JP4533509B2 - Cooling method of circular saw in circular saw cutting machine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、丸鋸切断機における丸鋸の冷却方法及びこの冷却方法を実施するのに好適な丸鋸に関するものである。
【0002】
【従来の技術及びその課題】
丸鋸切断機においては、高速加工などにみられるように、生産性を上げるために切削条件は益々厳しい状況になるばかりでなく、製品の性能アップのために、難削材を加工する頻度も増加している。この結果、切断加工時に鋸刃は非常な高温となり、これに起因して、加工精度の低下、ワーク切断面の性状の悪化、工具寿命の短命化などが生じている。
【0003】
その対策として、切削油を丸鋸の鋸刃部分に供給して鋸刃を冷却する方法が従来より採られてきたが、近年、地球環境に配慮した加工が提案され、切削油を使用しない工具冷却方法、例えば冷風による冷却方法なども開発されてはいるが、未だ実用的な対策とはなっていない。
【0004】
本発明は、上記のような従来の問題点を解消し得る丸鋸切断機における丸鋸の冷却方法を提供することを目的とする。更に本発明は、上記の冷却方法を実施するのに好適な丸鋸を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明の丸鋸切断機における丸鋸の冷却方法は、丸鋸切断機における丸鋸カバー3の下部に冷媒溜め4を設けて、これに液状の冷媒を溜め、各鋸刃表面に冷媒保持手段を設けた丸鋸1によるワークWの切断中に、ワークWを切削し終えた各鋸刃8を冷媒溜め4の冷媒中に浸漬させて冷却すると共に、その浸漬時に前記冷媒保持手段に冷媒を保持した鋸刃8が次にワークWを切削する際に当該鋸刃8の切削熱による前記保持冷媒の蒸発に伴う気化熱を利用して鋸刃8を冷却することを特徴とする。ここで、「切削熱」とは、「切削に伴う加工点の剪断と摩擦による発熱」のことであり、以降の「切削熱」も同じである。
【0006】
請求項2に係る発明の丸鋸切断機における丸鋸の冷却方法は、丸鋸切断機における丸鋸カバー3の内部にミスト状の冷媒を供給して、このミスト状冷媒により丸鋸1の鋸刃表面に冷媒保持手段を設けた各鋸刃8を湿潤し、丸鋸1によるワークWの切断中に各鋸刃8の切削熱によるミスト状冷媒の蒸発に伴う気化熱を利用して当該鋸刃8を冷却することを特徴とする。
【0007】
請求項3は、請求項1又は2に記載の丸鋸切断機における丸鋸の冷却方法において、前記冷媒が水であることを特徴とする。
【0008】
請求項4は、請求項1又は2に記載の丸鋸切断機における丸鋸の冷却方法において、前記冷媒がエタノールであることを特徴とする。
【0010】
請求項5は、請求項1に記載の丸鋸切断機における丸鋸の冷却方法において、前記冷媒保持手段が、各鋸刃8の前面所要部に形成した凹窪部9からなることを特徴とする。
【0011】
請求項6は、請求項1又は2に記載の丸鋸切断機における丸鋸の冷却方法においてにおいて、前記冷媒保持手段が、各鋸刃8の表面所要部にセラミックスを溶射して形成した多孔質層12からなることを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明すると、図1において、1は丸鋸切断機における揺動型や直線移動型の鋸フレーム2に軸支されて回転駆動される丸鋸で、切断位置にあるワークWに対し進退移動して切断を行う。3は丸鋸カバー3で、丸鋸1の所要部を覆うように鋸フレーム2に設けられている。丸鋸カバー3は、両側一対の側面視略円弧状側板3a,3aと、両側板3a,3aの外周縁部をつなぐ外周板部3bとからなるもので、この丸鋸カバー3の下部には両側板3a,3aと外周板部3bとの間に水溜め4が形成されている。尚、水溜め4は、これに水を溜めた状態で丸鋸1の各鋸刃8が十分に浸漬し得る深さに形成される。
【0013】
丸鋸1は、丸鋸本体5の外周縁部に刃体6を周方向所定ピッチで形成すると共に、各刃体6に超硬チップ7を取り付けてなるもので、各刃体6とこれに取り付けられた超硬チップ7とによって鋸刃8を構成している。各超硬チップ7には、旋回方向前面側で、チップ7の刃先を形成する第1すくい面7aと隣接する第2すくい面7bの中央部分に、水を保持する保持手段としての凹窪部9が形成されている。この凹窪部9は、丸鋸1の回転時に各鋸刃8が水溜め4に溜められた水中を通過する際に水を汲み入れて保持し、ワークWの切削点(加工点)まで運ぶためのものである。10は超硬チップ7の逃げ面を示す。
【0014】
上記のような丸鋸1を備えた丸鋸切断機によってワークWの切断を行うにあたり、図1に示すように、丸鋸カバー3の下部に形成された水溜め4に水を溜めて、丸鋸1の回転時に各鋸刃8が水溜め4内の水中に浸漬できるようにしておく。しかして、丸鋸1の回転に伴って各鋸刃8がワークWを切削する時、その切削に伴う加工点の剪断と摩擦による発熱(以降単に、「切削熱」という)によって、各鋸刃8、特に超硬チップ7の先端は例えば700℃程度の高温になるが、ワークWを切削し終えた一つの超硬チップ7が水溜め4まで旋回して来ると、この超硬チップ7は水溜め4を通過中に水中に浸漬して水冷され、そしてこの時チップ7の表面部分に水が若干付着されると共に、チップ7前端面の凹窪部9に水が汲み入れられる。
【0015】
上記のように水溜め4で水冷された超硬チップ7が次にワークWを切削する時まで、このチップ7の凹窪部9内に入っている水は遠心力によって凹窪部9内に保持される。しかして、この超硬チップ7がワークWを切削する時、前記のような切削熱により、チップ7の表面部分に保持された水及び凹窪部9内の水が蒸発し、これらの水が蒸発する時の気化熱として超硬チップ7の熱が奪われることになり、これによって超硬チップ7自体が高温になるのが防止され、即ち超硬チップ7が常に100℃以下に維持され、同時に超硬チップ7の強度と硬さの低下が抑制される。この結果として、工具寿命が延ばされる。
【0016】
丸鋸カバー3の水溜め4への水の供給は、丸鋸カバー3の上部側に水供給ホースを配管装備して、そのホースにより自動的に行うようにしてもよいし、あるいは丸鋸1の停止時に杓などによる手作業によって行うこともできる。
【0017】
上記実施形態では、冷媒として水を利用しているが、気化熱の大きな冷媒としては水の他、エタノールが挙げられる。冷媒がエタノール100%の液である場合、単位時間当たりの蒸発量が水の約3.6倍、水50%とエタノール50%の混合液の場合、単位時間当たりの蒸発量が水の約2.0倍であった。水が1kg蒸発したとすると、水の気化熱は2250kJ/kgであるため、2250kJの熱の除去が可能となる。エタノール100%液の場合は、同一条件下で3.6kg(=1kg×3.6)蒸発することになり、エタノールの気化熱は860kJ/kgであるため、約3100kJ(=860kJ×3.6)の熱の除去が可能になる。実際に使用するときは、コスト面からは冷媒としては水が選択されるが、これをエタノールにすれば、約1.4倍(=3100kJ÷2250kJ)ほど冷却効率が上がる。
【0018】
図3に示す丸鋸1のように、各超硬チップ7の前端面所要部に凹窪部9(水保持手段)を形成していることにより、各超硬チップ7は、水溜め4を通過する際にその水を凹窪部9に確実に汲み入れて保持できると共に、そのまま次の加工点(切削箇所)まで有効に運ぶことができる。図4に示す丸鋸11は、保持手段として、各鋸刃8を形成する超硬チップ7の前面側で刃先部(第1すくい面7a)を除く領域に、セラミックスなどを溶射して薄い(厚さ1〜数μm程度)多孔質層12を形成したものである。
【0019】
上記のような多孔質層12からなる保持手段では、丸鋸1が回転して各鋸刃8が水溜め4に溜められた水中を通過する際に、水溜め4内の水が多孔質層12に含浸されて保持される。この多孔質層12に含浸された水は、超硬チップ7の熱によって当該多孔質層12の全域から蒸発し、その時の気化熱により超硬チップ7の熱が有効に奪われて、そのチップ7の温度が効果的に下がることになる。
【0020】
図5は、図1の丸鋸切断機と同様な丸鋸1及び丸鋸カバー3を示しているが、ここに示す丸鋸カバー3には水溜め4を設けておらず、この水溜め4に代えて、丸鋸カバー3の上部にミスト噴射ノズル13を挿入配備し、このミスト噴射ノズル13により、丸鋸カバーの内部に水ミストを噴射供給して、丸鋸1の鋸刃8を湿潤するようにものである。このミスト噴射ノズル13は水ミスト供給装置14に接続されている。この水ミスト供給装置14には、従来のオイルミスト供給装置をそのまま使用することができる。
【0021】
したがって、この丸鋸切断機によってワークWの切断を行う際に、ミスト噴射ノズル13により丸鋸カバー3の内部に水ミストを供給し、丸鋸カバー3内部を水ミスト状態にして丸鋸1の鋸刃8表面を湿潤すると、濡れた鋸刃8の超硬チップ7がワークWを切削する時にその切削熱によって、チップ7表面に付着した水分が蒸発し、この水分が蒸発する時の気化熱として超硬チップ7の熱が奪われることになり、これによって超硬チップ7自体が高温になるのが防止されると同時に、超硬チップ7の強度と硬さが維持される。この結果として、工具寿命が延ばされることになる。
【0022】
この実施形態の場合も、ミストとしては、水ミストに限らず、エタノールなど水以外の液体がミスト化されたものを使用することができる。
【0023】
以上説明した実施形態の丸鋸4は、各鋸刃8が、丸鋸本体5の外周縁部に周方向所定ピッチで形成された刃体6と各刃体6に取りつけられた超硬チップ7とから構成されるものであるが、本発明に係る丸鋸は、そのような構成に限らず、丸鋸本体の外周縁部に周方向所定ピッチで直接に鋸刃を形成したもの、つまり超硬チップをもたない丸鋸でもよい。
【0024】
【発明の効果】
以上説明したような本発明の冷却方法によれば、丸鋸の鋸刃を冷却してその温度を低く保ことによる効果、即ち、
▲1▼ 丸鋸の鋸刃の幾何学的形状とサイズを安定させて切断加工精度を高めることができる。
▲2▼ ワークの切断面の性状を改善できる。
▲3▼ 鋸刃の強度と硬度の低下を抑制し、工具寿命を極力延ばすことができる。などの効果を、鋸刃冷却のために切削油を使用しない、地球環境に優しい全くクリーンな気化熱利用の冷却方法を以て得ることができる。また、冷風冷却法に比べて冷却システムの設備コストやランニングコストを大幅に低減することができ、その経済的効果は甚大である。
【0025】
特に請求項1に係る発明は、丸鋸カバー下部に冷媒溜めを設けてこれに液状冷媒を溜めておき、ワークを切削し終えた各鋸刃を冷媒溜めに浸漬させて冷却すると共に、その浸漬時に各鋸刃表面に設けた冷媒保持手段に冷媒を保持した鋸刃が次にワークを切削する際に当該鋸刃の切削熱による前記保持冷媒の蒸発に伴う気化熱を利用して鋸刃を冷却する方法であるから、液状冷媒への浸漬による冷却と液状冷媒の気化熱利用による冷却の二段冷却によって、鋸刃をきわめて効果的に冷却することができるとともに、各鋸刃表面に冷媒保持手段を設けることにより、液状の冷媒を丸鋸カバー内から加工点まで有効に運ぶことができて、各鋸刃をより効果的に冷却をすることができる。
【0026】
また請求項2に係る発明は、丸鋸カバーの内部にミスト状の冷媒を供給して、このミスト状冷媒により丸鋸の鋸刃表面に冷媒保持手段を設けた各鋸刃を湿潤し、各鋸刃の切削熱によるミスト状冷媒の蒸発に伴う気化熱を利用して鋸刃を冷却する方法であって、丸鋸カバーを特別な構造にしたり、丸鋸側に特別な加工を施すことなく、既存の丸鋸カバー及び丸鋸をそのまま活用して、鋸刃を効果的に冷却することができるとともに、各鋸刃表面に冷媒保持手段を設けることにより、ミスト状の冷媒を丸鋸カバー内から加工点まで有効に運ぶことができて、各鋸刃をより効果的に冷却をすることができる。
【0027】
尚、請求項3に記載の方法によれば、請求項1及び請求項2に係る発明をより経済的に実施することができ、また請求項4に記載の方法によれば、冷却効率をより一層高めることができる。
【0029】
請求項5に記載のように、冷媒保持手段を、各鋸刃の前面所要部に形成した凹窪部からなるものとすれば、特に請求項1の冷却方法を実施する場合に有効で、液状の冷媒を各鋸刃に確実に保持させることができる。
【0030】
請求項6に記載のように、冷媒保持手段を、各鋸刃の表面所要部にセラミックスを溶射して形成した多孔質層からなるものとした場合には、液状又はミスト状の冷媒を鋸刃の表面の広い領域に容易に保持して効率的に蒸発させ,冷却効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態を説明する丸鋸切断機の側面図である。
【図2】 同上の丸鋸切断機の正面図である。
【図3】 丸鋸の一つの鋸刃を示す拡大斜視図で、保持手段が凹窪部からなる場合を示す。
【図4】 図3と同様に丸鋸の一つの鋸刃を示す拡大斜視図で、保持手段が多孔質層からなる場合を示す。
【図5】 他の一実施形態を説明する丸鋸切断機の側面図である。
【図6】 同上の丸鋸切断機の正面図である。
【符号の説明】
1 丸鋸
3 丸鋸カバー
4 水溜め
5 丸鋸本体
6 刃体
7 超硬チップ
8 鋸刃
9 凹窪部(保持手段)
12 多孔質層(保持手段)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for cooling a circular saw in a circular saw cutter and a circular saw suitable for carrying out this cooling method.
[0002]
[Prior art and problems]
In a circular saw cutting machine, as seen in high-speed machining, not only the cutting conditions become increasingly severe to increase productivity, but also the frequency of processing difficult-to-cut materials to improve product performance. It has increased. As a result, the saw blade becomes extremely hot during the cutting process, resulting in a decrease in machining accuracy, a deterioration in the properties of the workpiece cutting surface, and a shortened tool life.
[0003]
As countermeasures, a method of supplying cutting oil to the saw blade portion of the circular saw and cooling the saw blade has been conventionally employed. However, in recent years, processing that considers the global environment has been proposed, and a tool that does not use cutting oil. Although a cooling method such as a cooling method using cold air has been developed, it has not yet been a practical measure.
[0004]
An object of this invention is to provide the cooling method of the circular saw in the circular saw cutting machine which can eliminate the above conventional problems. A further object of the present invention is to provide a circular saw suitable for carrying out the above cooling method.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The method of cooling a circular saw in the circular saw cutting machine according to the first aspect of the present invention provides a
[0006]
The method of cooling a circular saw in circular saw cutting machine of the invention according to claim 2 supplies the mist-like refrigerant inside the circular saw cover 3 in circular saw cutting machine, the
[0007]
A third aspect of the present invention is the method of cooling a circular saw in the circular saw cutting machine according to the first or second aspect, wherein the coolant is water.
[0008]
A fourth aspect of the present invention is the method of cooling a circular saw in the circular saw cutting machine according to the first or second aspect, wherein the refrigerant is ethanol.
[0010]
According to a fifth aspect of the present invention , in the method of cooling a circular saw in the circular saw cutting machine according to the first aspect , the refrigerant holding means is formed of a recessed
[0011]
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1,
[0013]
The
[0014]
When the workpiece W is cut by the circular saw cutting machine having the
[0015]
Until the cemented
[0016]
The water supply to the
[0017]
In the said embodiment, although water is utilized as a refrigerant | coolant, ethanol is mentioned as a refrigerant | coolant with big vaporization heat other than water. When the refrigerant is 100% ethanol, the amount of evaporation per unit time is about 3.6 times that of water, and when the refrigerant is a mixture of 50% water and 50% ethanol, the amount of evaporation per unit time is about 2 It was 0.0 times. Assuming that 1 kg of water has evaporated, the heat of vaporization of water is 2250 kJ / kg, so that heat of 2250 kJ can be removed. In the case of a 100% ethanol solution, 3.6 kg (= 1 kg × 3.6) is evaporated under the same conditions, and since the heat of vaporization of ethanol is 860 kJ / kg, it is about 3100 kJ (= 860 kJ × 3.6). ) Heat can be removed. When actually used, water is selected as the refrigerant from the viewpoint of cost, but if this is used as ethanol, the cooling efficiency is increased by about 1.4 times (= 3100 kJ / 2250 kJ).
[0018]
Like the
[0019]
In the holding means comprising the
[0020]
FIG. 5 shows a
[0021]
Therefore, when the workpiece W is cut by this circular saw cutting machine, water mist is supplied to the inside of the circular saw cover 3 by the
[0022]
Also in this embodiment, the mist is not limited to the water mist, and a liquid in which a liquid other than water such as ethanol is mist can be used.
[0023]
In the
[0024]
【The invention's effect】
According to the cooling method of the present invention as described above, the effect of cooling the saw blade of the circular saw and keeping its temperature low, that is,
(1) It is possible to stabilize the geometric shape and size of the saw blade of the circular saw and increase the cutting accuracy.
(2) The property of the cut surface of the work can be improved.
(3) The reduction in the strength and hardness of the saw blade can be suppressed and the tool life can be extended as much as possible. Such effects as described above can be obtained with a completely clean cooling method using vaporization heat that is friendly to the global environment and does not use cutting oil for cooling the saw blade. Moreover, compared with the cold air cooling method, the equipment cost and running cost of the cooling system can be greatly reduced, and the economic effect is enormous.
[0025]
In particular, the invention according to
[0026]
The invention according to
[0027]
According to the method described in claim 3, the inventions according to
[0029]
As described in
[0030]
As described in
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a circular saw cutter for explaining an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view of the same circular saw cutter.
FIG. 3 is an enlarged perspective view showing one saw blade of a circular saw, showing a case where the holding means is formed of a recessed portion.
4 is an enlarged perspective view showing one saw blade of a circular saw as in FIG. 3, and shows a case where the holding means is made of a porous layer.
FIG. 5 is a side view of a circular saw cutter for explaining another embodiment.
FIG. 6 is a front view of the same circular saw cutter.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
12 Porous layer (holding means)
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