JP2005096025A - Base for rotary saw, and rotary saw using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属材料、木質系材料などを加工するための回転鋸用基板およびこの基板を用いた回転鋸に関するものであって、切断中の基板の振れ、振動や騒音を効果的に抑制できるとともに、変形しにくく耐久性の高い基板および回転鋸に関する。 The present invention relates to a rotary saw substrate for processing metal materials, wood-based materials, and the like, and a rotary saw using the substrate, and can effectively suppress vibration, vibration and noise of the substrate being cut. In addition, the present invention relates to a substrate that is hard to be deformed and highly durable and a rotary saw.
従来、金属材料や木質系材料の切断加工を行うのに、円板状の基板の周縁に多結晶ダイヤモンド焼結体などのチップが設けられた回転鋸が使用される。この回転鋸で切断を行う際、主として基板の振動により騒音が発生し、状況によっては基板外周に設けられたチップ間の刃底部分から亀裂が発生し、基板が破壊するという問題も起こっていた。このことから、作業環境の改善や安全性のために基板の振動を抑制することが望まれている。また、切断材料の歩留まり向上や切粉排出量の削減を目的に、回転鋸の厚みを薄くする方向にあり、それに伴い基板の厚みも薄くなる方向にある。 Conventionally, a rotary saw in which a chip such as a polycrystalline diamond sintered body is provided on the periphery of a disk-shaped substrate is used for cutting a metal material or a wood-based material. When cutting with this rotary saw, noise is generated mainly due to the vibration of the substrate, and depending on the situation, there is a problem that a crack occurs from the bottom of the blade between the chips provided on the outer periphery of the substrate, causing the substrate to break. For this reason, it is desired to suppress the vibration of the substrate in order to improve the working environment and safety. Further, for the purpose of improving the yield of cutting material and reducing the amount of chips discharged, the thickness of the rotary saw is decreasing, and the thickness of the substrate is decreasing accordingly.
従来より行われている基板の振動を抑制できるものとして、基板に切溝を形成してスリットを設けたものがあり、例えば、図4(a)に示すように基板の外周域より中周域に向けて振り幅が溝間隔より長いジグザグ状の切溝を設けることによって交互に形成された細長い舌片を形成し、図4(b)に示すようにこの舌片の先端部が隣接する舌片基部と部分的な面接触状態になるように接触部2cを有するものがある(例えば、特許文献1参照)。
このスリットは、振動抑制の効果を高めるために、切溝の長さをできるだけ長くし、スリットの面積を大きくしたり、スリットの数を多くすることが行われる。
In order to enhance the effect of suppressing vibration, the slits are made as long as possible by increasing the length of the kerfs, increasing the area of the slits, or increasing the number of slits.
特許文献1では、舌片の接触を部分的にして弱い面接触とし、この部分の摩擦により振動エネルギーを抑制して減衰するとともに、基板に大きなずれが生じても元に戻るようにするものである。これは、弱い面接触により効果的に騒音を防止できる効果があるが、この弱い面接触を形成させるために、切溝を形成する際の高エネルギービームの高熱を利用して舌片を変形させるので、面接触状態を制御して、常に騒音防止効果の高いスリットを形成するには高度の技術を必要とした。
In
一方、基板の直径が大きくなったり厚みが薄くなると、使用するに従い基板の振れが発生しやすくなるという問題が生じやすくなる。特に直径200mm以上の基板を用いた鋸で切削液を用いない乾式切断では切れ刃部分で発生した熱が基板に伝わって膨張するため、それが助長される。基板の剛性を向上させるには、基板材質をMoやW、あるいは超硬合金などを使用することが考えられるが、特に直径が大きくなると加工が容易ではなく非常にコストが上がるため、依然として鋼製の基板が使用されている。鋼製の基板の場合、上記の振れの問題を防止するためには、基板の半径の中心部付近に応力付与層を形成させることにより張力調整(腰入れ)を行う必要が出てくる。基板の張力調整とは、基板の内周側を圧延ロールにより延ばしたりあるいはハンマーで叩いて延ばすことにより、内周側を広げる方向に応力を与え、この力によって外周部に周方向の引張応力を付与することである。このようにすることで、切れ刃チップが設けられている外周側が引っ張られることになり、切断時の振れが抑制される。このような張力調整を行った基板で、振動抑制の効果を高めるため、スリットの外寸を大きくしようとすると、スリットの一部が基板の半径の中心部付近にまで達してしまい、張力が維持されなくなる。このため、基板の振動は抑制できても振れを抑制できないという問題が生じる。 On the other hand, when the diameter of the substrate is increased or the thickness is reduced, there is a problem that the substrate is likely to be shaken as it is used. In particular, in a dry cutting without using a cutting fluid in a saw using a substrate having a diameter of 200 mm or more, heat generated at the cutting edge portion is transferred to the substrate and expands, which is promoted. In order to improve the rigidity of the substrate, it is conceivable to use Mo, W, or cemented carbide as the substrate material. However, as the diameter becomes particularly large, the processing is not easy and the cost is very high. The substrate is used. In the case of a steel substrate, in order to prevent the problem of the above-described deflection, it is necessary to adjust the tension (set up) by forming a stress applying layer near the center of the radius of the substrate. The tension adjustment of the substrate means that the inner peripheral side of the substrate is extended with a rolling roll or hit with a hammer to give a stress in the direction of expanding the inner peripheral side, and this force causes a tensile stress in the peripheral direction on the outer peripheral portion. Is to grant. By doing in this way, the outer peripheral side provided with the cutting edge chip | tip will be pulled, and the shake | fluctuation at the time of a cutting | disconnection is suppressed. In order to increase the effect of suppressing vibrations in a substrate with such tension adjustment, if you try to increase the outer dimension of the slit, part of the slit will reach near the center of the radius of the substrate, maintaining the tension. It will not be done. For this reason, there arises a problem that even if the vibration of the substrate can be suppressed, the vibration cannot be suppressed.
以上のようなことから、本発明は、スリットを小さくしても振動を効果的に抑制でき、張力調整ができて基板の振れを抑制できる回転鋸用基板および回転鋸を提案するものである。 In view of the above, the present invention proposes a rotating saw substrate and a rotating saw that can effectively suppress vibrations even if the slits are made small, can adjust the tension, and can suppress the deflection of the substrate.
本発明の回転鋸用基板は、円板状の基板に複数のスリットが設けられた直径200mm以上の回転鋸用基板であって、
前記基板の基板半径中心部には、周方向に連続的または断続的に応力付与層が形成され、
前記スリットは、第1スリットと第2スリットとを組み合わせたものが、前記基板の前記応力付与層より外周側に設けられており、
前記第1スリットおよび前記第2スリットは、前記基板の外周側から内周側に向けて振り幅が溝間隔より長いジグザグ状の切溝により形成されるとともに、前記ジグザグ状の切溝により形成された細長い舌片を有し、
前記第2スリットは、前記第1スリットの基板内周側に設けられるとともに、前記第1スリットの基板最内周側の舌片に前記第2スリットの基板最外周側の切溝が形成され、前記第1スリットおよび第2スリットには樹脂が充填されてなることを特徴とする。
The rotary saw substrate of the present invention is a rotary saw substrate having a diameter of 200 mm or more in which a plurality of slits are provided in a disk-shaped substrate,
In the central portion of the substrate radius of the substrate, a stress applying layer is formed continuously or intermittently in the circumferential direction,
The slit is a combination of the first slit and the second slit provided on the outer peripheral side of the stress applying layer of the substrate,
The first slit and the second slit are formed by zigzag kerfs whose swing width is longer than the groove interval from the outer peripheral side to the inner peripheral side of the substrate, and are formed by the zigzag kerfs. With an elongated tongue
The second slit is provided on the inner circumferential side of the first slit, and a kerf on the outermost circumferential side of the second slit is formed on a tongue on the innermost circumferential side of the first slit, The first slit and the second slit are filled with resin.
好ましくは、前記ジグザグ状の切溝の振り幅における中心軸は、前記基板の半径方向に一致するか、前記スリットの中心部における半径方向に対して45°以内とする。 Preferably, the center axis of the swing width of the zigzag kerf coincides with the radial direction of the substrate or is within 45 ° with respect to the radial direction of the central portion of the slit.
好ましくは、前記第1スリットと前記第2スリットを組み合わせた一対のスリットを、前記台金の周方向に等間隔に形成する。 Preferably, a pair of slits combining the first slit and the second slit are formed at equal intervals in the circumferential direction of the base metal.
また本発明の回転鋸は、上記の基板の外周に、硬質材からなる切れ刃チップを接合したことを特徴とする。硬質材の例としては、超硬合金、多結晶ダイヤモンド、単結晶ダイヤモンドまたはCBN焼結体などがあげられる。 The rotary saw of the present invention is characterized in that a cutting edge chip made of a hard material is joined to the outer periphery of the substrate. Examples of the hard material include cemented carbide, polycrystalline diamond, single crystal diamond, or CBN sintered body.
本発明の回転鋸用基板および回転鋸は、スリット全体の大きさが小さいものであっても基板の振動や騒音を効果的に抑制することができる。またスリット全体の面積を小さくできるので、このスリットを基板半径中心部より外周側に形成することができ、基板半径中心部付近には応力付与層を設けることができる。したがって、張力調整が可能になるので、切断中の振れを抑制することができるとともに、基板の変形も防止できる。 The rotary saw substrate and rotary saw of the present invention can effectively suppress vibration and noise of the substrate even if the size of the entire slit is small. Further, since the area of the entire slit can be reduced, the slit can be formed on the outer peripheral side from the central portion of the substrate radius, and a stress applying layer can be provided in the vicinity of the central portion of the substrate radius. Therefore, tension can be adjusted, so that vibration during cutting can be suppressed and deformation of the substrate can also be prevented.
本発明の回転鋸用基板の例を図1及び図2に示す。基板1は薄板円板状の台金からなり、外周には切れ刃チップを接合するための刃台5が設けられている。刃台5間には刃底6が形成されており、チップを刃台5にろう付けする際に隣接する刃台5に熱が拡散しないようになっている。基板1の基板半径中心部付近には、周方向に連続的または断続的に加圧層8(応力付与層)が設けられている。この層を連続状に形成するには圧延ロールを用いればよい。一方、断続状に形成するにはハンマーで叩く方法を用いればよい。圧延ロールやハンマーにより加圧された部分は局部的に加工硬化層ができ、加圧層8の部分の厚みは他の部分の厚みより僅かに薄い部分が生じる。加圧層8の部分は伸びるので、周方向長さがわずかに長くなる。これにより基板1の外周側は張られることになり、切断中に発生した熱で基板1の外周側がわずかに膨張しても振れが抑えられる。
Examples of the rotary saw substrate of the present invention are shown in FIGS. The
基板1の加圧層8より外周側には、第1スリット2aと第2スリット2bを組み合わせた一対のスリット2が複数個設けられており、基板1の周方向において等間隔に設けられている。スリット2の拡大図を図5に示す。これらのスリット2は、振り幅wが切溝間隔hより長いジグザグ状の切溝により形成され、 基板1の外周側から内周側に向けてジグザグ状に形成される。ジグザグ状の切溝とすることにより、切溝の間には細長い舌片3が形成される。
A plurality of pairs of
第1スリット2aの最内周側の舌片3には、第2スリット2bの最外周側の切溝が形成されている。このようにすることで、第1スリット2aと第2スリット2bがかみ合うように重複することになり、剪断歪み量の和が増え広範囲な周波数に対して振動を減衰することができるので、切削加工時に発生する複雑な振動を抑制する効果が生まれる。
The
一対のスリット2でジグザグ状の切溝の振り幅wにおける中心軸pは、図1に示すように基板1の半径方向に一致するか、図2に示すようにスリット2の中心部oを通る半径線rに対し45°以内となるようにスリット2は形成されている。このようにすることで、チップの部分で発生して基板1中心方向に向かって伝わる振動をスリット2により効果的に減衰できる。
The center axis p of the swing width w of the zigzag kerf formed by the pair of
本発明の基板では基板半径中心部付近には応力付与層が設けられているため、スリット2はその外周側に設ける必要があり、スリット2の長さlについては、大きさの制約を受けることになる。例えば、中心軸pが基板1の半径方向に一致している場合、長さlは最大でも基板1の半径の約1/2までの大きさにしかできないが、スリットの大きさ(振り幅w×長さl)を可能な範囲で大きくすれば良い。
In the substrate of the present invention, since the stress applying layer is provided in the vicinity of the central portion of the substrate radius, the
第1スリット2aおよび第2スリット2bには樹脂が充填されている。樹脂が充填されていることで、舌片3と樹脂が面接触状態になり、スリット2付近に発生した振動エネルギーは熱エネルギーに変換されて減衰される。この樹脂は、フェノール系、ポリイミド系、エポキシ系またはシリコン系のいずれかよりなる熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。これは、低コストで作業が容易であるとともに、これらの熱硬化性樹脂を用いることで、熱による樹脂の劣化と剥離を防いで制振効果を持続させ、万一剥離した場合でも、再度樹脂を充填することを容易にするためである。また、樹脂には助剤としてダイヤモンド、CBN、SiC、アルミナ、SiO2などが使用できるが、SiC、アルミナ、SiO2のうちのいずれか一つまたは二つ以上を含有することが好ましい。これにより、比較的低コストで歪みエネルギーを効率よく熱エネルギーに変換させて制振効果を高めることができる。また、樹脂の他にゴムなどを充填して使用することもできる。
The
上記のような回転鋸用基板の外周に超硬合金、多結晶ダイヤモンド、単結晶ダイヤモンドまたはCBN焼結体などからなる切れ刃チップを接合し、騒音防止効果の高い回転鋸とすることができる。なお、基板の材質については、特に限定されないが、振れが発生しやすい鋼製基板、特に直径の大きいものや厚みの薄いものなど応力付与層を設けて腰入れを行う必要のある基板について、本発明が有効に作用する。 A cutting edge chip made of cemented carbide, polycrystalline diamond, single crystal diamond, CBN sintered body or the like can be joined to the outer periphery of the rotating saw substrate as described above to provide a rotating saw with a high noise prevention effect. The material of the substrate is not particularly limited, but this is the case for steel substrates that are prone to shake, particularly for substrates that need to be stressed by providing a stress-imparting layer, such as those with a large diameter or thin thickness. The invention works effectively.
実施例1として、本発明と従来の回転鋸を製作し、スリット形状の違いによるせん断歪み量の大きさを比較するため、CAEにより解析を行った。試験品の共通の仕様として、材質はSKS5の基板1を使用し、外周部に所定の形状の刃台5および刃底6を形成し、レーザービームにより外周スリット4およびスリット2を形成した。外周スリット4は刃底6から基板1中心に向かうように形成し、切溝の幅は0.1〜0.3mm、長さ5mmとして、等間隔に4ヶ形成した。スリット2には、SiC砥粒を混合したエポキシ樹脂を充填した。各試験品で異なる仕様については、表1に示すとおりである。試験品1〜4は本発明の回転鋸用基板であり、試験品5および6は従来の回転鋸用基板である。
As Example 1, the present invention and a conventional rotary saw were manufactured and analyzed by CAE in order to compare the amount of shear strain due to the difference in slit shape. As a common specification of the test products, a
試験品1は、直径300mm、厚み2mmの基板1を使用し、基板1の半径方向中央部には周方向に圧延ロールをかけて加圧層8を形成した。また、加圧層8の外周側には、スリット2としてスリット2aと2bからなる一対のスリットを等間隔に5ヶ形成した。スリット2aは振り幅wが最大40mm、切溝の間隔(舌片幅)は8mmで舌片数は4ヶとなるようにジグザグ状の切溝をレーザーにより形成した。このスリット2aの内周側には、スリット2bを同様にして形成した。なお、スリット2bの最外周側の切溝は、スリット2aの最内周側の舌片の一部に設けて、スリット2aとスリット2bがかみ合うように重複しており、これらのスリット2aおよび2bのすべての端部は切溝が割れ目になって広がらないように切溝幅より大きい直径の円形穴を形成した。スリット2の傾きは0度すなわちジグザグ状の切溝の振り幅wにおける中心軸pは、スリット2の中心部oにおける半径線rに一致させた。
The
試験品2〜4は、表1に示すように試験品1とは直径、厚み、切溝の振り幅w、舌片幅、舌片数、スリットの傾きが異なるものを製作した。試験品5は、スリット2の形状以外は試験品1と同じ仕様であり、スリット2は1本の連続する切溝により形成したものである。また、試験品6は試験品5のスリット2に比べ舌片数を多くしてスリット2の面積を大きくしたものであり、スリット2が大きくなったために基板1の半径方向中央部より内周側にまで切溝が形成されて加圧層8を形成することができないため、張力調整を行わないものとした。以上のようにして製作した基板1の刃台5に、所定の大きさの焼結ダイヤモンドチップをろう付けし、試験品1〜6とした。
As shown in Table 1, the
これらの試験品を用いてCAEによりせん断歪み量の大きさの解析を行った。その結果、せん断歪み量を指数で表すと、試験品1を1とした場合、試験品2が1、試験品3が1.2、試験品4が8、試験品5が0.8、試験品6が0.9となり、同じ直径と厚みの試験品で比較した場合、本発明のものがせん断歪み量が大きく、騒音防止効果が高くなる傾向があることがわかった。
Using these test products, the amount of shear strain was analyzed by CAE. As a result, when the amount of shear strain is expressed as an index, when the
実施例2として、基板の減衰状態を比較するため、上記試験品1〜6を使用し、打撃試験を行った。試験方法は、基板の中央部を固定した状態で、その基板のスリットのほぼ中央部を鉄製の振り子により打撃し、打撃直後の初期波形と0.2s経過した時の波形を一度に計測し、10Log10A/Cの対数減衰能値を算出して比較した。その結果、減衰率を指数で表すと、試験品1を1.25とした場合、試験品2は1.2、試験品3は1.5、試験品4は10、試験品5は1.0、試験品6は1.1となり、実施例1のせん断歪み量とほぼ比例する結果であり、同じ直径と厚みの試験品で比較した場合、本発明のものが減衰率が高く、騒音防止効果が高くなる傾向があることがわかった。
As Example 2, in order to compare the attenuation state of the substrate, the
実施例3として、基板の強度を確認するため、上記試験品1〜6を使用し、基板の強度試験を行った。試験方法は、基板の中央部を固定した状態で、基板の端部に荷重をかけたときの撓み量を測定する方法で行った。その結果、撓み量を指数で表すと、試験品1を1とした場合、試験品2は1、試験品3は0.7、試験品4は0.27、試験品5は1.15、試験品6は1.4となり、同じ直径と厚みの試験品で比較した場合、本発明のものが撓み量が少なく、基板強度が高いことがわかった。
As Example 3, in order to confirm the strength of the substrate, the above-mentioned
実施例4として、上記試験品1〜6を使用し、鋳造アルミニウム材の切断を行って、実際の騒音値の比較、振れの状態および基板の耐久性を確認する試験を行った。試験方法は、縦軸マシニングセンターに試験品を取り付け、回転数は2400min−1、送り速度360mm/min(一刃当たりの送り量0.019mm)、切り込み量30mmで溝入れ切断を行い、切断部分から0.1mの位置に騒音計を設置して切断中の騒音値を測定した。また、基板の振れについては渦電流式変位計を用いて1回転当たりの変位量を測定し比較を行った。さらに、基板の耐久性については、500カット切断するごとに静的な状態での基板の変形状態の確認を行い、3000カット後でその差が現れてきたため、3000カット後の変形量を測定することで比較を行った。その結果を表2に示す。
As Example 4, the above-mentioned
この試験結果より、本発明の回転鋸は騒音値が低く、従来のスリット形状で同じ大きさとした試験品5に比べて優れていることがわかった。また、従来のスリット形状でスリットを大きくしたものは騒音値は同等になるものと思われたが、実際には高い結果となった。これは加圧層を設けず腰入れを行っていないために、基板の振れが大きくなり、その結果騒音値が高くなったものと思われる。なお、直径や厚みの異なる試験品3および4については、参考のために試験を行ったものであり、他の試験品と直接的な比較はできないものである。
From this test result, it was found that the rotary saw of the present invention has a low noise value and is superior to the
本発明は、金属材料、木質系材料などを加工するための回転鋸用基板およびこの基板を用いた回転鋸に利用できるものであって、特に切断中の騒音が問題となる分野に利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a rotary saw substrate for processing a metal material, a wood-based material, and the like and a rotary saw using the substrate, and can be used particularly in a field where noise during cutting becomes a problem.
1 基板
2 スリット
2a 第1スリット
2b 第2スリット
2c 舌片の接触部
3 舌片
4 外周スリット
5 刃台
6 刃底
7 取付穴
8 加圧層(応力付与層)
w スリットの振り幅
p スリットの中心軸
o スリットの中心部
r 半径線
DESCRIPTION OF
w Slit swing width p Slit center axis o Slit center r Radius
Claims (4)
前記基板の基板半径中心部には、周方向に連続的または断続的に応力付与層が形成され、
前記スリットは、第1スリットと第2スリットとを組み合わせたものが、前記基板の前記応力付与層より外周側に設けられており、
前記第1スリットおよび前記第2スリットは、前記基板の外周側から内周側に向けて振り幅が切溝間隔より長いジグザグ状の切溝により形成されるとともに、前記ジグザグ状の切溝により形成された細長い舌片を有し、
前記第2スリットは、前記第1スリットの内周側に設けられるとともに、前記第1スリットの最内周側の舌片に前記第2スリットの最外周側の切溝が形成され、前記第1スリットおよび第2スリットには樹脂が充填されてなることを特徴とする回転鋸用基板。 A rotary saw substrate having a diameter of 200 mm or more in which a plurality of slits are provided in a disk-shaped substrate,
In the central portion of the substrate radius of the substrate, a stress applying layer is formed continuously or intermittently in the circumferential direction,
The slit is a combination of the first slit and the second slit provided on the outer peripheral side of the stress applying layer of the substrate,
The first slit and the second slit are formed by a zigzag cut groove whose swing width is longer than a cut groove interval from the outer peripheral side to the inner peripheral side of the substrate, and is formed by the zigzag cut groove. An elongated tongue piece,
The second slit is provided on the inner peripheral side of the first slit, and a kerf on the outermost peripheral side of the second slit is formed on a tongue piece on the innermost peripheral side of the first slit. A substrate for a rotary saw, wherein the slit and the second slit are filled with resin.
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