JP2011051062A - チップソー及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基盤の各歯部に材料チップを蝋付けする際に、平面上ですくい面側を伏せるように各刃部で支えるときに安定しやすいようにし、精密な蝋付けができるようにして、ホローフェイス型チップを使用した十分な品質のチップソーを制作できるようにする。
【解決手段】
チップソー(S)は、チップ(2)を基盤(1)の各歯体(10)に接合した構造で、各チップ(2)は基材(20)に多結晶焼結体であるＰＣＤ層(21)を積層した超高圧焼結体で形成されたホローフェイス型チップであり、各チップ(2)に形成された両側逃げ面(23,24)に沿うすくい面(22)幅方向の両端縁部は、両端縁部にあらかじめ同じ高さかつ互いに平行に形成されている平面部に、両側逃げ面(23,24)がかかるようにして切削形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、チップソー及びその製造方法に関するものである。更に詳しくは、基盤の各歯体に、基材に超高圧焼結体の層を形成したホローフェイス型チップを接合したチップソーにおいて、チップを精密に蝋付けすることができるようにして、効率よく、かつ高品質に制作できるものに関する。

従来、チップソーの多くは、対称型の片刃を有するチップを基盤の周方向に交互に設けて形成されていた。この種のチップソーは、周方向においてチップの実質的な利き刃の数が総歯数の１／２であり、有効切削回数が少ない分だけ、切り口が比較的粗くなってしまう傾向があった。

この欠点を解消するものとして、すくい面の中間に窪みがある両刃型のホローフェイス型チップ(Hollow Face tip)がある。このホローフェイス型チップは、チップソーの周方向において実質的な利き刃の数が総歯数と同じである。つまり、有効切削回数が多くなる分だけ、切り口がよりきれいな切断をすることができ、切削効率にも優れている。

ところで、切削工具の分野では、チップの耐久性（耐摩耗性）を向上させるために、超硬合金よりも更に硬い多結晶焼結体であるＰＣＤ（Poly crystalline Diamond：多結晶焼結ダイヤモンド）またはＣＢＮ（Cubic Boron Nitride：立方晶窒化棚素）等を超硬合金の基材に積層した超高圧焼結体からなるチップがすでに使用されている。

しかし、すくい面を構成する部分となる多結晶焼結体の層はきわめて硬質であるため、すくい面に円弧溝またはＶ型溝等の加工を施して、ホローフェイス型チップを製作することは困難とされていた。
特に、すくい面の両側に形成された刃部の高さを揃えるのが困難であり、このため材料チップを基盤の各歯体に蝋付けする際に、平面上ですくい面側を伏せるように両刃部で支えるときに安定しにくく、このため精密な蝋付けが困難であった。

そこで、前記のような超高圧焼結体を加工して形成したホローフェイス型チップを使用したチップソーを実用的なコストで製造できるものとして、特許文献１記載のチップソーが提案されている。
このチップソーに使用されるチップは、多結晶焼結体の層の表面を、加工しやすい傾斜平面状に加工した二つのチップ材を多結晶焼結体の層が略並ぶ方向に重ねて断面Ｖ字状のすくい面を形成するようにし、超硬合金の基材の部分でスポット溶接により結合されている構造である。

特開２００４−３４２０９号公報

しかしながら、前記従来のチップソーには、つぎのような課題があった。
すなわち、チップは、二つのチップ材を溶接して一体化する構造であり、それをさらに蝋付け等で基盤の歯体に接合するため、製作効率が悪く、結果的にチップソーの製作に多大な手間がかかっていた。

また、蝋付けされたチップ材を単独でみれば、歯体に対する接合部の面積が比較的小さく、これが原因で切断作業中にチップの脱落や破損が起こるおそれがあった。
さらには、二つのチップ材を一体化する作業は手作業であるため、各刃部の高さが揃いにくく、このため蝋付けの際に、チップを平面上ですくい面側を伏せるように各刃部で支えるときに安定しないという問題も依然としてあり、製作されるチップソーの品質を高く維持することが難しかった。

（本発明の目的）
本発明は、基材に多結晶焼結体を積層した超高圧焼結体で形成されたホローフェイス型チップを各刃部の高さが揃うようにつくることにより、基盤の各歯部に材料チップを蝋付けする際に、平面上ですくい面側を伏せるように各刃部で支えるときに安定しやすいようにし、精密な蝋付けができるようにして、ホローフェイス型チップを使用した十分な品質の実用的なチップソーを制作できるようにすることを目的とする。

本発明の他の目的は、前記目的に加えて、チップが従来のように二つのチップ材を接合してつくるのではなく、一体的につくるようにして、歯体に対する接合部の面積が小さいことに起因する、切断作業中のチップの脱落や破損を防止することである。

上記課題を解決するために本発明が講じた手段は次のとおりである。
本発明は、
基材に多結晶焼結体を積層した超高圧焼結体で形成したホローフェイス型チップを基盤の各歯体に接合したチップソーであって、
前記ホローフェイス型チップは、一体型でワンチップ構造であり、各チップに形成された両側逃げ面に沿うすくい面の幅方向の両端縁部は、両端縁部にあらかじめ同じ高さかつ互いに平行に形成されている平面部に、両側逃げ面がかかるようにして切削形成されている、チップソーである。

本発明は、
基材に多結晶焼結体を積層した超高圧焼結体で形成したホローフェイス型チップを基盤の各歯体に接合したチップソーの製造方法であって、
基材に積層された多結晶焼結体の表面に凹面が形成され、凹面の両側に平面部が同じ高さかつ互いに平行になるように形成された一体型でワンチップ構造の材料チップを基盤の各歯体に接合し、
材料チップの各平面部に切削面がかかるようにして両側逃げ面を切削形成し、両側逃げ面に沿うすくい面の幅方向の両端縁部が同じ高さかつ平行になるようにし、材料チップの外周逃げ面を切削形成する、チップソーの製造方法である。

本発明は、
基材に多結晶焼結体を積層した超高圧焼結体で形成したホローフェイス型チップを基盤の各歯体に接合したチップソーの製造方法であって、
基材に多結晶焼結体を積層した材料となる超高圧焼結体の多結晶焼結体の表面を切削して凹面を複数並べて形成し、
各凹面同士の境界に平面部を同じ高さかつ互いに平行になるように切削形成し、
材料となる超高圧焼結体を、各平面部と平行かつ各平面部にかかる切断線で切断し小分けにして一体型でワンチップ構造の材料チップをつくり、
さらに材料チップを基盤の各歯体に接合し、
材料チップの各平面部に切削面がかかるようにして両側逃げ面を切削形成し、両側逃げ面に沿うすくい面の幅方向の両端縁部が同じ高さかつ平行になるようにし、
材料チップの外周逃げ面を切削形成する、チップソーの製造方法である。

特許請求の範囲にいう「多結晶焼結体」としては、例えばＰＣＤ（Poly crystalline Diamond：多結晶焼結ダイヤモンド）やＣＢＮ（Cubic Boron Nitride：立方晶窒化棚素）等があげられるが、これらに限定されるものではない。
特許請求の範囲にいう「すくい面の両端縁部の高さ」とは、多結晶焼結体の厚み方向における基材からの高さの意味である。

（作用）
本発明に係るチップソーの作用を説明する。なお、ここでは、説明で使用する各構成要件に、後述する実施の形態において各部に付与した符号を対応させて付与するが、この符号は、特許請求の範囲の各請求項に記載した符号と同様に、あくまで内容の理解を容易にするためであって、各構成要件の意味を上記各部に限定するものではない。

本発明に係るチップソーのチップ(2)は、すくい面(22)の幅方向両側に、あらかじめ同じ高さかつ互いに平行な平面部(260)をつくっておき、それにかかるように両側逃げ面(23,24)を切削形成することで、各刃部(26)の高さを揃えることができる。

これにより、材料チップ(201)を基盤(1)の各歯体(10)に蝋付けをする際に、平面上ですくい面(22)側を伏せるように両刃部(26)で支えるときに材料チップ(201)を安定させることができ、精密な蝋付けができる。したがって、ホローフェイス型チップを使用した十分な品質の実用的なチップソーを制作することができる。

また、チップ(2)は、従来のチップのように二つのチップ材を溶接してつくるのではなく一体型のいわゆるワンチップ構造であり、基盤(1)の各歯体(10)に対して蝋付けした後のチップ(2)の個々の接合力は十分に強固である。したがって、従来のチップソーのチップのように歯体に対する接合部の面積が小さいことに起因する、切断作業中のチップの脱落や破損を防止することができる。

（ａ）本発明は、チップの各刃部の高さが揃うようにつくられているので、基盤の各歯部に材料チップを蝋付けする際に、平面上ですくい面側を伏せるように各刃部で支えるときに材料チップが安定しやすく、精密な蝋付けができる。したがって、ホローフェイス型チップを使用した十分な品質の実用的なチップソーを制作することができる。

（ｂ）本発明は、チップが従来のように二つのチップ材を接合してつくるのではなく、一体的につくられているので、歯体に対する接合部の面積が小さいことに起因する切断作業中のチップの脱落や破損を防止することができ、耐久性が高い。

本発明に係るチップソーの一実施例を示す正面図。 基盤の歯体に接合されたチップを示し、（ａ）は部分拡大正面図、（ｂ）は部分拡大斜視図。 基盤の歯体に接合されたチップを歯室側から見た説明図。 チップの他の形態を示す、外周側から見た説明図。 チップの他の形態を示す、外周側から見た説明図。 チップの他の形態を示す、外周側から見た説明図。 材料チップの製作工程を示し、（ａ）は焼結体材料の初期状態、（ｂ）は多結晶焼結体の表面に円弧状溝である凹面を並べて加工した状態、（ｃ）は各凹面の境界に平面部を加工した状態、（ｄ）から（ｅ）は焼結体材料の切断位置を決め、切断して材料チップを形成した状態の説明図。 材料チップを基盤の歯体に接合して加工する工程を示し、（ａ）は両側逃げ面の加工、（ｂ）は両側逃げ面の加工後の状態、（ｃ）は外周逃げ面の加工の説明図。

本発明を図１ないし図３及び図７、図８に示した実施例に基づき詳細に説明する。

チップソーＳは、いわゆる丸鋸である。チップソーＳは、鉄製の基盤１を備えている。基盤１の外周部には、多数の歯体１０が等間隔で形成されている。各歯体１０のチップ座１１（図２参照）には、ホローフェイス型のチップ２が蝋付けにより接合されている。

各チップ２は、超硬合金製の基材２０に多結晶焼結体であるＰＣＤ層２１を積層した超高圧焼結体で形成されている。なお、採用される多結晶焼結体は、ＰＣＤ（多結晶焼結ダイヤモンド）に限定されるものではなく、例えばＣＢＮ（立方晶窒化棚素）等、他の多結晶焼結体を採用することもできる。

図示したチップ２において、符号２２はすくい面、２３、２４は側逃げ面、２５は外周逃げ面である。すくい面２２の形状及び側逃げ面２３、２４、外周逃げ面２５の傾斜角度は、例えば切断対象となる物品の種類等によって適宜設定されるものである。

チップ２は、基材２０の背面２０ａと基端面２０ｂをチップ座１１に蝋付けして固着されている。チップ２のすくい面２２には、断面円弧溝状の凹面２２０が形成されている。すくい面２２の幅方向において両側端縁部の各刃先２６は、後述するように、両側端縁部にあらかじめ同じ高さかつ平行に形成されていた各平面部２６０（図７に図示）にかかるように、かつ凹面２２０の縁に沿うように両側逃げ面２３、２４を切削することにより形成されている。

これにより、各刃先２６は、各平面部２６０の幅がきわめて狭くなった状態、すなわち断面形状が尖った刃先を構成する。各刃先２６は、このようにして形成されることにより、全長にわたり基材２０の背面２０ａから同じ高さ、かつ互いに平行になる。
なお、前記構造のチップ２は、チップソー以外にもカッターやビットなどの回転工具にも利用することができる。

（作用）
図１ないし図３を参照して本実施例のチップソーＳの作用を説明する。
チップソーＳのチップ２によれば、すくい面２２の幅方向両側に、あらかじめ同じ高さかつ互いに平行な平面部２６０をつくっておき、それにかかるように両側逃げ面２３、２４を切削形成することで、各刃部２６の高さを揃えることができる。

これにより、材料チップ２０１（図７、図８参照）を基盤１の各歯体１０に蝋付けをする際に、すくい面２２側を平面台上に伏せるように両刃部２６で支えられる材料チップ２０１を安定させることができ、精密な蝋付けを行うことができる。したがって、ホローフェイス型のチップ２を使用した十分な品質の実用的なチップソーＳを制作できる。

また、チップソーＳのチップ２は、従来のチップのように二つのチップ材を溶接してつくるのではなく、一体型のいわゆるワンチップ構造であり、基盤１の各歯体１０に対して蝋付けしたときに、チップ２が一体として接合されるので、接合部の面積が広く、チップ２の個々の接合力は十分に強固である。これにより、従来のチップソーのチップのように歯体に対する接合部の面積が小さいことに起因する、切断作業中のチップ２の脱落や破損を防止することができる。

ここで、図７、図８を参照して、チップ２及びそれを使用したチップソーＳを製造する方法を説明する。
（１）超硬合金の基材２０の表面にＰＣＤ層２１を積層した超高圧焼結体を必要幅に長く切断した焼結体材料２００を用意する（図７（ａ）参照）。

（２）焼結体材料２００のＰＣＤ層２１の表面（図７で下側）に断面円弧溝状の凹面２２０ｄを砥石または放電加工により複数並べるようにして加工する（図７（ｂ）参照）。なお、複数の凹面２２０ｄは、間隔を揃えて規則正しく加工を行うのがよいが、仮に不規則であっても、後の切断加工において間隔を調節して揃えれば問題はない。

（３）各凹面２２０ｄの境界部分の各突出部（山部）２２１を切削して同じ高さの平面部（フラット部）２６０を加工する（図７（ｃ）、（ｄ）参照）。これによって、各凹面２２０が形成される。なお、仮に精度の不足等により各突出部２２１の高さがもともと揃っていなくても、各平面部２６０を加工することにより、高さを一旦揃えることができる。

（４）各平面部２６０の間隔に合わせて、切断面２７（図７（ｄ）参照）が各平面部２６０の幅方向中間部にかかるように、ワイヤカット放電加工によって焼結体材料２００を切断する。これによって、ＰＣＤ層２１の表面に断面円弧溝状の凹面２２０を形成し、幅方向の両端縁部に平面部２６０を形成した、ほぼ直方体に近い形状の材料チップ２０１をつくることができる（図７（ｅ）参照）。

焼結体材料２００の切断は、他のレーザーなどの切断機で行うこともできる。さらに、円弧溝状の各凹面２２０ｄをワイヤカットによって加工する場合、補正値を使用してもよいが、使用する機械の放電ギャップを利用すれば補正値なしでも簡単にプログラムができ、自動化によって迅速に加工できる。
また、材料チップは、必要な大きさに切断したチップ材の個々の表面に砥石または放電加工により円弧溝状またはＶ型溝状等の凹面を加工してつくることもできる。

（５）材料チップ２０１を基盤１の各歯体１０に銀蝋等による蝋付けをして接合する（図８参照）。この接合は、他の手段、例えばスポット溶接等の溶接によって行うようにしてもよい。
なお、材料チップ２０１には、前記のようにあらかじめ幅方向の両端縁部に同じ高さかつ平行な平面部２６０が形成されている。これにより、説明図は示していないが、材料チップ２０１を基盤１の各歯体１０に蝋付けをする際に、材料チップ２０１をすくい面２２側を伏せるように平面台上に載置したときに、両刃部２６の平面部２６０で安定して支えることができるので、精密な蝋付けを行うことができる。

（６）各歯体１０に接合した各材料チップ２０１に両側逃げ面２３、２４を切削形成する（図８（ａ）、（ｂ）参照）。その際には、材料チップ２０１の各平面部２６０に切削面(1)、(2)（図８（ａ）参照）がかかるように、かつ両側逃げ面２３、２４に沿う凹面２２０の両端縁部が同じ高さかつ平行になるようにする。これにより、各刃先２６は、断面形状が尖った刃先を構成する（図３参照）。

（７）最後に、各材料チップ２０１の外周部を切削面(3)で切削し、外周逃げ面２５を形成する（図８（ｃ）参照）。このようにして、すくい面２２を構成する部分となるきわめて硬質な多結晶焼結体であるＰＣＤ層２１に、円弧溝状の凹面２２０を加工した、切削効率に優れた実用的なホローフェイス型のチップ２を備えたチップソーＳを製作することができる。

また、本実施例では、チップ２の各刃先２６が凹面２２０の縁に沿うように、つまり各平面部２６０が実質的になくなったようにきわめて狭くなり、結果的に断面形状が尖った刃先となるように形成されているが、次に説明するようにチップの幅方向において両側端縁部に平面部２６０を所要の幅で残した構造としてもよい。

図４を参照する。なお、図において、上記チップソーＳと同一または同等箇所には同一の符号を付して示し、構造について重複する説明は省略する。

このチップソー（符号省略）のチップ２ａは、すくい面２２ａの幅方向において両側端縁部の各刃先２６ａが、両側逃げ面２３、２４を切削する際に、凹面２２０ａの両側に平面部２６０を所要の幅で残した構造である。
この構造によれば、チップ２ａの各刃先２６ａの強度が増しており、例えば住宅の外壁パネル等、木材等より硬いものを切断するのに好適である。

図５を参照する。なお、図において、上記チップソーＳと同一または同等箇所には同一の符号を付して示し、構造について重複する説明は省略する。

このチップソー（符号省略）のチップ２ｂは、すくい面２２ｂが断面Ｖ字状の凹面２２０ｂを有する構造となっている。また、すくい面２２ｂの幅方向において両側端縁部の各刃先２６ｂは、両側逃げ面２３、２４を切削する際に、凹面２２０ｂの両側に平面部２６０を所要の幅で残した構造である。
この構造によれば、前記チップ２ａを備えたチップソーと同様に、チップ２ｂの各刃先２６ｂの強度が増しており、より硬いものを切断するのに好適である。

図６を参照する。なお、図において、上記チップソーＳと同一または同等箇所には同一の符号を付して示し、構造について重複する説明は省略する。

このチップソー（符号省略）のチップ２ｃは、すくい面２２ｃが断面Ｗ字状の凹面２２０ｃを有する構造となっている。また、すくい面２２ｃの幅方向において両側端縁部の各刃先２６ｃは、両側逃げ面２３、２４を切削する際に、凹面２２０ｃの両側に平面部２６０を所要の幅で残した構造である。
この構造によれば、前記チップ２ａを備えたチップソーと同様に、刃先２６ｃの強度が増しており、より硬いものを切断するのに好適である。

なお、本明細書で使用している用語と表現は、あくまでも説明上のものであって、なんら限定的なものではなく、本明細書に記述された特徴およびその一部と等価の用語や表現を除外する意図はない。また、本発明の技術思想の範囲内で、種々の変形態様が可能であるということは言うまでもない。

Ｓ チップソー
１ 基盤
１０ 歯体
１１ チップ座
２ チップ
２０ 基材
２０ａ 背面
２０ｂ 基端面
２１ ＰＣＤ層
２２ すくい面
２２０ 凹面
２２１ 突出部
２３、２４ 側部逃げ面
２５ 外周部逃げ面
２６ 刃部
２６０ 平面部
２７ 切断面
２００ 焼結体材料
２０１ 材料チップ
２ａ チップ
２２ａ すくい面
２２０ａ 凹面
２６ａ 刃先
２ｂ チップ
２２ｂ すくい面
２２０ｂ 凹面
２６ｂ 刃先
２ｃ チップ
２２ｃ すくい面
２２０ｃ 凹面
２６ｃ 刃先
２２０ｄ 凹面

Claims (3)

1. 基材(20)に多結晶焼結体(21)を積層した超高圧焼結体で形成したホローフェイス型チップ(2)を基盤の各歯体に接合したチップソーであって、
   前記ホローフェイス型チップ(2)は、一体型でワンチップ構造であり、各チップ(2)に形成された両側逃げ面(23,24)に沿うすくい面(22)の幅方向の両端縁部は、両端縁部にあらかじめ同じ高さかつ互いに平行に形成されている平面部(260)に、両側逃げ面(23,24)がかかるようにして切削形成されている、
   チップソー。
2. 基材(20)に多結晶焼結体(21)を積層した超高圧焼結体で形成したホローフェイス型チップ(2)を基盤の各歯体に接合したチップソーの製造方法であって、
   基材(20)に積層された多結晶焼結体(21)の表面に凹面(220)が形成され、凹面(220)の両側に平面部(260)が同じ高さかつ互いに平行になるように形成された一体型でワンチップ構造の材料チップ(201)を基盤(1)の各歯体(10)に接合し、
   材料チップ(201)の各平面部(260)に切削面がかかるようにして両側逃げ面(23,24)を切削形成し、両側逃げ面(23,24)に沿うすくい面(22)の幅方向の両端縁部が同じ高さかつ平行になるようにし、材料チップ(201)の外周逃げ面(25)を切削形成する、
   チップソーの製造方法。
3. 基材(20)に多結晶焼結体(21)を積層した超高圧焼結体で形成したホローフェイス型チップ(2)を基盤の各歯体に接合したチップソーの製造方法であって、
   基材(20)に多結晶焼結体(21)を積層した材料となる超高圧焼結体(200)の多結晶焼結体(21)の表面を切削して凹面(220)を複数並べて形成し、
   各凹面(220)同士の境界に平面部(260)を同じ高さかつ互いに平行になるように切削形成し、
   材料となる超高圧焼結体(200)を、各平面部(260)と平行かつ各平面部(260)にかかる切断線で切断し小分けにして一体型でワンチップ構造の材料チップ(201)をつくり、
   さらに材料チップ(201)を基盤(1)の各歯体(10)に接合し、
   材料チップ(201)の各平面部(260)に切削面がかかるようにして両側逃げ面(23,24)を切削形成し、両側逃げ面(23,24)に沿うすくい面(22)の幅方向の両端縁部が同じ高さかつ平行になるようにし、
   材料チップ(201)の外周逃げ面(25)を切削形成する、
   チップソーの製造方法。

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