JP2003145335A - 高速切削用サーキュラソー - Google Patents

高速切削用サーキュラソー

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JP2003145335A
JP2003145335A JP2001350896A JP2001350896A JP2003145335A JP 2003145335 A JP2003145335 A JP 2003145335A JP 2001350896 A JP2001350896 A JP 2001350896A JP 2001350896 A JP2001350896 A JP 2001350896A JP 2003145335 A JP2003145335 A JP 2003145335A
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circular saw
cutting
chip
thickness
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JP2001350896A
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Kazuhisa Kobari
一久 小梁
Makoto Kawanishi
眞 川西
Yukitsugu Oka
幸嗣 岡
Toshihiko Yamamoto
俊彦 山本
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SHIGA YAMASHITA KK
Shiga Yamashita Co Ltd
Allied Material Corp
Original Assignee
SHIGA YAMASHITA KK
Shiga Yamashita Co Ltd
Allied Material Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 特にアルミニウム合金などを切削加工するた
めのサーキュラソーであって、切粉の排出量を低減させ
るためにチップの幅を薄くしても、安定した切削加工が
できるサーキュラソーを提供する。 【解決手段】 基板の外周に複数のチップが接合された
サーキュラソーであって、前記基板の直径D(mm)は
φ150mm以上φ600mm以下であり、厚みをt
(mm)としたときに0.2×10−4≦t/D
5.0×10−4を満たす厚みとし、前記基板と装置へ
取り付けるためのボスが一体構造となったサーキュラソ
ーとし、周速度4000m/min以上10000m/
min以下の高速で切削加工を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、非鉄金属などを切
削加工するためのサーキュラソーに関し、特に自動車用
アルミ鋳物のシリンダーヘッドやシリンダーブロックな
どのアルミニウム合金を切削加工するためのサーキュラ
ソーに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、自動車用エンジンのシリンダ
ーヘッドやシリンダー本体のブロックなどを製作する場
合、通常砂を用いて成形した鋳型にアルミニウム合金の
溶湯を注いで鋳造した鋳造体を製作し、これを加工す
る。例えば、シリンダーヘッドの本体は鋳造後に冷却後
させ、砂落としを行う。このようにして製作されたシリ
ンダーヘッド本体には、鋳造開始前に鋳型に取り付けた
湯口が山状に形成されている。一般的に、この湯口はサ
ーキュラソーを用いて切り落としている。
【0003】ところが、サーキュラソーは薄い円板状の
基板の外周部に焼結ダイヤモンドなどからなるチップを
固着したものであるため、基板の剛性が弱く、振動が発
生して加工した面の精度が悪くなるという問題が発生す
る。
【0004】この問題を解決するものとして、特開20
00−126923号公報に記載のサーキュラソーがあ
る。この提案は、100℃以上の高温状態にあるアルミ
ニウムやアルミニウム合金を切削するのに、基板がMo
あるいはMoを主成分とする合金からなるサーキュラソ
ーを用いることで基板の剛性を向上させるものであり、
さらに高温切削における基板の熱歪みの問題も解決した
ものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
なシリンダーヘッドやシリンダー本体のブロックなどを
切削した場合、多量の切粉が排出され、特に近年では環
境の問題が大きく、切粉を減らすことが要求されてい
る。切粉を減らすためには、チップの幅を薄くすれば良
いが、それには基板も薄くすることが必要になり、上記
のような剛性の問題があって容易には実現できない。特
に剛性が低いと基板が振れるという問題が発生し、精度
はおろか切削することさえ不可能になる恐れがある。
【0006】また、上記のように、基板にMoあるいは
Moを主成分とする合金を使用して剛性を向上させて
も、基板の厚みを薄くするには限度があり、この公報で
は、外径φ450で厚みが3mmのものが具体例として
例示されており、さらに薄くできるかどうかは未知のも
のである。
【0007】さらに、上記のような用途の切削加工に用
いる場合、基板の片側には突起物がないことが要求され
る。これは、突起物があると被加工物に接触してしまう
からであり、サーキュラソーを装置に取り付けるには皿
ねじなどを用いて固定する必要がある。しかしながら、
基板が薄くなれば皿ねじで固定することも困難になり、
このような取り付け方では切削時に取り付け部で破壊し
てしまう恐れがある。
【0008】本発明は、以上のような問題を解決するも
のであり、基板の厚みやチップの幅も薄くして切粉の排
出を少なくしても、基板が振れず、装置への取り付け部
の強度も向上させることができ、さらには切削抵抗を低
減して切削精度も向上させることができるサーキュラソ
ーを提案するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のサーキュラソー
の第1の特徴は、基板の外周に複数のチップが接合され
たサーキュラソーであって、前記基板の直径D(mm)
はφ150mm以上φ600mm以下であり、厚みをt
(mm)としたときに0.2×10−4≦t/D
5.0×10−4を満たす厚みとし、前記基板と装置へ
取り付けるためのボスを一体構造としたことである。具
体的には、基板の直径Dがφ150mmの場合、厚みt
は0.77mm以上2.25mm以下、直径Dがφ30
0mmの場合、厚みtは1.22mm以上3.55mm
以下、直径Dがφ600mmの場合、厚みtは1.93
mm以上5.65mmとなる。
【0010】本発明の第2の特徴は、前記基板は、機械
構造用炭素鋼あるいはクロムモリブデン鋼からなること
である。
【0011】本発明の第3の特徴は、前記基板の取り付
け部は、サーキュラソーの回転方向に沿って凸部を有す
る形状とし、前記チップの前記基板への取り付け部は前
記凸部に対応する形状としたことである。
【0012】本発明の第4の特徴は、周速度4000m
/min以上10000m/min以下の高速で切削加
工を行う用途に用いることである。
【0013】本発明の第5の特徴は、上記のサーキュラ
ソーをアルミニウム合金の切削加工用としたことであ
る。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明のサーキュラソーは、前述
のように、サーキュラソーにより自動車用エンジンのシ
リンダーヘッドやシリンダー本体のブロックを切削する
などの用途に用いるには、加工物の大きさの関係上、直
径Dがφ150mm以上φ600mm以下のものが必要
とされる。
【0015】そして、まず第1に、基板の直径に対し、
厚みを薄くしていることに特徴がある。これにより、切
粉を減らすことができ、加工物の歩留まりを向上させる
ことができる。切粉の排出を少なくするために基板をで
きるだけ薄くしてやる必要があるが、あまり薄くすると
基板に振れが発生し、切削加工を行うことができなくな
る。本発明のサーキュラソーは、高速切削用のサーキュ
ラソーであり高速回転により切削加工を行う。高速回転
させると非常に大きな遠心力が発生し、厚みの薄い基板
の外周部には極めて大きな力がかかる。この力により基
板の外周方向に張力が発生し、基板の振れが発生しにく
くなる。このように遠心力による張力を利用して振れを
防止するには、基板の厚みが厚すぎても不可能となる。
そのため、基板の厚みを直径に対して特定してやる必要
がある。
【0016】基板の厚みt(mm)を直径D(mm)に
対して0.2×10−4≦t/D ≦5.0×10
−4となるように厚みtを決定する。t/Dに着目
した理由は、本発明のサーキュラソーの基板に使用する
ような円板の外周部におけるたわみの大きさは、tの3
乗に反比例しDの2乗に比例するという理論からであ
り、t/Dが大きくなるほどたわみにくくなると言
える。t/Dを0.2×10−4以上とするのは、
これより小さいと高速回転させても基板自体が弱く、振
れが発生してしまうためであり、5.0×10−4以下
とするのは、これより厚いと振れを防止できるほど遠心
力が十分に機能せず、回転時に動バランスを大きく崩し
て切削加工できないためである。
【0017】第2に、基板と装置へ取り付けるためのボ
スが一体構造となっていることが特徴である。これは、
基板の材料から削りだして加工することにより製作し、
基板とボスが一体物になっている。この構造とするの
は、基板が非常に薄いため皿ねじで固定するとこの固定
部で破壊する恐れがあるが、その対策として基板とボス
とを一体構造としてボス部を装置に取り付けるようにし
たものである。これにより、サーキュラソーを装置に取
り付けた時に、基板が薄くても取り付け部で破壊するこ
とがない。
【0018】基板の材質は、機械構造用炭素鋼あるいは
クロムモリブデン鋼の調質材とするのが好ましい。この
ような材質であれば、基板とボスが一体構造のものでも
容易に削って加工ができる。しかも、高速回転時の遠心
力により基板の外周方向に張力がかかって基板が張られ
るので、振れずに切削加工することが可能になり、加工
物の精度も向上する。
【0019】以上のように、基板が薄く、しかも高速回
転により大きな遠心力がかかるので、基板の取り付け部
は、サーキュラソーの回転方向に沿って凸部を有する形
状とし、チップの基板への取り付け部は基板の凸部に対
応する形状とするのが好ましい。この凸部は1個でも複
数個でも構わないが、チップが基板に対し、外周方向へ
ずれようとする力を拘束するように形成するのがより好
ましい。このような形状は、チップと基板の接合面積を
広くして接合強度を向上させる上、遠心力によるチップ
はずれを防止するのに効果的である。さらに、チップ数
はできるだけ多くして、チップ間隔を狭くするのが好ま
しい。具体的には、チップ数nは直径Dに対し、0.1
5D≦n≦0.35Dとするのが好ましい。0.15D
以上とするのは、様々な切削条件に対してもチップ外れ
を防止するために必要な個数であり、0.35D以下と
するのは、これ以上多いとチップ間隔が非常に狭くなり
チップ取り付け部の基板の形状に制約を受けるためであ
る。これにより加工物の精度が向上するとともに、1チ
ップあたりの抵抗が減り、チップが外れにくくなるとと
もに基板への衝撃も減少し、振れにくくなる。
【0020】なお、チップの幅(基板の厚みと同じ方向
の寸法)は、基板の厚みに対して0.4mmから1.0
mm大きくする。このように0.4mm以上大きくする
のは、基板と加工物が接触するのを防止するためであ
り、1.0mm以下とするのは、チップ幅を大きくしす
ぎると切粉の排出量が増えるためである。
【0021】また、基板へのチップの接合方法として、
ろう付けにより行うが、接合強度の観点から活性化ろう
材を用いることも有効であり、ろう付け以外にレーザー
溶接や電子ビームなどの方法で行うこともできる。
【0022】以上のようなサーキュラソーは、周速度が
4000m/min以上10000m/min以下の高
周速で切削加工を行うのに好適である。4000m/m
in未満では遠心力が小さく、基板の状態が安定せず、
10000m/minを超えると回転が速すぎて振動な
どが増え、安定した回転ができないため、上記の周速度
とするのが好ましい。このような高周速により遠心力が
大きくなり、基板の外周方向にかかる力が大きくなって
振れが発生しにくくなり、高精度、高寿命のサーキュラ
ソーとすることができる。より好ましくは、5000m
/min以上8000m/min以下とする。
【0023】また、アルミニウム合金の切削加工を行う
用途に好適である。通常、アルミニウム合金の切削加工
では溶着などの問題が発生するが、本発明のサーキュラ
ソーは基板が薄く高速回転させるので、基板やチップの
冷却効率が良好で熱が発生しにくく、溶着などの問題が
発生しない。
【0024】
【実施例】本発明のサーキュラソーの形状を図1に示
す。本発明のサーキュラソーとして、基板1の材料にS
45Cの調質材を使用し、形状は図1に示すものとし、
外径D、基板厚みt、チップ幅W、チップ数nは表1に
示す仕様のサーキュラソーを製作した。チップ2は超硬
合金の基台2bの上に焼結ダイヤモンド層2aが形成さ
れた市販のブランクを切断し、研磨して所定の形状に仕
上げた。チップの高さ(半径方向の寸法)は5mm、厚
み(回転方向の寸法)は2mmとした。
【0025】チップ2の基板1への取り付け部の形状
は、図2(a)に示すように、基板1に回転方向に対し
て凸部が1ヶ設けられていてチップ2はこれに対応する
形状とした。このチップ2を基板1にろう付けし、実施
例1から9までのサーキュラソーを製作した。また、比
較例として、同様に表1に示す仕様のサーキュラソーを
製作した。チップ2の基板1への取り付け部は、凸部を
設けない形状とした。なお、図2はチップ2付近を側面
から見た拡大図であり、図中の矢印はサーキュラソーの
回転方向を示す。
【0026】
【表1】
【0027】これらのサーキュラソーを切削装置に取り
付け、アルミニウム合金の切削加工を乾式にて行った。
切削条件は、周速度を6000m/minとし、切り込
み量5mm/pass、サーキュラソーの送り速度を1
00mm/secとした。アルミニウム合金は鋳造後冷
却させたものであり、その温度は約80℃の状態で切削
加工を行った。
【0028】以上の試験を行った結果、本発明のサーキ
ュラソーは振れが発生せず切削加工ができたのに対し、
比較例のサーキュラソーは振れが発生し、切削加工を行
うのが困難な状況であった。
【0029】基板1の取り付け部は、上記以外に図2の
(b)、(c)、(d)に示すような形状とすることも
できる。図2(b)は凸部が1ヶだが先端になるほど幅
が広くなるようにしたものであり、図2(c)は凸部を
複数個設けたものである。また、図2(d)のように基
板2に凹部を設け、凹部の幅(回転方向の寸法)は基板
2の内周側になるほど広くすることもできる。このよう
な形状とすれば、遠心力がかかってもチップ2が基板1
から外れにくくなる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のサーキュ
ラソーは、基板の厚みを通常よりも薄くしているので、
チップ幅も薄くすることができ、切粉の排出量を大幅に
低減することができるとともに、切削抵抗も小さくする
ことができる。また、基板とボス部が一体構造となって
いるので、基板が薄くても取り付け部で破壊する恐れが
ない。さらに、基板の材料には加工の容易な材料を用い
ており、このような材料は高速回転による遠心力により
基板が張られて振れが発生しにくくなり、安定した切削
加工を行うことができる。これらのことより、高精度で
高寿命のサーキュラソーを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のサーキュラソーの例を示す図であり、
(a)は側面図、(b)は(a)のA−A断面図であ
る。
【図2】本発明のサーキュラソーのチップ取り付け部の
形状の具体例を示す部分拡大図である。
【符号の説明】
1 基板 1a 基板凸部 2 チップ 2a 焼結ダイヤモンド層 2b 基台 2c チップ凹部 2d チップ凸部 3 ボス部 4 ろう付け層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川西 眞 兵庫県加東郡滝野町河高字黒石1816番174 号 株式会社アライドマテリアル播磨製作 所内 (72)発明者 岡 幸嗣 愛知県安城市箕輪町正福田118番1−4 株式会社アライドマテリアル三河安城営業 所内 (72)発明者 山本 俊彦 滋賀県八日市市瓜生津町中大野338番地 株式会社滋賀山下内 Fターム(参考) 3C022 JJ01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板の外周に複数のチップが接合された
    サーキュラソーであって、前記基板の直径D(mm)は
    φ150mm以上φ600mm以下であり、厚みをt
    (mm)としたときに0.2×10−4≦t/D
    5.0×10 を満たす厚みとし、前記基板と装置へ
    取り付けるためのボスが一体構造となったことを特徴と
    する高速切削用サーキュラソー。
  2. 【請求項2】 前記基板は、機械構造用炭素鋼あるいは
    クロムモリブデン鋼からなることを特徴とする請求項1
    記載のサーキュラソー。
  3. 【請求項3】 前記基板の取り付け部は、サーキュラソ
    ーの回転方向に沿って凸部を有する形状とし、前記チッ
    プの前記基板への取り付け部は前記凸部に対応する形状
    としたことを特徴とする請求項1または2に記載のサー
    キュラソー。
  4. 【請求項4】 周速度4000m/min以上1000
    0m/min以下の高速で切削加工を行う用途に用いる
    ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のサー
    キュラソー。
  5. 【請求項5】 アルミニウム合金の切削加工用であるこ
    とを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のサーキ
    ュラソー。
JP2001350896A 2001-11-16 2001-11-16 高速切削用サーキュラソー Pending JP2003145335A (ja)

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Cited By (4)

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