(57)【要約】  石材、煉瓦、コンクリート、アスファルトのような脆性のある被削材を切断したり、穿孔するのに使用される切削工具用切削チップ、この切削チップを製造する方法及びこの切削チップが具備された切削工具を提供する。  ダイアモンド粒子層と延性が異なる２種の板状の金属結合材層からなり、前記２種の板状の金属結合材層は切削方向と垂直な方向に交代で積層されており、前記ダイアモンド粒子層が前記延性が大きい軟らかい金属結合材層と硬い金属結合材層に適切に配列されている。本発明によると、優れた切削性能を有する切削チップ及び切削工具を提供することができ、またその製造工程も単純化させることができ、製造コストも著しく低減させることができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の層からなり、
前記層は、ダイアモンド粒子層と延性が異なる２種の板状の金属結合材層からなり、
前記延性が異なる２種の板状の金属結合材層は交代で積層されており、
前記金属結合材層の積層は、切削面からみて切削面と垂直で、切削方向に平行になり、
前記ダイアモンド粒子層は、ダイアモンド粒子が金属結合材層のうち相対的に延性が大きい金属結合材層により囲まれており、そしてこのダイアモンド粒子は切削面に列に表れるようになっていることを特徴とする切削チップ。
【請求項２】
前記金属結合材層は、鉄鋼材、アルミニウム合金、ニッケル系低融点合金、銅系合金、銀系合金及び黄銅からなるグループから選ばれた材質からなっていることを特徴とする請求項１に記載の切削チップ。
【請求項３】
硬い金属結合材層は、鉄鋼材からなり、軟らかい金属結合材層はアルミニウム合金、ニッケル系低融点合金、銅系合金、銀系合金及び黄銅からなるグループから選ばれた材質からなっていること特徴とする請求項２に記載の切削チップ。
【請求項４】
前記金属結合材層は、熔融圧延材及び焼結材を単独または複合で使用し製造された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切削チップ。
【請求項５】
前記金属結合材層は、熔融圧延材を使用し製造されたことを特徴とする請求項４に記載の切削チップ。
【請求項６】
前記熔融圧延材が、熱間圧延鋼板または冷間圧延鋼板であることを特徴とする請求項５に記載の切削チップ。
【請求項７】
複数個の層からなり、
前記層は、ダイアモンド粒子層と延性が異なる２種の板状の金属結合材層からなり、
前記延性が異なる２種の板状の金属結合材層は、切削面からみて切削面と垂直し切削方向に平行に配列されており、
前記２種の板状の金属結合材層は、切削方向と垂直な方向に交代で積層されており、
前記ダイアモンド粒子層は、ダイアモンド粒子の一部は前記金属結合材層のうち相対的に延性が大きい軟らかい金属結合材層内に位置され、残りの部分は、前記金属結合材層のうち相対的に延性が小さい硬い金属結合材層内に位置され、ダイアモンド粒子は切削面に列に表れるようになっていること特徴とする切削チップ。
【請求項８】
前記金属結合材層の夫々には一つのダイアモンド粒子層のダイアモンド粒子の一部が位置されていることを特徴とする請求項７に記載の切削チップ。
【請求項９】
前記軟らかい金属結合材層の厚さが硬い金属結合材層の厚さより厚いことを特徴とする請求項８に記載の切削チップ。
【請求項１０】
前記軟らかい金属結合材層の厚さが硬い金属結合材層の厚さより薄いことを特徴とする請求項８に記載の切削チップ。
【請求項１１】
前記金属結合材層の夫々には、二つのダイアモンド粒子層のダイアモンド粒子の一部が位置されていることを特徴とする請求項７に記載の切削チップ。
【請求項１２】
前記金属結合材層は鉄鋼材、アルミニウム合金、ニッケル系低融点合金、銅系合金、銀系合金及び黄銅からなるグループから選ばれた材質からなっていることを特徴とする請求項７から請求項１１のいずれかに記載の切削チップ。
【請求項１３】
硬い金属結合材層は鉄鋼材からなり、軟らかい金属結合材層はアルミニウム合金、ニッケル系低融点合金、銅系合金、銀系合金及び黄銅からなるグループから選ばれた材質からなっていることを特徴とする請求項１２に記載の切削チップ。
【請求項１４】
前記金属結合材層は、熔融圧延材及び焼結材を単独または複合で使用し製造されたことを特徴とする請求項７から請求項１１のいずれかに記載の切削チップ。
【請求項１５】
前記金属結合材層は、熔融圧延材及び焼結材を単独または複合で使用し製造されたことを特徴とする請求項１２に記載の切削チップ。
【請求項１６】
前記金属結合材層は、熔融圧延材を使用し製造されたことを特徴とする請求項１４に記載の切削チップ。
【請求項１７】
前記金属結合材層は、熔融圧延材を使用し製造されたことを特徴とする請求項１５に記載の切削チップ。
【請求項１８】
前記熔融圧延材が熱間圧延鋼板または冷間圧延鋼板であることを特徴とする請求項１６または請求項１７に記載の切削チップ。
【請求項１９】
延性が異なる板状の金属結合材２種類を用意する段階と、
前記金属結合材のうち相対的に延性が大きい軟らかい金属結合材の上にダイアモンド粒子を切削面に列に表れるように配列する段階と、
前記ダイアモンド粒子の上に軟らかい金属結合材を積層させる段階、
前記のように積層された軟らかい金属結合材の上に延性が小さい硬い金属結合材を積層する段階と、
前記硬い金属結合材の上に軟らかい金属結合材を積層させ、その上にダイアモンド粒子を切削面に列に表れるように配列し、その上に再び軟らかい金属結合材を積層させた後、その上に硬い金属結合材を積層する段階と、
目的とする厚さが得られるまで前記の段階を繰り返して積層物を用意する段階と、前記積層物を構成する要素が結合されるように前記積層物を加熱及び加圧する段階とを含む切削チップの製造方法。
【請求項２０】
前記金属結合材層は鉄鋼材、アルミニウム合金、ニッケル系低融点合金、銅系合金、銀系合金及び黄銅からなるグループから選ばれた材質からなっていることを特徴とする請求項１９に記載の切削チップの製造方法。
【請求項２１】
硬い金属結合材層は鉄鋼材からなり、軟らかい金属結合材層はアルミニウム合金、ニッケル系低融点合金、銅系合金、銀系合金及び黄銅からなるグループから選ばれた材質からなっていることを特徴とする請求項２０に記載の切削チップの製造方法。
【請求項２２】
前記金属結合材層は、熔融圧延材及び焼結材を単独または複合で使用し製造されたことを特徴とする請求項１９から請求項２１のいずれかに記載の切削チップの製造方法。
【請求項２３】
前記金属結合材層は熔融圧延材を使用し製造されたことを特徴とする請求項２２に記載の切削チップの製造方法。
【請求項２４】
前記熔融圧延材が熱間圧延鋼板または冷間圧延鋼板であることを特徴とする請求項２３に記載の切削チップの製造方法。
【請求項２５】
延性が異なる板状の金属結合材２種類を用意する段階と、
前記金属結合材のうち相対的に延性が小さい硬い金属結合材の上にダイアモンド粒子を切削面に列に表れるように配列する段階と、
前記ダイアモンド粒子の上に前記板状の金属結合材のうち延性が大きい軟らかい金属結合材を積層させる段階と、
前記軟らかい金属結合材の上に硬い金属結合材を積層させて、その上にダイアモンド粒子を切削面に列に表れるように配列し、その上に軟らかい金属結合材を積層させる段階と、
目的とする厚さが得られるまで前記の段階を繰り返して積層物を用意する段階と、前記積層物を構成する要素が結合されるように前記積層物を加熱及び加圧する段階とを含む切削チップの製造方法。
【請求項２６】
前記軟らかい金属結合材層の厚さが硬い金属結合材層の厚さより厚いことを特徴とする請求項２５に記載の切削チップの製造方法。
【請求項２７】
前記軟らかい金属結合材層の厚さが硬い金属結合材層の厚さより薄いことを特徴とする請求項２５に記載の切削チップの製造方法。
【請求項２８】
前記金属結合材層は鉄鋼材、アルミニウム合金、ニッケル系低融点合金、銅系合金、銀系合金及び黄銅からなるグループから選ばれた材質からなっていることを特徴とする請求項２５から請求項２７のいずれかに記載の切削チップの製造方法。
【請求項２９】
硬い金属結合材層は、鉄鋼材からなり、軟らかい金属結合材層はアルミニウム合金、ニッケル系低融点合金、銅系合金、銀系合金及び黄銅からなるグループから選ばれた材質からなっていることを特徴とする請求項２８に記載の切削チップの製造方法。
【請求項３０】
前記金属結合材層は、熔融圧延材及び焼結材を単独または複合で使用し製造されたことを特徴とする請求項２５から請求項２７のいずれかに記載の切削チップの製造方法。
【請求項３１】
前記金属結合材層は、熔融圧延材及び焼結材を単独または複合で使用し製造されたことを特徴とする請求項２８に記載の切削チップの製造方法。
【請求項３２】
前記金属結合材層は、熔融圧延材を使用し製造されたことを特徴とする請求項３０に記載の切削チップの製造方法。
【請求項３３】
前記金属結合材層は熔融圧延材を使用し製造されたことを特徴とする請求項３１に記載の切削チップの製造方法。
【請求項３４】
前記熔融圧延材が熱間圧延鋼板または冷間圧延鋼板であることを特徴とする請求項３２または請求項３３に記載の切削チップの製造方法。
【請求項３５】
延性が異なる板状の金属結合材２種類を用意する段階と、
前記金属結合材のうち相対的に延性が小さい硬い金属結合材の上にダイアモンド粒子を切削面に列に表れるように配列する段階と、
前記ダイアモンド粒子の上に前記板状の金属結合材のうち相対的に延性が大きい軟らかい金属結合材を積層させる段階と、
前記軟らかい金属結合材の上にダイアモンド粒子を切削面に列に表れるように配列してから、その上に硬い金属結合材を積層し、その上にダイアモンド粒子を切削面に列に表れるように配列し、その上に軟らかい金属結合材を積層させる段階と、
目的とする厚さが得られるまで前記の段階を繰り返して積層物を用意する段階と、前記積層物を構成する要素が結合されるように前記積層物を加熱及び加圧する段階を含む切削チップの製造方法。
【請求項３６】
前記金属結合材層は鉄鋼材、アルミニウム合金、ニッケル系低融点合金、銅系合金、銀系合金及び黄銅からなるグループから選ばれた材質からなっていることを特徴とする請求項３５に記載の切削チップの製造方法。
【請求項３７】
硬い金属結合材層は鉄鋼材からなり、軟らかい金属結合材層はアルミニウム合金、ニッケル系低融点合金、銅系合金、銀系合金及び黄銅からなるグループから選ばれた材質からなっていることを特徴とする請求項３６に記載の切削チップの製造方法。
【請求項３８】
前記金属結合材層は、熔融圧延材及び焼結材を単独または複合で使用し製造されたことを特徴とする請求項３５から請求項３７のいずれかに記載の切削チップの製造方法。
【請求項３９】
前記金属結合材層は、熔融圧延材を使用し製造されたことを特徴とする請求項３８に記載の切削チップの製造方法。
【請求項４０】
前記熔融圧延材が熱間圧延鋼板または冷間圧延鋼板であることを特徴とする請求項３９に記載の切削チップの製造方法。
【請求項４１】
請求項１から請求項１８のいずれかに記載の切削チップを具備した切削工具。
【請求項４２】
請求項１９から請求項４０のいずれかに記載の方法により製造された切削チップを具備した切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は石材、煉瓦、コンクリート、アスファルトのような脆性のある被削材を切断したり穿孔するのに使用される切削工具用切削チップ、この切削チップを製造する方法及びこの切削チップが具備された切削工具に関するもので、より詳細には、粉末形態の金属結合材を使用する代わりに板状の金属結合材を使用し製造される切削工具用切削チップ、この切削チップを製造する方法及びこの切削チップが具備された切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
石材、煉瓦、コンクリート、アスファルトのような脆性のある被削材を切断したり穿孔するためには、被削材より高い硬度を有する研磨材が要求される。
【０００３】
前記研磨材としては、人造ダイアモンド粒子、天然ダイアモンド粒子、硼化窒素及び超硬粒子等が知られているが、その中でも人造ダイアモンド粒子が最も広く使用されている。
【０００４】
人造ダイアモンド（以下、“ダイアモンド”とする）は、１９５０年代に発明されたもので、地球上に存在する物質のうち、最も硬度が高い物質として知られており、このような特性により切削、研削工具等に使用されるようになった。
【０００５】
特に、前記ダイアモンドは花崗岩、大理石等の石材を切削、研削する石材加工分野及びコンクリート構造物を切削、研削する建設業分野において広く利用されるようになった。
【０００６】
以下では、研磨材として、ダイアモンド粒子を使用した切削チップ及び切削工具に基づいて説明する。
【０００７】
通常、ダイアモンド工具は、ダイアモンド粒子が分布されている切削チップとこの切削チップが固定されている金属ボディー（Ｃｏｒｅ）で構成される。
【０００８】
図１には、セグメントタイプのダイアモンド工具の一例を示している。図１に示したように、セグメントタイプのダイアモンド工具１は、ディスク形態の金属ボディー２に固定されている複数の切削チップ１１、１２を含み、夫々の切削チップ１１、１２にはダイアモンド粒子５が無秩序に分布されている。
【０００９】
前記の切削チップは、ダイアモンド粒子を結合材の役割をする金属粉末と混合してから成形した後、焼結する粉末冶金法により製造されている。
【００１０】
前記のようにダイアモンド粒子を金属結合材粉末と混合する場合には、ダイアモンド粒子が金属粉末の間に均一に分布されなくなり、結果的にダイアモンド粒子の切削効率が落ち、寿命が低下する問題点がある。
【００１１】
即ち、ダイアモンド粒子と結合材の役割をする金属粉末の混合時、粒子の大きさ、比重の差異等によりダイアモンド粒子が金属結合材の間に均一に分布できなくなり、図１に示したように、過度に多いダイアモンド粒子が分布されている切削面３を提供したり、または過度に少ないダイアモンド粒子が分布されている切削面４を提供することにより偏析の問題が発生するようになる。
【００１２】
前記のように、ダイアモンド粒子が偏析される場合には、工具の切削性能が落ちるだけではなく、工具の寿命が低下する問題点がある。
【００１３】
前記のダイアモンド粒子の偏析による問題点を解決するための技術としてダイアモンド粒子をパターン化させる技術が提案され、その例を図２に示した。
【００１４】
図２には、ダイアモンド粒子がパターン化されたセグメントタイプのダイアモンド工具２０の一例を示した。図２に示したように、夫々の切削チップ２１、２２には、ダイアモンド粒子５がパターン化、即ち、規則的に分布されている。
【００１５】
前記のパターン化技術は、粉末形態の金属結合材とダイアモンド粒子を混合せず金属結合材粉末の上にダイアモンド粒子を一定の形態で配列した後、再び金属結合材粉末をダイアモンド粒子の上に位置させる過程を繰り返して金属結合材粉末とダイアモンド粒子を層状に配列してから、成形した後、焼結して切削チップを製造する技術である。
【００１６】
前記のダイアモンド粒子のパターン化技術は、ダイアモンド粒子の偏析による問題点は解決できるが、金属結合材を粉末形態で使用することにより引き起こる本質的な問題点は解決できない。
【００１７】
即ち、切削チップ製造時、結合材として金属粉末を使用する場合には、金属粉末に高い圧力を与え成形する工程を行うが、金属結合材を成形しなげればならないため結合材の厚さの偏差が生じたり、頻繁に破損する現象が起こったり、生産性が低下する上、深刻な場合には、成形値数を変化させ切削チップの値数が夫々異なりダイアモンド工具の性能偏差及び不良が発生する問題点がある。
【００１８】
また、結合材として使用される金属粉末は、様々な方法により製造されるが、同じ成分でも異なる形態、例えば、板、コイルまたは棒形態に製造される金属バルク材に比べ、値段が高いという問題点もある。
【００１９】
さらに、粉末冶金法により切削チップを製造する場合には、ダイアモンド粒子と結合材粉末を混合する工程、ダイアモンド粒子と結合材粉末の混合物を成形して成形体を製造する工程及びこの成形体を焼結する焼結工程を経るため、製造工程が複雑になる問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明者らは、前記の従来技術の問題点を解決するために研究及び実験を行い、その結果に基づいて本発明を提案するようになったもので、本発明は製造時、結合材として、金属粉末を使用する代わりに板状の金属結合材を使用することにより優れた切削性能を有するだけではなく、その製造工程も単純化させることができ、また製造コストも著しく低減させることができる切削チップを提供するのにその目的がある。
【００２１】
本発明の他の目的は、前記の本発明の切削チップを製造する方法を提供するのにある。
【００２２】
本発明のさらに他の目的は、前記の本発明の切削チップを具備した切削工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
以下、本発明について説明する。
【００２４】
本発明は複数個の層からなり、
前記層は、ダイアモンド粒子層と延性が異なる２種の板状の金属結合材層からなり、
前記延性が異なる２種の板状の金属結合材層は、切削面からみて切削面と垂直し切削方向に平行に配列されており、
前記２種の板状の金属結合材層は、切削方向と垂直な方向に交代で積層されており、
前記ダイアモンド粒子層は、ダイアモンド粒子が金属結合材層のうち相対的に延性が大きい金属結合材層により囲まれており、そしてこのダイアモンド粒子は、切削面に列に表れるようになっていることを特徴とする切削チップに関するものである。
【００２５】
また、本発明は複数個の層からなり、
前記層は、ダイアモンド粒子層と延性が異なる２種の板状の金属結合材層からなり、
前記延性が異なる２種の板状の金属結合材層は、切削面からみて切削面と垂直し切削方向に平行に配列されており、
前記２種の板状の金属結合材層は、切削方向と垂直な方向に交代で積層されており、
前記ダイアモンド粒子層は、ダイアモンド粒子の一部は前記金属結合材層のうち相対的に延性が大きい軟らかい金属結合材層内に位置され、残りの部分は前記金属結合材層のうち相対的に延性が小さい硬い金属結合材層内に位置され、ダイアモンド粒子は、切削面に列に表れることを特徴とする切削チップに関するものである。
【００２６】
前記切削チップにおいて、前記金属結合材層の夫々には一つのダイアモンド粒子層のダイアモンド粒子の一部が位置されることができる。前記切削チップにおいて、前記金属結合材層の夫々には二つのダイアモンド粒子層のダイアモンド粒子の一部が位置されることができる。
【００２７】
また、本発明は、延性が異なる板状の金属結合材２種類を用意する段階と、
前記金属結合材のうち相対的に延性が大きい軟らかい金属結合材の上にダイアモンド粒子を切削面に列に表れるように配列する段階と、
前記ダイアモンド粒子の上に軟らかい金属結合材を積層させる段階と、
前記のように積層された軟らかい金属結合材の上に延性が小さい硬い金属結合材を積層する段階と、
前記硬い金属結合材の上に軟らかい金属結合材を積層させ、その上にダイアモンド粒子を切削面に列に表れるように配列し、その上に再び軟らかい金属結合材を積層させた後、その上に硬い金属結合材を積層する段階と、
目的とする厚さが得られるまで前記の段階を繰り返して積層物を用意する段階と、前記積層物を構成する要素が結合されるように前記積層物を加熱及び加圧する段階とを含む切削チップの製造方法に関するものである。
【００２８】
また、本発明は、延性が異なる板状の金属結合材２種類を用意する段階と、
前記金属結合材のうち相対的に延性が小さい硬い金属結合材の上にダイアモンド粒子を切削面に列に表れるように配列する段階と、
前記ダイアモンド粒子の上に前記板状の金属結合材のうち延性が大きい軟らかい金属結合材を積層させる段階と、
前記軟らかい金属結合材の上に硬い金属結合材を積層させ、その上にダイアモンド粒子を切削面に列に表れるように配列し、その上に軟らかい金属結合材を積層させる段階と、
目的とする厚さが得られるまで前記の段階を繰り返して積層物を用意する段階と、前記積層物を構成する要素が結合されるように前記積層物を加熱及び加圧する段階とを含む切削チップの製造方法に関するものである。
【００２９】
また、本発明は、延性が異なる板状の金属結合材２種類を用意する段階と、
前記金属結合材のうち相対的に延性が小さい硬い金属結合材の上にダイアモンド粒子を切削面に列に表れるように配列する段階と、
前記ダイアモンド粒子の上に前記板状の金属結合材のうち相対的に延性が大きい軟らかい金属結合材を積層させる段階と、
前記軟らかい金属結合材の上にダイアモンド粒子を切削面に列に表れるように配列した後、その上に硬い金属結合材を積層し、その上にダイアモンド粒子を切削面に列に表れるように配列し、その上に軟らかい金属結合材を積層させる段階と、
目的とする厚さが得られるまで前記の段階を繰り返して積層物を用意する段階と、前記積層物を構成する要素が結合されるように前記積層物を加熱及び加圧する段階とを含む切削チップの製造方法に関するものである。
【００３０】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００３１】
本発明は石材、煉瓦、コンクリート、アスファルトのような脆性のある被削材を切断したり、穿孔するのに使用される切削工具用切削チップ及び切削工具に適用されるものである。
【００３２】
切削工具用切削チップは、被削材の切削時、切削を直接行うダイアモンド粒子とこのダイアモンド粒子を固定させる役割をする金属結合材を含む。
【００３３】
前記切削チップを製造するために、従来には粉末形態の金属結合材を使用した。
【００３４】
粉末形態の金属結合材を使用して切削チップを製造する場合には、ダイアモンド粒子が偏析され工具の切削性能が落ちる上、工具の寿命が低下する問題点がある。
【００３５】
さらに、粉末形態の金属結合材を使用して切削チップを製造する場合には、ダイアモンド粒子を金属結合材粉末と混合する工程、この混合物を成形する工程及びこの成形体を焼結する工程を経るべきである。
【００３６】
従って、粉末形態の金属結合材を使用して切削チップを製造する場合には製造工程が複雑になり、また製造コストが高い問題点がある。
【００３７】
前記のダイアモンド粒子の偏析による問題点を解決するための技術として、ダイアモンド粒子をパターン化させる技術が提案された。
【００３８】
前記のパターン化技術は、粉末形態の金属結合材とダイアモンド粒子を混合せず、金属結合材粉末の上にダイアモンド粒子を一定の形態に配列した後、再び金属結合材粉末をダイアモンド粒子の上に位置させる過程を繰り返して金属結合材粉末とダイアモンド粒子を層状に配列してから、成形した後、焼結し切削チップを製造する技術である。
【００３９】
前記のダイアモンド粒子のパターン化技術は、ダイアモンド粒子の偏析による問題点は解決できるが、粉末形態の金属結合材を使用することにより引き起こる製造工程の複雑化及び製造コストの増加は解決できない。
【００４０】
本発明の基本思想は、金属結合材として粉末形態を使用することではなく、はじめから板状の金属結合材を使用するのにある。
【００４１】
切削チップの製造時、はじめから板状の金属結合材を使用する場合には、ダイアモンド粒子が偏析なく目的により分布されるだけではなく、製造工程を単純化させ製造コストを最小化させることができる。
【００４２】
さらに、本発明は、前記板状の金属結合材として延性が相違な２種以上の異なる金属結合材、即ち、相対的に延性が大きい軟らかい金属結合材及び相対的に延性が小さい硬い金属結合材を使用することをその基本としている。
【００４３】
本発明に附合する切削チップは、ダイアモンド粒子層と延性が異なる２種の板状の金属結合材層、即ち、延性が相対的に大きい軟らかい金属結合材層及び延性が相対的に小さい硬い金属結合材層を含む。
【００４４】
ここで、軟らかい金属結合材層及び硬い金属結合材層の意味は、絶対的に軟らかいものか、硬いものかではなく、二つの金属結合材の間の相対的なものに該当する。
【００４５】
前記金属結合材層は、切削面からみて切削面と垂直し切削方向に平行に配列されており、切削方向と垂直な方向に交代で積層されている。
【００４６】
前記ダイアモンド粒子層は、ダイアモンド粒子が金属結合材層のうち相対的に延性が大きい軟らかい金属結合材層により囲まれている。
【００４７】
本発明の他の切削チップにおいては、前記ダイアモンド粒子層のダイアモンド粒子の一部は金属結合材層のうち軟らかい金属結合材層内に位置され、残りの部分は前記金属結合材層のうち硬い金属結合材層内に位置され、このとき、ダイアモンド粒子はその大きさの１／２以上が前記軟らかい金属結合材層に位置されるようにすることが好ましい。
【００４８】
また、前記の本発明の他の切削チップにおいて、前記金属結合材層のうち軟らかい金属結合材層の厚さを硬い金属結合材層のものより厚く構成し、前記金属結合材層の夫々には一つのダイアモンド粒子層のダイアモンド粒子の一部が位置できるように構成することができる。
【００４９】
また、前記の本発明の他の切削チップにおいて、前記金属結合材層のうち軟らかい金属結合材層の厚さを硬い金属結合材層のものより薄く構成し、前記金属結合材層の夫々には一つのダイアモンド粒子層のダイアモンド粒子の一部が位置され、そしてダイアモンド粒子の夫々の一部が軟らかい金属結合材層により囲まれるように構成することができる。
【００５０】
本発明の他の切削チップは、金属結合材層の夫々に二つのダイアモンド粒子層のダイアモンド粒子の夫々の一部が位置されるように構成される。
【００５１】
本発明において、板状の金属結合材層は、延性が相違な２種以上の金属結合材層、即ち、相対的に延性が大きい軟らかい金属結合材層と相対的に延性が小さい硬い金属結合材層からなる。
【００５２】
前記金属結合材層は、鉄系または非鉄系材料からなることが好ましく、より好ましくは鉄鋼材、アルミニウム合金、ニッケル系低融点合金、銅系合金、銀系合金及び黄銅からなるグループから選ばれた材質からなることである。
【００５３】
最も好ましくは、前記硬い金属結合材層としては鉄鋼材を使用し、前記軟らかい金属結合材層としてはニッケル系低融点合金、銅系合金、銀系合金及び黄銅からなるグループから選ばれた材質を使用することである。
【００５４】
前記板状の金属結合材層としては熔融圧延材または焼結材を使用し製造することができ、好ましくは、熔融圧延材を使用し製造することである。
【００５５】
前記板状の金属結合材層は、全てが熔融圧延材を使用し製造されるか、または前記熔融圧延材の一部を焼結材と代替し製造されることができる。
【００５６】
前記硬い金属結合材としては、熱間圧延鋼板または冷間圧延鋼板を使用することが最も好ましい。
【発明の効果】
【００５７】
前述したように、本発明は切削チップ製作時、粉末形態の結合材の代わりに板状の金属結合材を使用することにより材料費を減少させ、製品単価を減少させることができ、また金属結合材の混合、グラニュール化及び成形工程を省略することができ、製造工程を単純化させ生産性を画期的に向上させることができる効果があるものである。
【００５８】
また、本発明は切削チップ製作時、粉末形態の結合材の代わりに板状の金属結合材を使用することによりダイアモンド粒子を均一に分布させることができるため、切削性能及び寿命が優れた切削チップを提供できる効果があるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５９】
以下、本発明を図面を通して詳細に説明する。
【００６０】
図３には本発明に附合する切削チップの一例を示している。図３に示したように、本発明に附合する切削チップ１００は、ダイアモンド粒子層１０１と延性が異なる２種の板状の金属結合材層、即ち、延性が相対的に大きい軟らかい金属結合材層１０２及び延性が相対的に小さい硬い金属結合材層１０３を含む。
【００６１】
金属結合材層１０２、１０３は、切削面からみて切削面と垂直し切削方向に平行に配列されており、切削方向と垂直な方向に交代で積層されている。
【００６２】
ダイアモンド粒子層１０１は、ダイアモンド粒子１０１１が金属結合材層のうち相対的に延性が大きい軟らかい金属結合材層１０２により囲まれている。
【００６３】
ダイアモンド粒子層１０１は、ダイアモンド粒子１０１１が切削面に列の形態に表れるようになる。
【００６４】
図４には、図３に表れている切削チップの両側面部にダイアモンド粒子層２０１が配列されている本発明の他の切削チップ２００が提示されている。
【００６５】
前記の相対的に延性が大きい金属結合材層の厚さは、ダイアモンド粒子層の厚さより薄くてもダイアモンド粒子を囲むことができる。
【００６６】
従って、相対的に延性が大きい金属結合材層の厚さに制限はないが、好ましくは、ダイアモンド粒子層の厚さより薄いものがよい。
【００６７】
一方、本発明に附合するさらに他の切削チップは、前記切削チップにおいてダイアモンド粒子層のダイアモンド粒子の一部は金属結合材層のうち軟らかい金属結合材層内に位置され、残りの部分は前記金属結合材層のうち硬い金属結合材層内に位置される。
【００６８】
図５乃至図７には本発明の前記の他の切削チップの例が夫々提示されている。
【００６９】
図５に示したように、本発明に附合する切削チップ３００はダイアモンド粒子層３０１と延性が異なる２種の板状の金属結合材層、即ち、延性が相対的に大きい軟らかい金属結合材層３０２及び延性が相対的に小さい硬い金属結合材層３０３を含む。
【００７０】
金属結合材層３０２、３０３は、切削面からみて切削面と垂直し、切削方向に平行に配列されており、切削方向と垂直な方向に交代で積層されている。
【００７１】
ダイアモンド粒子層３０１のダイアモンド粒子３０１１の一部は、前記金属結合材層のうち軟らかい金属結合材層３０２内に位置され、残りの部分は、前記金属結合材層のうち硬い金属結合材層３０３内に位置される。
【００７２】
金属結合材層３０２及び３０３の夫々には一つのダイアモンド粒子層３０１のダイアモンド粒子３０１１の一部が位置される。
【００７３】
前記金属結合材層のうち軟らかい金属結合材層３０２の厚さが硬い金属結合材層３０３のものより厚い。
【００７４】
前記ダイアモンド粒子層のダイアモンド粒子は、その大きさの１／２以上が前記軟らかい金属結合材層に位置されるようにすることが好ましい。
【００７５】
ダイアモンド粒子層３０１は、ダイアモンド粒子１０１１が切削面に列の形態に表れるようになる。
【００７６】
図６に本発明に附合する切削チップのさらに他の例が提示されている。図６に示したように、切削チップ４００は図５の切削チップ３００において、金属結合材層のうち軟らかい金属結合材層４０２の厚さが硬い金属結合材層４０３のものより薄く、ダイアモンド粒子層４０１を構成しているダイアモンド粒子４０１１の一部が軟らかい金属結合材層により囲まれている。
【００７７】
図７にも本発明に附合する切削チップのさらに他の例が提示されている。図７に示したように、切削チップ５００は図５の切削チップ３００において、金属結合材層５０２及び５０３の夫々には二つのダイアモンド粒子層５０１のダイアモンド粒子５０１１の一部が位置されている。
【００７８】
前記の相対的に軟らかい金属結合材層の厚さが硬い金属結合材層のものより厚く、軟らかい金属結合材層はダイアモンド粒子の平均直径より厚い結合材層を使用することが好ましい。
【００７９】
前記の本発明の切削チップ３００、４００及び５００の両側面部には図４に示したようにダイアモンド粒子層３０１、４０１及び５０１を配列させることができる。
【００８０】
一方、本発明は前記の切削チップが具備された切削工具を提供する。
【００８１】
以下、本発明により切削チップを製造する方法の一例を図８乃至図１０を参照してより詳細に説明する。
【００８２】
（板状の金属結合材用意段階）
本発明により切削チップを製造するためには、延性が相違な鉄系または非鉄系材料からなる２種以上の板状の金属結合材を用意する。
【００８３】
即ち、相対的に延性が大きい軟らかい板状の金属結合材及び相対的に延性が小さい硬い板状の金属結合材を用意しなげればならない。
【００８４】
前記金属結合材層は鉄系または非鉄系材料からなることが好ましく、より好ましくは鉄鋼材、アルミニウム合金、ニッケル系低融点合金、銅系合金、銀系合金及び黄銅からなるグループから選ばれた材質からなることである。
【００８５】
最も好ましくは、前記硬い金属結合材層としては鉄鋼材を使用し製造することであり、前記軟らかい金属結合材層としてはニッケル系低融点合金、銅系合金、銀系合金及び黄銅からなるグループから選ばれた材質を使用し製造することである。
【００８６】
前記板状の金属結合材は、製造しようとする切削チップに対応し、適切な形状を有するように用意する。
【００８７】
前記板状の金属結合材層としては熔融圧延材または焼結材を使用し製造することができ、好ましくは、熔融圧延材を使用し製造することである。
【００８８】
前記硬い金属結合材としては、熱間圧延鋼板または冷間圧延鋼板を使用することが最も好ましい。
【００８９】
前記板状の金属結合材層は、全てが熔融圧延材を使用し製造されるかまたは前記熔融圧延材の一部を焼結材に代替し製造されることができる。
【００９０】
前記板状の金属結合材として熔融圧延材を使用する場合には、熔融圧延材の密度が理論密度に近いため、金属結合材として熔融圧延材を使用し製造された切削チップは粉末形態の金属結合材を使用し成形及び焼結して製造された切削チップより優れた機械的物性を表す。
【００９１】
（ダイアモンド粒子の配列と板状の金属結合材積層段階）
本発明に附合する切削チップ製造方法の一例においては図８に示したように、前記のような用意された板状の金属結合材のうち軟らかい金属結合材６０２の上にダイアモンド粒子６０１１を配列しダイアモンド粒子層６０１を形成してから、その上に再び軟らかい金属結合材６０２を積層させる。
【００９２】
次に、軟らかい金属結合材６０２のうえに硬い金属結合材６０３を積層した後、再び軟らかい金属結合材６０２を積層させる。
【００９３】
軟らかい金属結合材６０２の上にダイアモンド粒子６０１１を配列しダイアモンド粒子層６０１を形成した後、その上に再び軟らかい金属結合材６０２を積層させる。
【００９４】
目的とする厚さが得られるまで前記過程を繰り返して積層物を得る。
【００９５】
前記のように積層する場合には、図３のような切削チップを得ることができる。
【００９６】
本発明に附合する切削チップ製造方法の他の例においては、図９に示したように前記のように用意された板状の金属結合材のうち軟らかい金属結合材７０２の上にダイアモンド粒子７０１１を配列しダイアモンド粒子層７０１を形成した後、その上に硬い金属結合材７０３を積層させた後、その上に軟らかい金属結合材７０２を積層する。
【００９７】
次に、軟らかい金属結合材７０２のうえに再びダイアモンド粒子７０１１を配列しダイアモンド粒子層７０１を形成した後、その上に硬い金属結合材７０３を積層させてから、またその上に軟らかい金属結合材７０２を積層させる過程を目的とする厚さが得られるまで繰り返して積層物を得る。
【００９８】
前記のように積層する場合、軟らかい金属結合材７０２の厚さが硬い金属結合材７０３の厚さより厚い場合には図５のような切削チップが得られて、軟らかい金属結合材７０２の厚さが硬い金属結合材７０３の厚さより薄い場合には図６のような切削チップが得られる。
【００９９】
本発明に附合する切削チップ製造方法のさらに他の例においては、図１０に示したように前記のように用意された板状の金属結合材のうち軟らかい金属結合材８０２の上にダイアモンド粒子８０１１を配列しダイアモンド粒子層８０１を形成した後、その上に硬い金属結合材８０３を積層させてから、その上にダイアモンド粒子８０１１を配列しダイアモンド粒子層８０１を形成する。
【０１００】
次に、ダイアモンド粒子層８０１の上に軟らかい金属結合材８０２を積層させた後、その上にダイアモンド粒子層８０１を形成させてから、その上に硬い金属結合材７０２を積層させる過程を目的とする厚さが得られるまで繰り返して積層物を得る。
【０１０１】
前記のように積層する場合には図７のような切削チップが得られる。前記のように板状の金属結合材にダイアモンド粒子を配列する方法の一例としては次のような方法が挙げられる。
【０１０２】
スプレー式接着剤を切削チップ形状に切った金属網の上に塗布し、その上に一定の間隔にレーザー加工により打孔された金属治具を載せて微細なダイアモンド粒子を振り掛ける。
【０１０３】
このとき、金属治具に形成されている孔一つにダイアモンド粒子一つが入るようにする。
【０１０４】
金属治具を分離すると、その上にダイアモンド粒子が一定に配列された金属網を得るようになる。
【０１０５】
前記のようなダイアモンド粒子が一定に配列された金属網を板状の金属結合材のうちの一つの金属結合材上に位置させることによりダイアモンド粒子を一つの板状の金属結合材上に配列させることができる。
【０１０６】
ダイアモンド粒子を配列させるさらに他の方法としては接着成分のあるテープを使用してダイアモンド粒子を配列させる方法を挙げることができる。
【０１０７】
（積層物を加熱及び加圧する段階）
前記積層物を構成する要素が結合されるように前記積層物を加熱及び加圧することにより切削チップが製造される。
【０１０８】
粉末成形体とは異なり、板状の金属結合材は相対密度が理論密度の略１００%であるため、板状の金属結合材の間の接合のために加熱、加圧する。
【０１０９】
従って、一般的な焼結条件と同一である必要はない。
【０１１０】
接合温度と圧力は板状の金属結合材の表面にある金属原子が異なる層の板状の金属結合材の表面にある金属原子と結合できるエネルギーを供給する。
【０１１１】
一般的な焼結は、７００〜１０００℃の焼結温度及び略３５０ｋｇ／ｃｍ２程度の焼結圧力で５分間行うが、本発明においてはこの条件で接合が可能である。
【０１１２】
接合条件は、使用される板状の金属結合材の種類によって異なり、金属結合材の表面条件によっても異なる。
【０１１３】
板状の金属結合材として、熔融圧延材を使用する場合には熔融温度が低いほど、板状の金属結合材の表面が酸化膜や異物質がなく綺麗なほど接合温度と圧力が低くなるか、接合時間が短くなる。
【０１１４】
ダイアモンド粒子層が挿入されると、接合過程においてダイアモンドの一部は板状の金属結合材内部にはまるようになる。
【０１１５】
金属結合材として、熔融圧延材を使用する場合には接合圧力は板状の金属結合材の高温における降伏強度と関連して決定される。
【０１１６】
例えば、接合温度が高いほど板状の金属結合材の降伏強度が低くなり、接合圧力は反比例し低くなる。
【０１１７】
互いに種類が異なる板状の金属結合材は熔融温度が相違なため高温で降伏強度が相違である。
【０１１８】
このような性質を利用して焼結温度を調整し、ダイアモンドの位置を調整することができる。
【０１１９】
例えば、熔融温度が低い相対的に軟らかい板状の金属結合材を使用すると、ダイアモンドの厚さ方向に軟らかい板状の金属結合材の方へ移動するようになる。逆に熔融温度が高い相対的に硬い金属結合材層の方へはダイアモンドがより少なく移動する。
【０１２０】
熱間圧延鋼板、または冷間圧延鋼板鉄鋼材を板状の金属結合材として使用する場合、鉄鋼材は温度によって降伏強度が持続的に減少し、約５００℃で常温における降伏強度の半分程度に落ち、８００℃で大部分の鉄鋼材が５０Ｎ／ｍｍ２の値を表す。
【０１２１】
本発明者が行った実験によると、８００℃以上においては一般的な焼結圧力の３５０ｋｇ／ｃｍ２の圧力でダイアモンド粒子が充分に板状の金属結合材内部にはまることを確認した。
【０１２２】
相対的に軟らかい板状の金属結合材の厚さが薄く、ダイアモンド直径より小さいと、前記金属結合材は高温で非常に軟らかい性質なため、ダイアモンドを囲んだまま相対的に硬い板状の金属結合材層に移動する。前記のような場合図３、図４、及び図６のように表れる。
【０１２３】
一方、本発明は前記の方法によって製造された切削チップが具備された切削工具を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】切削チップの切削面にダイアモンド粒子が無秩序に分布されたダイアモンド工具の一例図である。
【図２】切削チップの切削面にダイアモンド粒子が規則的に分布されたダイアモンド工具の一例図である。
【図３】本発明に附合する切削チップの一例図である。
【図４】本発明に附合する切削チップの他の一例図である。
【図５】本発明に附合する切削チップのさらに他の一例図である。
【図６】本発明に附合する切削チップのさらに他の一例図である。
【図７】本発明に附合する切削チップのさらに他の一例図である。
【図８】本発明により切削チップの製造時、構成要素の配列状態の一例を示す概略図である。
【図９】本発明により他の切削チップの製造時、構成要素の配列状態の一例を示す概略図である。
【図１０】本発明によりさらに他の切削チップの製造時、構成要素の配列状態を示す概略図である。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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