JP6115789B2 - 窯業系外装材切削用の回転カッター - Google Patents

Description

本発明は、窯業系外装材の切削加工に好適な回転カッターに関するものである。

脆い窯業系外装材をクラック、バリ、欠け等を生じさせずに安定して加工でき、寿命にも優れる回転切削工具として特許文献１には、本体の外周に設ける切れ刃を特定組成の高強度超高圧ダイヤモンド焼結体で形成し、切れ刃のくさび角を６５°〜４５°の範囲に設定し、外周逃げ角を一般的な工具より大きくしたものが開示されている。このものは、切れ刃を形成する高強度超高圧ダイヤモンド焼結体を特定組成にするとともに、切れ刃のくさび角に着目して、窯業系外装材のクラック、バリ、欠け等の発生を防止しようとするものである。

ところで、窯業系外装材の側面を平刃カッターで切削加工する場合、チップの先端切れ刃の幅は、外装材側面の厚さより広幅に設定される。図１４において、チップ２０の両側面部は、切削に寄与しない部分であるが、窯業系外装材に含まれる硬い切り粉がチップ２０の側面角部に衝突し、多結晶ダイヤモンド層２１の側面角部を基点とするフレーク状の欠け２２を発生する現象（フレーキング現象）が起こることがある。
このような現象は、側面の切削加工だけでなく、窯業系外装材の表面の溝加工（ストライプ加工）や側面の面取り加工等の際にも起こり、切れ刃以外の側面部にフレーク状の欠け２２が発生することがある（図１５、図１６）。

回転切削工具は正常磨耗して切れ味が悪くなった際には外周側から再研磨して使用され、その再研磨回数は通常１０回前後である。しかし、上記のようなフレーク状の欠け２２が発生すると、再研磨の際に支障を来し再研磨回数が減ってしまうことがあり、ランニングコストの上昇を招くことになる。

特開２００１−１２０９号公報

そこで、本発明の目的は、チップの多結晶ダイヤモンド層の切れ刃以外の側面角部を基点とする欠けの発生を抑制して、再研磨回数の低減を防止し、ランニングコストの上昇を押さえることを可能とした窯業系外装材切削用の回転カッターを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明による窯業系外装材切削用の回転カッターは、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、各刃台の回転面側に側面視Ｌ字状に切り欠いた載置部を形成し、該載置部に超硬合金層の正面側に多結晶ダイヤモンド層を一体に有するチップを接合してなり、切れ刃以外のチップの両側面部に多結晶ダイヤモンド層の欠け抑制手段を備えた窯業系外装材切削用の回転カッターであって、前記欠け抑制手段が、チップの切れ刃以外の多結晶ダイヤモンド層のすくい面と左右両側面とのなす角部の全域に面取りを施したものであること、を特徴としている。
面取りの幅が０．０５〜０．５ｍｍ、面取り角度が１５°〜４５°とするとよい。

本発明による窯業系外装材切削用の回転カッターによれば、切れ刃以外のチップの両側面部に多結晶ダイヤモンド層の欠け抑制手段を備えたので、切削作業中に多結晶ダイヤモンド層の欠けの発生が抑制され、再研磨回数が減ることがなくなる。このため、ランニングコストの上昇を押さえることができる。欠け抑制手段が、チップの切れ刃以外の多結晶ダイヤモンド層のすくい面と左右両側面とのなす角部の全域に面取りを施したものとしたので、角部が鈍角となって欠けの発生を抑制できる。
面取りの幅が０．０５〜０．５ｍｍ、面取り角度が１５°〜４５°とすれば、欠けの発生の抑制に効果的である。

第１実施例の平刃カッターの説明図で、（ａ）は正面図、（ｂ）はチップ部の平面図、（ｃ）は被削材の切削幅を示す説明図、（ｄ）は側面図である。 第１実施例のストライプカッターの説明図で、（ａ）は正面図、（ｂ）はチップ部の平面図、（ｃ）は被削材の切削部を示す説明図、（ｄ）は側面図である。 第１実施例の面取りカッターの説明図で、（ａ）は正面図、（ｂ）はチップ部の平面図、（ｃ）は被削材の切削部を示す説明図である。 第１実施例における再研磨の様子を示す説明図で、（ａ）は平刃カッター、（ｂ）はストライプカッター、（ｃ）は面取りカッターである。 第２実施例及び第４実施例における面取りの平面説明図である。 第２実施例の平刃カッターの説明図で、（ａ）は正面図、（ｂ）はチップ部の平面図、（ｃ）は被削材の切削幅を示す説明図、（ｄ）は側面図である。 第２実施例のストライプカッターの説明図で、（ａ）は正面図、（ｂ）はチップ部の平面図、（ｃ）は被削材の切削部を示す説明図、（ｄ）は側面図である。 第２実施例の面取りカッターの説明図で、（ａ）は正面図、（ｂ）はチップ部の平面図、（ｃ）は被削材の切削部を示す説明図である。 第２実施例における再研磨の様子を示す説明図で、（ａ）は平刃カッター、（ｂ）はストライプカッター、（ｃ）は面取りカッターである。 第３実施例の分割切削型回転カッターの説明図で、（ａ）は１組の組刃を合成した正面図、（ｂ）は組刃のそれぞれを示す正面図、（ｃ）は左端刃を示す平面図、（ｄ）は被削材の切削幅を示す説明図、（ｅ）は側面図である。 第３実施例の分割切削型回転カッターにおける再研磨の様子を示す説明図である。 第４実施例の分割切削型回転カッターの説明図で、（ａ）は１組の組刃を合成した正面図、（ｂ）は組刃のそれぞれを示す正面図、（ｃ）は左端刃を示す平面図、（ｄ）は被削材の切削幅を示す説明図、（ｅ）は側面図である。 第４実施例の分割切削型回転カッターにおける再研磨の様子を示す説明図である。 平刃カッターにおけるフレーキング現象を示すチップ部周辺の拡大説明図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 ストライプカッターにおけるフレーキング現象を示すチップ部周辺の拡大説明図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 面取りカッターにおけるフレーキング現象を示すチップ部周辺の拡大説明図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 従来例における再研磨の様子を示す説明図で、（ａ）は平刃カッター、（ｂ）はストライプカッター、（ｃ）は面取りカッターである。 従来例による分割切削型回転カッターの説明図で、（ａ）は１組の組刃を合成した正面図、（ｂ）は組刃のそれぞれを示す正面図、（ｃ）は左端刃を示す平面図、（ｄ）は被削材の切削幅を示す説明図、（ｅ）は側面図である。 従来の分割切削型回転カッターにおけるフレーキング現象を示すチップ部周辺の拡大説明図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。 従来の分割切削型回転カッターにおける再研磨の様子を示す説明図である。

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、図１〜図３、図６〜図８、図１０、図１２，図１８において、多結晶ダイヤモンド層を斜線で描画してある。
本発明による窯業系外装材切削用の回転カッター１は、円板状の台金２の外周に鋸歯状の刃台３を円周方向に所定ピッチで形成し、各刃台３の回転面側に側面視Ｌ字状に切り欠いた載置部４を形成し、該載置部４に超硬合金層５の正面側に多結晶ダイヤモンド層６を一体に有するチップ７を接合してなり、切れ刃８以外のチップ７の両側面部に多結晶ダイヤモンド層６の欠け抑制手段を備えたものである。
各刃台３に接合されるチップ７は、超硬合金からなる基材５に多結晶ダイヤモンド層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をなし、この一体物からなるチップ７の多結晶ダイヤモンド層６がすくい面を構成する。

そして、本発明の第１実施例による回転カッター１は、欠け抑制手段として、チップ７の切れ刃８以外の両側面部に保護部材９，９を接合したものである。
保護部材９としては、鑞付け可能な部材であれば特に限定されるわけではないが、焼入鋼、超硬合金又はサーメットがコスト的にも有利である。

チップ７を載置する刃台３の載置部４を広幅に形成し、チップ７を中央部に鑞付けし、チップ７の両側面部に保護部材９，９を鑞付けする。又は、チップ７の両側面部に保護部材９，９を予め接合して一体化しておき、これを刃台３の載置部４に鑞付けするようにしてもよい。

これにより、切れ刃８以外の多結晶ダイヤモンド層６の両側面部が保護部材９，９により保護されることになる。このため、切削作業の際に、多結晶ダイヤモンド層６の側面角部を基点とするフレーク状の欠けの発生は皆無となる。

平刃カッターの場合は、図１に示すように、刃台３の載置部４を広幅（２２ｍｍ）に形成し、チップ７と同じ高さ、厚さの保護部材９，９をチップ７の左右側面部に接合する。なお、図１において、刃数は１６、すくい角は１３°となっている。また、被削材１０の切削幅は１６ｍｍ、チップ７の先端切れ刃８の幅は１９ｍｍとなっている。なお、これらの数値は例示であって、限定されるものではない（以下、同じ）。

ストライプカッター（溝切削用カッター）の場合は、図２に示すように、刃台３の載置部４を広幅（１６ｍｍ）に形成し、傾斜刃８ａの傾斜線に沿う斜面をもつ台形状（厚さはチップ７と同じ）に切り出した保護部材９，９をチップ７の左右側面部に接合する。なお、図２において、刃数は２０、すくい角は１０°、傾斜刃８ａの傾斜角は４５°となっている。また、被削材１０の切削溝１１の幅は１０ｍｍ、溝１１の傾斜は４５°、溝底の幅は２ｍｍ、チップ７の切れ刃８の幅は１３ｍｍとなっている。

面取りカッターの場合は、図３に示すように、刃台３の載置部４を広幅（１２ｍｍ）に形成し、切れ刃８と同じ傾斜角（５３°）の正面視平行四辺形（厚さはチップ７と同じ）に切り出した保護部材９，９をチップ７の左右側面部に接合する。被削材１０の面取り角は５３°、面取り幅は６ｍｍ、チップ７の切れ刃８の幅は９ｍｍとなっている。

なお、保護部材９は、切削作業に際し、作用刃８に寄与しない部分に在るので、切削作業に何らの支障を及ぼすことはない（実施例３において同じ）。

従来の平刃カッターの場合、図１７（ａ）に示すようなフレーク状の欠け２２があると、例えば一点鎖線で示すように、外周側から６回再研磨して再利用できるが、それ以上はフレーク状の欠け２２があるため、再研磨して使用することができない。これに対し、第１実施例の回転カッターにおける平刃カッター１では、欠けは発生しないので、図４（ａ）に示すように、９回再研磨して再利用することができる。なお、再研磨可能な回数は例示である（以下、同じ）。

従来のストライプカッターの場合、図１７（ｂ）に示すようなフレーク状の欠け２２があると、上記と同様に、外周側から４回再研磨して再利用できるが、それ以上はできない。これに対し、第１実施例の回転カッターにおけるストライプカッター１では、欠けは発生しないので、図４（ｂ）に示すように、６回再研磨して再利用することができる。

従来の面取りカッターの場合、図１７（ｃ）に示すようなフレーク状の欠け２２があると、上記と同様に、外周側から５回再研磨して再利用できるが、それ以上はできない。これに対し、第１実施例の回転カッターにおける面取りカッターでは、欠けは発生しないので、図４（ｃ）に示すように、７回再研磨して再利用することができる。

なお、上記に示した従来のカッターにおいて、フレーク状の欠け２２が多結晶ダイヤモンド層のより上部に発生した場合は、再研磨可能な回数は上記に例示した回数よりさらに減る可能性がある。再研磨可能な回数を予定通り確保することは困難となる。
これに対し、本発明の第１実施例の回転カッター１によれば、多結晶ダイヤモンド層６の側面角部を基点とするフレーク状の欠けの発生は皆無となるので、再研磨可能な回数を予定通り確保できる。このため、ランニングコストの上昇を招くことがない。

次に、本発明の第２実施例による回転カッター１は、欠け抑制手段として、チップ７の切れ刃８以外の多結晶ダイヤモンド層６の両側面角部に面取り１２を施したものである。
図５に示すように、面取りの幅（Ｗ）が０．０５〜０．５ｍｍ、面取り角度（α）が１５°〜４５°とするとよい。
かかる面取り１２を施せば、多結晶ダイヤモンド層６の両側面角部が鈍角となり剛性が高まるので、硬い切り粉が側面角部に衝突しても欠けの発生を抑制できる。

チップ７の幅を従来のチップより若干広幅（面取り幅の分だけ広幅）に形成し、チップ７の多結晶ダイヤモンド層６の両側面角部に面取り１２，１２を設ける。図６は平刃カッターを示し、チップ幅は２０ｍｍ、面取り幅は０．５ｍｍとなっている。チップ７の先端切れ刃の幅（１９ｍｍ）、刃数（１６）、すくい角（１３°）、被削材１０の切削幅（１６ｍｍ）は、第１実施例の平刃カッター１と同じである。

図７はストライプカッターを示し、チップ幅は１４ｍｍ、面取り１２幅は０．５ｍｍとなっている。チップ７の切れ刃８の幅（１３ｍｍ）、刃数（２０）、すくい角（１０°）、傾斜刃の傾斜角（４５°）、被削材１０の切削溝１１の幅（１０ｍｍ）は、第１実施例のストライプカッター１と同じである。

図８は面取りカッターを示し、チップ幅は１０ｍｍ、面取り１２幅は０．５ｍｍとなっている（載置部の幅は１０．５ｍｍ）。切れ刃８の傾斜角（５３°）、切れ刃８の幅（９ｍｍ）、被削材１０の面取り角（５３°）、面取り幅（６ｍｍ）は、第１実施例の面取りカッターと同じである。

なお、面取り部１２は、切削作業に際し、作用刃８に寄与しない部分に在るので、切削作業に何らの支障を及ぼすことはない（実施例４において同じ）。

従来の平刃カッターの場合、図１７（ａ）に示すようなフレーク状の欠け２２があると、例えば一点鎖線で示すように、外周側から６回再研磨して再利用することができるが、それ以上は、フレーク状の欠け２２があるため、再研磨して使用することができない。これに対し、第２実施例の回転カッターにおける平刃カッター１では、欠けの発生が抑制されるので、図９（ａ）に示すように、９回再研磨して再利用することができる。

従来のストライプカッターの場合、図１７（ｂ）に示すようなフレーク状の欠け２２があると、上記と同様に、外周側から４回再研磨して再利用できるが、それ以上はできない。これに対し、第２実施例の回転カッターにおけるストライプカッター１では、欠けの発生が抑制されるので、図９（ｂ）に示すように、６回再研磨して再利用することができる。

従来の面取りカッターの場合、図１７（ｃ）に示すようなフレーク状の欠け２２があると、上記と同様に、外周側から５回再研磨して再利用できるが、それ以上はできない。これに対し、第２実施例の回転カッターにおける面取りカッターでは、欠けの発生が抑制されるので、図９（ｃ）に示すように、７回再研磨して再利用することができる。

広幅の側面を切削する場合、広幅の平刃カッターでは切削抵抗が大きくなるので、切削幅を狭くし幅方向に位置をずらせた複数のチップを組合せた分割切削型回転カッターが用いられる。例えば、図１８に示す従来の分割切削型回転カッター２３は、先端切れ刃の幅をそれぞれ８ｍｍ幅とし、幅方向に位置をずらせた４個のチップ（右端刃２４ａ、左中間刃２４ｂ、左端刃２４ｃ、右中間刃２４ｄ）を１組とし、一周に４組、計１６刃としたものである。４個１組のチップ２４を合成すると、図１８（ａ）に示すように、先端切れ刃の幅は１９ｍｍで、実際の切削幅は１６ｍｍとなっている（同図（ｄ））。なお、４個の各チップ２４ａ〜２４ｄにはリ−ド角（３５°又は−３５°）を付与してある。
係る分割切削型回転カッター２３の場合も、幅方向において左右外側のチップ（左端刃２４ｃ又は右端刃２４ａ）の側面角部を基点とするフレーク状の欠け２２が発生することがある（図１９）。

これに対し、本発明の第３実施例による分割切削型回転カッター１は、図１０に示すように、幅方向に位置をずらせた複数（４個）のチップ１３（右端刃１３ａ，左中間刃１３ｂ，左端刃１３ｃ，右中間刃１３ｄ）を１組とする組刃において、幅方向の両端側となるチップ（右端刃１３ａ及び左端刃１３ｃ）の幅方向の両側面部（左端刃１３ｃの左側面部及び右端刃１３ａの右側面部）にそれぞれ保護部材９，９を接合したものである。４個１組のチップ１３を合成すると、図１０（ａ）に示すように、保護部材９，９を含めた幅は２３ｍｍ、先端切れ刃８の幅は１９ｍｍで、実際の切削幅は１６ｍｍとなっている（同図（ｄ））。図１０では、４個１組とし、回転方向に向かって右端刃１３ａ→左中間刃１３ｂ→左端刃１３ｃ→右中間刃１３ｄの順に配列たもので、刃数（１６）、リード角（３５°又は−３５°）等は、図１８に示した従来例と同じである。

従来の分割切削型回転カッター２３の場合、図２０に示すようなフレーク状の欠け２２があると、例えば一点鎖線で示すように、外周側から６回再研磨して再利用できるが、それ以上は、フレーク状の欠け２２があるため、再研磨して使用することができない。これに対し、第３実施例による分割切削型回転カッター１においは、欠けは発生しないので、図１１に示すように、９回再研磨して再利用することができる。

本発明の第４実施例による分割切削型回転カッター１は、図１２に示すように、幅方向に位置をずらせた複数（４個）のチップ１４（右端刃１４ａ，左中間刃１４ｂ，左端刃１４ｃ，右中間刃１４ｄ）を１組とする組刃において、幅方向の両端側となるチップ（右端刃１４ａ及び左端刃１４ｃ）の幅方向の両側面（左端刃１４ｃの左側面及び右端刃１４ａの右側面）角部に面取り１２，１２を施したものである。４個１組のチップ１４を合成すると、図１２（ａ）に示すように、チップ１４全体の幅は２０ｍｍ、先端切れ刃８の幅は１９ｍｍで、実際の切削幅は１６ｍｍとなっている（同図（ｄ））。図１２では、４個１組とし、回転方向に向かって右端刃１４ａ→左中間刃１４ｂ→左端刃１４ｃ→右中間刃１４ｄの順に配列したもので、刃数（１６）、リード角（３５°又は−３５°）等は、図１８に示した従来例と同じである。

従来の分割切削型回転カッター２３の場合、図２０に示すようなフレーク状の欠け２２があると、上記と同様、外周側から６回再研磨して再利用できるが、それ以上はできない。これに対し、第４実施例による分割切削型回転カッター１では、欠けの発生が抑制されるので、図１３に示すように、９回再研磨して再利用することができる。

１ 回転カッター
２ 台金
３ 刃台
４ 載置部
５ 超硬合金層
６ 多結晶ダイヤモンド層
７ チップ
８ 切れ刃
８ａ 傾斜刃
９ 保護部材
１０ 被削材
１１ 溝
１２ 面取り
１３ チップ
１３ａ 右端刃
１３ｂ 左中間刃
１３ｃ 左端刃
１３ｄ 右中間刃
１４ チップ
１４ａ 右端刃
１４ｂ 左中間刃
１４ｃ 左端刃
１４ｄ 右中間刃

Claims (2)

1. 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、各刃台の回転面側に側面視Ｌ字状に切り欠いた載置部を形成し、該載置部に超硬合金層の正面側に多結晶ダイヤモンド層を一体に有するチップを接合してなり、切れ刃以外のチップの両側面部に多結晶ダイヤモンド層の欠け抑制手段を備えた窯業系外装材切削用の回転カッターであって、前記欠け抑制手段が、チップの切れ刃以外の多結晶ダイヤモンド層のすくい面と左右両側面とのなす角部の全域に面取りを施したものであることを特徴とする窯業系外装材切削用の回転カッター。
2. 面取りの幅が０．０５〜０．５ｍｍ、面取り角度が１５°〜４５°である請求項１に記載の窯業系外装材切削用の回転カッター。

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