JP5522417B2

JP5522417B2 - チップソー

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Publication number: JP5522417B2
Application number: JP2012087913A
Authority: JP
Inventors: 修小林
Original assignee: 修小林
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2012-03-21
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2032-03-21
Also published as: JP2013193200A

Description

本発明は、超硬合金の基材に多結晶焼結体層を形成したチップを用いたチップソーに関するものである。

従来、多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）のような超高圧焼結体のチップを使用したホローフェイス型チップソーとして特許文献１には、図１１に示すように、超硬合金の基材２０に多結晶焼結体層２１を形成した超高圧焼結体ブランクから斜めに切り出された複数個のチップ２２，２２が、該チップ２２の多結晶焼結体層２１がすくい面を構成すると共に、夫々のチップ２２，２２によりすくい面上に窪みを形成するように鋸の厚み方向に隣接して、左右の側面切刃に正の横すくい角を付与した状態で各刃台に接合されてなるチップソーが開示されている。

このものは、すくい面をＰＣＤ等の多結晶焼結体層２１で構成しているため耐磨耗性に優れ、また、左右の側面切刃に正の横すくい角を付与しているので、被削材の切断仕上げ面が良好に仕上がる等の点で優れている。

しかしながら、複数個（２個）のチップ２２，２２を鋸の厚み方向に隣接してロー付け接合しているため、切断加工の際に該ロー付け箇所に大きな負荷がかかり、中央部のロー付け箇所２３でチップが飛び易い等損傷を受け易い。また、再研磨の際にも同様の問題を生ずる。

これを解決したチップソーとして、特許文献２には、図１２に示すように、基材２５に多結晶焼結体２６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２７を基盤の各歯体に接合したチップソーであって、ホローフェイス型チップ２７は、一体型のワンチップ構造であり、各チップに形成されたすくい面の幅方向の両端縁部２８ａ，２８ｂは、両端縁部２８ａ，２８ｂ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２９に、両側逃げ面がかかるようにして切削形成されたものが開示されている。チップ２７の形状としては、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、円弧面状にすくい面３０を形成したもの、又は図１２（ｃ）に示すように、平面状の傾斜面３０ａによりすくい面３０に窪みを形成したものが示されている。図１２（ｂ）、（ｃ）に示したものは、横すくい角が０°となっている。

かかるチップソーによれば、チップ２７は一体物からなるので、切削作業中にチップが飛ぶことは起こり難いが、横すくい角（リード角）を小さくとると、すくい面３０の中央部の窪み深さが浅くなり、被削材の切断終端部における切削抵抗が大きくなって、切断終端部にバリなどが発生し、良好な仕上げ面を得ることが難しくなる。
一方、横すくい角を大きくすると、すくい面３０の中央部の窪み深さが深くなり、被削材の切断終端部における切削抵抗が小さくなって、切断終端部が良好に仕上がる反面、側面切刃の刃厚が薄くなるため強度が弱くなり、欠け易く、寿命が短くなる。また、図１２（ｂ）、（ｃ）に示した横すくい角が０°のチップでは、側面切刃の強度は高いが切削性に劣る。

特開２００１−７９８０３号公報特開２０１１−５１０６２号公報

そこで、本発明の目的は、側面切刃の強度を保持しつつすくい面の幅方向中央部の窪み深さを深くとることができるようにしたチップを用いたチップソーを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明によるチップソーは、円板状の台金の外周に鋸歯状の刃台を円周方向に所定ピッチで形成し、各刃台にチップを接合してなるチップソーであって、前記チップは超硬合金の基材に多結晶焼結体層を形成した超高圧焼結体の一体物からなり、前記チップのすくい面の内の少なくとも先端部側が多結晶焼結体層で形成され、該すくい面上に窪みを形成するように左右の側面切刃に正の横すくい角を付与すると共に、前記すくい面の幅方向の形状が、左右の側面切刃から中央部側に向けて外方に凸に湾曲させ続いて内方に凸に湾曲させて中央の底面に連続させる如く形成してなること、を特徴としている。
ここで、すくい面上に窪みを形成したチップの一部を、すくい面を山形に形成した他のチップに置き換えることができる。
また、多結晶焼結体層は多結晶ダイヤモンド層とすることができる。
また、チップを小片チップとなし、多結晶焼結体層をすくい面側に配置して各刃台に接合してなるものとすることができる。
また、チップを小片チップとなし、多結晶焼結体層を外周逃げ面側に配置して各刃台に接合してなるものとすることができる。

本発明によるチップソーによれば、すくい面上に窪みを形成するように左右の側面切刃に正の横すくい角を付与すると共に、前記すくい面の幅方向の形状が、左右の側面切刃から中央部側に向けて外方に凸に湾曲させ続いて内方に凸に湾曲させて中央の底面に連続させる如く形成してなるので、チップの側面切刃の強度を保持しつつすくい面の幅方向中央部の窪み深さを深くとることが可能となり、被削材の切断終端面が良好に仕上がる。
すくい面上に窪みを形成したチップの一部を、すくい面を山形に形成した他のチップに置き換えたものとすれば、山形に形成した他のチップが鋸の直進性能を高め、また、チップソーの耐久性が向上する。
また、多結晶焼結体層を多結晶ダイヤモンド層としたものとすれば、非鉄系材料の切断作業に好適である。
また、チップを小片チップとなし、多結晶焼結体層をすくい面側に配置して各刃台に接合してなるものとすれば、使い捨てタイプのチップソーとすることができる。チップを小片チップとなし、多結晶焼結体層を外周逃げ面側に配置して各刃台に接合してなるものとすれば、使い捨てタイプのチップソーとすることができる。これら小片チップとなした場合でも、少なくともすくい面の先端側は、耐熱性、耐磨耗性に優れる多結晶焼結体層で形成されてなるので、耐久性も確保できる。

本発明の第１実施例によるチップソーの部分側面図である。第１実施例のチップソーにおける第１チップ部の説明図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。第１チップの拡大平面図である。すくい面の窪み深さの比較説明用平面図である。先端切刃の窪み深さ（逃げ面方向の高低差）の比較説明用平面図である。チップソーによる切断終端部での切断の様子を示す説明用の要部拡大平面図で、（ａ）は第１実施例のチップソーにおける第１チップの場合、（ｂ）は比較例のチップソーにおけるチップの場合である。本発明の第１実施例のチップソーに用いる第２チップの説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。他の例による第２チップの説明図で、（ａ）はかまぼこ形の平面図、（ｂ）は頂部をＲ形状としたものの平面図、（ｃ）は台形状としたものの平面図である。本発明の第２実施例のチップソーにおける第１チップ部の説明図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。本発明の第３実施例のチップソーにおける第１チップ部の説明図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は平面図である。従来例によるチップソーの部分平面図である。他の従来例によるチップソーの部分平面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。なお、各図において、多結晶焼結体層を点描で示してある。
本発明の実施例によるチップソー１は、円板状の台金２の外周に鋸歯状の刃台３を円周方向に所定のピッチで形成し、各刃台３の回転面側に側面視Ｌ型に切欠いた載置部を形成し、該載置部に一体物からなるチップ４を接合してなる（図１）。

各刃台３に接合されるチップ４は、超硬合金の基材５に多結晶焼結体層６を形成した超高圧焼結体の一体物からなるワンチップ構造である。この一体物からなるチップ４の多結晶焼結体層６がすくい面を構成する（図２）。そして、左右の側面切刃７ａ，７ｂに正の横すくい角（リード角）δ_１を付与してすくい面８に窪みを形成した第１チップ４ａ（図２）を、各刃台３の載置部にろう付けにより接合する。チップ４（４ａ）は一体物からなるので、接合部の面積を十分に確保でき、強固に接合できる。

この第１チップ４ａにおけるすくい面８の幅方向の形状は、左右両端縁の側面切刃７ａ，７ｂから中央部側に向けて外方（図３において下方）に凸に湾曲（８ａ）させ、続いて内方（図３において上方）に凸に湾曲（８ｂ）させて、中央部の底面８ｃに連続させるように形成してある。より具体的には、左右の側面切刃の頂部（稜線）７ａ，７ｂにおける接線の角度が所定の横すくい角δ_１となるように、側面切刃７ａ，７ｂより外側かつすくい面８より内方（図３において上方）に中心Ｏ_１をもつ所定の半径Ｒ_１の円弧面８ａを描き、続いて該円弧面８ａに接し、側面切刃７ａ，７ｂより内側かつすくい面８の外側（図３において下方）に中心Ｏ_２をもつ所定の半径Ｒ_２の円弧面８ｂを描き、続いて該円弧面８ｂをすくい面８の中央部の底面８ｃに接続させる（図３）。

図３において第１チップ４ａの寸法の一例を示せば、チップの幅Ｔ_１が３ｍｍ、厚さｂが２ｍｍ、長さｌ（図２（ｂ））が５ｍｍ、多結晶焼結体層６の厚さｂ_１が０．５ｍｍ、横すくい角δ_１が１０°、外方に凸の円弧面８ａの半径Ｒ_１が１ｍｍ、内方に凸の円弧面８ｂの半径Ｒ_２が１ｍｍ、すくい面中央部の深さｄが０．３ｍｍ、チップ側面からＯ_１までの寸法ｍ_１が０．１３５ｍｍ、チップ側面からＯ_２までの寸法ｍ_２が０．９３３ｍｍである。これらの寸法は一例であって、適宜変更可能である。

被削材によってはすくい面中央部８ｃを多結晶焼結体層６の限界の０．４ｍｍまで深くすることも可能である。なお、後述する山形刃を所定の割合で組み込むようにすれば、すくい面中央部８ｃの多結晶焼結体層６を落とし超硬合金層５が露出しても影響はない。

上記は外方に凸の円弧面８ａと内方に凸の円弧面８ｂとを接続させてすくい面８を形成する場合を述べたが、円弧面に限らず、楕円弧面でも他の曲面であってもよい。また、外方に凸の円弧面８ａの半径Ｒ_１と内方に凸の円弧面８ｂの半径Ｒ_２は同じであっても、異なっていてもよい。

本実施例による第１チップ４ａ（図４（ａ））によれば、同じ横すくい角δ_１（１０°）を有する傾斜平面３０ａ，３０ａからなるすくい面をもつ比較例のチップ２７ｄ（図４（ｂ））に比べ、すくい面８の幅方向中央部８ｃの窪みの深さｄ_１を深く（図４（ａ）（ｂ）において、本実施例による第１チップ４ａ、比較例によるチップ２７ｄともに幅Ｔ_１を３ｍｍとしたとき、図４（ａ）ではｄ_１：０．３０ｍｍ、図４（ｂ）ではｄ_２：０．２６ｍｍ）とることができる。窪み深さｄが浅いと被削材１０の切断終端部１０ａにかかる圧力が大きくなるため（図６（ｂ））、切断終端部１０ａにバリが発生し易くなる。これに対し、本実施例では、すくい面８の幅方向中央部の窪み深さｄ_１を深くとることができるため、切断終端部１０ａにかかる圧力が小さくなり（図６（ａ））、切断終端部１０ａにおける切断抵抗を小さく抑えることができる。このため、被削材の切断終端部１０ａのバリを小さくでき、切断終端部１０ａを良好に仕上げることができる。また、すくい面の幅方向中央部８ｃの窪み深さｄ_１が深いため、切り屑もすくい面中央部８ｃに導かれて排出され易くなる。

また、本実施例による第１チップ４ａ（図５（ａ））によれば、同じ横すくい角（リード角）δ_１（１０°）、逃げ角（１０°）を有する傾斜平面３０ａからなるすくい面をもつ比較例のチップ２７ｄ（図５（ｂ））に比べ、逃げ面方向の高低差ｈ_１を大きくとることができる（図５（ａ）（ｂ）において、本実施例による第１チップ４ａ、比較例によるチップ２７ｄともに幅Ｔ_１を３ｍｍとしたとき、図５（ａ）ではｈ_１：０．１０６ｍｍ、同図（ｂ）ではｈ_２：０．０９６ｍｍ）。

上記のように、すくい面の窪み深さｄを深く、また、逃げ面方向の高低差ｈ_１を大きくすることにより、毛びき作用を強め被削材１０中の繊維の切断を容易にすることができ、切断面が良好に仕上がる。さらに、本実施例による第１チップ４ａによれば、切刃のリード形状がＲ形状であるため、外周切刃、側面切刃の剛性も高まり、チッピングや欠けを抑制でき、長寿命化できる。

上記は、側面切刃に正の横すくい角を付与した第１チップ４ａについて述べたが、左右の側面切刃７ｃ，７ｄに負の横すくい角δ_２を付与してすくい面８を山形に形成した第２チップ４ｂ（図７、図８）を設け、所定の割合で各刃台３に接合するのが好ましい。この第２チップ４ｂも第１チップ４ａと同様、超硬合金の基材５に多結晶焼結体層６を形成した超高圧焼結体の一体物からなるワンチップ構造である。各刃台３に接合するチップ４を全て第１チップ４ａとすることも可能であるが、一部を第２チップ（他のチップ）４ｂに置き換えることで、山形刃が鋸の直進性能を高める役割も果たし、また、チップソー１の耐久性を向上させることができる。このように、チップソーの耐久性を向上できるので、第１チップのすくい面中央部８ｃの窪みの深さｄ_１をより深くとることも可能となる。

図７はすくい面８を逆Ｖ形の山形に形成したものを示したが、図８（ａ）のようにかまぼこ形にしたり、図８（ｂ）のように山形の頂部８ｄを若干のＲ形状としたり、図８（ｃ）のように山形の頂部８ｄを平面状にした台形状としたりすることができる。
また、山形のすく面の横すくい角δ_２は、０°〜−１５°（０°を含まない）の範囲において適宜設定される。

上記した第１実施例におけるチップは、使用により切刃が磨耗した際には、再研磨して使用する通常タイプのものであるが、図９及び図１０に示したチップは、第１実施例におけるチップに比べ、チップの大きさを小さく形成し小片チップ１１となしたもので、使い捨てタイプのチップソーとしたものである。小片チップ１１も、第１チップ４ａと同様、超硬合金の基材５に多結晶焼結体層６を形成した超高圧焼結体の一体物からなるワンチップ構造である。そして、図９、図１０に示した小片チップ１１（１１ａ，１１ｂ）は、そのすくい面８の幅方向の形状が、左右両端縁の側面切刃７ａ，７ｂから中央部側に向けて外方に凸に湾曲させ、続いて内方に凸に湾曲させて、中央部の底面に連続させるように形成してある。

この内、図９に示した第２実施例のチップソーにおける小片チップ１１ａは、すくい面８側に多結晶焼結体層６を配置して各刃台３に接合したものである。
図１０に示した第３実施例のチップソーにおける小片チップ１１ｂは、チップの外周逃げ面側に多結晶焼結体層６を配置して各刃台３に接合したもので、多結晶焼結体層６はすくい面８の先端側（上端側）にのみ存在し、残りのすくい面部（下部側）は超硬合金層５により形成される。すくい面８の内、先端側が最も大きな圧力を受ける部分であるので、該部分が耐磨耗性に優れかつ高硬度を有する多結晶焼結体層６で形成されていれば、耐久性も確保できる。

図９に示すチップの寸法の一例を示せば、チップの横幅Ｔ_１が３ｍｍ、長さｌが１ｍｍ、厚さｂが３ｍｍ、多結晶焼結体層の厚さが０．５ｍｍ、台金の厚さＴ_２が２ｍｍである。また、図１０に示すチップの寸法の一例を示せば、チップの横幅Ｔ_１が３ｍｍ、長さｌが２ｍｍ、厚さｂが１ｍｍ、多結晶焼結体層の厚さが０．５ｍｍ、台金の厚さＴ_２が２ｍｍである。
なお、図２に示した通常タイプのチップの寸法の一例を示せば、チップの横幅Ｔ_１が３ｍｍ、長さｌが５ｍｍ、厚さｂが２ｍｍ、多結晶焼結体層の厚さが０．５ｍｍ、台金の厚さＴ_２が２ｍｍである。
上記数値は一例であって、用途等により適宜の寸法とすることができるのは勿論である。

多結晶焼結体層６として多結晶ダイヤモンド層（ＰＣＤ層）としたチップによれば、非鉄系金属材料、プラスチック材、木材等の切断用、溝加工用等として好適である。

チップのすくい面８に窪みを形成し又はすくい面８を山形に形成するには、ワイヤー放電加工、電極放電加工又はレーザー加工による方法を用いることができる。

１チップソー
２台金
３刃台
４チップ
４ａ第１チップ
４ｂ第２チップ
５基材（超硬合金層）
６多結晶焼結体層（多結晶ダイヤモンド層（ＰＣＤ層））
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ側面切刃
８すくい面
８ａ外方に凸の湾曲（円弧面）
８ｂ内方に凸の湾曲（円弧面）
８ｃ底面
８ｄ頂部
１０被削材
１０ａ切断終端部
１１，１１ａ，１１ｂ小片チップ
δ_１，δ_２横すくい角（リード角）
Ｔ_１チップの横幅
Ｔ_２台金の厚さ
ｂチップの厚さ
ｂ_１多結晶焼結体層の厚さ
ｄ，ｄ_１，ｄ_２窪みの深さ
ｈ_１，ｈ_２高低差
ｌチップの長さ

Claims

円板状の台金の外周に鋸歯状の刃台を円周方向に所定ピッチで形成し、各刃台にチップを接合してなるチップソーであって、前記チップは超硬合金の基材に多結晶焼結体層を形成した超高圧焼結体の一体物からなり、前記チップのすくい面の内の少なくとも先端部側が多結晶焼結体層で形成され、該すくい面上に窪みを形成するように左右の側面切刃に正の横すくい角を付与すると共に、前記すくい面の幅方向の形状が、左右の側面切刃から中央部側に向けて外方に凸に湾曲させ続いて内方に凸に湾曲させて中央の底面に連続させる如く形成してなることを特徴とするチップソー。
すくい面上に窪みを形成したチップの一部を、すくい面を山形に形成した他のチップに置き換えてなる請求項１に記載のチップソー。
多結晶焼結体層は多結晶ダイヤモンド層である請求項１又は２に記載のチップソー。
チップを小片チップとなし、多結晶焼結体層をすくい面側に配置して各刃台に接合してなる請求項１〜３のいずれか１項に記載のチップソー。
チップを小片チップとなし、多結晶焼結体層を外周逃げ面側に配置して各刃台に接合してなる請求項１〜３のいずれか１項に記載のチップソー。