(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
切断用または穿孔用工具に用いる切れ刃の製法であって、薄肉金属材からなる基体の周縁部の一方の表面全体に、又は間欠的に、超砥粒粒子を、電着金属相を介して電着により１回又は複数回、層状に被覆した後、形成された超砥粒粒子層の背面の基体材料の全部除去するか又は一部を除去して補強部とし、さらにこの背面全体に、又は間欠的に、超砥粒粒子を電着金属相を介して電着により１回又は複数回、層状に固着することによって、超砥粒集合体を形成してなる、前記切れ刃の製法。
【請求項２】
電着した超砥粒粒子層の背面の基体材料を全部除去した後であって、該背面に超砥粒粒子を電着する前に、基体材料と同種または異種の導電性の薄板材を補強部として前記超砥粒粒子層の背面に配置することを特徴とする、請求項１に記載の切れ刃の製法。
【請求項３】
基体の周縁部の一方の表面に超砥粒粒子を電着するに先立ち、該周縁部の一部を除去しておくことを特徴とする、請求項１又は２に記載の切れ刃の製法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法により製造され、超砥粒集合体が基体の周縁部において厚さ方向に２以上の層をなして、５以上の超砥粒粒子が配列されて基体の延長方向に張り出してなることを特徴とする、切れ刃。
【請求項５】
補強部の肉厚が基体本体の厚さの１／３以下であることを特徴とする、請求項４に記載の切れ刃。
【請求項６】
補強部の肉厚が基体本体の厚さの１／５以下であることを特徴とする、請求項４に記載の切れ刃。
【請求項７】
補強部の肉厚が超砥粒粒子の平均粒径より小さいことを特徴とする、請求項４に記載の切れ刃。
【請求項８】
基体の厚さが１．６ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項４〜７のいずれかに記載の切れ刃。
【請求項９】
超砥粒がダイヤモンド、立方晶系窒化ホウ素及びウルツ鉱型窒化ホウ素から選ばれる１種または２種以上からなる粒子であることを特徴とする、請求項４〜８のいずれかに記載の切れ刃。
【請求項１０】
基体の材料が補強部と本体とで本質的に同一であることを特徴とする、請求項４〜９のいずれかに記載の切れ刃。
【請求項１１】
基体の材料が補強部の全部又は一部において本体と異種であることを特徴とする、請求項４〜９のいずれかに記載の切れ刃。
【請求項１２】
基体本体と補強部の各表面が、断面の輪郭が連続的な曲線で構成されるように連結されていることを特徴とする、請求項４〜１１のいずれかに記載の切り刃。
【請求項１３】
基体本体と補強部の各表面が断面において段差を呈するように連結されていることを特徴とする、請求項４〜１１のいずれかに記載の切れ刃。
【請求項１４】
補強部が、基体の延長方向と垂直に交わる方向に沿ってシグザグ形状を呈していることを特徴とする、請求項４〜１３のいずれかに記載の切れ刃。
【請求項１５】
超砥粒集合体の厚さが、基体肉厚の２倍以下であることを特徴とする、請求項４〜１４のいずれかに記載の切れ刃。
【請求項１６】
超砥粒集合体の張り出しの長さが基体の厚さ以上であることを特徴とする、請求項４〜１５のいずれかに記載の切れ刃。
【請求項１７】
超砥粒集合体の張り出しの長さが同集合体の厚さの２倍以上であることを特徴とする、請求項４〜１６のいずれかに記載の切れ刃。
【請求項１８】
平均粒径が超砥粒集合体の超砥粒粒子より小さい超砥粒粒子が超砥粒集合体に隣接する基体側で固着されていることを特徴とする、請求項４〜１７のいずれかに記載の切れ刃。
【請求項１９】
超砥粒集合体が、基体の延長方向と垂直に交わる方向に沿って連続的に固着されていることを特徴とする、請求項４〜１８のいすれかに記載の切れ刃。
【請求項２０】
超砥粒集合体が、基体の延長方向と垂直に交わる方向に沿って断続的に固着されていることを特徴とする、請求項４〜１８のいずれかに記載の切れ刃。
【請求項２１】
請求項４〜２０のいずれかに記載の切れ刃を備えた切断用または穿孔用の工具。
【請求項２２】
工具が、外周刃型ブレード、内周刃型ブレード、バンドソー型工具、ガングソー型工具及びコアドリル型穿孔工具のいずれかである、請求項２１に記載の工具。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、外周または内周切りブレード、バンドソー、ガングソー等の各種切断工具や穿孔工具に適用可能な、超砥粒電着工具の切れ刃とその製法及び該切れ刃を有する各種加工工具に関する。
背景技術
ダイヤモンドや立方晶系窒化ホウ素等のいわゆる超砥粒を研摩材として用いる工具としては、外周または内周切りブレード、バンドソー、ガングソー、コアドリル等の広範な切断工具や穿孔工具が製造され、利用されている。これらは、研摩材の金属製基体（台金）への固着法により、粉末冶金工具と電着工具とに大別することができる。
粉末冶金法による工具は、主として石材、コンクリートや一般のセラミックスなどの切断・穿孔に用いられているが、このような工具としては、金属粉末と超砥粒粉末との混合物で円弧または棒状のチップを作成し、ロウ付けにより基体の周縁に沿って断続的に取り付けたセグメント型のもの、また場合によっては連続型のものが一般的であるが、有端の帯状基体に取り付けたガングソー型の切断工具も一部では使用されている。しかしながら、チップと基体との接合は一般に、基体側面、即ち板厚だけの、狭い端面にロウ付けにより固着されるだけであるので接合強度が比較的小さく、この結果、切断作業時にチップが取れて飛ぶというような、危険な事例も時々報告されている。従って、粉末冶金法では、接合強度を確保する意味で、比較的厚手の基体が利用されている。またチップを基板にロウ付けする際に基板との整列を厳密に確保するのが困難なことから、切り代、即ち切断時に除去される材料の量がかなり大きくなることが欠点となっている。
一方電着工具は、薄肉金属材からなる基体の周縁部の表面及び側面に超砥粒粉末を散布し、電気メッキ操作により金属を析出させて、析出金属質皮膜により研摩材粒子を固定することにより作製される。この操作は基体の両面について実施される。ところで、電着法は砥粒が整列した状態で基体に固着することを可能にすることから比較的薄手の基体に適用することができ、工具の切り代を小さくすることができるので、シリコンまたウェーハなどの、切り代による切断ロスを許容できない高価な材料を切断する工具に適用されることが多い。即ち電着工具では切れ刃を含めた工具の厚さをできる限り小さくすることが望まれ、この関係から、基体表面上に形成される砥粒層は通常せいぜい１〜数層でなければならない。従って、この基体面上へのメッキと同時に行なわれる、基体側面における切れ刃形成も当然のことながら、同様に１〜数層の砥粒層が固着されるのみである。しかも砥粒の粒度は、切り代の点、切れ味の点から、可能な限り小さいものが望まれるので、いきおい切れ刃の寿命は著しく短いものになってしまう。なぜなら、このような切断工具を用いた切断工程において、切断に寄与するのは主として基体側面に固着された砥粒層であるから（基体表面の砥粒層は、切断面を滑らかにする仕上げ加工に寄与していると考えられる）、基体側面の砥粒層が消耗して基体側面が露出すると切断抵抗が著しく増加し、実質的にブレードとしての寿命が終了してしまうからである。
従って従来の電着工具では切れ味の点ではある程度満足いくものの、切断に寄与する砥粒の層数が少なく、工具寿命の点では満足できるものとは言えない。また切り代も、チップ型工具に比べると小さいが、なお小さくすることが望まれる。これらの問題点に対しいくつかの提案がなされている。
例えば実開昭62-144117号公報には、砥粒層を基板の平面部には設けず、電着操作の反復により基体の側面に砥粒含有層を積み上げることにより、薄刃のブレードソーを形成する方法が記載されている。この方法では、砥粒層を基体の板厚に近い厚さに形成することにより、切り代を小さくすることは可能だと考えられるが、しかし一定範囲内の厚さを維持しながら、多層の砥粒層を反復電着により積み上げていくことは、実際上極めて困難であり、ブレード形状の精度維持の面からみても、砥粒層の積み上げ層数はせいぜい２〜３層に制限されるため、工具寿命の点はなお解決され得ない。
別の提案として、切れ刃を薄く形成するために、切れ刃に対応する基板部の両面を削って、電着すべき箇所の基板を薄くしておく方法（実開昭58-84849）、帯状基板の表裏に交互に設けた窪みを埋めていく形で電着を実施する方法（実開昭63-127878）が提案されている。これらの方法によっても切り代を小さくすることが可能であるが、側面の砥粒が脱落・消耗して基体側面が露出した時点で、ブレードとしての寿命が終わることには変わりがない。
したがって、超砥粒電着工具において、切れ味の良さと小さな切り代とを確保しつつ、さらに長寿命の達成を可能にした切れ刃が強く望まれている。本発明は、これらの課題を解決する切れ刃およびその効果的な製造方法を提供することを目的としている。
なお「切れ味」という用語は通常は感覚的な意味合いを持つが、ここでは「切断荷重当たりの材料除去効率」という物理量として用いる。
発明の開示
本発明者は、従来とは全く異なる切れ刃構造により、上記の課題を一挙に解決できることを見出し、本発明を完成させた。即ち本発明の切れ刃は、薄肉金属材からなる基体の周縁に沿って電着により超砥粒集合体が固着された切れ刃において、超砥粒集合体が基体の周縁部において厚さ方向に１または２以上の層をなして、基体の延長方向に張り出して基体に固着されており、そして各層は基体の延長方向に５以上の超砥粒粒子が配列されている部分を含むことを特徴とするものである。本発明の切れ刃は基体の側面からの延長方向への超砥粒集合体の張り出し部が従来のものでは全く不可能であった程度に長く（即ち、前記各層が基体の延長方向に５以上の超砥粒粒子が配列されている部分を含む程度に長く）、かつ基体表面には不必要に超砥粒集合体が固着されないため、切れ味のよさと小さい切り代、及び長寿命が同時に達成されるものである。
本発明の切れ刃は、本発明の別の側面をなす次のような新規方法によって効果的に作製される。即ち、薄肉金属層からなる基体の周縁部の一方の表面全体に、又は一部に（例えば間欠的に）、ダイヤモンド、立方晶系窒化ホウ素及びウルツ鉱型窒化ホウ素などからなる超砥粒粒子を電着金属相を介して電着により１回又は複数回、層状に固着した後、この超砥粒粒子層背面の基体材料の全部又は一部を除去するか、またはさらにこの背面全体に又は一部に、超砥粒粒子を電着金属相を介して電着により１回又は複数回、層状に固着して、切れ刃部を形成するものである。
本発明において、切れ刃を設けるための基礎となる薄肉金属材は、特に平板状のものに限らず、内・外周上に切れ刃を設ける円形又は環状金属板、バンドソー用の無端帯状、またガングソー等の有端帯状材、コアドリル用の鋼管も含まれる。
また本発明において周縁部とは、回転運動する円板状基体（基板）においては外周に沿った部分、内周刃型工具用の環状基体においては内周に沿った部分を指す。周回運動する無端帯状基体及び往復運動をする有端帯状基体にあっては、幅方向における端部周辺を言う。ただし本発明に定義する超砥粒集合体のための補強部を設ける場合は、補強部と、基体の断面の基体本体との境界域を指す。また側面は、厚さの現れている部分の表面で、これは管状基体では軸に垂直な面となる。
本発明の切れ刃は、基体表面に固着した超砥粒層の基体の延長方向における長さがそのまま切れ刃の長さに相当するので、切れ刃の長さを任意に設定することができ、従来の手法では到底不可能だった長さに超砥粒集合体を容易に配列させることができる。長寿命の切れ刃を得るためには、超砥粒集合体の各層において基体の延長方向に５以上の超砥粒粒子が配列されていることが好ましい。
また本発明の切れ刃は、基体の形状、超砥粒集合体の形状を任意に変えることにより、目的に応じた広範な形状にて構成することが可能である。例えば、基体の形状としては、切れ刃の使用目的に応じ、無端帯状、有端帯状、円板状、円環状、円筒状、ノコギリ状などいかなる形状のものも可能である。一方超砥粒集合体の形状としても基体周縁部の表面に電着する際に任意の形状にこれを被覆することができるので、連続的形状、断続的形状など、目的に応じた形状とすることが可能である。
さらに本発明の切れ刃構造はいかなる肉厚の基体に対しても適用可能であるが、高密度の超砥粒配合と、切れ刃形態の特性は、比較的薄肉の工具においてより顕著になり、特に1.6mm以下の基体の使用が好ましい。
超砥粒集合体を固着する基体周縁部の表面は電着操作に先立ち、予め本体部分よりも厚さを減じておくことにより、超砥粒層の基体面からの突き出し高さを減らし、これによって、より薄肉の切れ刃を工具に形成することができる。厚さの減少部乃至窪みは、工具の種類に応じた形状とすることができる。例えば外周・内周刃円形基板にあっては半径方向に、バンドソー、ガングソータイプにあっては幅方向に設けることができる。
超砥粒は、超砥粒含有電着層（超砥粒層）としてこれらの窪みの部分に、基体の表面から突き出す高さにまで積層される。この際、超砥粒層を千鳥状に配置する構成においては、基体の運動方向に沿って両面から、それぞれ間隔をおいて、基体厚さの中心線を超える深さの一連の窪みを設け、超砥粒層をこれらの窪みに析出させ、底部から基体の表面を超える（突き出す）高さにまで積層させる。どちらの場合も窪みの背面の基体表面にも超砥粒粒子を電着させるのが好ましい。
本発明の超砥粒切れ刃は、精度上も極めて優れたものである。基体の一方の表面への超砥粒層電着時、及び基体の背面の一部を除去した後の該背面への電着時にはそれぞれ基体材が超砥粒層形成のための基準面となり、また背面の基体材を完全に除去する場合においては最初の超砥粒電着層が基準面となるので、特に電着操作を反復し複数の超砥粒層を積み重ねる場合においても、超砥粒集合体と基体材との間に高度の平行度（平面度）が保障され、工具精度の向上が達成できる。
超砥粒層電着後の基体材の除去は、自明なように、超砥粒集合体が充分な強度で基体に固着されるような範囲で行なう。具体的には酸、アルカリなどによる化学的方法、電食などの電気化学的方法等も利用可能ではあるが、基体の厚さが100μmを超える場合には、研削などの機械的作業によるのが簡便かつ実用的である。基体材の一部を特定の形状で除去する場合はマスキングの手法を併用することが有用である。残った、厚さを減じた基体部分は超砥粒集合体でなる切れ刃に対する補強部として働くがこれは、切断工程中に消耗する。補強部として残す基体材の厚さは、本体の板厚の１／３以下程度とするのが適当で、特に１／５とするのが好ましく、また使用する超砥粒粒度との関係においては、その平均粒径よりも小さくするのが望ましい。本発明の超砥粒層は、その一部が基体表面上に固着されることにより基体との接合が得られるが、上記の補強部を介することによってより確実な接合が達成できる。
上記補強部、基体周縁部の切れ刃形成域をある幅において予めより小さな厚さに構成しておくこともできる。また補強部の形状としては、基体からの延長方向における表面形状が平坦状、外側に向かってテーパーのついた傾斜状、あるいはその組み合せなど、任意に構成することができる。また切れ刃の形状も基体本体との関連において任意に構成することができる。例えば基体からの延長方向に向かって先細りの形状とし、超砥粒層を鋸刃状に析出させることも有効である。基体本体との接続部は、断面輪郭を連続的な曲線で構成し、基体本体から補強部へ湾曲面によりなめらかに移行させたり、あるいは不連続な曲線で、急激に補強部へ移行させることもできる。なおこの補強部は後に述べるように、基体本体と異種の材質で構成することもできる。
一方、超砥粒電着層背面の基体材除去操作において、基体材が完全に除去された部分では、超砥粒集合体が露出するが、これらの超砥粒はＣuやＮiのような電着金属相で団結されているので、これらの金属相を介して通電し、さらにメッキ操作により超砥粒が固着される。この超砥粒集合体背面へも、超砥粒粒子含有層の電着を、基体面以上の積層高さが得られるまで反復する。
本発明における基体両表面に固着された超砥粒集合体からなる切れ刃厚さは、基体の厚さの２倍以下とするのが適切である。また超砥粒集合体の基体側面からの張り出し長さは、充分な工具寿命が得られるように、切れ刃の厚さの２倍以上とすることが好ましい。
切れ刃に隣接する基体表面には、上記超砥粒集合体と粒度の異なる超砥粒粒子を、基体表面からの突き出し高さを本質的に等しくして固着させ、この際より細かな砥粒を配置すると、切込み・穿孔と同時に、加工面の研磨も同時に達成できる。
基体の延長方向に超砥粒層を形成する際に、基体周縁部にアルミニウム箔や銅箔のような導電性の薄板材を補助基板として基体面と整列配置し、その上に超砥粒層を形成するようにすることもまた有用である。これは前述の補強部と併用することもでき、これによって補強部先端のさらに先まで、超砥粒層を張り出させることができる。この薄板材は、そのまま補強部の一部として利用することもできるが、超砥粒層を固着させた後、酸またはアルカリ処理によって除去することもできる。なおこの補助基板除去後にも、必要に応じて電着操作を施すことができる。
本発明において、超砥粒含有電着層からなる超砥粒集合体は基体の側面のみならず、任意の表面形状を有する基体の周縁部表面、補強部の表面等、比較的大きな面積において、強固に接合することができるので、超砥粒集合体の基体からの延長方向への張り出し長さを大きくしても（例えば基体厚さの４倍以上）、充分な保持強度が保たれ、延長方向に多数の超砥粒を配置した切れ刃が可能である。
本発明においては、例えば板厚200μm以下の薄手ブレードにおいて、基体本体の厚さ（板厚）と切れ刃部の厚さとの比が小さいことにより、切断先端に効率的に荷電を負荷することができる。従来の電着ブレードにおいては、このような場合、充分な切断速度及び工具寿命を得るために、比較的粗い粒度が使用され、ブレード基板厚に対する切れ刃部の厚さの比は通常２を超える。本発明においてはこの比を２以下とすることができる。
電着する超砥粒の粒度は全体に一様なものを用いるのが基本であるが、特別な例として、平均粒径が超砥粒集合体の超砥粒粒子より小さい超砥粒粒子が超砥粒集合体に隣接する基体側で固着することにより、切断作業に引き続いてラッピングが行なえるようにすることもできる。
本発明における超砥粒固定のための電着金属相としてはＮi、Ｃo、Ｃuあるいはこれらを主成分とする合金等、通常の金属が利用でき、被削材に応じて選択する。電解質も通常の市販品が利用できる。また集中度を下げるために無機材料、金属、潤滑剤等のフィラーを使用してもよい。
本発明の超砥粒電着切れ刃は、各種の工具に適用して、各種の被削材の加工に利用可能である。例えば、▲１▼バンドソーとして、半導体材料、セラミックス、炭素材料、石材、フェライト、ガラス、宝石の切断、▲２▼内周切断刃として半導体材料、セラミックスの切断、▲３▼外周切断刃として半導体材料、セラミックス、炭素材料、石材、コンクリートの切断、▲４▼ガングソーとして石材の切断、▲５▼コアドリルとして各種硬質材への穿孔などである。
なお、本発明をバンドソーに適用する場合には、薄い基板でも充分な強度が得られるように基板の幅を大きくとり、十分な張力を基板に付与して切断制度を高めるようにするのが望ましい。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の切れ刃の一例を示す全体図である。
図２は、図１で示される切れ刃の本発明による製造工程を、模式的に示す断面図（図１におけるＹ−Ｙ’面）である。
図３は、本発明の別の態様の切れ刃の製造工程を模式的に示す断面図（図１におけるＸ−Ｘ’面に相当する）である。
図４は、本発明の切れ刃における超砥粒集合体の基体への接合の態様を示す断面図（図１におけるＹ−Ｙ’面に相当する）である。
図５は、本発明の切れ刃の先端部の態様例を示す断面図（図１におけるＸ−Ｘ’面（図１におけるＹ−Ｙ’面））である。
実施の形態
以下に、図を参照して本発明を説明する。ただし、図はあくまでも本発明の態様例を示すものであって、本発明がこれに限定されるものでないことはいうまでもない。
図１は、本発明の切れ刃構造の一例を示す全体図である。同図を参照して本発明の切れ刃の一態様を説明する。
薄肉金属材からなる基体１の周縁部６において、厚さ方向に計５層をなして砥粒集合体２が基体の周縁部からの延長方向に張り出している。そして、超砥粒集合体の上記各層は、該延長方向にそれぞれ11〜12個の超砥粒粒子３が配列されている。また基体１の周縁部６は薄肉の補強部４が形成されており、該補強部の表面および基体本体５の表面の一部を被覆する様相で超砥粒集合体２が固着されている。
図２は、図１で示される切れ刃の本発明による製造工程を基体周縁部の断面図（図１におけるＹ−Ｙ’面）により模式的に示すものである。図２−Ａは、基体周縁部の一部を一方の面から除去した後、超砥粒粒子３を電着金属相７を介して電着により３回層状に固着したところを示している。図２−Ｂは、電着した超砥粒粒子層の背面の基体材料の一部を除去したところを示している。図２−Ｃは、その背面にさらに超砥粒粒子３を電着金属相７を介して電着により２回層状に固着し、切れ刃の製造を完了したところを示している。
図３は、本発明の別の態様の切れ刃の製造工程を基体周縁部の断面図（図１におけるＸ−Ｘ’面に相当する）により模式的に示したものである。この図を参照して、その手順を説明する。
1．基体31面の周縁部（切れ刃形成域）において、不要部分にマスキング32を施し、一定長さで断続的に超砥粒層33の電着を行なう。この操作を両面について実施する（図３−Ａ）。
2．超砥粒層33の背面から、大部分の基体材を除去する（図３−Ｂ）。
3．超砥粒層33をマスキング34で覆い、両面をそれぞれ、数回電着操作を行うことにより、上記２の工程で除去された基体部分に超砥粒層35を、基体面付近まで積層充填する（図３−Ｃ）。
4．さらに超砥粒層35の一部も含めたマスキング36を行い、より狭い面上に、超砥粒層37を析出させて超砥粒層33よりも突き出した形状にして切れ刃の製造を完了する（図３−Ｄ）。
次に、本発明の超砥粒集合体の基体に対する配置例のいくつかを、図４および図５に略示する。
図４は、超砥粒集合体の基体への接合の態様例を示す断面図（図１におけるＹ−Ｙ’面に相当する）である。基体の厚さが比較的大きい場合、超砥粒集合体44は、基体41の側面のみにて保持させることが可能である（図４−Ａ）。比較的薄い基体を用いる場合には、より確実な保持を達成するために、図４−Ｂ〜図４−Ｄに示すように、超砥粒集合体44が基体41の周縁部を挟んだり（図４−Ｂ）、基体41の周縁部の厚さを減じて形成した補強部42を介して固着されたり（図４−Ｃ）、基体41の周縁部をテーパー状にした補強部43を介して固着されたり（図４−Ｂ）することも有効である。
図５は、本発明の切れ刃の先端の断面（図１におけるＸ−Ｘ’面に相当する）の例を略示するものである。図５−Ａの切れ刃は先端が超砥粒集合体のみによって構成されているもので、先端の断面において基体又はその補強部は存在しない。図５−Ｂの切れ刃は、超砥粒集合体が一定間隔で断続的に構成されている。また図５−Ｃの切れ刃では、ジグザグ状の基体上に超砥粒集合体が千鳥状に配列されている。図５−Ｄは、管状の基体51と超砥粒集合体52とを両面に千鳥状に配置したものである。
実施例１
長さ8m、幅120mm、厚さ0.8mmの鋼板をバンドソー用のブレード基体とした。基体の縁から3mmの幅の部分（基体周縁部）を切れ刃形成部として使用し、この基体周縁部において、両面について交互に、50mm間隔で断続的に長さ50mmずつ、60／80メッシュのメタルボンド級合成ダイヤモンドを通常の電気ニッケルメッキ工程により、超砥粒層として１層固着した（第一面電着）。次いで電着層の背面に相当する箇所の基体を0.6mm以上の深さで削り取り、その跡に、同様の電着操作によって、同種のダイヤモンド粒子の電着層を３層固着し（第二面電着）バンドソーの切れ刃部を形成した。得られた切れ刃部の超砥粒層における基体表面からの突き出し高さは、第一面・第二面への電着とも0.3mmであり、切れ刃部全体の厚さは1.4mmであった。
このブレードを用いて石材の切断を行った。被削材は断面が0.62m×0.62mの御影石であり、ブレードのスピードは1500m×分とした。切断速度0.1m2分で厚さ3mmの板を切り出すことができた。この場合の切代の幅は2mmであった。
実施例２
上記実施例１を繰り返し、同様のバンドソーを作製した。材料・工程条件等はすべて実施例１と同一であるが、ただし今回は第一面への電着による超砥粒層の突き出し高さが前回どおり0.3mmであるのに対し、第二面への電着において第３層目を30mmの長さに盛り上げ、突き出し高さ0.4mmとし、切れ刃部全体の厚さを1.5mmとした。
このブレードを用いて、実施例１と同種の被削材の切断を行い、同一ブレード速度において、切断速度0.12m2分で厚さ3mmの板を切り出すことができた。
実施例３
実施例１のブレードを製作する工程において、切れ刃形成域に隣接する基体面の幅3mmの部分に、より粒径の小さい200 230メッシュのダイヤモンド粒子を電着により固着し、この際基板面からの突き出し高さを、切れ刃とほぼ等しくした。このブレードを用い、御影石の切断・面仕上げを行った。得られた石材の仕上げ面の面粗さは約10ミクロンであって、後加工として一回のタップ加工で製品とすることができた。
実施例４
厚さ0.15mm、内径180mmのSUS鋼製の円環状基体を用いて内周切断ブレードを作製した。基体の内周から3mmの幅の部分を、研磨加工により10mm間隔で両面から交互に深さで0.05mmずつ除去して、切れ刃形成部とした。切れ刃形成部の両面に10mm間隔で交互にマスクを施し、千鳥状に（互い違いに）230メッシュのダイヤモンド砥粒を電着した（第一面電着）。次いでそれぞれの電着砥粒層の背面の基体部の大部分を電解によって除去し、第二面電着として、230メッシュのダイヤモンド砥粒を２層電着した後、この上の中央部の5mm長さの領域についてのみ、同種砥粒をさらに１層電着した。
得られたブレードは、各面における第一および第二電着による基体面からの突き出し高さがそれぞれ約0.03mmであり、その上に第三の電着砥粒層が、15mmの間隔で5mmずつの長さに亘って、基体面から約0.1mm突き出した形状を呈し、高さ約3mmの切れ刃は、基体の内周縁面および削り残された基体部分に、強固に固着されていた。
実施例５
実施例４の円環状基体を用いて、内周切断ブレードを作製した。ただし内周から4mmの幅の切れ刃形成部分として、この部分に30 40ミクロンのダイヤモンド粒子を電着した後、電着層の先端から2mmの幅について、基体材を酸溶解により除去した。次いで露出した電着砥粒層背面および隣接する基体の切れ刃形成部に、同種のダイヤモンド砥粒層を４層電着して、切れ刃を形成した。
実施例６
直径100mm、厚さ0.1mmの焼入鋼製円板を基体として、外周切断ブレードを作製した。基体の外周から幅2mmの部分を切れ刃形成部として、この部分の両面を交互に5mmごとに長さ5mmの範囲において基体材を、表面から約0.03mmの厚さだけ切除した。この厚さを減じた部分に120 140メッシュのダイヤモンド砥粒層を電着により形成し、次いでそれぞれの電着層の背面において、基体材を基体表面から約0.07mmの厚さで切除した後、さらに120 140メッシュのダイヤモンド砥粒層を電着形成した。
実施例７
直径100mm、厚さ0.3mmで、外周に高さ2mm、刃数160ケの三角刃が形成されている焼入鋼製円板を基体として用いた。外周縁の三角刃の両表面を約0.1mmずつ交互に研削除去し、この上に60 80メッシュのダイヤモンド粒子層を電着形成し、次いで電着層の背面の基板材を基体表面から約0.2mmの厚さで除去し、この上に60 80メッシュのダイヤモンド粒子層を電着形成した。
実施例８
外径76.0mm、内径73.0mmの管をコアドリル作製のための基体本体として用い、端部の長さ5.0mmの部分を作用部とした。基体の円周上を12本の幅3mmのスリットにより等分して12個のセグメントを形成し、各セグメントの外・内周面に、反対側に適宜マスキングを施し、通常の電気ニッケルメッキ工程により、交互に断続的に、60／80メッシュのメタルボンド級合成ダイヤモンドを１層固着した（第一面電着）。次いで電着層の背面に相当する箇所の基体をそれぞれ1.2mmの深さに削り取り、その跡に、同様の電着操作により、同種のダイヤモンド粒子の電着層を４層、1.9mmの厚さに形成し（第二面電着）、砥粒の基体面からの突き出し高さが0.7mmのドリルを得た。
このドリルを用いて、厚さ50mmのコンクリートに穿孔を行った。ドリルの回転数2,000RPMにおいて、２分で貫通孔をあけることができ、150本の穿孔を行った後でも、なお切れ味が持続した。
実施例９
実施例８と同様の円筒状基体を用い、円周上を12個のセグメントに分割し、コアドリル作用部を作成した。各セグメントの外・内周面に交互に２層ずつ、60／80メッシュのメタルボンド級合成ダイヤモンドを２層固着した。次いで電着層の背面の基体1.2mmの深さに削り取り、その跡に、同様の電着操作によって、同種のダイヤモンド粒子の電着層を３層形成し、厚さ2.0mmの砥粒層厚さを得た。
実施例10
実施例８と同様の円筒状基体を用い、円周上を12個セグメントに分割し、コアドリルを作成した。各セグメントの外・内周面に交互に２層ずつ、60／80メッシュのメタルボンド級合成ダイヤモンドを２層固着した。次いで電着層の背面の基体1.2mmの深さに削り取り、その跡に、同種のダイヤモンド粒子の電着層を３層形成し、さらに各３層固着部の背面に、電着操作により140／170メッシュのダイヤモンド粒子層を固着した。
実施例11
外径50.8mm、内径48.4mmの管を基体本体とし、端部の長さ5.0mmの部分を作用部として用いて、コアドリルを作成した。基体の円周上を幅3mmのスリットにより等分して８個のセグメントを形成した。各セグメントの外面にマスキングを施し、内面に通常の電気ニッケルメッキ工程により、60／80メッシュのメタルボンド級合成ダイヤモンドを１層固着した。次いで各セグメントの電着層の背面に相当する箇所において基体をそれぞれ1.0mmの深さに削り取り、その跡に、同様の電着操作により、同種のダイヤモンド粒子の電着層を４層、1.4mmの厚さに形成した。
実施例12
外径16.0mm、内径15.0mmの管を基体本体とし、端部の4.0mmの部分を作用部としてコアドリルを作成した。管体には上記各実施例のようにスリットを設けることはせず、連続基体として用いた。管体の外周面にマスキングを施し、内面に電気ニッケルメッキにより、120／140メッシュのメタルボンド級合成ダイヤモンドを１層固着した。次いで外周面を0.3mmの深さに削り取り、その跡に、同様の電着操作により、同種のダイヤモンド粒子の電着層を４層、0.75mmの厚さに形成した。
比較例
上記実施例８と同様の管状基体を用い、従来の電着法によりコアドリルを作製した。外径76.2mm、内径73.0mmの管の端部の長さ5.0mmの部分に、基体の円周上を等分する幅3mmのスリットを12本設けて12個のセグメントを形成した。通常の電気ニッケルメッキ工程を２度繰り返すことにより、２層の60／80メッシュのメタルボンド級合成ダイヤモンドの電着層を得た。
このドリルを用いて、厚さ50mmのコンクリートに穿孔を行った。ドリルの回転数2000RPMにおいて約３分を要し、50本の穿孔後には切れ味が激減した。
産業上の利用可能性
本発明の超砥粒電着切れ刃は、バンドソー、内周・外周切断刃ブレード、ガングリソー、コアドリル等の各種切断工具や穿孔工具に適用して、各種の硬質被削材の加工に利用可能である。
【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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