JP2009285736A - 切削バイト - Google Patents

Abstract

【課題】 被切削体への応力集中を抑制するとともに、被切削体の切削精度を向上させ、かつ、切削時間の低減が実現できる切削バイトを作製する。併せて、被切削体の切削にかかるオペレータの負担軽減を図る。
【解決手段】 金属製の基材表面にダイヤモンド砥粒、ＣＢＮ（立方晶窒化硼素）砥粒等の超砥粒を被覆した切削部を有する切削バイトで、被切削体と接触する切削部の形状が所定角度の傾斜勾配を有している円錐台形状である切削バイトとした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、印刷機械などの生産機械のローラを切削する際に用いる切削バイトに関するものである。

一般に、印刷機械に用いるローラの切削は、図６に示すような外丸削りバイトを用いて被切削体であるローラを所定の形状に加工することが行われている。

一般に、ローラを切削する外丸削りバイト（９）は、ローラ切削時において、被切削体との切削抵抗を小さく設定することが可能であることから、切削に費やす加工時間を速く設定した場合においても、ローラ加工面へのむしれの発生がない、良好な仕上精度を得ることが可能である。また、外丸削りバイト（９）は、切削時においてバイトにかかる負荷も小さいことから、バイトの摩滅損耗もわずかで延命使用が可能であり、ローラ切削にかかるコストの低廉化が図れていた（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上述したような従来の切削バイト（外丸削りバイト；９）にあっては、ローラの円周切削には好適であるが、パターンローラ（５）のような凹凸模様を局所的に配置しているローラの切削には不向きであり、加工に多大な時間を費やす。また、パターンローラ（５）の切削箇所を観察すると、わずかに切削屑が残留することや、むしれが発生するなど、満足のいく仕上り精度を得ることができない。また、前述の不具合は、ゴムや樹脂を基材とするパターンローラ（５）には顕著に現出する。これらのことから、外丸削りバイト（９）は、特にパターンローラ（５）の切削には用いられることはない。

上述の問題点を解消する方策として、被切削体であるローラに所定の模様を三次元的に彫刻する切削バイトとして、図４に示すような円錐型切削バイト（３）や図５に示すような円筒型切削バイト（４）を用いることがある（例えば、非特許文献１参照）。

実開平２−４７１０７号公報 「高芝ギムネ製作所 ロータリーダイヤモンドヤスリカタログ」有限会社高芝ギムネ製作所 ２００８年

上述した先行技術である非特許文献１に記載されている切削バイトを用いた場合、パターンローラ（５）の平坦部は円筒型切削バイト（４）を用いて切削し、また、パターンローラ（５）の模様である凹凸部近傍は円錐型切削バイト（３）を用いて切削することで所望する凹凸模様の切削が可能となることから、凹凸模様を局所的に配置しているパターンローラ（５）の切削には有用である。

しかしながら、被切削体であるパターンローラ（５）のエッジ部において、非特許文献１の技術である円錐型切削バイト（３）を用いた場合、円錐型切削バイト（３）の先端からの応力がパターンローラ（５）の随所に集中し、エッジ部（ｂ−ｂ’領域）を詳細に観察するとローラの切削表面がわずかに凹凸形状になっている。パターンローラ（５）の切削表面が凹凸形状の場合、この箇所にインキに混在する油成分であるワニスやインキそのものが浸透することになり、これによりパターンローラ（５）の変形を誘発することから、満足するインキ転移が実現できない場合がある。特に近年、インキに様々な機能性成分を付与している場合が多く、インキ転移は印刷製品の品質にとって極めて重要なものとなっているが、非特許文献１の技術にて作製したパターンローラ（５）を使用して印刷を実施すると、時間の経過とともにパターンローラ（５）の凹凸境界の狭隘部にインキが多々残留することがあり、その後、残留したインキはカス化し、そのカス化インキが凹版版面に転移付着することで、印刷製品の品質を阻害する場合がある。

また、非特許文献１の技術である円錐型切削バイト（３）は、パターンローラ（５）のエッジ部に切削バイトによる圧力を均等付与しにくいことから、切削後のパターンローラ（５）を観察した場合、時に切削屑が滞留することもあり、高品質なパターンローラ（５）が作製できない。また、円錐型切削バイト（３）を用いて作製したパターンローラ（５）を用いて印刷した場合、滞留する切削屑により、所望する箇所以外にインキが転移する「パターン残り」と称する不具合が発生することもある。これらの対策として、従前技術による切削バイトを用いてパターンローラ（５）を切削加工した後は、手作業による修正作業が必須であることから、オペレータにとって手間のかかる非効率的作業であるとともに、かかるコストの低廉化が図れないでいた。さらに、非特許文献１の技術は、円錐型切削バイト（３）と円筒型切削バイト（４）を併用しなければならないことも勘案すると、これらの技術は汎用することがなく、少なくとも改善の余地がある。

上記のような課題を解決するため、本発明の切削バイトは、切削バイトにおける切削部の形状に着目してなされたものであり、金属製の基材表面にダイヤモンド砥粒、ＣＢＮ（立方晶窒化硼素）砥粒等の超砥粒を被覆した切削部を有する切削バイトで、この切削バイトは、被切削体と接触する切削部の形状が所定角度の傾斜勾配を有している円錐台形状である切削バイトとした。

また、切削バイトは、粒子径が異なる複数の超砥粒を切削部に被覆している切削バイトとした。

また、切削バイトの刃先角度は、２０度乃至１２０度である切削バイトとした。

さらに、切削バイトは、パターンローラの総形削りに用いる切削バイトとした。

本発明の切削バイトは、所望するローラ形状に見合った形状の切削部を有しており、ローラの切削時において、ローラに対する切削バイトからの応力が略均等に分散付与できることから、極めて精度の良い切削加工面が得られ、パターンローラとして良質なローラを作製することが可能となる。また、本発明の切削バイトにて作製したパターンローラは、従前技術では発生が顕著であったローラ切削面の凹凸が抑制できることから、インキ及び油成分であるワニスの浸透を適宜規制でき、ローラの摩滅損耗や偏膨張を抑制することができることから、印刷に使用した際、印刷製品として均質な製品を長期間において連続的かつ安定的に製造することが可能になるという効果を奏する。

また、本発明の切削バイトは、良質なパターンローラを作製することができるとともに、作製されたパターンローラが延命使用できることから、パターンローラの作製頻度が大幅に削減でき、ローラ作製にかかるコストの低廉化が実現できる。また、先行技術のように、複数の切削バイトを使用しなくてもよいことから、作業工数の減縮及び作業時間の削減が図れることから、従前に比して大幅なコストの削減が実現できるという効果を奏する。

さらに、本発明の切削バイトを用いることで、従前実施していたオペレータによるパターンローラにおけるエッジ部の切削屑除去のためのペーパー掛け、パターンローラの頻繁な交換等、それらに付随する作業の手間が少なくて済むことから、従前までオペレータにより行われていた各種調整作業が減少することによる作業の大幅な効率化及び生産機械の不稼働時間が短縮できるといった効果を奏する。

図１乃至図６、図１１及び図１２に基づき、この発明の実施形態を説明する。図１は本発明の切削バイトを示す概略図であり、図２及び図３は本発明の別形態の切削バイトを示す概略図である。また、図４乃至図６は一般的な切削バイトの一例を示す概略図である。さらに、図１１は本発明の切削バイトの一部を拡大した概略図であり、図１２は一般的なパターンローラの一例を夫々示す概略図である。

図１２に示すように、例えば、凹版印刷機におけるパターンローラ（５）は、軸芯（７）の表層にゴム材及び／又は樹脂材を巻き付けたローラ態様であり、図示しない凹版版面の絵柄模様に対応した箇所は凸部（１０）として形成しており、インキ転移を必要としない箇所は凹部として形成している。この凹部を切削する手段として、一般的には図６に示すような切削バイトを用い、フライス盤等の工作機械に取り付け、所望する模様の切削を行う。ここで、切削バイトは、上すくい角及び前逃げ角を有している外丸削りバイト（９）である。

近年、余剰インキの転移が印刷製品の品質劣化をもたらしていることや、インキコストの低減化を図る観点から、パターンローラ（５）の凸部形状（１０）が繊細となっており、凹凸部間が狭隘となることから、ローラの切削に用いる切削バイトを従前の外丸削りバイト（９）から金属製基材にダイヤモンド砥粒、ＣＢＮ（立方晶窒化硼素砥粒）などの超砥粒（２）を被覆した切削部を有する切削バイトを用いる場合もある。この切削バイトとしては、図４に示すように先端の切削部が円錐形状である円錐型切削バイト（３）を用いる場合がある。なお、図４（ａ）は、円錐型切削バイト（３）を側面から観察した概観図であり、図４（ｂ）はその斜視図である。さらに、図５に示すように先端の切削部が円筒形状である円筒型切削バイト（４）を用いる場合がある。なお、図５（ａ）は、円筒型切削バイト（４）を側面から観察した概観図であり、図５（ｂ）はその斜視図である。

次に、本発明の切削バイトの態様を詳説する。図１に示すように、本発明の切削バイトである円錐台型切削バイト（１）は、金属製基材にダイヤモンド砥粒、ＣＢＮ（立方晶窒化硼素砥粒）などの超砥粒（２）を被覆した切削部を有する切削バイトであり、切削部の形状を円錐台形状とした態様である。この円錐台の円錐台勾配角度（α）及び刃先角度（α’）は、任意に設計することが可能である。また、切削バイトの非切削部には、ＮＣ彫刻機に取り付けるための図示しない取り付け代を有している。なお、図１（ａ）は、円錐台型切削バイト（１）を側面から観察した概観図であり、図１（ｂ）は、その斜視図である。また、図２には、切削部の円錐台形状を鈍角化した態様の概略図を示している。例えば、円錐台の円錐台勾配角度（β）を低角度に設計し、刃先角度（β’）を高角度に設計することが可能である。なお、図２（ａ）は、別形態の円錐台型切削バイト（１）を側面から観察した概観図であり、図２（ｂ）は、その斜視図である。ここで、円錐台形状の態様としては、円錐台勾配角度として、３０°乃至８０°、また、刃先角度として、２０°乃至１２０°の範囲で任意選択することが可能である。

また、図３に示すように、切削部の円錐台形状の頂上部に円筒形状の切削部を付設した態様（以下「円錐台・円筒型切削バイト（１１）」という）とする場合もある。なお、図３（ａ）は、円錐台・円筒型切削バイト（１１）を側面から観察した概観図であり、図３（ｂ）は、その斜視図である。

さらに、図１１は、本発明の円錐台型切削バイト（１）の切削部における一部を拡大した図であるが、切削バイトの金属製基材（８）の表層に超砥粒（２）が付着している態様を模式したものである。ここで、超砥粒（２）は、粒度の異なる超砥粒（２、２’、２’’）を用いている。超砥粒（２）の粒子径は、１０μｍ乃至５００μｍの範囲で多々存在する。なお、切削バイトの金属製基材（８）の表層への超砥粒（２）の被覆は、電着又はＣＶＤ（化学的蒸着）によってなされる。

本発明における実施の例示について詳説する。図１に示すように本発明の切削バイト（１）は、金属製基材（８）の先端に位置する切削部に超砥粒（２、２’、２’’）を被覆した切削バイト（１）であり、切削部の形状が円錐台となっている円錐台型切削バイト（１）である。この円錐台型切削バイト（１）は、全長が２００ｍｍ、基材の円周径がφ５ｍｍ、円錐台頂上部の円周径φ３ｍｍであり、刃先角度を５０°に設計したものである。この円錐台型切削バイト（１）を図示しないＮＣ彫刻機（例えば、フライス盤；サカザキ精工社製ＶＮＣ９０、ＮＣ装置；ＦＡＮＵＣ社製Ｓｅｒｉｅｓ−Ｏｉ）に設置し、回転速度２，５００ｒｐｍとし、図１２に示すＮＢＲ（ニトリルゴム）製パターンローラ（５）を固定台に取り付け、凹凸部である絵柄模様を彫刻したところ、表面精度０．０１ｍｍ以内を満足する切削が実現できた。また、ローラ表面を観察したところ、くぼみ、むしれといった不具合も発生しておらず、至って良質であった。

また、図１１に示すように本発明の切削バイト（１）は、基材（８）に異なる粒子径の超砥粒（２、２’、２’’）を電着により被覆しており、切削屑を砥粒間に誘引して排出できることから、パターンローラ（５）への切削屑の残留が抑制できる。このことが、切削障害の回避につながり、パターンローラの切削精度０.０１ｍｍ以内の実現に寄与している。

また、パターンローラ（５）の凸部の形状によって、図２に示すような刃先角度を鈍角化させた円錐台型切削バイト（１）として、全長が２００ｍｍ、基材の円周径がφ５ｍｍ、円錐台頂上部の円周径φ４ｍｍ、刃先角度を７０°に設計したものを用いた場合も同条件において確認したが、同様に良質なパターンローラを作製することが可能であった。なお、刃先角度については、２０°以下に設定した場合、被切削体であるパターンローラ（５）の凹凸境界の狭隘部にインキが滞留することから有用ではなく、また、刃先角度を１２０°以上に設定した場合、凸部に転移したインキが凹部へ流れ込みやすくなることから有用ではないことを我々は経験的に承知している。

また、パターンローラ（５）の凸部の形状によって、図３に示すような円錐台型切削部の頂上に円筒型の切削部を付設した切削バイトである円錐台・円筒型切削バイト（１１）を用いた場合も同条件において確認したが、同様に良質なパターンローラを作製することが可能であった。

比較例

平面切削に図５に示すような円筒型切削バイト（４）を用い、エッジ切削に図４に示すような円錐型切削バイト（３）を用いて作製したパターンローラと、本発明の切削バイトである円錐台型切削バイト（１）を用いて作製したパターンローラとについて、特にパターンローラのエッジ部における表面粗さについて、非接触式レーザ変位計（例えば、キーエンス社製ＬＫ−Ｇ４０５）を用いて比較した。ここで、切削結果より推量される被切削体の断面形状例を示す模式図として、図７には従前の切削バイトである円錐型切削バイト（３）を用いた場合の切削断面の凹凸を示す模式図を示しており、図８には本発明の切削バイトである円錐台型切削バイト（１）を用いた場合の切削断面の凹凸を示す模式図を示している。

従前の切削バイトである円錐型切削バイト（３）を用いた場合のパターンローラのエッジ部（ａ−ａ’）領域における偏差を調査した結果、加工精度は０.０２ｍｍ乃至０.０３ｍｍであり、一方、本発明の切削バイトである円錐台型切削バイト（１）を用いた場合のパターンローラのエッジ部（ｂ−ｂ’）領域における偏差を調査した結果、加工精度は、０.０１ｍｍ以内であった。なお、加工精度を説明する模式図として、図９には従前の切削バイトを用いた場合の偏差（６）の値を示しており、図１０には本発明の切削バイトを用いた場合の偏差（６’）の値を示している。

偏差（６、６’）が異なることについて推量すると、パターンローラのエッジ部の切削に円錐型切削バイト（３）を用いた場合は、パターンローラとの接触時に切削バイト先端から少なからず応力を伝播させることになり、パターンローラの各箇所に部分応力が残留する。特に、ゴム材を対象とした場合は、一時的に窪んだゴム材がエントロピー増大の法則により回復し、ここにローラ基材の永久伸びが発生することになり、ゴム材がわずかに変形する。その状態のパターンローラを切削することから、時に過剰に切削される箇所や、切削が不十分な箇所が発現することになり、加工精度を悪化させる。そのため、パターンローラのエッジ部における凹凸状態が顕著となる。

一方で、本発明の切削バイト（１）は、パターンローラのエッジ形状に見合った切削部形状（円錐台形状）としていることから、パターンローラのエッジ部との接触において、点接触でなく面接触することになり、切削バイト（１）から受ける応力が略均一分散し、パターンローラの変形が発現しにくく、加工精度０．０１ｍｍ以内を実現することが可能となる。

上述した実施例において作製したパターンローラを用いて印刷を実施した結果、印刷不具合がなく、かつ、良質の製品を連続的に印刷することが可能であった。また、洗浄後のパターンローラを観察すると、ローラ内部へのインキの入り込み、ローラ部材の劣化は極微であった。その後、枚葉紙で約２００万枚印刷した後もパターンローラは目立って劣化しているものではなく、更なる印刷を実施することが可能であった。

また、被切削体をＮＢＲ（ニトリルゴム）製のパターンローラではなく、ＰＶＣ（塩化ビニル）製のパターンローラとした場合も実施したが、同様の手順において実施できているので、ここではその実施例を省略することにする。

上述した実施例は、あくまで例示の一例に過ぎず、特許請求の範囲に記載されている範囲において、あらゆる実施の形態が存在することは言うまでもない。なお、実施例では、凹版印刷機械に用いるパターンローラとしたが、当然、オフセット印刷機やその他の生産機械に使用されるパターンローラの総形削りに用いる場合も容易に推量できる。

本発明の切削バイトを示す概略図である。 本発明の別形態の切削バイトを示す概略図である。 本発明の別形態の切削バイトを示す概略図である。 一般的な切削バイトの一例を示す概略図である。 一般的な切削バイトの一例を示す概略図である。 一般的な切削バイトの一例を示す概略図である。 本発明の切削バイトを用いて切削した場合における被切削体の断面形状例を示す模式図である。 一般的な切削バイトを用いて切削した場合における被切削体の断面形状例を示す模式図である。 ａ−ａ’領域における偏差の一例を示す模式図である。 ｂ−ｂ’領域における偏差の一例を示す模式図である。 本発明の切削バイトの一部を拡大した概略図である。 一般的なパターンローラの一例を示す概略図である。

符号の説明

１ 本発明の切削バイト（円錐台型切削バイト）
２ 超砥粒
２’ 超砥粒
２’’ 超砥粒
３ 円錐型切削バイト
４ 円筒型切削バイト
５ パターンローラ
６ 偏差
６’ 偏差
７ 軸芯
８ 基材
９ 外丸削りバイト
１０ パターンローラ凸部
１１ 円錐台・円筒型切削バイト
α 円錐台勾配角度
α’ 刃先角度
β 円錐台勾配角度
β’ 刃先角度
ａ−ａ’ エッジ部
ｂ−ｂ’ エッジ部

Claims (4)

1. 金属製の基材表面にダイヤモンド砥粒、ＣＢＮ（立方晶窒化硼素）砥粒等の超砥粒を被覆した切削部を有する切削バイトにおいて、前記切削バイトは、被切削体と接触する切削部の形状が所定角度の傾斜勾配を有している円錐台形状であることを特徴とする切削バイト。
2. 前記切削バイトは、粒子径が異なる複数の超砥粒を切削部に被覆していることを特徴とする前記請求項１記載の切削バイト。
3. 前記切削バイトの刃先角度は、２０度乃至１２０度であることを特徴とする請求項１及び請求項２記載の切削バイト。
4. 前記切削バイトは、パターンローラの総形削りに用いることを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の切削バイト。

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