JPH06190731A - 高トルクの締着具を備えた研磨工具用インサート - Google Patents
高トルクの締着具を備えた研磨工具用インサートInfo
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- JPH06190731A JPH06190731A JP5273974A JP27397493A JPH06190731A JP H06190731 A JPH06190731 A JP H06190731A JP 5273974 A JP5273974 A JP 5273974A JP 27397493 A JP27397493 A JP 27397493A JP H06190731 A JPH06190731 A JP H06190731A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 超研磨材層及び支持基体から成る複合成形体
を、研磨工具本体に対し、高トルクで締着する。 【構成】 ダイヤモンド又は立方晶系窒化ホウ素から成
る超研磨材層(3;10,11)と、支持基体(4;15)と、両者を
貫通して設けられた穴と、を有する超研磨材複合成形体
から成る研磨工具用インサートにおいて、上記複合成形
体の上記穴の中にスリーブ(2) 付きボルト(20)を配備す
る。上記スリーブ(2) を複合成形体の穴の全長に亙り延
在せしめ、且つ、超研磨材層(3;10,11) の表面上に広が
る鍔部(5,6) を該スリーブ(2) に備えせしめる。
を、研磨工具本体に対し、高トルクで締着する。 【構成】 ダイヤモンド又は立方晶系窒化ホウ素から成
る超研磨材層(3;10,11)と、支持基体(4;15)と、両者を
貫通して設けられた穴と、を有する超研磨材複合成形体
から成る研磨工具用インサートにおいて、上記複合成形
体の上記穴の中にスリーブ(2) 付きボルト(20)を配備す
る。上記スリーブ(2) を複合成形体の穴の全長に亙り延
在せしめ、且つ、超研磨材層(3;10,11) の表面上に広が
る鍔部(5,6) を該スリーブ(2) に備えせしめる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ダイヤモンドや立方晶
系窒化ホウ素のごとき超研磨材を用いた研磨工具に関す
るものである。更に詳しく言えば本発明は、インサート
(insert)を工具本体に定着または固定するための手段を
備えた超研磨材製の研磨工具用インサートに関する。
系窒化ホウ素のごとき超研磨材を用いた研磨工具に関す
るものである。更に詳しく言えば本発明は、インサート
(insert)を工具本体に定着または固定するための手段を
備えた超研磨材製の研磨工具用インサートに関する。
【０００２】超研磨材を用いた研磨工具としては数多く
の形状のものがあり、またそれらの組成も様々である。
とは言え、インサートを使用するものを含め、かかる研
磨工具は２つの群に分類することができる。第１群の研
磨工具においては、超研磨材は樹脂または金属母材によ
って互いに結合された集合粒子として使用される。かか
る集合粒子は（といし車の場合のように）完全な工具を
形成することもあれば、それの一部のみを形成すること
もある。第２群の研磨工具においては、超研磨材は多結
晶質の塊状体またはクラスタとして自己結合した状態に
ある。かかるクラスタ中の超研磨材はまた、焼結助剤ま
たは結合剤を用いて化学的に結合されていることもあ
る。
の形状のものがあり、またそれらの組成も様々である。
とは言え、インサートを使用するものを含め、かかる研
磨工具は２つの群に分類することができる。第１群の研
磨工具においては、超研磨材は樹脂または金属母材によ
って互いに結合された集合粒子として使用される。かか
る集合粒子は（といし車の場合のように）完全な工具を
形成することもあれば、それの一部のみを形成すること
もある。第２群の研磨工具においては、超研磨材は多結
晶質の塊状体またはクラスタとして自己結合した状態に
ある。かかるクラスタ中の超研磨材はまた、焼結助剤ま
たは結合剤を用いて化学的に結合されていることもあ
る。
【０００３】これらの工具中における超研磨材の保持強
度は、母材によって互いに結合された集合粒子を含む工
具の場合よりも遥かに大きい。ダイヤモンドの多結晶質
塊状体は、高温高圧下で黒鉛粒子を転化することによっ
て製造される。立方晶系窒化ホウ素は、六方晶系窒化ホ
ウ素を出発原料として使用しながら同様にして製造され
る。このような超研磨材の多結晶質塊状体は、しばしば
「成形体」と呼ばれる。かかる成形体が焼結炭化タング
ステンのごとき基体材料に結合支持された場合、それは
「複合成形体」と呼ばれる。基体に対する結合は、成形
体の製造時または製造後において高温高圧下で形成され
るのが通例である。複合成形体およびそれの製造方法の
実例は、再発行米国特許第３２３８０号並びに米国特許
第３７４３４８９号、３７６７３７１号および３９１８
２１９号に見出される。
度は、母材によって互いに結合された集合粒子を含む工
具の場合よりも遥かに大きい。ダイヤモンドの多結晶質
塊状体は、高温高圧下で黒鉛粒子を転化することによっ
て製造される。立方晶系窒化ホウ素は、六方晶系窒化ホ
ウ素を出発原料として使用しながら同様にして製造され
る。このような超研磨材の多結晶質塊状体は、しばしば
「成形体」と呼ばれる。かかる成形体が焼結炭化タング
ステンのごとき基体材料に結合支持された場合、それは
「複合成形体」と呼ばれる。基体に対する結合は、成形
体の製造時または製造後において高温高圧下で形成され
るのが通例である。複合成形体およびそれの製造方法の
実例は、再発行米国特許第３２３８０号並びに米国特許
第３７４３４８９号、３７６７３７１号および３９１８
２１９号に見出される。
【０００４】触媒、結合剤または焼結助剤に由来する残
留金属を含有する成形体は熱による影響を受け易くて、
高温下で熱劣化を生じる。二次的な非研磨材相を実質的
に含有しない自己結合粒子から成る成形体は熱的に安定
である。米国特許第４２２４３８０号および４２２８２
４８号に記載された「多孔質」の成形体は、多結晶質で
あると共に少量（３重量％未満）の非ダイヤモンド相を
含有するが、それでも熱的に安定である。これらの成形
体は全体にわたって分散した細孔を有していて、かかる
細孔は成形体の５〜３０容量％を占める。かかる多孔質
成形体は、液体亜鉛抽出、電解消費または類似の方法に
よって熱安定化される。
留金属を含有する成形体は熱による影響を受け易くて、
高温下で熱劣化を生じる。二次的な非研磨材相を実質的
に含有しない自己結合粒子から成る成形体は熱的に安定
である。米国特許第４２２４３８０号および４２２８２
４８号に記載された「多孔質」の成形体は、多結晶質で
あると共に少量（３重量％未満）の非ダイヤモンド相を
含有するが、それでも熱的に安定である。これらの成形
体は全体にわたって分散した細孔を有していて、かかる
細孔は成形体の５〜３０容量％を占める。かかる多孔質
成形体は、液体亜鉛抽出、電解消費または類似の方法に
よって熱安定化される。
【０００５】主として高い原価および設備上の制約のた
め、成形体および複合成形体のサイズは限られている。
このようなサイズ上の制約のため、工具本体に接合され
る切削要素としてそれらを使用することによって大型の
工具が形成されるのが通例である。のこ刃の場合のよう
に切削要素のサイズおよび表面積が小さければ、それら
を工具本体に対して単純に溶接またはろう付けすればよ
い。かかる切削要素はしばしば「セグメント」と呼ばれ
る。オミ(Omi) の米国特許第４７２７７７８号には、焼
結および溶接によって切削工具の本体にセグメントを固
定する方法が開示されている。大きいサイズの切削要素
は、通例、所期の用途のため溶接によって工具中に有効
に保持することはできない。その上、ある種の用途にと
っては、摩耗時に工具の切削要素を交換することが望ま
しい場合がある。大きいサイズの切削要素は当業界にお
いて通例「インサート」と呼ばれるが、かかるインサー
トは、機械的手段による圧縮により所定の位置に保持さ
れるのが通例である。かかるインサートとしては主に複
合成形体が使用される。なぜなら、基体が研磨材に対し
て追加の支持をもたらし、それによって使用時における
研磨材の破壊が防止されるからである。
め、成形体および複合成形体のサイズは限られている。
このようなサイズ上の制約のため、工具本体に接合され
る切削要素としてそれらを使用することによって大型の
工具が形成されるのが通例である。のこ刃の場合のよう
に切削要素のサイズおよび表面積が小さければ、それら
を工具本体に対して単純に溶接またはろう付けすればよ
い。かかる切削要素はしばしば「セグメント」と呼ばれ
る。オミ(Omi) の米国特許第４７２７７７８号には、焼
結および溶接によって切削工具の本体にセグメントを固
定する方法が開示されている。大きいサイズの切削要素
は、通例、所期の用途のため溶接によって工具中に有効
に保持することはできない。その上、ある種の用途にと
っては、摩耗時に工具の切削要素を交換することが望ま
しい場合がある。大きいサイズの切削要素は当業界にお
いて通例「インサート」と呼ばれるが、かかるインサー
トは、機械的手段による圧縮により所定の位置に保持さ
れるのが通例である。かかるインサートとしては主に複
合成形体が使用される。なぜなら、基体が研磨材に対し
て追加の支持をもたらし、それによって使用時における
研磨材の破壊が防止されるからである。
【０００６】上記のごときインサートを固定するための
方法の１つは、カム式の機構を使用するものである。
方法の１つは、カム式の機構を使用するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】かかる機構およびその
他の従来の手段は、使用時におけるインサートの横方向
運動およびインサートの位置の変動を許すという点で不
都合である。その上、インサートを保持するために加え
ることのできるトルクに制限がある。本発明の目的の１
つは、研磨材を破壊することなく、インサートを所定の
位置に保持するために加えられるトルクを増大させ得る
ような締着手段(fastening means) を備えた超研磨材製
の研磨工具用インサートを提供することにある。
他の従来の手段は、使用時におけるインサートの横方向
運動およびインサートの位置の変動を許すという点で不
都合である。その上、インサートを保持するために加え
ることのできるトルクに制限がある。本発明の目的の１
つは、研磨材を破壊することなく、インサートを所定の
位置に保持するために加えられるトルクを増大させ得る
ような締着手段(fastening means) を備えた超研磨材製
の研磨工具用インサートを提供することにある。
【０００８】本発明のもう１つの目的は、インサートの
横方向運動を抑制してインサートの設置状態に関する再
現性を向上させるような締着手段を備えた超研磨材製の
研磨工具用インサートを提供することにある。本発明の
更にもう１つの目的は、高トルクの締着具(fastener)を
用いて所定の位置に保持することによって横方向運動が
抑制されるような超研磨材複合成形体のインサートを具
備する研磨工具を提供することにある。
横方向運動を抑制してインサートの設置状態に関する再
現性を向上させるような締着手段を備えた超研磨材製の
研磨工具用インサートを提供することにある。本発明の
更にもう１つの目的は、高トルクの締着具(fastener)を
用いて所定の位置に保持することによって横方向運動が
抑制されるような超研磨材複合成形体のインサートを具
備する研磨工具を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、超研磨材
層、支持基体、並びに超研磨材層および支持基体を貫通
して設けられた穴を有する超研磨材複合成形体と、超研
磨材複合成形体の穴の中に配置されたスリーブ付きボル
トとから成る研磨工具用インサートの使用によって達成
される。上記のスリーブは超研磨材複合成形体の穴の全
長にわたって伸びると共に、超研磨材層の表面上に広が
る鍔部を一端に有している。好適な実施の態様に従え
ば、かかる鍔部はボルトの頭部を越えて該頭部の外側ま
で広がっている。
層、支持基体、並びに超研磨材層および支持基体を貫通
して設けられた穴を有する超研磨材複合成形体と、超研
磨材複合成形体の穴の中に配置されたスリーブ付きボル
トとから成る研磨工具用インサートの使用によって達成
される。上記のスリーブは超研磨材複合成形体の穴の全
長にわたって伸びると共に、超研磨材層の表面上に広が
る鍔部を一端に有している。好適な実施の態様に従え
ば、かかる鍔部はボルトの頭部を越えて該頭部の外側ま
で広がっている。
【００１０】本発明のその他の目的、特徴および利点
は、添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を考察
することによって一層明確に理解されよう。
は、添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を考察
することによって一層明確に理解されよう。
【００１１】
【実施例】本発明の研磨工具用インサートは、超研磨材
複合成形体（すなわち、ダイヤモンドまたは立方晶系窒
化ホウ素複合成形体）から成っている。かかる複合成形
体は通常の方法によって製造することができ、また通常
の寸法を有していればよい。たとえば、複合成形体の長
さおよび幅は０．２５〜１．２５インチの範囲内にある
ことが好ましく、また０．５〜１．０インチの範囲内に
あれば最も好ましい。それに対応して、複合成形体の表
面積は０．２５〜１．０平方インチの範囲内にあること
が好ましい。かかる複合成形体は、少なくとも１つの研
磨材層を支持体に対して化学的に結合したものから成っ
ている。この研磨材層は大きい結晶粒度または小さい結
晶粒度の超研磨材から成っていてもよいし、また中間の
結晶粒度の超研磨材から成っていてもよい。本願の譲受
人に譲渡された同時係属中の米国特許出願第０７／９４
３６４９号に記載されたような、粒度の異なる粒子から
成る２個以上のセグメントを含むセグメント化複合成形
体もまた適当である。
複合成形体（すなわち、ダイヤモンドまたは立方晶系窒
化ホウ素複合成形体）から成っている。かかる複合成形
体は通常の方法によって製造することができ、また通常
の寸法を有していればよい。たとえば、複合成形体の長
さおよび幅は０．２５〜１．２５インチの範囲内にある
ことが好ましく、また０．５〜１．０インチの範囲内に
あれば最も好ましい。それに対応して、複合成形体の表
面積は０．２５〜１．０平方インチの範囲内にあること
が好ましい。かかる複合成形体は、少なくとも１つの研
磨材層を支持体に対して化学的に結合したものから成っ
ている。この研磨材層は大きい結晶粒度または小さい結
晶粒度の超研磨材から成っていてもよいし、また中間の
結晶粒度の超研磨材から成っていてもよい。本願の譲受
人に譲渡された同時係属中の米国特許出願第０７／９４
３６４９号に記載されたような、粒度の異なる粒子から
成る２個以上のセグメントを含むセグメント化複合成形
体もまた適当である。
【００１２】本発明において使用するのに適した立方晶
系窒化ホウ素（ＣＢＮ）の複合成形体は、六方晶系窒化
ホウ素（ＨＢＮ）を直接に転化するか、あるいはＨＢＮ
をＣＢＮ粒子に転化してから焼結助剤を用いてそれらの
粒子を結合することによって得ることができる。米国特
許第２９４７６１７号には、特定の添加剤の存在下で六
方晶系窒化ホウ素を非常に高い温度および圧力に暴露し
ながら立方晶系窒化ホウ素を製造する方法が記載されて
いる。その場合の添加剤（または触媒）は、アルカリ金
属、アルカリ土類金属、スズ、鉛、アンチモン、および
それらの金属の窒化物から成る群より選ばれる。また、
触媒の不存在下で製造された複合成形体も適当である。
かかる方法は米国特許第３２１２８５２号に記載されて
いる。なお、高圧に関する第４回国際会議（京都、１９
７４年）の議事録の４３６〜４４５頁に収載されたワカ
ツキ(Wakatsuki) 等の論文「多結晶質の立方晶系ＢＮの
合成（VI）」およびイチノセ(Ichinose)等の論文「多結
晶質の立方晶系ＢＮの合成（Ｖ）」、米国特許第４０１
６２４４号、ワカツキ等の特公昭４９−２７５１８号公
報、ワカツキ等の日本公報昭４９−３０３５７号公報、
ワカツキ等の日本公報昭４９−２７５１８号公報、ワカ
ツキ等の米国特許第３８５２０７８号、マテリアル・リ
サーチ・ブレティン(Material Research Bulletin)第７
巻（１９７２年）の９９９〜１００４頁に収載された論
文「多結晶質窒化ホウ素の合成」、並びにシロタ(Sirot
a)の英国特許第１３１７７１６号も参照されたい。
系窒化ホウ素（ＣＢＮ）の複合成形体は、六方晶系窒化
ホウ素（ＨＢＮ）を直接に転化するか、あるいはＨＢＮ
をＣＢＮ粒子に転化してから焼結助剤を用いてそれらの
粒子を結合することによって得ることができる。米国特
許第２９４７６１７号には、特定の添加剤の存在下で六
方晶系窒化ホウ素を非常に高い温度および圧力に暴露し
ながら立方晶系窒化ホウ素を製造する方法が記載されて
いる。その場合の添加剤（または触媒）は、アルカリ金
属、アルカリ土類金属、スズ、鉛、アンチモン、および
それらの金属の窒化物から成る群より選ばれる。また、
触媒の不存在下で製造された複合成形体も適当である。
かかる方法は米国特許第３２１２８５２号に記載されて
いる。なお、高圧に関する第４回国際会議（京都、１９
７４年）の議事録の４３６〜４４５頁に収載されたワカ
ツキ(Wakatsuki) 等の論文「多結晶質の立方晶系ＢＮの
合成（VI）」およびイチノセ(Ichinose)等の論文「多結
晶質の立方晶系ＢＮの合成（Ｖ）」、米国特許第４０１
６２４４号、ワカツキ等の特公昭４９−２７５１８号公
報、ワカツキ等の日本公報昭４９−３０３５７号公報、
ワカツキ等の日本公報昭４９−２７５１８号公報、ワカ
ツキ等の米国特許第３８５２０７８号、マテリアル・リ
サーチ・ブレティン(Material Research Bulletin)第７
巻（１９７２年）の９９９〜１００４頁に収載された論
文「多結晶質窒化ホウ素の合成」、並びにシロタ(Sirot
a)の英国特許第１３１７７１６号も参照されたい。
【００１３】本発明において使用するのに適したダイヤ
モンドの複合成形体は、高温高圧技術に従って黒鉛をダ
イヤモンドに直接転化することによって得られたもので
あってもよいし、あるいは触媒の存在下または不存在下
で黒鉛をダイヤモンドに転化してから結合剤、焼結助剤
または残留転化触媒を用いてダイヤモンド粒子をクラス
タ状に結合する二段法に従って得られたものであっても
よい。米国特許第３１３６６１５号および３２３３９８
８号には、結合剤または焼結助剤を用いてダイヤモンド
成形体またはクラスタを製造するために適した方法の実
例が記載されている。ダイヤモンド粒子を使用する場
合、それらの粒度はサブミクロンサイズから１０００μ
m にまでわたり得る。なお、それらの平均粒径は通例
０．２５〜２００μm の範囲内にあり、また好ましくは
３０〜１５０メッシュの範囲内にある。
モンドの複合成形体は、高温高圧技術に従って黒鉛をダ
イヤモンドに直接転化することによって得られたもので
あってもよいし、あるいは触媒の存在下または不存在下
で黒鉛をダイヤモンドに転化してから結合剤、焼結助剤
または残留転化触媒を用いてダイヤモンド粒子をクラス
タ状に結合する二段法に従って得られたものであっても
よい。米国特許第３１３６６１５号および３２３３９８
８号には、結合剤または焼結助剤を用いてダイヤモンド
成形体またはクラスタを製造するために適した方法の実
例が記載されている。ダイヤモンド粒子を使用する場
合、それらの粒度はサブミクロンサイズから１０００μ
m にまでわたり得る。なお、それらの平均粒径は通例
０．２５〜２００μm の範囲内にあり、また好ましくは
３０〜１５０メッシュの範囲内にある。
【００１４】焼結助剤としては広範囲の物質を使用する
ことができる。任意の金属またはそれのセラミックが金
属相を生成し得る。とは言え、焼結助剤として使用する
ための好適な物質としては、黒鉛またはＨＢＮをより強
固かつより緻密な状態に転化するための触媒あるいはそ
れらの緻密な塊状体を形成するための触媒として認めら
れている金属（たとえば、チタン、タンタル、モリブデ
ン、ジルコニウム、バナジウム、クロムおよびニオ
ブ）、並びにかかる金属のセラミック（たとえば、炭化
物および窒化物）が挙げられる。金属相を形成する物質
の量は広範囲にわたって変化し得るが、熱安定性を維持
するためには３重量％以下であることが好ましい。特定
の複合成形体中に存在する金属相の量の上限は、研磨工
具用インサートに期待される性能および効率によって規
定される。何らかの金属相の存在は、ダイヤモンド複合
成形体の場合、７００℃より高い温度下で多少の不安定
性を引起こすことが予想される。たとえば、ダイヤモン
ド複合成形体中に０．０５モル％未満の金属相が存在す
ると、上記のごとき条件下で不安定性が生じることにな
る。
ことができる。任意の金属またはそれのセラミックが金
属相を生成し得る。とは言え、焼結助剤として使用する
ための好適な物質としては、黒鉛またはＨＢＮをより強
固かつより緻密な状態に転化するための触媒あるいはそ
れらの緻密な塊状体を形成するための触媒として認めら
れている金属（たとえば、チタン、タンタル、モリブデ
ン、ジルコニウム、バナジウム、クロムおよびニオ
ブ）、並びにかかる金属のセラミック（たとえば、炭化
物および窒化物）が挙げられる。金属相を形成する物質
の量は広範囲にわたって変化し得るが、熱安定性を維持
するためには３重量％以下であることが好ましい。特定
の複合成形体中に存在する金属相の量の上限は、研磨工
具用インサートに期待される性能および効率によって規
定される。何らかの金属相の存在は、ダイヤモンド複合
成形体の場合、７００℃より高い温度下で多少の不安定
性を引起こすことが予想される。たとえば、ダイヤモン
ド複合成形体中に０．０５モル％未満の金属相が存在す
ると、上記のごとき条件下で不安定性が生じることにな
る。
【００１５】適当な熱安定性の複合成形体としては、米
国特許第４２２４３８０号および４２８８２４８号に記
載のごとき多孔質ダイヤモンドが挙げられる。かかるダ
イヤモンド研磨材は、連続した空孔の網状構造を形成す
るようにダイヤモンド粒子同士を焼結助剤で結合したも
のから成る約７０〜９５容量％の多孔質クラスタを含ん
でいる。このような結合ダイヤモンド粒子の多孔質クラ
スタにおいては、米国特許第２９４７６０９号および２
９４７６１０号に記載された触媒（たとえば、IIIＡ族
金属、クロム、マンガンおよびタンタル）のごとき焼結
助剤が使用され、それによって第２の相が形成される。
かかる多孔質クラスタは、第２の相を除去して初めて熱
安定性を示すようになる。
国特許第４２２４３８０号および４２８８２４８号に記
載のごとき多孔質ダイヤモンドが挙げられる。かかるダ
イヤモンド研磨材は、連続した空孔の網状構造を形成す
るようにダイヤモンド粒子同士を焼結助剤で結合したも
のから成る約７０〜９５容量％の多孔質クラスタを含ん
でいる。このような結合ダイヤモンド粒子の多孔質クラ
スタにおいては、米国特許第２９４７６０９号および２
９４７６１０号に記載された触媒（たとえば、IIIＡ族
金属、クロム、マンガンおよびタンタル）のごとき焼結
助剤が使用され、それによって第２の相が形成される。
かかる多孔質クラスタは、第２の相を除去して初めて熱
安定性を示すようになる。
【００１６】本発明のインサートを形成するために使用
される複合成形体を製造するのに適した高温高圧装置
は、米国特許第２９４１２４８号に記載されている。通
例、かかる装置は１００キロバールを越える圧力および
２０００℃を越える温度を発生することができ、そして
ダイヤモンドおよびＣＢＮ複合成形体の両方を製造する
ことができる。かかる装置を構成する共通の部品として
は、極めて高い温度および圧力に耐え得る焼結炭化タン
グステン製の１対のパンチおよびダイが挙げられる。米
国特許第４１８８１９４号には、適当な高温高圧装置用
反応セルが一層詳細に記載されている。当業者にとって
は自明の通り、かかる反応セルは複数の内室を有するよ
うに設計することができる。やはり当業者にとって自明
の通り、超研磨材複合成形体を製造するために必要な温
度および圧力はその他の装置によって達成することもで
きる。
される複合成形体を製造するのに適した高温高圧装置
は、米国特許第２９４１２４８号に記載されている。通
例、かかる装置は１００キロバールを越える圧力および
２０００℃を越える温度を発生することができ、そして
ダイヤモンドおよびＣＢＮ複合成形体の両方を製造する
ことができる。かかる装置を構成する共通の部品として
は、極めて高い温度および圧力に耐え得る焼結炭化タン
グステン製の１対のパンチおよびダイが挙げられる。米
国特許第４１８８１９４号には、適当な高温高圧装置用
反応セルが一層詳細に記載されている。当業者にとって
は自明の通り、かかる反応セルは複数の内室を有するよ
うに設計することができる。やはり当業者にとって自明
の通り、超研磨材複合成形体を製造するために必要な温
度および圧力はその他の装置によって達成することもで
きる。
【００１７】本発明において使用される複合成形体を製
造するために使用される反応条件および反応時間は、出
発材料の組成（すなわち、黒鉛／ＨＢＮの別）および所
望の最終製品に応じ広範囲にわたって変化し得る。通
例、１０００〜２０００℃の温度および１０キロバール
より高い圧力（たとえば、５０〜９５キロバールの圧
力）が使用される。ダイヤモンド複合成形体を製造する
際の実際の条件は、米国特許出願第４１８８１９４号、
３２１２８５２号および２９４７６１７号に記載されて
いるごとく、炭素の温度／圧力状態図によって規定され
る。立方晶系窒化ホウ素複合成形体を製造するために使
用される温度および圧力は、窒化ホウ素の状態図によっ
て規定されるＣＢＮ安定領域内に存在している。かかる
ＣＢＮ安定領域は、米国特許第２９４７６１７号の図１
に示された状態図中の平衡線よりも上方の領域である。
造するために使用される反応条件および反応時間は、出
発材料の組成（すなわち、黒鉛／ＨＢＮの別）および所
望の最終製品に応じ広範囲にわたって変化し得る。通
例、１０００〜２０００℃の温度および１０キロバール
より高い圧力（たとえば、５０〜９５キロバールの圧
力）が使用される。ダイヤモンド複合成形体を製造する
際の実際の条件は、米国特許出願第４１８８１９４号、
３２１２８５２号および２９４７６１７号に記載されて
いるごとく、炭素の温度／圧力状態図によって規定され
る。立方晶系窒化ホウ素複合成形体を製造するために使
用される温度および圧力は、窒化ホウ素の状態図によっ
て規定されるＣＢＮ安定領域内に存在している。かかる
ＣＢＮ安定領域は、米国特許第２９４７６１７号の図１
に示された状態図中の平衡線よりも上方の領域である。
【００１８】複合成形体の超研磨材は、通例０．０３０
インチ以上の厚さ（好ましくは０．０５〜０．２５イン
チの範囲内の厚さ）を有する薄い多結晶質ダイヤモンド
または立方晶系窒化ホウ素層を基体上に支持したものか
ら成るのが通例である。かかる超研磨材層は、超研磨材
層および基体の両者を高温高圧に暴露するか、あるいは
超研磨材層を基体上に直接形成することにより、基体に
対して化学的に結合されている。本発明において使用さ
れる複合成形体は、１つまたは２つの超研磨材層を有し
得る。なお、第２の超研磨材層は基体の反対側に配置さ
れているのが通例である。
インチ以上の厚さ（好ましくは０．０５〜０．２５イン
チの範囲内の厚さ）を有する薄い多結晶質ダイヤモンド
または立方晶系窒化ホウ素層を基体上に支持したものか
ら成るのが通例である。かかる超研磨材層は、超研磨材
層および基体の両者を高温高圧に暴露するか、あるいは
超研磨材層を基体上に直接形成することにより、基体に
対して化学的に結合されている。本発明において使用さ
れる複合成形体は、１つまたは２つの超研磨材層を有し
得る。なお、第２の超研磨材層は基体の反対側に配置さ
れているのが通例である。
【００１９】適当な基体としては、炭化タングステン、
炭化チタン、炭化タンタルおよびそれらの混合物のごと
き焼結炭化物が挙げられる。中でも、炭化タングステン
が好適である。また、超研磨材と化学的に結合する任意
の金属も適当である。このような基準を満足する金属は
当業界において公知である。複合成形体用の基体は、超
研磨材層を支持すると共にインサートを工具本体にしっ
かりと固定するために十分なだけの厚さを有していなけ
ればならない。なお、基体は約０．０５インチ以上の厚
さを有することが好ましく、また０．１〜１．０インチ
の範囲内の厚さを有することが最も好ましい。基体の表
面は、大きさおよび形状の点で超研磨材層の表面と合致
しているのが通例である。
炭化チタン、炭化タンタルおよびそれらの混合物のごと
き焼結炭化物が挙げられる。中でも、炭化タングステン
が好適である。また、超研磨材と化学的に結合する任意
の金属も適当である。このような基準を満足する金属は
当業界において公知である。複合成形体用の基体は、超
研磨材層を支持すると共にインサートを工具本体にしっ
かりと固定するために十分なだけの厚さを有していなけ
ればならない。なお、基体は約０．０５インチ以上の厚
さを有することが好ましく、また０．１〜１．０インチ
の範囲内の厚さを有することが最も好ましい。基体の表
面は、大きさおよび形状の点で超研磨材層の表面と合致
しているのが通例である。
【００２０】かかる超研磨材複合成形体は、超研磨材層
および基体を貫通する穴を有している。この穴の直径は
1/10〜1/2 インチの範囲内にあることが好ましく、また
1/8〜1/4 インチの範囲内にあることが最も好ましい。
かかる穴の大きさは、研磨工具用インサートを工具本体
に固定する際に所望される圧縮力によって決定される。
超研磨材層が強固であるため、かかる穴を形成するため
に複合成形体を切削または研削することは可能かも知れ
ないが好ましくない。また、高出力レーザの使用も可能
であるが、基体の質量が大きいために好ましくない。均
一性を達成することは困難であるが、材料を本質的に気
化させる放電加工機を用いれば複合成形体中に一層容易
に穴を形成することができる。レーザまたは放電加工機
のいずれを使用するにせよ、上記のごとき多孔質の複合
成形体において金属相を浸出する前に穴を形成すること
が好ましい。かかる多孔質の複合成形体は熱的に安定で
ないが、穴を切削することはより簡単である。穴の形成
後、金属相を浸出すれば熱安定性の複合成形体が得られ
る。
および基体を貫通する穴を有している。この穴の直径は
1/10〜1/2 インチの範囲内にあることが好ましく、また
1/8〜1/4 インチの範囲内にあることが最も好ましい。
かかる穴の大きさは、研磨工具用インサートを工具本体
に固定する際に所望される圧縮力によって決定される。
超研磨材層が強固であるため、かかる穴を形成するため
に複合成形体を切削または研削することは可能かも知れ
ないが好ましくない。また、高出力レーザの使用も可能
であるが、基体の質量が大きいために好ましくない。均
一性を達成することは困難であるが、材料を本質的に気
化させる放電加工機を用いれば複合成形体中に一層容易
に穴を形成することができる。レーザまたは放電加工機
のいずれを使用するにせよ、上記のごとき多孔質の複合
成形体において金属相を浸出する前に穴を形成すること
が好ましい。かかる多孔質の複合成形体は熱的に安定で
ないが、穴を切削することはより簡単である。穴の形成
後、金属相を浸出すれば熱安定性の複合成形体が得られ
る。
【００２１】研磨工具用インサートの締着具としてスリ
ーブ付きのボルトを使用すれば、インサートの横方向運
動を抑制しながらインサートを工具本体上により確実に
設置することができる。かかる締着具はまた、研磨工具
用インサートの設置状態の再現性をももたらす。スリー
ブは複合成形体中の穴の全長にわたって伸びる結果、イ
ンサートを工具本体に固定する際に高レベルのトルクを
加えることができる。かかるスリーブはまた、超研磨材
層の表面上に広がる鍔部を一端に有している。なお、こ
の鍔部はボルトの頭部を越えて広がっていることが好ま
しい。これはボルトに加えられた圧縮力を分散させ、そ
れによって亀裂の発生を抑制するために役立つ。かかる
スリーブは、強固な金属（好ましくはステンレス鋼）で
作製された１個以上の部材から成り得る。単一の部材か
ら成るスリーブの実例が図１中に２として示されてい
る。このスリーブ２は、基体４上に支持された超研磨材
層３の表面上に広がる鍔部を有している。また、２個の
部材から成るスリーブの実例が図２中に示されている。
部材５は超研磨材層１０の表面上に広がる鍔部を有して
おり、また部材６は超研磨材層１１の表面上に広がる鍔
部を有している。各々の超研磨材層は基体１５に対して
化学的に結合されている。
ーブ付きのボルトを使用すれば、インサートの横方向運
動を抑制しながらインサートを工具本体上により確実に
設置することができる。かかる締着具はまた、研磨工具
用インサートの設置状態の再現性をももたらす。スリー
ブは複合成形体中の穴の全長にわたって伸びる結果、イ
ンサートを工具本体に固定する際に高レベルのトルクを
加えることができる。かかるスリーブはまた、超研磨材
層の表面上に広がる鍔部を一端に有している。なお、こ
の鍔部はボルトの頭部を越えて広がっていることが好ま
しい。これはボルトに加えられた圧縮力を分散させ、そ
れによって亀裂の発生を抑制するために役立つ。かかる
スリーブは、強固な金属（好ましくはステンレス鋼）で
作製された１個以上の部材から成り得る。単一の部材か
ら成るスリーブの実例が図１中に２として示されてい
る。このスリーブ２は、基体４上に支持された超研磨材
層３の表面上に広がる鍔部を有している。また、２個の
部材から成るスリーブの実例が図２中に示されている。
部材５は超研磨材層１０の表面上に広がる鍔部を有して
おり、また部材６は超研磨材層１１の表面上に広がる鍔
部を有している。各々の超研磨材層は基体１５に対して
化学的に結合されている。
【００２２】上記の締着具はまたボルトをも含んでいる
が、これもやはり鋼から成ることが好ましい。とは言
え、インサートを工具本体に固定するために所望の圧縮
力を加えることができるならば、その他の金属や合金を
使用することもできる。ここで使用される「ボルト」と
いう用語は、ねじ、植込みボルト、肩付きボルトなどの
ごとき全てのねじ式固定具を包括するものである。図１
及び図２にはいずれも、通常の肩付きボルト２０が示さ
れている。
が、これもやはり鋼から成ることが好ましい。とは言
え、インサートを工具本体に固定するために所望の圧縮
力を加えることができるならば、その他の金属や合金を
使用することもできる。ここで使用される「ボルト」と
いう用語は、ねじ、植込みボルト、肩付きボルトなどの
ごとき全てのねじ式固定具を包括するものである。図１
及び図２にはいずれも、通常の肩付きボルト２０が示さ
れている。
【００２３】本発明によればまた、上記のごとき複数の
インサートを使用した研磨工具が提供される。かかる研
磨工具としては、研削工具、ドレッサ、ドリルビット、
のこ刃、並びに金属の加工および硬質の石やコンクリー
トの研削や切断に際して使用されるその他の切削工具が
挙げられる。これらの工具は、（１００ft-lbsを越え
る）高レベルのトルクでスリーブ付きボルトを締付ける
ことにより、強い圧縮力の下でインサートを保持する。
インサートを使用した研磨工具が提供される。かかる研
磨工具としては、研削工具、ドレッサ、ドリルビット、
のこ刃、並びに金属の加工および硬質の石やコンクリー
トの研削や切断に際して使用されるその他の切削工具が
挙げられる。これらの工具は、（１００ft-lbsを越え
る）高レベルのトルクでスリーブ付きボルトを締付ける
ことにより、強い圧縮力の下でインサートを保持する。
【００２４】以上を要約すれば、インサートを工具本体
に固定する際に加え得るトルクを増大させるために役立
つスリーブ付きボルトを締着具として組込んだ研磨工具
用インサートが提供される。かかるスリーブ付きボルト
は、通例は放電加工機によってインサート中に形成され
た穴を貫通して配置される。上記の説明に基づけば、当
業者は本発明の特徴を容易に理解することができると共
に、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、各
種の用途および条件に応じて様々な変更や変形を加える
ことができるはずである。
に固定する際に加え得るトルクを増大させるために役立
つスリーブ付きボルトを締着具として組込んだ研磨工具
用インサートが提供される。かかるスリーブ付きボルト
は、通例は放電加工機によってインサート中に形成され
た穴を貫通して配置される。上記の説明に基づけば、当
業者は本発明の特徴を容易に理解することができると共
に、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、各
種の用途および条件に応じて様々な変更や変形を加える
ことができるはずである。
【図１】１つの超研磨材層を有する本発明の研磨工具用
インサートの断面図である。
インサートの断面図である。
【図２】２つの超研磨材層を有する本発明の研磨工具用
インサートの断面図である。
インサートの断面図である。
２ スリーブ ３ 超研磨材層 ４ 基体 ５ 部材 ６ 部材 １０ 超研磨材層 １１ 超研磨材層 １５ 基体 ２０ 肩付きボルト
Claims (9)
- 【請求項１】 ダイヤモンドまたは立方晶系窒化ホウ素
超研磨材層、前記超研磨材層のための支持基体、並びに
前記超研磨材層および前記支持基体を貫通して設けられ
た穴を有する超研磨材複合成形体と、 前記超研磨材複合成形体の前記穴の中に配置されたスリ
ーブ付きボルトとから成っていて、 前記スリーブは前記超研磨材複合成形体の前記穴の全長
にわたって伸びると共に、前記超研磨材層の表面上に広
がる鍔部を有する、研磨工具用インサート。 - 【請求項２】 前記超研磨材複合成形体の前記穴が放電
加工機またはレーザによって形成される請求項１記載の
研磨工具用インサート。 - 【請求項３】 前記スリーブの前記鍔部が前記ボルトの
頭部を越えて該頭部よりも外側に広がる請求項１記載の
研磨工具用インサート。 - 【請求項４】 前記スリーブが２個の部材から成る請求
項１記載の研磨工具用インサート。 - 【請求項５】 前記超研磨材層が炭化タングステン支持
体上に配置されかつ０．０５〜０．２５インチの範囲内
の厚さを有するものであると共に、前記スリーブがステ
ンレス鋼から成る請求項１記載の研磨工具用インサー
ト。 - 【請求項６】 少なくとも１つのダイヤモンド層、炭化
タングステン基体、並びに放電加工機により前記ダイヤ
モンド層および前記炭化タングステン基体を貫通して設
けられた直径1/8 〜1/4 インチの穴を有し、かつ0.25〜
1.0 平方インチの表面積および0.1 〜1.00インチの厚さ
を有するダイヤモンド複合成形体と、 前記ダイヤモンド複合成形体の前記穴の中に配置された
スリーブ付きボルトとから成っていて、 前記スリーブは前記ボルトの外径に等しい内径および前
記ダイヤモンド複合成形体の前記穴の長さに等しい長さ
を有すると共に、前記ダイヤモンド層の表面上で前記ボ
ルトの頭部を越えて該頭部よりも外側に広がる鍔部を有
する、研磨工具用インサート。 - 【請求項７】 少なくとも１つの立方晶系窒化ホウ素
層、炭化タングステン基体、並びに放電加工機により前
記立方晶系窒化ホウ素層および前記炭化タングステン基
体を貫通して設けられた直径1/8 〜1/4 インチの穴を有
し、かつ0.25〜1.0 平方インチの表面積および0.1 〜1.
00インチの厚さを有する立方晶系窒化ホウ素複合成形体
と、 前記立方晶系窒化ホウ素複合成形体の前記穴の中に配置
されたスリーブ付きボルトとから成っていて、 前記スリーブは前記ボルトの外径に等しい内径および前
記立方晶系窒化ホウ素複合成形体の前記穴の長さに等し
い長さを有すると共に、前記立方晶系窒化ホウ素層の表
面上で前記ボルトの頭部を越えて該頭部よりも外側に広
がる鍔部を有する、研磨工具用インサート。 - 【請求項８】 ダイヤモンドまたは立方晶系窒化ホウ素
超研磨材層、前記超研磨材層のための支持基体、並びに
前記超研磨材層および前記支持基体を貫通して設けられ
た穴を有する超研磨材複合成形体と、 前記超研磨材複合成形体の前記穴の中に配置されたスリ
ーブ付きボルトとから成っていて、 前記スリーブは前記超研磨材複合成形体の前記穴の長さ
方向に沿って伸びると共に、前記超研磨材層の表面上で
前記ボルトの頭部を越えて該頭部よりも外側に広がる鍔
部を有するような複数のインサートを具備する、研磨工
具。 - 【請求項９】 １００ft-lbsを越えるレベルのトルクで
前記スリーブ付きボルトを締付けることにより、前記イ
ンサートが強い圧縮力の下で保持される請求項８記載の
研磨工具。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US97165892A | 1992-11-05 | 1992-11-05 | |
| US971658 | 2004-10-22 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06190731A true JPH06190731A (ja) | 1994-07-12 |
Family
ID=25518671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5273974A Pending JPH06190731A (ja) | 1992-11-05 | 1993-11-02 | 高トルクの締着具を備えた研磨工具用インサート |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0596742A1 (ja) |
| JP (1) | JPH06190731A (ja) |
| KR (1) | KR940011129A (ja) |
Cited By (3)
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| JP2004025440A (ja) * | 2002-06-21 | 2004-01-29 | Mapal Fab Praezisionswerkzeu Dr Kress Kg | 工具 |
| JP2009504550A (ja) * | 2005-08-11 | 2009-02-05 | エレメント シックス （プロダクション）（プロプライエタリィ） リミテッド | 多結晶ダイヤモンド研磨要素及びその製造方法 |
| JP2022533706A (ja) * | 2019-05-20 | 2022-07-25 | バテル エナジー アライアンス，エルエルシー | 緻密なグラファイトを作製するための放電プラズマ焼結方法 |
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| US8327958B2 (en) | 2009-03-31 | 2012-12-11 | Diamond Innovations, Inc. | Abrasive compact of superhard material and chromium and cutting element including same |
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-
1993
- 1993-11-02 JP JP5273974A patent/JPH06190731A/ja active Pending
- 1993-11-04 EP EP93308834A patent/EP0596742A1/en not_active Ceased
- 1993-11-04 KR KR1019930023317A patent/KR940011129A/ko not_active Abandoned
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0596742A1 (en) | 1994-05-11 |
| KR940011129A (ko) | 1994-06-20 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19971209 |