JP2008030173A

JP2008030173A - 帯鋸刃

Info

Publication number: JP2008030173A
Application number: JP2006208065A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Ishida; 義昭石田; Hironobu Hashizume; 博信橋爪
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp; Nachi Tool Engineering Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp; Nachi Tool Engineering Corp
Priority date: 2006-07-31
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2008-02-14

Abstract

【課題】帯鋸刃を帯鋸盤のホイール径にならった約50°〜90°の曲率でのねじり曲がりによる繰り返し曲げ応力及びてホイールからインサート部の帯鋸にかかる繰り返しねじり曲がり応力が集中する刃部の各刃溝に繰り返し疲労によるミクロラックの発生を抑制し、刃底からの亀裂を誘引し早期破断することを防止し、帯鋸刃胴部の繰り返し曲げ疲労時の帯鋸刃の寿命を延ばした帯鋸刃を提供。
【解決手段】胴部１の片縁を背部２とした場合、他方の一側縁に連続して形成された多数の切れ刃３ａ、３ｂ、３ｃを有し、各切れ刃３ａ、３ｂ、３ｃの刃溝部４の両コーナエッジ４ａ、４ｂに幅0.05〜0.15mmの微小Ｒ面取りＲを施した。
【選択図】図２

Description

本発明は、胴部と複数の切れ刃からなる帯鋸刃に関し、特に一般特殊鋼材を含む鋼材、鍛造品、鉄骨、橋梁を含む金属材料又は非金属材料の切断用の帯鋸刃であるバイメタルバンドソーに関する。

従来の帯鋸刃は、切れ刃部は高硬度の高速度工具鋼製又は超硬合金製とし、胴部はばね鋼などを使用し、電子ビーム溶接、レザービーム溶接などにより溶接部で接合したバイメタルバンドソーが主流である。帯鋸刃は両端を溶接などでエンドレスのリング状に形成し、これを帯鋸盤のホイールに巻き廻して被切削材を切断するが、近年切れ刃部の材質の改良、コーティングによる表面改質又は超硬バンドソーの切れ刃により、切れ刃部の寿命は著しく向上した。そこで、刃具寿命形態としては、切れ刃部より本体部破損、即ち胴部破損、に移行してきている。そこで、帯鋸刃胴部の繰り返し曲げ及びねじり曲げ疲労に対しては従来から本体部材質面からの研究が進められ合金元素の広い範囲にわたり実験、刃部高速度鋼と同時熱処理による結晶粒の微細化、非金属介在物、偏析対策など改良鋼の開発、熱処理条件の見直しが進められきた。

帯鋸刃の使われ方から考えると、汎用帯鋸盤の機構上、帯鋸盤のホイール径にならった約50°〜90°の曲率でのねじり曲がりによる繰り返し曲げ応力、及び、ホイールからインサート部の帯鋸にかかる繰り返しねじり曲がり応力が作用し、これら応力は帯鋸刃の切れ刃部の各刃溝に集中する。さらに加えて被切削材の切削時の切れ刃部に切削抵抗が作用し、この切削抵抗の応力がすくい面から各刃溝に集中する。また帯鋸刃胴部折損の起点を観察すると、切れ刃部の各刃溝にミクロラックが発生し、このミクロラックから胴部折損に進展している例が多くみられた。帯鋸刃背部には一般にコーナ面取りが施工されており、これが繰り返し曲げ応力の集中を緩和する効果を上げていると考えられる。帯鋸刃背部のコーナ面取り施工の技術は比較的容易であるが、一方、応力の集中が大きい切れ刃部の各刃溝の刃のコーナ面取りは、例えば特許文献１では、各刃溝の２／３の厚さのポイントから外方側部方向に傾斜面、又は、この傾斜面とさらに各刃溝の２／３の厚さのポイントから内方側部方向の傾斜面の双方、を丸やすり又は研磨機等を用いて設けたものを提案する。
特表平９−５０３１６６号公報特開２００６−８２２１７号公報

しかしながら、特許文献１の外方側部方向、内方側部方向の傾斜面の形成といった、各刃溝の刃のコーナ面取り加工は、その刃溝形状が多種多岐にわたり、その刃溝形状に沿ったコーナ面取り加工技術の困難さから、実際には実施されていない（図２（ａ））。また特許文献２には、帯鋸刃背部に多数の凹凸部又は曲面凹凸部を設けて局所的な摩耗を押さえ、帯鋸刃の寿命を延ばす技術を開示するが、各刃溝の刃のコーナ面取りについては何の記載もない。

本発明の課題は、帯鋸刃を帯鋸盤のホイール径にならった約50°〜90°の曲率でのねじり曲がりによる繰り返し曲げ応力及びてホイールからインサート部の帯鋸にかかる繰り返しねじり曲がり応力が集中する刃部の各刃溝に、繰り返し疲労によるミクロラックの発生を抑制し、刃底からの亀裂を誘引し早期破断することを防止し、帯鋸刃胴部の繰り返し曲げ疲労時の帯鋸刃の寿命を延ばした帯鋸刃を提供することにある。

このため本発明は、胴部と複数の切れ刃からなる帯鋸刃において、各前記切れ刃の刃溝部の両コーナエッジに微小Ｒ面取りを施したことを特徴とする帯鋸刃によって上述の本発明の課題を解決した。

本発明では、胴部と複数の切れ刃からなる帯鋸刃において、各前記切れ刃の刃溝部の両コーナエッジに微小Ｒ面取りを施したので、帯鋸刃を帯鋸盤のホイール径にならった約50°〜90°の曲率でのねじり曲がりによる繰り返し曲げ応力、及び、ホイールからインサート部の帯鋸にかかる繰り返しねじり曲がり応力が集中する刃部の各刃溝に、繰り返し疲労によるミクロラックの発生を抑制し、刃底からの亀裂を誘引し早期破断することを防止し、帯鋸刃胴部の繰り返し曲げ疲労時の帯鋸刃の寿命を延ばした帯鋸刃を提供するものとなった。

好ましくは、前記微小Ｒ面取りは幅が0.05〜0.15mmであることが好ましい。Ｒ面取りは幅が0.05未満を含むものでは所望の効果がないし、幅が0.15mmを越えるものは費用の割に効果が変わらないからである。
さらに好ましくは、前記微小Ｒ面取りは、各前記切れ刃の刃溝部の両コーナエッジに向けて硬質微小砥粒を溶解した流体を高速で照射して形成するようにすることにより、容易にかつ均一に形成することができる。

本発明を実施するための最良の形態を説明する。図１（ａ）は本発明の実施形態の帯鋸刃の要部部分側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った右側面拡大断面図である。図２（ａ）は図１（ｂ）に対応する従来品の帯鋸刃の右側面拡大断面図で、刃溝部の両コーナエッジの面取りがされていないものを示し、（ｂ）は従来品の帯鋸刃の右側面拡大断面図で、刃溝部の両コーナエッジに約45°のテーパ面のＣ面面取りを研削砥石により形成したものを示し、（ｃ）は（ｂ）の帯鋸刃の両コーナエッジに約45°のテーパ面のＣ面面取りをパンチ圧下により形成した後に、各Ｃ面面取りの両端にばりが発生した状態を示す。

図２に示すように、（ａ）の従来品の帯鋸刃の刃溝部の両コーナエッジ７に対して、刃溝形状に沿って連続して機械加工、研削加工、表面処理などの加工技術で図２の（ｂ）に示す様な従来品の帯鋸刃の両コーナエッジに約45°のテーパ面のＣ面取りを施工した。図２（ｂ）の従来品の帯鋸刃のＣ面取りの施工にあたっては研削砥石により刃底Ｒ形状に倣って加工したが、数拾μｍ程度の深さの研削粗さの傷が残存した。また、（ｃ）の従来品の帯鋸刃の刃溝部の両コーナエッジのＣ面取り形状に倣ったパンチを製作し、斜め上45°の角度で圧下してＣ面取りを施工したが、（ｃ）に示すように、従来品の帯鋸刃のＣ面取りの両端にパンチ圧下による“つの”状のばり８が残存した。これらの図２の（ｂ）、（ｃ）に示す従来品の帯鋸刃のＣ面取りはいずれもＲ面取り加工としては課題が残った。

図１に示す本発明を実施するための実施形態の帯鋸刃は、胴部１と複数の切れ刃３ａ、３ｂ、３ｃからなり、特殊ばね鋼製であり長手方向両端が溶接されて無端状に形成される。図１（ａ）でみて、胴部１の片縁を背部２とした場合、他方の一側縁に連続して形成された多数の切れ刃３ａ、３ｂ、３ｃを有し、各切れ刃３ａ、３ｂ、３ｃの刃溝部４の両コーナエッジ４ａ、４ｂに微小Ｒ面取りＲを施した。５は切れ刃部、６はすくい面５をそれぞれ示す。本発明を実施するための実施形態では、図１（ｂ）に示すＲ面取りを形成すべく、刃溝部４の両コーナエッジ４ａ、４ｂだけに硬質微小砥粒を溶解した流体を高速で照射し、刃溝部４の両コーナエッジ４ａ、４ｂに幅0.05〜0.15mm程度の微小Ｒ面取りを施した。硬質微小砥粒を溶解した流体を高速で照射することににより、刃溝部４の両コーナエッジに容易にかつ均一な微小Ｒ面取りを形成することができる。

刃溝部４の両コーナエッジ４ａ、４ｂがシャープエッジ形状から図１（ｂ）に示す微小Ｒ面取り形状になったことにより、また、硬質微小砥粒を溶解した流体を高速で刃底Ｒ部に照射したことにより刃底Ｒ部の表面に圧縮応力が付加され、帯鋸刃の刃溝部４の両コーナエッジ４ａ、４ｂのＲ部の機械的強度、曲げ強度、捻り疲労強度がアップした。刃溝部４の両コーナエッジ４ａ、４ｂの微小Ｒ面取りは幅が0.05〜0.15mmであることが好ましい。微小Ｒ面取りは幅が0.05未満を含むものでは所望の効果がないし、幅が0.15mmを越えるものは費用の割に効果が変わらないからである。

図１に示す、本発明の実施形態の５本の帯鋸刃を、切れ刃３ａ、３ｂ、３ｃに高速度鋼と胴部１用の特殊ばね鋼を溶接してなるバイメタルバンドソーを使用して、板厚が1.07mm、板幅が34mm，切り刃となる刃数が１インチ（25.4mm）当り３山と４山の３／４不等ピッチ刃で、７枚の切れ刃で１組のあさりを施した帯鋸刃を製造し、全切れ刃３ａ、３ｂ、３ｃの刃溝部４の両コーナエッジ４ａ、４ｂに硬質微小砥粒を溶解した流体を高速で照射して、連続する全刃溝部４の両コーナエッジ４ａ、４ｂに幅が0.05〜0.15mmの微小Ｒ面取りを施した。さらに同じ仕様の図２（ａ）に示す従来品の無処理品の５本の帯鋸刃を作成した。これら帯鋸刃を出願人が作成した帯鋸刃空転疲労試験機に装着して無負荷運転で本体部破断が生じる迄、インサート間の間隔 280mm、切削速度 150m/min 、帯鋸盤のホイール径にならった曲率で約90°捻りの条件で、空転による本体部で折れるまで疲労寿命試験を実施した。
各５本でテストした結果、図２（ａ）に示す従来品の無処理品の帯鋸刃は平均 573分で各々刃溝より起点の本体部折れ寿命であった。これに対し、図１に示す、本発明の実施形態の帯鋸刃の刃溝部４の両コーナエッジに幅が0.05〜0.15mmのに微小Ｒ面取り加工を施した帯鋸刃は平均 676分で約18％の空転疲労寿命が向上した。

実施例１と同じく切れ刃３ａ、３ｂ、３ｃに高速度鋼と胴部１用に特殊鋼を溶接してなるバイメタルバンドソーを使用して板厚が1.07mm、板幅が34mm、無端帯鋸長さが 3,150mm、切れ刃となる刃数が１インチ（25.4mm）当り３山から４山の３／４不等ピッチ刃形で５枚の切れ刃で１組のあさりを施した帯鋸刃を６本用意し、その内の３本に、図１に示す切れ刃の全刃溝部４の両コーナエッジ４ａ、４ｂに幅が0.05〜0.15mmの微小Ｒ面取りを施し、残り３本は図２（ａ）に示す従来品の無処理品の帯鋸刃とした。
これらの帯鋸刃を帯鋸盤に装着し、被削材Ｈ形鋼 400× 400×20×13mmを切削速度60m/min で１カット切断時間を、初回で約４分30秒から、終回で約６分30秒で、本体部破損に至るまで切断試験を行なった。結果として図２（ａ）に示す従来品の無処理品帯鋸刃３本の平均寿命が 623カットに対し、図１に示す切れ刃の全刃溝部４の両コーナエッジに微小Ｒ面取りを施行した本発明品の帯鋸刃３本の平均寿命が 768カットで、従来品の帯鋸刃比約23％アップの効果が得られた。尚、従来品の帯鋸刃３本とも刃溝部起点であるのに対し本発明品の微小Ｒ面取り帯鋸刃は刃溝起点が１本、残り２本は背部起点の本体折損寿命で本発明の所期の効果が得られた。

本発明の第１の実施形態の帯鋸刃では、胴部と複数の切れ刃からなる帯鋸刃において、各前記切れ刃の刃溝部の両コーナエッジに微小Ｒ面取りを施したので、帯鋸刃を帯鋸盤のホイール径にならった約50°〜90°の曲率でのねじり曲がりによる繰り返し曲げ応力及びてホイールからインサート部の帯鋸にかかる繰り返しねじり曲がり応力が集中する刃部の各刃溝に繰り返し疲労によるミクロラックの発生を抑制し、刃底からの亀裂を誘引し早期破断することを防止し、胴部の刃溝からのくり返し曲げ疲労寿命を空転試験で18％の向上、切削試験では23％アップの効果が得られ帯鋸刃自体の切削性能を向上させることができ、帯鋸刃胴部の繰り返し曲げ疲労時の帯鋸刃の寿命を延ばした帯鋸刃を提供するものとなった。

（ａ）は本発明の実施形態の帯鋸刃の要部部分側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿った右側面拡大断面図である。は図１（ｂ）に対応する従来品の帯鋸刃の右側面拡大断面図で、刃溝部の両コーナエッジの面取りがされていないものを示し、（ｂ）は従来品の帯鋸刃の右側面拡大断面図で、刃溝部の両コーナエッジに約45°のテーパ面のＣ面面取りを研削砥石により形成したものを示し、（ｃ）は（ｂ）の帯鋸刃の両コーナエッジに約45°のテーパ面のＣ面面取りをパンチ圧下により形成した後に、各Ｃ面面取りの両端にばりが発生した状態を示す。

符号の説明

１：胴部、２：背部、３ａ、３ｂ、３ｃ：切れ刃、４：刃溝部
４ａ、４ｂ：両コーナエッジ、Ｒ：微小Ｒ面取り

Claims

胴部と複数の切れ刃からなる帯鋸刃において、各前記切れ刃の刃溝部の両コーナエッジに微小Ｒ面取りを施したことを特徴とする帯鋸刃。
前記微小Ｒ面取りは幅が0.05〜0.15mmであることを特徴とする請求項１記載の帯鋸刃。
胴部と複数の切れ刃からなる帯鋸刃において、各前記切れ刃の刃溝部の両コーナエッジに微小Ｒ面取りを、各前記切れ刃の刃溝部の両コーナエッジに向けて硬質微小砥粒を溶解した流体を高速で照射して形成するようにしたことを特徴とする帯鋸刃。