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ダイヤモンド切断砥石のセグメントチップ構造 - ノリタケダイヤ株式会社
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発明の名称 ダイヤモンド切断砥石のセグメントチップ構造
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−58329
公開日 平成10年(1998)3月3日
出願番号 特願平8−222507
出願日 平成8年(1996)8月23日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 久
発明者 峠 直樹 / 田中 文徳
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 台金の外周に超砥粒層からなるセグメントチップが固着されたダイヤモンド切断砥石において、前記セグメントチップの切断作用面の回転方向と交差する方向に少なくとも3本以上の溝を形成し、かつ切断作用面の接触面積を全表面積の30〜70%としたことを特徴とするダイヤモンド切断砥石のセグメントチップ構造。
【請求項2】 前記溝の形状を、逆台形又はV字形とし、セグメントチップの磨耗に伴い徐々に接触面積が増えるようにしたことを特徴とする請求項1記載のダイヤモンド切断砥石のセグメントチップ構造。
【請求項3】 前記溝の深さが0.5〜2mmであることを特徴とする請求項1,2記載のダイヤモンド切断砥石のセグメントチップ構造【請求項4】 前記溝の形成方向を回転方向と直角方向に対し傾斜させたことを特徴とする請求項1,2,3記載のダイヤモンド切断砥石のセグメントチップ構造。
【請求項5】 前記複数の溝間に形成された中間砥粒層の幅が、4〜12mmの範囲であることを特徴とする請求項1〜4記載のダイヤモンド切断砥石のセグメントチップ構造。
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切断砥石に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、石材、コンクリート、耐火物などの切断用として、鉄やアルミニウム製等の台金外周に、ダイヤモンド砥粒層やCBN砥粒層からなるセグメントチップが固着された切断砥石が使用されている。
【0003】使用にあたっては、一般砥石を用いてツルーイング、ドレッシングを行い、セグメントチップの外周を真円に近い状態に形成すると共に、ダイヤモンド砥粒を結合剤レベルより突出させる処置が施される。
【0004】ツルーイングは、研削砥石の研削作用面を砥石軸の中心に対して同心に成形する形直し作業で、ホイール作用面にある凸部を削り落として振れを無くし、また、円弧状、凸状、凹状、その他の特殊な形状のホイールが磨耗により変形したものを削り直して正しい形に成形される。
【0005】ドレッシングは目だし作業とも言われ、ホイールに手を加えて本来の性能を回復させる操作のことで、研削作業による目詰まりなどで切れ味が低下したホイールの修復の場合と、ツルーイングされたホイール表面の砥粒を突出させる場合があり、スティックを回転しているホイールに押し当てて切りくずを除去したり、ボンド剤を適当量削り落とすのが一般的方法である。
【0006】このようなツルーイング、ドレッシング作業において、その作業効率は、セグメントチップの研削作用面の面積に反比例する。研削作用面の面積が広くなればなるほど、作業効率は低下することとなるが、従来のセグメントチップは、その全表面が非作用面であるため、上記ツルーイングなどの作業効率が悪い。
【0007】また、セグメントチップを構成するダイヤモンド砥粒やCBN砥粒は、一般砥石に比べ硬く、ドレッシング後の総砥粒の70〜90%が、完全砥粒として切断作用面に突出した状態で存在するようになり、このダイヤモンド切断砥石を用いて被削材を切断すると、以下の問題を生じる。
【0008】1)完全砥粒が多いドレッシング直後は切れ味が良いが、切断が進むにつれ砥粒の磨滅および脱落が生じ切れ味が低下する。このため、切断条件を下げなければならず、加工能率が大幅に低下し、最悪の場合、継続切断ができなくなることもある。
2)砥粒の磨滅および脱落によりボンドテールと被削材が擦れあい消費電力が上昇したり、大きな振動が発生する。このため、被削材の加工表面に欠けや割れなどが発生し、加工精度が低下する。
3)振動が発生すると異常に早いダイヤモンドセグメントチップの磨耗が生じ、その結果工具寿命が極端に短くなる。
4)切れ味の低下に伴い、切断音が高くなり、作業環境が悪くなる。
【0009】この対策として、研削作業に伴い磨滅した砥粒が脱落するとともにボンドマトリックスも磨耗して自生発刃作用を促し、うまく目変わりさせることが考えられるが、従来の切断砥石ではこのような目変わりがスムーズに進みにくい。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】一方、特開昭59−148259号公報及び実公平5−33255号公報において開示された、外周面に溝を形成した切断砥石、あるいは特開昭61−35742号公報に記載された、セグメントチップの外周形状を波形に形成したものでは、ツルーイング及びドレッシング作業における上記問題点をある程度は解消することができる。
【0011】しかしながら、特開昭59−148259号公報及び実公平5−33255号公報に開示されたものは、溝と溝との間隔が長いため、ボンドテールが長くなり結果として、初期目変わりのときにたたき現象を発生しやすい。また、特開昭61−35742号公報に記載されたものは、切断中の接触面積が小さくなり、被削材の加工表面に欠けや割れを発生しやすく、その結果加工精度が低下する。
【0012】そこで、本発明は、上記の問題点を解消し、短時間でツルーイング、ドレッシングができるとともに、使用始めから終わりまで安定した切れ味が得られるダイヤモンド切断砥石を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】ツルーイングやドレッシング作業を効率良く行えるようにするためには、セグメントチップを小さくし、接触作用面の面積を減少させることで対処可能であるが、単純にセグメントチップを小さくした場合、接着強度、セグメントチップ強度が低下し、また、製造上のコストが高くなるため、好ましくない。
【0014】本発明者は上記目的を達成するために鋭意研究の結果、上記問題を発生させることなく、かつツルーイング等の作業効率を向上させる手段として、台金の外周に超砥粒層からなるセグメントチップが固着されたダイヤモンド切断砥石において、前記セグメントチップの切断作用面の回転方向と交差する方向に3本以上の溝を形成し、切断作用面の接触面積を全表面積の30〜70%とした。
【0015】ここで、台金としては、従来知られている鉄、アルミニウムなど様々な材質や構造のものが使用でき、また超砥粒としては、ダイヤモンド砥粒やCBN砥粒を用いることができる。
【0016】また、切断作用面の接触面積が全表面積の30%未満(溝の面積が70%超)であると、被削材を切削する完全砥粒数が少なく、このため一個の砥粒に加わる力が大きくなって破砕しやすくなる。また、切断作用面の接触面積が70%超(溝の面積が30%未満)になると、完全砥粒数が多くなり、初期の目変わりのときにたたき現象を発生するため、切断作用面の接触面積を全表面積の30〜70%とする必要がある。また上記構成によってセグメントチップの切断作用面の接触面積を減少させることができ、これによって、ツルーイング、ドレッシングに要する時間を短縮できる。
【0017】形成する溝の形状は、逆台形若しくはV字形として、セグメント高さの減少に伴い徐々に接触面積が増えるように形成することが望ましい。これにより溝部と平坦部との段差および間隔を徐々に小さくし、安定した切断性能が持続できる。
【0018】このような溝と溝との間隔、すなわち、中間砥粒層部の幅は、4〜12mmの範囲が望ましい。砥粒層部の幅が4mm未満であと、砥粒の保持力が弱くなって脱粒が多くなり、切れ味が低下する。さらに12mmを越えると、ボンドテールが増加したたき現象が発生しやすい。
【0019】また、形成する溝の深さは、0.5〜2mmとする。溝の深さが0.5mm未満であると、比較的短時間で磨耗によって溝の効果がなくなるため、上記範囲が望ましい。さらに、溝の深さは、0.5〜2mmの範囲でセグメントチップ毎に変えることもできるし、異なる深さの複数の溝を同一セグメントに形成することもできる。このようにすることによって、均一な溝を形成したものに比べ、特に被削材との接触面積が徐々に増大でき安定した切断性能が得られる。
【0020】また、溝の形成方向はセグメントの幅方向すなわち回転方向と直行する方向や、また回転方向と直角方向に対し傾斜を付けて形成することもできる。回転方向と直角方向に対し傾斜を付けた場合、回転方向と直行する方向に溝を形成した場合に比べ、特に溝の長さを長くすることができ、接触面積を小さくすることができる。
【0021】
【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施の形態を示す切断砥石、図2は図1の切断砥石に使用したセグメントチップの斜視図で、10は台金、11は台金10の外周面に固着されたセグメントチップを示す。また、セグメントチップ11の外周面には、回転方向と直行する方向(幅方向)に4条の溝12が形成されている。これによって、切断作用面の接触面積を全表面積の50%としている。
【0022】また溝12の幅は1〜3mm、深さは0.5〜2.0mmとし、各溝12間に形成された中間砥粒層部15は4〜12mmの範囲とする。また溝12は図3に明瞭に示すように、逆台形で、セグメント高さの減少に伴い徐々に接触面積が増えるようにしている。
【0023】このように、切断作用面上に上記条件の複数の溝12を形成することによって、砥粒保持力やチップ強度などの強度を維持しつつ、セグメントチップの切断作用面の接触面積を減少させることができるため、ツルーイング、ドレッシングに要する時間を短縮できる。また、ボンドテールの発生が効果的に防止され、これによって、従来発生しやすかったたたき現象が効果的に防止できる。
【0024】図4及び図5は、セグメントチップの他の実施の形態を示す斜視図であり、図4に示す実施の形態においては、溝13を回転方向と直角方向に対し傾斜を付けて形成している。また図5に示す実施の形態においては、溝14をV字状としている。このような溝形状によっても、溝及び中間砥粒層を上記範囲とすることで、上記と同様の効果を奏することができる。
【0025】
【実施例】図1に示す実施例品と、外周面に溝が形成されていない比較例1、また実公平5−33255号に記載された比較例2を、表1に示す仕様でダイヤモンド切断砥石を製作した。これらを用いて、表2に示す条件で比較切断試験を行った。
【0026】
【表1】

【0027】
【表2】

【0028】図6は消費電力の推移を示すグラフ、表3は切断性能を示す表で、これらに示す通り、比較例1は切断面積の増大に伴い消費電力が最大7.5kWまで上昇し大きな振動が発生した。その後消費電力は減少したが、セグメントチップは10m2 に対し、2.5mmの磨耗を示した。これに対し、比較例2は最大消費電力は5.3kWまでの上昇に止まったが、実施例は低い消費電力で推移し、振動の発生もみられず良好な切れ味を示した。また、溝が無くなった後も安定した消費電力を示した。
【0029】
【表3】

【0030】また、図7は中間砥粒層の幅の変化とたたき発生の関係を示すグラフであり、横軸は中間砥粒層の幅(mm)、左の縦軸はたたき発生頻度(%)、右の縦軸は脱落砥粒の割合(%)を示す。
【0031】これからも明らかなように、中間砥粒層の幅4〜12mmの範囲においては、極端な脱粒を発生させることなく、たたきの発生を効果的に防止することができることがわかる。なおこのような傾向は、通常使用される大きさのすべての砥粒層において確認された。
【0032】
【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。
【0033】(1)本発明によって、砥粒保持力を維持しつつセグメントチップの切断作用面の接触面積を減少させることができるため、ツルーイング、ドレッシングに要する時間を短縮することができる。
【0034】(2)切断作用面の接触面積を全表面積の30〜70%とすることによって、切断作用面上の完全砥粒を適正な範囲に設定できるため、自生作用をスムーズに行うことができ、これによって、使用初期の消費電力の上昇が無く安定した切れ味が得られる。
【0035】(3)ボンドテールを適切な長さに設定できるため、使用初期から低い消費電力で推移し、大きな振動の発生がない。このため、被削材表面や角に欠けやチッピングの発生がなく、加工精度が向上する。
【0036】(4)切れ味良好なため、加工能率を高めることができ、また、切断音を低く抑えることができ、作業環境を改善することができる。




 

 


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