JPH10202533A

JPH10202533A - ダイヤモンド切断砥石

Info

Publication number: JPH10202533A
Application number: JP885397A
Authority: JP
Inventors: Masanori Matsukawa; 正範松川
Original assignee: Noritake Co Ltd; Noritake Diamond Industries Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd; Noritake Diamond Industries Co Ltd
Priority date: 1997-01-21
Filing date: 1997-01-21
Publication date: 1998-08-04

Abstract

(57)【要約】【課題】砥材粒子の保持力を弱くして破砕あるいは磨
滅した砥材粒子の脱落を促進させることで、抵抗となる
破砕・磨滅した砥材粒子を少なくし、切れ刃となる新し
い完全な砥材粒子の数を増進することによって、良好な
切れ味が持続できるようにすること。【解決手段】砥材粒子の周辺を焼結可能な結合剤によ
って保持形成されるダイヤモンド切断砥石において、結
合剤を低強度として砥材粒子の周りを被覆し、更にこの
低強度の結合剤の外周を高強度の結合剤によって保持す
ることによって、砥材粒子周りの強度を小さくさせてお
き、切断過程で生じる破砕及び磨滅した砥材粒子を積極
的に脱落させるようにすることで、切断に対して抵抗と
してしか作用しない破砕及び磨滅した砥材粒子による切
断抵抗を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、結合剤粉末とダイ
ヤモンド砥材粒子を混合して焼結することによってダイ
ヤモンドホイールを形成したダイヤモンド切断砥石に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ダイヤモンド切断砥石は、鉄やステンレ
ス等の円盤状の基板の外周縁にダイヤモンドセグメント
チップを固着したものがその基本的な構成であり、たと
えばポータブル電動工具に取り付けられてコンクリート
や石材等の切断に使用される。このようなダイヤモンド
切断砥石においては、裸の砥材粒子と単一の結合剤によ
って構成されたもので、結合剤によって砥材粒子を被覆
して焼結させるものであり、砥材粒子を結合剤で被覆す
るための様々な方法が従来から知られている。たとえ
ば、特公昭３９−９１５０号公報には、研摩材成形品の
製法において、研摩材に金属結合剤を被覆し球状のペレ
ットを形成し、これに圧力や熱を加えて所望の物品の形
状に集合的に成形することが記載されている。

【０００３】また、特関昭５５−６５０７５号公報は、
砥材粒子を厚さ１０〜３０ｕｍのチタニウムの第１層と
厚さ１０〜２００ミクロンの銅あるいは銀、ニッケル、
タングステンなどの第２層により被覆するメタルボンド
ダイヤモンド砥石の製造方法を開示している。

【０００４】更に、砥材粒子に２層以上の金属被膜を被
覆した複合砥材粒子を焼結して作成し、最外層の被膜の
融点が内層の融点よりも低融点としたメタルボンド砥石
の製造方法が特開昭６２−５７８７１号公報に記載され
ている。

【０００５】これらの他にも、特開昭６２−５７８７２
号公報は、砥材粒子の周囲に複数の層が形成されている
メタルボンド砥石であって、複数層の最内層は他層に比
して高融点とし、複数層の最外層は他層に比して低融点
にした構成を開示している。また、特開昭４８−１５９
９６号公報には、焼結金属内に埋設した研摩粒を有する
研削工具において、焼結金属は研摩相粒を直接つつんで
いる粉末焼結金属製封入層と粗粒および封入層により占
有されていない工具内空間に充填された金属結合剤とか
ら構成され、この金属結合剤の様相は粉末焼結金属製封
入層とは物理学的に相違している研削工具が開示されて
いる。

【０００６】更に、米国特許明細書第３８２６６３０号
には、第１層にモリブテンを第２層に鉄または鉄系金属
で被覆したダイヤモンド砥材粒子が記載され、米国特許
明細書第３９２９４３２号には、チタンで被覆したダイ
ヤモンド砥材粒子が開示されている。

【０００７】そして更に、特開昭６３−５４４８８号公
報には、砥材粒子を核としこの砥材粒子の回りに焼結可
能な粉体を付着造粒した切断砥石用の造粒砥材であっ
て、砥材粒子が砥材の保持に適する高強度の造粒結合剤
によって被覆され、さらにこの造粒結合剤の周辺を、造
粒結合剤より低硬度のマトリックス結合剤によって画定
された２重構造の結合剤組織をもつ構成としたものが開
示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】これらの公報に記載の
ダイヤモンドホイールを形成する切断用の砥石は、要す
るに、砥材粒子の寿命を長くすることをその基本的な課
題として、いずれも砥材粒子付近の結合剤を高強度とす
ることで砥材粒子に対する保持力を増強することによっ
て、砥材粒子の脱落を抑制しようとしたものである。

【０００９】ところが、砥材粒子は最初の段階では完全
な形状をしており、また結合剤レベルより突出している
ために有効な切れ刃であるが、使用しているうちに切断
時の被削材との衝撃で破砕または磨滅されると共に、結
合剤レベルからの突出量はなくなる。

【００１０】このように破砕または磨滅された砥材粒子
は、切れ刃としての機能は既に消滅していて、逆に切断
の際の抵抗となって作用する。そして、このまま継続し
て使用すると、大きな振動を伴い切れ味を悪くすると同
時に切断面も不良となってしまう。

【００１１】したがって、重切断の作業には、従来のダ
イヤモンドホイールでは切味が長く続かず、途中で使用
できなくなる状況に陥り、切断砥石を交換する必要があ
り、作業効率の低下も招く。

【００１２】また、一般的に、重切断の作業には摩耗性
の高い強度の低い結合剤を用いることになるが、全体を
強度の低い結合剤でホイールを形成した場合では、強度
不足のために破損等の危険性があり、ダイヤモンドホイ
ールの製造が実質的にできなくなる。

【００１３】本発明において解決すべき課題は、破砕・
磨滅した砥材粒子の保持力を弱くし脱落を促進させるこ
とで、抵抗となる破砕・磨滅した砥材粒子を少なくし、
切れ刃となる新しい完全な砥材粒子の数を増進すること
によって、安定して。良好な切れ味が持続できるように
することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、砥材粒子の周
辺を焼結可能な結合剤によって保持形成するダイヤモン
ド切断砥石において、前記砥材粒子の周りを低強度の結
合剤によって被覆し、更に前記低強度の結合剤によって
被覆された前記砥材粒子を高強度の結合剤によって保持
してなることを特徴とするこのような構成において、低
強度の結合剤の肉厚を砥材粒子の径の１０〜３５％とす
ることができ、また低強度の結合剤の強度を高強度の結
合剤の８５〜６５％としてもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】砥材粒子の周りを低強度の結合剤
によって被覆して破砕または磨滅した砥材粒子の脱落を
促進することで、切断の際の抵抗となる破砕または磨滅
した砥材粒子を減少させて自生作用を促進させる。これ
により、重切断においても切味の良い切断が可能とな
る。また、低強度の結合剤によって被覆した砥材粒子を
高強度の結合剤によって固定することで、安全なダイヤ
モンドホイールを提供することができる。

【００１６】砥材粒子の周りに被覆された低強度の結合
剤は、切断時に発生する切粉によって磨耗されやすいた
めに、砥材粒子の埋め込み量を低くできるので、砥材粒
子を脱落しやすくする。また、低強度の結合剤には切断
時の衝撃で微小なクラックが発生するために、砥材粒子
の保持力をより低くでき、破砕あるいは磨滅した砥材粒
子を脱落しやすくする。

【００１７】

【実施例】図１は電動工具で使用する石材乾式切断用の
ダイヤモンドカッターの例を示すものであり、金属製の
円盤状の基板１の外周に沿ってダイヤモンドセグメント
チップ２を固着している。このダイヤモンドカッターの
諸元及び砥材粒子と結合剤の仕様は次のとおりである。

【００１８】（１）寸法：１０５Ｄ×２．０Ｔ×２０Ｈ×３２Ｌ×６．５Ｘ×８Ｎ
×１．４Ｅここで、Ｄ：外径，Ｔ：ホイールの厚さ，Ｈ：穴径，
Ｌ：砥粒層の厚さ，Ｘ：砥粒層の深さ，Ｅ：取付け部の
厚さとする。

【００１９】（２）砥材：人造ダイヤ、粒度：＃４０／５０、集中度：２０（３）結合剤：２重構造軟質部：Ｃｕ−Ｓｎ−Ｎｉ−Ｃｏ−Ｗ−Ｃ（Ｗ量：５０
％）硬質部：Ｃｕ−Ｓｎ−Ｎｉ−Ｃｏ−Ｗ（Ｗ量；３０％）図２は耐火れんが研用のメタルボンドダイヤモンドホイ
ールの例であり、同様に基板３の外周に沿ってダイヤモ
ンドセグメントチップ４を固着している。このダイヤモ
ンドホイールの諸元及び砥材と結合剤の仕様は次のとお
りである。

【００２０】（１）寸法：４５０Ｄ×２５Ｔ×４０Ｈ×４０Ｌ×６．５Ｘ×３３Ｎ
×１０Ｅ（２）砥材：人造ダイヤ、粒度：＃４０／５０、集中度：３０（３）結合剤：２重構造軟質部：ＣｏにＣを添加（Ｃ量：５％）硬質部：Ｃｏ図３は焼入れ鋼溝入れ用のＣＢＮレジノイドボンドホイ
ールの例であり、円盤状の基板５の外周に沿ってダイヤ
モンドチップ６を固着している。このレジノイドボンド
ホイールの諸元及び砥材と結合剤の仕様は次のとおりで
ある。

【００２１】（１）寸法：２００Ｄ×１．８Ｔ×３０．５Ｈ×５Ｘ×１．５Ｅ（２）砥材：ＣＢＮ、粒度：＃１００／１２０、集中度：７５（３）結合剤：２重構造軟質部：レジンボンドにＣｕを添加（Ｃｕ量：２５％）硬質部：レジンボンド図４はガラス研削用のビトリファイドボンドダイヤモン
ドホイールの例であり、基板７の外周縁を軸線方向に屈
曲させた部分の端面に沿ってダイヤモンドセグメントチ
ップ８を固着している。このビトリファイドボンドダイ
ヤモンドホイールの諸元及び砥材と結合剤の仕様は次の
とおりである。

【００２２】（１）寸法：４００Ｄ×４０Ｔ×１２０Ｈ×３７Ｌ×５Ｘ×２８Ｎ（２）砥材：人造ダイヤ、粒度：＃２００／２３０、集中度：３５（３）結合剤：２重構造：軟質部：ビトボンドにＣを添加（Ｃ量：５％）硬質部：ビトボンド以上の各例において、結合剤を２重構造とする代わり
に、３重構造またはそれ以上の多層構造にすることも可
能である。

【００２３】また、結合剤の強度を低くするためには、
Ｗ、Ｃ、ＣｕやＧＣ等のフィラーを添加させる方法、高
温の結合剤を使用する方法や微小気孔をもった結合剤を
使用する方法等のように、周囲の結合剤に合わせて選択
することができる。

【００２４】図５は本発明のダイヤモンド切断砥石にお
ける砥材粒子Ａと低強度結合剤Ｂ及び高強度結合剤Ｃの
関係示す模式図であり、砥材粒子Ａはその表面を低強度
結合剤Ｂによって被覆され、この被覆されたものが高強
度結合剤Ｃによって保持されている。

【００２５】図５の状態では砥材粒子Ａは完全砥粒の形
態をとっているが、切断過程によって、図６の（ａ）に
示すように表面が磨滅した磨滅砥粒となったり、同図の
（ｂ）に示すように磨滅した磨滅砥粒となったりする。
そして、いずれの過程を踏むものにおいても、最終的に
は低強度結合剤Ｂの層に微小なクラックが発生した後、
同図（ｃ）に示すように砥材粒子Ａが高強度結合剤Ｃに
よる拘束を解かれて脱落する。

【００２６】図１に示したダイヤモンドカッターについ
て、従来のものと比較した試験を行った。表１において
試験Ｎｏ．１のものが図１で説明したものに対応し、Ｎ
ｏ．２は結合剤を単一構造としてＮｏ．１の硬質部のみ
を持つ組成としたもの、Ｎｏ．３は結合剤を同様に単一
構造とすると共にＮｏ．１の軟質部のみを持つ組成とし
たものである。なお、試験条件は表２に示すものとし
た。

【００２７】

【表１】

【表２】図７は以上の条件で行った試験により得られた切味と切
断長さの関係を測定した結果である。

【００２８】この測定結果から判るように、本発明品
（Ｎｏ．１）では切断長さが３０ｍまで達しても切味が
安定して良好に切断することが可能であった。これに対
し、比較品（Ｎｏ．２）では、切断長さが１０ｍを越え
たときから切断速度が次第に低下していって切味が悪く
なり、切断長さが３０ｍの手前でテスト中止となった。
また、比較品（Ｎｏ．３）については、１カットでダイ
ヤモンドチッブが破損してしまい。テスト中止となっ
た。

【００２９】図８はＮｏ．１及びＮｏ．２のカッターに
ついて、試験後の直径摩耗量を測定した結果を示すグラ
フであり、本発明を適用したＮｏ．１では適正な摩耗量
であり、自生作用が順調に行われるのに対し、従来品の
Ｎｏ．２は表面の砥粒が摩耗・破砕した分だけしか摩耗
しておらず、自生作用が行われていないことが判る。図
９はＮｏ．１及びＮｏ．２のカッターについて試験後の
砥材粒子の形態を観察した結果を示すグラフであり、Ｎ
ｏ．１のものについては切断長さが３０ｍ及びＮｏ．２
では３０ｍ弱の切断長さを経たものである。

【００３０】このグラフから明らかなように、本発明に
よるＮｏ．１のカッターでは砥材粒子の脱落，破砕・磨
滅及び完全のそれぞれの比率がほぼ理想的な値に維持さ
れている。これに対し、Ｎｏ．２のカッターでは脱落及
び完全に比べると破砕・磨滅の比率が格段に大きく、切
断途中で破砕・磨滅した砥材粒子がそのまま残存して切
れ味を悪化させる原因となっていることが判る。

【００３１】図１０は前記の試験と同様の条件下で、低
強度結合剤の肉厚の変化による砥材粒子の形態の関係を
調べた試験結果を示すグラフである。この試験において
は、砥材粒子の径に対する低強度結合剤厚みの比率
（％）とは（１−砥材粒子径／被覆された砥材粒子径）
×１００として表されるものである。

【００３２】このグラフからも明らかなように、低強度
の結合剤を大きくすると脱落砥材粒子が増加する傾向に
あることが判る。そして、切断中に脱落していく砥材粒
子の比率は２５〜５０％の範囲にあることが望ましいこ
とから、低強度結合剤の厚みの比率は１０〜３５％とす
ることが有効であることが判る。

【００３３】更に、図１１は高強度結合剤についてはそ
の強度を或る一定のものとし、低強度の結合剤について
のみその強度を変化させて試験した結果であって、結合
剤の強度がどのように砥粒形態に変化するかを調べたも
のである。

【００３４】このグラフからは、低強度の結合剤の強度
が低いほど脱落砥材粒子が増えることが判る。そして、
同様に切断中に脱落していく砥材粒子の比率は２５〜５
０％の範囲であることが望ましいので、低強度結合剤の
強度は高強度の結合剤のそれに対して６５〜８５％とす
ることが有効であることが判る。

【００３５】

【発明の効果】本発明では、破砕または磨滅した砥材粒
子の脱落を促進するので、これらの破砕及び磨滅して切
断に際しては抵抗としてしか作用しなくなる砥材粒子に
よる障害を無くすことができ、安定して低い切断抵抗で
の切断が可能となり、砥材粒子層を最後まで使用できる
ので、ダイヤモンドホイールの寿命の向上が図られる。
また、砥材粒子が脱落した部分はチップポケットとなる
ので、空冷効果や切粉排出効果がよくなり、切味が更に
向上する更に、マトリックスに高強度結合剤を使用でき
る為、セグメントチップの欠けや欠損等を生じることが
なく、切断砥石の製造及び使用の両面での安全性が増大
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した石材乾式切断用ダイヤモン
ドカッターであって、同図の（ａ）は正面図、同図の
（ｂ）は縦断面図である。

【図２】本発明を適用した耐火レンガ研削用のメタル
ボンドダイヤモンドホイールであって、同図の（ａ）は
部分正面図、同図の（ｂ）は縦断面図である。

【図３】本発明を適用した焼入れ鋼溝入れ用のＣＢＮ
レジノイドボンドホイールであって、同図の（ａ）は正
面図、同図の（ｂ）は縦断面図である。

【図４】本発明を適用したガラス研削用のビトリファ
イドボンドダイヤモンドホイールであって、同図の
（ｂ）は部分正面図、同図の（ｂ）は縦断面図である。

【図５】本発明における砥材粒子と低強度及び高強度
結合剤の関係を示す模式図であって、同図の（ａ）は平
面図、同図の（ｂ）は縦断面図である。

【図６】図５に示した砥材粒子の磨滅及び破砕から脱
落までの過程を示す概略図である。

【図７】従来品との比較を示す測定結果であって、切
断長さを切断速度の関係を示す図である。

【図８】切断後の摩耗量の変化を従来品と比較して示
す図である。

【図９】切断後の砥材粒子の形態を本発明のものと従
来品と比較して示す図である。

【図１０】低強度結合剤の厚みと砥材粒子の形態の関
係を示す図である。

【図１１】結合剤の強度と砥材粒子の形態の関係を示
す図である。

【符号の説明】

Ａ：砥材粒子Ｂ：低強度結合剤Ｃ：高強度結合剤１：基板２：セグメントダイヤモンドチップ３：基板４：セグメントダイヤモンドチップ５：基板６：ダイヤモンドチップ７：基板８：セグメントダイヤモンドチップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】砥材粒子の周辺を焼結可能な結合剤によ
って保持形成するダイヤモンド切断砥石において、前記
砥材粒子の周りを低強度の結合剤によって被覆し、更に
前記低強度の結合剤によって被覆された前記砥材粒子を
高強度の結合剤によって保持してなるダイヤモンド切断
砥石。
【請求項２】前記低強度の結合剤の肉厚が前記砥材粒
子の径の１０〜３５％である請求項１記載のダイヤモン
ド切断砥石。
【請求項３】前記低強度の結合剤の強度が前記高強度
の結合剤の８５〜６５％である請求項１記載のダイヤモ
ンド切断砥石。