(57)【要約】【課題】  薄い円盤の外周にダイヤモンド層を形成し、該円盤の中心には穴を貫通したダイヤモンドカッターであって、スピンドルに取付けた場合に該スピンドルがダイヤモンドカッターの重量にて大きな撓み変形を抑えた軽いダイヤモンドカッターの提供。【解決手段】  円盤の材質をその比重が約４．４のチタン又はチタン合金としている。【選択図】    図１
2007098518.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄い円盤の外周にダイヤモンド層を形成し、該円盤の中心にはスピンドル又はフランジが嵌る穴を貫通したダイヤモンドカッターにおいて、上記円盤の材質をチタン又はチタン合金としたことを特徴とするチタン製のダイヤモンドカッター。
【請求項２】
薄い円盤の外周にはダイヤモンドに相当する硬い粒子を固着した層を形成し、該円盤の中心にはスピンドル又はフランジが嵌る穴を貫通したダイヤモンドカッターにおいて、上記円盤の材質をチタン又はチタン合金としたことを特徴とするチタン製のダイヤモンドカッター。
【請求項３】
薄い円盤の外周にはダイヤモンド又はダイヤモンドに相当する硬い粒子を固着した層を形成し、該円盤の中心には穴を貫通した複数枚のダイヤモンドカッターをフランジを介してスピンドルに取付ける構造において、上記円盤の材質をチタン又はチタン合金とし、各ダイヤモンドカッターの間に介在するスペーサをチタン又はチタン合金とし、さらにフランジの材質もチタン又はチタン合金としたことを特徴とするチタン製のダイヤモンドカッターの取付け構造。
【請求項４】
上記フランジに取付けたダイヤモンドカッターを固定するナット、及びダイヤモンドカッターを取付けたフランジをスピンドルに固定するナットをチタン又はチタン合金とした請求項３記載のダイヤモンドカッターの取付け構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は円盤をチタン又はチタン合金にて構成することで重量の軽減を図ったダイヤモンドカッター及び該カッターの取付け構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超硬合金、セラミック、マグネット等、非常に硬度の高い材質を切断する場合には、普通のカッターでは切断不可能である為にダイヤモンドカッターが使用される。ダイヤモンドカッターの一般的な形状は薄い円形の円盤外周にダイヤモンド層を設けたものであり、該ダイヤモンド層は円盤の厚さより僅かに厚く成っている。
【０００３】
ところで、ダイヤモンドカッターを用いて切断加工する場合、被切断物が非常に硬い為に多量の熱が発生し、該熱により焼付きや焼割れと言った現象が発生する。そこで、被切断面が加熱されないように考慮され、一般的には研削液をカッター並びに切断面に供給しながら加工されるが、ダイヤモンドカッターの場合、砥粒となるダイヤモンド層の粒子は細かくて硬く、しかも被切断物の硬度も高い為に、実質切断面へ液は侵入し難い。
【０００４】
従って、多量の液を掛け流しながら作業しているが、該液の使用量によってのみ解決される問題ではない。又従来のカッターに多量に研削液を掛けても実質的切断部へ侵入することが困難であることから、高い精度で切断することが出来ず、強度を保つ為にダイヤモンドカッターの円盤は厚くなり、しかも深切り込みが困難である為に加工時間は長くなる。
【０００５】
上記ダイヤモンドカッターは一般にフランジを介してスピンドルに取付けられ、高速回転しながら被切断物は切断加工されるが、上記スピンドルに１枚のダイヤモンドカッターではなく、複数枚のダイヤモンドカッターを取付けて被切断物を小さなピースに細かく切断する場合がある。図２はスピンドル５に複数枚のダイヤモンドカッター１，１・・を取付けた概略図を表している。
【０００６】
近年では、ダイヤモンドカッター１の円盤材質として薄くても変形し難い超硬合金を使用する場合が多い。昔はＳＫ鋼やハイス鋼が主であったが、焼結材である超硬合金はその比重(約１５)が高くて、該超硬合金を円盤に使用したダイヤモンドカッター１の重量は大きくなる。この超硬合金の比重はハイス鋼の約２倍もある為に、図２のように水平に配置されたスピンドル５に複数枚のダイヤモンドカッター１，１・・を取付けるならば、該スピンドル５はダイヤモンドカッター１，１・・の重さで撓み変形する。
【０００７】
スピンドル５が撓み変形するならば、取付けられているダイヤモンドカッター１，１・・は傾いてしまい、正確な切断を行うことが出来なくなる。すなわち、両軸受け６，６に支持されたスピンドル５は下方へ降下し、それに伴ってダイヤモンドカッター１，１・・は傾斜する。同時に、ダイヤモンドカッター１，１・・が傾斜した状態で切断加工を行うならば、被切断材料との間に大きな摩擦が発生し、この摩擦に基づく熱が生じる。従って、研削液を多く掛けて冷やさなくてはならないが、ダイヤモンドカッター１，１・・は摩擦熱で反り変形し、該反り変形によって一段と摩擦熱が発生するといった悪循環を来たす。
【０００８】
図２はスピンドル５にダイヤモンドカッター１，１・・を取付けた概略図であるが、実際にはフランジを介してスピンドル５に取付けられ、しかも各ダイヤモンドカッター１，１・・の間にはスペーサを嵌めている。これらスチール製のフランジ及びスペーサの重量もスピンドル５に負荷されて該スピンドル５の撓みは大きくなる。さらに、図２はスピンドル５の両端部を軸受け６，６にて支持した両端支持構造であるが、切断装置によっては片持ち支持構造の場合も多く、スピンドル５が片持ち支持構造であれば、ダイヤモンドカッター１，１・・の傾きはさらに大きくなる。
【０００９】
ダイヤモンドカッターに関する従来文献は数多く存在しているが、例えば特開２００３−８０４６４号に係る「ダイヤモンドカッター」、特開２００２−２０５２７４号に係る「基板の剛性の高いダイヤモンドカッター」、特開２００２−５９３６８号に係る「切断用のダイヤモンドカッター」など、その他数多くある。しかし、スピンドルの撓み変形を防止した内容の文献は存在していない。
【特許文献１】特開２００３−８０４６４号に係る「ダイヤモンドカッター」
【特許文献２】特開２００２−２０５２７４号に係る「基板の剛性の高いダイヤモンドカッター」
【特許文献３】特開２００２−５９３６８号に係る「切断用のダイヤモンドカッター」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように、従来のダイヤモンドカッターには上記のごとき問題がある。本発明が解決しようとする課題はこの問題点であり、カッターの円盤を軽くすることでスピンドルに作用する負担を軽減すると共に該スピンドルの撓みを防止することが出来るチタン製のダイヤモンドカッターを提供する。また、該ダイヤモンドカッターのみならず、フランジ及びスペーサを軽くすることでスピンドルの撓み変形量を抑制するカッターの取付け構造を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
切断装置のスピンドルの撓み変形を小さくするには、該スピンドルの軸径を大きくすることで達成できるが、本発明はスピンドル径は従来通りの寸法とし、該スピンドルに取付けるダイヤモンドカッターの重量を軽くしている。
そこで、本発明に係るダイヤモンドカッターは円形の円盤外周にダイヤモンド層又はダイヤモンドに相当する硬い粒子を固着した層を設けたものであり、基本的な形状は従来と共通するが、その円盤材質はチタン又はチタン合金が使用され、軽いダイヤモンドカッターを構成している。
【００１２】
チタンはその比重が４．４程度であり、超硬合金に比較して約１／３であり、ハイス鋼の約１／２であって、スピンドルにかかる重量は軽減される。チタン合金は上記の如く超硬合金に比較して軽く、引張り強度は焼結金属である超硬合金に比較して格段に大きい。又、切断加工に伴う摩擦熱に対しても安定し、また、熱膨張率は比較的小さい為に、反りや変形は小さくなって安定する。
【００１３】
一方、スピンドルに負荷する重量はダイヤモンドカッターだけでなく、ダイヤモンドカッターとスピンドルの間に介在するフランジ、及び各ダイヤモンドカッターの間に介在するスペーサを軽くすることが重要となる。そこで、本発明では上記フランジ及びスペーサもチタン又はチタン合金としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るダイヤモンドカッターはその円盤をチタンまたはチタン合金で構成している為に、その重量は軽い。従って、水平に配置されているスピンドルに複数枚取付けて切断する場合、該スピンドルの撓み変形が殆どなくなることで、正確な切断加工を行うことが可能と成る。そして、スピンドルが撓み変形しないことで、ダイヤモンドカッターと被切断材料との摩擦は軽減され、摩擦熱の発生が抑えられる。また、チタン及びチタン合金は熱膨張率が小さい為に発熱に基づく反りや変形が抑えられる。一方、ダイヤモンドカッターの形状は従来通りであり、既存の研削盤のスピンドルに取付けて切断加工を行うことが出来る。
【００１５】
一方、ダイヤモンドカッターだけでなく、フランジ及びスペーサもチタン又はチタン合金とすることで、スピンドルに負荷する荷重は一段と軽減され、該スピンドルの撓み変形量は小さく成る。このように、メインの回転部が軽量化されることで小さなエネルギーで高速回転が可能と成り、そして切断加工精度が向上する為に送りスピードを高めて生産性を上げることが出来る。
【実施例】
【００１６】
図１はダイヤモンドカッター１を示す実施例であり、円形の円盤２の外周にはダイヤモンド層３が形成されている。ダイヤモンド層３は細かいダイヤモンドの微粒子が電着にて形成され、そして円盤２の中心には穴４が貫通して設けられている。この貫通穴にはスピンドル８に取付けられたフランジ７が嵌って、図３に示すように取付けられる。
【００１７】
同図に示すスピンドル８は片持ち支持構造であり、スピンドル８の先端部にはフランジ７が嵌って先端に形成したネジ部１１に螺合したナット１０にて固定されている。フランジ７はツバ１２を形成し、該ツバ１２にダイヤモンドカッター１ａが当接してフランジ９が穴４に嵌り、そしてリング状のスペーサ９が嵌り、次いでダイヤモンドカッター１ｂが取付けられる。
【００１８】
このように、各ダイヤモンドカッター１ｃ，１ｄ・・は間にスペーサ９，９・・を介してフランジ７に取付けられ、最後に締付けナット１３によってダイヤモンドカッター１ａ，１ｂ，１ｃ・・はフランジ７に固定される。実際にはフランジ７に複数枚のダイヤモンドカッター１ａ，１ｂ，１ｃ・・が取付けられて締付けナット１３にて固定された状態で、該フランジ７がスピンドル８に取着され、最後にナット１０にて固定される。
【００１９】
ところで、本発明のダイヤモンドカッター１はその円盤２の材質をチタン又はチタン合金としたものであり、外観上は従来のＳＫ鋼、ハイス鋼を円盤材質として使用したダイヤモンドカッター１、及び超硬合金製のダイヤモンドカッター１と同じである。しかし、その重量は材質の比重が小さいことで約１／２〜１／３となっている。
【００２０】
チタン合金はチタンの特徴を更に向上させると共に欠点を補ったものであり、目的別に大別すると、強力チタン合金と耐熱チタン合金、及び耐食チタン合金とに分けられる。そして上記強力チタン合金は、主として引張り強さ、極低温じん性、疲れ強さ、切欠きじん性に優れ、耐熱チタン合金は高温強さ、クリープ強さ、熱安定性、高温腐食に優れている。また、耐食チタン合金は、各種環境下での強さ、耐応力腐食割れに優れている。本発明に係るダイヤモンドカッター用の円盤材質としては、強力チタン合金、及び耐熱チタン合金が適している。
【００２１】
チタン及びチタン合金の比重は約４．４であることから、本発明のチタン製ダイヤモンドカッター１の重量は従来の超硬合金やハイス鋼などを使用したダイヤモンドカッターに比較して約１／２〜１／３程度になり、前記図３に示すようにスピンドル８に取付けた場合、該スピンドル８に作用する荷重は小さくなり、その結果、スピンドル８の撓み変形量も小さくなる。
【００２２】
スピンドル８の撓み変形量は該スピンドル８に作用する荷重に比例する為に、約３倍の比重を有す超硬合金製ダイヤモンドカッターを同じ枚数だけ取付けた場合の撓み量に比較して約１／３に成る。従って、該スピンドル８に取付けられるダイヤモンドカッター１，１、・・の傾きは小さくなって、被切断物を正確に加工することが可能と成る。
【００２３】
一方、ダイヤモンドカッター１の傾きが殆んどないか、あっても僅かである場合に、該ダイヤモンドカッター１と被切断物との間に発生する摩擦熱を小さくし、ひいてはダイヤモンドカッター１の寿命が向上する。仮に、摩擦によって熱が発生しても、チタン及びチタン合金の熱膨張率が小さい為に、反りや変形は小さく抑えられる。
【００２４】
図３において、ダイヤモンドカッター１をチタン製とすることでスピンドル８にかかる負荷は小さくなり、その撓み変形量を抑えることが出来る。本発明では、該ダイヤモンドカッター１ａ，１ｂ・・のみならず、フランジ７及びスペーサ９、さらにはナット１０、締付けナット１３もチタン又はチタン合金として構成する場合も含める。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係るダイヤモンドカッターを示す実施例。
【図２】スピンドルに複数枚のダイヤモンドカッターを取付けた場合。
【図３】片持ち支持のスピンドルにダイヤモンドカッターを取付けた構造。
【符号の説明】
【００２６】
１  ダイヤモンドカッター
２  円盤
３  ダイヤモンド層
４  穴
５  スピンドル
６  軸受け
７  フランジ
８  スピンドル
９  スペーサ
10  ナット
11  ネジ部
12  ツバ
13  締付けナット
【図１】
2007098518.tif 000003
【図２】
2007098518.tif 000004
【図３】
2007098518.tif 000005