JP3377947B2 - 回転切断砥石 - Google Patents
回転切断砥石Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、石材、コンクリー
ト、耐火物などの切断に用いられる回転切断砥石に関す
る。 【０００２】 【従来の技術】従来より、ダイヤモンド系砥粒をメタル
ボンドで固めたセグメントチップを基板の外周に複数個
取り付けた回転切断砥石が、石材、コンクリート、耐火
物などの切断に用いられている。 【０００３】かかる回転切断砥石において、セグメント
チップと基板とを接着させる方法として、レーザー溶
接、電子ビーム溶接がある。このレーザー溶接、電子ビ
ーム溶接を利用できる基板の材料は鉄系材料であり、基
板に接着するセグメントチップの砥粒層のボンドは、Ｃ
ｕ−Ｓｎ系、Ｃｏ系、Ｎｉ系、Ｗ系のメタルボンドであ
る。 【０００４】レーザー溶接、電子ビーム溶接によりセグ
メントチップを直接基板に接着させると、ボンドに含ま
れる低融点のＳｎが溶け出てしまい、その部分にブロー
ホールが生じる。接着面にブローホールがあると、切断
作業中にセグメントチップが剥離することがあり、安全
の面から問題がある。また、ダイヤモンドの部分でレー
ザーが乱反射して溶接が不完全になったり、ダイヤモン
ドが炭化したりする。このような問題を回避するため
に、砥粒層の下に基板材質に類似した組成の下地層を形
成し、この下地層を基板に接着することによりセグメン
トチップを基板に接着する方法が採用されている。 【０００５】このような技術として、例えば、特開昭６
１−２５７７７７号公報には、鉄系粉末を下地層とし
て、ダイヤモンド系砥粒とボンド用金属粉末を使用して
一緒に焼結したセグメントチップを、電子ビーム溶接に
より鉄系の基板に接着する方法が開示されている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】上記のように、基板と
類似した材質の下地層を介在させてレーザー溶接、電子
ビーム溶接によりセグメントチップを基板に接着させる
場合、下地層と砥粒層の組成が大きく異なることがあ
る。そのため、下地層と砥粒層の物性が異なり、とくに
熱膨張係数が異なると、焼結時、冷却時における下地層
と砥粒層の間にそれぞれ膨張率、収縮率の差が生じるこ
とになる。 【０００７】また、焼結後のセグメントチップをレーザ
ー溶接、電子ビーム溶接により基板に接着する際には、
下地層を約２０００℃まで加熱するため、下地層付近の
砥粒層、基板も高温に加熱される。このため、レーザー
溶接、電子ビーム溶接による接着時とその後の冷却時
に、基板、下地層、砥粒層の間に膨張率、収縮率の差が
生じる。 【０００８】これらの膨張率、収縮率の差が生じると、
基板と下地層の境界、下地層と砥粒層の境界に残留応力
が発生する。この残留応力によって、基板と砥粒層の間
にある下地層に曲げ応力が発生する。 【０００９】図８はこの曲げ応力の発生状態を示す図で
あり、回転切断砥石の１個のセグメントチップＳについ
て曲げ応力を模式的に示したものである。一般に基板Ｂ
と下地層Ｈは類似の材質であり、砥粒層Ｄは基板Ｂと下
地層Ｈよりも膨張率、収縮率が大きいので、焼結し冷却
した後の下地層Ｈには、チップ長手方向の中央部で最大
曲げ応力σmax となる三角形状の分布で示す曲げ応力が
発生する。 【００１０】下地層Ｈに発生する曲げ応力は、下地層Ｈ
の中央部に集中し、また下地層Ｈの長さが長いほど曲げ
応力は大きくなる。このため従来は、下地層Ｈに発生す
る曲げ応力が許容値以下となるように、レーザー溶接、
電子ビーム溶接により接着可能なセグメントチップ長さ
に制約があった。 【００１１】たとえば、基板Ｂと下地層Ｈが鉄系で、砥
粒層ＤのボンドがＮｉ，Ｃｏ系の場合、下地層Ｈに発生
する曲げ応力が許容範囲内となるための１個のセグメン
トチップの最大長さは、約５０ｍｍであった。 【００１２】このような問題はセグメントチップと基板
とをレーザー溶接、電子ビーム溶接により接着する場合
に限らず、砥粒層と下地層との間に膨張率、収縮率の差
があれば、同時焼結やろう付けによる接着の場合にも生
じる問題である。 【００１３】本発明において解決すべき課題は、多層構
造のセグメントチップを基板に接着するにあたり、下地
層に発生する曲げ応力を低減させて、曲げ応力に基づく
セグメントチップの長さについての制約を緩和すること
にある。 【００１４】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の回転切断砥石は、セグメントチップまたはリ
ング状セグメントをその下に設けられる下地層と焼結に
より一体成形し、この下地層部分を基板に接着した多層
構造の回転切断砥石であって、前記多層構造のセグメン
トチップの下地層のチップ長手方向の１箇所以上、また
は前記多層構造のリング状セグメントの下地層の複数箇
所に不連続部を形成して前記下地層を複数個に分断した
ことを特徴とする。 【００１５】下地層のチップ長手方向に不連続部を形成
することによって、溶接時あるいは焼結時に下地層に発
生する曲げ応力がチップ長手方向に不連続となる。これ
によって、チップ長手方向の曲げ応力の集中を分散させ
ることができ、分散された応力集中部位での最大曲げ応
力は、不連続部がない場合の最大曲げ応力の５０％程度
以下となる。 【００１６】図７は前記下地層の不連続部を１箇所設け
たときの曲げ応力の発生状態を示す図であり、回転切断
砥石の１個のセグメントチップＳについて曲げ応力を模
式的に示したものである。下地層Ｈに隙間Ｇを設けたこ
とにより、砥粒層Ｄと下地層Ｈを焼結、冷却する際およ
びレーザー溶接によりセグメントチップＳを基板Ｂに接
着する際に、下地層Ｈに発生する曲げ応力の集中を分断
された下地層Ｈ1 とＨ2 のそれぞれの中央部に分散させ
ることができ、分散された応力集中部位での最大曲げ応
力σmax1，σmax2は、隙間Ｇがない場合の最大曲げ応力
σmax （図８参照）の５０％程度以下となる。 【００１７】前記下地層の不連続部は、１箇所に設けた
だけでも最大曲げ応力を５０％程度以下とすることがで
きるので、チップ長さの制約を緩和することができ、不
連続部を２箇所以上に増やせば、チップ長さの制約をさ
らに緩和することができる。チップ長さを長くすること
ができることによって、砥石の製造コストを低減するこ
とができる。 【００１８】不連続部をさらに増やせば、チップ長さの
制約は実質的になくなり、従来はレーザー溶接や電子ビ
ーム溶接による接着では製造が困難であったリムタイプ
の回転切断砥石の製造も可能になる。すなわち、多層構
造のリング状セグメントの下地層のセグメント周方向の
複数箇所に不連続部を形成したリング状セグメントをレ
ーザー溶接または電子ビーム溶接により基板に接着し
て、溶接欠陥のないリムタイプの回転切断砥石を製造す
ることができる。 【００１９】さらに下地層の不連続部に連続するかたち
で、砥粒層の下地層側に切欠部を形成することができ
る。このように砥粒層の下地層側にも切欠部を形成する
ことにより、下地層と砥粒層の膨張率、収縮率の差に基
づく下地層の曲げ応力の発生をより緩和することがで
き、さらに、高温になりやすい部分を効果的に冷却する
ことができるとともに、切断時に切粉の排出を良好にし
て切れ味を向上させる。 【００２０】なお本出願人は、ダイヤモンド切断砥石に
おいて、セグメントチップの基板との接着部略中央に冷
却水供給用の凹部を形成することを特開平７−１５６０
６９号公報で提案しているが、本発明の多層構造のセグ
メントチップの場合も砥粒層の下地層側に切欠部を形成
することにより、切粉の排出を高める効果がある。ただ
し、下地層に不連続部を形成することなく砥粒層の下地
層側に切欠部を形成しただけでは下地層の曲げ応力の低
減効果はほとんど期待できず、下地層に不連続部を形成
したうえで、この下地層の不連続部に連続するかたちで
砥粒層の下地層側に切欠部を形成することにより、下地
層の曲げ応力の発生をより緩和させることができる。 【００２１】下地層に不連続部を形成したときの連続部
の長さ、すなわち隣接する不連続部の間隔は、１０〜２
５ｍｍが好ましい。この間隔が１０ｍｍ未満であると、
不連続部の数が多すぎて下地層の強度が低下し、間隔が
２５ｍｍを超えると下地層の曲げ応力の分散が不十分と
なり、最大曲げ応力の低下が不十分となる。 【００２２】また、不連続部の大きさ、すなわち隣接す
る連続部との隙間は、チップ長手方向に２〜１０ｍｍの
長さとするのが好ましい。この隙間が２ｍｍ未満である
と、溶接時に下地層が一時的に溶融したときに隙間が繋
がって不連続部が形成されなくなってしまい、隙間が１
０ｍｍを超えると、基板との接着力が低下する。 【００２３】下地層の不連続部および砥粒層の切欠部の
形状は、隅部への切粉の残留をなくし、応力集中を緩和
させるために、隅部は丸みを持たせた形状とするのが望
ましい。このような下地層の不連続部および砥粒層の切
欠部は以下のようにして形成することができる。 【００２４】たとえば単層の砥粒層と下地層とからなる
セグメントチップの場合、まず、砥粒層を粉末あるいは
圧粉体のかたちで型に充填し、その上にあらかじめ分割
した下地層を圧粉体のかたちで充填し、不連続部の形状
に対応した形状の突起を下面に形成したパンチを型内に
押し込んで成形することにより、下地層に不連続部を形
成したセグメントチップを製作することができる。下地
層の不連続部に連続するかたちで砥粒層の下地層側に切
欠部を形成する場合は、前記の分割下地層を充填した
後、下地層の不連続部および砥粒層に形成したい切欠部
の形状に対応した形状の突起を下面に形成したパンチを
型内に押し込んで成形することにより、下地層に不連続
部を、砥粒層に切欠部を形成したセグメントチップを製
作することができる。 【００２５】 【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態を示す
切断砥石の正面図、図２は図１の部分拡大図である。 【００２６】本実施形態の切断砥石１０は、ダイヤモン
ド系砥粒とメタルボンドからなる砥粒層１１とＮｉ系の
下地層１２からなるセグメントチップ１３をレーザー溶
接により鉄系の基板１４に接着した切断砥石である。切
断砥石１０の各部の寸法は、基板１４の外径４０５ｍ
ｍ、同厚み２３ｍｍ、セグメントチップ１３の数１２
個、同長さ１００ｍｍ、同高さ１０ｍｍ、同厚み３ｍで
ある。 【００２７】本実施形態の切断砥石１０においては、下
地層１２のチップ長手方向の中央部に隙間１２ａを設
け、かつ、この隙間１２ａに繋がるかたちで砥粒層１１
に切欠部１１ａを設けている。隙間１２ａの幅は約２ｍ
ｍであり、切欠部１１ａの高さは約５ｍｍである。 【００２８】下地層１２に隙間１２ａを設けたことによ
り、砥粒層１１と下地層１２を焼結、冷却する際および
レーザー溶接によりセグメントチップ１３を基板１４に
接着する際に、下地層１２に発生する曲げ応力の集中を
分断された下地層１２ｃと１２ｄのそれぞれの中央部に
分散させることができ、分散された応力集中部位での最
大曲げ応力は、隙間１２ａがない場合の最大曲げ応力の
５０％程度以下となる。 【００２９】隙間１２ａがない場合は、下地層に発生す
る最大曲げ応力が許容値以下となるためにはチップ長さ
を５０ｍｍ以下とせざるを得ないが、隙間１２ａを設け
たことにより、チップ長さの制約が緩和され、本実施形
態のようにチップ長さを１００ｍｍとしても、下地層１
２に発生する最大曲げ応力は許容値以下となる。 【００３０】さらに本実施形態の切断砥石１０において
は、下地層１２の隙間１２ａに繋がる切欠部１１ａを砥
粒層１１の下地層１２側に設けているので、下地層１２
と砥粒層１１の膨張率、収縮率の差に基づく下地層１２
の曲げ応力の発生をより低減することができ、さらに、
冷却水の供給を効率的に行うことができて、切断時に高
温になりやすい部分を効果的に冷却することができると
ともに、切断時に切粉の排出を良好にして切れ味を向上
させる。 【００３１】図３は図２に示すセグメントチップ１３の
製造手順を示す図である。まず、型枠３０と下パンチ３
１からなる型に砥粒層粉末１１ｍを充填する（同図の
（ａ））。その上にあらかじめ分割した下地層１２ｃ，
１２ｄを圧粉体のかたちで充填する（同図の（ｂ））。
つぎに、砥粒層１１に形成したい切欠部１１ａの形状に
対応した形状の突起３２ａを下面に形成した上パンチ３
２を型内に押し込んで成形し（同図の（ｃ））、焼結す
ることにより、下地層１２に隙間１２ａを、砥粒層１１
に切欠部１１ａを形成したセグメントチップ１３を製作
する（同図の（ｄ））。このセグメントチップ１３を基
板１４に溶接して（同図の（ｅ））、図１に示す切断砥
石１０が完成する。 【００３２】なお、上記の実施形態は、下地層１２に１
個の隙間を設けた例であるが、図４に示すように、２個
の隙間１２ａ，１２ｂを設け、下地層１２を３個の下地
層１２ｅ，１２ｆ，１２ｇに分断したかたちとすること
もできる。隙間を２個以上設ける場合は、隙間が１個の
場合よりもチップ長さをさらに長くすることができる。
ここで、図４のセグメントチップ１３のように砥粒層１
１に切欠部を形成しない場合は、図３の製造手順におい
て、上パンチ３２の下面の突起の形状を下地層１２の不
連続部の形状に対応したものとすればよい。また、図５
に示すように、リムタイプの切断砥石２０に適用して、
リング状のセグメント２３を基板２４に溶接により接着
することができる。 【００３３】下地層１２の隙間１２ａおよび砥粒層１１
の切欠部１１ａの形状は、隅部への切粉の残留をなく
し、応力集中を緩和させるために、隅部は丸みを持たせ
た形状とするのが望ましく、図２に示した形状のほか、
図６の（ａ），（ｂ）に例示するような、半円形、楕円
形などを基調とした形状とするのが望ましい。また、乾
式切断の場合は図６の（ｂ）に示すように、隙間１２ａ
および切欠部１１ａを回転方向に対して後方に傾斜させ
ることによって、切粉の排出性をさらに良くすることが
できる。一方、エンジンカッターなどのように機械の出
力が高く、振動が大きいためにチップにかかる衝撃力が
大きい場合は、隙間１２ａおよび切欠部１１ａを傾斜さ
せない方が、チップ強度を高くすることができるので、
図２に示すような形状とするのがよい。 【００３４】 【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏すること
ができる。 【００３５】（１）セグメントチップの下地層のチップ
長手方向に不連続部を形成することによって、溶接時あ
るいは焼結時に下地層に発生する曲げ応力の集中を分散
させて最大曲げ応力を小さくすることができるので、チ
ップ長さの制約を緩和することができ、砥石の製造コス
トを低減することができる。 【００３６】（２）下地層の不連続部に連続するかたち
で、砥粒層の下地層側に切欠部を形成することにより、
下地層の曲げ応力の発生をより緩和することができ、さ
らに、切断時に高温になりやすい部分を効果的に冷却す
ることができる。 【００３７】（３）不連続部をさらに増やすことによ
り、従来はレーザー溶接や電子ビーム溶接による接着で
は製造が困難であったリムタイプの回転切断砥石の製造
も可能になる。
ト、耐火物などの切断に用いられる回転切断砥石に関す
る。 【０００２】 【従来の技術】従来より、ダイヤモンド系砥粒をメタル
ボンドで固めたセグメントチップを基板の外周に複数個
取り付けた回転切断砥石が、石材、コンクリート、耐火
物などの切断に用いられている。 【０００３】かかる回転切断砥石において、セグメント
チップと基板とを接着させる方法として、レーザー溶
接、電子ビーム溶接がある。このレーザー溶接、電子ビ
ーム溶接を利用できる基板の材料は鉄系材料であり、基
板に接着するセグメントチップの砥粒層のボンドは、Ｃ
ｕ−Ｓｎ系、Ｃｏ系、Ｎｉ系、Ｗ系のメタルボンドであ
る。 【０００４】レーザー溶接、電子ビーム溶接によりセグ
メントチップを直接基板に接着させると、ボンドに含ま
れる低融点のＳｎが溶け出てしまい、その部分にブロー
ホールが生じる。接着面にブローホールがあると、切断
作業中にセグメントチップが剥離することがあり、安全
の面から問題がある。また、ダイヤモンドの部分でレー
ザーが乱反射して溶接が不完全になったり、ダイヤモン
ドが炭化したりする。このような問題を回避するため
に、砥粒層の下に基板材質に類似した組成の下地層を形
成し、この下地層を基板に接着することによりセグメン
トチップを基板に接着する方法が採用されている。 【０００５】このような技術として、例えば、特開昭６
１−２５７７７７号公報には、鉄系粉末を下地層とし
て、ダイヤモンド系砥粒とボンド用金属粉末を使用して
一緒に焼結したセグメントチップを、電子ビーム溶接に
より鉄系の基板に接着する方法が開示されている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】上記のように、基板と
類似した材質の下地層を介在させてレーザー溶接、電子
ビーム溶接によりセグメントチップを基板に接着させる
場合、下地層と砥粒層の組成が大きく異なることがあ
る。そのため、下地層と砥粒層の物性が異なり、とくに
熱膨張係数が異なると、焼結時、冷却時における下地層
と砥粒層の間にそれぞれ膨張率、収縮率の差が生じるこ
とになる。 【０００７】また、焼結後のセグメントチップをレーザ
ー溶接、電子ビーム溶接により基板に接着する際には、
下地層を約２０００℃まで加熱するため、下地層付近の
砥粒層、基板も高温に加熱される。このため、レーザー
溶接、電子ビーム溶接による接着時とその後の冷却時
に、基板、下地層、砥粒層の間に膨張率、収縮率の差が
生じる。 【０００８】これらの膨張率、収縮率の差が生じると、
基板と下地層の境界、下地層と砥粒層の境界に残留応力
が発生する。この残留応力によって、基板と砥粒層の間
にある下地層に曲げ応力が発生する。 【０００９】図８はこの曲げ応力の発生状態を示す図で
あり、回転切断砥石の１個のセグメントチップＳについ
て曲げ応力を模式的に示したものである。一般に基板Ｂ
と下地層Ｈは類似の材質であり、砥粒層Ｄは基板Ｂと下
地層Ｈよりも膨張率、収縮率が大きいので、焼結し冷却
した後の下地層Ｈには、チップ長手方向の中央部で最大
曲げ応力σmax となる三角形状の分布で示す曲げ応力が
発生する。 【００１０】下地層Ｈに発生する曲げ応力は、下地層Ｈ
の中央部に集中し、また下地層Ｈの長さが長いほど曲げ
応力は大きくなる。このため従来は、下地層Ｈに発生す
る曲げ応力が許容値以下となるように、レーザー溶接、
電子ビーム溶接により接着可能なセグメントチップ長さ
に制約があった。 【００１１】たとえば、基板Ｂと下地層Ｈが鉄系で、砥
粒層ＤのボンドがＮｉ，Ｃｏ系の場合、下地層Ｈに発生
する曲げ応力が許容範囲内となるための１個のセグメン
トチップの最大長さは、約５０ｍｍであった。 【００１２】このような問題はセグメントチップと基板
とをレーザー溶接、電子ビーム溶接により接着する場合
に限らず、砥粒層と下地層との間に膨張率、収縮率の差
があれば、同時焼結やろう付けによる接着の場合にも生
じる問題である。 【００１３】本発明において解決すべき課題は、多層構
造のセグメントチップを基板に接着するにあたり、下地
層に発生する曲げ応力を低減させて、曲げ応力に基づく
セグメントチップの長さについての制約を緩和すること
にある。 【００１４】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の回転切断砥石は、セグメントチップまたはリ
ング状セグメントをその下に設けられる下地層と焼結に
より一体成形し、この下地層部分を基板に接着した多層
構造の回転切断砥石であって、前記多層構造のセグメン
トチップの下地層のチップ長手方向の１箇所以上、また
は前記多層構造のリング状セグメントの下地層の複数箇
所に不連続部を形成して前記下地層を複数個に分断した
ことを特徴とする。 【００１５】下地層のチップ長手方向に不連続部を形成
することによって、溶接時あるいは焼結時に下地層に発
生する曲げ応力がチップ長手方向に不連続となる。これ
によって、チップ長手方向の曲げ応力の集中を分散させ
ることができ、分散された応力集中部位での最大曲げ応
力は、不連続部がない場合の最大曲げ応力の５０％程度
以下となる。 【００１６】図７は前記下地層の不連続部を１箇所設け
たときの曲げ応力の発生状態を示す図であり、回転切断
砥石の１個のセグメントチップＳについて曲げ応力を模
式的に示したものである。下地層Ｈに隙間Ｇを設けたこ
とにより、砥粒層Ｄと下地層Ｈを焼結、冷却する際およ
びレーザー溶接によりセグメントチップＳを基板Ｂに接
着する際に、下地層Ｈに発生する曲げ応力の集中を分断
された下地層Ｈ1 とＨ2 のそれぞれの中央部に分散させ
ることができ、分散された応力集中部位での最大曲げ応
力σmax1，σmax2は、隙間Ｇがない場合の最大曲げ応力
σmax （図８参照）の５０％程度以下となる。 【００１７】前記下地層の不連続部は、１箇所に設けた
だけでも最大曲げ応力を５０％程度以下とすることがで
きるので、チップ長さの制約を緩和することができ、不
連続部を２箇所以上に増やせば、チップ長さの制約をさ
らに緩和することができる。チップ長さを長くすること
ができることによって、砥石の製造コストを低減するこ
とができる。 【００１８】不連続部をさらに増やせば、チップ長さの
制約は実質的になくなり、従来はレーザー溶接や電子ビ
ーム溶接による接着では製造が困難であったリムタイプ
の回転切断砥石の製造も可能になる。すなわち、多層構
造のリング状セグメントの下地層のセグメント周方向の
複数箇所に不連続部を形成したリング状セグメントをレ
ーザー溶接または電子ビーム溶接により基板に接着し
て、溶接欠陥のないリムタイプの回転切断砥石を製造す
ることができる。 【００１９】さらに下地層の不連続部に連続するかたち
で、砥粒層の下地層側に切欠部を形成することができ
る。このように砥粒層の下地層側にも切欠部を形成する
ことにより、下地層と砥粒層の膨張率、収縮率の差に基
づく下地層の曲げ応力の発生をより緩和することがで
き、さらに、高温になりやすい部分を効果的に冷却する
ことができるとともに、切断時に切粉の排出を良好にし
て切れ味を向上させる。 【００２０】なお本出願人は、ダイヤモンド切断砥石に
おいて、セグメントチップの基板との接着部略中央に冷
却水供給用の凹部を形成することを特開平７−１５６０
６９号公報で提案しているが、本発明の多層構造のセグ
メントチップの場合も砥粒層の下地層側に切欠部を形成
することにより、切粉の排出を高める効果がある。ただ
し、下地層に不連続部を形成することなく砥粒層の下地
層側に切欠部を形成しただけでは下地層の曲げ応力の低
減効果はほとんど期待できず、下地層に不連続部を形成
したうえで、この下地層の不連続部に連続するかたちで
砥粒層の下地層側に切欠部を形成することにより、下地
層の曲げ応力の発生をより緩和させることができる。 【００２１】下地層に不連続部を形成したときの連続部
の長さ、すなわち隣接する不連続部の間隔は、１０〜２
５ｍｍが好ましい。この間隔が１０ｍｍ未満であると、
不連続部の数が多すぎて下地層の強度が低下し、間隔が
２５ｍｍを超えると下地層の曲げ応力の分散が不十分と
なり、最大曲げ応力の低下が不十分となる。 【００２２】また、不連続部の大きさ、すなわち隣接す
る連続部との隙間は、チップ長手方向に２〜１０ｍｍの
長さとするのが好ましい。この隙間が２ｍｍ未満である
と、溶接時に下地層が一時的に溶融したときに隙間が繋
がって不連続部が形成されなくなってしまい、隙間が１
０ｍｍを超えると、基板との接着力が低下する。 【００２３】下地層の不連続部および砥粒層の切欠部の
形状は、隅部への切粉の残留をなくし、応力集中を緩和
させるために、隅部は丸みを持たせた形状とするのが望
ましい。このような下地層の不連続部および砥粒層の切
欠部は以下のようにして形成することができる。 【００２４】たとえば単層の砥粒層と下地層とからなる
セグメントチップの場合、まず、砥粒層を粉末あるいは
圧粉体のかたちで型に充填し、その上にあらかじめ分割
した下地層を圧粉体のかたちで充填し、不連続部の形状
に対応した形状の突起を下面に形成したパンチを型内に
押し込んで成形することにより、下地層に不連続部を形
成したセグメントチップを製作することができる。下地
層の不連続部に連続するかたちで砥粒層の下地層側に切
欠部を形成する場合は、前記の分割下地層を充填した
後、下地層の不連続部および砥粒層に形成したい切欠部
の形状に対応した形状の突起を下面に形成したパンチを
型内に押し込んで成形することにより、下地層に不連続
部を、砥粒層に切欠部を形成したセグメントチップを製
作することができる。 【００２５】 【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態を示す
切断砥石の正面図、図２は図１の部分拡大図である。 【００２６】本実施形態の切断砥石１０は、ダイヤモン
ド系砥粒とメタルボンドからなる砥粒層１１とＮｉ系の
下地層１２からなるセグメントチップ１３をレーザー溶
接により鉄系の基板１４に接着した切断砥石である。切
断砥石１０の各部の寸法は、基板１４の外径４０５ｍ
ｍ、同厚み２３ｍｍ、セグメントチップ１３の数１２
個、同長さ１００ｍｍ、同高さ１０ｍｍ、同厚み３ｍで
ある。 【００２７】本実施形態の切断砥石１０においては、下
地層１２のチップ長手方向の中央部に隙間１２ａを設
け、かつ、この隙間１２ａに繋がるかたちで砥粒層１１
に切欠部１１ａを設けている。隙間１２ａの幅は約２ｍ
ｍであり、切欠部１１ａの高さは約５ｍｍである。 【００２８】下地層１２に隙間１２ａを設けたことによ
り、砥粒層１１と下地層１２を焼結、冷却する際および
レーザー溶接によりセグメントチップ１３を基板１４に
接着する際に、下地層１２に発生する曲げ応力の集中を
分断された下地層１２ｃと１２ｄのそれぞれの中央部に
分散させることができ、分散された応力集中部位での最
大曲げ応力は、隙間１２ａがない場合の最大曲げ応力の
５０％程度以下となる。 【００２９】隙間１２ａがない場合は、下地層に発生す
る最大曲げ応力が許容値以下となるためにはチップ長さ
を５０ｍｍ以下とせざるを得ないが、隙間１２ａを設け
たことにより、チップ長さの制約が緩和され、本実施形
態のようにチップ長さを１００ｍｍとしても、下地層１
２に発生する最大曲げ応力は許容値以下となる。 【００３０】さらに本実施形態の切断砥石１０において
は、下地層１２の隙間１２ａに繋がる切欠部１１ａを砥
粒層１１の下地層１２側に設けているので、下地層１２
と砥粒層１１の膨張率、収縮率の差に基づく下地層１２
の曲げ応力の発生をより低減することができ、さらに、
冷却水の供給を効率的に行うことができて、切断時に高
温になりやすい部分を効果的に冷却することができると
ともに、切断時に切粉の排出を良好にして切れ味を向上
させる。 【００３１】図３は図２に示すセグメントチップ１３の
製造手順を示す図である。まず、型枠３０と下パンチ３
１からなる型に砥粒層粉末１１ｍを充填する（同図の
（ａ））。その上にあらかじめ分割した下地層１２ｃ，
１２ｄを圧粉体のかたちで充填する（同図の（ｂ））。
つぎに、砥粒層１１に形成したい切欠部１１ａの形状に
対応した形状の突起３２ａを下面に形成した上パンチ３
２を型内に押し込んで成形し（同図の（ｃ））、焼結す
ることにより、下地層１２に隙間１２ａを、砥粒層１１
に切欠部１１ａを形成したセグメントチップ１３を製作
する（同図の（ｄ））。このセグメントチップ１３を基
板１４に溶接して（同図の（ｅ））、図１に示す切断砥
石１０が完成する。 【００３２】なお、上記の実施形態は、下地層１２に１
個の隙間を設けた例であるが、図４に示すように、２個
の隙間１２ａ，１２ｂを設け、下地層１２を３個の下地
層１２ｅ，１２ｆ，１２ｇに分断したかたちとすること
もできる。隙間を２個以上設ける場合は、隙間が１個の
場合よりもチップ長さをさらに長くすることができる。
ここで、図４のセグメントチップ１３のように砥粒層１
１に切欠部を形成しない場合は、図３の製造手順におい
て、上パンチ３２の下面の突起の形状を下地層１２の不
連続部の形状に対応したものとすればよい。また、図５
に示すように、リムタイプの切断砥石２０に適用して、
リング状のセグメント２３を基板２４に溶接により接着
することができる。 【００３３】下地層１２の隙間１２ａおよび砥粒層１１
の切欠部１１ａの形状は、隅部への切粉の残留をなく
し、応力集中を緩和させるために、隅部は丸みを持たせ
た形状とするのが望ましく、図２に示した形状のほか、
図６の（ａ），（ｂ）に例示するような、半円形、楕円
形などを基調とした形状とするのが望ましい。また、乾
式切断の場合は図６の（ｂ）に示すように、隙間１２ａ
および切欠部１１ａを回転方向に対して後方に傾斜させ
ることによって、切粉の排出性をさらに良くすることが
できる。一方、エンジンカッターなどのように機械の出
力が高く、振動が大きいためにチップにかかる衝撃力が
大きい場合は、隙間１２ａおよび切欠部１１ａを傾斜さ
せない方が、チップ強度を高くすることができるので、
図２に示すような形状とするのがよい。 【００３４】 【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏すること
ができる。 【００３５】（１）セグメントチップの下地層のチップ
長手方向に不連続部を形成することによって、溶接時あ
るいは焼結時に下地層に発生する曲げ応力の集中を分散
させて最大曲げ応力を小さくすることができるので、チ
ップ長さの制約を緩和することができ、砥石の製造コス
トを低減することができる。 【００３６】（２）下地層の不連続部に連続するかたち
で、砥粒層の下地層側に切欠部を形成することにより、
下地層の曲げ応力の発生をより緩和することができ、さ
らに、切断時に高温になりやすい部分を効果的に冷却す
ることができる。 【００３７】（３）不連続部をさらに増やすことによ
り、従来はレーザー溶接や電子ビーム溶接による接着で
は製造が困難であったリムタイプの回転切断砥石の製造
も可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態を示す切断砥石の正面図で
ある。 【図２】 図１の部分拡大図である。 【図３】 図２に示すセグメントチップの製造手順を示
す図である。 【図４】 本発明の他の実施形態を示す切断砥石の部分
拡大図である。 【図５】 本発明のさらに他の実施形態を示す切断砥石
の正面図である。 【図６】 下地層の不連続部と砥粒層の切欠部の他の形
状例を示す部分拡大図である。 【図７】 本発明の切断砥石における下地層の曲げ応力
の発生状態を示す模式図である。 【図８】 従来の切断砥石における下地層の曲げ応力の
発生状態を示す模式図である。 【符号の説明】 １０ 切断砥石 １１ 砥粒層 １１ａ 切欠部 １１ｍ 砥粒層粉末 １２，１２ｃ〜１２ｇ 下地層 １２ａ，１２ｂ 隙間 １３ セグメントチップ １４ 基板 ２０ 切断砥石 ２３ セグメント ２４ 基板 ３０ 型枠 ３１ 下パンチ ３２ 上パンチ ３２ａ 突起
ある。 【図２】 図１の部分拡大図である。 【図３】 図２に示すセグメントチップの製造手順を示
す図である。 【図４】 本発明の他の実施形態を示す切断砥石の部分
拡大図である。 【図５】 本発明のさらに他の実施形態を示す切断砥石
の正面図である。 【図６】 下地層の不連続部と砥粒層の切欠部の他の形
状例を示す部分拡大図である。 【図７】 本発明の切断砥石における下地層の曲げ応力
の発生状態を示す模式図である。 【図８】 従来の切断砥石における下地層の曲げ応力の
発生状態を示す模式図である。 【符号の説明】 １０ 切断砥石 １１ 砥粒層 １１ａ 切欠部 １１ｍ 砥粒層粉末 １２，１２ｃ〜１２ｇ 下地層 １２ａ，１２ｂ 隙間 １３ セグメントチップ １４ 基板 ２０ 切断砥石 ２３ セグメント ２４ 基板 ３０ 型枠 ３１ 下パンチ ３２ 上パンチ ３２ａ 突起
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭61−270077（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−100309（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B24D 5/12
B24D 3/00
B24D 5/06
B23K 31/00
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 セグメントチップまたはリング状セグメ
ントをその下に設けられる下地層と焼結により一体成形
し、この下地層部分を基板に接着した多層構造の回転切
断砥石であって、前記多層構造のセグメントチップの下
地層のチップ長手方向の１箇所以上、または前記多層構
造のリング状セグメントの下地層の複数箇所に不連続部
を形成して前記下地層を複数個に分断し、前記下地層の
不連続部に連続するかたちで、砥粒層の前記下地層側に
切欠部を形成したことを特徴とする回転切断砥石。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13074798A JP3377947B2 (ja) | 1998-05-13 | 1998-05-13 | 回転切断砥石 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13074798A JP3377947B2 (ja) | 1998-05-13 | 1998-05-13 | 回転切断砥石 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11320421A JPH11320421A (ja) | 1999-11-24 |
| JP3377947B2 true JP3377947B2 (ja) | 2003-02-17 |
Family
ID=15041678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13074798A Expired - Lifetime JP3377947B2 (ja) | 1998-05-13 | 1998-05-13 | 回転切断砥石 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3377947B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7322776B2 (en) * | 2003-05-14 | 2008-01-29 | Diamond Innovations, Inc. | Cutting tool inserts and methods to manufacture |
-
1998
- 1998-05-13 JP JP13074798A patent/JP3377947B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11320421A (ja) | 1999-11-24 |
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