JP5095621B2 - 切削用工具の替刃 - Google Patents

Description

本発明は、木材加工及び木材加工に類する加工に用いられる切削用工具の替刃に関する。とりわけ耐摩耗に優れる超高硬度焼結層を有するチップからなる切削用工具の替刃に関する。

超高硬度焼結層を有するチップから構成される替刃は、従来、例えば実開平７−１７５０５号公報（５０５公報）の図２ｃ，図２ｄ，図４に開示されている。５０５公報の図２に開示された替刃は、超高硬度焼結層と超硬合金層の二層を備える焼結ブランクから切り出されたチップから構成されており、超高硬度焼結層が刃先側に配され、超硬合金層が基端側に配される構成になっていた。５０５公報の図４に開示された替刃は、超高硬度焼結層と超硬合金層の二層を備える焼結ブランクを鋼製台金にろう付けし、焼結ブランクと鋼製台金からなる塊から切り出したチップから構成されていた。そして超高硬度焼結層が刃先側に配され、超硬合金層、鋼製台金が順に基端側に向かって配されていた。したがってこれら替刃は、超高硬度焼結層と超硬合金層の境界面が切削方向に対して略平行になる。そのため切削時にその境界面にせん断方向の力が加わり、超高硬度焼結層が超高硬度焼結層からはく離しやすいという問題があった。

図８に示す替刃２０も従来、知られている。この替刃２０は、超高硬度焼結層２２と超硬合金層２３からなるチップ２１と、チップ２１を保持する鋼製本体２４を有している。チップ２１は、超高硬度焼結層２２が刃裏面側になるように鋼製本体２４の段差状の段差部２４ａにろう付けされていた。したがって超高硬度焼結層２２と超硬合金層２３の境界面が切削方向に対して少なくとも６０°の角度を有した状態になり、境界面にせん断方向の力が加わり難くなる。そのため超高硬度焼結層２２が超硬合金層２３からはく離がし難い構成になっていた。しかしこの種の替刃は、比較的大型な替刃であってチップのみからなる替刃と大きく構成が異なっている。しかも図８に示す替刃２０は、鋼製本体２４にチップ用の段差部２４ａを形成し、段差部２４ａにチップ２１をろう付けし、刃裏面であるチップ２１と鋼製本体２４を面一にする必要があり、製造工程が煩雑になるという問題を有している。

そこで本発明は、超高硬度焼結層が超硬合金層に対してはく離し難い構成であり、かつチップを鋼製本体等にろう付けする必要のない切削用工具の替刃を提供することを課題とする。

本発明の替刃は、超高硬度焼結層と超硬合金層とを備える焼結ブランクから切り出したチップのみから成る。そしてチップは、刃裏面側が超高硬度焼結層になるように焼結ブランクから切り出されかつチップの先端縁に切れ刃が形成され、チップの刃裏面または刃表面に切れ刃の刃長方向に延在する溝が形成されていることを特徴とする。

したがって替刃は、焼結ブランクから切り出したチップのみから構成されるため、チップを鋼製本体等にろう付けする必要がない構成になっている。また替刃は、超高硬度焼結層が刃裏面側に位置しているために、超高硬度焼結層と超硬合金層の境界面が切削方向に対して少なくとも６０°の角度を有した状態になる。そのため切削時に超高硬度焼結層が超硬合金層からはく離し難い構成になっている。また替刃は、溝を有しているために、溝によってカッタ本体から飛び出し防止され得る構成になっている。

ところでチップは、超高硬度焼結層と超硬合金層とを備える焼結ブランクから切り出され、焼結ブランクは、高温高圧下で焼結されている。そのため超高硬度焼結層と超硬合金層の熱膨張率の違い等によってチップに内部応力が残り、チップが反る場合がある。これに対して本発明の替刃は、溝を有しており、その溝によってチップの内部応力を軽減することでチップの反りを軽減することができる。したがって溝は、カッタ本体からの飛び出しを防止する機能のみならず、チップの反りを軽減する機能も備えている。

また発明は、両端縁に切れ刃を有し、両端縁の略中間位置に溝を有することもできる。したがって一端縁の切れ刃が摩耗した後に、替刃を反転することで他端縁の切れ刃を利用することができる。

替刃の側面図である。 図１の矢印II方向からの正面図である。 替刃を回転刃物に取付けた状態の回転刃物と替刃の側面図である。 焼結ブランクの斜視図である。 図４の焼結ブランクから切り出した短冊状切断片の側面図の一部である。 実施の形態２の替刃の正面図である。 実施の形態３の回転刃物と替刃の側面図である。 従来の替刃の斜視図である。

（実施の形態１）
実施の形態１を図１〜５にしたがって説明する。替刃１は、木材加工用及び木材加工に類する切削用工具の替刃であって、図１に示すように超高硬度焼結層２と超硬合金層３の二層を備えている。超高硬度焼結層２は、多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）や多結晶立方晶窒化硼素（ＰＣＢＮ）等から形成されており、耐摩耗性に優れている。

替刃１の製造方法は、先ず、図４に示すようにダイヤモンド等の粒子と結合相である金属粉末とを混合した混合物をプレス成形し、超高硬度焼結層１２を得る。超硬合金硬質相の粉末と結合相の金属粉末とを混合した混合物をプレス成形し、超硬合金層１３を得る。次に超高硬度焼結層１２と超硬合金層１３を高圧高温下、例えば４万気圧，１４００℃の高圧高温下で焼結して一体として円盤状の焼結ブランク（超高硬度焼結体素材）１１を形成する。そしてこの焼結ブランク１１を切断し、図５に示す短冊状切断片１１ａを得る。

次に、図５に示すように短冊状切断片１１ａからチップ１ａを切り出す。チップ１ａは、断面台形であって、短い辺側が超硬合金層３、長い辺側が超高硬度焼結層２になるように焼結ブランク１１から切り出される。したがってチップ１ａは、図１に示すように刃裏面１ｃ側に超高硬度焼結層２を有し、刃表面１ｂ側に超硬合金層３を有している。

次に、図５に示すようにチップ１ａに溝２ｂを形成する。溝２ｂは、図２に示すようにワイヤカット放電加工法等を用いて超高硬度焼結層２の短手方向略中央位置に形成されている。溝２ｂは、超高硬度焼結層２の長手方向全長に渡って延在して両端縁を突き抜けている。溝２ｂの深さは、図１に示すように超高硬度焼結層２の厚さとほぼ同じであって、例えば超高硬度焼結層２の厚み７割以上、１０割以下である。あるいは超高硬度焼結層２の厚みの１０割以上、１２割以下であって超高硬度焼結層２を貫通して超硬合金層３に達している。

次に、図１，２に示すようにチップ１ａの短手方向両端縁に鋭利な切れ刃２ａを形成する。切れ刃２ａは、焼結ブランク１１から切り出した際の切断面である両端面を砥ぐことで超高硬度焼結層２の両先端縁に形成される。したがって替刃１は、両端縁に切れ刃２ａを有し、一対の切れ刃２ａの略中間位置に溝２ｂを有している。

替刃１の超高硬度焼結層２は、厚さが約０．５ｍｍであり、超硬合金層３は、厚さが１．５ｍｍ以上になっている。したがって替刃１は、超硬合金層３によって全体的な厚さが厚く、取り扱い性が向上されている。

図３に示すように替刃１は、例えば回転刃物１０に着脱可能に取付けられて使用される。回転刃物１０は、略円盤状のカッタ本体４と、カッタ本体４の外周開口部４ａに内設される裏座５と、裏座５を押すためのボルト６を有している。外周開口部４ａは、カッタ本体４の外周部に所定間隔毎に複数形成されている。裏座５は、替刃１の溝２ｂに嵌合する凸条５ａを有しており、凸条５ａが溝２ｂに嵌合されることで、替刃１が遠心力によってカッタ本体４から飛び出すことを防止する。ボルト６は、カッタ本体４の外周開口部４ａの回転後方壁に螺合されており、裏座５を介して替刃１を押すことで替刃１をカッタ本体４に固定する。

以上のようにして実施の形態１が形成されている。すなわち替刃１は、図１に示すように超高硬度焼結層２と超硬合金層３を備える焼結ブランク１１から切り出したチップ１ａのみから成る。そしてチップ１ａは、刃裏面１ｃ側が超高硬度焼結層２になるように焼結ブランク１１から切り出されかつチップ１ａの先端縁に切れ刃２ａが形成され、チップ１ａの刃裏面１ｃに切れ刃２ａの刃長方向に延在する溝２ｂが形成されている。

したがって替刃１は、焼結ブランク１１から切り出したチップ１ａのみから構成されるため、チップ１ａを鋼製本体等にろう付けする必要がない構成になっている。また替刃１は、超高硬度焼結層２が刃裏面１ｃ側に位置しているために、超高硬度焼結層２と超硬合金層３の境界面が図３に示すように切削方向に対して少なくとも６０°の角度を有した状態になる。そのため切削時に超高硬度焼結層２が超硬合金層３からはく離し難い構成になっている。また替刃１は、溝２ｂを有しているために、溝２ｂによってカッタ本体４から飛び出し防止され得る構成になっている。

また替刃１は、図１に示すように溝２ｂによって、超高硬度焼結層２と超硬合金層３の少なくともいずれかに残る内部応力を軽減してチップ１ａの反りを軽減する構成になっている。ところでチップ１ａは、図４に示すように超高硬度焼結層１２と超硬合金層１３とを備える焼結ブランク１１から切り出され、焼結ブランク１１は、高温高圧下で焼結されている。そのため超高硬度焼結層１２と超硬合金層１３の熱膨張率の違い等によってチップ１ａに内部応力が残り、チップ１ａが反る場合がある。これに対して替刃１は、溝２ｂを有しており、溝２ｂによってチップ１ａの内部応力を軽減することでチップ１ａの反りを軽減することができる。したがって溝２ｂは、カッタ本体４からの飛び出しを防止する機能のみならず、チップ１ａの反りを軽減する機能も備えている。

また替刃１は、図１に示すように両端縁に切れ刃２ａを有し、両端縁の略中間位置に溝２ｂを有している。したがって一端縁の切れ刃２ａが摩耗した後に、替刃１を反転することで他端縁の切れ刃２ａを利用することができる。

また替刃１は、一対の切れ刃２ａが摩耗した後に、切れ刃２ａを再研磨することで再生させることもできる。すなわち替刃１は、図１に示すように焼結ブランク１１から切り出した際の切断面である短手方向の端面を再研磨することで切れ刃２ａを再生させることができる。したがって刃裏面１ｃ側を再研磨する場合に比べて、硬度の高い超高硬度焼結層２の研磨量が少なく、研磨容易な構成になっている。しかも刃裏面１ｃ側を再研磨する場合に比べて、研磨機によって把持する領域が広いため研磨機に固定しやすい。また研磨する面には、溝２ｂが形成されていないために、研磨することで溝２ｂが浅くなるという問題も発生しない。

（実施の形態２）
実施の形態２を図６にしたがって説明する。実施の形態２は、実施の形態１とほぼ同様に形成されているが、切れ刃２ｃの形状が実施の形態１の図２に示す切れ刃２ａの形状と相違している。以下、相違点を中心に実施の形態２について説明する。

実施の形態２に係る替刃１は、図６に示すように短手方向両端縁に切り刃２ｃを有し、一対の切り刃２ｃの中間位置に溝２ｂを有している。切り刃２ｃは、替刃１の長手方向と平行に延在する直線部２ｃ１を左右両側に有し、これら直線部２ｃ１の間に切欠き部２ｃ２を有している。切欠き部２ｃ２は、所望する面縁加工に応じてＶ字状、Ｕ字状、曲面状に形成される。溝２ｂは、切り刃２ｃの刃長方向（図６左右方向）に延在している。

（実施の形態３）
実施の形態３を図７にしたがって説明する。実施の形態３は、実施の形態１とほぼ同様に形成されているが、溝３ａを超硬合金層３側に有している点において実施の形態１と相違している。以下、相違点を中心に実施の形態３について説明する。

実施の形態３に係る替刃１は、図７に示すように刃表面１ｂ側の超硬合金層３に溝３ａを有している。溝３ａは、一対の切れ刃２ａの略中間位置に刃長方向に延在している。溝３ａに対向するカッタ本体４の外周開口部４ａの回転後方壁面には、凸条４ｃが形成されている。凸条４ｃは、溝３ａに嵌合することで、替刃１が遠心力によってカッタ本体４から飛び出すことを防止する。

本発明は、実施の形態１〜３に限定されず、以下の形態等であっても良い。例えば実施の形態１〜３の替刃は、超高硬度焼結層と超硬合金層の二層のみを備える焼結ブランクから切り出されたチップから構成されていた。しかしこれら二層に加えて他の層を備える焼結ブランクから切り出されたチップのみから替刃が形成される形態であっても良い。

実施の形態１〜３の替刃は、両端縁に切り刃を有する構成になっていた。しかし一端縁のみに切り刃を有する形態になっていても良い。

実施の形態１〜３の替刃は、短手方向両端縁に切り刃を有する形態になっていた。しかし短手方向と長手方向の長さが逆の替刃であって、長手方向両端縁に切り刃を有する替刃であっても良い。

実施の形態１〜３の替刃に形成された溝は、替刃の長手方向両端縁を突っ切っていた。しかし溝が長手方向に延在し、長手方向両端縁を突っ切らない構成になっていても良い。

Claims (3)

1. 切削用工具の替刃であって、
   超高硬度焼結層と超硬合金層を有する焼結ブランクから切り出したチップのみから成り、前記チップは、刃裏面側が前記超高硬度焼結層になるように前記焼結ブランクから切り出されかつ前記チップの先端縁に切れ刃が形成され、前記チップの刃裏面に前記切れ刃の刃長方向に延在する溝が形成され、
   前記超高硬度焼結層が多結晶ダイヤモンド焼結層である切削用工具の替刃。
2. 請求項１に記載の切削用工具の替刃であって、
   両端縁に切れ刃を有し、前記両端縁の略中間位置に溝を有している切削用工具の替刃。
3. 請求項１または２に記載の切削用工具の替刃であって、
   溝の深さが超高硬度焼結層の厚み７割以上、１２割以下である切削用工具の替刃。

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