ダイヤモンドディスクとは
ダイヤモンドディスクとは、表面にダイヤモンドを砥粒として用いた円盤状の研削ディスクです。
ディスクグラインダーや電気丸鋸などの電動工具に取り付けて使用する大型の一般工具製品が一般的で、ダイヤモンドカッター、ダイヤモンドホイールなどと呼ばれることもあります。一般工具製品の他には、歯科技工用回転機器などに取り付けて使用する小型の製品などがあります。円盤形状のほか、軸がついている製品もあります。ダイヤモンドは地球上で最も硬度の高い物質であり、コンクリートやブロック、タイルやレンガ、瓦など、硬い素材でも容易に研磨・切断することが可能です。
ダイヤモンドディスクの使用用途
1. 一般工具
一般工具としては、ダイヤモンドディスクはディスクグラインダーなどに取り付けて使用されます。主な用途例には下記のようなものがあります。
- 刈払い刃、チップソー、草刈刃、ハサミ、鎌包丁、その他各種刃物類・超硬工具類の研磨
- 塩ビ波板・塩ビパイプなどの切断
- 高硬度素材の切断・研磨加工 (瓦、大理石、FRP、耐火レンガ、ガラス、超硬合金・セラミックス・シリコンカーバイト・サーメット・みかげ石など)
- 石材などの面取り
- 硬くてもろい基板材料などの溝入れ切断加工 (超硬合金、セラミックス、石材、ガラス、シリコンなど)
- 精密製品の研磨
2. 歯科
歯科におけるダイヤモンドディスクは、軸のついた小さなものが使用されます。主な用途は陶歯や陶材、金属などの補綴物などの研削です。歯科用マンドレルに装着し、歯科用ハンドピースや歯科用エンジンなどに装着して使用します。
ダイヤモンドディスクの原理
1. 概要
ダイヤモンドディスクは、ステンレスなどの金属基材にダイヤモンドの砥粒が埋め込まれている研削ディスクです。長寿命で安定した研削を効率的に行うことができます。レジノイド砥石やチップソーでは切断できないような硬質素材の加工も可能です。
熱に弱いというダイヤモンドの特性上、摩擦熱が高くなる金属の切断には向いていません。また刃先を研ぐことができないため、寿命を迎えたら交換が必要です。
2. 砥粒の固定化方法
ダイヤモンドディスクにおいて、ダイヤモンドの砥粒を固定化している方法には、電着、焼結や溶着があります。
電着とは電気めっきの手法を用いてダイヤモンド粒子を金属の基材上に固定化する技術です。具体的には、液槽内に懸濁された金属製のシャンクに電気を通し、ダイヤモンド粒子を表面に付着させます。細かな砥粒が高密度にぎっしりと均一に付着することが特徴です。
焼結は、ダイヤモンド砥粒と樹脂などの結合材を高温高圧で焼き固めて製造する手法です。ダイヤモンドの層の厚さは1〜3㎜と、電着よりも厚くなります。また、ダイヤモンド砥粒に2種以上の金属・合金の粉末を混ぜ (コバルト、鉄、スチール、タングステン、ブロンズ、ニッケルなど) 、焼結させる製造方法は特に「メタルボンド」と呼ばれています。砥粒層が厚く、ダイヤモンド砥粒の保持力が強固であることが特徴です。砥石の形状を長く保つことができるため長寿命です。
溶着はダイヤモンド砥粒の表面に金属メッキを施し、その根元を基板にロウ付けする方法です。切れ味が鋭いため、アルミや鋳物、樹脂系材料、ゴムなどの材料の切断に特に適しています。
ダイヤモンドディスクの種類
ダイヤモンドディスクには前述の通り、電着、焼結、溶着などの製造方法の種類があります。一般工具用としては、軸付きや軸無しなどの形状種類や様々な大きさのバリエーションがあり、取り付ける工具や加工物に合わせて選択されます。歯科用製品は医療機器となるため、一般工具とは別でカテゴライズされる製品です。薄型、極薄型、超薄型などの種類があります。
砥粒であるダイヤモンドの含有比率や粒の突出率、また埋め込まれた層の焼結温度や刃部の形状などは製品によって異なり、それぞれ切断力や耐久性、切断面の仕上がりに影響します。目的に応じて最適なダイヤモンドディスクを選定することが必要です。