JP6132210B2 - 繊維質を含有する被削材用の回転切削工具 - Google Patents

Description

本発明は、窯業系外装材など繊維質を含有する被削材の切削加工に好適な回転切削工具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、窯業系外装材にはセメント質やガラス質などの硬質成分の他に比重を下げたり補強材としてパルプなどの繊維質を相当量含有している。かかる繊維質は回転カッターのチップの切れ刃によって切断され難く、切れ刃の磨耗を促進するように作用をする。チップの切れ刃が磨耗してくると、切削面が黒光りしてきて平滑面となる。
外装材は、その表面に切削加工を施した後、塗料の接着性を高めるためシーラーを塗布し、その上に塗料を塗って仕上げるが、切削面が黒光りした平滑面になると、シーラー液が切削面に浸透し難くなり、その後に塗料を塗布しても、乾燥すると塗膜が剥がれて不良となる。このため、切削面が黒光りし始める段階で回転カッターの使用限界となり、回転カッターを交換する必要がある。また、使用限界となった回転カッターは、チップの再研磨が必要となる。

このように、繊維質を含有する被削材の切削加工において、切削刃による繊維質の切断を容易にし切削刃の磨耗を抑制できれば、回転カッターの寿命が延び、延いてはランニングコストの低減になる。

特開２００１−１２０９号公報

そこで、本発明の目的は、繊維質を含有する被削材の切削加工において、切削刃による繊維質の切断を容易にし、切削刃の磨耗を抑制して切削刃の超寿命化を可能とする回転切削工具を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明による繊維質を含有する被削材用の回転切削工具は、回転基板の外周に円周方向に所定ピッチで複数の刃台を設け、各刃台の回転面側に切削刃となる硬質のチップを接合してなり、該チップの切れ刃部にチップの幅方向に多数のエッジを設けてなる繊維質を含有する被削材用の回転切削工具であって、前記チップは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であり、前記被削材は繊維質を含有する窯業系外装材であり、前記回転切削工具は切削面を残して切削加工する回転カッターであること、を特徴としている。
ここで、チップの切れ刃部に設けるエッジは、チップのすくい面に縦方向に延びる溝を形成することにより設けることができる。
また、チップの切れ刃部に設けるエッジは、チップの逃げ面に周方向に延びる溝を形成することにより設けることができる。
また、チップの切れ刃部に設けるエッジは、チップの切れ刃に傾斜溝を形成することにより設けることができる。
また、チップの切れ刃部に設けるエッジは、チップの基部を残して縦方向に延びるスリットを形成することにより設けることができる。
また、チップの切れ刃部に設けるエッジは、細く切断したチップを所定の隙間を保持して刃台に接合することにより設けることができる。
溝を隔てて隣り合うエッジ間の距離は、０．２〜０．６ｍｍの範囲が好ましい。

本発明による繊維質を含有する被削材用の回転切削工具によれば、チップの切れ刃部にチップの幅方向に多数のエッジを設けてなるので、該エッジ部で窯業系外装材に含有する繊維質が容易に切断されることになる。このため、チップの切れ刃の磨耗が抑制され、切れ刃の超寿命化が可能となる。
チップの切れ刃部に設けるエッジを、チップのすくい面に縦方向に延びる溝を形成することにより設けたものとすれば、回転切削工具の切削刃（チップ）を外周側から再研磨すると、エッジがそのまま残ることになる。このため、従来と全く同じ再研磨工程で再研磨することができ、再研磨工程でのコストアップを抑制することができる。
チップの切れ刃部に設けるエッジを、チップの逃げ面に周方向に延びる溝を形成することにより設けたものとすれば、チップの厚さ分だけの短い距離を溝加工すればよいので、溝加工時間が短くて済む。ただ、回転切削工具の切削刃（チップ）を外周側から再研磨すると、エッジ部が研磨されてしまうことになる。このため、再研磨の都度、逃げ面側に周方向に延びる溝加工を施すことが必要となり、再研磨の際にコストアップとなる。
チップの切れ刃部に設けるエッジを、チップの先端切れ刃に傾斜溝を形成することにより設けたものとすれば、チップの先端切れ刃部にのみ溝加工すればよいので、溝加工時間が短くて済む。ただ、回転切削工具の切削刃（チップ）を外周側から再研磨すると、エッジが研磨されてしまうことになる。このため、再研磨の都度、チップの切れ刃部に傾斜溝の溝加工を施すことが必要となり、再研磨の際にコストアップとなる。
チップの切れ刃部に設けるエッジを、チップの基部を残して縦方向に延びるスリットを形成することにより設けたものとすれば、回転切削工具の切削刃（チップ）を外周側から再研磨すると、エッジがそのまま残ることになる。このため、従来と全く同じ再研磨工程で再研磨することができ、再研磨工程でのコストアップを抑制することができる。ただ、チップにスリットを形成するには、チップの厚さ分だけ貫通させてスリットを形成しなければならないので、スリット形成工程にコストがかかることになる。
チップの切れ刃部に設けるエッジを、細く切断したチップを所定の隙間を保持して刃台に接合することにより設けたものとすれば、回転切削工具の切削刃（チップ）を外周側から再研磨すると、エッジがそのまま残ることになる。このため、従来と全く同じ再研磨工程で再研磨することができ、再研磨工程でのコストアップを抑制することができる。ただ、細く切断したチップを所定の隙間を保持して刃台に接合するには熟練を要し、製造コストがアップする。
溝を隔てて隣り合うエッジ間の距離は、０．２〜０．６ｍｍの範囲が好ましい。距離が短かすぎるとエッジの溝加工が困難となり、距離が長すぎると切れ刃部に設けることができるエッジの数が不足しエッジを設けたことによる効果が不十分となる。

実施例１の回転カッターの説明図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は被削材の切削部を示す説明図、（ｃ）は側面図である。 比較例１の回転カッターによる切削加工の様子を示す説明図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は要部側面図である。 実施例１の回転カッターによる切削加工の様子を示す説明図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は要部側面図である。 実施例１の回転カッターの説明図で、（ａ）はチップ周辺部の要部拡大斜視図、（ｂ）はエッジ部（溝）の拡大断面図である。 実施例２の回転カッターの説明図で、（ａ）はチップ部周辺の要部拡大斜視図、（ｂ）はエッジ部（溝）の拡大断面図である。 実施例３の回転カッターの説明図で、（ａ）はチップ部周辺の要部拡大斜視図、（ｂ）はエッジ部（溝）の拡大断面図である。 実施例４の回転カッターの説明図で、（ａ）はチップ部周辺の要部拡大斜視図、（ｂ）はエッジ部（スリット）の拡大断面図である。 実施例５の回転カッターの説明図で、（ａ）はチップ部周辺の要部拡大斜視図、（ｂ）はエッジ部（隙間）の拡大断面図である。 実施例１の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。 実施例４の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。 実施例３の回転カッターにおける傾斜溝部の説明図で、（ａ）はチップの切れ刃部の拡大正面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。

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。以下の説明では、繊維質を含有する被削材としてパルプ繊維を含有する窯業系外装材、回転切削工具を回転カッターとした場合を例として説明する。

本発明の実施例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（回転基板）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、該チップ７の切れ刃部１０にチップ７の幅方向に多数のエッジ１１を設けてなるものである。
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８を構成する。

そして、本発明の実施例１による回転カッター１は、チップ７のすくい面８に縦方向に延びる溝９を多数形成することにより、チップ７の切れ刃部１０に多数のエッジ１１を設けたものである。この溝９は、放電加工（ワイヤ放電加工）又はレーザー加工により形成する。溝９の断面は図４（ｂ）に示すように円弧状となっている。溝９の幅は０．２〜０．６ｍｍの範囲が好ましい。溝９の深さは特に限定されないが、例えば、０．２〜０．４ｍｍ程度である。
溝９は、チップ７の幅方向に等ピッチ又は不等ピッチで形成してある。平刃１０ａにおける溝のピッチは２ｍｍ、傾斜刃１０ｂでは１．５ｍｍ、平刃１０ａと傾斜刃１０ｂとの境界では３ｍｍとなっている。この数値は例示であり、適宜変更可能である。
図において、溝９は縦方向に１０本形成してある。溝９の幅方向の両端がエッジ１１，１１となるので、チップ７の切れ刃部１０（１０ａ，１０ｂ）には２倍の２０箇所のエッジ１１が切れ刃１０の幅方向に形成されることになる。
なお、図に示した回転カッター１は、窯業系外装材の表面に図３（ａ）、図１（ｂ）に示すような溝１２を形成するためのストライプカッターである。

被削材として幅４６０ｍｍ、長さ３０３０ｍｍ、厚さ１５ｍｍの窯業系外装材１３を用い、回転カッターとして外径２００ｍｍφ、刃数８、すくい角１０°、チップ幅２１ｍｍ、傾斜刃１０ｂの傾斜角６０°、平刃１０ａの幅１４ｍｍの回転カッターを用い、チップ７のすくい面８に溝９を形成しない従来の回転カッター（図２（ａ））を比較例１の回転カッター３０とし、チップ７のすくい面８に縦方向に溝９を形成した図１、図３（ａ）に示した回転カッターを実施例１の回転カッター１とし、回転カッターの回転数３６００ｒｐｍ、被削材１３の送り速度４０ｍ／分で、被削材１３表面の切削加工の比較試験を行った。
その結果、比較例１の回転カッター３０では、約８０００枚で切削加工面が黒光りし始め切削限界となった（図２（ａ））。これに対し、実施例１の回転カッター１では、約２３０００枚まで切削加工が可能であった。即ち、約３倍も回転カッターの寿命が延びたことになり、切れ刃１０に多数のエッジ１１を設けたことによる効果は極めて顕著であった。なお、切削限界における切れ刃１０の磨耗量は、比較例１の回転カッター３０では０．１４ｍｍ、実施例１の回転カッター１では０．１８ｍｍであった。実施例１の回転カッター１は比較例１の回転カッター３０より約１．３倍多く磨耗するまで切削加工が可能になったことになる。

窯業系外装材（被削材）１３に含まれるパルプ繊維は可撓性で破砕され難く、セメント質やガラス質などの硬質成分は研磨剤の作用をもち、回転カッターによる被削材１３の切削工程において、被削材１３が切れ刃１０を言わばバフ研磨している如く作用する。このため、切れ刃１０の磨耗が進行し易くなる。また、切れ刃１０が被削材１３に全線（全面）当たりするため、切削抵抗も大きくなる。このように、比較例１の回転カッター３０では、切削抵抗も大きく、また切れ刃１０（１０ａ，１０ｂ）の磨耗も早く進行する。
図２（ａ）において、斜線部３１は切削面１４が黒光りしている様子を示している。図２（ｂ）では、切れ刃１０（１０ａ）が繊維質を擦っている様子（繊維が切れ刃１０（１０ａ）に擦られて切削面１４に付着するため繊維の様子が表れない）を示している。

これに対し、実施例１の回転カッター１では、チップ７のすくい面８に縦方向に延びる溝９（チップ７の幅方向の１０箇所に縦方向に延びる溝９）を多数形成してある。従って、チップ７の切れ刃１０（１０ａ，１０ｂ）の２０箇所にエッジ１１を設けたことになる。切れ刃１０（１０ａ，１０ｂ）はエッジ部１１において不連続となる。縦方向に延びる溝９の幅方向の位置は各チップ９毎に同じ位相で設けてもよく、位相をずらせて設けるようにしてもよい。
このエッジ部１１で可撓性の繊維１５が切断されるため、切れ刃１０（１０ａ，１０ｂ）の磨耗が抑制される。またエッジ部１１があるため、切れ刃１０（１０ａ，１０ｂ）が被削材１３へ食い込み易くなり、切れ刃１０（１０ａ，１０ｂ）の被削材１３との接触長さが短くなって（切れ刃１０（１０ａ，１０ｂ）が被削材１３に全面接触しないため）切削抵抗が低減されることになる。
図３（ａ）では、切削面１４は黒光りすることなく正常に切削されている様子を示し、図３（ｂ）では、切れ刃１０のエッジ部１１で繊維１５を切断する様子を示している。

この実施例１の回転カッター１では、チップ７のすくい面８に縦方向に延びる溝９を多数形成することにより、チップ７の切れ刃部１０（１０ａ，１０ｂ）に多数のエッジ１１を設けている。チップ７の切れ刃１０（１０ａ，１０ｂ）が磨耗した場合、チップ７の外周側から再研磨することになるが、再研磨後もチップ７のすくい面８に縦方向に延びる溝９はそのまま残る。従って、再研磨後もエッジ１１がそのまま残ることになる（図９）。このため、従来と全く同じ再研磨工程で再研磨することができ、再研磨工程でのコストアップを抑制することができる。なお図９において、再研磨線を一点鎖線で示しており、９回再研磨可能な場合を例示している。

図５に示す実施例２の回転カッター２１では、チップ７の逃げ面１６に円周方向（回転方向）に延びる溝９を多数形成することにより、チップ７の切れ刃部１０（１０ａ，１０ｂ）に多数のエッジ１１を設けたものである。溝９は、チップ７の幅方向に１０箇所形成してあり、チップ７の切れ刃１０（１０ａ，１０ｂ）の２０箇所にエッジ１１を設けたことになる。この溝９は、放電加工又はレーザー加工により形成することができる。溝９の断面は図５（ｂ）に示すように円弧状となっている。
この実施例２の回転カッター２１の場合でも、切れ刃部１０（１０ａ，１０ｂ）に設けたエッジ１１による効果は、実施例１の回転カッター１の場合と同様である。

この実施例２の回転カッター２１では、チップ７の逃げ面１６側に溝９を設けているので、チップ７の厚さ分に相当する短い距離を溝加工すればよく、溝加工時間が短くて済み、製造時のコストアップを抑制できる。ただ、再研磨工程では、チップ７の外周側から再研磨を行うので、再研磨によってエッジ部１１が研磨されてしまうことになる。このため、再研磨の都度、チップ７の逃げ面１６側に周方向に延びる溝加工を施すことが必要となり、再研磨の際にコストアップとなる。

図６に示す実施例３の回転カッター２２では、チップ７の切れ刃１０（１０ａ，１０ｂ）に傾斜溝９ａを多数形成することにより、チップ７の切れ刃部１０（１０ａ，１０ｂ）に多数のエッジ１１を設けたものである。傾斜溝９ａは、チップ７の幅方向に１０箇所形成してあり、チップ７の切れ刃１０（１０ａ，１０ｂ）の２０箇所にエッジ１１を設けたことになる。この傾斜溝９ａは、放電加工又はレーザー加工により形成することができる。傾斜溝９ａの断面は図６（ｂ）に示すように円弧状となっている。傾斜溝９ａは、図１１に示すように、チップ７の切れ刃１０（１０ａ，１０ｂ）の先端部（楔部）にすくい面８側から逃げ面１６側に向けて上り傾斜する如く形成してある。
この実施例３の回転カッター２２の場合でも、切れ刃部１０（１０ａ，１０ｂ）に設けたエッジ１１による効果は実施例１、実施例２の回転カッターの場合と同様である。

この実施例３の回転カッター２２では、チップ７の切れ刃部１０（１０ａ，１０ｂ）にのみ傾斜溝加工をすればよいので、溝加工時間が短くて済み、製造時のコストアップを抑制できる。ただ、再研磨工程では、チップ７の外周側から再研磨を行うので、再研磨によってエッジ部１１が研磨されてしまうことになる。このため、再研磨の都度、チップ７の切れ刃部１０（１０ａ，１０ｂ）に傾斜溝９ａの溝加工を施すことが必要となり、再研磨の際にコストアップとなる。

図７に示す実施例４の回転カッター２３では、チップ７の基部１７を残して縦方向に延びるスリット１８を多数形成することにより、チップ７の切れ刃部１０（１０ａ，１０ｂ）に多数のエッジ１１を設けたものである。スリット１８は、チップ７の幅方向に１０箇所形成してあり、チップ７の切れ刃１０（１０ａ，１０ｂ）の２０箇所にエッジ１１を設けたことになる。
かかるスリット１８を形成するには、チップ７の状態で、チップ７の基部１７を残してスリット１８を放電加工又はレーザー加工により形成し、スリット１８の施されたチップ７を刃台３の載置部４に接合（鑞付け）する。スリット１８は、再研磨可能な部位より少し下方まで（基部１７を残して）形成しておく。
この実施例４の回転カッター２３の場合でも、切れ刃部１０（１０ａ，１０ｂ）に設けたエッジ１１による効果は実施例１〜実施例３の回転カッターの場合と同様である。

この実施例４の回転カッター２３では、チップ７の外周側から再研磨すると、スリット１８がそのまま残る、従って、エッジ１１がそのまま残ることになる。このため、従来と全く同じ再研磨工程で再研磨することができ、再研磨工程でのコストアップを抑制することができる。ただ、チップ７にスリット１８を形成するには、チップ７の厚さ分だけ貫通させてスリット１８を形成しなければならず、スリット形成工程にコストがかかることになる。
図１０において、再研磨線を一点鎖線で示しており、８回再研磨可能な場合を例示している。

図８に示す実施例５の回転カッター２４では、細く切断したチップ１９を所定の隙間２０を保持して刃台３の載置部４に接合（鑞付け）することにより、チップ７の切れ刃部１０（１０ａ，１０ｂ）に多数のエッジを設けたものである。隙間２０は、チップ７の幅方向に１０箇所形成してあり、チップ７の切れ刃１０（１０ａ，１０ｂ）の２０箇所にエッジ１１を設けたことになる。
この実施例５の回転カッター２４の場合でも、切れ刃部１０（１０ａ，１０ｂ）に設けたエッジ１１による効果は実施例１〜実施例４の回転カッターの場合と同様である。

この実施例５の回転カッター２４では、チップ７の外周側から再研磨すると、隙間２０がそのまま残る、従って、エッジ１１がそのまま残ることになる。このため、従来と全く同じ再研磨工程で再研磨することができ、再研磨工程でのコストアップを抑制することができる。ただ、予めチップ７を細く切断しておき、この細く切断したチップ１９を所定の隙間２０を保持して刃台３に接合（鑞付け）するには熟練を要し、製造コストがアップする。

上記実施例１〜５では、ストライプカッターを例に示したが、平刃カッター、面取りカッター等の場合も同様である。即ち、平刃カッター、面取りカッター等のチップの切れ刃に幅方向に多数のエッジを設けることにより、被削材に含有するの繊維が容易に切断され、チップの切れ刃の磨耗が抑制され、切削抵抗が低減し、切れ刃の寿命が格段に延びることになる。

なお、切れ刃部１０（１０ａ，１０ｂ）に設ける溝９（スリット１８、隙間２０）の数（エッジ１１の数はその２倍）は、切削工具の種類、チップ７の幅、溝９（スリット１８、隙間２０）の幅等により適宜設定される。例えばチップ７の幅が２１ｍｍ、溝９（スリット１８、隙間２０）の幅が約０．３ｍｍのストライプカッターの場合、溝９（スリット１８、隙間２０）の数は８〜１４本程度（エッジ１１の数は１６〜２８程度）である。チップの幅が５ｍｍ、溝（スリット、隙間）の幅が約０．３ｍｍのチップソーの場合、溝（スリット、隙間）の数は３〜６本程度（エッジの数は６〜１２程度）である。

本発明において、繊維質を含有する被削材としては、パルプ繊維を含有する窯業系外装材の他に、ガラスクロス繊維を含有するプリント基板、木質材、ＣＦＲＰ材等が挙げられる。
回転切削工具としては、回転カッター、チップソーの他、ルータービット、ドリル、エンドミル等としても利用可能である。

１ 実施例１の回転カッター
２ 台金（回転基板）
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 すくい面
９ 溝
１０ 切れ刃
１０ａ 平刃
１０ｂ 傾斜刃
１１ エッジ
１２ 溝
１３ 被削材（窯業系外装材）
１４ 切削面
１５ 繊維
１６ 逃げ面
１７ 基部
１８ スリット
１９ 切断したチップ
２０ 隙間
２１ 実施例２の回転カッター
２２ 実施例３の回転カッター
２３ 実施例４の回転カッター
２４ 実施例５の回転カッター
３０ 比較例の回転カッター
３１ 斜線部

Claims (7)

1. 回転基板の外周に円周方向に所定ピッチで複数の刃台を設け、各刃台の回転面側に切削刃となる硬質のチップを接合してなり、該チップの切れ刃部にチップの幅方向に多数のエッジを設けてなる繊維質を含有する被削材用の回転切削工具であって、前記チップは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であり、前記被削材は繊維質を含有する窯業系外装材であり、前記回転切削工具は切削面を残して切削加工する回転カッターであることを特徴とする繊維質を含有する被削材用の回転切削工具。
2. チップの切れ刃部に設けるエッジは、チップのすくい面に縦方向に延びる溝を形成することにより設けたものである請求項１に記載の繊維質を含有する被削材用の回転切削工具。
3. チップの切れ刃部に設けるエッジは、チップの逃げ面に周方向に延びる溝を形成することにより設けたものである請求項１に記載の繊維質を含有する被削材用の回転切削工具。
4. チップの切れ刃部に設けるエッジは、チップの切れ刃に傾斜溝を形成することにより設けたものである請求項１に記載の繊維質を含有する被削材用の回転切削工具。
5. チップの切れ刃部に設けるエッジは、チップの基部を残して縦方向に延びるスリットを形成することにより設けたものである請求項１に記載の繊維質を含有する被削材用の回転切削工具。
6. チップの切れ刃部に設けるエッジは、細く切断したチップを所定の隙間を保持して刃台に接合することにより設けたものである請求項１に記載の繊維質を含有する被削材用の回転切削工具。
7. 溝を隔てて隣り合うエッジ間の距離は、０．２〜０．６ｍｍの範囲とした請求項１〜６のいずれか１項に記載の繊維質を含有する被削材用の回転切削工具。

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