(57)【要約】【課題】優れた切れ味を備えつつ長寿命化を図った切削工具を提供する。【解決手段】並設された複数の砥粒層２を被削体に切り込ませて被削体の切削に供される切削工具Ｂに対し、砥粒層２として、高耐摩耗性砥粒層２ａと、この高耐摩耗性砥粒層２ａよりも耐摩耗性の低い低耐摩耗性砥粒層２ｂとを備え、高耐摩耗性砥粒層２ａと低耐摩耗性砥粒層２ｂとを並設方向に略規則的に配設する。また、高耐摩耗性砥粒層２ａと低耐摩耗性砥粒層２ｂを、それぞれの砥粒の粒度と集中度を略同一とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
並設された複数の砥粒層を被削体に切り込ませて該被削体の切削に供される切削工具において、
前記砥粒層として、高耐摩耗性砥粒層と、該高耐摩耗性砥粒層よりも耐摩耗性の低い低耐摩耗性砥粒層とが具備されていることを特徴とする切削工具。
【請求項２】
請求項１記載の切削工具において、
前記高耐摩耗性砥粒層と前記低耐摩耗性砥粒層とが、並設方向に略規則的に配設されていることを特徴とする切削工具。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の切削工具において、
前記高耐摩耗性砥粒層と前記低耐摩耗性砥粒層の砥粒の粒度と集中度が略同一とされていることを特徴とする切削工具。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の切削工具において、
前記高耐摩耗性砥粒層の硬度がＨＲＣで２０から４５の範囲とされ、前記低耐摩耗性砥粒層の硬度がＨＲＣで１０から３５の範囲とされていることを特徴とする切削工具。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の切削工具において、
前記切削工具が、略円板状に形成された基板の外周側に径方向内側に向けて形成された複数のスリットを備えるとともに、隣り合う前記スリットにより画成され周方向に並ぶ各外周片の外周縁に前記砥粒層を備えたブレードとされ、前記各外周片に、それぞれ前記高耐摩耗性砥粒層と前記低耐摩耗性砥粒層のどちらか一方が設けられて、前記高耐摩耗性砥粒層と前記低耐摩耗性砥粒層が前記周方向に並設されていることを特徴とする切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばコンクリートなどの被削体の切削に用いられるブレードなどの切削工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばコンクリートなどの被削体の切断には、ダイヤモンドブレード（ブレード）などの切削工具が使用されている（例えば、特許文献１参照）。この種の切削工具において、例えばブレードＡは、図５及び図６に示すように、略円板状に形成された例えば鋼製の基板１と、基板１の外周縁１ａに沿って円弧状に固着された複数の砥粒層（セグメントチップ）２とから構成され、セグメントチップ２の厚さＴ１が基板１の厚さＴ２よりも大きく形成されている。また、基板１の外周縁１ａ側には、その周方向に一定間隔で基板１の径方向内側に向けて切り欠かれた複数のスリット３が形成され、隣り合うスリット３で画成された各外周片１ｂの径方向外側を向く外周縁１ａにそれぞれセグメントチップ２が固着されて、複数のセグメントチップ２が周方向に並設されている。ちなみに、このスリット３は、切削時に供給される水などのクーラントを被削体とセグメントチップ２との接触部分に供給し、また、切削屑を外部に排出するためのものとされている。
【０００３】
このように構成されたブレードＡは、基板１の中央軸心Ｏ１に穿孔された中心孔１ｃに切削装置の回転軸が嵌合され、回転軸を介して軸線Ｏ１回りに高速回転されつつセグメントチップ２が被削体に切り込まれて、被削体の切削に使用される。また、この種のブレードＡでは、セグメントチップ２が基板１よりも大きな厚さで形成されていることにより、被削体の切削に供されるセグメントチップ２のみを被削体に直接接触させることができ、切削抵抗を極力小さくした状態で切削を行なうことが可能とされる。
【特許文献１】特開平６−２４６６４０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、上記のようなブレード（切削工具）Ａにおいては、スリット３で画成されたそれぞれの外周片１ｂに固着される砥粒層２が、例えばダイヤモンドなどの砥粒の粒度や集中度を同一としつつ同一の結合材で焼結されて、同一の硬度を具備するように形成されている。このため、硬度が小さい砥粒層（低耐摩耗性砥粒層）２を備えた場合には、切削時に結合材が摩耗されて順次新たな砥粒が露出されることによりブレードＡを切れ味に優れたものにできる一方で、切削能力が低下していない砥粒が結合材の摩耗に伴って脱落しやすく、ブレードＡの寿命が短くなるという側面を有していた。これに対して、硬度の大きい砥粒層（高耐摩耗性砥粒層）２を備えた場合には、結合材が摩耗しにくくブレードＡの寿命を長くすることができる一方で、新たな砥粒が露出しにくくなって、低耐摩耗性砥粒層２を備えた場合と比べ切れ味に劣るという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記事情を鑑み、優れた切れ味を備えつつ長寿命化を図った切削工具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】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【０００７】
本発明の切削工具は、並設された複数の砥粒層を被削体に切り込ませて該被削体の切削に供される切削工具において、前記砥粒層として、高耐摩耗性砥粒層と、該高耐摩耗性砥粒層よりも耐摩耗性の低い低耐摩耗性砥粒層とが具備されていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の切削工具においては、前記高耐摩耗性砥粒層と前記低耐摩耗性砥粒層とが、並設方向に略規則的に配設されていることが望ましい。
【０００９】
さらに、本発明の切削工具においては、前記高耐摩耗性砥粒層と前記低耐摩耗性砥粒層の砥粒の粒度と集中度が略同一とされていてもよい。
【００１０】
また、本発明の切削工具においては、前記高耐摩耗性砥粒層の硬度がＨＲＣで２０から４５の範囲とされ、前記低耐摩耗性砥粒層の硬度がＨＲＣで１０から３５の範囲とされていることが望ましい。
【００１１】
さらに、本発明の切削工具においては、前記切削工具が、略円板状に形成された基板の外周側に径方向内側に向けて形成された複数のスリットを備えるとともに、隣り合う前記スリットにより画成され周方向に並ぶ各外周片の外周縁に前記砥粒層を備えたブレードである場合には、前記各外周片に、それぞれ前記高耐摩耗性砥粒層と前記低耐摩耗性砥粒層のどちらか一方が設けられて、前記高耐摩耗性砥粒層と前記低耐摩耗性砥粒層が前記周方向に並設されていればよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の切削工具によれば、並設された複数の砥粒層として、高耐摩耗性砥粒層と低耐摩耗性砥粒層とが具備されていることによって、低耐摩耗性砥粒層で切削工具の切れ味を優れたものにしつつ、切削時に低耐摩耗性砥粒層と並設された高耐摩耗性砥粒層で低耐摩耗性砥粒層の結合材の摩耗を適度に抑制することができ、切削能力が低下していない状態の砥粒が脱落することを抑制できる。これにより、適度な切れ味と長寿命の特性をバランスよく切削工具に付与することが可能とされる。
【００１３】
また、本発明の切削工具においては、高耐摩耗性砥粒層と低耐摩耗性砥粒層とが並設方向に略規則的に配置されていることによって、切削工具の砥粒層の並設方向全体に渡って適度な切れ味を維持しつつ低耐摩耗性砥粒層の摩耗を抑制し、確実に切削工具の長寿命化を図ることが可能とされる。
【００１４】
さらに、本発明の切削工具においては、高耐摩耗性砥粒層と低耐摩耗性砥粒層の砥粒の粒度と集中度を略同一にすることによって、例えば一方の砥粒層が他方の砥粒層に対して破損しやすくなることを防止でき、適度な切れ味と長寿命のバランスが損失されることを防止できる。これにより、より確実に上記の効果を得ることが可能とされる。
【００１５】
また、本発明の切削工具においては、高耐摩耗性砥粒層の硬度がＨＲＣで２０から４５の範囲とされ、低耐摩耗性砥粒層の硬度がＨＲＣで１０から３５の範囲とされていることによって、上記効果を確実に得ることが可能とされる。
【００１６】
さらに、本発明の切削工具において、切削工具がブレードである場合には、各外周片にそれぞれ高耐摩耗性砥粒層と低耐摩耗性砥粒層のどちらか一方を設けることによって、すなわち、ブレードの周方向に並設された外周片の一部に高耐摩耗性砥粒層が、残りの外周片に低耐摩耗性砥粒層が設けられていることによって、低耐摩耗性砥粒層でブレードの切れ味を優れたものにしつつ、切削時に低耐摩耗性砥粒層のブレード回転方向上流側に設けられた高耐摩耗性砥粒層で低耐摩耗性砥粒層の結合材の摩耗を適度に抑制することができ、切削能力が低下していない状態の砥粒が脱落することを抑制できる。これにより、適度な切れ味と長寿命の特性をバランスよくブレードに付与することが可能とされる。
【００１７】
また、本発明の切削工具において、切削工具がブレードである場合には、高耐摩耗性砥粒層と低耐摩耗性砥粒層とを周方向に略規則的に並設することによって、ブレードの周方向全体に渡って適度な切れ味を維持しつつ低耐摩耗性砥粒層の摩耗を抑制し、確実にブレードの長寿命化を図ることが可能とされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図１から図４を参照し、本発明の一実施形態に係る切削工具について説明する。本実施形態は、例えばコンクリート舗装面やコンクリート構造物などの被削体の切断や切削に用いられるブレード（切削工具）に関するものである。
【００１９】
本実施形態のブレードＢは、図１から図４に示すように、略円板状に形成された例えば鋼製の基板１と、この基板１の外周縁１ａに沿って備えられたセグメントチップ（砥粒層）２とを備えて構成されている。
【００２０】
基板１には、中央軸心Ｏ１に、例えば道路カッタなどの図示せぬ切削装置の回転軸が嵌合される中心孔１ｃが設けられているとともに、外周縁１ａから基板１の径方向内側に向けて切り欠かれた複数のスリット３が設けられている。このスリット３は、周方向に一定間隔で形成されているとともに、内側端部が拡径された円形孔３ａとされており、水などのクーラントが径方向内側から外側に流れるウォーターウェイとされている。また、基板１の隣り合うスリット３により径方向外側に向けて突出状態で画成される部分が外周片１ｂとされている。
【００２１】
セグメントチップ２は、例えばＮｉ（ニッケル）やＣｏ（コバルト）などの金属または合金からなる金属結合材（結合材）中にダイヤモンドまたはＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）などの超砥粒が分散されて固着されたものである。また、本実施形態のセグメントチップ２は、その硬度がＨＲＣ（ロックウェル硬さ）で２０〜４５の範囲とされた高耐摩耗性砥粒層２ａと、硬度がＨＲＣで１０〜３５の範囲とされた低耐摩耗性砥粒層２ｂとに区分され、周方向に２つの外周片１ｂおきに配された６つの外周片１ｂには低耐摩耗性砥粒層２ｂが設けられ、その他の外周片１ｂには高耐摩耗性砥粒層２ａが設けられている。これにより、本実施形態のブレードＢには、高耐摩耗性砥粒層２ａと低耐摩耗性砥粒層２ｂとが周方向に略規則的に並設されて備えられている。また、これら高耐摩耗性砥粒層２ａと低耐摩耗性砥粒層２ｂは、ともに超砥粒の粒度及び集中度を同一としつつ結合材の違いによってその硬度が異なるものとされ、高耐摩耗性砥粒層２ａは、低耐摩耗性砥粒層２ｂよりも耐摩耗性に優れたものとされている。さらに、これら高耐摩耗性砥粒層２ａと低耐摩耗性砥粒層２ｂは、ともに各外周片１ｂの基板１の径方向外側を向く外周縁１ａに沿って円弧状を呈する所定幅Ｈで形成されており、基板１の厚さＴ１よりも大きな厚さＴ２で形成されて、例えばろう付によって外周縁１ａに固着されている。
【００２２】
ついで、上記の構成からなるブレードＢを用いて被削体を切削する方法について説明し、高耐摩耗性砥粒層２ａと低耐摩耗性砥粒層２ｂを具備する本実施形態のブレード（切削工具）Ｂの作用及び効果について説明する。
【００２３】
はじめに、基板１に形成された中心孔１ｃを、例えば道路カッタなどの図示せぬ切削装置の回転軸に嵌合させて、切削装置にブレードＢを装着する。そして、この切削装置を駆動するとともに回転軸を所定の回転数で回転させて、ブレードＢを所定の周速でＴ方向に回転させる。この段階で、図示せぬ被削体にブレードＢの外周縁（セグメントチップ２の外周縁２ｃ）を切り込ませて被削体を切削する。
【００２４】
本実施形態においては、ブレードＢに高耐摩耗性砥粒層２ａと低耐摩耗性砥粒層２ｂとが備えられ、被削体の切削時に、ブレードＢの回転とともに順次これら高耐摩耗性砥粒層２ａと低耐摩耗性砥粒層２ｂとが被削体に切り込まれてゆくことになる。そして、このとき、高耐摩耗性砥粒層２ａは、その硬度が大きく形成されて耐摩耗性に優れるものとされているため、低耐摩耗性砥粒層２ｂと比較して結合材の摩耗が生じにくいものとされている。この一方で、摩耗されにくい高耐摩耗性砥粒層２ａに挟まれる形で配設され、高耐摩耗性砥粒層２ａよりもその硬度が小さく形成された低耐摩耗性砥粒層２ｂは、被削体に切り込まれるとともに結合材が摩耗され、これに伴い露出する砥粒によってブレードＢの切れ味を優れたものにしている。また、このブレードＢの切れ味を左右する低耐摩耗性砥粒層２ｂは、摩耗されにくい高耐摩耗性砥粒層２ａに挟まれ、ブレードＢの回転方向Ｔ上流側の近傍に高耐摩耗性砥粒層２ａが設けられていることで、被削体の切削時に結合材が急激に摩耗されることがないものとされる。これにより、低耐摩耗性砥粒層２ｂの被削体の切削に供される砥粒が、その切削能力が低下していない状態で結合材から脱落することがないものとされる。よって、本実施形態のブレードＢにおいては、低耐摩耗性砥粒層２ｂの砥粒がその切削能力をほぼ使い切った時点で結合材から脱落してゆくように、適度な早さで結合材を摩耗させることができ、ブレードＢの切れ味を優れた状態としつつ、セグメントチップ２の摩耗を抑制して、確実にセグメントチップ２、ひいてはブレードＢを寿命まで使用することが可能とされる。
【００２５】
したがって、本実施形態のブレードＢにおいては、セグメントチップ２としてその摩耗性が異なる高耐摩耗性砥粒層２ａと低耐摩耗性砥粒層２ｂとを周方向に略規則的に並設して備えることによって、優れた切れ味を備えつつ、ブレードＢの長寿命化を図ることが可能とされる。すなわち、ブレードＢに適度な切れ味と長寿命の特性をバランスよく付与することが可能とされる。
【００２６】
なお、本発明は、上記の一実施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で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、周方向に２つの高耐摩耗性砥粒層２ａが周方向に並設されて、２つずつの高耐摩耗性砥粒層２ａの間に１つの低耐摩耗性砥粒層２ｂが設けられているものとしたが、例えば高耐摩耗性砥粒層２ａと低耐摩耗性砥粒層２ｂが交互に配置されていたり、低耐摩耗性砥粒層２ｂが隣り合うように配設されていていてもよいものである。また、高耐摩耗性砥粒層２ａと低耐摩耗性砥粒層２ｂは、必ずしも周方向に規則的に配設されていなくてもよいものである。
【００２７】
さらに、本実施形態では、高耐摩耗性砥粒層２ａと低耐摩耗性砥粒層２ｂがダイヤモンドまたはＣＢＮの砥粒を備えて構成されているものとしたが、例えば砥粒がＳｉＣ（炭化珪素）などであってもよいものである。
【００２８】
また、本実施形態においては、切削工具がブレードであるものとして説明を行ったが、本発明の切削工具はブレードに限定されるものではなく、例えば、円筒状の工具本体の先端に、工具本体の軸線方向外側に向けて突出させつつ周方向に並設されて固着された複数の砥粒層を備えるインプリビットや、ワイヤーロープに所定の間隔をあけつつワイヤーロープの軸線に沿って固着されて並設された複数の砥粒層を備えるワイヤーソーなどの切削工具に、本発明が適用されてもよいものである。
【実施例】
【００２９】
以下に本発明の実施例を具体的に説明する。但し、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００３０】
本実施例は、ダイヤモンド砥粒の粒度及び集中度が同一とされ、結合材を変えることによってその硬度が異なるように形成された高耐摩耗性砥粒層２ａ及び低耐摩耗性砥粒層２ｂを鋼製の基板（外周片１ｂ）１の外周縁１ａに備えた本発明の切削工具に係るブレードと、高耐摩耗性砥粒層２ａのみを備えたブレードと、低耐摩耗性砥粒層２ｂのみを備えたブレードとを用いて、それぞれコンクリート構造物を切削した際の切れ味及び寿命を比較し、高耐摩耗性砥粒層２ａと低耐摩耗性砥粒層２ｂとを併せて備えることの優位性を明らかにするものである。ここで、本実施例では、Ｃａｓｅ１を高耐摩耗性砥粒層２ａのみを備えたブレードとし、Ｃａｓｅ２を低耐摩耗性砥粒層２ｂのみを備えたブレードとしている。そして、Ｃａｓｅ３が、周方向に並設された各外周片１ｂに対して、周方向に交互に高耐摩耗性砥粒層２ａと低耐摩耗性砥粒層２ｂとが配設された本発明に係るブレードとされている。
【００３１】
はじめに、使用した各ブレードに具備される高耐摩耗性砥粒層２ａと低耐摩耗性砥粒層２ｂについて説明する。
【００３２】
本実施例の高耐摩耗性砥粒層２ａは、液相焼結によって形成されるとともに、固相体を合金として形成されたものである。そして、この高耐摩耗性砥粒層２ａのダイヤモンド砥粒を結合する結合材は、その成分がＦｅ（鉄）−Ｃｏ（コバルト）−Ａｇ（銀）−Ｃｕ（銅）−Ｓｎ（錫）とされ、理論比重が８．５０７ｇ／ｃｍ３とされている。また、この結合材は、硬度がＨＲＣ（ロックウェル硬さ）で２８とされ、３点曲げによる抗折力（超硬工具協会規格ＣＩＳ  ０２６、ＪＩＳ  Ｒ  １６０１）が１３０ｋｇ／ｍｍ２とされている。
【００３３】
一方、低耐摩耗性砥粒層２ｂは、高耐摩耗性砥粒層２ａと同じく液相焼結によって形成されたものであるのに対して、液相体を合金として形成されたものであり、結合材は、その成分がＦｅＣｏ−ＡｇＣｕとされ、理論比重が８．５７２ｇ／ｃｍ３とされている。また、この結合材は、硬度がＨＲＣで１３とされ、抗折力が１１０ｋｇ／ｍｍ２とされている。これにより、低耐摩耗性砥粒層２ｂは、高耐摩耗性砥粒層２ａよりも硬度が小さく、耐摩耗性が低いものとされている。
【００３４】
ついで、評価方法について説明する。
本実施例では、上記のように構成された高耐摩耗性砥粒層２ａと（または）低耐摩耗性砥粒層２ｂを備えたＣａｓｅ１からＣａｓｅ３のブレードを用いてコンクリート構造物の切削を行い、本発明のＣａｓｅ３の切れ味及び寿命を基準として、Ｃａｓｅ１とＣａｓｅ２のそれぞれの切れ味及び寿命を相対比較して評価を行なっている。すなわち、同一性状のコンクリート構造物をＣａｓｅ１、Ｃａｓｅ２、Ｃａｓｅ３のブレードでそれぞれ切削し、Ｃａｓｅ３の切れ味及び寿命を１００とした場合のＣａｓｅ１とＣａｓｅ２のブレードの切れ味及び寿命の相対値を比較することで評価を行なっている。
【００３５】
ついで、試験結果を表１に示す。
この結果、本発明の高耐摩耗性砥粒層２ａと低耐摩耗性砥粒層２ｂとを周方向に交互に設けたＣａｓｅ３のブレードに対して、高耐摩耗性砥粒層２ａのみを備えたＣａｓｅ１のブレードでは、寿命が同等である一方で、切れ味は５４と半分程度の性能であることが確認された。また、低耐摩耗性砥粒層２ｂのみを備えたＣａｓｅ２のブレードでは、Ｃａｓｅ３のブレードに対して、切れ味が同等である一方で、その寿命が３０とされ著しく耐久性に劣る結果となった。
【００３６】
【表１】
2007167992.tif 000003
【００３７】
この結果から、高耐摩耗性砥粒層２ａと低耐摩耗性砥粒層２ｂを併せて備えることにより、高耐摩耗性砥粒層２ａのみを備えたブレードと同等の寿命を備え、かつ低耐摩耗性砥粒層２ｂのみを備えたブレードと同等の切れ味を備えることが可能とされ、ブレードに適度な切れ味と長寿命の特性をバランスよく付与できることが実証された。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態として示したブレードの正面図である。
【図２】図１のＹ−Ｙ線矢視図である。
【図３】図１に示したブレードのセグメントチップを拡大した図である。
【図４】図３のＹ−Ｙ線矢視図である。
【図５】一例として示した従来のブレードの正面図である。
【図６】図５のＸ−Ｘ線矢視図である。
【符号の説明】
【００３９】
１      基板
１ａ    外周縁
１ｂ    外周片
１ｃ    中心孔
２      セグメントチップ（砥粒層）
２ａ    高耐摩耗性砥粒層
２ｂ    低耐摩耗性砥粒層
２ｃ    外周縁
３      スリット
Ａ      ブレード（切削工具）
Ｂ      ブレード（切削工具）
Ｏ１    軸線
Ｔ１    基板の厚さ
Ｔ２    セグメントチップの厚さ
Ｔ      回転方向
【図１】
2007167992.tif 000004
【図２】
2007167992.tif 000005
【図３】
2007167992.tif 000006
【図４】
2007167992.tif 000007
【図５】
2007167992.tif 000008
【図６】
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