JP4236240B2

JP4236240B2 - 騒音防止機能を有するサーキュラソー用基板およびサーキュラソー

Info

Publication number: JP4236240B2
Application number: JP2002151649A
Authority: JP
Inventors: 治男井上; 繁一山崎; 眞川西
Original assignee: ALMT Corp
Current assignee: ALMT Corp
Priority date: 2002-05-27
Filing date: 2002-05-27
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2022-05-27
Also published as: JP2003340637A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、金属材料、木質系材料などを加工するためのサーキュラソー用基板およびこの基板を用いたサーキュラソーに関するものであって、特に切断中の基板の振動や騒音を抑制する基板およびサーキュラソーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、金属材料や木質系材料の切断加工を行うのに、円板状の基板の周縁に多結晶ダイヤモンド焼結体のチップが設けられたサーキュラソーが使用される。このサーキュラソーで切断を行う際、主として基板の振動により騒音が発生し、状況によっては基板外周に設けられたチップ間の刃底部分から亀裂が発生し、基板が破壊するという問題も起こっていた。このことから、作業環境の改善や安全性のために基板の振動を抑制することが望まれている。
【０００３】
基板の振動を抑制できるものとしては、様々な提案がなされており、例えば特開昭６３−１５０１号公報に記載のものがある。この基板の一部を図３に示す。この提案は、台金の外周域より中周域に向けて振り幅が溝間隔より長いジグザグ状の切溝によって交互に形成された細長い舌片を形成し、図３（ｂ）に示すようにこの舌片の先端部が隣接する舌片基部と部分的な面接触状態になるように接触部２ｃを有するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の提案では、舌片の接触を部分的にして弱い面接触とし、この部分の摩擦により振動エネルギーを抑制して減衰するとともに、台金に大きなずれが生じても元に戻るようにするものである。この提案は、弱い面接触により効果的に騒音を防止できる効果があるが、この弱い面接触は切溝を形成するための高エネルギービームの高熱を利用して舌片を変形させることにより形成させるために、面接触状態を制御して、常に騒音防止効果の高いスリットを形成するには高度の技術を必要とした。
【０００５】
以上のようなことから、振動を抑制する効果が大きいスリットの形成が容易で、台金に大きなずれが生じても元に戻ることが可能であり、基板に亀裂が発生しにくく安全性の高いサーキュラソー用基板およびサーキュラソーを提案するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のサーキュラソー用基板の第１の特徴は、円板状の台金にスリットが設けられたサーキュラソー用基板であって、前記スリットは、最外周側の部分が前記台金の外周縁とは間隔をおいて内周側に形成され、前記台金の外周側から内周側に向けて振り幅が溝間隔より長いジグザグ状の切溝により形成されるとともに、前記ジグザグ状の切溝により形成された細長い舌片を有する第１スリットと、前記第１スリットの内周側に設けられ、前記台金の外周側から内周側に向けて振り幅が溝間隔より長いジグザグ状の切溝により形成されるとともに、前記ジグザグ状の切溝により形成された細長い舌片を有する第２スリットとからなり、前記第１スリットの最内周側の振り幅が溝間隔より長い舌片に前記第２スリットの最外周側の切溝が形成され、前記第１スリットおよび第２スリットには樹脂が充填されてなることである。
【０００７】
第２の特徴は、前記ジグザグ状の切溝の振り幅における中心軸は、前記基板の半径方向に一致するか、前記スリットの中心部における半径方向に対して４５°以内としたことである。なお、スリットの中心部とは、第１スリットおよび第２スリットの領域内で振り幅方向の中心かつ振り幅と直角方向の中心である点を指す。
【０００８】
第３の特徴は、前記第１スリットと前記第２スリットを組み合わせた一対のスリットを、前記台金の周方向に等間隔に形成したことである。
【０００９】
第４の特徴は、前記樹脂は、フェノール系、ポリイミド系、エポキシ系またはシリコン系のいずれかよりなる熱硬化性樹脂としたことである。
【００１０】
第５の特徴は、前記樹脂には、ＳｉＣ、アルミナ、ＳｉＯ_２のうちのいずれか一つまたは二つ以上を含有することである。
【００１１】
第６の特徴は、上記の基板を用い、基板の外周に多結晶ダイヤモンド、単結晶ダイヤモンドまたはＣＢＮ焼結体からなる切れ刃を接合したサーキュラソーとしたことである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明のサーキュラソー用基板を図１に示す。基板１は薄板円板状の台金からなり、外周には切れ刃となるチップを接合するための刃台５が設けられている。刃台５間には刃底６が形成されており、チップを刃台５にろう付けする際に隣接する刃台５に熱が拡散しないようになっている。基板１には、第１スリット２ａと第２スリット２ｂを組み合わせた一対のスリット２が複数個設けられており、基板１の周方向において等間隔に設けられている。これらのスリット２は、振り幅が溝間隔より長いジグザグ状の切溝であり、基板１の外周側から内周側に向けてジグザグ状に形成される。ジグザグ状の切溝とすることにより、切溝の間には細長い舌片３が形成される。
【００１３】
第１スリット２ａの最内周側の舌片３には、第２スリット２ｂの最外周側の切溝が形成されている。このようにすることで、第１スリット２ａと第２スリット２ｂがかみ合うように重複することになり、剪断歪み量の和が増え広範囲な周波数に対して振動を減衰することができるので、切削加工時に発生する複雑な振動を抑制する効果が生まれる。
【００１４】
一対のスリット２でジグザグ状の切溝の振り幅における中心軸ｐは、基板１の半径方向に一致するか、スリット２の中心部ｏにおける半径線ｒに対し４５°以内としている。このようにすることで、チップの部分で発生して基板１中心方向に向かって伝わる振動を効果的に減衰できる。
【００１５】
第１スリット２ａおよび第２スリット２ｂには樹脂が充填されている。このように樹脂が充填されていることで、舌片３と樹脂が面接触状態になり、スリット２付近に発生した振動エネルギーは熱エネルギーに変換されて減衰される。この樹脂は、フェノール系、ポリイミド系、エポキシ系またはシリコン系のいずれかよりなる熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。これは、低コストで作業が容易であるとともに、これらの熱硬化性樹脂を用いることで、熱による樹脂の劣化と剥離を防いで制振効果を持続させ、万一剥離した場合でも、再度樹脂を充填することを容易にするためである。また、樹脂には助剤としてダイヤモンド、ＣＢＮ、ＳｉＣ、アルミナ、ＳｉＯ_２などが使用できるが、ＳｉＣ、アルミナ、ＳｉＯ_２うちのいずれか一つまたは二つ以上を含有することが好ましい。これにより、比較的低コストで歪みエネルギーを効率よく熱エネルギーに変換させて制振効果を高めることができる。
【００１６】
上記のようなサーキュラソー用基板の外周に多結晶ダイヤモンド、単結晶ダイヤモンドまたはＣＢＮ焼結体からなる切れ刃を接合し、騒音防止効果の高いサーキュラソーとすることができる。
【００１７】
【実施例】
（実施例１）
本発明のサーキュラソーの第１の実施例として、図１に示すようなスリット２ａおよび２ｂを形成した基板１を製作した。直径２５５ｍｍ、厚み２ｍｍ、材質はＳＫＳ５の円板状の基板１を準備し、外周部に所定の形状の刃台５および刃底６を形成し、レーザービームにより外周スリット４、第１スリット２ａおよび第２スリット２ｂを形成した。外周スリット４は溝幅０．１〜０．３ｍｍ、刃底６から基板１中心に向かうように長さ５ｍｍとし、等間隔に４ヶ形成した。スリット２ａおよび２ｂは溝幅０．１〜０．３ｍｍ、ジグザグ状の振り幅は最大３０ｍｍ、溝間隔（舌片３の幅）８ｍｍとし、第１スリット２ａは舌片３が３ヶ、第２スリット２ｂは舌片３が３ヶとなるように加工した。ジグザグ状の切溝の振り幅における中心軸ｐは、スリット中心部ｏにおける半径線ｒに一致（傾きを０°）させて５等配に形成し、スリット２ａおよび２ｂを形成する位置は、スリット２全体が半径ｒ上において中央部になるようにした。なお、これらのスリット２ａおよび２ｂのすべての端部は切溝が割れ目になって広がらないように溝幅より大きい直径の円形穴を形成した。このスリット２ａおよび２ｂの溝内に、エポキシ樹脂にＳｉＣの助剤を混合した樹脂を充填し、乾燥させた。以上のようにして製作した基板１の刃台５に、所定の大きさの焼結ダイヤモンドチップをろう付けし、本発明のサーキュラソーとした。
【００１８】
（実施例２）
第２の実施例として、図２に示すようなスリット２を形成した基板１を製作した。直径３００ｍｍ、厚み２ｍｍで、材質ＳＫＳ５の円板状の基板１を準備し、実施例１と同様にスリット加工を行った。外周スリット４は溝幅０．１〜０．３ｍｍ、刃底６から基板１中心に向かうように長さ５ｍｍとし、等間隔に４ヶ形成した。スリット２ａおよび２ｂは溝幅０．１〜０．３ｍｍ、ジグザグ状の振り幅は最大４０ｍｍ、溝間隔（舌片の幅）７ｍｍとし、第１スリット２ａは舌片３が４ヶ、第２スリット２ｂは舌片３が４ヶとなるように加工した。ジグザグ状の切溝の振り幅における中心軸ｐは、スリット中心部ｏにおける半径線ｒに対し傾きαを３０°として５等配に形成し、スリット２ａおよび２ｂを形成する位置は、スリット２全体が半径ｒ上において中央部になるようにした。なお、これらのスリット２ａおよび２ｂのすべての端部は切溝が割れ目になって広がらないように溝幅より大きい直径の円形穴を形成した。このスリット２ａおよび２ｂの溝内に、シリコン樹脂にアルミナの助剤を混合した樹脂を充填し、乾燥させた。以上のようにして製作した基板１の刃台５に、所定の大きさの焼結ダイヤモンドチップをろう付けし、本発明のサーキュラソーとした。
【００１９】
（実施例３）
第３の実施例として、直径６００ｍｍ、厚み６ｍｍで、材質ＳＫＳ５の円板状の基板１を準備し、実施例１と同様にスリット加工を行った。外周スリット４は溝幅０．１〜０．３ｍｍ、刃底６から基板１中心に向かうように長さ５ｍｍとし、等間隔に４ヶ形成した。スリット２ａおよび２ｂは溝幅０．１〜０．３ｍｍ、ジグザグ状の振り幅は最大７０ｍｍ、溝間隔（舌片の幅）１０ｍｍとし、第１スリット２ａは舌片３が３ヶ、第２スリット２ｂは舌片３が３ヶとなるように加工した。ジグザグ状の切溝の振り幅における中心軸ｐは、スリット中心部ｏにおける半径線ｒに対し傾きαを４５°として５等配に形成し、スリット２ａおよび２ｂを形成する位置は、スリット２全体が半径ｒ上において中央部になるようにした。なお、これらのスリット２ａおよび２ｂのすべての端部は切溝が割れ目になって広がらないように溝幅より大きい直径の円形穴を形成した。このスリット２ａおよび２ｂの溝内に、エポキシ樹脂にアルミナの助剤を混合した樹脂を充填し、乾燥させた。以上のようにして製作した基板１の刃台５に、所定の大きさの焼結ダイヤモンドチップをろう付けし、本発明のサーキュラソーとした。
【００２０】
（実施例４）
第４の実施例として、直径２５０ｍｍ、厚み４．５ｍｍで、材質ＳＫＳ５の円板状の基板１を準備し、実施例１と同様にスリット加工を行った。外周スリット４は溝幅０．１〜０．３ｍｍ、刃底６から基板１中心に向かうように長さ５ｍｍとし、等間隔に４ヶ形成した。スリット２ａおよび２ｂは溝幅０．１〜０．３ｍｍ、ジグザグ状の振り幅は最大３５ｍｍ、溝間隔（舌片の幅）７ｍｍとし、第１スリット２ａは舌片３が３ヶ、第２スリット２ｂは舌片３が３ヶとなるように加工した。ジグザグ状の切溝の振り幅における中心軸ｐは、スリット中心部ｏにおける半径線ｒに対し傾きαを４５°として５等配に形成し、スリット２ａおよび２ｂを形成する位置は、スリット２全体が半径ｒ上において中央部になるようにした。なお、これらのスリット２ａおよび２ｂのすべての端部は切溝が割れ目になって広がらないように溝幅より大きい直径の円形穴を形成した。このスリット２ａおよび２ｂの溝内に、シリコン樹脂にＳｉＣの助剤を混合した樹脂を充填し、乾燥させた。以上のようにして製作した基板１の刃台５に、所定の大きさの焼結ダイヤモンドチップをろう付けし、本発明のサーキュラソーとした。
【００２１】
（比較例）
比較例として、図３（ａ）に示すようなスリット２を形成した基板１を製作した。実施例２と同じサイズおよび材質の基板１を準備し、スリット加工を行った。外周スリット４は溝幅０．１〜０．３ｍｍ、刃底６から基板１中心に向かうように長さ５ｍｍとし、等間隔に４ヶ形成した。スリット２は溝幅０．１〜０．３ｍｍ、ジグザグ状の振り幅は最大４０ｍｍ、溝間隔（舌片の幅）７ｍｍとしたが、上記の実施例のように第１スリット２ａおよび第２スリット２ｂのように１組のスリット２の領域内で２本の切溝により形成したものではなく、１本の連続した切溝で形成されており、舌片３の数は１組のスリットの領域内で同じ数とするために８ヶとなるように加工した。ジグザグ状の切溝の振り幅における中心軸ｐは、スリット２中心部ｏにおける半径線ｒに対し傾きαを３０°として５等配に形成し、スリット２を形成する位置は、スリット２全体が半径ｒ上において中央部になるようにした。なお、このスリット２のすべての端部は切溝が割れ目になって広がらないように溝幅より大きい直径の円形穴を形成した。このスリット２の溝内に、シリコン樹脂にアルミナの助剤を混合した樹脂複合材を充填し、乾燥させた。以上のようにして製作した基板１の刃台５に、所定の大きさの焼結ダイヤモンドチップをろう付けし、比較例のサーキュラソーとした。
【００２２】
（実験例１）
スリット形状の違いによるせん断歪み量の大きさを確認するため、実施例２および比較例のサーキュラソーを使用してＣＡＥにより解析を行った。その結果、実施例２のサーキュラソーの方が各周波数におけるせん断歪み量の和が大きく、振動エネルギーを効果的に吸収できる形状であることがわかった。
【００２３】
（実験例２）
基板の減衰状態を比較するため、実施例１〜４および比較例のサーキュラソーを使用して、打撃試験を行った。試験方法は、基板の中央部を固定した状態で、その基板のスリットのほぼ中央部を鉄製の振り子により打撃し、打撃直後の初期波形と０．２ｓ経過した時の波形を一度に計測し、１０Ｌｏｇ１０Ａ／Ｃの対数減衰能値を算出して比較した。その結果、実施例１〜４のサーキュラソーはいずれも比較例のサーキュラソーに比べて、減衰能が１０〜１５％向上した。
【００２４】
（実験例３）
基板の強度を確認するため、実施例１〜４および比較例のサーキュラソーを使用して、強度試験を行った。試験方法は、基板の中央部を固定した状態で、基板の端部に荷重をかけたときの撓み量を測定する方法で行った。その結果、実施例１〜４のサーキュラソーは比較例のものに比べて３〜５％向上し、比較例より低下しないことがわかった。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のスリット形状は基板の強度を低下させずに振動の減衰性能を高くすることができ、騒音防止効果に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のサーキュラソー用基板の例を示した部分側面図である。
【図２】本発明のサーキュラソー用基板の別の例を示した部分側面図である。
【図３】従来のサーキュラソー用基板の例を示した図で、（ａ）は部分側面図、（ｂ）はスリットの一部を拡大した図である。
【符号の説明】
１基板
２スリット
２ａ第１スリット
２ｂ第２スリット
２ｃ舌片の接触部
３舌片
４外周スリット
５刃台
６刃底
７取付穴
ｐスリットの振り幅における中心軸
ｒスリット中心部を通る半径線
ｏスリットの中心
α スリットの角度

Claims

円板状の台金にスリットが設けられたサーキュラソー用基板であって、
前記スリットは、最外周側の部分が前記台金の外周縁とは間隔をおいて内周側に形成され、前記台金の外周側から内周側に向けて振り幅が溝間隔より長いジグザグ状の切溝により形成されるとともに、前記ジグザグ状の切溝により形成された細長い舌片を有する第１スリットと、
前記第１スリットの内周側に設けられ、前記台金の外周側から内周側に向けて振り幅が溝間隔より長いジグザグ状の切溝により形成されるとともに、前記ジグザグ状の切溝により形成された細長い舌片を有する第２スリットとからなり、
前記第１スリットの最内周側の振り幅が溝間隔より長い舌片に前記第２スリットの最外周側の切溝が形成され、前記第１スリットおよび第２スリットには樹脂が充填されてなることを特徴とするサーキュラソー用基板。
前記ジグザグ状の切溝の振り幅における中心軸は、前記基板の半径方向に一致するか、前記スリットの中心部における半径方向に対して４５°以内であることを特徴とする請求項１記載のサーキュラソー用基板。
前記第１スリットと前記第２スリットを組み合わせた一対のスリットを、前記台金の周方向に等間隔に形成したことを特徴とする請求項１または２記載のサーキュラソー用基板。
前記樹脂は、フェノール系、ポリイミド系、エポキシ系またはシリコン系のいずれかよりなる熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のサーキュラソー用基板。
前記樹脂には、ＳｉＣ、アルミナ、ＳｉＯ_２のうちのいずれか一つまたは二つ以上を含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のサーキュラソー用基板。
請求項１〜５のいずれかの基板の外周に、多結晶ダイヤモンド、単結晶ダイヤモンドまたはＣＢＮ焼結体からなる切れ刃を接合したことを特徴とするサーキュラソー。