(57)【要約】  超砥粒ホイール（１）は、ヤング率が３００ＧＰａ以上の硬質基板（１０）と、硬質基板（１０）の外周に設けられた超砥粒層（２０）と、硬質基板（１０）の両側面に設けられた、超砥粒を含む耐摩耗層（１１）とを備え、硬質基板（１０）の側面と超砥粒層（２０）の側面との間の逃げをＳとすると、超砥粒の平均粒径は０．３Ｓ以上Ｓ以下である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヤング率が３００ＧＰａ以上の硬質基板と、
前記硬質基板の外周に設けられた超砥粒層と、
前記硬質基板の両側面に設けられた、超砥粒を含む耐摩耗層とを備え、
前記硬質基板の側面と前記超砥粒層の側面との間の逃げをＳとすると、前記超砥粒の平均粒径は０．３Ｓ以上Ｓ以下である、超砥粒ホイール。
【請求項２】
前記耐摩耗層は、前記超砥粒を前記硬質基板の側面に固定する金属層を含む、請求項１に記載の超砥粒ホイール。
【請求項３】
前記超砥粒は前記金属層から突出している、請求項２に記載の超砥粒ホイール。
【請求項４】
前記耐摩耗層は円周方向に断続的に設けられる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超砥粒ホイール。
【請求項５】
前記硬質基板の厚み（Ｅ）は１ｍｍ以下であり、前記超砥粒ホイールの外径（Ｄ）は２００ｍｍ以下であり、前記硬質基板の厚み（Ｅ）と前記超砥粒ホイールの外径（Ｄ）の比率Ｅ／Ｄは０．００５以下である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の超砥粒ホイール。
【請求項６】
前記耐摩耗層中の超砥粒の平均粒径は、前記超砥粒層の超砥粒の平均粒径よりも小さい、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の超砥粒ホイール。
【請求項７】
前記耐摩耗層の面積は、前記硬質基板の側面の面積の５％以上を占める、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の超砥粒ホイール。
【請求項８】
前記硬質基板は超硬合金またはサーメットのいずれかで構成される、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の超砥粒ホイール。
【請求項９】
前記耐摩耗層は前記超砥粒ホイールの回転の円周方向に沿って断続的に設けられる、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の超砥粒ホイール。
【請求項１０】
前記耐摩耗層は前記超砥粒ホイールの回転の半径方向に沿って断続的に設けられる、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の超砥粒ホイール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、超砥粒ホイールに関する。本出願は、２０１６年２月２３日に出願した日本特許出願である特願２０１６−０３１７０６号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００２】
実開昭６３−４７８６２号公報（特許文献１）には、基板側面に、超砥粒層より細かいダイヤを電着で固定することが開示されている。特公平６−７７９０１号公報（特許文献２）には、基板側面に、ダイヤ電着領域を分散して配置することが開示されている。特開平５−４２４８１号公報（特許文献３）には、基板側面に、硬質砥粒（ダイヤ、アルミナ他）を電着で分散して配置することが開示されている。特開２０００−２８０１７７号公報（特許文献４）には、基板側面に、超砥粒層に連続して全周に、ダイヤ電着領域を配置することが開示されている。特開平８−２１６０３１号公報（特許文献５）には、基板側面の超砥粒層の内周側に、ダイヤ電着の無い環状領域を設けることが開示されている。特開平９−１７４４４１号公報（特許文献６）には、超硬合金基板の切断ホイールが開示されている。特開平８−３００２６４号公報（特許文献７）には、鋼基板に硬質物質（ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＡｌＮ、他）をＰＶＤで蒸着することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６３−４７８６２号公報
【特許文献２】特公平６−７７９０１号公報
【特許文献３】特開平５−４２４８１号公報
【特許文献４】特開２０００−２８０１７７号公報
【特許文献５】特開平８−２１６０３１号公報
【特許文献６】特開平９−１７４４４１号公報
【特許文献７】特開平８−３００２６４号公報
【発明の概要】
【０００４】
この発明に従った超砥粒ホイールは、ヤング率が３００ＧＰａ以上の硬質基板と、硬質基板の外周に設けられた超砥粒層と、硬質基板の両側面に設けられた、超砥粒を含む耐摩耗層とを備え、硬質基板の側面と超砥粒層の側面との間の逃げをＳとすると、超砥粒の平均粒径は０．３Ｓ以上Ｓ以下である。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は、実施の形態１に従った超砥粒ホイールの平面図である。
【図２】図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図３は、図２中のＩＩＩで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。
【図４】図４は、実施の形態２に従った超砥粒ホイールの平面図である。
【図５】図５は、図４中のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】図６は、実施の形態３に従った超砥粒ホイールの平面図である。
【図７】図７は、図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。
【図８】図８は、実施の形態４に従った超砥粒ホイールの平面図である。
【図９】図９は、図８中のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図である。
【図１０】図１０は、実施の形態５に従った超砥粒ホイールの平面図である。
【図１１】図１１は、図１０中のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図である。
【図１２】図１２は、実施の形態６に従った超砥粒ホイールの平面図である。
【図１３】図１３は、図１２中のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図１４】図１４は、実施の形態７に従った超砥粒ホイールの平面図である。
【図１５】図１５は、図１４中のＸＶ−ＸＶ線に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
［本開示が解決しようとする課題］
基板の外周に超砥粒層を設けた切断ホイールは、主として、ネオジム磁石をスライシングするのに用いられている。ユーザー要求は更なる工作物の歩留まり向上、すなわち切断代の容積を少なくして工作物のロスを低減することであり、超砥粒層厚みを薄くすることが求められている。
【０００７】
このような背景があり、基板および超砥粒層が薄い、いわゆる薄刃を製造している。超砥粒層の厚みは高度な製造技術をもってしてもこれ以上の薄刃化は限界に近づいている。
【０００８】
しかしながら、ユーザーで過酷な加工条件下で使用されると、超砥粒層と工作物との摩擦熱により、超硬合金基板が熱膨張によりたわんで工作物と擦れることがある。また、加工された工作物の倒れ、熱膨張による変形により超硬合金基板が工作物と擦れることがある。これらの基板と工作物の擦れが原因で、基板に損傷が生じて、ホイール寿命を短くする問題があった。さらに、工作物の表面に傷が発生して、加工精度を低下させる問題があった。
【０００９】
そこでこの発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、寿命が長く、加工精度を向上させることが可能な超砥粒ホイールを提供することを目的とする。
【００１０】
［本開示の効果］
この発明によれば、寿命が長く、加工精度を向上させることができる超砥粒ホイールを提供することができる。
【００１１】
［本発明の実施形態の説明］
まず、本発明の実施形態を列記して説明する。
【００１２】
実施形態に従った超砥粒ホイールは、ヤング率が３００ＧＰａ以上の硬質基板と、硬質基板の外周に設けられた超砥粒層と、硬質基板の両側面に設けられた、超砥粒を含む耐摩耗層とを備え、硬質基板の側面と超砥粒層の側面との間の逃げをＳとすると、超砥粒の平均粒径は０．３Ｓ以上Ｓ以下である。
【００１３】
このように構成された超砥粒ホイールでは、硬質基板のヤング率が３００ＧＰａ以上であるため硬質基板を薄くできるが、その場合に、硬質基板が撓む。しかし、硬質基板の両側面に耐摩耗層が設けられているため、耐摩耗層が工作物に接触しても超砥粒ホイールを損傷させることがない。その結果、寿命が長くなる。さらに、耐摩耗層は超砥粒を含むため、耐摩耗層と工作物とが接触しても工作物は耐摩耗層によって加工されるため工作物の損傷を抑制できる。その結果、加工精度を向上させることができる。硬質基板のヤング率が３００ＧＰａ未満であると硬質基板が撓み、超砥粒ホイールの寿命が短くなるという問題がある。超砥粒の平均粒径が０．３Ｓ未満であれば硬質基板を保護するという超砥粒の作用が小さくなる。超砥粒の平均粒径がＳを超えると超砥粒が工作物に直接接触しやすくなり、切り代が大きくなる。
【００１４】
好ましくは、耐摩耗層は、超砥粒を硬質基板の側面に固定する金属層を含む。この場合、金属層により超砥粒を硬質基板の側面に強固に固定することができる。
【００１５】
好ましくは、超砥粒は金属層から突出している。この場合、使用開始時から耐摩耗層の超砥粒が作用する。
【００１６】
好ましくは、耐摩耗層は円周方向に断続的に設けられる。この場合、切り粉の排出性能が向上する。硬質基板および耐摩耗層の間には熱膨張係数の差が存在する。しかし、耐摩耗層が断続的に設けられるため、超砥粒ホイールが熱膨張しても歪まない。
【００１７】
好ましくは、硬質基板の厚み（Ｅ）は１ｍｍ以下であり、超砥粒ホイールの外径（Ｄ）は２００ｍｍ以下であり、硬質基板の厚み（Ｅ）と超砥粒ホイールの外径（Ｄ）の比率Ｅ／Ｄは０．００５以下である。この場合、硬質基板の厚みが薄いため硬質基板が撓みやすいが、耐摩耗層が硬質基板の側面を保護することができる。
【００１８】
好ましくは、耐摩耗層中の超砥粒の平均粒径は、超砥粒層の超砥粒の平均粒径よりも小さい。この場合、側面に粒径の小さい超砥粒が設けられるため、耐摩耗層において工作物を研磨することができる。
【００１９】
好ましくは、耐摩耗層の面積は、硬質基板の側面の面積の５％以上を占める。この場合、５％以上とすることで、硬質基板の側面をより効果的に保護できる。
【００２０】
好ましくは、硬質基板は超硬合金またはサーメットのいずれかで構成される。この場合、特に硬質基板の厚みを薄くすることができる。
【００２１】
好ましくは、前記耐摩耗層は前記超砥粒ホイールの回転の円周方向に沿って断続的に設けられる。この場合、耐摩耗層は円周方向に沿って断続的に設けられるため、耐摩耗層は円周方向に沿って不連続に設けられる。耐摩耗層が円周方向に連続的に設けられる場合と比較して、切り粉が円周方向に移動して不連続部分に切り粉が集まるため、ワークと耐摩耗層との間に切り粉がつまるのを防止できる。
【００２２】
好ましくは、前記耐摩耗層は前記超砥粒ホイールの回転の半径方向に沿って断続的に設けられる。この場合、耐摩耗層は半径方向に沿って断続的に設けられるため、耐摩耗層は半径方向に沿って不連続に設けられる。耐摩耗層が半径方向に連続的に設けられる場合と比較して、不連続部分に切り粉が集まるため、ワークと耐摩耗層との間に切り粉がつまるのを防止できる。
【００２３】
［本発明の実施形態の詳細］
次に、図面を参照して本発明に好適な実施形態を詳細に説明する。
【００２４】
（超砥粒ホイールの構成）
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に従った超砥粒ホイールの平面図である。図１で示すように、超砥粒ホイール１は、超硬合金またはサーメットにより構成される硬質基板１０と、硬質基板１０の外周に設けられた超砥粒層２０と、硬質基板１０の側面に設けられた耐摩耗層１１とを備える。
【００２５】
硬質基板１０は円板形状である。硬質基板１０の中央部には貫通孔１２が設けられている。貫通孔１２にシャフトが挿入されて硬質基板１０がシャフトに固定される。硬質基板１０はシャフトとともに回転する。
【００２６】
超砥粒層２０は硬質基板１０の外周面に設けられる。超砥粒層２０は工作物の切断加工に作用する。超砥粒層２０は、複数の超砥粒と、複数の超砥粒を結合する結合材とを有する。超砥粒層２０は硬質基板１０の外周に連続して、均一に設けられる。
【００２７】
超砥粒層２０の超砥粒は、ダイヤモンドまたはｃＢＮにより構成される。超砥粒を結合する結合材は、レジンボンド、メタルボンド、ビトリファイドボンド、またはメッキ層により構成される。
【００２８】
耐摩耗層１１は、硬質基板１０を工作物との擦れから保護するためのものである。超砥粒材料により耐摩耗層１１は構成される。耐摩耗層１１は、硬質基板１０の側面において環状に設けられる。耐摩耗層１１は図１では円周方向に連続して設けられるが、耐摩耗層１１が円周方向に断続して設けられていてもよい。円周方向に断続して設けられるため、加工により生じた切り粉が耐摩耗層１１の存在しない部分から外周側へ排出されやすくなる。
【００２９】
耐摩耗層１１の外周は、超砥粒層２０と接触していてもよい。耐摩耗層１１は、超砥粒層２０から離隔していてもよい。耐摩耗層１１の内周側（貫通孔１２付近）では、耐摩耗層１１は硬質基板１０を覆わない。これは、複数の超砥粒ホイール１間にカラーが配置され、このカラーを貫通孔１２近傍の硬質基板１０と接触させて精度よく硬質基板１０を位置決めするためである。
【００３０】
図１において、硬質基板１０の側面に対する耐摩耗層１１の比率（耐摩耗層１１の面積／硬質基板１０の側面の面積）は０．０５以上であることが好ましい。この比率が０．０５以上であれば、硬質基板１０側面をより確実に保護することができる。耐摩耗層１１は、超砥粒層２０の内側に設けられる。
【００３１】
図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図２で示すように、硬質基板１０の両側面に耐摩耗層１１が設けられる。耐摩耗層１１は、複数の超砥粒１１ａと、複数の超砥粒１１ａを結合する結合材１１ｂとにより構成される。
【００３２】
超砥粒１１ａは、ダイヤモンドまたはｃＢＮにより構成される。超砥粒１１ａは単結晶および多結晶のいずれであってもよい。超砥粒１１ａを結合する結合材１１ｂは、レジンボンド、メタルボンド、ビトリファイドボンド、またはメッキ層により構成される。結合材１１ｂは金属層であることが好ましい。金属層であれば、超砥粒１１ａを確実に保持することができる。
【００３３】
耐摩耗層１１中の超砥粒１１ａと超砥粒層２０の超砥粒とを対比すると、耐摩耗層１１中の超砥粒１１ａの平均粒径が超砥粒層２０中の超砥粒の平均粒径よりも小さいことが好ましい。超砥粒１１ａの粒径が小さいと超砥粒１１ａが工作物と接触したときに超砥粒１１ａが工作物を研磨することができる。
【００３４】
耐摩耗層１１の幅Ｗは、耐摩耗層１１の面積比（耐摩耗層１１の面積／硬質基板１０の側面の面積）が５％以上になるように選択される。耐摩耗層１１の幅Ｗは一定であることが好ましい。
【００３５】
図３は、図２中のＩＩＩで囲んだ部分を拡大して示す断面図である。図３で示すように、複数の超砥粒１１ａの間に結合材１１ｂが介在している。硬質基板１０の側面と超砥粒層２０の側面との間の隙間（逃げ）の寸法がＳであり、結合材１１ｂの厚みがｔである。超砥粒１１ａの平均粒径ｄと逃げＳとの比率ｄ／Ｓは３０％以上１００％以下である。比率ｄ／Ｓが３０％未満であると超砥粒１１ａが小さくなりすぎる。その結果、耐摩耗層１１で硬質基板１０を保護する機能が小さくなる。比率ｄ／Ｓが１００％を超えると超砥粒１１ａが大きくなりすぎる。その結果、超砥粒１１ａが工作物を研磨し、切り代が大きくなる。超砥粒１１ａは、結合材１１ｂから突出していることが好ましい。超砥粒１１ａを結合材１１ｂから突出されるために、ドレッシングをしてもよい。
【００３６】
（実施の形態２）
図４は、実施の形態２に従った超砥粒ホイールの平面図である。図５は、図４中のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。図４および図５で示すように、実施の形態２の超砥粒ホイール１では、中心から放射状に延びるように溝１１１が設けられている点で、実施の形態１に従った超砥粒ホイール１と異なる。溝１１１が半径方向に延びるため、耐摩耗層１１は円周方向に断続的に設けられる。その結果、ワークと耐摩耗層１１との接触で発生した切り粉が溝１１１内に入る。超砥粒ホイール１が回転すると切り粉に遠心力が働いて切り粉は外周方向へ放出される。
【００３７】
実施の形態２に従った超砥粒ホイール１ではワークと耐摩耗層１１との間に切り粉がつまることを防止できる。
【００３８】
（実施の形態３）
図６は、実施の形態３に従った超砥粒ホイールの平面図である。図７は、図６中のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図である。図６および図７で示すように、実施の形態３の超砥粒ホイール１では、中心から半径方向および円周方向に延びるように溝１１１が設けられている点で、実施の形態２に従った超砥粒ホイール１と異なる。溝１１１が円周方向および半径方向に延びるように直線状に設けられているため、耐摩耗層１１は円周方向および半径方向に断続的に設けられる。ワークと耐摩耗層１１との接触で発生した切り粉が溝１１１内に入る。超砥粒ホイール１が回転すると切り粉に遠心力が働いて切り粉は外周方向へ放出される。
【００３９】
実施の形態３に従った超砥粒ホイール１ではワークと耐摩耗層１１との間に切り粉がつまることを防止できる。さらに、ワークと、溝１１１のエッジを構成する耐摩耗層１１との接触が滑らかになるため、騒音の発生を抑制できる。
【００４０】
（実施の形態４）
図８は、実施の形態４に従った超砥粒ホイールの平面図である。図９は、図８中のＩＸ−ＩＸ線に沿った断面図である。図８および図９で示すように、実施の形態４の超砥粒ホイール１では、島状の耐摩耗層１１の間に溝１１１が設けられている点で、実施の形態２に従った超砥粒ホイール１と異なる。溝１１１がランダムな方向に設けられている。耐摩耗層１１は円周方向および半径方向に断続的に設けられる。ワークと耐摩耗層１１との接触で発生した切り粉が溝１１１内に入る。超砥粒ホイール１が回転すると切り粉に遠心力が働いて切り粉は外周方向へ放出される。この実施の形態では耐摩耗層１１は円形の島状であるが、耐摩耗層１１が角型の島状であってもよい。
【００４１】
実施の形態４に従った超砥粒ホイール１ではワークと耐摩耗層１１との間に切り粉がつまることを防止できる。さらに、ランダムな方向に溝１１１が設けられているため、切り粉は溝１１１内をあらゆる方向に動くため、溝１１１から切り粉が排出されやすい。
【００４２】
（実施の形態５）
図１０は、実施の形態５に従った超砥粒ホイールの平面図である。図１１は、図１０中のＸＩ−ＸＩ線に沿った断面図である。図１０および図１１で示すように、実施の形態５の超砥粒ホイール１では、中心から半径方向および円周方向に延びるように湾曲した渦巻形状の溝１１１が設けられている点で、実施の形態３に従った超砥粒ホイール１と異なる。溝１１１が円周方向および半径方向に延びるように設けられているため、耐摩耗層１１は円周方向および半径方向に断続的に設けられる。ワークと耐摩耗層１１との接触で発生した切り粉が溝１１１内に入る。超砥粒ホイール１が回転すると切り粉に遠心力が働いて切り粉は外周方向へ放出される。
【００４３】
実施の形態５に従った超砥粒ホイール１ではワークと耐摩耗層１１との間に切り粉がつまることを防止できる。さらに、ワークと、湾曲した溝１１１のエッジを構成する耐摩耗層１１との接触が滑らかになるため、騒音の発生を抑制できる。
【００４４】
（実施の形態６）
図１２は、実施の形態６に従った超砥粒ホイールの平面図である。図１３は、図１２中のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った断面図である。図１２および図１３で示すように、実施の形態６の超砥粒ホイール１では、円周方向に連続して延びるように湾曲した円形状の溝１１１が設けられている点で、実施の形態２に従った超砥粒ホイール１と異なる。溝１１１が円周方向に延びるように設けられているため、耐摩耗層１１は半径方向に断続的に設けられる。ワークと耐摩耗層１１との接触で発生した切り粉が溝１１１内に入る。
【００４５】
実施の形態６に従った超砥粒ホイール１ではワークと耐摩耗層１１との間に切り粉がつまることを防止できる。
【００４６】
（実施の形態７）
図１４は、実施の形態７に従った超砥粒ホイールの平面図である。図１５は、図１４中のＸＶ−ＸＶ線に沿った断面図である。図１４および図１５で示すように、実施の形態７の超砥粒ホイール１では、中心から半径方向に延びる溝１１１および円周方向に延びる溝１１１が設けられている点で、実施の形態２に従った超砥粒ホイール１と異なる。実施の形態７では、実施の形態２および実施の形態６の溝１１１を合わせた溝１１１が設けられている。その結果、実施の形態２および６の効果が得られる。
【００４７】
（超砥粒の平均粒径を制御する方法）
砥粒メーカ（たとえば、トーメイダイヤ株式会社等）から入手したダイヤモンド砥粒を所定の質量だけ取り出して、レーザー回折式粒度分布測定装置（たとえば、株式会社島津製作所製、ＳＡＬＤシリーズ）で測定して、超砥粒（原料）の平均粒径を測定することができる。種々の平均粒径の超砥粒（原料）を用いて超砥粒ホイール１を作製することにより、超砥粒ホイール１の超砥粒１１ａの平均粒径を制御することができる。
【００４８】
（超砥粒ホイールの超砥粒の平均粒径を測定する方法）
完成した超砥粒ホイール１の平均粒径を測定するには、耐摩耗層１１の結合材１１ｂを酸等によって溶かして超砥粒１１ａを取り出す。超砥粒ホイール１が大きい場合には、耐摩耗層１１を所定の体積（たとえば、０．５ｃｍ3）だけ切り取って、その部分から超砥粒１１ａを取り出し、レーザー回折式粒度分布測定装置（たとえば、株式会社島津製作所製、ＳＡＬＤシリーズ）で測定して、平均粒径を測定する。
【００４９】
電着で耐摩耗層１１が形成されている場合は、所定の面積（たとえば、２５ｍｍ2以上）を切り取って、耐摩耗層１１の結合材１１ｂを酸等によって溶かして超砥粒１１ａを取り出す。
【００５０】
（ヤング率の測定方法）
硬質基板１０のヤング率の測定は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２８０（１９９３年）における静的ヤング率試験方法により室温で実施する。
【００５１】
（超砥粒ホイールの効果）
超硬合金の硬質基板１０の両側面にダイヤモンドからなる超砥粒１１ａを電着することで、硬質基板１０の剛性が高まり、過酷な加工条件で使用しても、硬質基板１０が撓みにくくなる。仮に、撓んだとしても、両側面の耐摩耗層１１により工作物が削られるので、硬質基板１０を損傷しない。また、加工された工作物の倒れ、熱膨張による工作物の変形により、超硬合金の硬質基板１０が工作物と擦れることがあっても耐摩耗層１１により工作物が削られるので、硬質基板１０を損傷しない。その結果、超砥粒ホイール１の寿命が長くなり、かつ、加工精度が向上する。
【００５２】
（実施例）
（試料番号１〜１５の製作方法と実験条件）
（製作方法）
【００５３】
【表１】
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【００５４】
質量比率でＷＣが９０％、Ｃｏが１０％である超硬合金を直径４４ｍｍ、穴径１５ｍｍ、厚み（試料番号１〜５では０．２５ｍｍ、試料番号６〜１０では０．１５ｍｍ、試料番号１１〜１５では０．１１ｍｍ）を有するように加工して硬質基板１０とした。この硬質基板１０を金型にセットした。結合材としてのフェノール樹脂粉末と、平均粒径１００μｍのダイヤモンド砥粒とを、ダイヤモンドの体積比率が２０％（ダイヤモンド砥粒２０％、フェノール樹脂８０％）になるように混合した。硬質基板１０がセットされた金型に混合物を充填した後、硬質基板１０および混合物を加圧し、温度１８０℃で２時間、加熱硬化させて、冷却後に金型から抜き出した。硬質基板１０の外周面には超砥粒層２０が形成された。
【００５５】
次の工程では、平面研削盤を使って超砥粒層２０の両側面をツルーイング・ドレッシングした。その結果、硬質基板１０の側面と超砥粒層２０の側面との逃げＳは、片側側面において、試料番号１〜１０では０．０２５ｍｍ、試料番号１１〜１５では０．０２ｍｍ、となった。
【００５６】
さらに次の工程では、硬質基板１０の側面の所定箇所をマスキング材でマスキングした。表１に示す平均粒径のダイヤモンド砥粒を公知の電着法（ニッケルめっき）によってマスキングされていない硬質基板１０の側面に固着した。ニッケルめっきの厚みは試料番号１〜１５に示す結合材層の厚みｔである。
【００５７】
ニッケルめっきの固着範囲は、硬質基板１０のΦ２０ｍｍ〜Φ４４ｍｍの範囲とした。これにより、試料番号１〜１５の超砥粒ホイール１を得た。
【００５８】
（実験条件）
試料番号１〜１５の超砥粒ホイール１を、精密切断装置に取り付けた。回転数は毎分６０００回転、送り速度は毎分２０ｍｍとし、水溶性研削液による湿式加工により、超砥粒ホイール１でネオジム磁石を切断加工して、超砥粒ホイール１の性能評価を行った。
【００５９】
性能評価は、超砥粒層２０を完全に消耗するまで、硬質基板１０が損傷しないで、所望する切断精度を維持できるか否かで判断した。
【００６０】
工具寿命「Ａ」は、超砥粒層２０が完全に消耗するまで超砥粒ホイール１を使用できたことを示す。工具寿命「Ｂ」は、超砥粒ホイール１の硬質基板１０が損傷して超砥粒ホイール１が寿命に達した段階で超砥粒層２０の８０体積％以上が消耗していたことを示す。工具寿命「Ｃ」は、超砥粒ホイール１の硬質基板１０が損傷して超砥粒ホイール１が寿命に達した段階で超砥粒層２０の８０体積％未満が消耗していた（超砥粒層２０の２０体積％以上が残存していた）ことを示す。工具寿命「Ａ」は極めて良好な寿命、工具寿命「Ｂ」は良好な寿命、工具寿命「Ｃ」は短寿命であることを示す。
【００６１】
表１より、ｄ／Ｓが０．３以上１以下であれば良好な寿命を示すことが分かる。ｄ／Ｓが０．４以上であればより好ましい。
【００６２】
（試料番号２１〜４０の製作方法と実験条件）
（製作方法）
【００６３】
【表２】
2017145455.tif 000004
【００６４】
質量比率でＷＣが９０％、Ｃｏが１０％である超硬合金を直径９４ｍｍ、穴径３０ｍｍ、厚み（試料番号２１〜２８では０．３ｍｍ、試料番号２９〜３６では０．２ｍｍ、試料番号３７〜４０では０．１５ｍｍ）を有するように加工して硬質基板１０とした。この硬質基板１０を金型にセットした。結合材としてのフェノール樹脂粉末と、平均粒径１２０μｍのダイヤモンド砥粒とをダイヤモンドの体積比率が２０％（ダイヤモンド砥粒２０％、フェノール樹脂８０％）になるように混合した。硬質基板１０がセットされた金型に混合物を充填した後、硬質基板１０および混合物を加圧し、温度１８０℃で２時間、加熱硬化させて、冷却後に金型から抜き出した。硬質基板１０の外周面には超砥粒層２０が形成された。
【００６５】
次の工程では、平面研削盤を使って超砥粒層２０の両側面をツルーイング・ドレッシングした。その結果、硬質基板１０の側面と超砥粒層２０の側面の逃げＳは、片側側面において試料番号２１〜２４では０．１ｍｍ、試料番号２５〜３２では０．０５ｍｍ、試料番号３３〜４０では０．０２５ｍｍ、となった。
【００６６】
さらに次の工程では、硬質基板１０の側面の所定箇所をマスキング材でマスキングした。表２に示す平均粒径のダイヤモンド砥粒を公知の電着法（ニッケルめっき）によってマスキングされていない硬質基板１０の側面に固着した。ニッケルめっきの厚みは試料番号２１〜４０に示す結合材層の厚みｔである。
【００６７】
ニッケルめっきの固着範囲は、硬質基板１０のΦ６０ｍｍ〜Φ９４ｍｍの範囲とした。これにより、試料番号２１〜４０の超砥粒ホイール１を得た。
【００６８】
（実験条件）
試料番号２１〜４０の超砥粒ホイール１を、精密切断装置に取り付けた。回転数は毎分６０００回転、送り速度は毎分１５ｍｍとし、水溶性研削液による湿式加工により、超砥粒ホイール１でネオジム磁石を切断加工して、超砥粒ホイール１の性能評価を行った。
【００６９】
性能評価は、超砥粒層２０を完全に消耗するまで、硬質基板１０が損傷しないで、所望する切断精度を維持できるか否かで判断した。
【００７０】
工具寿命「Ａ」は、超砥粒層２０が完全に消耗するまで超砥粒ホイール１を使用できたことを示す。工具寿命「Ｂ」は、超砥粒ホイール１の硬質基板１０が損傷して超砥粒ホイール１が寿命に達した段階で超砥粒層２０の８０体積％以上が消耗していたことを示す。工具寿命「Ｃ」は、超砥粒ホイール１の硬質基板１０が損傷して超砥粒ホイール１が寿命に達した段階で超砥粒層２０の８０体積％未満が消耗していた（超砥粒層２０の２０体積％以上が残存していた）ことを示す。工具寿命「Ａ」は極めて良好な寿命、工具寿命「Ｂ」は良好な寿命、工具寿命「Ｃ」は短寿命であることを示す。
【００７１】
表２より、ｄ／Ｓが０．３以上１以下であれば良好な寿命を示すことが分かる。ｄ／Ｓが０．４以上１以下であればより好ましい。
【００７２】
（試料番号５１〜６４の製作方法と実験条件）
（製作方法）
【００７３】
【表３】
2017145455.tif 000005
【００７４】
質量比率でＷＣが９０％、Ｃｏが１０％である超硬合金を直径１９４ｍｍ、穴径５０ｍｍ、厚み（試料番号５１〜５４では０．８ｍｍ、試料番号５５〜５８では０．５ｍｍ、試料番号５９〜６４では０．３ｍｍ）を有するように加工して硬質基板１０とした。この硬質基板１０を金型にセットした。結合材としてのフェノール樹脂粉末と、平均粒径１４０μｍのダイヤモンド砥粒とをダイヤモンドの体積比率で２０％（ダイヤモンド砥粒２０％、フェノール樹脂８０％）になるように混合した。硬質基板１０がセットされた金型に混合物を充填した後、硬質基板１０および混合物を加圧し、温度１８０℃で２時間、加熱硬化させて、冷却後に金型から抜き出した。硬質基板１０の外周面には超砥粒層２０が形成された。
【００７５】
次の工程では、平面研削盤を使って超砥粒層２０の両側面をツルーイング・ドレッシングした。その結果、硬質基板１０の側面と超砥粒層２０の側面の逃げＳを片側側面において試料番号５１〜６４は０．１ｍｍとなった。
【００７６】
さらに次の工程では、硬質基板１０の側面の所定箇所をマスキング材でマスキングした。表３に示す平均粒径のダイヤモンド砥粒を公知の電着法（ニッケルめっき）によって、マスキングされていない硬質基板１０の側面に固着した。ニッケルめっきの厚みは試料番号５１〜６４に示す結合材層の厚みｔである。
【００７７】
ニッケルめっきの固着範囲は、硬質基板１０のΦ１００ｍｍ〜Φ１９４ｍｍの範囲とした。これにより、試料番号５１〜６４の超砥粒ホイール１を得た。
【００７８】
（実験条件）
試料番号５１〜６４の超砥粒ホイール１を、精密切断装置に取り付けた。回転数は毎分５０００回転、送り速度は毎分１５ｍｍ、水溶性研削液による湿式加工により、単結晶シリコンを切断加工して、超砥粒ホイール１の性能評価を行った。
【００７９】
性能評価は、超砥粒層２０を完全に消耗するまで、硬質基板１０が損傷しないで、所望する切断精度を維持できるか否かで判断した。
【００８０】
工具寿命「Ａ」は、超砥粒層２０が完全に消耗するまで超砥粒ホイール１を使用できたことを示す。工具寿命「Ｂ」は、超砥粒ホイール１の硬質基板１０が損傷して超砥粒ホイール１が寿命に達した段階で超砥粒層２０の８０体積％以上が消耗していたことを示す。工具寿命「Ｃ」は、超砥粒ホイール１の硬質基板１０が損傷して超砥粒ホイール１が寿命に達した段階で超砥粒層２０の８０体積％未満が消耗していた（超砥粒層２０の２０体積％以上が残存していた）ことを示す。工具寿命「Ａ」は極めて良好な寿命、工具寿命「Ｂ」は良好な寿命、工具寿命「Ｃ」は短寿命であることを示す。
【００８１】
表１より、ｄ／Ｓが０．３以上１以下であれば良好な寿命を示すことが分かる。ｄ／Ｓが０．４以上１以下であればより好ましい。
【００８２】
（試料番号１０２〜１０７の作成方法と実験条件）
（製作方法）
【００８３】
【表４】
2017145455.tif 000006
【００８４】
質量比率でＷＣが９０％、Ｃｏが１０％である超硬合金を直径４４ｍｍ、穴径１５ｍｍ、厚み０．２５ｍｍを有するように加工して硬質基板１０とした。この硬質基板１０を金型にセットした。結合材としてのフェノール樹脂粉末と、平均粒径１００μｍのダイヤモンド砥粒とを、ダイヤモンドの体積比率が２０％（ダイヤモンド砥粒２０％、フェノール樹脂８０％）になるように混合した。硬質基板１０がセットされた金型に混合物を充填した後、硬質基板１０および混合物を加圧し、温度１８０℃で２時間、加熱硬化させて、冷却後に金型から抜き出した。硬質基板１０の外周面には超砥粒層２０が形成された。
【００８５】
次の工程では、平面研削盤を使って超砥粒層２０の両側面をツルーイング・ドレッシングした。その結果、硬質基板１０の側面と超砥粒層２０の側面との逃げＳは、片側側面において、０．０２５ｍｍとなった。
【００８６】
さらに次の工程では、硬質基板１０の側面の所定箇所をマスキング材でマスキングした。表４に示す平均粒径のダイヤモンド砥粒を公知の電着法（ニッケルめっき）によってマスキングされていない硬質基板１０の側面に固着した。これにより溝１１１を有する図４から１５の形状の耐摩耗層１１を形成した。ニッケルめっきの厚みは試料番号１０２〜１０７に示す結合材層の厚みｔである。
【００８７】
ニッケルめっきの固着範囲は、硬質基板１０のΦ２０ｍｍ〜Φ４４ｍｍの範囲とした。これにより、試料番号１０２〜１０７の超砥粒ホイール１を得た。
【００８８】
（実験条件）
試料番号１，１０２〜１０７の超砥粒ホイール１を、精密切断装置に取り付けた。回転数は毎分６０００回転、送り速度は毎分２４ｍｍとし、水溶性研削液による湿式加工により、超砥粒ホイール１でネオジム磁石を切断加工して、超砥粒ホイール１の性能評価を行った。この切断加工では、表１の加工条件よりも送り速度が大きく、過酷な条件であるといえる。
【００８９】
性能評価は、超砥粒層２０を完全に消耗するまで、硬質基板１０が損傷しないで、所望する切断精度を維持できるか否かで判断した。
【００９０】
工具寿命「Ａ」は、超砥粒層２０が完全に消耗するまで超砥粒ホイール１を使用できたことを示す。工具寿命「Ｃ」は、超砥粒ホイール１の硬質基板１０が損傷して超砥粒ホイール１が寿命に達した段階で超砥粒層２０の８０体積％未満が消耗していた（超砥粒層２０の２０体積％以上が残存していた）ことを示す。工具寿命「Ａ」は極めて良好な寿命、工具寿命「Ｃ」は短寿命であることを示す。
【００９１】
表４より、耐摩耗層１１に溝１１１が形成されると寿命が向上することが分かる。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９２】
１  超砥粒ホイール、１０  硬質基板、１１  耐摩耗層、１１ａ  超砥粒、１１ｂ  結合材、１２  貫通孔、２０  超砥粒層、１１１  溝。
【図１】
2017145455.tif 000007
【図２】
2017145455.tif 000008
【図３】
2017145455.tif 000009
【図４】
2017145455.tif 000010
【図５】
2017145455.tif 000011
【図６】
2017145455.tif 000012
【図７】
2017145455.tif 000013
【図８】
2017145455.tif 000014
【図９】
2017145455.tif 000015
【図１０】
2017145455.tif 000016
【図１１】
2017145455.tif 000017
【図１２】
2017145455.tif 000018
【図１３】
2017145455.tif 000019
【図１４】
2017145455.tif 000020
【図１５】
2017145455.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月20日(2017.11.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヤング率が３００ＧＰａ以上の硬質基板と、
前記硬質基板の外周に設けられた超砥粒層と、
前記硬質基板の両側面に設けられた、超砥粒を含む耐摩耗層とを備え、
前記硬質基板の側面と前記超砥粒層の側面との間の逃げをＳとすると、前記超砥粒の平均粒径は０．３Ｓ以上Ｓ以下であり、
前記耐摩耗層中の超砥粒の平均粒径は、前記超砥粒層の超砥粒の平均粒径よりも小さく、
前記硬質基板の厚み（Ｅ）は０．８ｍｍ以下であり、
前記超砥粒層の厚み（Ｔ）は１ｍｍ以下である、超砥粒ホイール。
【請求項２】
前記耐摩耗層は、前記超砥粒を前記硬質基板の側面に固定する金属層を含む、請求項１に記載の超砥粒ホイール。
【請求項３】
前記超砥粒は前記金属層から突出している、請求項２に記載の超砥粒ホイール。
【請求項４】
前記耐摩耗層は円周方向に断続的に設けられる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の超砥粒ホイール。
【請求項５】
前記耐摩耗層の面積は、前記硬質基板の側面の面積の５％以上を占める、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の超砥粒ホイール。
【請求項６】
前記硬質基板は超硬合金またはサーメットのいずれかで構成される、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の超砥粒ホイール。
【請求項７】
前記耐摩耗層は前記超砥粒ホイールの回転の円周方向に沿って断続的に設けられる、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の超砥粒ホイール。
【請求項８】
前記耐摩耗層は前記超砥粒ホイールの回転の半径方向に沿って断続的に設けられる、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の超砥粒ホイール。
【請求項９】
前記硬質基板の厚み（Ｅ）は０．３ｍｍ以下であり、
前記超砥粒ホイールの外径（Ｄ）は１００ｍｍ以下である、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の超砥粒ホイール。
【国際調査報告】
2017145455.tif 000022
2017145455.tif 000023
2017145455.tif 000024
2017145455.tif 000025