JP6315867B1 - 金属切断用丸鋸 - Google Patents

Abstract

【課題】 鋼管等の金属製の被削材を、切削抵抗を低減しつつ、効率的且つ長寿命で切削・切断することができるようにする。【解決手段】 金属切断用丸鋸１におけるチップ５の刃先５ａが略凹弧状であり、該刃先５ａから下方のすくい面６の中央部分に窪み状ブレーカ部７が形成され、該窪み状ブレーカ部７の両側には第一側壁８が設けられており、前記窪み状ブレーカ部７の下方には該窪みブレーカ部７に連なる横断面略凹弧状の溝部９が設けられ、該溝部９の両側には前記第一側壁８から下方に連なる第二側壁１１が形成され、該第二側壁１１の幅を第一側壁８の幅よりも広く形成することで、両第一側壁８の下端部に対向する角部１２が設けられ、両角部１２によって前記窪み状ブレーカ７の下部が狭まった形状となされている。【選択図】 図１

Description

本発明は、鋼管等の金属材料の切断および各種切削加工を行うのに使用する金属切断用丸鋸に関する。

従来、この種金属切断用丸鋸としては、円板状台金の外周に等高のチップを所定のピッチで配置して、これらチップの外周逃面の両端に切屑の幅詰用切欠を形成し、また同逃げ面の中央部分等に切屑の分割用切込を形成した丸鋸であって、前記切屑の幅詰用切欠と分割用切込が、切屑の幅方向の拡大を受容するに十分な幅と、切屑の最大厚さに対しても十分な余裕空間がある深さを有すように形成されたものが知られている。

また、この他、円板状台金の外周に鋸刃が所定間隔をあけて形成され、各鋸刃に切刃チップが固着されてなる金属切断用丸鋸であって、 前記各切刃チップの外周逃げ面には、切粉分割用溝を形成し、また両側の横逃げ面の外周端とのなす両角部に、すくい面の両端から各々前記鋸刃後方に向かって所定幅に設定されたテーパ面取部が形成され、該テーパ面取部は、前記すくい面側から前鋸刃先端側に向かって広がるテーパ状に形成されたもの等が知られている。

特開２００８−１４２８０８号公報 特開２０１２−０５６０６７号公報

前述した通り、従来の金属切断用丸鋸においては、被削材の切削時に発生する切粉の処理手段としてチップの外周逃げ面に切粉分割用溝を設けることが一般的に行われており、また切削時の抵抗減少のために、チップの外周逃げ面や横逃げ面に被削材との衝撃抵抗軽減のためのテーパ加工や接触面積縮小化加工等が施されている。

しかしながら、近年、Ｎｉ、ＣｒおよびＭｎを多く含む二層系ステンレス材や油井管仕様のＳ１３Ｃｒ材等の切削・切断のように、高い刃先強度が要求される場合には、前述した構造の金属切断用丸鋸では、十分に対応できないという不都合があった。

また、被削材が鋼管である場合には、特に高い耐食性を得るために、従来の亜鉛メッキにアルミニウムを添加したメッキが施されるが、当該鋼管を切削する際にはその切削熱によって前記メッキ層が溶融し、これが付着した切粉が丸鋸の前記チップに凝着し易いという問題があった。

また、円板状台金の外周部分における鋸刃の台座にチップをネジ止めした丸鋸も知られているが、該丸鋸では、前記チップの固定強度が低いため、使用中にチップが破損したり、脱落したりする場合があった。

本発明の目的は、前述した従来の問題を一挙に解消することができる金属切断用丸鋸を提供することにある。

請求項１記載の本発明は、円板状台金の外周に鋸刃が一定間隔をあけて突設され、該鋸刃における回転方向側面に形成された台座にチップが固着された金属切断用丸鋸において、チップの刃先が略凹弧状であり、該刃先から下方のすくい面の中央部分に窪み状ブレーカ部が形成され、該窪み状ブレーカ部の両側には第一側壁が設けられており、前記窪み状ブレーカ部の下方には該窪み状ブレーカ部に連なる横断面略凹弧状の溝部が設けられ、該溝部の両側には前記第一側壁から下方に連なる第二側壁が形成され、該第二側壁の幅を第一側壁の幅よりも広く形成することで、両第一側壁の下端部に対向する角部が設けられ、両角部によって前記窪み状ブレーカの下部が狭まった形状となされているものである。

請求項２記載の本発明は、前記請求項１記載の金属切断用丸鋸について、窪み状ブレーカ部がスリ鉢状に形成されていることを特徴とするものである。

請求項３記載の本発明は、前記請求項１または請求項２記載の金属切断用丸鋸について、窪み状ブレーカ部でのチップの刃幅に対する第一側壁の幅が９〜２０％の範囲内であり、且つ前記刃幅に対する前記ブレーカ部の深さが６〜１８％の範囲内であることを特徴とする。

請求項４記載の本発明は、前記請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項記載の金属切断用丸鋸について、第二側壁が前記角部から下方に向かって上り傾斜部を有するものである。

請求項５記載の本発明は、前記請求項４記載の金属切断用丸鋸について、第二側壁が前記角部から下方に向かって上り傾斜部を有し、更に該上り傾斜部から下方に向かっては下り傾斜部を有しており、その終端部分まで前記窪み状ブレーカ部に連なる横断面略凹弧状の前記溝部が形成されていることを特徴とする。

請求項６記載の本発明は、前記請求項５記載の金属切断用丸鋸について、前記窪み状ブレーカ部に連なる横断面略凹弧状の前記溝部および第二側壁の下方に、該第二側壁に連なる凹面が形成され、該凹面の下端に形成された頂部に前記溝部と対応する略凹弧状の切粉ガイド部が設けられていることを特徴とする。

請求項７記載の本発明は、前記請求項１〜請求項６のうちのいずれか一項記載の金属切断用丸鋸の製造方法であって、チップの原形を焼結成形するモールディング工程と、焼結成形したものをブレーカ部付きのチップに成形研磨するフォーミング工程と、成形研磨したブレーカ部付きチップの表面に物理的蒸着または化学的蒸着を施すコーティング工程とによって、ブレーカ部付きチップの仕上げを行なった後、該仕上げ後のブレーカ部付きチップを、台金の台座に嵌め合わせる嵌合工程と、嵌め合わせたブレーカ部付きチップを台座に固着させる接合工程とを有することを特徴とするものである。

請求項８記載の本発明は、請求項１〜請求項６のうちのいずれか一項記載の金属切断用丸鋸の製造方法であって、チップの原形を焼結成形するモールディング工程と、前記焼結成形したものを台金の台座に嵌め合わせる嵌合工程と、前記嵌め合わせたものを台座に固着させる接合工程と、前記接合後のものをブレーカ部付きのチップに成形研磨するフォーミング工程と、前記成形研磨後のものの表面に物理的蒸着または化学的蒸着を施すコーティング工程を有することを特徴とするものである。

請求項９記載の本発明は、前記請求項７または請求項８記載の金属切断用丸鋸の製造方法について、接合工程で、台金側については該台金とロウ付け用熱源コイルを直接的に隣接させる一方、ブレーカ付きチップ側については、該ブレーカ付きチップと前記ロウ付け用熱源コイル間に冷却媒体を介在させることを特徴とする。

本発明に係る金属切断用丸鋸（請求項１）によれば、先ず凹弧状刃先から下方に連なるすくい面の中央部分に形成された窪み状ブレーカ部によって、被削材の表面に対して凹面状に切り込まれ、この際、窪み状ブレーカ部の両側に立設された第一側壁によって前記刃先がぶれることなく、被削面を強固且つ確実にとらえ、この際、凹面状の切粉が生ずる。

次に、前記チップの凹弧状溝部における切込み時に該溝部と前記窪み状ブレーカ部との境界部分の角部によって、前記窪み状ブレーカ部よりも狭まった新たな切込みが始まり、そして、前記凹弧状溝部では前記窪み状ブレーカ部で生じた凹面状の切粉の両側部分が切り立ちつつ、該切粉は小さくゼンマイ状にカールした形態となって、当該丸鋸の刃室から容易に排出される。また、このような窪み状ブレーカ部とこれに連成された凹弧状溝部とによる一連の切込みによって発生する切粉は、前記第一側壁およびこれに続く第二側壁によって、左右方向に振れることなく、安定的に真っ直ぐ丸められてスムーズに排出される。

更に、前記第二溝部を有する本発明の金属切断用丸鋸（請求項６）によれば、第二溝部によって更に安定的な切粉の排出が行える。

また、第二側壁に上り傾斜部およびこれに続く下り傾斜部を設けた本発明に係る金属切断用丸鋸によれば、前記上り傾斜部に続く下り傾斜部の存在によって、被削材との間に常に空間を確保しながら、切削・切断が行われることとなり、そのため放熱作用によって、切削部分の温度上昇を抑制することができるという利点を有する。

この他、本発明に係る金属切断用丸鋸の製造方法によれば、チップについては、予め、原形の焼結成形から最終的な表面コーティングによる仕上げまでを単体の状態で行なっておき、該チップをそれぞれ鋸刃の台座に一括して固着させれば良いため、従来のスローアウェイ式チップソーに比べて製造コストの大幅な削減が可能となり、しかも同程度の優れた切削性能と高寿命が実現され得る。

また、前記接合工程で、台金側については該台金とロウ付け用熱源コイルを直接的に隣接させる一方、ブレーカ付きチップ５側については、該ブレーカ付きチップと前記ロウ付け用熱源コイル間に冷却媒体を介在させた場合、ブレーカ付きチップ自体の過度の温度上昇を抑制しつつ、台座部分の局所的加熱を行うことができる。

本発明の実施形態に係る金属切断用丸鋸の外周の一部を示す正面図である。 同実施形態の丸鋸における鋸刃部分の拡大斜視図である。 同実施形態の丸鋸における台座上のチップの拡大斜視図である。 同実施形態の丸鋸の製造工程を示すフローチャートである。 同実施形態の丸鋸の製造方法におけるチップの接合要領を示す鋸刃部分の斜視図である。 同実施形態の丸鋸におけるチップの接合作業を示す鋸刃部分の拡大正面図である。 同実施形態の丸鋸における刃幅と第一側壁幅およびブレーカ深さの関係を示すチップの拡大図である。 同実施形態の丸鋸における刃幅ＷＬに対する第一側壁の幅ＦＬおよびブレーカ部の深さＤＬの関係での切削性能を示すグラフである。 同実施形態の丸鋸の他の製造工程を示すフローチャートである。

次に、本発明の実施形態を図面にしたがって説明するが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。

図１〜図３に示すように、本実施形態に係る金属切断用丸鋸１は、円板状台金２の外周に鋸刃３が一定間隔をあけて突設され、該鋸刃３における回転方向（矢印方向）側面に形成された台座４にチップ５が固着されたものであって、チップ５の刃先５ａが略凹弧状であり、該刃先５ａから下方のすくい面６の中央部分に窪み状ブレーカ部７が形成され、該窪み状ブレーカ部７の両側には第一側壁８が設けられており、前記窪み状ブレーカ部７の下方には該窪みブレーカ部７に連なる横断面略凹弧状の溝部９が設けられ、該溝部９の両側には前記第一側壁８から下方に連なる第二側壁１１が形成され、該第二側壁１１の幅を第一側壁８の幅よりも広く形成することで、両第一側壁８の下端部に対向する角部１２が設けられ、両角部１２によって前記窪み状ブレーカ７の下部が狭まった形状となされているものである。

また、本実施形態では、前記窪み状ブレーカ部７がスリ鉢状に形成されている。前記第二側壁１１は前記角部１２から下方に向かって上り傾斜部１１ａを有し、更に該上り傾斜部１１ａから下方に向かっては下り傾斜部１１ｂを有しており、その終端部分まで前記溝部９が形成されている。

更に、本実施形態では、前記溝部９および第二側壁１１の下方に、該第二側壁１１に連なる凹面１３が形成され、該凹面１３の下端に形成された頂部１３ａに前記溝部９と対応する横断面略凹弧状の切粉ガイド部１４が設けられている。

本実施形態に係る金属切断用丸鋸１によれば、先ず略凹弧状の刃先５ａから下方に連なるすくい面６の中央部分に形成された窪み状ブレーカ部７によって、被削材の表面に対して凹面状に切り込まれ、この際、窪み状ブレーカ部７の両側に立設された第一側壁８によって前記刃先５ａがぶれることなく、被削面を強固且つ確実にとらえ、この際、凹面状の切粉が生ずる。次に、前記チップ５の凹弧状溝部９における切込み時に該溝部９と前記窪み状ブレーカ部７との境界部分の角部１２によって、前記窪み状ブレーカ部７よりも狭まった新たな切込みが始まり、そして、前記凹弧状溝部９では前記窪み状ブレーカ部７で生じた凹面状の切粉の両側部分が切り立ちつつ、該切粉ＣＰは小さくゼンマイ状にカールした形態となって、当該丸鋸１の刃室１０から容易に排出される。

すなわち、図２に示すように、本実施形態の金属切断用丸鋸１による被削材に対する前述した一連の切削によって、切粉ＣＰは小さくゼンマイ状にカールした形態となる。また、前記窪み状ブレーカ部７とこれに連成された凹弧状溝部９とによる一連の切込みによって発生する切粉ＣＰは、前記第一側壁８およびこれに続く第二側壁１１によって、左右方向に振れることなく、安定的に真っ直ぐ丸められてスムーズに排出される。

次に、図４および図５に示すように、前述した実施形態に係る金属切断用丸鋸１の製造方法について説明すると、金属切断用丸鋸１は、前述した通り、円板状台金２の外周に鋸刃３が一定間隔をあけて突設され、該鋸刃３における回転方向側面に形成された台座４にチップ５が一体にロウ付けによって固着されたものである。そして、本実施形態では、前記台金２は炭素工具鋼や合金工具鋼製であり、また前記チップ５は、超硬合金、サーメットまたは高速度工具鋼製であって、表面に後述する手順でＰＶＤやＣＶＤ等による物理的蒸着または化学的蒸着によるコーティングＣＴが施されたものである。

より詳細には、金属切断用丸鋸１の製造方法は、前記チップ５の原形を焼結成形するモールディング工程（Ｓ４００１）と、焼結成形したものを前記ブレーカ部付きのチップ５に成形研磨するフォーミング工程（Ｓ４００２）と、成形研磨したブレーカ部付きチップ５の表面にＰＶＤやＣＶＤ等の物理的蒸着または化学的蒸着を施すコーティング工程（Ｓ４００３）とによって、ブレーカ部付きチップ５の仕上げを行なった後、該仕上げ後のブレーカ部付きチップ５を、前記台金２の台座４に嵌め合わせる嵌合工程（Ｓ４００４）と、嵌め合わせたブレーカ部付きチップ５を台座４にロウ付けする接合工程（Ｓ４００５）とによって構成される。

また、図６に示すように、前記接合工程（Ｓ４００５）においては、前記台金２側については台金２とロウ付け用熱源コイルＨを直接的に隣接させる一方、前記ブレーカ付きチップ５側については、ブレーカ付きチップ５と前記ロウ付け用熱源コイルＨ間に冷却媒体Ｃを介在させることによって、ブレーカ付きチップ５自体の過度の温度上昇を抑制しつつ、台座４部分の局所的加熱を行うようにするのである。

なお、本発明では、前記冷却媒体の構成は特に限定されないが、例えば前記冷却媒体Ｃを中空状のボックス形状とするか、或いは内部に通路が形成されたボックス形状として、内部に水、圧縮空気または冷却用窒素等を流動させる構造としたもの等が挙げられる。

また、図８に示すように、前記構造の金属切断用丸鋸１について、前述した図４に記載の製造方法とは異なる方法として、チップの原形を焼結成形するモールディング工程（Ｓ８００１）と、前記焼結成形したものを台金の台座に嵌め合わせる嵌合工程（Ｓ８００２）と、前記嵌め合わせたものを台座に固着させる接合工程（Ｓ８００３）と、前記接合後のものをブレーカ部付きのチップに成形研磨するフォーミング工程（Ｓ８００４）と、前記成形研磨後のものの表面に物理的蒸着または化学的蒸着を施すコーティング工程（Ｓ８００５）をとによって構成される。

（切削性能試験）

次に、本発明に係る３Ｄブレーカ刃型である前記丸鋸１に対して、該丸鋸１のようなブレーカ部７、溝部９および切粉ガイド部１４等を有しない従来刃型の金属切断用丸鋸を比較した切削性能試験を行った。

具体的には、丸鋸の鋸刃仕様は、両方の丸鋸ともにＨＭ６３０×６．０（５．０）×８０Ｈ×４８Ｚであり、被削材は１３Ｃｒ材（高硬度材）であって、φ１７０ｍｍの中実材である。そして、切断条件は、鋸刃周速８０ｍ／ｍｉｎ、送り速度１７２ｍｍ／ｍｉｎおよび１刃切込量０．０９ｍｍ／刃である。

前述した切削切断試験の結果は下記表１の通りである。
すなわち、本発明に係る３Ｄブレーカ刃型では、切粉形状が全て一定の小さくカールしたものであったのに対し、従来刃型では切粉形状が不規則なもので且つ本発明の３Ｄブレーカ刃型の場合に比べてカールが大きかった。そして、前記被削材の切断数は、本発明の３Ｄブレーカ刃型が４２であるのに対し、従来刃型は７であり、本発明の刃型が６倍の高い寿命を有することが実証された。このように、本発明に係る３Ｄブレーカ刃型の丸鋸と従来刃型の丸鋸との切削切断の顕著な違いが生じたのは、従来刃型では前述した通り、被削材の切粉形状が一定ではなく、しかもやや大きく不規則にカールしたものとなっており、切削が不安定で且つ切削切断時に切粉がスムーズに刃室から排出されず、残った切粉が刃先と被削材の間に挟まれて、刃先エッジ部分からのチッピングによって短寿命化が起こったと言える。一方、本発明の３Ｄブレーカ刃型では、前述した通り、切粉形状が全て一定の小さくカールしたものとなり、且つ安定した切削によって、切粉が刃室からスムーズに排出され、前記従来刃型のような切粉のカミ込みによる刃先のチッピングが生じなかったと認められる。

また、図７に示すように、前記本発明の３Ｄブレーカ刃型について、そのチップ５のすくい面６の窪み状ブレーカ部７おける刃幅ＷＬに対する第一側壁８の幅ＦＬと関係、並びに刃幅ＷＬに対する前記ブレーカ部７の深さＤＬとの関係について、実証試験を行なった。その結果は、図８の通りであり、前記ブレーカ部７の深さＤＬは６〜１８％の範囲で良好な切削結果が得られ、また前記第一側壁８の幅ＦＬは９〜２０％の範囲内で良好であった。

本発明に係る金属切断用丸鋸によれば、前述した通り、切粉の形状を排出に適したものに成形すると共に、切削強度および耐摩耗の面でも優れているため、金属切断の分野で幅広い利用が期待できる。

１ 金属切断用丸鋸
２ 円板状台金
３ 鋸刃
４ 台座
５ チップ
６ すくい面
７ 窪み状ブレーカ部
８ 第一側壁
９ 溝部
１１ 第二側壁
１２ 角部
１３ 凹面
１４ 切粉用ガイド部

Claims (9)

1. 円板状台金の外周に鋸刃が一定間隔をあけて突設され、該鋸刃における回転方向側面に形成された台座にチップが固着された金属切断用丸鋸において、チップの刃先が略凹弧状であり、該刃先から下方のすくい面の中央部分に窪み状ブレーカ部が形成され、該窪み状ブレーカ部の両側には第一側壁が設けられており、前記窪み状ブレーカ部の下方には該窪み状ブレーカ部に連なる横断面略凹弧状の溝部が設けられ、該溝部の両側には前記第一側壁から下方に連なる第二側壁が形成され、該第二側壁の幅を第一側壁の幅よりも広く形成することで、両第一側壁の下端部に対向する角部が設けられ、両角部によって前記窪み状ブレーカの下部が狭まった形状となされている、金属切断用丸鋸。
2. 窪み状ブレーカ部がスリ鉢状に形成されている、請求項１記載の金属切断用丸鋸。
3. 窪み状ブレーカ部でのチップの刃幅に対する第一側壁の幅が９〜２０％の範囲内であり、且つ前記第一側壁の幅に対する前記ブレーカ部の深さが６〜１８％の範囲内である、請求項１または請求項２記載の金属切断用丸鋸。
4. 第二側壁が前記角部から下方に向かって上り傾斜部を有する、請求項１〜請求項３のうちのいずれか一項記載の金属切断用丸鋸。
5. 第二側壁が、前記角部から下方に向かって上り傾斜部を有し、更に該上り傾斜部から下方に向かっては下り傾斜部を有しており、その終端部分まで前記窪み状ブレーカ部に連なる横断面略凹弧状の前記溝部が形成されている、請求項４記載の金属切断用丸鋸。
6. 前記窪み状ブレーカ部に連なる横断面略凹弧状の前記溝部および第二側壁の下方に、該第二側壁に連なる凹面が形成され、該凹面の下端に形成された頂部に前記溝部と対応する略凹弧状の切粉ガイド部が設けられている、請求項５記載の金属切断用丸鋸。
7. 請求項１〜請求項６のうちのいずれか一項記載の金属切断用丸鋸の製造方法であって、チップの原形を焼結成形するモールディング工程と、前記焼結成形したものをブレーカ部付きのチップに成形研磨するフォーミング工程と、成形研磨したブレーカ部付きチップの表面に物理的蒸着または化学的蒸着を施すコーティング工程とによって、ブレーカ部付きチップの仕上げを行なった後、該仕上げ後のブレーカ部付きチップを、台金の台座に嵌め合わせる嵌合工程と、嵌め合わせたブレーカ部付きチップを台座に固着させる接合工程とを有することを特徴とする、金属切断用丸鋸の製造方法。
8. 請求項１〜請求項６のうちのいずれか一項記載の金属切断用丸鋸の製造方法であって、チップの原形を焼結成形するモールディング工程と、前記焼結成形したものを台金の台座に嵌め合わせる嵌合工程と、前記嵌め合わせたものを台座に固着させる接合工程と、前記接合後のものをブレーカ部付きのチップに成形研磨するフォーミング工程と、前記成形研磨後のものの表面に物理的蒸着または化学的蒸着を施すコーティング工程を有することを特徴とする、金属切断用丸鋸の製造方法。
9. 接合工程で、台金側については該台金とロウ付け用熱源コイルを直接的に隣接させる一方、ブレーカ付きチップ側については、該ブレーカ付きチップと前記ロウ付け用熱源コイル間に冷却媒体を介在させることを特徴とする、請求項７または請求項８記載の金属切断用丸鋸の製造方法。