JP3998648B2 - カップ型回転砥石 - Google Patents

Description

本発明は石材、コンクリート、レンガ、鉄系材料などの研削に用いるカップ型回転砥石に関し、特にこれらの硬質材料に弾性膜が塗膜された被研削材を研削するのに好適なカップ型回転砥石に関する。

石材、コンクリート、レンガなどの高脆性材料の研削用にカップ型回転砥石が広く用いられている。カップ型回転砥石の基本的な構造は、カップ型の基板の外周縁に沿って、間欠的または連続的に砥粒層を設けたものであり、回転する砥石の砥粒層を被研削物の表面に摺接させて平面研削を行うものである。

カップ型の基板の外周縁に沿って間欠的に砥粒層を設けた回転砥石は、間欠的な砥粒層の間からの切粉の排出が良く、目詰まりしにくい。また被研削材との接触面積が小さいので、砥粒層の被研削材に対する食い込みが良く、切れ味に優れるという長所を有する。他方、研削時の振動が大きくてチッピングが大きい、面粗さが粗いという短所も持ち合わせている。

カップ型の基板の外周縁に沿って連続的に砥粒層を設けた回転砥石は、連続的な砥粒層が被研削物に接触するので、研削時の振動が少なく、またチッピングが少ない。さらに研削面粗さが細かく、面精度が良好であるという長所を有する。他方、切粉の排出が悪いため、目詰まりが発生しやすく、また被研削材との接触面積が大きいため、研削焼けが発生しやすい、砥石部の被研削材に対する食い込みが悪く切れ味に劣る、研削液や冷却空気の供給が難しい、という短所も持ち合わせている。

これらの回転砥石において、砥粒層を形成する砥粒としては、酸化アルミナを主成分としたＡ系砥粒、炭化珪素（ＳｉＣ）を主成分としたＣ系砥粒、ダイヤモンド砥粒、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）砥粒などの超砥粒が、被研削物の材質や研削条件に応じて用いられる。

カップ型回転砥石について本発明者らも様々な改良を行っており、例えば、基板上に貫通孔を設けて切粉の排出を良くしたものが特許文献１に記載されており、また、研削時の振動と騒音の発生を抑制したものが特許文献２に記載されている。

コンクリート等をベースとし、これに弾性膜が付着したものを被研削物として研削を行う際に用いられるカップ型砥石の一例を図３に示す。
図３は、カップ型回転砥石が、弾性膜３２が塗膜されたコンクリート３１を研削する様子を示したものであり、図３（ａ）では、カップ型回転砥石の基板１１の平坦部１１ａの底面に弾性膜３２の切削加工に好適なＰＣＤチップ２１が取り付けられている。ＰＣＤチップ２１に替えてＰＣＢＮチップや超硬合金チップが用いられることもある。
しかし、ＰＣＤ、ＰＣＢＮ、超硬合金はいずれも焼結体であるため、衝撃に対して弱く、コンクリート３１と接触すると摩耗が著しく、チップの飛散やチップ割れを生じる。これは特に弾性膜３２が薄膜である場合に起こりやすい。

一方、図３（ｂ）に示すように、カップ型回転砥石１０の基板１１の平坦部１１ａの先端底面側に砥粒２２を電着等により固着することも考えられる。
しかし、この場合には衝撃には強いものの、砥粒２２の突き出し量が小さいために弾性膜３２の剥離には好適ではなく、弾性膜３２の膜厚が厚いときには加工に長時間を要するという不都合が生じる。
性質の異なる刃部を有する研削工具の例が、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６に記載されている。

特開２０００−８４８５８号公報 特開２００２−２３９９１３号公報 特開２００１−１９８７１９号公報 特開２００２−２３９８２７号公報 特開２００３−２００３５２号公報 特開２００３−３００１６８号公報

このうち、特許文献３に記載のものは、硬質焼結体とダイヤモンド砥粒とを用い、カップ状の台金の端面に傾斜部を設けて、この傾斜部に硬質焼結体を設けたフライス工具であり、重研削と仕上げ研削を同時に行うことを可能とすることを可能とするものであって、弾性膜が塗膜されたコンクリートを研削するのに好適な構造のものではない。

また、特許文献４に記載のものは、砥粒からなる砥石にフライス刃を設けた複合工具であり、内周部に硬質焼結体を取り付け、この硬質焼結体に対して段差を設けた面に砥粒が配置されている。この複合工具では、砥粒層が外周側にあり硬質部が内周側にあるので、この複合工具を用いて弾性体を加工すると、砥材層側では焼けによる切味不良が起こり、硬質部が弾性体のベースのコンクリート等に当って硬質層の欠けが発生する。

また、特許文献５に記載のものは、円筒状台金の外周面と端面または円盤状台金の外周面と側面に電着法により砥粒を固着した電着工具において、円筒状台金の外周面と端面との境界または円盤状台金の外周面と側面との境界である稜部に耐摩耗部材を配置した電着工具である。この電着工具では、硬質層が外周部と端面の稜部にあるため、この工具を用いて弾性膜が塗膜されたコンクリートを研削すると、硬質部が弾性体のベースのコンクリート等に当って硬質層の欠けが発生する。

また、特許文献６に記載のものは、刃先の回転半径方向内側部分が砥粒を金属バインダで結合させた砥石で構成され、刃先の回転半径方向外側部分が砥石よりも硬質の焼結体で構成されている回転工具である。この回転工具では、硬質層と砥材層が同一面にあるため、この工具を用いて弾性膜が塗膜されたコンクリートを研削すると、硬質部が弾性体のベースのコンクリート等に当って硬質層の欠けが発生する。また、金属結合材を用いた砥材層であるため、十分な砥材突き出し量が得られず、焼けが発生し、切れ味不良となる。
このように、従来の工具では、弾性膜が塗膜されたコンクリートを好適に研削することができない。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、弾性膜を効率良く剥離することができ、かつ衝撃に強く、耐摩耗性の高いカップ型回転砥石を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明は、石材、コンクリート、またはレンガのいずれか一つからなる硬質材料に弾性膜が塗膜されたものを被研削材として研削を行う際に用いられるカップ型回転砥石であって、前記硬質材料に塗膜された弾性膜の剥離用チップが、カップ型基板の外周側平坦部の外周端面に焼結体によって形成されて取り付けられるとともに、前記カップ型基板の外周側平坦部の底面に、前記硬質材料研削用の、砥粒を固着してなる砥粒層が形成されていることを特徴とするカップ型回転砥石である。

カップ型基板の外周側平坦部の外周端面に取り付けられた弾性膜剥離用チップが弾性膜に作用して弾性膜を剥離し、弾性膜が剥離した領域においては、カップ型基板の外周側平坦部の底面に形成された砥粒層が、ベースであるコンクリート等の硬質材料に作用して研削する。

弾性膜剥離用チップは焼結体によって形成されているため、目詰まりを起こすことなく効率よく弾性膜を剥離できるとともに、砥粒を固着してなる砥粒層は衝撃に強く耐摩耗性に優れているため、硬質のコンクリートを好適に研削することができる。従って、コンクリートと弾性膜という性質の異なる材料からなる複合材料を被研削材とする場合においても、耐摩耗性を維持しつつ効率よく研削することが可能となる。

本発明においては、前記弾性膜剥離用チップは、ＰＣＤ、ＰＣＢＮまたは超硬合金からなることが好ましい。これらの材料で弾性膜剥離用チップを形成することにより、弾性膜を効率よく剥離することができる。

本発明においては、前記砥粒層はダイヤモンド、ＣＢＮなどからなる砥粒を単層または層状に並べて形成されたものであることを特徴とする。これらの砥粒で形成された砥粒層は衝撃に強いため、コンクリート等の硬質材料を研削するのに適しており、耐摩耗性の高いカップ型回転砥石を実現することができる。

本発明によると、石材、コンクリート、またはレンガのいずれか一つからなる硬質材料に塗膜された弾性膜の剥離用チップが、カップ型基板の外周側平坦部の外周端面に焼結体によって形成されて取り付けられるとともに、前記カップ型基板の外周側平坦部の底面に、前記硬質材料研削用の、砥粒を固着してなる砥粒層が形成されていることにより、コンクリート等の硬質材料に弾性膜が塗膜された被研削材を研削する場合においても、耐摩耗性を維持しつつ効率よく弾性膜を剥離して研削することが可能となる。

以下、本発明の実施形態に係るカップ型回転砥石について説明する。
図１は本発明の実施の形態に係るカップ型回転砥石を示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の断面図である。
図１に示すカップ型回転砥石１０において、基板１１は、厚さ３ｍｍの鋼板をプレス絞り加工によりカップ状としたものであり、底部中央部に電動工具の回転軸に取り付けるための取付け用孔１１ｂが設けられている。基板１１の外径は１００ｍｍである。
カップ型の基板１１の外周側の平坦部１１ａの底面には、ダイヤモンド等からなる砥粒１２をろう付けにより固着してなる砥粒層１３が形成されている。また、カップ型の基板１１の外周側の平坦部１１ａの外周端面には、弾性膜剥離用チップ１４が取り付けられている。弾性膜剥離用チップ１４は、ＰＣＤ、ＰＣＢＮ、あるいは超硬合金を用いて形成することができる。基板１１には、平坦部１１ａで砥粒層１３でない部分に集塵用の貫通孔１１ｃが設けられている。

図２に、本発明の実施の形態に係るカップ型回転砥石の加工面の詳細を示す。
図２（ａ）において、カップ型回転砥石１０の基板１１の平坦部１１ａの外周端面に弾性膜剥離用チップ１４が取り付けられている。また、基板１１の平坦部１１ａの底面にダイヤモンド等からなる砥粒１２をろう付けにより固着してなる砥粒層１３が形成されている。

図２（ｂ）に、このカップ型回転砥石１０を用いて、弾性膜３２で表面が覆われたコンクリート３１を研削する様子を示す。コンクリート３１をベースとし、これに弾性膜３２が付着したものを被研削物として研削する際に、弾性膜３２に対しては基板１１の平坦部１１ａの外周端面に設けられた弾性膜剥離用チップ１４が作用し、弾性膜３２が剥離した領域においては、ベースであるコンクリート３１に対して、基板１１の平坦部１１ａの底面に設けられたダイヤモンド等からなる砥粒１２が作用する。弾性膜剥離用チップ１４は焼結体によって形成されたチップであるため、目詰まりを起こすことなく効率よく弾性膜３２を研削できるとともに、砥粒１２を固着してなる砥粒層１３は衝撃に強く耐摩耗性に優れているため、硬質のコンクリートの研削に好適である。弾性膜剥離用チップ１４は、砥粒１２が配列された研削面から最大で砥粒１２の直径の分だけ段差を設けて基板１１に取り付けられていることとなり、弾性膜剥離用チップ１４がベースであるコンクリート３１に接触して欠けを生じることがない。

このように、本発明の実施の形態に係るカップ型回転砥石によると、コンクリート３１と弾性膜３２という性質の異なる材料からなる複合材料を被研削材とする場合においても、耐摩耗性を維持しつつ弾性膜を効率よく剥離することが可能となる。

以上説明した本発明のカップ型回転砥石の加工性能を確認するために、ＰＣＤチップをカップ型回転砥石の基板１１の平坦部１１ａの底面に取り付けた従来品１と、カップ型回転砥石の基板１１の平坦部１１ａの底面に砥粒を電着により固定した従来品２とを比較対象とした試験を実施した。その結果を図４に示す。
図４（ａ）は加工能率を示しており、発明品の加工能率を１００として表示している。ここで、加工能率は、単位時間あたりの弾性膜の剥離面積として定義している。従来品１は発明品と同程度の加工能率であるものの、従来品２は加工能率が著しく低下している。これは、砥粒の突き出し量が小さいために弾性膜の剥離には好適ではなく、加工に長時間を要するためである。
図４（ｂ）は寿命を示しており、発明品の寿命を１００として表示している。従来品２は発明品と同程度の寿命を有するものの、従来品１は寿命が著しく低下している。これは、ＰＣＤチップは衝撃に対して弱く、コンクリートと接触すると摩耗が著しいためである。
以上の結果から、本発明のカップ型回転砥石が、加工能率、寿命のいずれの点においても優れていることが実証されている。

本発明はコンクリート等の硬質材料に弾性膜が塗膜された複合材料を研削するのに好適なカップ型回転砥石として利用することができる。

本発明の実施の形態に係るカップ型回転砥石を示す図である。 本発明の実施の形態に係るカップ型回転砥石の加工面の詳細を示す図である。 弾性膜が塗膜されたコンクリートを従来のカップ型回転砥石で研削する様子を示す図である。 試験結果を示す図である。

符号の説明

１０ カップ型回転砥石
１１ 基板
１１ａ 平坦部
１１ｂ 取付け用孔
１１ｃ 貫通孔
１２ 砥粒
１３ 砥粒層
１４ 弾性膜剥離用チップ
２１ ＰＣＤチップ
２２ 砥粒
３１ コンクリート
３２ 弾性膜

Claims (3)

1. 石材、コンクリート、またはレンガのいずれか一つからなる硬質材料に弾性膜が塗膜されたものを被研削材として研削を行う際に用いられるカップ型回転砥石であって、前記硬質材料に塗膜された弾性膜の剥離用チップが、カップ型基板の外周側平坦部の外周端面に焼結体によって形成されて取り付けられるとともに、前記カップ型基板の外周側平坦部の底面に、前記硬質材料研削用の、砥粒を固着してなる砥粒層が形成されていることを特徴とするカップ型回転砥石。
2. 前記弾性膜の剥離用チップは、ＰＣＤ、ＰＣＢＮまたは超硬合金からなることを特徴とする請求項１記載のカップ型回転砥石。
3. 前記砥粒層はダイヤモンド、ＣＢＮなどからなる砥粒を単層または層状に並べて形成されたものであることを特徴とする請求項１記載のカップ型回転砥石。

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