(57)【要約】【課題】  全体として高い剛性を有すると共に良好な切れ味を持続でき、且つ、外周部分が剥離し難いブレードを提供する。【解決手段】  ブレード１は、円盤状であり、厚さ方向Ｚにおいて積層され最外層となる第１及び第２の砥粒層３１，３３と、砥粒層３１，３３の間に位置する中間砥粒層３２とを有する外周部分３と、径方向ｒにおいて外周部分３の内側に配置され、外周部分３よりも高い剛性を有する内側部分５とを備える。中間砥粒層３２の内径Ｄ１は、砥粒層３１，３３の内径Ｄ２と異なっている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤状のブレードであって、
厚さ方向において積層され最外層となる第１及び第２の砥粒層と、前記第１及び第２の砥粒層の間に位置する１以上の中間砥粒層と、を有する外周部分と、
径方向において前記外周部分の内側に配置され、前記外周部分よりも高い剛性を有する内側部分と、
を備え、
前記中間砥粒層の少なくとも１つの内径が、前記第１及び第２の砥粒層の内径と異なっている、ブレード。
【請求項２】
前記中間砥粒層の少なくとも１つの剛性が、前記第１及び第２の砥粒層の剛性と異なっている、請求項１に記載のブレード。
【請求項３】
前記第１及び第２の砥粒層の剛性が、前記中間砥粒層の少なくとも１つの剛性よりも高い、請求項２に記載のブレード。
【請求項４】
前記第１及び第２の砥粒層の剛性が、前記中間砥粒層の少なくとも１つの剛性よりも低い、請求項２に記載のブレード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレードに関する。
【背景技術】
【０００２】
ブレードは、例えば、セラミック材料、金属材料又はこれらの複合材料等を切断加工又は溝入れ加工するために使用される（例えば、特許文献１〜５参照）。高精度な切断加工及び溝入れ加工を行うには、ブレードに高剛性が要求される。そこで、ブレードの剛性を向上させるためにボンドを硬くすると、自生作用がスムーズに行われないので、ブレードの切れ味が持続しない。
【０００３】
そのため、外周部分のボンドの硬度及び弾性率を、その内側部分のボンドの硬度及び弾性率よりも小さくしたブレードが開発されている（例えば、特許文献５参照）。
【特許文献１】特開昭６２−８８５７８号公報
【特許文献２】特開２００２−３３１４６４号公報
【特許文献３】特開２００３−１９６７２号公報
【特許文献４】特開２００３−３００１６６号公報
【特許文献５】特開２００３−３２６４６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述のブレードでは、外周部分と内側部分との密着性が不十分なため、厚さ方向の力によって外周部分が容易に剥離してしまう。
【０００５】
そこで本発明は、全体として高い剛性を有すると共に良好な切れ味を持続でき、且つ、外周部分が剥離し難いブレード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】
【０００６】
上述の課題を解決するため、本発明のブレードは、円盤状のブレードであって、厚さ方向において積層され最外層となる第１及び第２の砥粒層と、前記第１及び第２の砥粒層の間に位置する１以上の中間砥粒層と、を有する外周部分と、径方向において前記外周部分の内側に配置され、前記外周部分よりも高い剛性を有する内側部分と、を備え、前記中間砥粒層の少なくとも１つの内径が、前記第１及び第２の砥粒層の内径と異なっている。
【０００７】
本発明のブレードでは、内側部分の剛性が外周部分の剛性よりも高いので、ブレード全体として高い剛性が得られると共に良好な切れ味が持続される。また、本発明のブレードでは、中間砥粒層の少なくとも１つの内径が第１及び第２の砥粒層の内径と異なっているので、厚さ方向の力による外周部分の剥離が抑制される。
【０００８】
また、前記中間砥粒層の少なくとも１つの剛性が、前記第１及び第２の砥粒層の剛性と異なっていることが好ましい。この場合、用途に応じてブレードの性能を制御できる。
【０００９】
また、前記第１及び第２の砥粒層の剛性が、前記中間砥粒層の少なくとも１つの剛性よりも高いことが好ましい。この場合、中間砥粒層の少なくとも１つは第１及び第２の砥粒層よりも磨耗し易いので、このブレードを用いて加工を行うと、中間砥粒層の少なくとも１つの外径が第１及び第２の砥粒層の外径よりも小さくなる。したがって、上記ブレードを用いて加工を行うと、加工時のぶれが低減されるので加工の直進性が向上する。また、作用面の面積が小さくなり加工時の抵抗が低減されるので良好な切れ味が持続する。
【００１０】
また、前記第１及び第２の砥粒層の剛性が、前記中間砥粒層の少なくとも１つの剛性よりも低いことが好ましい。この場合、中間砥粒層の少なくとも１つは第１及び第２の砥粒層よりも磨耗し難いので、このブレードを用いて加工を行うと、第１及び第２の砥粒層の外径が中間砥粒層の少なくとも１つの外径よりも小さくなる。したがって、上記ブレードを用いて加工を行うと、加工時の抵抗が低減されるので加工面の品位が向上する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、全体として高い剛性を有すると共に良好な切れ味を持続でき、且つ、外周部分が剥離し難いブレードが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。また、本明細書において、「剛性」とは従来から用いられる剛性試験によって評価されるものである。
【００１３】
［ブレード］
図１は、実施形態に係るブレード１を模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示されるII−II線に沿った断面図である。ブレード１は、円盤状であり、例えば、円盤の中央に穴７が形成されたものである。ブレード１は、例えば、セラミック材料、金属材料又はこれらの複合材料等を切断加工又は溝入れ加工するために使用される。なお、ブレードはカッターや薄刃砥石と呼ばれることもある。ブレード１の厚さは、０．５ｍｍ以下であることが好ましく、一実施例では０．２ｍｍである。
【００１４】
ブレード１は、厚さ方向Ｚにおいて積層され最外層となる第１及び第２の砥粒層３１，３３と、砥粒層３１，３３の間に位置する中間砥粒層３２とを有する外周部分３と、径方向ｒにおいて外周部分３の内側に配置され、外周部分３よりも高い剛性を有する内側部分５とを備える。なお、砥粒層３１と中間砥粒層３２との間に１以上の中間砥粒層が更に設けられていてもよいし、中間砥粒層３２と砥粒層３３との間に１以上の中間砥粒層が更に設けられていてもよい。
【００１５】
本実施形態では、例えば、中間砥粒層３２が中央層となる。砥粒層３１，３３、中間砥粒層３２及び内側部分５は、環状であることが好ましい。外周部分３は刃部として機能する。なお、ブレード１は、径方向ｒにおいて内側部分５の更に内側に配置された部分を備えるとしてもよい。
【００１６】
中間砥粒層３２の剛性は、砥粒層３１の剛性と異なっていることが好ましく、砥粒層３３の剛性とも異なっていることが好ましい。なお、砥粒層３１の剛性と砥粒層３３の剛性とは、同一であってもよいし、互いに異なっていてもよいが、対称性の観点から同一であることが好ましい。砥粒層３１，３３及び中間砥粒層３２は、ダイヤモンド砥粒、ｃＢＮ砥粒等の砥粒と、金属結合剤とを含むことが好ましい。金属結合剤としては、例えば、タングステンカーバイド（ＷＣ）及びコバルト（Ｃｏ）を含有するものが好適に用いられる。
【００１７】
なお、砥粒層の剛性は、例えば、組成比、粒度、集中度、フィラーの有無等によって調整される。例えば、砥粒層がＷＣ及びＣｏを含有する金属結合剤を含む場合、Ｃｏの含有割合を増加させると、砥粒層の剛性は低くなる。また、例えば、粒度が粗いか又は集中度が高いと剛性は高くなる。さらに、例えば、砥粒よりも平均粒径が小さいダイヤモンド粉末、ＳｉＣ等のフィラーを添加することによっても剛性を調整することができる。
【００１８】
中間砥粒層３２の内径Ｄ１は、砥粒層３１，３３の内径Ｄ２と異なっている。中間砥粒層３２の内径Ｄ１は、砥粒層３１，３３の内径よりも小さいか又は大きいことが好ましい。本実施形態では、例えば、中間砥粒層３２の内径Ｄ１は、砥粒層３１，３３の内径Ｄ２よりも小さい。なお、砥粒層３１の内径と砥粒層３３の内径とは互いに異なっていてもよいが、対称性の観点から同一であることが好ましい。さらに、砥粒層３１，３３及び中間砥粒層３２の外径ｄは、平坦な作用面を得る観点から、同一であることが好ましい。
【００１９】
内側部分５は、例えば台金として機能する。内側部分５は、例えば、タングステンカーバイド（ＷＣ）とコバルト（Ｃｏ）とを含有することが好ましい。また、内側部分５はダイヤモンド砥粒、ｃＢＮ砥粒等の砥粒を含んでもよいし、含まなくてもよい。例えば内側部分５が砥粒を含む場合、内側部分５も刃部として機能する。このような場合、ブレード１は、全体が刃部として機能するオールブレードとなる。
【００２０】
また、内側部分５は、厚さ方向Ｚにおいて積層され最外層となる第１及び第２の金属層５１，５３と、金属層５１，５３の間に位置する金属層５２とを有するとしてもよい。この場合、金属層５２は中央層となる。金属層５１〜５３の厚さは、それぞれ砥粒層３１、中間砥粒層３２及び砥粒層３３の厚さに対応することが好ましい。
【００２１】
金属層５１〜５３の剛性はいずれも任意に制御可能である。金属層５１〜５３の剛性は、砥粒層３１，３３及び中間砥粒層３２と同様の方法で調整される。例えば、金属層５１〜５３の剛性が互いに異なるとしてもよい。また、対称性の観点から金属層５１，５３の剛性が同一であることが好ましい。金属層５２の剛性は、金属層５１，５３の剛性と異なっているとしてもよいし、同一であるとしてもよい。
【００２２】
金属層５２の外径Ｄ１は、中間砥粒層３２の内径Ｄ１に対応することが好ましい。金属層５１，５３の外径Ｄ２は、砥粒層３１，３３の内径Ｄ２に対応することが好ましい。
【００２３】
本実施形態のブレード１では、内側部分５の剛性が外周部分３の剛性よりも高いので、ブレード全体として高い剛性が得られる。また、外周部分３の剛性が内側部分５の剛性よりも低いので、自生作用がスムーズに行われ、良好な切れ味が持続される。また、本実施形態のブレード１では、中間砥粒層３２の内径Ｄ１が砥粒層３１，３３の内径Ｄ２と異なっているので、ブレード１に厚さ方向Ｚの力を加えても、当該力による外周部分３の剥離が抑制される。
【００２４】
特に、中間砥粒層３２の内径Ｄ１が砥粒層３１，３３のいずれの内径よりも小さいか又は大きい場合には、砥粒層３１側から厚さ方向Ｚの力を加えても、砥粒層３３側から厚さ方向Ｚの力を加えても、当該力による外周部分３の剥離が抑制される。また、例えば、中間砥粒層３２の内径Ｄ１が砥粒層３１の内径よりも小さく、且つ、砥粒層３３の内径よりも大きい場合には、砥粒層３３側から厚さ方向Ｚの力を加えても、当該力による外周部分３の剥離が抑制される。
【００２５】
また、ブレード１において、中間砥粒層３２の剛性が砥粒層３１，３３の剛性と異なっていることが好ましい。この場合、後述のように、用途に応じてブレード１の性能を制御できる。
【００２６】
例えば、ブレード１において、砥粒層３１，３３の剛性が、中間砥粒層３２の剛性よりも高いことが好ましい。この場合、中間砥粒層３２は砥粒層３１，３３よりも磨耗し易いので、このブレード１を用いて加工を行うと、中間砥粒層３２の外径が砥粒層３１，３３の外径よりも小さくなる。すなわち、ブレード１の作用面に凹部が形成される。したがって、ブレード１を用いて加工を行うと、加工時のぶれが低減されるので加工の直進性が向上する。また、ブレード１を用いて加工を行うと、作用面の面積が小さくなり加工時の抵抗が低減されるので良好な切れ味が持続する。さらに、ブレード１を用いて加工を行うと、外周部分が剛性の低い砥粒層で構成されるブレードに比べて偏磨耗が抑制される。
【００２７】
また、ブレード１において、砥粒層３１，３３の剛性が、中間砥粒層３２の剛性よりも低いことが好ましい。この場合、中間砥粒層３２は砥粒層３１，３３よりも磨耗し難いので、このブレード１を用いて加工を行うと、砥粒層３１，３３の外径が中間砥粒層３２の外径よりも小さくなる。すなわち、ブレード１の作用面に凸部が形成される。したがって、ブレード１を用いて加工を行うと、作用面の面積が小さくなり加工時の抵抗が低減されるので良好な切れ味が持続する。
【００２８】
［ブレードの製造方法］
図３は、上記ブレード１の製造方法の一例における一工程を模式的に示す斜視図である。
【００２９】
（成形工程）
まず、図３に示されるように、例えば金属粉末を成形して成形体５１ｐ，５２ｐ，５３ｐを形成し、金属粉末と砥粒との混合物を成形して成形体３１ｐ，３２ｐ，３３ｐを形成する。なお、成形体５１ｐ，５２ｐ，５３ｐは、砥粒と金属粉末との混合物を成形して形成されるとしてもよい。金属粉末としては、例えば、タングステンカーバイド（ＷＣ）、コバルト（Ｃｏ）等が好適に用いられる。砥粒としては、例えば、ダイヤモンド砥粒、ｃＢＮ砥粒等が好適に用いられる。
【００３０】
成形体５１ｐ，５２ｐ，５３ｐ，３１ｐ，３２ｐ，３３ｐは、いずれも環状であることが好ましい。成形体５１ｐの外径Ｄ２は、成形体３１ｐの内径Ｄ２に対応することが好ましい。成形体５２ｐの外径Ｄ１は、成形体３２ｐの内径Ｄ１に対応することが好ましい。成形体５３ｐの外径Ｄ２は、成形体３３ｐの内径Ｄ２に対応することが好ましい。成形体３１ｐ，３２ｐ，３３ｐの外径ｄは同一であることが好ましい。
【００３１】
（焼結工程）
次に、成形体５１ｐ，３１ｐ，５２ｐ，３２ｐ，５３ｐ，３３ｐを重ねて焼結する。ここで、金型内に成形体５１ｐ，３１ｐ，５２ｐ，３２ｐ，５３ｐ，３３ｐを型入れした後に、これらを同時に焼結する一体焼結を行うことが好ましい。これにより、成形体５１ｐ，５２ｐ，５３ｐからそれぞれ金属層５１，５２，５３が形成され、成形体３１ｐ，３２ｐ，３３ｐからそれぞれ砥粒層３１、中間砥粒層３２及び砥粒層３３が形成される。以上の工程を経ることによって、ブレード１が得られる。上記製造方法では、成形体を重ねるだけなので生産性が高い。
【００３２】
［変形例］
図４、図５及び図６は、いずれも上記ブレード１の変形例を示す断面図である。これらの図は、図２に相当する断面図である。
【００３３】
図４に示される円盤状のブレード１ａは、図２に示されるブレード１の外周部分３及び内側部分５を、それぞれ外周部分３ａ及び内側部分５ａに置換したものである。外周部分３ａは、厚さ方向Ｚにおいて積層され最外層となる砥粒層３１，３３と、砥粒層３１，３３の間に位置する中間砥粒層３２ａとを有する。本変形例において、中間砥粒層３２ａの内径Ｄ４は、砥粒層３１，３３の内径Ｄ２よりも大きい。また、内側部分５ａは、厚さ方向Ｚにおいて積層され最外層となる金属層５１，５３と、金属層５１，５３の間に位置する金属層５２ａとを有するとしてもよい。金属層５２ａの外径Ｄ４は、中間砥粒層３２ａの内径Ｄ４に対応することが好ましい。
【００３４】
図５に示される円盤状のブレード１ｂは、図２に示されるブレード１の外周部分３及び内側部分５を、それぞれ外周部分３ｂ及び内側部分５ｂに置換したものである。外周部分３ｂは、厚さ方向Ｚにおいて積層され最外層となる砥粒層３１ｂ，３５ｂと、砥粒層３１ｂ，３５ｂの間に位置する中間砥粒層３２ｂ，３３ｂ，３４ｂとを有する。本変形例では、中間砥粒層３３ｂが中間砥粒層３２ｂ，３４ｂの間に位置しており中央層となる。内側部分５ｂは、径方向ｒにおいて外周部分３ｂの内側に配置され、外周部分３ｂよりも高い剛性を有する。
【００３５】
中間砥粒層３２ｂ，３３ｂ，３４ｂのうち少なくとも１つの剛性は、砥粒層３１ｂ，３５ｂの剛性と異なっていることが好ましい。例えば、中間砥粒層３２ｂ，３３ｂ，３４ｂのうち少なくとも１つの剛性は、砥粒層３１ｂ，３５ｂの剛性より高くてもよいし、低くてもよい。砥粒層３１ｂの剛性は、対称性の観点から砥粒層３５ｂの剛性と同一であることが好ましい。また、中間砥粒層３２ｂの剛性は、対称性の観点から中間砥粒層３４ｂの剛性と同一であることが好ましい。中間砥粒層３２ｂ，３４ｂの剛性は任意に設定されるが、例えば、中間砥粒層３３ｂの剛性と同一であるとしてもよいし、砥粒層３１ｂ，３５ｂの剛性と同一であるとしてもよい。
【００３６】
中間砥粒層３２ｂ，３３ｂ，３４ｂのうち少なくとも１つの内径は、砥粒層３１ｂ，３５ｂの内径Ｄ７と異なっている。本変形例において、中間砥粒層３３ｂの内径Ｄ５は、砥粒層３１ｂ，３５ｂの内径Ｄ７と異なっており、砥粒層３１ｂ，３５ｂの内径Ｄ７よりも小さい。また、中間砥粒層３２ｂ，３４ｂの内径Ｄ６は、砥粒層３１ｂ，３５ｂの内径Ｄ７と異なっており、中間砥粒層３３ｂの内径Ｄ５よりも大きく、且つ、砥粒層３１ｂ，３５ｂの内径Ｄ７よりも小さい。
【００３７】
内側部分５ａは、厚さ方向Ｚにおいて積層され最外層となる金属層５１ｂ，５５ｂと、金属層５１ｂ，５５ｂの間に位置する金属層５２ｂ，５３ｂ，５４ｂとを有するとしてもよい。金属層５３ｂの外径Ｄ５は、中間砥粒層３３ｂの内径Ｄ５に対応することが好ましく、金属層５２ｂ，５４ｂの外径Ｄ６は、中間砥粒層３２ｂ，３４ｂの内径Ｄ６に対応することが好ましく、金属層５１ｂ，５５ｂの外径Ｄ７は、砥粒層３１ｂ，３５ｂの内径Ｄ７に対応することが好ましい。また、金属層５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ，５４ｂ，５５ｂの剛性はいずれも任意に制御可能である。
【００３８】
図６に示される円盤状のブレード１ｃは、図５に示されるブレード１ｂの外周部分３ｂ及び内側部分５ｂを、それぞれ外周部分３ｃ及び内側部分５ｃに置換したものである。外周部分３ｃは、厚さ方向Ｚにおいて積層され最外層となる砥粒層３１ｂ，３５ｂと、砥粒層３１ｂ，３５ｂの間に位置する中間砥粒層３２ｂ，３３ｃ，３４ｂとを有する。内側部分５ｃは、径方向ｒにおいて外周部分３ｃの内側に配置され、外周部分３ｃよりも高い剛性を有する。本変形例において、中間砥粒層３３ｃの内径Ｄ７は、砥粒層３１ｂ，３５ｂの内径Ｄ７と同一である。
【００３９】
中間砥粒層３２ｂ，３３ｃ，３４ｂのうち少なくとも１つの剛性は、砥粒層３１ｂ，３５ｂの剛性と異なっていることが好ましい。例えば、中間砥粒層３２ｂ，３３ｃ，３４ｂのうち少なくとも１つの剛性は、砥粒層３１ｂ，３５ｂの剛性より高くてもよいし、低くてもよい。
【００４０】
例えば、砥粒層３１ｂ，３５ｂ及び中間砥粒層３２ｂ，３４ｂの剛性が同一である場合、中間砥粒層３３ｃの剛性は、砥粒層３１ｂ，３５ｂ及び中間砥粒層３２ｂ，３４ｂの剛性と異なっていることが好ましい。
【００４１】
また、例えば中間砥粒層３２ｂ，３３ｃ，３４ｂの剛性が同一である場合、中間砥粒層３２ｂ，３３ｃ，３４ｂの剛性は、砥粒層３１ｂ，３５ｂの剛性と異なっていることが好ましい。
【００４２】
内側部分５ｃは、厚さ方向Ｚにおいて積層され最外層となる金属層５１ｂ，５５ｂと、金属層５１ｂ，５５ｂの間に位置する金属層５２ｂ，５３ｃ，５４ｂとを有するとしてもよい。金属層５３ｃの外径Ｄ７は、中間砥粒層３３ｃの内径Ｄ７に対応することが好ましい。また、金属層５１ｂ，５２ｂ，５３ｃ，５４ｂ，５５ｂの剛性はいずれも任意に制御可能である。
【００４３】
上記ブレード１ａ，１ｂ，１ｃは、ブレード１と同様の厚さを有し、同様の用途に用いられることが好ましい。また、ブレード１ａ，１ｂ，１ｃにおいてもブレード１と同様の作用効果が得られる。
【００４４】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、中間砥粒層の層数は１以上であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】実施形態に係るブレードを模式的に示す斜視図である。
【図２】図１に示されるII−II線に沿った断面図である。
【図３】ブレードの製造方法の一例における一工程を模式的に示す斜視図である。
【図４】ブレードの変形例を示す断面図である。
【図５】ブレードの変形例を示す断面図である。
【図６】ブレードの変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ…ブレード、３，３ａ，３ｂ，３ｃ…外周部分、５，５ａ，５ｂ，５ｃ…内側部分、３１，３１ｂ…第１の砥粒層、３３，３５ｂ…第２の砥粒層、３２，３２ａ，３２ｂ，３３ｂ，３３ｃ，３４ｂ…中間砥粒層。
【図１】
2007021595.tif 000003
【図２】
2007021595.tif 000004
【図３】
2007021595.tif 000005
【図４】
2007021595.tif 000006
【図５】
2007021595.tif 000007
【図６】
2007021595.tif 000008