チップ１００は研磨材１０５が切削方向に配列された研磨材の列１０１を含み、この研磨材の列１０１は図３の（ｂ）にも示したように、切削チップの幅方向に積層され研磨材層１０１１を成しており、これら研磨材層１０１１は切削方向と垂直な方向（切削チップの厚さ方向）に複数存在する。

研磨材層１０１１の間にはブランク部１１０が存在するが、このブランク部１１０は薄いブランク部１１０ａと厚いブランク部１１０ｂが互いに一層ずつ交代で配列されている。

前記の切削チップ１００を使用して被削材を切削する場合には図３の（ｂ）に示したように薄いブランク部１１０ａでは相対的に磨耗が少なく生じて溝の深さｈ１が浅くなり前記ブランク部に隣接した研磨材の保持力が高く、厚いブランク部１１０ｂでは相対的に磨耗が多く生じて溝の深さｈ２が深くなる。

前記のようにブランク部が磨耗するため、薄いブランク部１１０ａに隣接した研磨材粒子１０５は少なくとも一方の面に充分な保持力をうけるので簡単に外れず、寿命性能が増加するとともに厚いブランク部の影響で溝の深さｈ２が深くなり、充分な研磨材の突出がなされるため切削性能が増加するようになる。

本発明において、切削性能の増加と寿命性能の増加の主要メカニズムは以下の通りである。

図３の（ｂ）に示したように、研磨材の列１０１と薄いブランク部１１０ａを含む領域に仮想の大きい研磨材粒子１０６が配列され、厚いブランク部１１０ｂの磨耗による溝の深さｈ２が前記仮想の研磨材粒子間の突出程度を示すと考えると、仮想の大きい研磨材粒子１０６による切削性能は増加し、また大きい研磨材粒子１０６に比べ、磨耗による溝の深さｈ２は低いため、寿命性能も増加するのである。

厚いブランク部１１０ｂの厚さＴＷ１が研磨材の平均粒径の０．７５倍以上、２倍以下が好ましく、薄いブランク部１１０ａの厚さＴＮ１は、薄いブランク部１１０ａを挟んでいる２つの研磨材の列１０１ａ、１０１ｂが互いに重ならない範囲、即ち０より大きい範囲で厚いブランク部１１０ｂの厚さより小さい範囲に選定する。

薄いブランク部１１０ａと厚いブランク部１１０ｂの厚さ比（ＴＷ１／ＴＮ１）は１．５倍以上が好ましい。

図４乃至図７には、切削チップの全体の厚さがＴであり、研磨材の列の数が総８つである切削中の切削チップの断面図が提示されているが、図４はブランク部の間隔が一定の従来の切削チップの例を示し、図５は薄いブランク部と厚いブランク部が交代で配列された本発明の切削チップを示し、図６は薄いブランク部が一方の外側部に２つ、その隣に厚いブランク部が１つ、その隣に薄いブランク部が１つ、その隣に厚いブランク部が１つ、その隣に薄いブランク部が２つ形成されている本発明の他の切削チップの例を示し、図７は第１薄いブランク部５１０ａが最外側部に位置し、第１厚いブランク部５１０ｂがその次に、そして最外側面の第１ブランク部５１０ａよりは厚く、第１厚いブランク部５１０ｂよりは薄い第２薄いブランク部５１０ｃがその次に位置し、真ん中には第１厚いブランク部５１０ｂよりさらに厚い第２厚いブランク部５１０ｄが位置する本発明のさらに他の切削チップ５００を示す。

図４に示したように、ブランク部の間隔Ｄ２が一定の従来の切削チップ２００は上面が曲面を成す磨耗形状を示していることが分かるが、これについて説明すると以下の通りである。

前記切削チップの最外層の研磨材の列２０１ａは一方の面には金属粉末による保持力がなく、反対面のブランク部２１０も磨耗による溝ができ、保持力が低いため、簡単に外れる。

そのため、その次の研磨材の列２０１ｂも相対的に磨耗が多くなり、全体的に切削チップの中心を基準として曲面（Ｒ）を成す。

前記のように曲面形状の磨耗が生じる場合、端が鋭くなり被削材の切削時切削工具が直線に切断出来ず、切断面が反れやすく、切断面の非表面積が広くなって切削負荷が高くなり、側面の磨耗が加速化される場合、金属ボディと切削チップ間の公差（ｃｌｅａｒａｎｃｅ）がなくなり、切削チップが残っていても工具が使用できなくなる。

図５に示したように、薄いブランク部３１０ａと厚いブランク部３１０ｂが交代で配列されている切削チップ３００も従来の切削チップ２００のように研磨材の列３０１のうち切削チップの最外層の研磨材の列３０１ａは一方の面に金属粉末による保持力はないが、反対面の薄いブランク部３１０ａの厚さＴＮ２が薄いため、磨耗による溝の深さが浅くなって結局少なくとも一方の面では充分な保持力を受ける。

そのため、切削チップ３００の厚さ方向に磨耗形状は角の部分の角が生きている長方形を有する。

図６に示したように、薄いブランク部４１０ａが一方の外側部に２つ、その隣に厚いブランク部４１０ｂが１つ、その隣に薄いブランク部４１０ａが１つ、その隣に厚いブランク部４１０ｂが１つ、その隣に薄いブランク部４１０ａが２つ形成されている切削チップ４００の場合には、外側部に薄いブランク部による磨耗が内部の厚いブランク部による磨耗より小さくなり、結果的に凹形状の磨耗形状が表れる。

図７に示したように、第１薄いブランク部５１０ａが最外側部に位置し、第１厚いブランク部５１０ｂがその次に、そして最外側面の第１ブランク部５１０ａよりは厚く第１厚いブランク部５１０ｂよりは薄い第２薄いブランク部５１０ｃがその次に位置し、真ん中に第１厚いブランク部５１０ｂよりさらに厚い第２厚いブランク部５１０ｄが位置する切削チップ５００の場合には、内部に行くほどブランク部の厚さが厚くなり磨耗形状が凹形状になる。

本発明の切削チップ３００及び切削チップ４００でのように長方形状や凹形状の磨耗形状が生じる場合、被削材の切断が直線になり、切削負荷も減少し、切削チップは完全に磨耗するまで切削工具が使用できるようになる。

図８には非ブランク部６１０ａを含む本発明の切削チップ６００の例が提示されている。

図８の（ａ）に示したように、切削チップ６００には隣接する研磨材層の間に非ブランク部６１０ａ及び隣接する研磨材層の間に研磨材粒子が存在しないブランク部６１０ｂが切削方向と垂直な方向に交代で形成されている。

非ブランク部６１０ａは切断面からみると、研磨材同士が接しているもの６１０１ａと重なっているもの６１０２ａで構成されている。

非ブランク部６１０ａは、図８の（ａ）及び図８の（ｂ）に示したように、１つの研磨材層６０１１ａの研磨材の列６０１ａとこれと隣接する研磨材層６０１１ｂの研磨材の列６０１ｂが切削面上で接しているか、重なっているように隣接している研磨材層６０１１ａと研磨材層６０１１ｂを配列させることにより形成される。

即ち、非ブランク部６１０ａは１つの研磨材層６０１１ａを構成している研磨材粒子６０５ａと隣接する研磨材層６０１１ｂを構成している研磨材粒子６０５ｂが切削面で切削方向からみて互いが接するか、重畳する場合に形成される。

ブランク部６１０ｂは一種の大きさ（厚さ）のみを有することもでき、また、多様な大きさを有することもできる。

本発明の切削チップの他の例を図９乃至図１２に示している。図９乃至図１２に示したように、切削チップ１５０、１６０、１７０及び１８０は、夫々２つ以上の領域１５１、１５２、１６１、１６２、１７１、１７２及び１８１、１８２を含んでいる。

前記領域の夫々は、前記のように研磨材層を切削方向と垂直な方向に複数含む。

図９乃至図１０に示したように、前記研磨材層［研磨材の列１０１］の間には薄いブランク部１１０ａと厚いブランク部１１０ｂが存在する。

図９の領域のうち互いが隣接する領域１５１、１５２間の研磨材層の配列の全部、または一部と図１０の領域のうち互いが隣接する領域１６１、１６２間の研磨材層の配列の全部、または一部は被削材の切削時先行する領域の厚いブランク部が通る被削材の部位に後行する領域の薄いブランク部が通るようになる。

また、図１１乃至図１２に示したように、前記研磨材層の間には研磨材が配列されていないか、または研磨材の列の研磨材集中度の７０%以下の集中度で研磨材が配列されているブランク部６１０ｂと研磨材層が互いに接するか、または重なっている非ブランク部６１０ａが存在する。

図１１の領域のうち互いが隣接する領域１７１、１７２の間の研磨材層の配列の全部、または一部と図１２の領域１８１、１８２の間の研磨材層の配列の全部、または一部は被削材の切削時先行する切削チップのブランク部に後行する切削チップの非ブランク部が位置するようになる。

前記領域のうち互いが隣接する領域の間の研磨材層の配列は、図９及び図１１のように領域内の研磨材層とブランク部を切削チップの厚さ方向に移動させるか、または図１０及び図１２のように前記領域を隣接領域に対して切削チップの厚さ方向に移動させることにより達成させることができる。

本発明の好ましい切削工具の一例を図１３に示している。

図１３に示したように、切削工具１０００は、金属ボディ２に本発明の切削チップが複数結合され構成される。

前記切削チップのうち互いが隣接する切削チップ１００ａ及び１００ｂの研磨材の配列は、被削材の切削時先行する切削チップ１００ａの厚いブランク部１１０ｂに後行する切削チップ１００ｂの薄いブランク部１１０ａが位置するようになる。

前記の切削工具を使用して被削材を切削する場合には切削方向に先行する切削チップ１００ａと後行する切削チップ１００ｂが互いに交代で金属ボディ２に接合されているために、被削材の切削作業時先行する切削チップ１００ａの厚いブランク部１１０ｂが通る被削材の部位に後行する切削チップ１００ｂの薄いブランク部１１０ａが通るようになる。

従って、切削工具全体的にみると厚いブランク部１１０ｂの深刻な磨耗現象を防ぐことができ、寿命性能を増大させることができる。

また、薄いブランク部１１０ａでは磨耗により発生する溝の深さが浅いため、研磨材の保持力が増加するようになり、工具寿命が増加するようになる。

また、被削材の切断時先行する切削チップ１００ａで切断できなかった部分を後行する切削チップ１００ｂを切断できるため、切削性能も増大する。

また、本発明の好ましい切削工具の他の例を図１４に示している。図１４に示したように、切削工具２０００は金属ボディ２に本発明の切削チップが複数結合され構成される。

前記切削チップのうち互いが隣接する切削チップ６００ａ及び６００ｂの研磨材の配列は、被削材の切削時先行する切削チップ６００ａのブランク部６１０ｂに後行する切削チップ６００ｂの非ブランク部６１０ａが位置するようになる。

前記の切削工具２０００を使用して被削材を切削する場合にも前記の切削工具１０００を使用する場合と同じように、切削工具全体的にみると、ブランク部６１０ｂの深刻な磨耗現象を防ぐことができ、寿命性能を増大させることができる。

また、非ブランク部６１０ａでは磨耗により発生する溝の深さが浅いため、研磨材の保持力が増加するようになり、工具寿命が増加するようになる。

また、被削材の切断時先行する切削チップ６００ａで切断できなかった部分を後行する切削チップ６００ｂが切断できるため、切削性能も増大する。

以下、実施例を通し本発明をより具体的に説明する。

本発明より製造されたソーブレード（発明材１）及び従来方法により製造されたソーブレード（従来材１、２）を使用して花崗岩被削材の裁断目的の作業時切削性能と寿命性能を調査し、その結果を下記の表１に示した。

また、前記切削チップに対する磨耗形状を観察した。

ここで、発明材（１）は研磨材としてダイアモンド粒子を使用し、長さ（Ｌ）４０ｍｍ、厚さ（Ｔ）３．２ｍｍ、幅（Ｗ）１０．０ｍｍ、直径（Ｒ）１６８ｍｍであり、平均集中度が０．８Ｃｏｎｃ．である切削チップで、研磨材はダイアモンド粒子を使用し、粒子の種類は米国Ｄ．Ｉ．社のＭＢＳ−９５５、粒子の大きさがＵＳ４０／５０ｍｅｓｈでダイアモンドの平均粒径が４００μｍである。

本実施例の発明材（１）に対する切削チップの形状は図１５の（ａ）に示している。

発明材（１）は、ダイアモンド粒子が総６つの切削方向に水平な例に配列され、薄いブランク部は切削チップの側面部に０．１ｍｍ間隔で連続で２つが配列され、中間部に厚いブランク部は厚いブランク部の厚さとダイアモンドの平均粒子との比が１．０で、厚いブランク部の厚さが０．４ｍｍで、薄いブランク部と厚いブランク部の比は４である。

従来材（１）は、発明材（１）のように長さ（Ｌ）４０ｍｍ、厚さ（Ｔ）３．２ｍｍ、幅（Ｗ）１０．０ｍｍ、直径（Ｒ）１６８ｍｍで、平均集中度が０．８Ｃｏｎｃ．である切削チップでダイアモンド粒子が不規則に切削チップ全体にわたって分布している。

粒子の種類と粒子の大きさも発明材（１）と同じものを使用した。

従来材（２）も従来材（１）と同じ形状の切削チップで平均集中度と粒子の種類も同じである。ダイアモンド粒子が総６つの列を成し配列されるが、全て等間隔に配列される。そのため、全てのブランク部は０．１６ｍｍである。

このとき、使用した機械はペドリニ（ＰＥＤＲＩＮＩ）（社）のブリッジソーイングマシーン（ｂｒｉｄｇｅ
ｓａｗｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ）で切削工具の大きさは１４インチ、回転数は１８００ｒｐｍであった。切削速度は分当り３Ｍにした。

総作業量は切入３０ｍｍ、切断長さ２８８mであった。

発明材（１）、従来材（１）及び従来材（２）の金属粉末（結合剤）としては、全て同じ組成を有するコバルト、鉄と銅の混合粉末を使用した。

下記表１の切削指数は１ｍ^２の被削材を切断するときに必要な電力量（ｋＷｈ）で小さい値のほど切削性能がいいもので、寿命指数は切断チップが１ｍｍ磨耗するときの作業量（ｍ^２）で値が大きいほど寿命性能がいいものである。

前記表１に示したように、本発明によりダイアモンド粒子が列に配列されて薄いブランク部と厚いブランク部に分かれて配列された発明材（１）の場合が、ダイアモンド粒子が無秩序に分布した従来材（１）及びダイアモンドが列を成し配列されるが、切削チップの厚さ方向に等間隔で配列された従来材（２）に比べ、優れた寿命性能及び優れた切削性能を示していることが分かる。

さらに、発明材（１）は切削チップの側面の角部が磨耗されず、長方形の形を成しているが、従来材（１）及び従来材（２）の場合には曲面を成している磨耗形状が表れた。

本実施例は、本発明においてダイアモンド層（切削面上での列）の総数、薄いブランク部の数、厚さ及びダイアモンド粒径との比、厚いブランク部の数、厚さ及びダイアモンド粒径との比と厚いブランク部の厚さと薄いブランク部の厚さ比を下記表２のように変化させ、図１５の（ｂ）―（ｆ）のような形状を有する切削チップを製造した後、これら切削チップに対して切削性能及び寿命性能を観察し、その結果を下記表３に示した。

下記表２の試片（１）及び試片（２）の形状は図１５の（ｂ）に、試片（３）、試片（４）及び試片（５）の形状は図１５の（ｃ）に、試片（６）及び試片（７）の形状は図１５の（ｄ）に、試片（８）は図１５の（ｅ）に、試片（９）の形状は図１５の（ｆ）に示した。

下記表３の試片の切削性能と寿命性能はダイアモンド粒子がランダムに分布された切削チップである従来材の値を１００とした場合、これに対する比較値として示しているもので、このとき従来材の切削性能は３１５ｃｍ^２／ｍｉｎで、寿命性能は１８．９ｍ^２／ｍｍである。

本実施例に使用されたソーとしては、大きな花崗岩原石を板材として加工する８２インチ大型ソーブレードを使用し、機械は５０馬力、周速は３５ｍ／ｓｅｃ、切入は７ｍｍを基準に作業時切削工具の状態によって調節した。また、被削材は硬度基準がｃｌａｓｓ３の花崗岩である。

切削チップの大きさは長さが３０ｍｍ、厚さが８．５ｍｍ、高さが１３．２ｍｍであり、金属粉末（結合剤）としては全て同じ組成を有するコバルトと鉄、ニッケル、銅の混合粉末を使用した。

切削チップの集中度は０．９Ｃｏｎｃ．で、ダイアモンド粒子の種類はＤ．Ｉ．社のＭＢＳ−９６０Ｔｉ２を使用し、粒度は平均粒径が４００μｍのＵＳ４０／５０メッシュ（ｍｅｓｈ）を使用した。

下記表２の試片は全て本発明に附合するもので、ダイアモンド粒子が列に配列されており、薄いブランク部と厚いブランク部を含んでいる。

前記表３に示したように、本発明に附合する試片（１―９）は従来材に比べて切削性能と寿命性能が改善されたことが分かる。

試片（１）と（２）を比べると、試片（１）が試片（２）より厚いブランク部が大きいため、切削性能では多少有利であるが、寿命性能では多少落ちることが分かる。

また、試片（３）、試片（４）、試片（５）は研磨材層が試片（１）、試片（２）より多いため切削性能は落ちるが、寿命性能は増加する傾向をみせており、試片（４）と試片（５）を比べると、試片（５）のブランク部間の厚さ比が試片（４）のものに比べて小さいため試片（５）は試片（４）に比べて切削性能と寿命性能が落ちることが分かる。

試片（６）、試片（７）、試片（８）は研磨材層が１４層で多いため切削性能は相対的に増加量が少ないが、寿命性能は大きく増加することが分かる。

試片（６）と試片（７）を比べると、試片（７）はその厚いブランク部の厚さが狭いため、試片（６）に比べて寿命性能では多少有利であるが、切削性能では多少落ちることが分かる。

試片（８）と試片（９）には１４層のダイアモンド層が配列されているが、試片（８）は切削チップの側面に薄いブランク部が連続で３つあり、試片（９）は連続で４つが配列された。

寿命性能では従来材より優れているが、外側面部の薄いブランク部の数が増加するほど切削性能が落ち、試片（９）のように側面に薄いブランク部が連続的に４つ突出するとき、切削性能の急激な低下が生じる。

前記のように、本発明ではダイアモンド粒径と厚いブランク部の厚さとの比は０．７５倍以上２倍未満が好ましく、厚いブランク部の厚さと薄いブランク部の厚さとの比は１．５倍以上が好ましく、薄いブランク部が連続的に４つ以上配列されないことが好ましいことが分かる。

厚いブランク部と薄いブランク部を有する切削チップと厚いブランク部と非ブランク部を有する切削チップを金属ボディの外周面に交代で溶接した２４インチソーブレード（試片１０及び１１）を用意した。

試片１０は本発明に附合する切削チップにおいて、厚いブランク部と薄いブランク部を有する１つの形態の切削チップのみで構成された切削工具である。

試片１１は本発明に附合する切削チップにおいて、２つの形態の切削チップを交代で溶接し構成された切削工具で、全ての切削チップは厚いブランク部と非ブランク部で構成されるが、先行する切削チップの厚いブランク部に後行する切削チップの非ブランク部が位置するように切削チップを構成した。

試片１０に使用された切削チップの断面を図１６の（ａ）に示しており、試片１１に使用された先行する切削チップと後行する切削チップの断面を図１６の（ｂ）に示しており、図１６の（ｂ）では符号７００ａは先行する切削チップの断面で、７００ｂは後行する切削チップの断面である。

下記表４と表５は、夫々試片１０と試片１１のダイアモンド層（切削面上での列）の総数、薄いブランク部の数、厚さ及びダイアモンド粒径との比、厚いブランク部の数、厚さ及びダイアモンド粒径との比と厚いブランク部の厚さと薄いブランク部の厚さ比を示した。

切削チップの大きさは長さが３５ｍｍ、厚さが４．８ｍｍ、高さが１０ｍｍで、金属粉末（結合剤）としては全て同じ組成を有するコバルトと鉄、ニッケル、銅の混合粉末を使用した。

切削チップの集中度は０．９Ｃｏｎｃ．で、ダイアモンド粒子の種類はＤ．Ｉ．社のＭＢＳ−９７０Ｔｉ２を使用し、粒度は平均粒径が４００μｍのＵＳ４０／５０メッシュ（ｍｅｓｈ）を使用した。

前記切削工具（試片１０及び１１）を使用し、機械馬力は２０馬力、周速は４５ｍ／ｓ、切入７ｃｍの条件で切削し切削性能と寿命性能を調査し、被削材としては圧縮硬度が３２０ｋｇｆ／ｃｍ^２のコンクリートを使用した。

下記表６は試片１０と試片１１の切削性能と寿命性能はダイアモンド粒子がランダムに分布された切削チップである従来材の値を１００としたとき、これに対する比較値として示したもので、このとき従来材の切削性能は７００ｃｍ^２／ｍｉｎで、寿命性能は５ｍ／ｍｍである。

前記表６に示したように、本発明に附合する試片１０と試片１１は従来材に比べて切削性能と寿命性能が改善されたことが分かる。

試片（１０）と（１１）を比べると、試片（１０）の場合には切削チップの溝が深くなるため、研磨材の相対的な突出が高くなり切削性能がさらに改善される。

一方、試片（１１）の場合には後行する切削チップの非ブランク部が先行する切削チップの厚いブランク部部分を通るようになり、先行する非ブランク部が後行する厚いブランク部に位置するようになるため、溝が相対的に浅くなって寿命がさらに増加する。

前記のように、本発明によると優れた切削性能及び優れた寿命性能を有する切削チップ及び切削工具を提供することができる。

ダイアモンド粒子が無秩序に分布された切削チップを具備したダイアモンド工具の一例図である。 ダイアモンド粒子が規則的に分布された切削チップの一例図であり、（ａ）は切削チップの概略図、（ｂ）は切削チップの切削中に切削チップをＡ―Ａ線に沿って切断してみた断面図である。 本発明に附合する切削チップの一例を示す概略図であり、（ａ）は切削面の概略図、（ｂ）は切削作業中に切削チップをＢ―Ｂ線に沿って切断してみた断面図である。 ブランク部の間隔が同じである従来の切削チップを利用した被削材の切削作業中に切削チップを前からみた断面図である。 本発明に附合する切削チップを利用した被削材の切削作業中に切削チップを前からみた断面図である。 本発明に附合する他の切削チップを利用した被削材の切削作業中に切削チップを前からみた断面図である。 本発明に附合するさらに他の切削チップを利用した被削材の切削作業中に切削チップを前からみた断面図である。 本発明に附合する切削チップの他の例を示す概略図であり、（ａ）は切削面の概略図、（ｂ）は切削作業中に切削チップをＣ−Ｃ線に沿って切断してみた断面図である。 本発明に附合する切削チップのさらに他の例を示す概略図である。 本発明に附合する切削チップのさらに他の例を示す概略図である。 本発明に附合する切削チップのさらに他の例を示す概略図である。 本発明に附合する切削チップのさらに他の例を示す概略図である。 本発明に附合する切削工具の好ましい一例を示す概略図である。 本発明に附合する切削工具の好ましい他の例を示す概略図である。 本発明に附合する切削チップを使用し切削作業中切削チップを前からみた断面図である。 本発明に附合する切削工具の切削チップを前からみた断面図である。

Claims (21)

1. 線状に配列される複数の研磨材を含む研磨材の列が切削チップの幅方向に積層され設けられらた研磨材層を切削方向と垂直な方向に複数含み、
   前記研磨材層の間には研磨材が配列されていないブランク部が存在し、前記ブランク部は相対的に厚さが厚いブランク部及び相対的に厚さが薄いブランク部を含み、前記厚いブランク部の厚さは、研磨材の平均粒径の０．７５倍以上、２倍以下であり、前記薄いブランク部と厚いブランク部の厚さ比は１．５倍以上であることを特徴とする切削工具用切削チップ。
2. 前記厚いブランク部の間には、薄いブランク部が位置することを特徴とする請求項１に記載の切削工具用切削チップ。
3. 前記薄いブランク部と前記厚いブランク部が交代で配列されることを特徴とする請求項２に記載の切削工具用切削チップ。
4. 厚いブランク部の間に位置する薄いブランク部が４つ未満であることを特徴とする請求項２に記載の切削工具用切削チップ。
5. 研磨材層は、少なくとも２層以上が同じ集中度を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の切削工具用切削チップ。
6. 切削チップの側面部に位置する研磨材層の集中度が切削チップの内部に位置する研磨材層の集中度より大きいことを特徴とする請求項５に記載の切削工具用切削チップ。
7. 薄いブランク部と厚いブランク部は夫々厚さが異なる２つ以上の種類を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の切削工具用切削チップ。
8. 前記厚いブランク部において、相対的に厚さが最も薄いブランク部の厚さと前記薄いブランク部のうち相対的に厚さが最も厚いブランク部の厚さ比は１．５倍以上であることを特徴とする請求項７に記載の切削工具用切削チップ。
9. 研磨材層は、少なくとも２層以上が同じ集中度を有することを特徴とする請求項８に記載の切削工具用切削チップ。
10. ２つ以上の領域を含み、
    前記領域の夫々は、線状に配列される複数の研磨材を含む研磨材の列が切削チップの幅方向に積層され設けられた研磨材層を切削方向と垂直な方向に複数含み、
    前記研磨材層の間には研磨材が配列されていないか、または研磨材の列の研磨材集中度の０％超７０%以下の集中度で研磨材が配列されているブランク部が存在し、
    前記ブランク部は、相対的に厚さが厚いブランク部及び相対的に厚さが薄いブランク部を含み、前記厚いブランク部の厚さは、研磨材の平均粒径の０．７５倍以上、２倍以下であり、前記薄いブランク部と厚いブランク部の厚さ比は１．５倍以上であり、
    前記２つ以上の領域間における研磨材層の配列の全部又は一部は、切削方向に沿って一方の領域の厚いブランク部の次に他方の領域の薄いブランク部が位置するように行われることを特徴とする切削工具用切削チップ。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の切削工具用切削チップを具備した切削工具。
12. 線状に配列される複数の研磨材を含む研磨材の列が、切削チップの幅方向に積層され設けられた研磨材層を切削方向と垂直な方向に複数含み、前記研磨材層の間には研磨材が配列されていないか、または研磨材の列の研磨材集中度の０％超７０%以下の集中度で研磨材が配列されているブランク部と研磨材層が互いに接するか、または重なっている非ブランク部が存在し、前記ブランク部は厚さが異なる２つ以上の種類を有し、厚いブランク部の厚さは、研磨材の平均粒径の０．７５倍以上、２倍以下であることを特徴とする切削工具用切削チップ。
13. 前記ブランク部の間には非ブランク部が位置することを特徴とする請求項１２に記載の切削工具用切削チップ。
14. 前記非ブランク部と前記ブランク部が交代で配列されることを特徴とする請求項１３に記載の切削工具用切削チップ。
15. 前記ブランク部の間に位置する非ブランク部が４つ未満であることを特徴とする請求項１３に記載の切削工具用切削チップ。
16. 研磨材層は、少なくとも２層以上が同じ集中度を有することを特徴とする請求項１２から請求項１５のいずれか一項に記載の切削工具用切削チップ。
17. 切削チップの側面部に位置する研磨材層の集中度が切削チップの内部に位置する研磨材層の集中度より大きいことを特徴とする請求項１６に記載の切削工具用切削チップ。
18. ２つ以上の領域を含み、
    前記領域の夫々は線状に配列される複数の研磨材を含む研磨材の列が切削チップの幅方向に積層され設けられた研磨材層を切削方向と垂直な方向に複数含み、
    前記研磨材層の間には研磨材が配列されていないか、または研磨材の列の研磨材集中度の０％超７０%以下の集中度で研磨材が配列されているブランク部と研磨材層が互いに接するか、または重なっている非ブランク部が存在し、
    前記２つ以上の領域間における研磨材層の配列の全部又は一部は、切削方向に沿って一方の領域のブランク部の次に他方の領域の非ブランク部が位置するように行われることを特徴とする切削工具用切削チップ。
19. 請求項１２から請求項１５のいずれか一項に記載の切削工具用切削チップを具備した切削工具。
20. 研磨材が分布している複数の切削チップとこれら切削チップが固定されている金属ボディを含んで構成される切削工具において、
    前記切削チップが請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の切削工具用切削チップであり、前記複数の切削チップ間における研磨材層の配列の全部又は一部は、切削方向に沿って一方の領域の厚いブランク部の次に他方の領域の薄いブランク部が位置するように行われることを特徴とする切削工具。
21. 研磨材が分布している複数の切削チップとこれら切削チップが固定されている金属ボディを含んで構成される切削工具において、
    前記切削チップが請求項１２から請求項１５のいずれか一項に記載の切削工具用切削チップであり、
    前記複数の切削チップ間における研磨材層の配列の全部又は一部は、切削方向に沿って一方の領域のブランク部の次に他方の領域の非ブランク部が位置するように行われることを特徴とする切削工具。

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