JP2010046732A - 鋸刃及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】耐チッピング性，耐摩耗性，切削抵抗の低減化に優れた鋸刃を提供する。
【解決手段】鋸刃であって、当該鋸刃における鋸歯のスクイ角をθ，歯角をβ，逃げ角をαとしたとき、スクイ角θは１７°≦θ≦４０°，歯角βは３５°≦β≦５８°，逃げ角αは１５°以上であり、上記スクイ角θと歯角βと逃げ角αの和は９０°で、前記鋸歯のスクイ面５と接する円弧状のチップカーラー部７の半径ｒは鋸歯ピッチ又は当該鋸刃の平均鋸歯ピッチの１０％±４％であり、前記チップカーラー部７の扇角γは８５°±２０°であり、前記チップカーラー部７と当該鋸歯の歯底側から伸びるガレット形成面３との交差部１１から当該鋸歯の歯先までの寸法ｈは、（２ｒ×１．１）±０．２（２ｒ×１．１）である。
【選択図】図１

Description

本発明は鋸刃に係り、さらに詳細には、ワークを切削（切断）加工するときの切削抵抗の低減，耐チッピング性の向上，耐摩耗性の向上を図った鋸刃に関する。

一般的に、鋸刃においてバイメタル鋸刃といえば、刃部と胴部で材質が異なる鋸刃のことを指し、胴部に強靱性バネ鋼を使用し、刃部に超硬合金、サーメット、セラミック、高速度工具鋼などの硬質材料を使用した鋸刃のことであるが、業界で、バイメタル鋸刃と言えば刃部に高速度工具鋼を使用した鋸刃を指す場合がある。

鋸刃において、１個の鋸歯を見ると、当該鋸歯は一般的な切削バイトと同様にスクイ角，逃げ角及び歯先の角度である歯角（スクイ面と逃げ面とのなす角）でもって定義することが可能であり、このスクイ角と逃げ角と歯角の和は９０°である。

鋸刃には様々な種類があり、人が手に持って切削を行う、ハンドハクソーや大工さんが使用する手鋸の様な手持ち工具としての鋸刃の様なものまであるが、ここでは、主に、電動モーターの動力を利用して切削加工を行う鋸盤について述べる。

鋸盤は、鋸刃の形状から、丸鋸盤と帯鋸盤に大別され、用途から木工用と金属用に大別される。丸鋸盤と帯鋸盤それぞれに、木工用と金属用があるので、鋸刃の形状と用途で分類すると４種類となる。丸鋸盤には丸鋸刃が使用され、帯鋸盤には帯鋸刃が使用される。

木工用と金属用に使用される鋸刃の大きな違いは、スクイ角にある。木工用鋸刃はワークが木材であるがゆえに、切れ味を重視した大きなスクイ角が設けられており、一般的に２０°〜３０°程度である。なお、金属用鋸刃のスクイ角については、一般的に０°〜１５°程度である。すなわち、木工用と金属用では、切断するワークの特性が著しく異なるため、使用される鋸刃の歯先形状は、基本的な設計思想が異なる。

次に、丸鋸刃と帯鋸刃の大きな違いを金属用について述べる。

株式会社アマダカッティングのホームページに掲載されている金属切断用の丸鋸刃の代表サイズの刃厚は２．０〜２．７ｍｍまであるが、丸鋸刃のスタンダード品（すなわち、一般的な代表例）と書かれてあるＨＳＳ（ハイス）の丸鋸刃に注目すると、刃厚は２．５ｍｍとなっている。刃厚というのは、切り溝幅に相当する歯先先端部の幅のことなので、丸鋸本体の厚みである鋸厚は一般的に８５％程度であるので２．５×０．８５＝２．１ｍｍ程度である。

また、この丸鋸刃が使用される丸鋸盤は、ＣＭ−４００という丸鋸盤に使用される。この丸鋸盤ＣＭ−４００は、前記同様株式会社アマダカッティングのホームページに掲載されているものである。ＣＭ−４００で切断できるワークの最大径は中実材で直径６０ｍｍ、パイプの場合で直径９０ｍｍと記載されている。つまり、鋸厚２．１ｍｍ程度で直径９０ｍｍ以下のワークを切断するものである。

同じく、株式会社アマダカッティングのホームページに掲載されている金属切断用の鋸刃でベストセラーブレード（すなわち、一般的な代表例）と記載のあるＳＧＬＢという商品の帯厚は、０．９〜１．６ｍｍまで記載されている。帯厚というのは、切り溝幅に相当する寸法のことではなく、前記丸鋸刃における鋸厚に相当するものである。

また、この帯鋸刃が使用される帯鋸盤を、前記同様に株式会社アマダカッティングのホームページで探すと、最も小型の帯鋸盤になるが、ＨＡ−２５０という商品が掲載されている。このＨＡ−２５０に使用する帯鋸刃の帯厚は０．９ｍｍで、切断できるワークの最大径は直径２５０ｍｍとある。

以上について、まとめると、
丸鋸刃：鋸厚２．１ｍｍ、切断ワーク最大直径９０ｍｍ
帯鋸刃：帯厚０．９ｍｍ、切断ワーク最大直径２５０ｍｍ
であり、歯先を支える鋸刃本体の厚みが、丸鋸刃に比べて、帯鋸刃は半分程度であることがわかる。これは、丸鋸刃に較べて、帯鋸刃の場合は、切削抵抗に対する剛性が著しく小さいことと歯先の強度が小さいことを意味する。また、切断するワークの大きさは、帯鋸刃に較べて剛性のある丸鋸刃の方が小さいので、直径９０ｍｍ以下における小径材での切削パフォーマンスは丸鋸盤の方が格段に優れており、よって使用される丸鋸刃も帯鋸刃とは全く違う思想で設計されている。

金属用の丸鋸刃は、鋸厚が大きいために、大きな切削抵抗を支えることができるので、１歯当りの切込みを大きくすることが可能である。その歯先は大きな切込みに耐えられるように７５°前後の大きな歯角を有している。スクイ角も一般的に１０°以下と小さく、中にはネガティブなスクイ角を設けたものもある。すなわち、金属用の丸鋸刃は、歯先の剛性があり、チッピングに強いが、切れ味が悪い。しかし、切れ味が悪い部分については、丸鋸刃本体の剛性が大きいので、丸鋸盤の方で強制的な切り込みを行うことによりリカバーしている。この様な切削方法を帯鋸刃では実用化した例はなく、丸鋸刃と帯鋸刃では基本的な設計思想が異なり、帯鋸刃は２つのホイールで曲げられ、歯先がワーク方向を指向するように２つのインサートで捻られるので、鋸刃本体の剛性を大きくするには限界がある。

更に、金属切断用の帯鋸刃で、特に、バイメタル帯鋸刃の刃材の材質については、高速度工具鋼を使用したものと、タングステンカーバイトを主成分とする超硬合金を使用したものの２種類が実用化されている。一般的に、超硬合金は非常に硬いが、非常に脆いために、チッピングを起こし易く、鋭利な歯先エッジを形成することは困難である。これは、帯鋸刃の場合も同様であり、超硬合金を使用した金属切断用の帯鋸刃の歯角は大きく、スクイ角も１０°以下である。

以下に、金属切断用帯鋸刃の一般的なスクイ角および歯角とは、具体的に、どの程度なのか、について考察する。

また、以下の参照文献は、金属切断用の帯鋸刃で、歯先に高速度工具鋼（ＨＳＳ、ハイスともいう）を使用した例が含まれると考えられる、特許出願を参照に用いる。

まず、ＵＳＰ４，２９２，８７１は、１９７９年２月１日の出願である。
この中で、レギュラー刃についての一般的な角度、歯角５４°〜５５°、逃げ角３５°〜３６°が記載されており、レギュラー刃というのは、スクイ角が０°という説明がある。（セクション１の５０〜６５行参照）

すなわち、(1)スクイ角が０°、歯角５４°〜５５°である。なお、スクイ角０°の帯鋸刃は現在も使用されている。

同じく、ＵＳＰ４，２９２，８７１の明細書の中で、典型的なフック刃(ポジティブスクイ角)として、(2)スクイ角５°〜１０°、歯角５０°〜５１°、逃げ角３０°以上という記載がある。

次に、特開平８−１７４３３４は、優先日１９９４年９月２７日を主張した出願である。
この中で、従来の鋸刃として、(3)スクイ角１０°、歯角４８°、逃げ角３２°の記載（段落００１０〜００１７参照）がある。

更に、特開２００５−１１８９４９は、２００３年１０月１７日の出願である。
ここに、一般的な鋸刃として、スクイ角１０°±５°、逃げ角３０°±１０°の記載（段落０００８参照）がある。この場合、スクイ角は５°〜１５°で、逃げ角は２０°〜４０°ということがあるが、スクイ角が５°の時には、逃げ角は４０°、スクイ角が１５°の時には、逃げ角は２０°と考えるのが普通であるので、歯角は、９０°−５°−４０°＝４５°から９０°−１５°−２０°＝５５°が一般的と考えられる。
すなわち、(4)スクイ角が５°〜１５°、歯角４５°〜５５°である。

以上より、金属切断用帯鋸刃の一般的なスクイ角、歯角は、１９７９年当時も今も大きな変化は無く、上記の最小と最大値をとると、スクイ角が０°〜１５°、歯角４５°〜５５°程度である。特に、スクイ角が１５°を超えないのは、金属切断用帯鋸刃のための歯切り機械の仕様が、１５°を超えないためである。下記する特別な発明の先行事例の中で、スクイ角あるいは歯角についての記載が無い場合は、これらの値を参照するものとする。

以下、特別な先行事例、すなわち、これまでの研究事例について、考察する。

前記ＵＳＰ４，２９２，８７１には、(5)スクイ角４°〜７°、歯角５３°〜６１°、逃げ角２５°〜３１°と記載されている。（セクション３の３５行参照）

前記特開平８−１７４３３４には、大きな歯角の歯として、(6)スクイ角７°〜１０°、歯角５５°〜６８°、逃げ角１５°〜３０°と記載されており、具体的に実験で使用した鋸刃は、(7)スクイ角７．５°、歯角５９．５°、逃げ角２３°と記載（段落００１０〜００１７参照）されている。

特開２００５−３４９５１２は、２００４年６月９日の出願であり、スクイ角１０°、背角７０°の記載（段落００１８参照）が有る。背角というのは歯角とスクイ角を合わせた値であり、歯角は７０°−１０°＝６０°である。すなわち、(8)スクイ角１０°、歯角６０°である。

ＵＳＰ５，０１８，４２１は、１９８８年４月７日の出願であり、(9)スクイ角７°〜１２．５°、歯角６１°〜６４°の記載（セクション２の３５、４０行参照）がある。また、この発明の実験用の鋸刃として、(10)スクイ角７．５°、歯角６２．５°の記載（ＴＡＢＬＥ１参照）が有る。

特開平６−７１６は、１９９２年６月１８日の出願であり、逃げ角３２．５°、スクイ角９°の記載がある（図３参照）。すなわち、(11)スクイ角９°、歯角４８．５°である。

特開平１１−１９８２１は、優先日１９９７年５月８日を主張した出願である。
この中には、逃げ角１５〜４５°、特に２０〜３５°が好適とあり、逃げ角が４５°以上になると、ワークに対する切り込み性は向上するものの歯先が鋭角となり剛性が低下すると共に摩耗が進行し易くなると記載されており、逃げ角４５°の時のスクイ角は０°、歯角は４５°と考えられる。

また、逃げ角１５°以下になると、剛性は向上するものの切り込み性が低下し易いと記載（段落００３６参照）されている。前記逃げ角が１５°の場合のスクイ角、歯角についての記載はないが、前記の一般的な金属切断用帯鋸刃のスクイ角の最大値１５°と推定すると、歯角は９０°−１５°−１５°＝６０°と推定される。すなわち、(12)スクイ角０°〜１５°、歯角４５°〜６０°と推定される。

特開平１１−１４７２０１は、優先日１９９７年９月８日を主張した出願である。
この中には、塑性変形でスクイ角を大きくした鋸刃の発明が記載されており、スクイ角５°〜３０°の記載（請求項３参照）がある。

歯角についての記載はないが、この場合は、前記の一般的な金属切断用帯鋸刃の歯角４５°〜５５°と考えられる。すなわち、(13)スクイ角５°〜３０°、歯角４５°〜５５°と推定される。

特開平１１−２８６１５は、１９９８年５月１５日の出願である。（段落００３９参照）
スクイ角を一定とした時
逃げ角αＡ：３０°〜４０°、αＢ：２７°〜４０°、αＣ：２０°〜３５°
逃げ角を一定とした時
スクイ角θＡ：４°〜１５°、θＢ：３°〜１３°、θＣ：０°〜１１°
スクイ角、逃げ角を問わずに
歯角βＡ：４０°〜５０°、βＢ：４０°〜５５°、βＣ：４５°〜７５°
この様に、歯先の角度について、個別に記載されており、スクイ角と歯角の関係については明記されていないが、少なくとも、スクイ角０°〜１５°、歯角４０°〜７５°の範囲の研究が行われたことがわかる。

但し、スクイ角が１５°で歯角が７５°という組み合わせは実現的ではない。なぜならば、逃げ角が０°になってしまうからである。前記特開平１１−１９８２１に示されている様に、逃げ角は１５°程度必要ということを考えると、スクイ角が１５°の時に歯角が６０°と考えるのが自然である。すなわち、この発明の研究の範囲は、組み合わせを考慮すると、(14)スクイ角０°〜１５°、歯角４０°〜７５°の範囲内であるが、最小逃げ角１５°と考えられる。

特許第３８７０１５８号は、優先日２０００年７月１８日を主張した出願である。この中には、(15)スクイ角５°〜１０°(図は８°)、歯角４５°〜６５°(図は５５°）、逃げ角２０°〜３５°（図は２７°）の記載（段落００１５〜００２０参照）がある。

以上の特許出願で、説明の中で付記した数字をまとめると、次のようになる。
(1)スクイ角０°、歯角５４°〜５５°（逃げ角３５°〜３６°）
(2)スクイ角５°〜１０°、歯角５０°〜５１°(逃げ角２９°〜３５°）
(3)スクイ角１０°、歯角４８°（逃げ角３２°）
(4)スクイ角５°〜１５°、歯角４５°〜５５°（逃げ角２０°〜４０°）
(5)スクイ角４°〜７°、歯角５３°〜６１°（逃げ角２２°〜３３°）
(6)スクイ角７°〜１０°、歯角５５°〜６８°(逃げ角１２°〜２８°)
(7)スクイ角７．５°、歯角５９．５°(逃げ角２３°)
(8)スクイ角１０°、歯角６０°(逃げ角２０°)
(9)スクイ角７°〜１２．５°、歯角６１°〜６４°（逃げ角１３．５°〜２２°）
(10)スクイ角７．５°、歯角６２．５°(逃げ角２０°)
(11)スクイ角９°、歯角４８．５°(逃げ角３２．５°)
(12)スクイ角０°〜１５°、歯角４５°〜６０°（逃げ角１５°〜４５°）
(13)スクイ角５°〜３０°、歯角４５°〜５５°（逃げ角５°〜４０°）
(14)スクイ角０°〜１５°、歯角４０°〜７５°の範囲内であるが、最小逃げ角１５°（逃げ角１５°〜５０°）
(15)スクイ角５°〜１０°、歯角４５°〜６５°(逃げ角１５°〜４０°)

これらの中で、(6)の例は逃げ角が小さすぎる範囲を含んでいるが、(6)、(13)および(14)の３例の範囲が、他の全ての例を含んでいる。なお、(1)〜(15)において、括弧内に示した逃げ角は、計算値であるので、その計算方法により、文献記載の値とは多少異なる場合がある。
ＵＳＰ４２９２８７１号公報 特開平８−１７４３３４号公報 特開２００５−１１８９４９号公報 特開２００５−３４９５１２号公報 ＵＳＰ５０１８４２１号公報 特開平６−７１６号公報 特開平１１−１９８２１号公報 特開平１１−１４７２０１号公報 特開平１１−２８６１５号公報 特許第３８７０１５８号公報

帯鋸刃による鋼材の切断は、丸鋸刃に較べて、大きな寸法のワークが切断できる点で、大きな優位性があるが、帯鋸刃は丸鋸刃に較べて剛性が無いために、単位時間当たりの切断面積は小さい。更に、切断するワークが丸鋸刃に較べて大きいために、ワークを１カットする時間が長くなる。

近年、鋼材を販売する業界では、納期短縮の要望が強く、帯鋸刃による切断についても、切断時間の短縮化が求められている。

従来の帯鋸刃で高速切断を行うと、切削抵抗が大きくなり、鋸刃本体の剛性がないために、切曲りやチッピングを起こし易いので、切削抵抗を低減しなければならないという課題がある。

また、従来の帯鋸刃で高速切断を行うと、ガレット内に切り屑が充満して目詰まりを起こし、切断面が粗くなるという課題もある。

前記特許文献４に記載の鋸刃は、歯先に補強部を設けることなく、チッピングを起こさずに、切り屑がスムーズに排出されるように提案されたものである。

既に、前記した通り、この鋸歯の構成は、スクイ角１０°、歯角６０°であり、特に、スクイ角が小さく、高速切断を行った場合には、切削抵抗の低減が不十分である。

また、スクイ面には、チップカーラーの様な形状が設けられているが、明細書の内容からすると、切り屑をコンパクト化する構成にはなっておらず、高速切断した場合には、ガレット内に切り屑が充満して目詰まりを起こし、切断面が粗くなる。

また、前記特許文献６に記載の鋸歯は、効果的にカールした切り屑を生成するように提案されたもので、チップカーラーを歯先に設けた代表的な帯鋸刃である。

この帯鋸刃で高速切断を行うと、切り屑はコンパクト化されて、目詰まりに対する効果は発揮されるが、既に、前記した通り、鋸歯の構成は、スクイ角９°、歯角４８．５°であり、特に、スクイ角が小さく、高速切断を行った場合には、切削抵抗の低減が不十分である。

また、チップカーラーの形状は、歯先のピッチに応じた設定でなければ、効果的な機能を発揮しないが、この点に関しては、何ら示されておらず、歯先のピッチによっては、切り屑のコンパクト化は不十分となる。

また、前記特許文献１０に記載の鋸刃は、バイメタルの境界部、すなわち、刃材と胴材が溶接された部分の長さ寸法を大きくして、チッピングに対する強度アップをはかるために提案されたものである。

スクイ面の部分は、チップカーラーの様な形状になっているが、明細書の内容からして、切り屑のコンパクト化に関する記述はなく、効果については不明である。

また、これも、既に、前記した通り、スクイ角５°〜１０°、歯角４５°〜６５°であり、特に、スクイ角が小さく、高速切断を行った場合には、切削抵抗の低減が不充分である。

さらに、前記特許文献８に記載の鋸刃における鋸歯の構成に関して、スクイ角５°〜３０°の記載（請求項３参照）があり、歯角についての記載はないが、この場合は、前記一般的な金属切断用帯鋸刃の歯角４５°〜５５°と考えた。

スクイ角５°〜３０°は範囲が広く、一般的な値から、大きい値までを含んでいるが、明細書の中には、歯高によっても異なるようであるが、例として、案内歯のスクイ角１５°、第一の対の連続歯１７°…１９°、…２１°とある（段落０００８）。これらの値は一般的な値よりも大きく、この様な帯鋸刃で、高速切断を行うと、切削抵抗については、比較的低減されるであろうと推定される。しかし、この帯鋸刃では、切り屑の目詰まりを低減する対策が取られておらず、高速切断した場合には、ガレット内に切り屑が充満して、目詰まりを起こし、切断面が粗くなる。

また、歯切り加工を行った後に、据え込み工具と称される（段落００２２）工具を用いて、塑性変形を行い、スクイ角を大きくしている。

すなわち、歯切り加工の後に、二次加工を行うため、コストアップになる。

更に、案内歯に傾斜を設けるために、熱処理の後に、研削加工を行うので、更なるコストアップになる。

以上の様に、特許文献８に記載の鋸刃は、切断面が粗くなるという課題があるにもかかわらず、コストアップになるという課題があり、切削パフォーマンス向上と製造コスト低減の両立をはかる必要がある。

上記では、歯角４５°〜５５°と推定したが、歯先を塑性加工したり、案内歯に傾斜を設けるために研削加工するなど、一般の帯鋸刃とは異なる、特殊性を持っているので、歯角４５°〜５５°の推定については、妥当かどうかは疑わしいものである。

なお、この明細書には「歯形づけ後に略１０°の掬い角を有し得る…」（段落０００８）、「その際掬い角は、フライスによって製造可能ではない…」（段落００２３）などと記載されており、一般的な歯切り加工機（フライス）で得られる、帯鋸刃のスクイ角が１０°であることを示唆している。

また、「歯形づけ後に略１０°の掬い角を有し得る案内歯を、掬い角が略１５°を有するように塑性変形することは意味がある。」（段落０００８）という記載より、この歯切り加工機で得られる最大のスクイ角は１０°であると推定される。

最大のスクイ角が１０°である歯切り加工機は旧型の機械を示唆しており、現状では、１５°程度まで可能である。前記は、一般的に歯切り機械の仕様が１５°を超えないことの裏付けにもなっている。

すなわち、従来の鋸刃は、耐チッピング性、切削抵抗の低減効果、耐摩耗性の３要素を互いに関連付けることなく開発されているものであった。そこで、本発明は、鋸刃における鋸歯の耐チッピング性の向上、切削抵抗の低減、耐摩耗性の向上及びガレット内での切り屑の目詰り抑制を図った鋸刃を提供しようとするものである。

本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、鋸刃であって、当該鋸刃における鋸歯のスクイ角をθ，歯角をβ，逃げ角をαとしたとき、スクイ角θは１７°≦θ≦４０°，歯角βは３５°≦β≦５８°逃げ角αは１５°以上であり、上記スクイ角θと歯角βと逃げ角αの和は９０°で、前記鋸歯のスクイ面と接する円弧状のチップカーラー部の半径ｒは鋸歯ピッチ又は当該鋸刃の平均鋸歯ピッチの１０％±４％であり、前記チップカーラー部の扇角γは８５°±２０°であり、前記チップカーラー部と当該鋸歯の歯底側から伸びるガレット形成面との交差部から当該鋸歯の歯先までの寸法ｈは、（２ｒ×１．１）±０．２（２ｒ×１．１）であることを特徴とするものである。

また、前記鋸刃において、鋸刃に備えられた複数の鋸歯の歯高に高低差があることを特徴とするものである。

また、前記鋸刃において、前記鋸歯の歯先に硬質コーティングが施されていることを特徴とするものである。

また、前記鋸刃において、前記鋸歯は、歯切り加工された状態のままにあることを特徴とするものである。

また、鋸刃の製造方法であって、鋸刃における鋸歯のスクイ角をθ，歯角をβ，逃げ角αとしたとき、１７°≦θ≦４０°，３５°≦β≦５８°，１５°＜αであってθ＋β＋α＝９０°、鋸歯のスクイ面と接する円弧状のチップカーラー部の半径ｒは鋸歯のピッチ又は鋸刃の平均ピッチの１０％±４％、当該チップカーラー部の扇角ｒは８５°±２０°、前記チップカーラー部と鋸歯の歯底側から伸びるガレット形成面との交差部から鋸歯の歯先までの寸法ｈが（２ｒ×１．１）±０．２（２ｒ×１．１）で表わされる鋸歯の歯切り加工を行った後、前記スクイ角θ，歯角β，逃げ角αをそのままの状態に保持して左右のアサリ歯のアサリ出しを行うことを特徴とするものである。

本発明によれば、鋸刃における鋸歯のスクイ角，歯角，逃げ角，チップカーラー部の半径，チップカーラー部の扇角及び前記チップカーラー部とガレット形成面との交差部の位置から歯先までの寸法が適正値となり、鋸歯の切削抵抗の低減，耐チッピング性の向上，耐摩耗性の向上を図ることができると共に切り屑でガレットに目詰りを生じることを防止できるものである。

図１は本発明の実施形態に係る帯鋸刃１を概念的，概略的に示すものである。帯鋸刃１は、一般的な帯鋸刃と同様に、帯鋸刃１の走行方向（矢印Ａ方向）に見て左右方向にアサリ振りを行なっていない直歯Ｓと、右方向にアサリ振りを行った複数の右アサリ歯Ｒ１，Ｒ２と、左方向にアサリ振りを行った複数の左アサリ歯Ｌ１，Ｌ２を１つのグループとして備えている。

なお、１つのグループにおける直歯Ｓの数，左右のアサリ歯Ｒ，Ｌの数は任意であり、かつ直歯Ｓ，左右のアサリ歯Ｒ，Ｌの配置順は任意である。また、直歯Ｓ，左右のアサリ歯Ｒ，Ｌ間のピッチＰ１〜Ｐ５は任意であり、それぞれ等ピッチであっても異なるピッチでもよいものである。また、１グループ内における直歯Ｓ，左右のアサリ歯Ｒ，Ｌの歯高寸法も任意である。さらに、１グループ内における複数の左右のアサリ歯Ｒ，Ｌの左右方向への振り出し量は任意である。

前記帯鋸刃１は、例えばプレス切断加工，ミーリング加工，研削加工またはレーザ切断加工などの適宜の加工方法によって加工されるもので、前記直歯Ｓ，左右のアサリ歯Ｒ，Ｌはそれぞれほぼ同一形状に歯切り加工してある。そして、左右のアサリ歯Ｒ，Ｌは歯切り加工された後に、当該左右のアサリ歯Ｒ，Ｌの形状を変更（変形）するための、例えばハンマリング加工などの二次加工を加えることなく、左右方向にアサリ振りの加工のみを行っているものである。

前記直歯Ｓ，左右のアサリ歯Ｒ，Ｌの走行方向Ａの前側にはそれぞれガレットＧが形成してあり、このガレットＧを形成するガレット形成面３と各鋸歯（Ｓ，Ｒ，Ｌ）の歯先に備えたスクイ面５との間には、ワーク（図示省略）の切断加工時に連続的に発生する切り屑をカーリングするための円弧状のチップカーラー部７が形成してある。さらに、前記各鋸歯（Ｓ，Ｒ，Ｌ）の歯先にはそれぞれ逃げ面９が形成されている。

図１（ｄ）に示すように、前記各鋸歯（Ｓ，Ｒ，Ｌ）のスクイ角はθであり、逃げ角はαである。そして、前記スクイ面５と逃げ面９とのなす歯角はβである。したがって、上記スクイ角θと逃げ角αと歯角βとの和は９０°になる。そして、前記鋸歯（Ｓ，Ｒ，Ｌ）において、前記円弧状のチップカーラー部７は前記スクイ面５に接する円弧状面を備えた構成であって、このチップカーラー部７の半径はｒであり、円弧状面と前記ガレット形成面３との交差部１１と前記スクイ面５との接触部１３との間の扇角はγである。そして、前記交差部１１から鋸歯の歯先（先端部）までの高さ寸法はｈである。

ここで、前記高さ寸法はｈは、チップカーラー部７の半径ｒとの関係で（２ｒ×１．１）±０．２（２ｒ×１．１）に設定してある。すなわち、ワークの切断（切削）時に生じた切り屑は、前記チップカーラー部７の半径ｒと扇角γとによって定まる円弧部に導かれて巻きぐせが付与される。そして、上記チップカーラー部７において切り屑が１回転されると、そのときの直径は２ｒとなる。したがって、連続的に発生する切り屑がチップカーラー部７においてカーリングされることを考慮すると、高さ寸法ｈは２ｒ以上であることが望ましいものである。なお、高さ寸法ｈは、鋸歯の歯先からチップカーラー部７の高さ位置を規定することになるものである。

前記高さ寸法ｈが小さすぎると、チップカーラー部７において切り屑が巻けずに、チップカーラー部７で目詰まりを生じることがある。逆に、前記高さ寸法ｈが大きすぎると、鋸歯の歯先からチップカーラー部７に至る距離が長くなり、切削時に連続的に生じた切り屑がチップカーラー部７に達して充分に巻きぐせが付与される前に温度低下し、切り屑は充分な巻きぐせを付与することが難しくなるものである。

したがって、前記高さ寸法ｈは、チップカーラー部７の半径ｒとの関係において（２ｒ×１．１）±０．２（２ｒ×１．１）の範囲に設定することが望ましいものである。

前述したように、ワークの切削時に生じた切り屑はチップカーラー部７においてカーリングされるものであり、生じる切り屑の長さは、鋸歯（Ｓ，Ｒ，Ｌ）の前側のピッチＰの寸法にほぼ等しい長さであるから、前記チップカーラー部７の半径ｒは鋸歯の前側のピッチＰに対応した寸法である。すなわち、図１に示した鋸刃１の場合、例えば右アサリ歯Ｒ１の場合は（Ｐ１×０．１±Ｐ１×０．０４）に設定してあり、左アサリ歯Ｌ１の場合は（Ｐ２×０．１±Ｐ２×０．０４）に設定してある。

なお、１グループ内において生じる切り屑の長さが大きく異なるものでないので、１グループのピッチＰｔを１グループの歯数で除した平均ピッチの値を、前記ピッチＰ１，Ｐ２…などの替りに使用することも可能である。このように、平均ピッチの値を用いてチップカーラー部７の半径ｒを設定した場合、各鋸歯（Ｓ，Ｒ，Ｌ）におけるチップカーラー部７の半径ｒが等しくなるので、各鋸歯（Ｓ，Ｒ，Ｌ）の加工がより容易になるものである。

ところで、前記チップカーラー部７の半径ｒが（Ｐ×０．１−Ｐ×０．０４）より小さくなると、ピッチに対応した切り屑長さに比べ半径ｒおよびそれに対応した寸法ｈが小さいため切屑が充満し、目詰まりを起こすという問題があり、（Ｐ×０．１＋Ｐ×０．０４）より大きくなると、半径ｒに対応した寸法ｈが大きくなるため、切り屑に十分な巻きぐせが付与される前に温度低下し、十分な巻きぐせがつかず、長く伸びた切り屑が発生し、その切り屑が切り溝と鋸刃の胴部に挟まり切断面に凹凸を発生させるという問題があるので、チップカーラー部７の半径ｒは（Ｐ×０．１±Ｐ×０．０４）の範囲に設定することが望ましいものである。

また、前記チップカーラー部７の扇角γは、８５°±２０°に設定してある。すなわち、ワークの切削時に鋸歯の歯先で削り取られた切り屑はスクイ面５に沿ってチップカーラー部７へ連続的に流れ、このチップカーラー部７において半径ｒ，扇角γの関係において切り屑が巻かれる端部の曲率が決定されるものである。ここで、前記扇角γが（８５°−２０°）より小さくなると、前記と同様に充分な巻きぐせが付与できず、切断面に凹凸を発生させるという問題があり、（８５°＋２０°）より大きくなると、その扇形の内部だけに切り屑が収まってしまい、結果として有効ガレットが小さくなり目詰まりとなるという問題があるので、漸次扇角γは８５°±２０°の範囲に設定することが望ましいものである。

上記のごとき説明より理解されるように、帯鋸刃１によるワークの切断加工時に生じた切り屑をコンパクトにカーリングするには、鋸歯における歯先のピッチ（又は平均ピッチ）Ｐの寸法に対応してチップカーラー部７の半径ｒ，扇角γを設定し、上記半径ｒに対応して歯先の前記高さ寸法ｈを設定することが望ましいものである。

前述したごとき各部の設定条件を踏まえて図２に示すように、Ｐ１＝８．５ｍｍ，Ｐ２＝１０．２ｍｍ，Ｐ３＝１２．３ｍｍ，Ｐ４＝１２．７ｍｍ，Ｐ５＝１１．３ｍｍ，θ＝３０°，α＝２４°，β＝３６°，γ＝９０°，ｈ＝２．４２ｍｍ，ｒ＝１．１ｍｍの帯鋸刃１を作製した。そして、図３に示すように、鋸歯のピッチＰ１〜Ｐ５は鋸刃１のピッチＰ１〜Ｐ５と等しい寸法であって、鋸歯のスクイ角θ＝２０°，逃げ角α＝２０°，歯角β＝５０°，高さ寸法ｈ＝２．４２ｍｍ，半径ｒ＝１．１ｍｍ，扇角γ＝９０°の帯鋸刃１Ａを作製した。比較のために、同様にピッチＰ１〜Ｐ５を等しくし、チップカーラー部７を省略して、図４に示すように、鋸歯のスクイ角θ＝３０°，逃げ角α＝２４°，歯角β＝３６°の帯鋸刃１Ｂ，及び図５に示すように、従来の帯鋸刃として代表的なものとして、スクイ角θ＝１０°，逃げ角α＝３０°，歯角β＝５０°の帯鋸刃１Ｃを作製した。

そして、前記帯鋸刃１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃの４種類の帯鋸刃による切断実験を行った。使用した帯鋸盤は株式会社アマダのＨＡ−４００、ワークはＪＩＳ ＳＫＤ６１ 直径２５２ｍｍである。切削条件としての帯鋸刃の回転速度は４０ｍ／ｍｉｎ，切削率は４０ｃｍ² ／ｍｉｎである。上記切削条件でもって前記ワークを２０カットしたとき、従来の帯鋸刃１Ｃの２０カット時点での切削抵抗を１００％としたときの前記各帯鋸刃１，１Ａ，１Ｂの値は図６に示すとおりであった。

図６より明らかなように、各帯鋸刃１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃによる２０カット時点で比較すると、帯鋸刃１Ａは切削抵抗が２０％減少しているのに対して、帯鋸刃１，１Ｂは３０％減少している。すなわち、従来の帯鋸刃１Ｃにおける鋸歯のスクイ角θは１０°であって、他の帯鋸刃１，１Ａ，１Ｂにおける鋸歯のスクイ角θに比較して小さいので、帯鋸刃の走行方向（主分力方向）の切削抵抗が大きいものである。そして、帯鋸刃１，１Ｂの鋸歯におけるスクイ角θは共に３０°であって、帯鋸刃１Ａにおける鋸歯のスクイ角θ＝２０°よりも大きいので、帯鋸刃１Ａの切削抵抗よりも帯鋸刃１，１Ｂの切削抵抗が小さなものである。そして、帯鋸刃１，１Ｂにおける鋸歯のスクイ角θ＝３０°であって共に等しいので、切削抵抗の減少率はほぼ同一であった。

上記帯鋸刃１，１Ｂにおける鋸歯の構成の差異は、チップカーラー部７の有無である。そこで、前述した帯鋸刃１および帯鋸刃１Ｂによって同一ワークを同一加工条件でもって切断した切断面の凹凸を測定したところ、図７（ａ），（ｂ）に示すごとき結果が得られた。すなわち、帯鋸刃１による切断面の凹凸（ワーク中央部付近、鋸刃切込み方向（鋸刃走行方向と垂直方向）約５０ｍｍの凹凸形状）は、０．０４ｍｍであり、帯鋸刃１Ｂによる切断面の凹凸は、０．１１ｍｍであった。すなわち、帯鋸刃における鋸歯には、チップカーラー部７を備えていることによって切断面の凹凸を小さくできることが確認された。

すなわち、鋸刃における鋸歯のスクイ角θが大きい方が切削抵抗が小さくなり、かつ鋸歯のすくい面５に連続してチップカーラー部７を備えることにより、ワークの切断面の凹凸を抑制することができるものである。

前述したように、切削抵抗に関しては鋸歯のスクイ角θが大きいことが望ましいものと確認できた。そこで、鋸歯のスクイ角θと逃げ角αと歯角βとの和が９０°であることから、鋸歯の耐チッピング性，耐摩耗性を確認するために、前記帯鋸刃１における鋸歯のスクイ角θを１０°〜４１°の範囲で１度毎変更すると共に歯角βを３３°〜５９°の範囲で１度毎に変更した歯先構成とし、かつチップカーラー部７の半径ｒを平均鋸歯ピッチの１０％±４％，扇角γを８５°±２０°，高さ寸法ｈは（２ｒ×１．１）±０．２（２ｒ×１．１）の範囲に設定した帯鋸刃を作製し、前述した切削条件と同一の切削条件でワークの切削を行った結果は、図８に示すとおりであった。

図８において、太い実線で囲んだ範囲は耐チッピング性は良好であったが、破線で囲んだ範囲は早期チッピングを発生した。すなわち、スクイ角θが小さくなり、また歯角βが小さくなると、早期チッピングを発生し易い傾向にある。そして、図８において▲で示した範囲は耐チッピング性を示す範囲と早期チッピングを生じ易い範囲との中間の範囲であって、あるときには耐チッピング性を示し、またあるときには早期チッピングを示すものであるから、曖昧な範囲であり、実用的な範囲でないと判断される。

耐チッピング性が良好な範囲において、高速切断の実現を図るために、スクイ角θを大きくして、従来の帯鋸刃１Ｃにおける切削抵抗よりも１０％以上の切削抵抗の低減を図ることができる範囲を確認したところ、図８にＴで示した範囲は切削抵抗の低減度合が１０％以下であり、望ましいものではない範囲である。したがって、スクイ角θは１７°以上であることが望ましいものであることは明らかである。

次に、鋸歯の歯先の耐摩耗性について調べたところ、逃げ角α＝９０°−（スクイ角θ＋歯角β）によって逃げ角αを算出すると、逃げ角αが１４°以下の範囲、すなわち図８にＭで示した範囲は早期摩耗を生じ易い範囲であった。すなわち、耐摩耗性においては、逃げ角αは１５°以上であることが望ましいものである。

図８において、◎で示した範囲は、耐チッピング性の向上，切削抵抗の低減効果及び耐摩耗性の向上が確認された範囲である。この範囲は、スクイ角θでは１７°≦θ≦４０°であり、歯角βでは３５°≦β≦５８°である。そして逃げ角αは１５°以上の範囲であり、スクイ角θ＋歯角β＋逃げ角α＝９０°が保持される範囲である。

既に理解されるように、スクイ角θが１７°〜４０°、歯角βが３５°〜５８°、逃げ角αが１５°以上の範囲で、かつスクイ角θ＋歯角β＋逃げ角α＝９０°が保持される範囲の鋸歯であり、当該鋸歯に備えたチップカーラー部７の半径ｒが鋸歯ピッチＰ又は平均鋸歯ピッチの１０％±４％の範囲、扇角γが８５°±２０°の範囲、高さ寸法ｈが（２ｒ×１．１）±０．２（２ｒ×１．１）の範囲であることにより、鋸歯の耐チッピング性，耐摩耗性が向上すると共に切削抵抗の低減効果があり、かつチップカーラー部７に目詰まりを生じることなくワークの切断面の粗さを抑制しての切断を行うことができるものであり、前述したごとき従来の問題を解消し得るものである。

以上のごとき説明より理解されるように、帯鋸刃によってワークの切断を行うとき、耐チッピング性，切削抵抗，耐摩耗性はそれぞれ鋸歯の歯角，スクイ角及び逃げ角に関連しており、かつガレット内での切り屑による目詰りは切り屑をカーリングするためのチップカーラー部の有無に関連しており、このチップカーラー部の半径，扇角及び歯先からの高さ位置は鋸歯ピッチに関連していることを見出し、前記歯角，スクイ角，逃げ角の３要素及びチップカーラー部の半径，扇角及び歯先からの高さ位置を前述のごとく規定することにより、耐チッピング性の向上，切削抵抗の低減及び耐摩耗性の向上を図ることができると共にガレットへの切り屑の目詰りを効率よく防止することができ、前述したごとき従来の問題を解決することができたものである。

なお、鋸歯の耐摩耗性をより向上するには、例えば窒化物，炭化物，酸化物系の硬質コーティングを行うことが望ましいものである。

図９は第２の実施形態に係る帯鋸刃を示すもので、この帯鋸刃においては左右のアサリ歯Ｒｎ，Ｌｎよりも歯高寸法の低い左右のアサリ歯Ｒｗ，Ｌｗを備え、この低い左右のアサリ歯Ｒｗ，Ｌｗのアサリ振り出し量を、歯高寸法の高い左右のアサリ歯Ｒｎ，Ｌｎのアサリ振り出し量よりも大きく構成してある。そして、各鋸歯間のピッチＰ１〜Ｐ５及び各鋸歯のスクイ角θ，逃げ角α，歯角β，チップカーラー部の半径ｒ，扇角γ，高さ寸法ｈは、図９に示すとおりに設定してある。この帯鋸刃においても前述した帯鋸刃と同様の効果を奏し得るものである。

本発明の実施形態に係る帯鋸刃を概念的，概略的に示した説明図である。 本発明の実施形態に係る帯鋸刃で、実際に作成したときの各部の寸法を示した説明図である。 第２の実施形態に係る帯鋸刃における鋸歯の構成を示した説明図である。 比較例としての鋸歯の構成を示した説明図である。 比較例としての従来の代表的な鋸歯の構成を示す説明図である。 ワークを切断した実験結果を示す説明図である。 帯鋸刃によるワークの切断面の凹凸の大きさの説明図である。 鋸刃のスクイ角，歯角，逃げ角と耐チッピング性，耐摩耗性，切削抵抗の関係を示す実験結果の説明図である。 さらに別実施形態の帯鋸刃を示す説明図である。

符号の説明

１ 帯鋸刃
３ ガレット形成面
５ スクイ面
７ チップカーラー部
９ 逃げ面
１１ 交差部
１３ 接触部
Ｓ 直歯
Ｒ 右アサリ歯
Ｌ 左アサリ歯
Ｐ１〜Ｐ５ 歯先ピッチ
θ スクイ角
α 逃げ角
β 歯角
ｒ 半径
γ 扇角
ｈ 高さ寸法

Claims (5)

1. 鋸刃であって、当該鋸刃における鋸歯のスクイ角をθ，歯角をβ，逃げ角をαとしたとき、スクイ角θは１７°≦θ≦４０°，歯角βは３５°≦β≦５８°逃げ角αは１５°以上であり、上記スクイ角θと歯角βと逃げ角αの和は９０°で、前記鋸歯のスクイ面と接する円弧状のチップカーラー部の半径ｒは鋸歯ピッチ又は当該鋸刃の平均鋸歯ピッチの１０％±４％であり、前記チップカーラー部の扇角γは８５°±２０°であり、前記チップカーラー部と当該鋸歯の歯底側から伸びるガレット形成面との交差部から当該鋸歯の歯先までの寸法ｈは、（２ｒ×１．１）±０．２（２ｒ×１．１）であることを特徴とする鋸刃。
2. 請求項１に記載の鋸刃において、鋸刃に備えられた複数の鋸歯の歯高に高低差があることを特徴とする鋸刃。
3. 請求項１又は２に記載の鋸刃において、前記鋸歯の歯先に硬質コーティングが施されていることを特徴とする鋸刃。
4. 請求項１、２又は３に記載の鋸刃において、前記鋸歯は、歯切り加工された状態のままにあることを特徴とする鋸刃。
5. 鋸刃の製造方法であって、鋸刃における鋸歯のスクイ角をθ，歯角をβ，逃げ角αとしたとき、１７°≦θ≦４０°，３５°≦β≦５８°，１５°＜αであってθ＋β＋α＝９０°、鋸歯のスクイ面と接する円弧状のチップカーラー部の半径ｒは鋸歯のピッチ又は鋸刃の平均ピッチの１０％±４％、当該チップカーラー部の扇角ｒは８５°±２０°、前記チップカーラー部と鋸歯の歯底側から伸びるガレット形成面との交差部から鋸歯の歯先までの寸法ｈが（２ｒ×１．１）±０．２（２ｒ×１．１）で表わされる鋸歯の歯切り加工を行った後、前記スクイ角θ，歯角β，逃げ角αをそのままの状態に保持して左右のアサリ歯のアサリ出しを行うことを特徴とする鋸刃の製造方法。

Images