(57)【要約】【課題】クラック発生時の進展を抑制できる薄肉のチップを開発し、高速穿孔、高精度切断可能な、消費電力の少ないカッタを提供することである。【解決手段】上記課題は、時効硬化材をチップ４に内包した金属シート９或いは基板２に用いることにより達成できる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
取付孔が形成された略円形の基板と、
前記基板の半径方向外側に設けられた砥粒層とを有し、コンクリート、タイル等の切断をおこなうカッタにおいて、
前記基板は、固容化処理を行った後、一旦温度を低下させ、その後に再度加熱することにより、温度を低下させた時点より硬度が上昇する特性を有する金属を含むことを特徴とするカッタ。
【請求項２】
前記基板は、析出硬化性を有する鉄系金属、または時効硬化性を持つ銅系合金からなることを特徴とする請求項１記載のカッタ。
【請求項３】
前記基板は、Ｈｖ３５０からＨｖ５５０の範囲のビッカース硬さを有することを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載のカッタ。
【請求項４】
取付孔が形成された略円形の基板と、
前記基板の半径方向外側に設けられ、突き抜け孔を有する金属シート内包した砥粒層とを有し、コンクリート、タイル等の切断をおこなうカッタにおいて、
前記金属シートは固容化処理を行った後、一旦温度を低下させ、その後に再度加熱することにより、温度を低下させた時点より硬度が上昇する特性を有する金属を含むことを特徴とするカッタ。
【請求項５】
取付孔が形成された略円形の基板と、
前記基板の半径方向外側に設けられた砥粒層とを有し、コンクリート、タイル等の切断をおこなうカッタの製造方法において、
前記基板を時効硬化性を持つ銅系合金とし、前記基板を、固容化処理を行った後、一旦温度を低下させ、その後に再度加熱することにより、成形することを特徴とするカッタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転する工具に取り付けられてコンクリート、タイル等の切断に使用されるダイヤモンド砥粒を始めとする硬質砥粒を切り刃とするチップが基板外周に付与されたカッタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート、タイル等の切断では、ダイヤモンドを主とする粒子をＷ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｎ、Ａｇ、などの金属粉体を混合したボンドにより、基板外周に焼結、或いは個別に製作したチップをレーザ等で接合したカッタが使用される。
【０００３】
このカッタの切断性能は、チップの厚さ、ダイヤモンドをはじめとする切断用砥粒の粒径と含有量、切断砥粒を固定するボンドの磨耗特性および強度、チップ形状に左右されることは周知の事実である。これを用いる作業、例えばコンクリート、タイル等の切断では、より高精度で高速穿孔ができ、消費電力の少ないカッタの要求が強い。この要求に対してダイヤモンドチップの刃厚を薄くする改善がなされているが、強度上の問題から基板の厚さを薄くするのは難しく、従い、チップ自体も薄く出来ずに市場要求を満足できるに至ってはいない。
【０００４】
すなわち、薄肉化には基板自身を薄くする必要があるが、チップ一体焼結カッタでは７００℃から９５０℃の高温域で成形焼結され、その後、基板やチップの変形や割れの発生防止の点から、基板とチップをプレスで加圧しながら徐冷しなければならない。そのため基板を予め焼入れ処理していても軟化するため、高強度の基板とすることが困難であり、板厚を厚くせざるを得なカッタ。同様にチップの全体強度向上のためにチップ内に焼入れ処理した金属シートを内包しても軟化し同様な問題が起きていた。この様なチップの強度低下と割れ発生時の飛散抑制の点から特許文献１に示すように、切り刃を幾つかに分割したセグメントタイプに於いて、基板外周に金属板を内包させて、チップの強度を向上させたものがある。
【０００５】
【特許文献１】特開昭６１−１４２０７６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されているように、基板の外周部を複数個の貫通孔を設けた薄肉部とし、砥粒層により挟む構成としたり、基板の薄肉部を金網に置き換えて、同様に砥粒層により挟み込むことで構成することによって、チップの強度を大きくし、カッターの寿命の向上させたものが知られている。しかしながら、砥粒層内部の介在部材は基板よりも薄いものである必要があるため、切削速度向上のために基板の厚みを薄くするにしても限界がある。更に、チップの強度を向上させたとしても基板及び接合部は軟化するため、切断時の荷重、衝撃に耐えうる強度にしなければならず、相応の板厚が必要となり更にチップも板厚に応じた厚みが必要となり根本的な解決にはならない。
【０００７】
このようにカッタの薄肉化のためには、基板とチップ自身が高強度で、かつ飛散し難いチップの開発が必要不可欠事項であった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、基板とチップ自身が十分な強度を持ち、かつチップ自身が破損抑制効果を持つ薄肉カッタの開発による切断性能の向上を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための請求項１記載のカッタは、基板は、固容化処理を行った後、一旦温度を低下させ、その後に再度加熱することにより、温度を低下させた時点より硬度が上昇する特性を有する金属を含む構成とすること達成できる。基板は、析出硬化性を有する鉄系金属、または時効硬化性を持つ銅系合金とすることができる。また、基板は、Ｈｖ３５０からＨｖ５５０の範囲のビッカース硬さを有するよう構成することができる。
【００１０】
本発明の別の特徴によれば、突き抜け孔を有する金属シート内包した砥粒層とを有し、金属シートは、固容化処理を行った後、一旦温度を低下させ、その後に再度加熱することにより、温度を低下させた時点より硬度が上昇する特性を有する金属を含む構成とした。
【００１１】
本発明の更に別の特徴によれば、カッタを、基板を時効硬化性を持つ銅系合金とし、前記基板を、固容化処理を行った後、一旦温度を低下させ、その後に再度加熱することにより成形する製造方法とした。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１及び請求項２の発明によれば、基板は、固容化処理を行った後、一旦温度を低下させ、その後に再度加熱することにより、温度を低下させた時点より硬度が上昇する特性を有する金属を含むため、基板の強度を向上できるため、基板とチップの薄肉化が可能となり、よって切断抵抗が少なく高精度でより少ないエネルギーで切断が可能なカッタとすることができる。また、基板は、析出硬化性を有する鉄系金属、または時効硬化性を持つ銅系合金からなることができる。
【００１３】
請求項３の発明によれば、基板は、Ｈｖ３５０からＨｖ５５０の範囲とすることで衝撃と靭性を共有したチップ内包金属シートおよび基板の強度を得ることができる。
【００１４】
請求項４の発明によれば、突き抜け孔を有する金属シート内包した砥粒層たカッタにおいて、金属シートは固容化処理を行った後、一旦温度を低下させ、その後に再度加熱することにより、温度を低下させた時点より硬度が上昇する特性を有する金属を含むことにより、チップに内包された金属シートの強度を向上できるため、基板とチップの薄肉化が可能となり、よって切断抵抗が少なく高精度でより少ないエネルギーで切断が可能なカッタとすることができる。
【００１５】
請求項５の発明によれば、カッタを、取付孔が形成された略円形の基板と、基板の半径方向外側に設けられた砥粒層とを有し、コンクリート、タイル等の切断をおこなうカッタの製造方法において、前記基板を時効硬化性を持つ銅系合金とし、前記基板を、固容化処理を行った後、一旦温度を低下させ、その後に再度加熱することにより、成形する製造方法により製造することで、切断抵抗が少なく高精度でより少ないエネルギーで切断が可能なカッタとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明カッタの実施形態の一例を、図１〜図６を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る平面図、図2はその断面、図３は成形前の基板２と金属シート９の位置関係を示す。図４は本発明の実施形態に係る時効硬化性を有する材料の一例における特性を示す図である。図１において、カッタ１は取り付け穴３を有する基板２の外周にチップ４が一体形成され、基板２とチップ４はチップ４の一部であるダイヤモンド砥粒１０を含まない接合ボンド層６を介して、基板２の一部を覆うように一体成形される。また、チップ４はチップと略同形状をした薄板状の金属シート９を内包している。基板２及び金属シート９は各々別体であるが同組成であり、Ｎｉが４３％、Ｃｒが１６％、Ｎｂが３．０％、Ａｌが０．４％、Ｔｉが１．５％、その他残りはＦｅからなる。カッタは焼結温度で溶融しないで、且つ、時効硬化する鉄系金属材料、或は時効硬化する銅系合金を用いることにより強度向上をはかるものであり、チップ４に内包する金属シート９或は基板２の双方に用いられている。図４に示すこの時効硬化性を有する材料の特性の一例において、約９５０℃で固容化処理を行いその後空冷し、７２０℃で再加熱することによりビッカース硬さＨｖ３５０以上が得られるものであり、焼結温度が９５０℃であるので同時に固容化処理されたことになり、その後７２０℃で加熱し基板２と金属シート９を硬化させることが出来る。金属シート９において多数個の突き抜け孔８の占有率を３５〜８０％として、チップ４の厚み方向の中央に設置され、接合ボンド層６にある端面は基板２と突合せ、他端はチップ４面とほぼ面一に設定される。この突き抜け孔８は基板２を中心とした全てのチップ４の円周上に存在する形状とすることで、砥粒１０がこの位置に比較的に入りやすく、常に均一な切断性能を確保できるようになる。ここで同一円周上における突き抜け孔８の比率は３５〜８０％が望ましく、３５％以下の突き抜け孔８では砥粒１０が均等に分散させるのに少なすぎるし、８０％以上では梁１１の面積が極度に低下することでクラックがチップ４に発生した場合の進展抑制効果を得難い故である。
【００１７】
また図５に示す他の実施形態として、チップ４に内包する金属シート９の主たる組成をＣｕとして、熱処理された基板２にレーザ溶接した例を示しており、あらかじめ熱処理してあるHｖ４００の基板２とチップ４はチップ４の一部であるダイヤモンド砥粒１０を含まない接合ボンド層６を介して、接合ボンド層６と基板２間を溶接固着するものである。組成はＢｅが０．３％、Ｎｉが２％、Ａｌが０．５％で残部がＣｕからなる時効硬化性の組成を持つ銅合金に９４０℃で固容体処理を施した後冷却し、４５０℃で再加熱することにより高強度の合金が得られるが、特にＣｕ系とした場合の効果は、容易に変形し易く伸びがあり、ボンド組成との結合性に優れる利点がある。金属シート９の形状は図２で示した一体成形品と同一形状であり、チップ４単体の構造も一体成形品と同等であるが、レーザ溶接することにより、基板２と金属シート９が接合ボンド層６とが溶融した接合部７は金属結合されるためより強固な結合となる。レーザ溶接により熱軟化はほとんど発生しないので、強度上の問題はなく第一の実施形態と同じ効果が期待できる。
【００１８】
なお図６に示すように基板２の外周を圧延し薄く延ばして内包金属シート９の代わりとしても良い。
【００１９】
上記のように、本発明のカッタにおいては、時効硬化成分を含む金属シートをチップ成形時に内包させ、ボンド組成によって決定される温度で焼結する。その後、焼結したチップを金属シート自身が持つ時効硬化温度で加熱して硬さと強度を向上させ、予めビッカース硬さでＨｖ３５０からＨｖ５５０の任意の硬さに熱処理した基盤と接合する。こうすることによりレーザによる熱軟化部はほとんど発生せずチップと基板の双方の強度が維持される。また、チップに時効硬化成分を含む金属シートを内包させ、基板にも同様に時効硬化成分を含む金属板にして一体に高温度域で同時に成形焼結する。その後、金属シートと基板の時効硬化が生じる温度で保持することでチップと基板に強度を付与したカッタを得ることが出来る。また、強度を付与するために基板或いは金属チップを急冷する必要が無いため、薄くしていったとしても金属板がたわむことを防止でき、より基板厚みを薄くした、切削抵抗の少ないカッタの製作が可能となる。
【００２０】
また、チップにクラックが発生した場合においては進展を金属シートで抑止できる。さらにはチップの曲げに対する強度は金属シートで向上できる。また、基板を中心とする砥粒層の円周全ての位置に突き抜け孔を設けた形状とすることにより、突き抜け孔に砥粒を保持し、砥粒が脱落しにくく、また、突き抜け孔以外の部分、いわゆる梁となる部分が同一円周上において必ず隣は孔が来るように千鳥に配置することで全周に砥粒が満遍なく配置されるので切味が持続する。
【００２１】
以上、本発明を示す実施形態に基づき説明したが、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
【００２２】
例えば、本発明における実施形態では基板２と金属シート９に時効硬化性を有する材料を使用したが、基板２のみ時効硬化性を有する材料を使用しても良い。但し、時効硬化性を有するアルミ系材料は焼結温度では溶融するため使用は出来ない。またチップ４の表面には凹凸があろうがなかろうがどちらでも構わない。凹凸がある場合は特に金属シート９は焼きなまし材が適切で、ビッカース硬さ４０〜９０の硬さにすることにより容易にチップ４の形状に倣いやすい。
【００２３】
また、本発明における実施形態では、チップを基板とは別体で形成して接合するセグメントタイプのカッタとしたが、本発明を外周全域に切り刃を持つリムタイプのカッタに用いることには何ら問題は無い。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第一の実施形態に係るカッタ平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面である。
【図３】図１の基板と金属シートの一部省略平面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る時効硬化性を有する材料の一例における特性を示す図である。
【図５】本発明の第二の実施形態に係る断面図である。
【図６】本発明の第三の実施形態の係る断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１はカッタ、２は基板、３は取り付け穴、４はチップ、５は砥粒層、６は接合ボンド層、７は接合部、８は突き抜け穴、９は金属シート、１０は砥粒、１１は梁を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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