(57)【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／ｍｍ２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。【選択図】図１
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【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／ｍｍ２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／ｍｍ２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／ｍｍ２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／ｍｍ２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／ｍｍ２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／ｍｍ２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／ｍｍ２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／ｍｍ２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／ｍｍ２、より好ましくは４００Ｎ／ｍｍ２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／ｍｍ２、より好ましくは４００Ｎ／ｍｍ２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／ｍｍ２、より好ましくは４００Ｎ／ｍｍ２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／ｍｍ２、より好ましくは４００Ｎ／ｍｍ２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／ｍｍ２、より好ましくは４００Ｎ／ｍｍ２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）
【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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