JP4227760B2 - Circular saw for metal cutting - Google Patents
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Description
【０００１】
【技術分野】
本発明は，金属製の被切断体を切断するための金属切断用丸鋸を用いた切断方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来より，鋼管等の金属製の被切断体を切断する丸鋸としては，図６に示すごとく，外周に沿って複数の切刃９５を設けてなる円盤状の丸鋸９がある。図６及び図７に示すごとく，上記丸鋸９は先端部９５１から丸鋸９の中心に向けて配されたすくい面９５３と，上記先端部９５１から上記丸鋸９の回転する向きと逆向きに向けて外接円に沿うように配された逃げ面９５５とを有している。
【０００３】
上記丸鋸９を用いて被切断体９０を切断する際には，切刃９５の先端の潤滑性を向上させるために，潤滑油剤を上記切刃９５と被切断体９０の接触部に浸入させることが行われている。しかし，上記従来の丸鋸９は，上記潤滑油剤を用いても上記切刃９５の先端部９５１と被切断体９０との間の摩擦が激しく，摩擦熱が発生する。その結果，上記先端部９５１付近に摩耗や熱クラックが発生し易く，丸鋸９の寿命が短くなるという問題があった。また，切断時に上記切刃９５の先端部９５１に大きな応力がかかって突発的な欠損が起こり易く，丸鋸９の寿命にばらつきが生じてしまうという問題があった。
【０００４】
このような問題を解決するために，特開２００２−１６１４号公報には，切刃に正の外周逃げ角，０°の横逃げ角を有する外周逃げ面及び横逃げ面を設け，外周逃げ面と横逃げ面とで形成されるコーナ部に窪みを設けた金属切断用丸鋸が開示されている。このように，金属切断用丸鋸の外周逃げ面及び逃げ面の形状を制御することによって，丸鋸の耐摩耗性を向上させている。さらに，上記コーナ部に窪みを設けることにより摩擦による発熱を防止している。
また，特開２００２−３６０２８号公報には，コーティング皮膜を形成して耐摩耗性を得る方法も示されている。
【０００５】
【解決しようとする課題】
しかしながら，上記の外周逃げ面及び横逃げ面を制御した方法では，耐摩耗性の向上効果がまだ充分ではなく，また，切刃に突発的な欠損を発生させ上記丸鋸の寿命にばらつきを生じさせるという問題があった。
また，上記コーティング皮膜を形成して耐摩耗性を得る方法では，コーティング費用が高く丸鋸が非常に高価となる。そのため，単なる金属切断に用いる工具としては不適である。
【０００６】
本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので，安価で，切刃の耐摩耗性に優れ，切削性良く金属製の被切断体を切断することができると共に，寿命のばらつきの少なくできる丸鋸を用いた被切断体の切断方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題の解決手段】
本発明は，外周に沿って複数の切刃を設けた円盤形状を有する丸鋸を用いて，金属製の被切断体を切断する方法において，
上記切刃は，上記丸鋸をその回転軸方向から平面的に見た状態において，その先端部から上記丸鋸の略中心に向けて配されたすくい面と，上記先端部から上記丸鋸の回転する向きと逆向きに向けて配された逃げ面とを有しており，
上記すくい面は，上記切刃の上記先端部と上記丸鋸の中心とを結ぶ線を丸鋸半径線とするとき，該丸鋸半径線よりも丸鋸の回転方向に突出した突出点を有すると共に，該突出点と上記先端部とを結ぶ第１すくい面と，上記突出点から上記丸鋸の略中心方向に延びる第２すくい面とを有しており，
上記丸鋸の中心と上記突出点とを結ぶ線を基準線として，該基準線と上記第１すくい面とのなす角をα，上記基準線と上記第２すくい面とのなす角をβとし，
上記基準線と，上記丸鋸の外接円が交差する点における上記外接円に対する接線と上記逃げ面とのなす角をγとしたとき，
０°＜α＜２０°，
０°＜β＜１０°，
γ≧０°，
の関係を有し，
上記接線から上記突出点までの距離をｗ（ｍｍ）とし，かつ上記丸鋸を使用する際の１刃あたりの平均切り込み厚さをｔf（ｍｍ）とすると，
切断時には，０．０４≦ｔf≦０．１５，かつｔf≦ｗ／８の関係を満足するように上記被切断体の切断を行うことを特徴とする金属製の被切断体の切断方法にある（請求項１）。
【０００８】
次に，本発明の作用効果につき説明する。
本発明の丸鋸は，上記すくい面に突出点を設けており，かつ上記第１すくい面と第２すくい面とを有している。そして，上記基準線と第１すくい面とのなす角をα（以下適宜第１すくい角αという），上記基準線と上記第２すくい面とのなす角をβ（以下適宜第２すくい角βという），上記接線と上記逃げ面とのなす角γ（以下適宜逃げ角γという），及び上記接線から上記突出点までの距離ｗ（以下適宜第１すくい面幅ｗ）を上記の範囲に限定している。
そのため，本発明の金属切断用丸鋸は，切刃の耐摩耗性に優れ，切削性良く金属製の被切断体を切断することができると共に，寿命のばらつきが少ない。
【０００９】
この理由は次のように考えられる。
まず，本発明の金属切断用丸鋸は，上記の範囲の第１すくい角α及び第２すくい角βを有しているため，切断時に被切断体から発生する切粉と切刃との接触領域が上記第１すくい面に限定される。そのため，発生する切粉の形状のばらつきを抑制し，切粉の排出性を向上させることができる。また，上記αの範囲が０°＜α＜２０°となるように第１すくい面を設定しているため，上記切粉を上記丸鋸の回転方向前方へカールするようにして押し出すことができるので，より一層切粉の排出性を向上させることができる。そのため，上記切粉が上記切刃の接触部付近に蓄積することはほとんどなく，上記接触部への潤滑油剤の浸透をスムーズにすることができる。それ故，切削性が向上し，かつ上記切刃の先端部と被切断体との摩擦を軽減させて摩耗及び熱クラックの発生を防止することができる。また，第１すくい角αを設定することにより，切刃強度が大きくなり切刃の耐欠損性が増し，丸鋸の寿命が安定化すると共に，その寿命が長くなる。
【００１０】
また，上記逃げ角γをγ≧０としている。
そのため，切断時に逃げ面と被切断体との間に間隙が生じて，逃げ面側からも上記潤滑油剤をスムーズに浸透させることができる。
さらに，本発明においては，上記第１すくい面幅をｗ（ｍｍ）とし，かつ上記丸鋸を使用する際の１刃あたりの平均切り込み厚さ（以下適宜平均切り込み厚さという）をｔf（ｍｍ）としたとき，ｔ f ≦ｗ／８の関係を満足するように上記被切断体の切断を行う。ここで，上記第１すくい面幅ｗは，上記切粉と第１すくい面とが接触する接触領域である。このように，ｔ f ≦ｗ／８、即ちｗ≧８×ｔ f とすることにより，上記切粉と第１すくい面との接触面積が大きくなり，切粉が第１すくい面にかける単位面積あたりの負荷を小さくすることができる。それ故，上記すくい面に生じる突発的な欠損を防止し，丸鋸の寿命を安定化することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明（請求項１）においては，上記第１すくい角α，及び第２すくい角βをそれぞれ０°＜α＜２０°，０°＜β＜１０°の範囲に限定している。
上記第１すくい角α，または第２すくい角βが０°以下の場合には，上記第１すくい面が切粉をすくい面に拘束しながら排出することができなくなる。一方，上記第１すくい角αが２０°以上，または第２すくい角βが１０°以上の場合には，丸鋸の切れ味が低下すると共に，切断時における上記先端部にかかる負荷が増大し，突発的な欠損が生じ易くなる。
【００１２】
また，上記逃げ角γをγ≧０°としている。
上記逃げ角γが０°未満の場合には，切断時に上記逃げ面と被切断体との間に上記潤滑油剤を浸透させるのに充分な間隙がなくなり，潤滑油剤が浸透せず，上記切刃に摩耗及び熱クラックが発生する。
【００１３】
また，ｔ f ≦ｗ／８、即ち、上記第１すくい面幅ｗ（ｍｍ）は，ｗ≧８×ｔfとなるように設定している。
上記第１すくい面幅ｗ（ｍｍ）が８×ｔf未満の場合には，上記切粉と第１すくい面との接触面積が小さくなり上記切粉が第１すくい面にかける単位面積あたりの切断負荷が大きくなる。その結果，上記すくい面に突発的な欠損が起こり易くなる。
ここで，上記第１すくい面幅ｗは，切粉とすくい面との摩擦域を限定する幅であり，上記丸鋸の寿命を延ばすために，各種切断条件に依存する最適な幅がある。また，上記１刃あたりの平均切り込み厚さｔf（ｍｍ）は，上記切刃が単位時間あたりに単位角度回転するときに丸鋸の送り方向へ送られる距離を表し，この距離と等しい深さだけ単位時間あたりに被切断体は切断される。
また，丸鋸の切刃と切粉との接触幅が大きくなり，切粉厚さと切削抵抗とが不必要に増大することを避けるために，上記第１すくい面幅ｗの上限は１０×ｔf以下であることが好ましい。
【００１４】
次に，上記１刃あたりの平均切り込み厚さｔf（ｍｍ）は，０．０４≦ｔf≦０．１５の範囲にあることが好ましい。
この場合には，上記切粉と第１すくい面との間の単位面積あたりの切断負荷を小さくして上記丸鋸の耐久性を向上させることができると共に，上記被切断体を短時間にて能率的に切断することができる。
上記平均切り込み厚さｔfが０．０４未満の場合には，切り込み量の小さい切断となるため，切断が完了するまでの時間が増加し非能率的な切断になるおそれがある。一方，０．１５を超える場合には，切断時の負荷が増大し丸鋸の耐久性向上効果が低下するおそれがある。
【００１５】
次に，上記１刃あたりの平均切り込み厚さｔf（ｍｍ）は，丸鋸の切刃数をＺとし，かつ上記丸鋸を使用する際，上記丸鋸の回転数をＮｒｐｍ，丸鋸の送り速度をｆｍｍ／ｓｅｃとするとき，
ｔf＝｛６０／（ＮＺ）｝ｆ
の関係を有することが好ましい（請求項２）。
この場合には，上記丸鋸の第１すくい面を上記切刃数，回転数，及び送り速度に適した切刃形状を有するものとすることができる。
【００１６】
次に，上記被切断体は略円柱状であって，上記丸鋸は，上記被切断体をその中心軸を中心に上記丸鋸の回転する向きと同じ向きに回転させながら切断する際に用いるものであって，
上記１刃あたりの平均切り込み厚さｔfは，丸鋸の半径をＲ（ｍｍ），被切断体の半径をｒ（ｍｍ）とし，かつ，上記丸鋸を使用する際の切り込み量をｔ（ｍｍ），切り込み域の角度をθ，切刃が１ピッチ回転する間に金属切断体が回転する角度をχとするとき，
ｔf＝（Ｒ＋ｒ−ｔ）ｓｉｎ（θ／２）・χ
の関係を有することが好ましい（請求項３）。
【００１７】
この場合には，上記丸鋸を略円柱状の被切断体を回転させながら切断させる方法，いわゆる回転方式の切断にも適したものとすることができる。
上記回転方式の切断は，略円柱状の被切断体をその軸方向を中心に丸鋸の回転方向と同じ方向に回転させながら切断する方法であり，特に中空部を有する被切断体，例えば鋼管等の切断に利用されるものである。このような被切断体は，該被切断体を固定したまま切断を行うと，切刃の先端が中空部に達したところで，上記切断体の内面にバリが発生するという不具合を生じるが，上記回転方式の切断は，このバリの発生を軽減することができる。また，この場合には，丸鋸径を小さくすることができるため，切断装置の小型化を図ることができ，さらに切粉の排出を容易におこなうことができる。
【００１８】
次に，上記回転方式の切断において，ｔf＝（Ｒ＋ｒ−ｔ）ｓｉｎ（θ／２）・χが成り立つことを図５を用いて説明する。
図５は丸鋸７が被切断体８を切断している様子を表す概略図である。
図５より知られるごとく，丸鋸７の外接円の半径をＲ，被切断体８の半径をｒ，丸鋸７の切り込み量をｔ，丸鋸の切り込み域の角度をθとすると，
ｃｏｓθ＝（Ｒ2＋Ｌ2−ｒ2）／（２ＲＬ）（ただし，Ｌ＝Ｒ＋ｒ−ｔ）
の関係式が成り立つ。
【００１９】
また，上記被切断体８が角速度ωにて回転するとき，上記丸鋸７の切刃が１ピッチ分（▲１▼→▲２▼）角度ψだけ回転する時間Ｔの間に，上記被切断体８が回転する角度χは，丸鋸７の回転数をＮ，丸鋸７の切刃の数をＺとすると，χ＝ω・Ｔ，Ｔ＝６０／（Ｎ・Ｚ）の関係が成り立つ。
ここで，θ／２の位置での１刃あたりの平均切り込み厚さｔfとすると，上記のｔf＝Ｌｓｉｎ（θ／２）・χの関係式が成り立つ。
【００２０】
次に，上記被切断体は，中空部を有する筒状の金属管であることが好ましい（請求項４）。
この場合には，上記回転方式の切断において，上記丸鋸の効果を十分に発揮することができると共に，上記金属管の内面にバリを発生させることもなく被切断体の切断を行うことができる。
【００２１】
また，上記金属管を切断する際に，いわゆるプランジ方式の切断にて，上記被切断体を回転させずに固定して上記丸鋸のみを前進させて切断することもできる。
【００２２】
次に，上記丸鋸は，サーメットよりなることが好ましい（請求項５）。
この場合には，上記丸鋸の耐熱性が向上して，切刃の耐摩耗性が一層向上し，上記丸鋸の寿命をさらに長くすることができる。特に，上記被切断体が軟質鋼の場合には，上記サーメットよりなる丸鋸は特に優れた効果を発揮し，寿命が長くなり，また仕上げ精度を向上させることができる。
【００２３】
【実施例】
（実施例１）
次に，本発明の実施例にかかる金属切断用丸鋸につき，図１〜図５を用いて説明する。
本例では，本発明の実施例として４種類の金属切断用丸鋸（本発明品Ｅ１〜Ｅ４）と，比較のための金属切断用丸鋸（比較品Ｃ１〜Ｃ４）とを準備してその性質を比較した。本発明品Ｅ１〜Ｅ４はいずれも，図１に示すごとく，外周に沿って複数の切刃２を設けた円盤形状を有し，金属製の被切断体を切断するためのものである。
【００２４】
上記切刃２は，図１〜図２に示すごとく，上記丸鋸１をその回転軸方向から平面的に見た状態において，その先端部２５から上記丸鋸１の略中心に向けて配されたすくい面２３と，上記先端部２５から上記丸鋸１の回転する向きと逆向きに向けて配された逃げ面２３７とを有している。また，図１〜図３に示すごとく，上記すくい面２３は，上記切刃２の上記先端部２５と上記丸鋸１の中心３とを結ぶ線を丸鋸半径線３２とするとき，該丸鋸半径線３２よりも上記丸鋸１の回転方向に突出した突出点２３１を有すると共に，該突出点２３１と上記先端部２５とを結ぶ第１すくい面２３３と，上記突出点２３１から上記丸鋸１の略中心方向に延びる第２すくい面２３５とを有している。
【００２５】
ここで，上記丸鋸１の中心３と上記突出点２３１とを結ぶ線を基準線３７として，該基準線３７と上記第１すくい面２３３とのなす角をα，上記基準線３７と上記第２すくい面２３５とのなす角をβとし，上記基準線３７と，上記丸鋸１の外接円３５が交差する点における上記外接円３５に対する接線３９と上記逃げ面２３７とのなす角をγ，上記接線３９から上記突出点２３１までの距離をｗ（ｍｍ）とし，かつ上記丸鋸１を使用する際の１刃あたりの平均切り込み厚さをｔf（ｍｍ）としたとき，本発明品Ｅ１〜Ｅ４はいずれもα＝１５°，β＝９°，γ＝９．４°であり，かつｗ≧８×ｔfの関係を有する。また，本発明品Ｅ１〜Ｅ４の丸鋸は，その半径Ｒの大きさがおよそＲ＝１００ｍｍであり，その切刃数ＺがＺ＝５０刃，側面逃げ面角が約０．８°に設定されているものである。
【００２６】
また，上記第１すくい面幅ｗの大きさを決定するために，中空部を有する上記被切断体を丸鋸の同じ方向に回転させながら切断する，いわゆる回転方式の切断方法にて上記被切断体を切断するときの上記平均切り込み厚さｔfと上記被切断体の切り込み量ｔとの関係を調べた。
上記回転方式の切断においては，上述したように，上記平均切り込み厚さｔfはｔf＝（Ｒ＋ｒ−ｔ）ｓｉｎ（θ／２）・χという関係式で表される。本例において上記被切断体としては，後述するごとく肉厚が１０ｍｍのものを用いるから，上記切り込み量ｔの最大値は上記被切断体の肉厚に等しくｔ＝１０ｍｍである。そこで，上記の式を用いて，切り込み量ｔが最大１０ｍｍまで変化するときの上記平均切り込み厚さｔfの値を計算した。
その結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
表１より知られるごとく，上記１刃あたりの平均切り込み厚さｔfは，丸鋸の切り込み量ｔ（ｍｍ）が増加するにつれて大きくなり，ｔ＝１０ｍｍのときにｔf＝０．１０となって最大となる。そのため，ｔ＝１０ｍｍの時のｔfの値，即ちｔf＝０．１０の値を上記の関係式ｗ≧８×ｔfに適用してｗ≧０．８０とすれば，上記平均切り込み厚さｔfは，すべての切り込み量ｔｍｍにおいて上記の関係式ｗ≧８×ｔfを満たす。この結果から，本例において上記第１すくい面幅ｗは，０．８０ｍｍ以上に設定すればよいことがわかる。
【００２９】
そこで，以下に示すごとく，上記４種類の本発明品Ｅ１〜Ｅ４における第１すくい面幅ｗを次のように決定した。
本発明品Ｅ１はｗ＝０．８０ｍｍ，本発明品Ｅ２はｗ＝１．０ｍｍ，本発明品Ｅ３はｗ＝１．５０ｍｍ，また本発明品Ｅ４はｗ＝２．０ｍｍに設定した。これらの第１すくい面幅ｗは，上記ｗ≧８×ｔfの関係を満たしている。
【００３０】
また，本例では，上記のごとく比較のための比較品Ｃ１〜Ｃ４を準備した。比較品Ｃ１〜Ｃ４も，本発明品Ｅ１〜Ｅ４と同条件にて，上記被切断体を切断するためのものであるが，上記本発明品Ｅ１〜Ｅ４における上記第１すくい面幅ｗの大きさだけを変えたものである。ここで，比較品Ｃ１はｗ＝０．２ｍｍ，比較品Ｃ２はｗ＝０．２５〜０．３０ｍｍ，比較品Ｃ３はｗ＝０．４５ｍｍ，また比較品Ｃ４はｗ＝０．６０ｍｍに設定したものであり，これらは，いずれも上記ｗ≧８×ｔfの関係を満たしていない。
【００３１】
次に，上記本発明品Ｅ１〜Ｅ４及びＣ１〜Ｃ４の丸鋸１を用いて複数の上記被切断体４を切断してそのときの丸鋸の摩耗及び欠損状態，及び丸鋸の寿命を調べる。なお，切断時における上記丸鋸の回転数ＮはＮ＝３００ｒｐｍに設定した。
本例においては，図４に示すごとく，中空部４５を有する上記被切断体４として０．１５ｗｔ％Ｃ鋼相当の電縫鋼管を準備した。上記被切断体は，その外形φが１００ｍｍで，肉厚ｄがｄ＝１０ｍｍのものである。そして，この被切断体を上記本発明品Ｅ１〜Ｅ４及び比較品Ｃ１〜Ｃ４を用いて，回転方式の切断により複数回切断した。
【００３２】
上記被切断体４の切断は，図１に示すごとく，上記丸鋸１の先端部２５の摩耗が進み，又は上記先端部２５に突発的な欠損が生じて被切断体４の切断ができなくなるまで繰り返し，これを丸鋸寿命とした。そして，上記丸鋸寿命までの切断回数を測定し，またそのときの切刃２の先端部２５の損傷状況を目視にて観察した。その結果を表２に示す。
【００３３】
【表２】
表２より知られるごとく，本発明品Ｅ１〜Ｅ４においては，丸鋸寿命までの切断回数がいずれも１４００回を超えており，比較品Ｃ１〜Ｃ４に比べて丸鋸寿命が非常に長かった。また，本発明品Ｅ１〜Ｅ４においては，上記丸鋸寿命までの切断回数にばらつきがほとんどなく，優れた安定性を示した。一方，比較品Ｃ１〜Ｃ４においては，上記丸鋸寿命のばらつきが非常に大きかった。
さらに，本発明品Ｅ１〜Ｅ４において，上記丸鋸の切刃先端部の損傷は，摩耗にとどまっているのに対し，比較品Ｃ１〜Ｃ４においては，欠損を生じているものがあった。
【００３５】
このように，本発明品Ｅ１〜Ｅ４の丸鋸は，安価で，切刃の耐摩耗性に優れ，切削性良く金属製の被切断体を切断することができると共に，寿命のばらつきの少ないものであった。
【００３６】
（実施例２）
本例では，実施例１の本発明品Ｅ１〜Ｅ４と同様の金属切断用丸鋸を用いて，プランジ方式の切断方法により実施例１と同様の被切断体を切断するときのための，上記第１すくい面幅ｗを決定する平均切り込み厚さｔfの最適な大きさ及びそのときの丸鋸の送り量ｆの関係について検討する。
【００３７】
上記プランジ方式においては，上記丸鋸を被切断体に対して前進させて切断するに当たり，被切断体を回転させずに固定して上記丸鋸のみを前進させて切断する。
【００３８】
上記プランジ方式にて被切断体を切断する場合においては，上記平均切り込み厚さｔfは，ｔf＝｛６０／（ＮＺ）｝ｆという関係式にて表すことができる。実施例１と同様に丸鋸の回転数Ｎ，丸鋸の刃数Ｚ，丸鋸の送り速度ｆを設定すると，プランジ方式における平均切り込み厚さｔfは，ｔf＝０．００９ｍｍという値になる。この場合には，上記丸鋸の第１すくい面幅ｗを０．０７２以上に設定すればよい。
【００３９】
しかしながら，丸鋸の送り速度ｆを実施例１と同じ大きさに設定すると，上記のごとく平均切り込み厚さｔfがｔf＝０．００９と非常に小さくなり，効率の悪い切断となってしまう。効率の良い切断を実現するためには，プランジ方式における丸鋸の送り速度ｆをできるだけ大きくする必要がある。
【００４０】
上記プランジ方式においては，上記丸鋸の送り速度ｆを実施例１よりも大きく設定することにより，上記平均切り込み厚さｔfを実施例１と同じ値，即ちｔf＝０．１０ｍｍとすることができる。従って，例えばｗ＝０．８となるように第１すくい面幅ｗを決定し，かつ上記プランジ方式における丸鋸の送り速度ｆを回転方式の場合よりも大きくして切断を行うと，上記丸鋸は，１枚の丸鋸にて上記プランジ方式及び回転方式の両方の切断を行うことができると共に，プランジ方式においても効率的な速さで上記被切断体を切断することができるものとなる。そして，上記プランジ方式及び回転方式においても，切刃の耐摩耗性に優れ，切削性良く金属製の被切断体を切断することができると共に，寿命のばらつきの少ないという効果を充分に発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１にかかる，丸鋸の全体を示す平面図。
【図２】実施例１にかかる，丸鋸の切刃部分の拡大平面図。
【図３】実施例１にかかる，丸鋸の切刃部分の拡大斜視図。
【図４】実施例１にかかる，被切断体を示す説明図
【図５】回転方式により丸鋸で被切断体を切断する際の概略を示す平面概略図。
【図６】従来の丸鋸の全体を示す平面図。
【図７】従来の丸鋸の切刃部分の拡大平面図。
【符号の説明】
１．．．丸鋸，
２．．．切刃
２５．．．先端部，
２３．．．すくい面，
２３１．．．突出点，
２３３．．．第１すくい面，
２３５．．．第２すくい面，
２３７．．．逃げ面，
４．．．被切断体，[0001]
【Technical field】
The present invention relates to a cutting method using a metal cutting circular saw for cutting a metal workpiece.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a circular saw for cutting a metal workpiece such as a steel pipe, there is a disk-shaped circular saw 9 provided with a plurality of
[0003]
When cutting the
[0004]
In order to solve such a problem, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-1614 discloses that a cutting edge is provided with an outer peripheral flank and a side flank having a positive outer flank angle and a lateral flank angle of 0 °. And a circular saw for metal cutting in which a recess is provided in a corner portion formed by a lateral relief surface. In this way, the wear resistance of the circular saw is improved by controlling the outer peripheral flank and the shape of the flank of the metal cutting circular saw. Furthermore, heat generation due to friction is prevented by providing a recess in the corner portion.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-36028 also discloses a method for obtaining wear resistance by forming a coating film.
[0005]
[Problems to be solved]
However, the above-described method of controlling the outer flank and lateral flank is not yet sufficient in improving the wear resistance, and causes a sudden breakage in the cutting edge, resulting in variations in the life of the circular saw. There was a problem of letting.
Further, in the method for obtaining the wear resistance by forming the coating film, the coating cost is high and the circular saw becomes very expensive. Therefore, it is not suitable as a tool used for simple metal cutting.
[0006]
The present invention has been made in view of such conventional problems, and is inexpensive, excellent in wear resistance of the cutting edge, can cut a metal workpiece with good machinability, and has a variation in life. using low Kudekiru circular saw is intended to provide a method for cutting a object to be cut.
[0007]
[Means for solving problems]
The present invention relates to a method of cutting a metal workpiece using a circular saw having a disk shape provided with a plurality of cutting edges along the outer periphery.
The cutting blade includes a rake face arranged from the tip of the circular saw toward the approximate center of the circular saw in a state of viewing the circular saw from the direction of the rotation axis, and the circular saw from the tip. Having a flank face and a flank face oriented in the opposite direction;
The rake face has a protruding point that protrudes in the rotational direction of the circular saw from the circular saw radial line when a line connecting the tip of the cutting edge and the center of the circular saw is a circular saw radial line. And a first rake face connecting the protruding point and the tip, and a second rake face extending from the protruding point in a substantially central direction of the circular saw,
A line connecting the center of the circular saw and the protruding point is defined as a reference line, an angle formed by the reference line and the first rake face is α, and an angle formed by the reference line and the second rake face is β. ,
When the angle between the tangent to the circumscribed circle and the flank at the point where the reference line intersects the circumscribed circle of the circular saw is γ,
0 ° <α <20 °,
0 ° <β <10 °,
γ ≧ 0 °,
Have the relationship
When the distance from the tangent to the protruding point is w (mm) and the average cutting thickness per blade when using the circular saw is t f (mm),
A method for cutting a metal cut object, wherein the cut object is cut so as to satisfy the relationship of 0.04 ≦ t f ≦ 0.15 and t f ≦ w / 8 at the time of cutting. (Claim 1) .
[0008]
Next, the effects of the present invention will be described.
The circular saw of the present invention has a protruding point on the rake face and has the first rake face and the second rake face. The angle formed between the reference line and the first rake face is α (hereinafter referred to as the first rake angle α as appropriate), and the angle formed between the reference line and the second rake face is defined as β (hereinafter referred to as the second rake angle β as appropriate). The angle γ formed by the tangent and the flank (hereinafter referred to as the flank angle γ) and the distance w from the tangent to the protruding point (hereinafter appropriately the first rake face width w) are limited to the above ranges. is doing.
Therefore, the circular saw for metal cutting according to the present invention is excellent in wear resistance of the cutting blade, can cut a metal workpiece with good machinability, and has little variation in life.
[0009]
The reason is considered as follows.
First, the circular saw for metal cutting according to the present invention has the first rake angle α and the second rake angle β in the above-mentioned range, so that the contact between the chips generated from the object to be cut and the cutting edge at the time of cutting. The region is limited to the first rake face. Therefore, the variation in the shape of the generated chips can be suppressed and the dischargeability of the chips can be improved. Further, since the first rake face is set so that the range of α is 0 ° <α <20 °, the chips can be pushed out by curling forward in the rotational direction of the circular saw. Therefore, the chip discharge can be further improved. Therefore, the chip hardly accumulates in the vicinity of the contact portion of the cutting blade, and the lubricant can smoothly penetrate into the contact portion. Therefore, the machinability is improved and the friction between the tip of the cutting edge and the object to be cut can be reduced to prevent the occurrence of wear and thermal cracks. In addition, by setting the first rake angle α, the cutting edge strength is increased, the fracture resistance of the cutting edge is increased, the life of the circular saw is stabilized, and the life thereof is extended.
[0010]
The clearance angle γ is set to γ ≧ 0.
Therefore, a gap is generated between the flank and the object to be cut at the time of cutting, so that the lubricant can smoothly penetrate from the flank.
Further, in the present invention, the first rake face width is w (mm), and the average cutting thickness per blade when using the circular saw (hereinafter referred to as the average cutting thickness as appropriate) is t f ( mm), the object to be cut is cut so as to satisfy the relationship of t f ≦ w / 8 . Here, the first rake face width w is a contact area where the chips and the first rake face contact. Thus, by the t f ≦ w / 8, i.e. w ≧ 8 × t f, the contact area between the chips and the first rake face is increased, unit area chips places on the first rake face The load per hit can be reduced. Therefore, it is possible to prevent a sudden loss occurring on the rake face and to stabilize the life of the circular saw.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention (Claim 1), the first rake angle α and the second rake angle β are limited to the ranges of 0 ° <α <20 ° and 0 ° <β <10 °, respectively.
When the first rake angle α or the second rake angle β is 0 ° or less, the first rake face cannot discharge the chips while restricting the chips to the rake face. On the other hand, when the first rake angle α is 20 ° or more or the second rake angle β is 10 ° or more, the sharpness of the circular saw is reduced and the load applied to the tip during cutting increases. Sudden loss tends to occur.
[0012]
The clearance angle γ is set to γ ≧ 0 °.
When the clearance angle γ is less than 0 °, there is no gap sufficient to allow the lubricant to penetrate between the relief surface and the object to be cut at the time of cutting, and the lubricant does not penetrate. Wear and thermal cracks.
[0013]
Also, t f ≦ w / 8, i.e., the first rake face width w (mm) is set to be w ≧ 8 × t f.
When the first rake face width w (mm) is less than 8 × t f , the contact area between the chips and the first rake face becomes small, and the chips per unit area that the chips apply to the first rake face. Cutting load increases. As a result, sudden defects on the rake face are likely to occur.
Here, the first rake face width w is a width that limits the frictional area between the chip and the rake face, and has an optimum width depending on various cutting conditions in order to extend the life of the circular saw. The average cutting thickness t f (mm) per blade represents the distance sent in the feed direction of the circular saw when the cutting blade rotates by a unit angle per unit time, and the depth equal to this distance. Only the unit to be cut is cut per unit time.
In order to avoid an increase in the contact width between the cutting edge of the circular saw and the chip, and an unnecessary increase in the chip thickness and cutting resistance, the upper limit of the first rake face width w is 10 × t. It is preferably f or less.
[0014]
Next, the average cutting thickness t f (mm) per blade is preferably in the range of 0.04 ≦ t f ≦ 0.15 .
In this case, the cutting load per unit area between the chip and the first rake face can be reduced to improve the durability of the circular saw, and the object to be cut can be removed in a short time. Can be cut efficiently.
Above in the case of less than the average cut thickness t f is 0.04, since the depth of cut of a small cut, there is a possibility that the time until the cutting is complete is increased inefficient cleavage. On the other hand, when it exceeds 0.15, the load at the time of cutting increases, and the durability improving effect of the circular saw may be reduced.
[0015]
Next, the average cutting thickness t f (mm) per blade is Z, where the number of cutting edges of the circular saw is Z, and when the circular saw is used, the rotational speed of the circular saw is N rpm, When the feed rate is fmm / sec,
t f = {60 / (NZ)} f
It is preferable to have the relationship (Claim 2 ).
In this case, the first rake face of the circular saw can have a cutting edge shape suitable for the number of cutting edges, the number of rotations, and the feed speed.
[0016]
Next, the object to be cut has a substantially cylindrical shape, and the circular saw is used when cutting the object to be cut while rotating the object to be cut around the central axis in the same direction as the circular saw rotates. And
The average cutting thickness t f per blade is defined as R (mm) for the radius of the circular saw, r (mm) for the radius of the object to be cut, and t ( mm), θ is the angle of the incision area, and χ is the angle of rotation of the metal cutting body while the cutting blade rotates by 1 pitch
t f = (R + r- t) sin (θ / 2) · χ
It is preferable to have the relationship (Claim 3 ).
[0017]
In this case, it is possible to make the circular saw suitable for a method of cutting a substantially cylindrical workpiece while rotating a so-called rotary method.
The above-mentioned rotation method is a method of cutting a substantially cylindrical object to be cut while rotating in the same direction as the rotation direction of the circular saw around its axial direction. It is used for cutting such as. When such a cut object is cut while the cut object is fixed, there is a problem that burrs are generated on the inner surface of the cut object when the tip of the cutting blade reaches the hollow portion. Rotational cutting can reduce the occurrence of this burr. In this case, since the diameter of the circular saw can be reduced, the cutting device can be reduced in size and the chips can be easily discharged.
[0018]
Next, it will be described with reference to FIG. 5 that t f = (R + rt) sin (θ / 2) · χ holds in the above-described rotation method cutting.
FIG. 5 is a schematic view showing a state where the
As can be seen from FIG. 5, if the radius of the circumscribed circle of the
cos θ = (R 2 + L 2 −r 2 ) / (2RL) (where L = R + r−t)
The following relational expression holds.
[0019]
Further, when the
Here, assuming that the average cutting thickness t f per blade at the position of θ / 2, the relational expression of t f = Lsin (θ / 2) · χ is established.
[0020]
Then, the object to be cut is preferably a cylindrical metal tube having a hollow portion (claim 4).
In this case, in the cutting of the rotation method, the effect of the circular saw can be sufficiently exerted, and the object to be cut can be cut without generating burrs on the inner surface of the metal tube. .
[0021]
Further, when cutting the metal tube, it is also possible to cut the metal pipe by moving the circular saw forward by fixing the object to be cut without rotating by so-called plunge type cutting.
[0022]
Then, the circular saw is preferably made of a cermet (claim 5).
In this case, the heat resistance of the circular saw is improved, the wear resistance of the cutting blade is further improved, and the life of the circular saw can be further extended. In particular, when the object to be cut is soft steel, the circular saw made of the cermet exhibits a particularly excellent effect, extends its life, and can improve the finishing accuracy.
[0023]
【Example】
Example 1
Next, a circular saw for metal cutting according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In this example, four kinds of metal cutting circular saws (invention products E1 to E4) and metal cutting circular saws for comparison (comparative products C1 to C4) are prepared as examples of the present invention. The properties were compared. As shown in FIG. 1, each of the products E1 to E4 of the present invention has a disk shape provided with a plurality of cutting
[0024]
As shown in FIGS. 1 to 2, the
[0025]
Here, a line connecting the center 3 of the
[0026]
Further, in order to determine the size of the first rake face width w, the object to be cut is cut by a so-called rotational cutting method in which the object to be cut having a hollow portion is cut while being rotated in the same direction of a circular saw. The relationship between the average cut thickness t f when cutting the body and the cut amount t of the cut object was examined.
In the rotation type cutting, as described above, the average cut thickness t f is expressed by the relational expression t f = (R + rt) sin (θ / 2) · χ. In this example, the object to be cut has a thickness of 10 mm as will be described later. Therefore, the maximum value of the cut amount t is equal to the wall thickness of the object to be cut, and t = 10 mm. Therefore, using the above equation, the value of the average cut thickness t f when the cut amount t changes to a maximum of 10 mm was calculated.
The results are shown in Table 1.
[0027]
[Table 1]
As is known from Table 1, the average cutting thickness t f per blade increases as the cutting amount t (mm) of the circular saw increases, and becomes t f = 0.10 when t = 10 mm. And become the maximum. Therefore, if the value of t f when t = 10 mm, that is, the value of t f = 0.10 is applied to the above relational expression w ≧ 8 × t f and w ≧ 0.80, the average cutting thickness is obtained. is t f satisfy all of the above relation in the depth of cut tmm w ≧ 8 × t f. From this result, it can be seen that the first rake face width w in this example may be set to 0.80 mm or more.
[0029]
Therefore, as shown below, the first rake face width w in the above-described four types of the present invention products E1 to E4 was determined as follows.
The inventive product E1 was set to w = 0.80 mm, the inventive product E2 was set to w = 1.0 mm, the inventive product E3 was set to w = 1.50 mm, and the inventive product E4 was set to w = 2.0 mm. These first rake face widths w satisfy the relationship of w ≧ 8 × t f .
[0030]
In this example, comparative products C1 to C4 for comparison were prepared as described above. Comparative products C1 to C4 are also used for cutting the object to be cut under the same conditions as the products E1 to E4 of the present invention, but the first rake face width w of the products E1 to E4 of the present invention is large. It is just a change. Here, the comparative product C1 was set to w = 0.2 mm, the comparative product C2 was set to w = 0.25 to 0.30 mm, the comparative product C3 was set to w = 0.45 mm, and the comparative product C4 was set to w = 0.60 mm. None of these satisfy the above relationship of w ≧ 8 × t f .
[0031]
Next, using the
In this example, as shown in FIG. 4, an ERW steel pipe equivalent to 0.15 wt% C steel was prepared as the above-described
[0032]
As shown in FIG. 1, the cutting of the
[0033]
[Table 2]
As is known from Table 2, in the products E1 to E4 of the present invention, the number of cuts until the circular saw life exceeded 1400 times, and the circular saw life was much longer than that of the comparative products C1 to C4. In the products E1 to E4 of the present invention, there was almost no variation in the number of cuts until the circular saw life, and excellent stability was shown. On the other hand, in the comparative products C1 to C4, the variation in the circular saw life was very large.
Further, in the products E1 to E4 of the present invention, the damage at the tip of the circular saw was only worn, whereas in the comparative products C1 to C4, there were some defects.
[0035]
As described above, the circular saws of the present invention products E1 to E4 are inexpensive, have excellent cutting edge wear resistance, can cut a metal workpiece with good machinability, and have little variation in life. Met.
[0036]
(Example 2)
In this example, using the same metal cutting circular saw as that of the present invention products E1 to E4 of Example 1, the above-mentioned for cutting the object to be cut similar to Example 1 by the plunge method cutting method, The relationship between the optimum size of the average cut thickness t f that determines the first rake face width w and the feed amount f of the circular saw at that time will be examined.
[0037]
In the plunge system, when the circular saw is advanced with respect to the object to be cut and cut, the object to be cut is fixed without being rotated and only the circular saw is advanced and cut.
[0038]
When the object to be cut is cut by the plunge method, the average cut thickness t f can be expressed by the relational expression t f = {60 / (NZ)} f. As in the first embodiment, when the rotational speed N of the circular saw, the number of blades Z of the circular saw, and the feed speed f of the circular saw are set, the average cutting thickness t f in the plunge method becomes t f = 0.009 mm. Become. In this case, the first rake face width w of the circular saw may be set to 0.072 or more.
[0039]
However, setting the feed rate f of the circular saw to the same size as in Example 1, an average cut thickness t f as described above is very small as t f = 0.009, becomes inefficient cleavage . In order to realize efficient cutting, it is necessary to increase the feed speed f of the circular saw in the plunge system as much as possible.
[0040]
Above in plunge method, by setting higher than the feed rate f of Example 1 above a circular saw, the average cut thickness t f the same value as in Example 1, i.e., be a t f = 0.10 mm Can do. Therefore, for example, when the first rake face width w is determined so that w = 0.8, and the cutting speed is set to be larger than that in the rotary method in the plunge method, the circular sword surface is cut. The saw can cut both the plunge method and the rotary method with a single circular saw, and can cut the object to be cut at an efficient speed even in the plunge method. . In the above plunge method and rotation method as well, the cutting edge is excellent in wear resistance, can cut a metal workpiece with good machinability, and exhibits the effect that there is little variation in life. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an entire circular saw according to a first embodiment;
FIG. 2 is an enlarged plan view of a cutting edge portion of a circular saw according to the first embodiment.
FIG. 3 is an enlarged perspective view of a cutting edge portion of a circular saw according to the first embodiment.
FIG. 4 is an explanatory view showing the object to be cut according to Example 1. FIG. 5 is a schematic plan view showing an outline when the object to be cut is cut with a circular saw by a rotating method.
FIG. 6 is a plan view showing the whole of a conventional circular saw.
FIG. 7 is an enlarged plan view of a cutting edge portion of a conventional circular saw.
[Explanation of symbols]
1. . . Circular saw,
2. . . Cutting
23. . . Rake face,
231. . . Protruding point,
233. . . First rake face,
235. . . Second rake face,
237. . . Flank,
4). . . Object to be cut,
Claims (5)
上記切刃は，上記丸鋸をその回転軸方向から平面的に見た状態において，その先端部から上記丸鋸の略中心に向けて配されたすくい面と，上記先端部から上記丸鋸の回転する向きと逆向きに向けて配された逃げ面とを有しており，
上記すくい面は，上記切刃の上記先端部と上記丸鋸の中心とを結ぶ線を丸鋸半径線とするとき，該丸鋸半径線よりも丸鋸の回転方向に突出した突出点を有すると共に，該突出点と上記先端部とを結ぶ第１すくい面と，上記突出点から上記丸鋸の略中心方向に延びる第２すくい面とを有しており，
上記丸鋸の中心と上記突出点とを結ぶ線を基準線として，該基準線と上記第１すくい面とのなす角をα，上記基準線と上記第２すくい面とのなす角をβとし，
上記基準線と，上記丸鋸の外接円が交差する点における上記外接円に対する接線と上記逃げ面とのなす角をγとしたとき，
０°＜α＜２０°，
０°＜β＜１０°，
γ≧０°，
の関係を有し，
上記接線から上記突出点までの距離をｗ（ｍｍ）とし，かつ上記丸鋸を使用する際の１刃あたりの平均切り込み厚さをｔf（ｍｍ）とすると，
切断時には，０．０４≦ｔf≦０．１５，かつｔf≦ｗ／８の関係を満足するように上記被切断体の切断を行うことを特徴とする金属製の被切断体の切断方法。In a method of cutting a metal workpiece using a circular saw having a disk shape provided with a plurality of cutting edges along the outer periphery,
The cutting blade includes a rake face arranged from the tip of the circular saw toward the approximate center of the circular saw in a state of viewing the circular saw from the direction of the rotation axis, and the circular saw from the tip. Having a flank face and a flank face oriented in the opposite direction;
The rake face has a protruding point that protrudes in the rotational direction of the circular saw from the circular saw radial line when a line connecting the tip of the cutting edge and the center of the circular saw is a circular saw radial line. And a first rake face connecting the protruding point and the tip, and a second rake face extending from the protruding point in a substantially central direction of the circular saw,
A line connecting the center of the circular saw and the protruding point is defined as a reference line, an angle formed by the reference line and the first rake face is α, and an angle formed by the reference line and the second rake face is β. ,
When the angle between the tangent to the circumscribed circle and the flank at the point where the reference line intersects the circumscribed circle of the circular saw is γ,
0 ° <α <20 °,
0 ° <β <10 °,
γ ≧ 0 °,
Have the relationship
When the distance from the tangent to the protruding point is w (mm) and the average cutting thickness per blade when using the circular saw is t f (mm),
A method for cutting a metal cut object, wherein the cut object is cut so as to satisfy the relationship of 0.04 ≦ t f ≦ 0.15 and t f ≦ w / 8 at the time of cutting. .
ｔf＝｛６０／（ＮＺ）｝ｆ
の関係を有することを特徴とする金属製の被切断体の切断方法。In claim 1, the average cutting thickness t f per blade is Z, and when the circular saw is used, the rotational speed of the circular saw is Nrpm, and the circular saw feed When the speed is fmm / sec,
t f = {60 / (NZ)} f
A method for cutting a metal object, characterized by having the following relationship:
上記１刃あたりの平均切り込み厚さｔf（ｍｍ）は，丸鋸の半径をＲ（ｍｍ），被切断体の半径をｒ（ｍｍ）とし，かつ，上記丸鋸を使用する際の切り込み量をｔ（ｍｍ），切り込み域の角度をθ，切刃が１ピッチ回転する間に金属切断体が回転する角度をχとするとき，
ｔf＝（Ｒ＋ｒ−ｔ）ｓｉｎ（θ／２）・χ
の関係を有することを特徴とする金属製の被切断体の切断方法。2. The cutting object according to claim 1, wherein the object to be cut is substantially cylindrical, and the circular saw is cut while rotating the object to be cut about the central axis in the same direction as the circular saw rotates. Used for
The average cutting thickness t f (mm) per blade is the radius of the circular saw R (mm), the radius of the object to be cut is r (mm), and the amount of cutting when using the circular saw Is t (mm), the angle of the cutting area is θ, and the angle of rotation of the metal cutting body while the cutting blade rotates by 1 pitch is χ,
t f = (R + rt) sin (θ / 2) · χ
A method for cutting a metal object, characterized by having the following relationship:
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