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【発明の名称】 砥石及び台金
【発明者】 【氏名】木澤 真一

【氏名】真崎 繁

【要約】 【課題】台金の厚みを不必要に厚くすることなく、軽量で取扱いが容易であるとともに、不必要にワークを多く削り過ぎてしまうことがない砥石及びこの砥石に使用される台金を提供すること。

【解決手段】台金11の表面の少なくとも一部に、ダイヤモンド砥粒やCBN砥粒等の超砥粒を含む砥粒層20が形成された砥石10であって、前記台金11は、800℃〜1100℃の加熱処理後の降伏点が300N/mm以上となる耐熱性を備えた耐熱性材料で構成されている。さらに、熱伝導率の高い砥粒を選択することにより、加工時の火花の発生を抑えることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
台金の表面の少なくとも一部に、超砥粒を含む砥粒層が形成された砥石であって、
前記台金は、800℃〜1100℃の加熱処理後の降伏点が300N/mm以上となる耐熱性を備えた耐熱性材料で構成されていることを特徴とする砥石。
【請求項2】
前記台金は、800℃〜1100℃の加熱処理後の降伏点が400N/mm以上となる耐熱性を備えた耐熱性材料で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の砥石。
【請求項3】
前記台金に、前記超砥粒がろう付けにて固定されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の砥石。
【請求項4】
前記耐熱性材料は、高抗張力鋼であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の砥石。
【請求項5】
前記耐熱性材料は、Ni基耐熱合金であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の砥石。
【請求項6】
前記台金が円板状に形成され、その円形面の少なくとも一部に前記砥粒層が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の砥石。
【請求項7】
前記台金が円板状に形成され、その外周面に前記砥粒層が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の砥石。
【請求項8】
前記台金が円筒状に形成され、その端面に前記砥粒層が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の砥石。
【請求項9】
請求項1から請求項8に記載された砥石に用いられ、800℃〜1100℃の加熱処理後の降伏点が300N/mm以上となる耐熱性を備えた耐熱性材料で構成されていることを特徴とする台金。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、台金の表面に、例えばダイヤモンド砥粒などの超砥粒を含む砥粒層が形成された砥石に関するものである。
【背景技術】
【0002】
前述の砥石としては、従来、例えばSS400等の軟鋼で構成された台金の表面に、ダイヤモンド砥粒等の超砥粒を含む砥粒層が形成されたものが広く提供されている。ダイヤモンド砥粒は、例えば電着によって台金の表面に接合されている。しかし、この砥石では、ダイヤモンド砥粒が薄いNiメッキ層に保持されているので、接合強度が比較的小さく、加工中にダイヤモンド砥粒が外れてしまうおそれがある。したがって、砥石の寿命向上の観点から、ダイヤモンド砥粒等の超砥粒を台金に強固に固定した砥石が望まれていた。
【0003】
そこで、特許文献1においては、ダイヤモンド等の超砥粒を台金に直接ろう付けしたものが提案されている。ここで、ろう材として例えば接合強度の高いNiろうを使用することで、超砥粒が容易に外れることがなくなり、砥石の寿命の延長を図ることができる。
【特許文献1】特表2006−501073号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、高融点のろう材は低融点のろう材に比べて接合強度が高いので、特許文献1に記載された砥石において超砥粒を強固に固定するためには、高融点のろう材を使用する必要がある。すると、例えばNiろう材を使用する場合には800℃〜1100℃程度まで加熱して台金と超砥粒とをろう付けすることになる。ここで、軟鋼で構成された従来の台金では、800℃〜1100℃に加熱した際に強度が低下してしまうので、台金の厚みを厚くして剛性を確保する必要があった。しかしながら、台金の厚みを厚くすると重量が重くなってしまうので、この砥石の取扱い性が劣ってしまう。
【0005】
また、例えばワークに発生したバリを除去するために砥石を使用したときに、台金の肉厚が厚いと砥石(台金)の剛性が高すぎてワークの外形に沿って砥石が変形せず、不必要にワークを多く削り過ぎてしまう。
さらに、切断砥石等においてワークを切断する際には、台金の肉厚が厚いと切削代が多くなってワークを不必要に削ることになる。
【0006】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、台金の厚みが薄く軽量で取扱いが容易であるとともに、不必要にワークを多く削り過ぎてしまうことがない砥石及びこの砥石に使用される台金を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
この課題を解決するために、本発明の砥石は、台金の表面の少なくとも一部に、超砥粒を含む砥粒層が形成された砥石であって、前記台金は、800℃〜1100℃の加熱処理後の降伏点が300N/mm以上となる耐熱性を備えた耐熱性材料で構成されていることを特徴としている。
【0008】
さらに、本発明の台金は、前述の砥石に用いられ、800℃〜1100℃の加熱処理後の降伏点が300N/mm以上となる耐熱性を備えた耐熱性材料で構成されていることをを特徴としている。
【0009】
この構成の砥石及び台金においては、台金が800℃〜1100℃の加熱処理後の降伏点が300N/mm以上となる耐熱性を備えた耐熱性材料で構成されているので、加熱した際の剛性を確保するために台金の肉厚を厚くする必要がない。したがって、台金の肉厚を薄くして砥石の軽量を図ることができ、取扱いが容易となる。また、台金の厚さが薄いので、不必要にワークを多く削り過ぎてしまうことがない
なお、台金を800℃〜1100℃の加熱処理後の降伏点が400N/mm以上となる耐熱性を備えた耐熱性材料で構成することにより、さらなる軽量化を図ることができるので好ましい。
【0010】
また、台金を800℃〜1100℃程度まで加熱することが可能となるため、超砥粒をろう付けにて固定して砥粒層を形成してもよい。特に、Niろう材等の高融点のろう材を使用することにより、超砥粒を強固に固定することができ、砥石の寿命延長を図ることができる。
さらに、ろう付けの場合には、超砥粒とろう材との濡れ性が向上して超砥粒の周囲を囲むようにろう材が配置されることになる。よって、超砥粒として表面が平滑な完全結晶に近い六・八面体ないし八・六面体の高品位なダイヤモンドを適用することができる。
【0011】
ここで、高品位なダイヤモンドを適用した場合には、砥粒層の熱伝導率が1500から2000W/(m・K)と、従来のレジノイド砥石に一般的に用いられるSiC砥粒の熱伝導率45W/(m・K)、電着砥石に用いられる結晶性の低い低品位ダイヤモンド砥粒の熱伝導率1000〜1500W/(m・K)に比べて大きく、鉄、ステンレス、インコネル等のワークに砥粒を押し当てた際に発生する摩擦熱を砥粒を介して砥石側からも発散させることができて、摩擦熱の大部分がワーク側に優先的に伝わることを防止できる。したがって、ワークから生成した切粉の燃焼による火花の発生を大幅に低減することができ、例えばビニール養生した工事現場等で火花によりビニールに穴があいてしまうことを防ぐことができる。
【0012】
また、台金を構成する耐熱性材料として、高抗張力鋼、あるいは、Ni基耐熱合金を適用してもよい。これら高抗張力鋼あるいはNi基耐熱合金は、台金を成形加工することが比較的容易であり、かつ、800℃〜1100℃の加熱処理後の降伏点が300N/mm以上となる耐熱性を有しているので、台金を構成する耐熱性材料として好ましい。
【0013】
また、前記台金を円板状に形成し、その円形面の少なくとも一部に前記砥粒層を形成して、いわゆる研削砥石を構成してもよい。この場合、台金の肉厚が薄いので、例えばワークの表面に発生したバリを除去するために研削砥石をワークに押し付けた際に、台金自体がしなるように弾性変形してワークの形状に沿った加工を行うことができる。
【0014】
さらに、前記台金を円板状に形成し、その外周面に前記砥粒層を形成して、いわゆる切断砥石を構成してもよい。この場合、台金の肉厚が薄くされているので、ワークの切断代が小さくなり、ワークの加工を精度良く行うことができるとともにワークの削り過ぎを防止できる。
【0015】
また、前記台金を円筒状に形成し、その端面に前記砥粒層を形成して、いわゆるコアビット用チップを構成してもよい。この場合、台金の肉厚が薄くされているので、このコアビット用チップを用いて穿孔加工を行うことで、環状の掘削孔を寸法精度よく形成することができるとともに、ワークの削り過ぎを防止できる。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、台金の厚みが薄く軽量で取扱いが容易であるとともに、不必要にワークを多く削り過ぎてしまうことがない砥石及びこの砥石に使用される台金を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
本発明の第1の実施形態である砥石について、添付した図面を参照して説明する。
この砥石10は、中心軸線Oを中心とした概略円板状をなす台金11と、この台金11の表面に設けられた砥粒層20とで構成された、いわゆる研削砥石である。
【0018】
台金11は、中心軸線Oを中心としたリング状をなし、その一方の面に後述する砥粒層20が設けられる支持部12と、この支持部12の内周縁部から基端側(図2において上側)に向けて突出した装着部13とを備えている。装着部13は円板状の天板部14を有し、この天板部14の中央に、厚さ方向に貫通した装着孔15が穿設されている。
【0019】
そして、この台金11は、800℃〜1100℃の加熱処理後の降伏点が300N/mm、より好ましくは400N/mm以上となる耐熱性を備えた高抗張力鋼で構成されている。なお、本実施形態においては、台金11の直径は約100mm(いわゆる4インチホイール)とされ、支持部12の肉厚tは、1.4mm≦t≦1.6mmの範囲内とされ、より具体的にはt=1.5mmに設定されている。
【0020】
砥粒層20は、ダイヤモンド砥粒21が支持部12の一方の面にろう付けされることにより構成されている。なお、本実施形態では、ダイヤモンド砥粒21は、融点が800℃〜1100℃程度のNiろう材22によってろう付けされている。つまり、台金11の支持部12の一方の面にNiろう材22とダイヤモンド砥粒21とを配置した状態で、台金11を800℃〜1100℃まで加熱して砥粒層20を形成しているのである。
ここで、Niろう材22を溶融してダイヤモンド砥粒21を接合しているため、Niろう材22とダイヤモンド砥粒21との濡れ性が向上し、図3に示すように、ダイヤモンド砥粒21の周囲を取り囲むようにNiろう材22が配置されることになる。
【0021】
このような構成とされた砥石10(研削砥石)は、図示しないハンドグラインダに装着されて使用される。ハンドグラインダの回転軸を前記装着孔15に嵌入させ、固定ナットを回転軸にねじ込むことで回転軸の先端に砥石10が装着される。
ハンドグラインダのモータを駆動させて回転軸を回転させると、砥石10(研削砥石)も中心軸線Oを中心として回転させられる。この回転する砥石10の砥粒層20をワークに押し当てることでワークのバリ取り等の作業を行う。
【0022】
この構成の砥石10(研削砥石)によれば、台金11が800℃〜1100℃の加熱処理後の降伏点が300N/mm、より好ましくは400N/mm以上となる耐熱性を備えた高抗張力鋼で構成されているので、ダイヤモンド砥粒21をNiろう材22でろう付けする際に台金11を800℃〜1100℃まで加熱しても、その剛性を確保することができる。これにより、不必要に台金11の厚さを厚くする必要がなくなる。
【0023】
したがって、本実施形態においては、台金11の肉厚を薄くして砥石10の軽量化を図ることができ、砥石10の着脱作業が容易となる。特に、ハンドグラインダ用の砥石10として使用する場合には、ハンドグラインダの取り扱いが容易となり、バリ取り加工を精度良く行うことができる。
さらに、台金11の支持部12の肉厚tが薄いので、ワークに砥石10を押し付けた際に台金11の支持部12がしなるように弾性変形し、ワークの形状に沿った加工を行うことができ、バリ取り作業時に不必要にワークを削りすぎることを防止できる。
【0024】
また、台金11を800℃〜1100℃程度まで加熱することができるので、高融点のNiろう材22を使用してダイヤモンド砥粒21をろう付けすることでダイヤモンド砥粒21を強固に固定することができ、この砥石10の寿命延長を図ることができる。
さらに、Niろう材22とダイヤモンド砥粒21との濡れ性が向上して、ダイヤモンド砥粒21の周囲を取り囲むようにNiろう材22が配置されるので、ダイヤモンド砥粒21として表面が平滑な高品位のダイヤモンドを適用することができる。これによりダイヤモンド砥粒21の硬度が向上し、この砥石10のさらなる寿命延長を図ることができる。
また、ダイヤモンド砥粒21として高品位のダイヤモンドを適用することにより、ダイヤモンド砥粒21の熱伝導率が1500から2000W/(m・K)と大きくなり、ワークにダイヤモンド砥粒21を押し当てた際に発生する摩擦熱がワーク側に優先的に伝わることを防止でき、ワークから生成した切粉の燃焼による火花の発生を大幅に低減することができる。
【0025】
次に、本発明の第2の実施形態である砥石(切断砥石)について、添付した図面を参照して説明する。
この砥石30は、中心軸線Oを中心とした円板状をなす台金31と、この台金31の外周面に設けられた砥粒層20とで構成された、いわゆる切断砥石である。
【0026】
台金31には、その外周縁から径方向内側に向けて延びる複数のスリット33が周方向に一定間隔をあけて形成されている。このスリット33の径方向内側端部にはスリット33よりも大きな直径の円形孔34が形成されており、水等のクーラント液が径方向内側から外側に向けて流れるウォータウェイとされている。また、これらの隣り合うスリット33によって径方向外側に向けて突出状態で画成される部分が、後述する砥粒層20が形成される支持部32とされている。
また、台金31の中心軸線O付近には、この砥石30を図示しない切断機に装着するための装着孔35が穿設されている。
【0027】
そして、この台金31は、800℃〜1100℃の加熱処理後の降伏点が300N/mm、より好ましくは400N/mm以上となる耐熱性を備えた高抗張力鋼で構成されている。なお、本実施形態においては、台金31の直径は約305mm(いわゆる12インチブレード)とされており、その肉厚tは、1.8mm≦t≦2.2mmの範囲内とされ、より具体的にはt=2.0mmに設定されている。
【0028】
砥粒層20は、ダイヤモンド砥粒(超砥粒)が支持部32の周面にろう付けされることにより構成されている。なお、本実施形態では、ダイヤモンド砥粒は、融点が800℃〜1100℃程度のNiろう材によってろう付けされている。
【0029】
このような構成とされた砥石30(切断砥石)は、図示しない切断機の回転軸に前記装着孔35に嵌め込められて固定される。そして、この切断機を駆動させて回転軸を回転させ、砥石30(切断砥石)を所定の周速で回転させる。この状態で砥石30(切断砥石)の砥粒層20をワークに切り込ませていきワークを切断する。
【0030】
この構成の砥石30(切断砥石)によれば、第1の実施形態と同様に、台金31の肉厚を薄くして砥石30の軽量化を図ることができ、この砥石30(切断砥石)を切断機に着脱する際の取扱いが容易となる。また、台金31を800℃〜1100℃程度まで加熱することができるので、高融点のNiろう材を使用してダイヤモンド砥粒をろう付けすることでダイヤモンド砥粒を強固に固定することができ、この砥石30の寿命延長を図ることができる。
【0031】
次に、本発明の第3の実施形態である砥石(コアビット)について、添付した図面を参照して説明する。
この砥石40は、中心軸線Oを中心とした円筒状をなす台金41と、この台金41の先端面(図6において上側)に設けられた砥粒層20とで構成された、いわゆるコアビットである。
【0032】
この台金41は、800℃〜1100℃の加熱処理後の降伏点が300N/mm、より好ましくは400N/mm以上となる耐熱性を備えた高抗張力鋼で構成されている。なお、本実施形態においては、台金41の直径は約110mmとされており、その肉厚tは、0.6mm≦t≦1.0mmの範囲内とされ、より具体的にはt=0.8mmに設定されている。
【0033】
砥粒層20は、ダイヤモンド砥粒(超砥粒)が台金40の円筒面にろう付けされることにより構成されている。なお、本実施形態では、ダイヤモンド砥粒は、融点が800℃〜1100℃程度のNiろう材によってろう付けされている。
【0034】
この構成の砥石40(コアビット)は、図示しない掘削機械に装着されて、高速回転されるとともに砥粒層20がワークに押し当てられ、ワークに環状の掘削孔を形成するものである。
【0035】
この構成の砥石40(コアビット)によれば、第1、第2の実施形態と同様に、台金41の肉厚を薄くして砥石40の軽量化を図ることができ、この砥石40(コアビット)の掘削機械への着脱が容易となる。また、台金41を800℃〜1100℃程度まで加熱することができるので、高融点のNiろう材を使用してダイヤモンド砥粒をろう付けすることでダイヤモンド砥粒を強固に固定することができ、この砥石40(コアビット)の寿命延長を図ることができる。
【0036】
以上、本発明の実施形態である砥石について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、台金を高抗張力鋼で構成されたものとして説明したが、これに限定されることはなく、他の高抗張力鋼やNi基の耐熱合金等の、800℃〜1100℃の加熱処理後の降伏点が300N/mm、より好ましくは400N/mm以上となる耐熱性材料であればよい。
【0037】
また、砥石の形状は、本実施形態に示されたものに限定されることはなく、例えば軸状の台金の外周面及び端面に超砥粒を設けた研削砥石など、任意の形状とすることができる。
さらに、超砥粒としてダイヤモンド砥粒を適用したものとして説明したが、CBN(立方晶硼化窒素焼結体)であってもよい。
【0038】
また、本実施形態では、ダイヤモンド砥粒をNiろう材で固定したものとして説明したが、これに限定されることはなく、他のろう材でろう付けされたものであってもよいし、ろう付け以外の方法(例えば、メタルボンド、レジンボンド)で固定されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】本発明の第1の実施形態である砥石(研削砥石)の斜視図である。
【図2】図1に示す砥石の中心軸線Oに沿った断面図である。
【図3】図1に示す砥石のダイヤモンド砥粒の保持状態を示す説明図である。
【図4】本発明の第2の実施形態である砥石(切断砥石)の側面図である。
【図5】図4におけるX−X断面図である。
【図6】本発明の第3の実施形態である砥石(コアビット)の斜視図である。
【符号の説明】
【0040】
10、30、40 砥石
11、31、41 台金
20 砥粒層
21 ダイヤモンド砥粒(超砥粒)
【出願人】 【識別番号】506340895
【氏名又は名称】木澤 真一
【識別番号】390004868
【氏名又は名称】日本ダイヤモンド株式会社
【出願日】 平成18年10月10日(2006.10.10)
【代理人】 【識別番号】100064908
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武

【識別番号】100108578
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 詔男

【識別番号】100101465
【弁理士】
【氏名又は名称】青山 正和

【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦

【識別番号】100106057
【弁理士】
【氏名又は名称】柳井 則子


【公開番号】 特開2008−93768(P2008−93768A)
【公開日】 平成20年4月24日(2008.4.24)
【出願番号】 特願2006−276893(P2006−276893)