JP2008238369A - 切断ブレード - Google Patents

Abstract

【課題】一般砥石のような原料粉末の間に隙間を持つ被削材に切粉が詰まることを防止して、機能を十分に発揮することを可能にした切断ブレードを提供する。
【解決手段】切断ブレード１は、円板状の基板２の外周端にセグメントチップ３を設けたものである。セグメントチップ３の端面３ａは、基板２の回転方向に垂直な方向に対して所定の角度θ１をなすように傾斜し、もう一方の端面３ｂは、基板２の回転方向に垂直な方向に対して角度θ１より大きい角度である角度θ２をなすように傾斜している。その結果、隣接するセグメントチップ３の間隔を、切粉を吸い込む側で狭く、切粉を吐き出す側で広くすることができる。そのため、切粉を吸い込む側よりも切粉を吐き出す側が負圧となり、切粉の排出が効率的に行われる。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般砥石のように原料粉末が隙間を持って集合した構造を持つ被削材の切断等に使用される切断ブレードに関する。

一般砥石は、原料粉末が隙間を持って集合した構造を有している。この一般砥石は、寸法を揃えるために、その両端が切断ブレードを用いて切断される。

一般砥石の構造の一例を図３に示す。この一般砥石５１は、図３（ａ）に示す形状であって、図３（ｂ）の一部詳細図に示すように、原料粉末５２が隙間５３を持って集合した構造となっている。一般砥石５１は、原料粉末５２間の隙間５３によって切断性能と切粉の排出性を向上させる機能性を有するものであり、高性能を保つためには、原料粉末５２間の隙間５３を高精度に維持することが必要となっている。

一般砥石の切断に使用されている従来の切断ブレードの構造を図４に示す。図４（ａ）は正面図であり、同図（ｂ）は側面図、同図（ｃ）はその部分拡大図である。
切断ブレード６１は、円板状の基板６２の外周端にセグメントチップ６３を設けたものであり、セグメントチップ６３はダイヤモンド等の砥粒を結合材で結合して形成されている。基板６２の外周側には所定の間隔を置いてスリット６４が形成され、基板６２の中心部には、回転軸取付用の穴６５が設けられている。セグメントチップ６３の端面６３ａは、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、基板２の回転方向に対して垂直となっている。

一般砥石を被削材とする加工においては、被削材の両端を切断ブレードで切断して所望の長さに設定する。図５（ａ）に示すように、被削材５１の切断面５４を挟んで、外側の捨てる部分５５と内側の使用する部分５６に分かれるが、被削材５１は、図５（ｂ）に示すように、切断面５４に対して直角に無数の穴５７が貫通した構造を有しているため、切断ブレード６１の回転による風圧のため、切断によって発生する切粉５８が被削材の穴５７に入り込み、穴５７の壁５９に詰まる。外側の部分は使用されずに捨てられるため、切粉５８が穴５７の壁５９に詰まっても問題は無いが、内側の部分は使用される部分であり、切粉５８が詰まると原料粉末５２間の隙間５３の特性が失われる。従って、切粉５８を丹念に除去することが必要となる。
ダイヤモンドカッタについて、セグメントチップを傾斜させて取り付けた例が、特許文献１に記載されている。

実開昭５０−１３７６９１号公報

しかし、特許文献１に記載された構造のものでは、一般砥石を被削材とする加工に用いたときに、一方の側に重点的に切粉を排出する機能は十分であるとはいえない。
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、一般砥石のような原料粉末の間に隙間を持つ被削材に切粉が詰まることを防止して、機能を十分に発揮することを可能にした切断ブレードを提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明は、円板状基板の外周端にセグメントチップが複数設けられた切断ブレードにおいて、複数のセグメントチップが互いに向かい合う側のセグメントチップの端面が基板の回転方向に垂直な方向に対して所定の角度をなして傾斜し、その傾斜角度が２つの端面について互いに異なっていることを特徴とする。

セグメントチップの端面が基板の回転方向に垂直な方向に対して所定の角度をなして傾斜し、さらに、傾斜角度が２つの端面について互いに異なっていることにより、隣接するセグメントチップの間隔を、切粉を吸い込む側で狭く、切粉を吐き出す側で広くすることができる。そのため、切粉を吸い込む側よりも切粉を吐き出す側が負圧となり、切粉を排出しやすくなる。その結果、被削材を切断する際に、切断によって不要となる側に切粉を吸い出すことができ、使用される側に切粉が詰ることを防止でき、原料粉末の間に隙間を持つ構造の被削材の性能を良好に維持することが可能となる。

傾斜角度のうち大きい方の角度は２０度以上５０度以下とすることが好ましい。この角度が２０度未満であると、被削材の内側から切粉を吸い出す効果が少なくなり、切粉が流れ込み詰まることとなって好ましくなく、５０度を超えるとセグメント先端部が鋭利に薄くなりすぎ強度が低下して欠損しやすくなって好ましくない。

また、本発明は、円板状基板の外周端にセグメントチップが複数設けられた切断ブレードにおいて、複数のセグメントチップが互いに向かい合う側のセグメントチップの端面が基板の回転方向に垂直な方向に対して所定の角度をなして傾斜し、傾斜面の一方の端部が基板の回転方向に垂直となるように曲面が設けられていることを特徴とする。

セグメントチップの端面が基板の回転方向に垂直な方向に対して所定の角度をなして傾斜し、さらに、傾斜面の一方の端部が基板の回転方向に垂直となるように曲面が設けられていることにより、切粉を吐き出す側では切粉は基板に対して垂直な方向に吐き出されるようになり、切粉を吐き出す際のストレスを低減することができる。そのため、被削材を切断する際に、切断によって不要となる側に切粉を吸い出すことができ、使用される側に切粉が詰ることを防止でき、原料粉末の間に隙間を持つ構造の被削材の性能を良好に維持することが可能となる。
傾斜面の所定の角度は、２０度以上５０度以下とすることが好ましい。この角度が２０度未満であると、被削材の内側から切粉を吸い出す効果が少なくなり、切粉が流れ込み詰まることとなって好ましくなく、５０度を超えるとセグメント先端部が鋭利に薄くなりすぎ強度が低下して欠損しやすくなって好ましくない。

本発明は、前記基板の外周側に設けられたスリットが、基板の回転方向に対して傾斜して形成されていることを特徴とする。
スリットを基板の回転方向に対して傾斜して形成することにより、切断後に使用される側に切粉が詰ることを防止する効果を高めることができる。

本発明は、前記セグメントチップに接しないように基板に貫通孔が設けられ、貫通孔の中心軸が基板の回転方向に対して傾斜していることを特徴とする。
切粉の吸出し効果を向上するためには、スリットの数を増やすことによっても可能であるが、そうするとセグメントチップの長さを短くせざるを得ず、基板とセグメントチップとの接着面積が小さくなり、セグメントチップの接着強度が弱くなる。しかし、この貫通孔を設けることにより、セグメントチップの接着強度を弱めることなく切粉の吸出し効果を高めることができる。

本発明においては、前記セグメントチップは、中央層と、前記中央層の両側面に形成された側面層とからなり、中央層は先端面が平坦面であり、側面層はテーパ面を有することを特徴とする。
中央層の先端面が平坦面であることにより、被削材の切断能率を高めることができ、側面層がテーパ面を有することにより、切断面の仕上げ加工を効率よく行うことができる。

本発明においては、前記中央層は、粒径が５０μｍ以上５００μｍ以下の粗粒を用いて形成され、前記側面層は、粒径が４０μｍ以上４００μｍ以下の細粒を用いて形成されていることを特徴とする。
中央層を粒径の大きい粗粒を用いて形成することにより、切断能率を上げるとともに、側面層を粒径の小さい細粒を用いて形成することにより、仕上げ面粗さの向上を実現することができる。なお、粗粒と細粒の粒径範囲は互いに重複する部分があるが、ここでは、この粒径の範囲内において、側面層で使用する砥粒の粒径を中央層で使用する砥粒の粒径より小さくする意味であり、具体的にどの粒径の砥粒を用いるかは、切断能率を重視するか、仕上げ面粗さを重視するか、あるいは両者のバランスを重視するかによって選択することができる。

本発明によると、一般砥石のような原料粉末の間に隙間を持つ被削材に切粉が詰ることを防止することができ、切断後の機能を十分に発揮することを可能にした切断ブレードを実現することができる。

以下に、本発明をその実施形態に基づいて説明する。
図１に、本発明の実施形態に係る切断ブレードの構成を示す。図１（ａ）は正面図であり、同図（ｂ）はセグメントチップの側面拡大図、同図（ｃ）はその機能を示す図である。なお、図１（ａ）においては、切断ブレードの概観のみを示しており、詳細は他の図に基づいて説明する。
切断ブレード１は、円板状の基板２の外周端にセグメントチップ３を複数設けたものであり、セグメントチップ３はダイヤモンド等の砥粒を結合材で結合して形成されている。基板２の外周側には所定の間隔を置いてスリット４が形成され、基板２の中心部には、回転軸取付用の穴５が設けられている。

セグメントチップ３は、基板２の円周方向に隣接するように設けられており、セグメントチップ３の端面３ａは、図１（ｂ）に示すように、基板２の回転方向に垂直な方向に対して所定の角度θ１をなすように傾斜し、もう一方の端面３ｂは、基板２の回転方向に垂直な方向に対して角度θ１より大きい角度である角度θ２をなすように傾斜している。
このような切断ブレード１を用いて被削材を切断する際に、図１（ｃ）に示すように、セグメントチップ３の右側を使用する部分とし、左側を捨てる部分とすると、隣接するセグメントチップ３の間隔を、切粉を吸い込む側で狭く、切粉を吐き出す側で広くすることができる。その結果、切粉を吸い込む側よりも切粉を吐き出す側が負圧となり、切断によって生じる切粉は、矢印で示すように、使用する部分から捨てる部分の側へ効率良く排出される。

図１（ｄ）は、他の実施例を示しており、図１（ｅ）はその部分拡大図である。セグメントチップ３の端面３ｃが基板２の回転方向に垂直な方向に対して所定の角度θをなして傾斜し、傾斜面をなす端面３ｃの一方の端部３ｄが基板２の回転方向に垂直となるように、曲率Ｒの曲面が設けられている。その結果、切粉を吐き出す側では切粉は、矢印で示すように、基板２に対して垂直な方向に吐き出されるようになり、切粉を吐き出す際のストレスを低減することができる。この例は、複数の管状被削材を束ねたような構造の被削材を切断対象とする場合に大きな効果が得られる。

なお、図１（ｂ）に示す構成と、図１（ｄ）に示す構成を併せ持つ構成、すなわち、隣接するセグメントチップ３の間隔を、切粉を吸い込む側で狭く、切粉を吐き出す側で広くしつつ、傾斜面をなす端面３ｃの一方の端部３ｄが基板２の回転方向に垂直となるように曲率Ｒの曲面が設けられた構成としてもよい。

図２（ａ）、（ｂ）は、基板に設けられるスリットと貫通孔の配置を示しており、図２（ａ）は基板表面側から見た図であり、（ｂ）は（ａ）のセグメント上方から見た図である。
スリット４は、切粉の排出効果を高めるために設けられているものであるが、このスリット４の切り口を、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、基板２の回転方向に対して傾斜させることもできる。図２においては、基板２の回転方向に垂直な方向に対するスリット４の傾斜角をθｓとしている。

また、セグメントチップ３に接することのないように、基板２に貫通孔６が設けられており、貫通孔６の中心軸を、基板２の回転方向に対して傾斜させている。図２においては、基板２の回転方向に垂直な方向に対する貫通孔６の中心軸の傾斜角をθｈとしている。スリット４の数を増やせば切粉の吸出し効果が向上するが、そうするとセグメントチップ３の長さを短くせざるを得ず、基板２とセグメントチップ３との接着面積が小さくなり、セグメントチップ３の接着強度が弱くなる。しかし、貫通孔６を設けることにより、セグメントチップ３の接着強度を弱めることなく切粉の吸出し効果を高めることができる。

図２（ｃ）に、セグメントチップ３の長手方向に対して垂直に切断したときの断面形状を、セグメントチップ３の先端部、すなわち被削材と最初に接触する側を下側にして示す。セグメントチップ３は、中央層３ｅと、中央層３ｅの両側面に形成された側面層３ｆとからなり、中央層３ｅは研削に最初に作用する先端面３ｇが平坦面であり、粒径が５０μｍ以上５００μｍ以下（＃３５〜＃２７０）の粗粒を用いて形成されている。また、側面層３ｆは、テーパ面３ｈを有し、粒径が４０μｍ以上４００μｍ以下（＃４０〜＃３２５）の細粒を用いて形成されている。研削時には、中央層３ｅの先端面３ｇが被削材を切断し、側面層３ｆのテーパ面３ｈが被削材の切断面の仕上げを行う。中央層３ｅを粗粒を用いて形成しているのは、切れ味を重視し、加工能率を上げるためであり、側面層３ｆを細粒を用いて形成しているのは、仕上げ面粗さを向上させるためである。

以下に、試験例を示す。
以下に示す切断ブレードを作成し、切断試験を行った。
寸法 ３０５Ｄ×４７Ｌ×５．０Ｔ×７Ｘ×４．０Ｅ×１９Ｎ
被削材 ビトリファイド系一般砥石
被削材寸法 外形φ３×内径φ２．５×長さ２００ｍｍ（２０本を束ねて切断）

切断条件を以下に示す。
切断試験機 門型電動切断機
切断ブレード周速 ２０００ｍ／ｍｉｎ
送り速度 ２ｍ／ｍｉｎ
切込量 １パスでの切り落し

仕様がＳＤ４０／８０のメタルボンドの切断ブレードで切断し、切断後の被削材の内側の部分に残留した切粉の重量を表１、表２、表３に示す。表１は、図１（ｂ）におけるθ１とθ２が等しい従来のものについての試験結果であり、表２は、θ２をθ１より大きくしたもの（発明品１）についての試験結果である。また、表３は、図１（ｄ）に示すように、傾斜面の一端が回転方向に垂直となるように曲面が設けられたもの（発明品２）についての試験結果である。

以上の結果からわかるように、発明品１、発明品２はいずれも従来品に比べて、切断加工後における残留切粉重量が減少している。発明品１については、切粉を吐き出す側での負圧の発生によるものであり、発明品２については、切粉を吐き出す際のストレスの低減によるものである。
次に、基板の外周側に設けられたスリットが回転方向に対して傾斜して形成されていることによる効果を、表４に示す。

また、基板に貫通孔を設け、貫通孔の中心軸を基板の回転方向に対して傾斜させたことによる効果を、表５に示す。

いずれの場合も、図１（ｂ）におけるθ２をθ１より大きくしたことに加えて、スリットを回転方向に対して傾斜して形成すること、あるいは貫通孔の中心軸を基板の回転方向に対して傾斜させて形成することによって、残留切粉重量が減少している。

次に、切断ブレードの粒径を変えたときの、切断加工後の被削材の表面のチッピング量を表６に示す。

以上の結果からわかるように、中央層の粒径より側面層の粒径を小さくすることにより、チッピング量を低減することができる。

本発明は、一般砥石のような原料粉末の間に隙間を持つ被削材に切粉が詰まることを防止して、機能を十分に発揮することを可能にした切断ブレードとして利用することができる。

本発明の実施形態に係る切断ブレードの構造を示す図である。 切断ブレードの詳細を示す図である。 多孔質被削材の構造の一例を示す図である。 多孔質被削材の切断に使用されている従来の切断ブレードの構造を示す図である。 切断の様子を示す図である。

符号の説明

１ 切断ブレード
２ 基板
３ セグメントチップ
３ａ 端面
３ｂ 端面
３ｃ 端面
３ｄ 端部
３ｅ 中央層
３ｆ 側面層
３ｇ 先端面
３ｈ テーパ面
４ スリット
５ 穴
６ 貫通孔

Claims (8)

1. 円板状基板の外周端にセグメントチップが複数設けられた切断ブレードにおいて、複数のセグメントチップが互いに向かい合う側のセグメントチップの端面が基板の回転方向に垂直な方向に対して所定の角度をなして傾斜し、その傾斜角度が２つの端面について互いに異なっていることを特徴とする切断ブレード。
2. 円板状基板の外周端にセグメントチップが複数設けられた切断ブレードにおいて、複数のセグメントチップが互いに向かい合う側のセグメントチップの端面が基板の回転方向に垂直な方向に対して所定の角度をなして傾斜し、傾斜面の一方の端部が基板の回転方向に垂直となるように曲面が設けられていることを特徴とする切断ブレード。
3. 前記傾斜角度のうち大きい方の角度が２０度以上５０度以下であることを特徴とする請求項１記載の切断ブレード。
4. 前記所定の角度が２０度以上５０度以下であることを特徴とする請求項２記載の切断ブレード。
5. 前記基板の外周側に設けられたスリットが、基板の回転方向に対して傾斜して形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の切断ブレード。
6. 前記セグメントチップに接しないように基板に貫通孔が設けられ、貫通孔の中心軸が基板の回転方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の切断ブレード。
7. 前記セグメントチップは、中央層と、前記中央層の両側面に形成された側面層とからなり、中央層は先端面が平坦面であり、側面層はテーパ面を有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の切断ブレード。
8. 前記中央層は、粒径が５０μｍ以上５００μｍ以下の粗粒を用いて形成され、前記側面層は、粒径が４０μｍ以上４００μｍ以下の細粒を用いて形成されていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の切断ブレード。

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