JP6893382B2

JP6893382B2 - チップ排出孔アレイを有するカッターホイール

Info

Publication number: JP6893382B2
Application number: JP2018115477A
Authority: JP
Inventors: タン，ウェンリン
Original assignee: Jiaxing Worldia Diamond Tools Co Ltd
Current assignee: Jiaxing Worldia Diamond Tools Co Ltd
Priority date: 2017-06-20
Filing date: 2018-06-18
Publication date: 2021-06-23
Anticipated expiration: 2038-06-18
Also published as: CN107140820A; CN107140820B; KR20180138164A; JP2019006112A; TW201904736A

Description

本発明は、加工用カッターの分野に関し、特に、チップ排出孔アレイを有するカッターホイールに関する。

従来のカッターホイールでは、使用中に、回転するカッターホイールが加工材料を切削する場合、粉塵及びチップが発生し、例えば、ガラスを切削する場合、切削中に、ガラス削り屑がカッターホイールの回転に連れてカッターホイールの外側円の刃先からカッターシャフトとカッターホイール間の隙間及びカッターホルダー間の隙間に入り込み、カッターシャフト及びカッターホイールがスムーズに回転できなくなるため、カッターホイールの「かじり」及び「滑り」現象が発生すると共に、粉塵及びチップが大量にカッターホイールの刃先の歯の隙間の間に付着することになり、切削品質が低下してしまう。

従来の技術では、主に手直し方法により、チップ詰まりの現象を解決し、即ち、カッターホイールを所定期間使用した後、カッターホイールを洗浄し、チップ詰まりによる悪影響を軽減することができる。しかしながら、この方法は、洗浄工程をさらに含むので、生産コストが上昇すると共に、ごみチップ蓄積のために、作業時のカッターホイールの状態が不安定であり、これは切削の安定性および合格率に影響を及ぼす。

したがって、チップ詰まり現象を効果的に解消するカッターホイールを提供することは、生産において非常に重要である。

本発明は、かかる従来技術の問題を克服するために、単純な構造を有し、チップ詰まり現象を効果的に解決することができる、チップ排出孔アレイを有するカッターホイールを提供することを目的とする。

記目的を達成するために、本発明は、以下のような技術案を利用する。
チップ排出孔アレイを有するカッターホイールである。
互いに平行な二つのディスク面２を有する円板の中心を連通する軸孔４がディスク面に垂直方向に形成され、該円板の側面が二つのディスク面２の外周から他方の面に向かって同じ比率で大きくなるように円錐状に形成された円錐面１であり、その交差部に刃先３が形成される、カッターホイールにおいて、
前記ディスク面２の外周に沿って、前記円錐面１と前記ディスク面２の連結箇所には、多数のチップ排出孔５が設けられることを特徴とするチップ排出孔アレイを有するカッターホイールである。

選択的に、前記チップ排出孔５はザグリ孔（counter bore）であり、その横断面の形状は、円形、半円形、三角形または他の多角形のうちのいずれか一種又は多種の組み合わせであるである。

選択的に、前記チップ排出孔５の底部は、平面、円弧面または傾斜面のうちのいずれか一種又は多種の組み合わせである。

選択的に、前記カッターホイールの直径Ｄの範囲は２．０〜４．０ｍｍであり、
前記カッターホイールの直径Ｄの範囲内において、前記カッターホイールの直径Ｄが２．０〜３．０ｍｍである場合、前記カッターホイールの同じ側のチップ排出孔５の数は４〜１５個であり、前記カッターホイールの直径Ｄが３．０〜４．０ｍｍである場合、前記カッターホイールの同じ側のチップ排出孔５の数は１０〜２０個である。

選択的に、前記チップ排出孔５の直径ｄ１は前記カッターホイールの直径Ｄの５％〜２０％である。

選択的に、前記チップ排出孔５の深さｈは前記カッターホイールの厚さＴの３０％〜５０％であり、前記カッターホイールの厚さＴはディスク面２の間の距離であり、カッターホイールの厚さＴの範囲は０．６５〜１．０ｍｍである。

選択的に、カッターホイールの同じ側の前記チップ排出孔５は円錐面１上に設けられ、前記チップ排出孔５は前記円錐面１の外周の円周方向に沿って均等に分布されるか、
または、カッターホイールの同じ側の前記チップ排出孔５は円錐面１とディスク面２とが互いに交差する箇所に設けられ、前記チップ排出孔５は前記円錐面１とディスク面２とが互いに交差する線上に均等に分布される。

カッターホイールの両側に同数のチップ排出孔５がそれぞれ設けられ、前記チップ排出孔５が刃先３を含む平面に対して対称に設けられるか、
または、前記カッターホイールの両側にチップ排出孔５がそれぞれ設けられ、前記チップ排出孔５が刃先３を含む平面に対して互い違いに配置される。

選択的に、前記軸孔４の孔壁の内周面に、二つのディスク面２を連通する多数の貫通凹溝６１が均等に分布され、
前記貫通凹溝６１の数は５〜１２本であり、半径方向の最大深さは軸孔４の直径ｄの０．３７５％〜０．６２５％である。

選択的に、前記軸孔４の二つの開口端部にはそれぞれ凹溝６２が設けられ、各開口端部の凹溝６２は、すべてこの開口端部のカッターホイールディスク面２と連通しており、
前記凹溝６２の数は５〜１２本であり、凹溝６２の縦深さはカッターホイールの厚さＴの１５．３８５％〜２３．０７７％であり、半径方向の最大深さは軸孔４の直径ｄの０．３７５％〜０．６２５％である。

本発明は、カッターホイールの円錐面１または円錐面１とディスク面２との交差部にチップ排出孔５を設けることにより、切削時に発生したチップ及び粉塵をチップ排出孔５内に堆積させて、チップ及び粉塵が軸孔４及びカッターシャフトとカッターホルダーとの隙間に入り込む確率を減らし、チップ詰まり現象が発生する確率を低減し、その結果、切削品質及び生産效率を向上させることができる。また、カッターホイールの軸孔の壁面に貫通するかまたは貫通しないチップ排出溝を設けることにより、チップ排出機能をより高めることができ、これによりカッターホイール及びカッターシャフトの回転をよりスムーズにすることができる。

以下、本発明の技術案をより明確に説明するために、実施形態で使用される図面について簡単に説明するが、当業者であれば創造的な努力を要することなく、これらの図面に基づいて他の図面を得ることができることは明らかである。

本発明の第１実施形態に係るチップ排出孔アレイを有するカッターホイールの正面図である。本発明の第１実施形態に係るチップ排出孔アレイを有するカッターホイールの左側面図である。本発明の第１実施形態に係るチップ排出孔アレイを有するカッターホイールのラベル付き模式図である。本発明の第２実施形態に係るチップ排出孔アレイを有するカッターホイールの正面図である。本発明の第２実施形態に係るチップ排出孔アレイを有するカッターホイールの構造模式図である。本発明の第３実施形態に係るチップ排出孔アレイを有するカッターホイールの正面図である。本発明の第３実施形態に係るチップ排出孔アレイを有するカッターホイールの構造模式図である。本発明の第４実施形態に係るチップ排出孔アレイを有するカッターホイールの正面図である。本発明の第４実施形態に係るチップ排出孔アレイを有するカッターホイールの構造模式図である。本発明の第５実施形態に係るチップ排出孔アレイを有するカッターホイールの正面図である。本発明の第５実施形態に係るチップ排出孔アレイを有するカッターホイールの構造模式図である。本発明の第６実施形態に係るチップ排出孔アレイを有するカッターホイールの正面図である。本発明の第６実施形態に係るチップ排出孔アレイを有するカッターホイールの構造模式図である。本発明の第７実施形態に係るチップ排出孔アレイを有するカッターホイールの正面図である。本発明の第７実施形態に係るチップ排出孔アレイを有するカッターホイールの構造模式図である。本発明の第８実施形態に係るチップ排出孔アレイを有するカッターホイールの正面図である。本発明の第８実施形態に係るチップ排出孔アレイを有するカッターホイールの構造模式図である。

本発明実施形態の目的、技術案をよりはっきりに説明するために、以下、本発明実施形態の図面を参照しながら、本発明実施形態の技術案を明確かつ完全に記述する。なお、記述する実施形態は本発明の実施形態の一部であり、すべての実施形態ではない。記述する本発明の実施形態に基づいて、当業者が、創造的な労働を必要とせず得られるすべてのその他の実施形態は、いずれも本発明の保護範囲に属する。

本発明の第１実施形態に係るチップ排出孔アレイを有するカッターホイールでは、図１乃至図３に示すように、前記カッターホイールは、円盤状を呈し、両側に互いに平行なディスク面２を有し、両側の前記ディスク面２の外周が外側に延びて対称性を有する円錐面１を有し、２つの前記円錐面１の交差部にカッターホイールの刃先３が形成される。
前記カッターホイールの中心に二つのディスク面２を連通する軸孔４がカッターホイールの軸方向に沿って形成される。前記ディスク面２の外周に沿って、前記円錐面１の上に、または前記円錐面１と前記ディスク面２の連結箇所には多数のチップ排出孔５が設けられ、前記チップ排出孔５はザグリ孔であり、その横断面の形状は円形であり、前記チップ排出孔５の底部は、平面状を呈する。

本発明では、チップ排出孔５を設けることにより、切削中に発生する粉塵及びチップを直接にチップ排出孔５に進入させて収納することができるので、切削製品及びカッターホイールそのものを迅速かつ効果的に清掃することができ、その結果、チップ詰まり現象を効果的に低減し、切削品質及び生産效率を向上させることができる。

具体的に、前記チップ排出孔５の数とカッターホイールの直径Ｄの大きさは、正の相関関係であり、図３に示すように、前記カッターホイールの直径Ｄの範囲は２．０〜４．０ｍｍであり、前記カッターホイールの軸孔４の直径ｄは０．８ｍｍである。カッターホイールの直径Ｄが２．０〜３．０ｍｍである場合、前記カッターホイールの同じ側のチップ排出孔５の数は４〜１５個であり、前記カッターホイールの直径Ｄが３．０〜４．０ｍｍである場合、前記カッターホイールの同じ側のチップ排出孔５の数は１０〜２０個である。前記チップ排出孔５の直径ｄ１は前記カッターホイールの直径Ｄの１０％〜２０％である。

前記チップ排出孔５の直径ｄ１の大きさは、チップ排出性能及び切削品質を直接に決定する。粉塵発生量の多い製品では、多数で大径のチップ排出孔を必要とするが、チップ排出孔の数が多すぎるか直径が大きすぎると、カッターホイールの強度が低下するだけでなく、さらに生産コストが高くなる。本発明においては、カッターホイールの直径Ｄが大きくなるにつれてチップ排出孔５の数を４から２０に増やすことにより、生産のニーズを満たすことはもとより、カッターホイールの使用寿命を延ばすことができ、さらに加工コストを削減することができる。

図３に示すように、カッターホイールの同じ側の前記チップ排出孔５は、前記円錐面１とディスク面２との交差線上に均等に分布され、前記各チップ排出孔５の深さｈは前記カッターホイールの厚さＴの３０％〜５０％であり、前記カッターホイールの厚さＴは二つのディスク面２の間の距離を指し、ここで、前記カッターホイールの厚さＴの範囲は０．６５ｍｍ〜１．０ｍｍである。

前記チップ排出孔５の深さｈは、刃先３の角度θの影響を受け、刃先３の角度θが小さいほど、所望のチップ排出孔５の深さｈは大きくなる。具体的には、図３のチップ排出孔５上の破線を参照すると、前記刃先３の角度θは小さくなり、角度θが大きければカッターホイールの縁部が薄くなり、図３のチップ排出孔５の刃先３に近い側の端面が消失し、三つの端面が二つの端面となるため、チップ排出孔５が開放型の孔となり、ごみチップを収納する効果を失う。排気口5が開放溝にならないようにするためには、排気口5の深さhを大きくすればよい。チップ排出孔５が開放型の溝にならないようにするためには、チップ排出孔５の深さｈを大きくせざるを得ない。本発明のカッターホイールの刃先３の角度θの範囲は１００°〜１６０°であり、前記チップ排出孔５の深さｈはカッターホイールの厚さＴの３０〜５０％であり、この時、発生する粉塵およびチップがこぼれないことはもとより、刃先３の角度θが限定されないことを確保することができるので、カッターホイールの使用寿命に影響を与えない。

具体的に、前記カッターホイールの両側には同数のチップ排出孔５がそれぞれ設けられ、前記カッターホイールの両側のチップ排出孔５は、刃先３のある平面に対して軸対称をなすので、カッターホイールの均一な切削性能を一層確保することができる。もちろん、前記両側のチップ排出孔５を互い違いに配置してもよく、両側のチップ排出孔５の数を等しくしなくてもよいなど、本発明はこれらに特に限定されるものではない。

前記チップ排出孔５を他の方法により設けることができ、図４及び図５に示すように、本発明の第２実施形態に係る前記チップ排出孔５は、円錐面１に設けられるザグリ孔であり、半円形状の断面を有し、チップ排出孔５の直径ｄ１の大きさ及び深さｈを第１実施形態と同様にする。なお、図６乃至図９に示すように、本発明の第３及び第４実施形態に係る前記チップ排出孔５は、三角形、正方形または他の多角形の断面を有することができ、チップ排出孔５の他の主なパラメータを第１実施形態と同様にする。

また、前記チップ排出孔５の断面形状に応じて適切なチップ排出孔５の底部形状を選択することもでき、即ち、異なる環境での要件を満たすために、前記チップ排出孔の底部は、図１に示す平面形状にしてもよく、さらに円弧形の底面または傾斜面にしてもよい。

図４乃至図７に示すように、前記チップ排出孔は、円錐面１とディスク面２との交差部に設けてもよく、円錐面１上にのみ設け、ディスク面２には連結しないようにしてもよい。ディスク面２の同じ側の前記チップ排出孔５が円錐面１に設けられる場合、前記チップ排出孔５は前記円錐面１の周方向に沿って均等に分布される。

カッターホイールがガラスまたは他の製品を切削する際に、発生したチップは刃先３と円錐面１を経て円錐面１に設けられたチップ排出孔５に入り込んで収納されることにより、チップ詰まり現象を低減する効果を達成する。一方、前記チップ排出孔５は、ディスク面２にのみ設けるのには適していない。このため、粉塵およびチップが切削製品の刃先３からチップ排出孔５に入り込むのが困難となり、チップを収納する効果に影響を及ぼすことがある。

本発明は、チップ排出孔５に加えて、カッターホイールの他の位置に補助的なチップ排出を補助する構造をさらに設けてもよい。例えば、軸孔４の軸孔壁にチップ排出溝を設けてチップ排出を助けることができ、即ち、カッターシャフトとカッターホイールの軸孔壁との間に落ちるチップや粉塵を、チップ排出溝に沿ってカッターホイールの外側に排出することができ、さらにチップ詰まり現象をさらに防止することができる。

図１０及び図１１に示すように、本発明の第５実施形態においては、前記カッターホイールの円錐面１とディスク面２との交差部に円柱状のチップ排出孔５が設けられる。前記軸孔４の孔壁の内周面には、二つのディスク面２を連通する多数の貫通凹溝６１が均等に分布されており、前記貫通凹溝６１の断面形状はＵ字型、Ｖ字型または台形であり、その数は５〜１２本であり、数が少なすぎると、チップ排出の役割を果たしにくくなり、数が多すぎると、カッターホイールの回動時にカッターホイールの振れが大きくなりすぎて、カッターホイールの動きの安定性に影響を与えるおそれがある。

貫通凹溝６１の半径方向の最大深さは、軸孔４の直径ｄの０．３７５％〜０．６２５％である。チップ排出溝の半径方向の深さが浅すぎると、チップ排出の役割を果たしにくく、深すぎると、カッターホイールの軸孔の強度が低下してしまう可能性がある。

前記カッターホイールによりガラスを切削する過程において、カッターシャフトと軸孔壁の間に落ちたチップをチップ排出溝に沿ってカッターホイールの外側に排出することができるので、チップ詰まり現象の発生を防止することができる。

図１２及び図１３に示すように、本発明の第６実施形態においては、前記チップ排出孔５は、円錐面１に設けられ、半円形の半径方向の断面を有する。前記軸孔４の孔壁の内周面に二つのディスク面を連通する多数の貫通凹溝６１が均等に分布される。実際の適用において、前記チップ排出孔５は、三角形、正方形または他の多角形の断面形状を有するように構成することができる。

貫通するチップ排出溝を設けるほか、前記チップ排出溝を他の形態で設けてもよい。図１４及び図１５に示すように、本発明の第７実施形態においては、前記カッターホイールの円錐面１とディスク面２とが互いに交差する箇所には、円柱状のチップ排出孔５が設けられ、前記チップ排出溝は、軸孔４の開口端部に設けられる凹溝６２であり、各開口端部の凹溝６２は、いずれも前記開口端部のカッターホイールディスク面２と連通している。前記凹溝６２は、Ｕ字型、Ｖ字型または台形などの断面形状を有し、その数は５〜１２本である。

ここで、前記各凹溝６２の縦深さはカッターホイールの厚さＴの１５．３８５％〜２３．０７７％であり、半径方向の最大深さは軸孔４の直径ｄの０．３７５％〜０．６２５％である。

前記凹溝６２はカッターホイールの二つのディスク面と連通していないので、カッターホイールにおいてカッターシャフトが回動すると、カッターシャフトと軸孔との接触面積を小さくなり、カッターシャフトとカッターホイールとの間のチップ詰まり現象を低減することができ、なお、切削工程中に発生したチップ粉末を凹溝６２に沿ってカッターホイールの外側に排出することができる。

さらに、第６実施形態と同様に、凹溝６２が設けられるカッターホイール上のチップ排出孔５の形状を半円形としてよく、また、前記チップ排出孔５を円錐面１にのみ設けてもよい。

本発明は、カッターホイールの円錐面１または円錐面１とディスク面２との交差部にチップ排出孔５を設けることにより、切削時に発生したチップ及び粉塵がチップ排出孔５内に堆積させて、チップ及び粉塵が軸孔４及びカッターシャフトとカッターホルダーとの隙間に入り込む確率を減らし、チップ詰まり現象が発生する確率を低減し、その結果、切削品質及び生産效率を向上させることができる。また、カッターホイールの軸孔の壁面に貫通するかまたは貫通しないチップ排出溝を設けることにより、チップ排出機能をより高めることができ、これによりカッターホイール及びカッターシャフトの回動をよりスムーズにすることができる。

当業者は、本明細書を参考し、且つ本明細書に開示された発明を実施した後、本発明の他の実施形態を容易に想到できる。本願は、本発明に対する全ての変形、用途または適当な変化を含み、このような変形、用途または適当な変化は、本発明の一般的な原理に従うものであり、本開示に開示されていない本技術分野の周知の常識又は従来の技術を含む。明細書と実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲は、添付した特許請求の範囲によってのみ限定される。

１円錐面
２ディスク面
３刃先
４軸孔
５チップ排出孔
６１貫通凹溝
６２凹溝
ｄ１チップ排出孔の直径
θ 刃先角度
ｈチップ排出孔の深さ
Ｔカッターホイールの厚さ
ｄ軸孔の直径
Ｄカッターホイールの直径

Claims

互いに平行な二つのディスク面（２）を有する円板の中心を連通する軸孔（４）がディスク面に垂直方向に形成され、該円板の側面が二つのディスク面（２）の外周から他方の面に向かって同じ比率で大きくなるように円錐状に形成された円錐面（１）であり、その交差部に刃先（３）が形成される、カッターホイールにおいて、
前記ディスク面２の外周に沿って、前記円錐面１と前記ディスク面２の連結箇所には、多数のチップ排出孔５が設けられることを特徴とするチップ排出孔アレイを有するカッターホイールである。
前記チップ排出孔（５）はザグリ孔であり、その横断面の形状は、円形、半円形、三角形または他の多角形のうちのいずれか一種又は多種の組み合わせであることを特徴とする請求項１に記載のチップ排出孔アレイを有するカッターホイール。
前記チップ排出孔（５）の底部は、平面、円弧面または傾斜面のうちのいずれか一種又は多種の組み合わせであることを特徴とする請求項２に記載のチップ排出孔アレイを有するカッターホイール。
前記カッターホイールの直径（Ｄ）の範囲は２．０〜４．０ｍｍであり、
前記カッターホイールの直径（Ｄ）の範囲内において、前記カッターホイールの直径（Ｄ）が２．０〜３．０ｍｍである場合、前記カッターホイールの同じ側のチップ排出孔（５）の数は４〜１５個であり、前記カッターホイールの直径（Ｄ）が３．０〜４．０ｍｍである場合、前記カッターホイールの同じ側のチップ排出孔（５）の数は１０〜２０個であることを特徴とする請求項１に記載のチップ排出孔アレイを有するカッターホイール。
前記チップ排出孔（５）の直径（ｄ１）は、前記カッターホイールの直径（Ｄ）の５％〜２０％であることを特徴とする請求項４に記載のチップ排出孔アレイを有するカッターホイール。
前記チップ排出孔（５）の深さ（ｈ）は前記カッターホイールの厚さ（Ｔ）の３０％〜５０％であり、前記カッターホイールの厚さ（Ｔ）は前記ディスク面（２）の間の距離であり、前記カッターホイールの厚さ（Ｔ）の範囲は０．６５〜１．０ｍｍであることを特徴とする請求項４に記載のチップ排出孔アレイを有するカッターホイール。
前記チップ排出孔（５）は前記円錐面（１）とディスク面（２）とが互いに交差する線上に均等に分布されることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちのいずれか一項に記載のチップ排出孔アレイを有するカッターホイール。
カッターホイールの両側に同数のチップ排出孔（５）がそれぞれ設けられ、前記チップ排出孔（５）が刃先（３）を含む平面に対して対称に設けられるか、
または、前記カッターホイールの両側にチップ排出孔（５）がそれぞれ設けられ、前記チップ排出孔（５）が刃先（３）を含む平面に対して互い違いに配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項７のうちのいずれか一項に記載のチップ排出孔アレイを有するカッターホイール。
前記軸孔（４）の孔壁の内周面に、二つのディスク面（２）を連通する多数の貫通凹溝（６１）が均等に分布され、
前記貫通凹溝（６１）の数は５〜１２本であり、半径方向の最大深さは軸孔（４）の直径（ｄ）の０．３７５％〜０．６２５％であるあることを特徴とする請求項１乃至請求項８のうちのいずれか一項に記載のチップ排出孔アレイを有するカッターホイール。
前記軸孔（４）の二つの開口端部にはそれぞれ凹溝（６２）が設けられ、各開口端部の凹溝（６２）は、すべてこの開口端部のカッターホイールディスク面（２）と連通しており、
前記凹溝（６２）の数は５〜１２本であり、凹溝（６２）の縦深さはカッターホイールの厚さ（Ｔ）の１５．３８５％〜２３．０７７％であり、半径方向の最大深さは軸孔（４）の直径（ｄ）の０．３７５％〜０．６２５％であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のうちのいずれか一項に記載のチップ排出孔アレイを有するカッターホイール。