JP7260528B2 - 分割切削型チップソー - Google Patents

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Description

本発明は、分割切削型チップソーに関する。分割切削型チップソーは、例えばパイプ等の鉄鋼材料やアルミニウム等の非金属材料の被削材に溝を形成することで切断する。分割切削型チップソーは、被削材に溝を形成する際に溝幅方向に分割された切り粉を形成する。
特許第3212951号公報、特開平8-187702号公報、特開平9-290323号公報、特許第3370166号公報、特許第6163706号公報、実開昭63-169215号公報に分割切削型チップソーが開示されている。分割切削型チップソーは、円盤状の台金と、台金の外周に接合された複数のチップを有する。複数のチップは、先端形状が互いに異なる複数種類のチップを含む。周方向に隣接しかつ複数種類のチップを含むチップ群が台金の周縁に沿って複数並ぶ。
分割切削型チップソーのチップは、先端形状ごとにひき溝の溝幅方向に異なる箇所を切削する。例えば異なる先端形状を有する4つのチップが、ひき溝を溝幅方向に4分割した各領域をそれぞれ分担して切削する。これにより切削で切り粉が生じる箇所は、チップ形状ごとにひき溝の溝幅方向に異なる。切り粉が小さく分散されることで、ひき溝の溝内から切り粉が排除されやすくなる。そのためチップと被削材の間に切り粉が入り込むことが抑制され、切削効率を高めることができる。しかも分割切削型チップソーの各チップは、ひき溝との接触面積が小さくなる。そのためチップと被削材の間の摩擦力が小さくなる。かくして切削抵抗が低減され、切削に伴う騒音が抑制される。加えて分割切削型チップソーで切削した被削材の切断面は、円滑になる。
チップソーは、例えば充電式チップソーカッタ(電動丸のこ)に備えられる丸のこ刃である。充電式チップソーカッタの作業性を向上させるために、バッテリの消費が小さいチップソーが望まれている。あるいはチップソーは、例えば定置式チップソーカッタ(チップソー切断機)に備えられる丸のこ刃である。定置式電動マルノコの作業性を向上させるために、切削効率が高く、切断時間の短いチップソーが望まれている。そこで円滑な切断面を形成しつつ、切削抵抗が小さく必要な動力の小さいチップソーが必要とされている。
本発明の1つの特徴によると分割切削型チップソーは、円盤状の台金と、台金の外周に接合された複数のチップを有する。複数のチップは、第1端チップと第2端チップと第1山チップと第2山チップを有する。第1端チップは、台金の周方向から見て台金の厚み方向第1端に径方向外方に突出する先端を具備する。第2端チップは、台金の厚み方向第2端に径方向外方に突出する先端を具備する。第1山チップは、第1端と第2端の間の第1位置において径方向外方に突出する先端を具備する。第2山チップは、第1端と第2端の間の第2位置において径方向外方に突出する先端を具備する。
第1端チップと第2端チップは、各先端から他端へ延出する先端傾斜面を有する。第1山チップと第2山チップは、各先端から第1端へ延出する第1傾斜面と、各先端から第2端へ延出する第2傾斜面を有する。各先端傾斜面と各第1傾斜面と各第2傾斜面は、それぞれ台金の軸線と平行でかつ各先端を通る仮想線に対して先端傾き角を有し、各先端傾き角が3°以上かつ10°以下である。
この構成は、少なくとも4種類のチップを有し、各チップが3°以上かつ10°以下の先端傾き角を有する。これら2つの特徴を有することで、被削材の切断面を円滑としつつ、切削抵抗を小さくできる。このような効果は、誠意研究し実験した結果、従来品と比較して顕著であることがわかった。しかもこの構成とすることで、切削時に発生する音の音圧レベルも小さくすることができる。
他の特徴によると複数のチップは、第1端チップと第2端チップと第1山チップと第2山チップの4種類のみから構成される。あるいは複数のチップは、4種類に加え、第1端と第2端の間の第3位置において径方向外方に突出する先端を具備する第3山チップを含む5種類のみから構成される。あるいは複数のチップは、5種類に加え、第1端と第2端の間の第4位置において径方向外方に突出する先端を具備する第4山チップを含む6種類のみから構成される。係る特徴を有する分割切削型チップソーは、従来品と比較して被削材の切断面を円滑にしつつ、切削抵抗と音圧レベルを小さくすることができる。なお4種類のチップから構成されるチップソーは、全チップの先端傾き角が3°以上かつ10°以下に設定される。
他の特徴によると第3山チップと第4山チップは、各先端から第1端へ傾斜する第1傾斜面と、各先端から第2端へ傾斜する第2傾斜面を有する。第3山チップと第4山チップの各第1傾斜面と各第2傾斜面は、それぞれ台金の軸線と平行でかつ各先端を通る仮想線に対して先端傾き角を有し、各先端傾き角が3°以上かつ10°以下である。したがってなお5種類または6種類のチップから構成されるチップソーは、全チップの先端傾き角が3°以上かつ10°以下に設定される。係る特徴を有する分割切削型チップソーは、従来品と比較して、被削材の切断面を円滑にしつつ、切削抵抗と音圧レベルを小さくすることができる。
他の特徴によると各チップの各先端傾き角が5°以上10°以下に設定される。あるいは各チップの先端傾き角が6°以上8°以下に設定される。したがって分割切削型チップソーの各チップの先端傾き角を所定の範囲に設定することにより、被削材の切断面をより円滑にしつつ、切削抵抗と音圧レベルをより低減させることができる。
他の特徴によると分割切削型チップソーは、各チップの各先端傾き角が全て同一であり、かつ各チップの各先端の径方向位置が同一である。したがって各傾斜面を研削砥石の傾斜を変えることなく研磨することができる。
他の特徴によると第1山チップと第2山チップの各先端の径方向位置は、第1端チップと第2端チップの各先端の径方向位置よりも各チップの厚み方向長さの0~25%径方向外方であり、好ましくは各チップの厚み方向長さの0~5%径方向外方である。したがって第1,第2山チップがより確実に被削材に当たって被削材を切削する。これにより切削動力が第1,第2山チップと第1,第2端チップでバランス良く振り分けられる。かくして切削抵抗が特定のチップに集中せず、切削抵抗を低減させることができる。
4分割の分割切削型チップソーの正面図である。 図1のII部分の拡大正面図である。 4分割の分割切削型チップソーの各チップの歯型を示す周方向から見た図である。 5分割の分割切削型チップソーの正面図である。 図4のV部分の拡大正面図である。 5分割の分割切削型チップソーの各チップの歯型を示す周方向から見た図である。 6分割の分割切削型チップソーの正面図である。 図7のVIII部分の拡大正面図である。 6分割の分割切削型チップソーの各チップの歯型を示す周方向から見た図である。 平歯状の平歯チップの歯型を示す周方向から見た図である。 先端部が平歯状かつ第1端側に傾斜面を有する第1面取り付チップと、先端部が平歯状かつ第2端側に傾斜面を有する第2面取り付チップの歯型を示す周方向から見た図である。 先端部が平歯状かつ第1端側と第2端側の両方に傾斜面を有するトリプルチップと、平歯チップの歯型を示す周方向から見た図である。 トリプルチップと、第1面取り付チップと、第2面取り付チップの歯型を示す周方向から見た図である。 先端傾き角が異なる3種類のチップの歯型を示す周方向から見た図である。 図12の2種類のチップが交互に配置されるチップソーによる被削材の切断面の一部拡大図である。 4分割の分割切削型チップソーによる被削材の切断面の一部拡大図である。 4分割の分割切削型チップソーによる被削材の切断面の一部拡大図である。 図14の3種類のチップが順に配置される(トップ3分割)チップソーによる被削材の切断面の一部拡大図である。 図10のチップを有するチップソーが被削材を切断する時の動力推移を示すグラフである。 図10のチップを有するチップソーが被削材を切断する時の音圧(瞬時音圧ともいう)の推移を示すグラフである。 図11の2種類のチップが交互に配置されるチップソーが被削材を切断する時の動力推移を示すグラフである。 図11の2種類のチップが交互に配置されるチップソーが被削材を切断する時の音圧の推移を示すグラフである。 図12の2種類のチップが交互に配置されるチップソーが被削材を切断する時の動力推移を示すグラフである。 図12の2種類のチップが交互に配置されるチップソーが被削材を切断する時の音圧の推移を示すグラフである。 図13の3種類のチップが順に配置されるチップソーが被削材を切断する時の動力推移を示すグラフである。 図13の3種類のチップが順に配置されるチップソーが被削材を切断する時の音圧の推移を示すグラフである。 4分割の分割切削型チップソーが被削材を切断する時の動力推移を示すグラフである。 4分割の分割切削型チップソーが被削材を切断する時の音圧の推移を示すグラフである。 5分割の分割切削型チップソーが被削材を切断する時の動力推移を示すグラフである。 5分割の分割切削型チップソーが被削材を切断する時の音圧の推移を示すグラフである。 トップ3分割の分割切削型チップソーが被削材を切断する時の動力推移を示すグラフである。 トップ3分割の分割切削型チップソーが被削材を切断する時の音圧の推移を示すグラフである。 各チップソーが被削材を切断する時の正味切削動力の比較を示すグラフである。 各チップソーが被削材を切断する時の正味切削動力と騒音(ラウドネス)と音圧レベルの比較を示す表である。 従来品に相当する試験品と比較した各分割切削型チップソーの正味切削動力の低減率を示す表である。 従来品に相当する試験品と比較した各分割切削型チップソーの騒音(ラウドネス)低減率を示す表である。 3分割の分割切削型チップソーの各チップの歯型を示す周方向から見た図である。 10分割の分割切削型チップソーの各チップの歯型を示す周方向から見た図である。 種々の分割数と種々の先端傾き角を有する各チップソーによって被削材を切断した時の正味切削動力を示す表である。 図39の結果を表した表である。 種々の分割数と種々の先端傾き角を有する各チップソーによって被削材を切断した時の騒音(ラウドネス)の結果を表した表である。 図41の騒音の結果のグラフである。 種々の分割数と種々の先端傾き角を有する各チップソーによって被削材を切断した時のA特性音圧レベルを示す表である。 図43のA特性音圧レベルの結果のグラフである。 3分割で先端傾き角が5°の試験品と比較した各試験品の正味切削動力の低減率を示す表である。 3分割で先端傾き角が5°の試験品と比較した各試験品のラウドネスの低減率を示す表である。 4分割で先端傾き角が7°の分割切削型チップソーが被削材を切断する時のチップソーの振れ幅を示すグラフである。 4分割で先端傾き角が12°の分割切削型チップソーが被削材を切断する時のチップソーの振れ幅を示すグラフである。 端チップに対する山チップの先端高さが高い4分割の分割切削型チップソーの各チップの歯型を示す周方向から見た図である。 種々の先端高さに設定された山チップと端チップを有する各チップソーによって被削材を切断した時の正味切削動力とラウドネスと音圧レベルを示す表である。 図3に示すチップを有する試験品と比較した図49に示すチップを有する各試験品の正味切削動力の低減率を示す表である。 図3に示すチップを有する試験品と比較した図49に示すチップを有する各試験品のラウドネスの低減率を示す表である。
次に、本発明の一つの実施形態を図1~3に基づいて説明する。図1に示すように分割切削型チップソー1は、円盤状の台金4と第1山チップ11と第2山チップ12と第1端チップ13と第2端チップ14を有する。第1山チップ11と第2山チップ12と第1端チップ13と第2端チップ14の各歯は、台金4の周縁に沿って並びチップ群10を構成する。分割切削型チップソー1は、例えば炭素鋼、一般構造圧延鋼、クロムモリブデン鋼、ステンレス鋼、鋳鉄等の鉄鋼材料の被削材を切断加工可能である。あるいは分割切削型チップソー1は、例えばアルミ及びアルミ合金、銅及び銅合金等の非鉄金属の被削材を切断加工可能である。
図1に示すように台金4の中心部には台金4の板厚方向に貫通する略円形の取付孔5が設けられる。取付孔5に電動マルノコ等の切削工具の回転軸が挿入されて、分割切削型チップソー1が切削工具に装着される。切削工具の回転軸が回転することで、台金4の円中心を中心として分割切削型チップソー1が図1において時計回りに回転する。以下の説明において、分割切削型チップソー1の回転方向前方を各チップの前側とする。
図1に示すように台金4の周縁には、台金4の径方向外方に突出する突出部6が複数設けられる。隣接する突出部6同士の間には周方向に窪む歯室7が形成される。突出部6には、分割切削型チップソー1の回転方向前方側に、矩形の切欠き状のチップシート8が設けられる。台金4の円盤面には、蛇行状の制振スリット9が複数設けられる。
図1,2に示すようにチップシート8には、第1山チップ11あるいは第2山チップ12あるいは第1端チップ13あるいは第2端チップ14が接合される。例えば、分割切削型チップソー1の回転方向前方から順に、第1山チップ11、第2山チップ12、第1端チップ13、第2端チップ14が配置される。各チップの順は違ってもよい。各チップは、例えば超硬合金、サーメットで形成される。あるいは各チップは、例えば超硬合金やサーメットにコーティング等の表面処理が施されたものである。
図2に示すように第1山チップ11は、分割切削型チップソー1の回転方向前方にすくい面11aを有する。台金4の径方向に対するすくい面11aのすくい角が略0°である。第1山チップ11は、台金4の径方向外方に逃げ面11b(第1傾斜面11c、第2傾斜面11d)を有する。図3に示すように第1山チップ11は、図示左端(台金4の厚み方向の一端)の先端位置に第1端11fを有し、図示右端の先端位置に第2端11gを有する。第1端11fと第2端11gの間の距離は、歯厚11jであり例えば1.1mmである。第1山チップ11は、第1端11fと第2端11gの間であって、第1端11fから厚み方向に歯厚11jの略3分の1の位置(第1位置)に先端11eを有する。先端11eは、台金4の径方向外方に突出し、第1端11fと第2端11gの間で山形状の頂部にあたる。第1山チップ11は、先端11eから第1端11fへ延出する第1傾斜面11cと、先端11eから第2端11gへ延出する第2傾斜面11dを有する。
図3に示すように第1傾斜面11cは、台金4の軸線と平行でかつ先端11eを通る仮想線1aに対して第1先端傾き角11kを有する。第2傾斜面11dは、仮想線1aに対して第2先端傾き角11lを有する。第1先端傾き角11kと第2先端傾き角11lは3°以上10°以下であり、例えばそれぞれ5°である。第1山チップ11は、第1端11fから台金4の径方向内方へ延出する第1側端面11hと、第2端11gから台金4の径方向内方へ延出する第2側端面11iを有する。第1側端面11hと第2側端面11iは、台金4の径方向に対して0°より大きく1°以下の角度、例えば30′の内側寄りの傾斜角をそれぞれ有する。このわずかな傾斜により、被削材と第1側端面11hまたは第2側端面11iとの間の接触面積が減って切削抵抗が低減する。しかも第1端11fと第2端11gが被削材の切断面に対して突出し過ぎない傾斜であるため、切断面の仕上がりを滑らかにすることができる。
図2に示すように第2山チップ12も第1山チップ11と同様に、すくい面12aと逃げ面12b(第1傾斜面12c、第2傾斜面12d)を有する。図3に示すように第2山チップ12は、厚み方向に第1端12fと第2端12gを有し、例えば1.1mmの歯厚12jを有する。第2山チップ12は、第1端12fと第2端12gの間であって、第2端12gから厚み方向に歯厚12jの略3分の1の位置(第2位置)に先端12eを有する。第2山チップ12は、先端12eから第1端12fへ延出する第1傾斜面12cと、先端12eから第2端12gへ延出する第2傾斜面12dを有する。第1傾斜面12cは、仮想線1aに対して第1先端傾き角12kを有する。第2傾斜面12dは、仮想線1aに対して第2先端傾き角12lを有する。第1先端傾き角12kと第2先端傾き角12lは3°以上10°以下であり、例えばそれぞれ5°である。
図3に示すように第2山チップ12も第1山チップ11と同様に、第1側端面12hと第2側端面12iを有する。第1側端面12hと第2側端面12iは、台金4の径方向に対して0°より大きく1°以下の角度、例えば30′の内側寄りの傾斜角をそれぞれ有する。
図2に示すように第1端チップ13も第1山チップ11と同様に、すくい面13aと逃げ面13b(先端傾斜面13c)を有する。図3に示すように第1端チップ13は、厚み方向に第1端13fと第2端13gを有し、例えば1.1mmの歯厚13jを有する。第1端チップ13は、第1端13fから第2端13gへ延出する先端傾斜面13cを有する。先端傾斜面13cは、仮想線1aに対して先端傾き角13lを有する。先端傾き角13lは3°以上10°以下であり、例えば5°である。
図3に示すように第1端チップ13も第1山チップ11と同様に、第1側端面13hと第2側端面13iを有する。第1側端面13hと第2側端面13iは、台金4の径方向に対して0°より大きく1°以下の角度、例えば30′の内側寄りの傾斜角をそれぞれ有する。
図2に示すように第2端チップ14も第1山チップ11と同様に、すくい面14aと逃げ面14b(先端傾斜面14c)を有する。図3に示すように第2端チップ14は、厚み方向に第1端14fと第2端14gを有し、例えば1.1mmの歯厚14jを有する。第2端チップ14は、第2端14gから第1端14fへ延出する先端傾斜面14cを有する。先端傾斜面14cは、仮想線1aに対して先端傾き角14kを有する。先端傾き角14kは3°以上10°以下であり、例えば5°である。
図3に示すように第2端チップ14も第1山チップ11と同様に、第1側端面14hと第2側端面14iを有する。第1側端面14hと第2側端面14iは、台金4の径方向に対して0°より大きく1°以下の角度、例えば30′の内側寄りの傾斜角をそれぞれ有する。
図1,3に示すように分割切削型チップソー1は、第1山チップ11と第2山チップ12と第1端チップ13と第2端チップ14の4種類のチップを有する。第1端チップ13は台金4の径方向外方に突出した第1端13fを有し、第2端チップ14は台金4の径方向外方に突出した第2端14gを有する。第1山チップ11は、第1端11fから台金4の厚み方向に歯厚11jの略3分の1の位置に、台金4の径方向外方に突出した先端11eを有する。第2山チップ12は、第2端12gから台金4の厚み方向に歯厚11jの略3分の1の位置に、台金4の径方向外方に突出した先端12eを有する。
図3に示すように、仮想線1aに対する先端傾斜面13cの先端傾き角13lと、先端傾斜面14cの先端傾き角14kと、第1傾斜面11cの第1先端傾き角11kと、第2傾斜面11dの第2先端傾き角11lと、第1傾斜面12cの第1先端傾き角12kと、第2傾斜面12dの第2先端傾き角12lは、3°以上かつ10°以下であり、例えば5°である。好ましくはこれらが全て同じ大きさ、例えば全て5°である。
したがって分割切削型チップソー1は、被削材の切断面を円滑としつつ、切削抵抗の小さい切断加工を可能とする。このような効果は、後述する実験結果から従来品と比較して顕著であることがわかった。しかもこの構成とすることで、切削時に発生する音の音圧レベルも小さくすることができる。さらに分割切削型チップソー1は、各先端傾き角が同一であることにより、各傾斜面を研磨することが容易である。すなわち砥石を先端傾き角に設定することにより、異なる角度に変更する場合の研削砥石の設定や砥石面と傾斜面の距離の補正を容易にすることができる。
加えて各チップが被削材から切削抵抗を最も多く受ける箇所は、各チップが径方向外方に突出した先端11e,先端12e,第1端13f,第2端14gである。先端11eと先端12eと第1端13fと第2端14gは、それぞれ台金4の厚み方向について異なる位置にある。したがって分割切削型チップソー1が被削材から受ける切削抵抗は、台金4の厚み方向についてそれぞれ異なる4箇所に主として分散される。これにより分割切削型チップソー1は台金4の厚み方向の振動が抑制されやすい。さらに台金4の厚み方向の振動の抑制によっても、被削材の切断面の円滑化や切削に伴う音の音圧レベルの低下が期待できる。
次に、他の実施形態を図4~6に基づいて説明する。この実施形態の分割切削型チップソー2は、図1,2に示すチップ群10に代えて図4,5に示すチップ群20を有する。チップ群20は、台金4の周縁に沿って並ぶ5種類のチップで構成される。5種類のチップは、第1山チップ21と第2山チップ22と第3山チップ23と第1端チップ24と第2端チップ25である。以下の説明において、分割切削型チップソー2の回転方向前方(図4において時計回り前方)を各チップの前側とする。5種類のチップの順は図4から図6に限定されるものではない。
図5に示すように第1山チップ21も図2に示す第1山チップ11と同様に、すくい面21aと逃げ面21b(第1傾斜面21c、第2傾斜面21d)を有する。図6に示すように第1山チップ21は、厚み方向に第1端21fと第2端21gを有し、例えば1.1mmの歯厚21jを有する。第1山チップ21は、第1端21fと第2端21gの間であって、第1端21fから厚み方向に歯厚21jの略2分の1の位置(第1位置)に先端21eを有する。第1山チップ21は、先端21eから第1端21fへ延出する第1傾斜面21cと、先端21eから第2端21gへ延出する第2傾斜面21dを有する。第1傾斜面21cは、台金4の軸線と平行でかつ先端21eを通る仮想線2aに対して第1先端傾き角21kを有する。第2傾斜面21dは、仮想線2aに対して第2先端傾き角21lを有する。第1先端傾き角21kと第2先端傾き角21lは3°以上10°以下であり、例えばそれぞれ5°である。
図5に示すように第2山チップ22も第1山チップ21と同様に、すくい面22aと逃げ面22b(第1傾斜面22c、第2傾斜面22d)を有する。図6に示すように第2山チップ22は、厚み方向に第1端22fと第2端22gを有し、例えば1.1mmの歯厚22jを有する。第2山チップ22は、第1端22fと第2端22gの間であって、第1端22fから厚み方向に歯厚22jの略4分の1の位置(第2位置)に先端22eを有する。第2山チップ22は、先端22eから第1端22fへ延出する第1傾斜面22cと、先端22eから第2端22gへ延出する第2傾斜面22dを有する。第1傾斜面22cは、仮想線2aに対して第1先端傾き角22kを有する。第2傾斜面22dは、仮想線2aに対して第2先端傾き角22lを有する。第1先端傾き角22kと第2先端傾き角22lは3°以上10°以下であり、例えばそれぞれ5°である。
図5に示すように第3山チップ23も第1山チップ21と同様に、すくい面23aと逃げ面23b(第1傾斜面23c、第2傾斜面23d)を有する。図6に示すように第3山チップ23は、厚み方向に第1端23fと第2端23gを有し、例えば1.1mmの歯厚23jを有する。第3山チップ23は、第1端23fと第2端23gの間であって、第2端23gから厚み方向に歯厚23jの略4分の1の位置(第3位置)に先端23eを有する。第3山チップ23は、先端23eから第1端23fへ延出する第1傾斜面23cと、先端23eから第2端23gへ延出する第2傾斜面23dを有する。第1傾斜面23cは、仮想線2aに対して第1先端傾き角23kを有する。第2傾斜面23dは、仮想線2aに対して第2先端傾き角23lを有する。第1先端傾き角23kと第2先端傾き角23lは3°以上10°以下であり、例えばそれぞれ5°である。
図5に示すように第1端チップ24も第1山チップ21と同様に、すくい面24aと逃げ面24b(先端傾斜面24c)を有する。図6に示すように第1端チップ24は、厚み方向に第1端24fと第2端24gを有し、例えば1.1mmの歯厚24jを有する。第1端チップ24は、第1端24fから第2端24gへ延出する先端傾斜面24cを有する。先端傾斜面24cは、仮想線2aに対して先端傾き角24lを有する。先端傾き角24lは3°以上10°以下であり、例えば5°である。
図5に示すように第2端チップ25も第1山チップ21と同様に、すくい面25aと逃げ面25b(先端傾斜面25c)を有する。図6に示すように第2端チップ25は、厚み方向に第1端25fと第2端25gを有し、例えば1.1mmの歯厚25jを有する。第2端チップ25は、第2端25gから第1端25fへ延出する先端傾斜面25cを有する。先端傾斜面25cは、仮想線2aに対して先端傾き角25kを有する。先端傾き角25kは3°以上10°以下であり、例えば5°である。
図6に示すように第1山チップ21も図3に示す第1山チップ11と同様に、第1側端面21hと第2側端面21iを有する。同様にして第2山チップ22は、第1側端面22hと第2側端面22iを有する。第3山チップ23は、第1側端面23hと第2側端面23iを有する。第1端チップ24は、第1側端面24hと第2側端面24iを有する。第2端チップ25は、第1側端面25hと第2側端面25iを有する。第1側端面21h,22h,23h,24h,25hと第2側端面21i,22i,23i,24i,25iは、台金4の径方向に対して0°より大きく1°以下の角度、例えば30′の内側寄りの傾斜角をそれぞれ有する。
図4,6に示すように分割切削型チップソー2は、第1山チップ21と第2山チップ22と第3山チップ23と第1端チップ24と第2端チップ25の5種類のチップを有する。第1端チップ24は径方向外方に突出した第1端24fを有し、第2端チップ25は径方向外方に突出した第2端25gを有する。第1山チップ21は、第1端21fから厚み方向に歯厚21jの略2分の1の位置に、径方向外方に突出した先端21eを有する。第2山チップ22は、第1端22fから厚み方向に歯厚22jの略4分の1の位置に、径方向外方に突出した先端22eを有する。第3山チップ23は、第2端23gから厚み方向に歯厚23jの略4分の1の位置に、径方向外方に突出した先端23eを有する。
図6に示すように、仮想線2aに対する先端傾斜面24cの先端傾き角24lと、先端傾斜面25cの先端傾き角25kと、第1傾斜面21cの第1先端傾き角21kと、第2傾斜面21dの第2先端傾き角21lと、第1傾斜面22cの第1先端傾き角22kと、第2傾斜面22dの第2先端傾き角22lと、第1傾斜面23cの第1先端傾き角23kと、第2傾斜面23dの第2先端傾き角23lは、3°以上かつ10°以下であり、例えば5°である。好ましくはこれらが全て同じ大きさ、例えば全て5°である。
したがって図4に示す分割切削型チップソー2は、図1に示す分割切削型チップソー1と同様の効果を奏する。例えば分割切削型チップソー2は、被削材の切断面を円滑としつつ、切削抵抗の小さい切断加工を可能とし、しかも切削時に発生する音の音圧レベルも小さくすることができる。さらに分割切削型チップソー2は、各傾斜面を研磨することが容易である。加えて分割切削型チップソー2は、台金4の厚み方向の振動が抑制されやすい。この効果によっても被削材の切断面の円滑化や切削に伴う音の音圧レベルの低下が期待できる。
次に、他の実施形態を図7~9に基づいて説明する。この実施形態の分割切削型チップソー3は、図1,2に示すチップ群10に代えて図7,8に示すチップ群30を有する。チップ群30は、台金4の周縁に沿って並ぶ6種類のチップで構成される。6種類のチップは、第1山チップ31と第2山チップ32と第3山チップ33と第4山チップ34と第1端チップ35と第2端チップ36である。以下の説明において、分割切削型チップソー3の回転方向前方(図4において時計回り前方)を各チップの前側とする。6種類のチップの順は図7から図9に限定されるものではない。
図8に示すように第1山チップ31も図2に示す第1山チップ11と同様に、すくい面31aと逃げ面31b(第1傾斜面31c、第2傾斜面31d)を有する。図9に示すように第1山チップ31は、厚み方向に第1端31fと第2端31gを有し、例えば1.1mmの歯厚31jを有する。第1山チップ31は、第1端31fと第2端31gの間であって、第1端31fから厚み方向に歯厚31jの略5分の2の位置(第1位置)に先端31eを有する。第1山チップ31は、先端31eから第1端31fへ延出する第1傾斜面31cと、先端31eから第2端31gへ延出する第2傾斜面31dを有する。第1傾斜面31cは、台金4の軸線と平行でかつ先端31eを通る仮想線3aに対して第1先端傾き角31kを有する。第2傾斜面31dは、仮想線3aに対して第2先端傾き角31lを有する。第1先端傾き角31kと第2先端傾き角31lは3°以上10°以下であり、例えばそれぞれ5°である。
図8に示すように第2山チップ32も第1山チップ31と同様に、すくい面32aと逃げ面32b(第1傾斜面32c、第2傾斜面32d)を有する。図9に示すように第2山チップ32は、厚み方向に第1端32fと第2端32gを有し、例えば1.1mmの歯厚32jを有する。第2山チップ32は、第1端32fと第2端32gの間であって、第2端32gから厚み方向に歯厚32jの略5分の2の位置(第2位置)に先端32eを有する。第2山チップ32は、先端32eから第1端32fへ延出する第1傾斜面32cと、先端32eから第2端32gへ延出する第2傾斜面32dを有する。第1傾斜面32cは、仮想線3aに対して第1先端傾き角32kを有する。第2傾斜面32dは、仮想線3aに対して第2先端傾き角32lを有する。第1先端傾き角32kと第2先端傾き角32lは3°以上10°以下であり、例えばそれぞれ5°である。
図8に示すように第3山チップ33も第1山チップ31と同様に、すくい面33aと逃げ面33b(第1傾斜面33c、第2傾斜面33d)を有する。図9に示すように第3山チップ33は、厚み方向に第1端33fと第2端33gを有し、例えば1.1mmの歯厚33jを有する。第3山チップ33は、第1端33fと第2端33gの間であって、第1端33fから厚み方向に歯厚33jの略5分の1の位置(第3位置)に先端33eを有する。第3山チップ33は、先端33eから第1端33fへ延出する第1傾斜面33cと、先端33eから第2端33gへ延出する第2傾斜面33dを有する。第1傾斜面33cは、仮想線3aに対して第1先端傾き角33kを有する。第2傾斜面33dは、仮想線3aに対して第2先端傾き角33lを有する。第1先端傾き角33kと第2先端傾き角33lは3°以上10°以下であり、例えばそれぞれ5°である。
図8に示すように第4山チップ34も第1山チップ31と同様に、すくい面34aと逃げ面34b(第1傾斜面34c、第2傾斜面34d)を有する。図9に示すように第4山チップ34は、厚み方向に第1端34fと第2端34gを有し、例えば1.1mmの歯厚34jを有する。第4山チップ34は、第1端34fと第2端34gの間であって、第2端34gから厚み方向に歯厚34jの略5分の1の位置(第4位置)に先端34eを有する。第4山チップ34は、先端34eから第1端34fへ延出する第1傾斜面34cと、先端34eから第2端34gへ延出する第2傾斜面34dを有する。第1傾斜面34cは、仮想線3aに対して第1先端傾き角34kを有する。第2傾斜面34dは、仮想線3aに対して第2先端傾き角34lを有する。第1先端傾き角34kと第2先端傾き角34lは3°以上10°以下であり、例えばそれぞれ5°である。
図8に示すように第1端チップ35も第1山チップ31と同様に、すくい面35aと逃げ面35b(先端傾斜面35c)を有する。図9に示すように第1端チップ35は、厚み方向に第1端35fと第2端35gを有し、例えば1.1mmの歯厚35jを有する。第1端チップ35は、第1端35fから第2端35gへ延出する先端傾斜面35cを有する。先端傾斜面35cは、仮想線3aに対して先端傾き角35lを有する。先端傾き角35lは3°以上10°以下であり、例えば5°である。
図8に示すように第2端チップ36も第1山チップ31と同様に、すくい面36aと逃げ面36b(先端傾斜面36c)を有する。図9に示すように第2端チップ36は、厚み方向に1端36fと第2端36gを有し、例えば1.1mmの歯厚36jを有する。第2端チップ36は、第2端36gから第1端36fへ延出する先端傾斜面36cを有する。先端傾斜面36cは、仮想線3aに対して先端傾き角36kを有する。先端傾き角36kは3°以上10°以下であり、例えば5°である。
図9に示すように第1山チップ31も図3に示す第1山チップ11と同様に、第1側端面31hと第2側端面31iを有する。同様にして第2山チップ32は、第1側端面32hと第2側端面32iを有する。第3山チップ33は、第1側端面33hと第2側端面33iを有する。第4山チップ34は、第1側端面34hと第2側端面34iを有する。第1端チップ35は、第1側端面35hと第2側端面35iを有する。第2端チップ36は、第1側端面36hと第2側端面36iを有する。第1側端面31h,32h,33h,34h,35h,36hと第2側端面31i,32i,33i,34i,35i,36iは、台金4の径方向に対して0°より大きく1°以下の角度、例えば30′の内側寄りの傾斜角をそれぞれ有する。
図7,9に示すように分割切削型チップソー3は、第1山チップ31と第2山チップ32と第3山チップ33と第4山チップ34と第1端チップ35と第2端チップ36の6種類のチップを有する。第1端チップ35は径方向外方に突出した第1端35fを有し、第2端チップ36は径方向外方に突出した第2端36gを有する。第1山チップ31は、第1端31fから厚み方向に歯厚31jの略5分の2の位置に、径方向外方に突出した先端31eを有する。第2山チップ32は、第2端32gから厚み方向に歯厚32jの略5分の2の位置に、径方向外方に突出した先端32eを有する。第3山チップ33は、第1端33fから厚み方向に歯厚33jの略5分の1の位置に、径方向外方に突出した先端33eを有する。第4山チップ34は、第2端34gから厚み方向に歯厚34jの略5分の1の位置に、径方向外方に突出した先端34eを有する。
図9に示すように、仮想線3aに対する先端傾斜面35cの先端傾き角35lと、先端傾斜面36cの先端傾き角36kと、第1傾斜面31cの第1先端傾き角31kと、第2傾斜面31dの第2先端傾き角31lと、第1傾斜面32cの第1先端傾き角32kと、第2傾斜面32dの第2先端傾き角32lと、第1傾斜面33cの第1先端傾き角33kと、第2傾斜面33dの第2先端傾き角33lと、第1傾斜面34cの第1先端傾き角34kと、第2傾斜面34dの第2先端傾き角34lは、3°以上かつ10°以下であり、例えば5°である。好ましくはこれらが全て同じ大きさ、例えば全て5°である。
したがって図7に示す分割切削型チップソー3は、図1に示す分割切削型チップソー1と同様の効果を奏する。例えば分割切削型チップソー3は、被削材の切断面を円滑としつつ、切削抵抗の小さい切断加工を可能とし、しかも切削時に発生する音の音圧レベルも小さくすることができる。さらに分割切削型チップソー3は、各傾斜面を研磨することが容易である。加えて分割切削型チップソー3は、台金4の厚み方向の振動が抑制されやすい。この効果によっても被削材の切断面の円滑化や切削に伴う音の音圧レベルの低下が期待できる。
次に、上記した実施形態に係る分割切削型チップソーと、従来品と同様のチップを有するチップソーの切削に関する比較実験とその結果を示す。実験の一つとして、被削材を切断する時の被削材の切断面と切削動力推移と切削時の騒音を比較した。試験品は、全て外径305mm×歯厚2.5mm×ボディ厚(台金厚)2.2mm×取付孔径25.4mm×歯数60個のチップソーである。被削材は、外径31.8mm×厚さ1.6mmの機械構造用炭素鋼(STKM11A)パイプ材を用いた。回転数1485rpm、送り速度1.0m毎分で鋸出量が50mmのアップカットの切削条件で切削した。
図10に示すように試験品100は、1種類の平歯チップ101を有する。平歯チップ101は、図示左端の先端位置の第1端101bと図示右端の先端位置の第2端101cの間に先端傾き角が0°の先端面101aを有する。
図11に示すように試験品110は、台金の周縁に交互に並ぶ第1面取り付チップ111と第2面取り付チップ112を有する。第1面取り付チップ111は、先端面111aと傾斜面111bを有する。先端面111aは、第2端111eから第1端111dと第2端111eの間の角部111cまで先端傾き角0°で延出する。角部111cは、第1端111dから厚み方向に歯厚111fの略3分の1の位置に位置する。傾斜面111bは、角部111cから先端傾き角45°を有して第1端111dへ延出する。
図11に示すように第2面取り付チップ112は、先端面112aと傾斜面112bを有する。先端面112aは、第1端112dから第1端112dと第2端112eの間の角部112cまで先端傾き角0°で延出する。角部112cは、第2端112eから厚み方向に歯厚112fの略3分の1の位置に位置する。傾斜面112bは、角部112cから先端傾き角45°を有して第2端112eへ延出する。
図12に示すように試験品120は、台金の周縁に交互に並ぶトリプルチップ121と平歯チップ122を有する。平歯チップ122は、第1端122bと第2端122cの間に先端傾き角が0°の先端面122aを有する。
図12に示すようにトリプルチップ121は、中央領域に先端面121aを有し、左右両側に第1傾斜面121bと第2傾斜面121cを有する。先端面121aは、第1角部121dと第2角部121eの間において先端傾き角が0°を有して延出する。第1角部121dは、第1端121fから厚み方向に歯厚121hの略3分の1の位置に位置する。第2角部121eは、第2端121gから厚み方向に歯厚121hの略3分の1の位置に位置する。第1傾斜面121bは、第1角部121dから先端傾き角45°を有して第1端121fへ延出する。第2傾斜面121cは、第2角部121eから先端傾き角45°を有して第2端121gへ延出する。先端面121aは平歯チップ122の先端面122aより径方向へ突出している。
図13に示すように試験品130は、台金の周縁に周方向に順に並ぶトリプルチップ131と第1面取り付チップ132と第2面取り付チップ133を有する。トリプルチップ131は、中央領域に先端面131aを有し、左右両側に第1傾斜面131bと第2傾斜面131cを有する。先端面131aは、第1角部131dと第2角部131eの間において先端傾き角が0°を有して延出する。第1角部131dは、第1端131fから厚み方向に歯厚131hの略3分の1の位置に位置する。第2角部131eは、第2端131gから厚み方向に歯厚131hの略3分の1の位置に位置する。第1傾斜面131bは、第1角部131dから先端傾き角45°を有して第1端131fへ延出する。第2傾斜面131cは、第2角部131eから先端傾き角45°を有して第2端131gへ延出する。
図13に示すように第1面取り付チップ132は、先端面132aと傾斜面132bを有する。先端面132aは、第2端132eから第1端132dと第2端132eの間の角部132cまで先端傾き角0°で延出する。先端面132aは、台金に接合された状態でトリプルチップ131の先端面131aよりも台金の径方向に高さ差132gだけ台金の中心に近い場所に位置する。高さ差132gは例えば0.2mmである。角部132cは、第1端132dから厚み方向に歯厚132fの略3分の1の位置に位置する。傾斜面132bは、角部132cから先端傾き角45°を有して第1端132dへ延出する。
図13に示すように第2面取り付チップ133は、先端面133aと傾斜面133bを有する。先端面133aは、第1端133dから第1端133dと第2端133eの間の角部133cまで先端傾き角0°で延出する。先端面133aは、台金に接合された状態でトリプルチップ131の先端面131aよりも台金の径方向に高さ差133gだけ台金の中心に近い場所に位置する。高さ差133gは例えば0.2mmである。角部133cは、第2端133eから厚み方向に歯厚133fの略3分の1の位置に位置する。傾斜面133bは、角部133cから先端傾き角45°を有して第2端133eへ延出する。
図33中の試験品140は、図3に示すチップを有する実施形態のチップソーである。試験品140は、台金の周縁に周方向に並んだ図3に示す第1山チップ11と第2山チップ12と第1端チップ13と第2端チップ14を有する。図33中の試験品150は、図6に示すチップを有する実施形態のチップソーである。試験品150は、台金の周縁に周方向に並んだ図6に示す第1山チップ21と第2山チップ22と第3山チップ23と第1端チップ24と第2端チップ25を有する。
図14に示すように試験品160は、台金の周縁に周方向に順に並ぶ山型チップ161と第1トリプルチップ162と第2トリプルチップ163を有する。山型チップ161は、第1傾斜面161aと第2傾斜面161bを有する。第1傾斜面161aは、第1端161dと第2端161eの間の先端161cから第1端161dまで先端傾き角5°で延出する。先端161cは、第1端161dから厚み方向に歯厚161fの略2分の1の位置に位置する。第2傾斜面161bは、先端161cから先端傾き角5°を有して第2端161eへ延出する。
図14に示すように第1トリプルチップ162は、中央領域に先端面162aを有し、左右両側に第1傾斜面162bと第2傾斜面162cを有する。先端面162aは、第1角部162dと第2角部162eの間において先端傾き角が0°を有して延出する。先端面162aは、台金に接合された状態で山型チップ161の先端161cよりも台金の径方向に高さ差162iだけ外方の場所に位置する。高さ差162iは例えば0.2mmである。第1角部162dは、第1端162fから厚み方向に歯厚162hの略10分の3の位置に位置する。第2角部162eは、第2端162gから厚み方向に歯厚162hの略10分の3の位置に位置する。第1傾斜面162bは、第1角部162dから先端傾き角30°を有して第1端162fへ延出する。第2傾斜面162cは、第2角部162eから先端傾き角30°を有して第2端162gへ延出する。
図14に示すように第2トリプルチップ163は、中央領域に先端面163aを有し、左右両側に第1傾斜面163bと第2傾斜面163cを有する。先端面163aは、第1角部163dと第2角部163eの間において先端傾き角が0°を有して延出する。先端面163aは、台金に接合された状態で第1トリプルチップ162の先端面162aよりも台金の径方向に高さ差163iだけ外方の場所に位置する。高さ差163iは例えば0.2mmである。第1角部163dは、第1端163fから厚み方向に歯厚163hの略3分の1の位置に位置する。第2角部163eは、第2端163gから厚み方向に歯厚163hの略3分の1の位置に位置する。第1傾斜面163bは、第1角部163dから先端傾き角45°を有して第1端163fへ延出する。第2傾斜面163cは、第2角部163eから先端傾き角45°を有して第2端163gへ延出する。
各試験品で被削材を切断した後の切断面を図15~18を参照して比較する。図15は、従来品に相当する試験品130で切断した被削材の切断面を示す。図16、17は、実施形態に係る試験品140,150で切断した被削材の切断面を示す。図18は比較対象である試験品160で切断した被削材の切断面を示す。従来品に相当する試験品100,110,120,130による切断面と、実施形態に係る試験品140,150による切断面では、大きな差異は見られなかった。図18に示すように比較対象である試験品160による切断面では、鋸刃出口側(図中パイプ内周側)に大きなバリが発生した。
各試験品で被削材を切断している際の切断時の動力と騒音を測定した。各試験片における動力の変化を図19,21,23,25,27,29,31に示した。図19等で示すように切断始め(図中左端)と切断終わり(図中右端)は空転時の動力である。パイプ状の被削材を軸方向に対して直交するようにリング形状に切断するため、動力推移は2箇所のピークを有する。すなわち切断始めと切断終り近傍において動力のピークが現れる。本実施形態の試験品140,150で切断した場合の動力は、他の試験品と比較してピーク値が小さく、変動幅も小さかった。特に傾斜面を設けない試験品100と比較すると正味切削動力が顕著に低減しており、試験品110,120,130と比較しても正味切削動力が十分に低減した。試験品160は試験品150と似通った動力推移となった。
各試験片における音圧の時間変化を図20,22,24,26,28,30,32に示した。音圧は、切削点から略1m離れた位置に設置した騒音計で測定した。本実施形態の試験品140,150で切断した場合の音圧は、他の試験品よりも十分に小さかった。本実施形態の試験品140は、音圧の変動が特に小さく、小さい音圧のまま推移した。本実施形態の試験品150は、特に音圧が約2Paと小さい値である場合もあり、全体的にも音圧は小さく抑えられた。一方動力推移が試験品150と似ていた試験品160は、音圧が概ね10Pa以上の比較的大きい騒音が発生した。
各試験品の正味切削動力を図33~35において比較した。正味切削動力は、図19,21,23,25,27,29,31の動力推移から空転動力を差し引きした値である。各試験品について試験を2回行い、その平均値を比較した。図33中の黒塗りのバーは試験で得た値であり、白抜きのバーは平均値である。図35に示すように本実施形態の試験品140,150の正味切削動力は、他の試験品100,110,120と比較して15~24%低かった。正味切削動力が低いということは切削抵抗が小さくなるということである。
各試験品の切断時の騒音を図34,36において比較した。図34のラウドネスは、測定した音圧レベルを周波数毎に重みを付けて算出して人間が感じる騒音に対応する度合いである。図36は、試験品100,110,120のそれぞれを基準とした本実施形態の試験品140,150の騒音(ラウドネス)の低減率を示す。図36に示すように本実施形態の試験品140,150の騒音低減率は、他の試験品100,110,120と比較して13~19%であった。
次に、チップの各分割数と各先端傾き角を有する分割切削型チップソーにおいて切削に関する比較実験を行った。各チップソーにおいて被削材を切断する際、正味切削動力と切削時の騒音(ラウドネス)とA特性音圧レベル(音圧レベル)を測定または測定結果から算出した。正味切削動力は、実測した切削動力から空転動力を差し引くことで求める。正味切削動力が低い際、切削抵抗が小さい。
A特性音圧レベルは、実測した各周波数の音圧レベルに対して人間が聞き易い周波数により大きな重み付けた音圧レベルである。本試験では、上記試験の実験機に代えて防音カバーを備えた実験機を使用した。試験品の台金形状や歯数等及び切削条件は、歯厚を2.2mmとし、ボディ厚を1.8mmとし、その他の条件を上記試験と同様にした。各試験品の先端傾き角(第1先端傾き角、第2先端傾き角)は、同一試験品において同じ角度で設定される。試験品の各チップの先端高さ(台金の中心に対する径方向位置)は、同じ高さに設定される。
図39中の4分割の試験品200,210,220,230,240には、図3に示す第1山チップ11と第2山チップ12と第1端チップ13と第2端チップ14が、台金の周縁に周方向に順に並んで設けられる。5分割の試験品250,260,270,280,290には、図6に示す第1山チップ21と第2山チップ22と第3山チップ23と第1端チップ24と第2端チップ25が設けられる。6分割の試験品300,310,320,330,340には、図9に示す第1山チップ31と第2山チップ32と第3山チップ33と第4山チップ34と第1端チップ35と第2端チップ36が設けられる。
図39中の試験品200,250,300の各チップの各先端傾き角は、3°である。試験品210,260,310,350,360の各先端傾き角は、5°である。試験品220,270,320の各先端傾き角は、7°である。試験品230,280,330の各先端傾き角は、10°である。試験品240,290,340の各先端傾き角は、12°である。
図39中の3分割の試験品350は、図37に示すように台金の周縁に周方向に順に並ぶ山チップ41と第1端チップ42と第2端チップ43を有する。山チップ41と第1端チップ42と第2端チップ43は、図示左端の先端位置に第1端41f,42f,43fをそれぞれ有し、図示右端の先端位置に第2端41g,42g,43gをそれぞれ有する。山チップ41と第1端チップ42と第2端チップ43は、それぞれ例えば2.2mmの歯厚41j,42j,43jを有する。
図37に示すように山チップ41と第1端チップ42と第2端チップ43は、第1端41f,42f,43fから台金の径方向内方へ延出する第1側端面41h,42h,43hをそれぞれ有する。山チップ41と第1端チップ42と第2端チップ43は、同様にして第2端41g,42g,43gから延出する第2側端面41i,42i,43iをそれぞれ有する。第1側端面41h,42h,43hと第2側端面41i,42i,43iは、台金の径方向に対して例えば30′の内側寄りの傾斜角をそれぞれ有する。
図37に示すように山チップ41は、第1端41fから厚み方向に歯厚41jの略2分の1の位置に先端41eを有する。山チップ41は、先端41eから第1端41fへ延出する第1傾斜面41cと、先端41eから第2端41gへ延出する第2傾斜面41dを有する。第1傾斜面41cは、台金の軸線と平行でかつ先端41eを通る仮想線L1に対して第1先端傾き角41kを有する。第2傾斜面41dは、仮想線L1に対して第2先端傾き角41lを有する。第1先端傾き角41kと第2先端傾き角41lは、それぞれ5°である。第1端チップ42は、第1端42fから第2端42gへ延出する先端傾斜面42cを有する。先端傾斜面42cは、仮想線L1に対して5°の先端傾き角42lを有する。第2端チップ43は、第2端43gから第1端43fへ延出する先端傾斜面43cを有する。先端傾斜面43cは、仮想線L1に対して5°の先端傾き角43kを有する。
図39中の10分割の試験品360は、図38に示すように台金の周縁に周方向に順に並ぶ山チップ51~58と第1端チップ59と第2端チップ60を有する。山チップ51~58と第1端チップ59と第2端チップ60は、図示左端の先端位置に第1端51f,52f,53f,54f,55f,56f,57f,58f,59f,60fをそれぞれ有する。山チップ51~58と第1端チップ59と第2端チップ60は、図示右端の先端位置に第2端51g,52g,53g,54g,55g,56g,57g,58g,59g,60gを有する。山チップ51~58と第1端チップ59と第2端チップ60は、それぞれ例えば2.2mmの歯厚51j,52j,53j,54j,55j,56j,57j,58j,59j,60jを有する。
図38に示すように山チップ51~58と第1端チップ59と第2端チップ60は、第1端51f,52f,53f,54f,55f,56f,57f,58f,59f,60fから台金の径方向内方へ延出する第1側端面51h,52h,53h,54h,55h,56h,57h,58h,59h,60hをそれぞれ有する。山チップ51~58と第1端チップ59と第2端チップ60は、同様にして第2端51g,52g,53g,54g,55g,56g,57g,58g,59g,60gから延出する第2側端面51i,52i,53i,54i,55i,56i,57i,58i,59i,60iをそれぞれ有する。第1側端面51h,52h,53h,54h,55h,56h,57h,58h,59h,60hと第2側端面51i,52i,53i,54i,55i,56i,57i,58i,59i,60iは、台金の径方向に対して例えば30′の内側寄りの傾斜角をそれぞれ有する。
図38に示すように山チップ51は、第1端51fから厚み方向に歯厚51jの略9分の4の位置に先端51eを有する。山チップ52は、第2端52gから厚み方向に歯厚52jの略9分の4の位置に先端52eを有する。山チップ53は、第1端53fから厚み方向に歯厚53jの略3分の1の位置に先端53eを有する。山チップ54は、第2端54gから厚み方向に歯厚54jの略3分の1の位置に先端54eを有する。山チップ55は、第1端55fから厚み方向に歯厚55jの略9分の2の位置に先端55eを有する。山チップ56は、第2端56gから厚み方向に歯厚56jの略9分の2の位置に先端56eを有する。山チップ57は、第1端57fから厚み方向に歯厚57jの略9分の1の位置に先端57eを有する。山チップ58は、第2端58gから厚み方向に歯厚58jの略9分の1の位置に先端58eを有する。
図38に示すように山チップ51~58は、先端51e,52e,53e,54e,55e,56e,57e,58eから第1端51f,52f,53f,54f,55f,56f,57f,58fへ延出する第1傾斜面51c,52c,53c,54c,55c,56c,57c,58cを有する。山チップ51~58は、先端51e,52e,53e,54e,55e,56e,57e,58eから第2端51g,52g,53g,54g,55g,56g,57g,58gへ延出する第2傾斜面51d,52d,53d,54d,55d,56d,57d,58dを有する。
図38に示すように第1傾斜面51c,52c,53c,54c,55c,56c,57c,58cは、台金の軸線と平行でかつ先端51eを通る仮想線L2に対して第1先端傾き角51k,52k,53k,54k,55k,56k,57k,58kを有する。第2傾斜面51d,52d,53d,54d,55d,56d,57d,58dは、仮想線L2に対して第2先端傾き角51l,52l,53l,54l,55l,56l,57l,58lを有する。第1先端傾き角51k,52k,53k,54k,55k,56k,57k,58kと第2先端傾き角51l,52l,53l,54l,55l,56l,57l,58lは、それぞれ5°である。
図38に示すように第1端チップ59は、第1端59fから第2端59gへ延出する先端傾斜面59cを有する。先端傾斜面59cは、仮想線L2に対して5°の先端傾き角59lを有する。第2端チップ60は、第2端60gから第1端60fへ延出する先端傾斜面60cを有する。先端傾斜面60cは、仮想線L2に対して5°の先端傾き角60kを有する。
図39,40は、各試験品で被削材を切削した時の正味切削動力の測定結果を示す。この結果から、6分割で先端傾き角度が7°の試験品320と、6分割で先端傾き角度が10°の試験品330と、5分割で先端傾き角度が5°の試験品260等において正味切削動力が低かった。3分割で先端傾き角が5°の試験品350の正味切削動力に対する各試験品の正味切削動力の低減率を算出し、図45にまとめた。分割数毎に着目すると、5分割と6分割の各試験品において試験品350よりも正味切削動力が8~23%低減された。4分割の各試験品の場合、先端傾き角が5°の試験品210と7°の試験品220で比較的正味切削動力が低かった。分割数が多い例えば10分割の試験品360の方が、分割数の少ない例えば3分割の試験品350よりも正味切削動力が低かった。
図45に示すように正味切削動力は、先端傾き角毎に対しても傾向が表れた。例えば先端傾き角が5°と7°で4~6分割の各試験品において試験品350よりも正味切削動力が11~23%低減された。先端傾き角が10°の場合は、それに準じて正味切削動力が8~22%低かった。先端傾き角が12°の場合は、5分割の試験品290と6分割の試験品340で比較的正味切削動力が低かった。試験結果から、先端傾き角が6°や8°等の場合は、先端傾き角が5°と7°の場合と類似した傾向になると推測できる。
図41,42に各試験品で被削材を切削した時のラウドネスの測定結果をまとめた。測定結果から6分割で先端傾き角度が7°の試験品320と、6分割で先端傾き角度が5°の試験品310と、5分割で先端傾き角度が7°の試験品270と、5分割で先端傾き角度が5°の試験品260等でラウドネスが低かった。試験品350に対する各試験品のラウドネスの低減率を算出し、図46にまとめた。ラウドネスは、分割数に対して傾向が現れた。例えば5分割と6分割の各試験品において試験品350よりもラウドネスが1~17%低減された。4分割の各試験品の場合、先端傾き角が7°の試験品220で比較的ラウドネスが低かった。分割数が多い例えば10分割の試験品360の方が、分割数の少ない例えば3分割の試験品350よりもラウドネスが低かった。
図45に示すようにラウドネスは、先端傾き角毎に対して傾向が現れた。例えば先端傾き角が5°と7°で4~6分割の各試験品において試験品350よりもラウドネスが6~15%低減された。先端傾き角が3°の場合は、それに準じてラウドネスが3~9%低かった。先端傾き角が10°と12°の場合は、6分割の試験品330,340でラウドネスが9~10%と比較的低かった。試験結果から、例えば先端傾き角が6°等の場合は、先端傾き角が5°と7°の場合と類似した傾向になると推測できる。
各試験品で被削材を切削した時の音圧レベルを測定し、測定結果を図43,44にまとめた。測定結果から5分割で先端傾き角度が7°の試験品270と、6分割で先端傾き角度が7°の試験品320と、5分割で先端傾き角度が5°の試験品260と、6分割で先端傾き角度が10°の試験品330等で音圧レベルが低かった。図41,43に示すようにラウドネスが低い試験品の場合、音圧レベルも低くなる傾向があった。
4分割の各試験品で被削材を切削した時の試験品の振れ幅を測定し、測定結果を図47,48にまとめた。チップソーの振れ幅が小さい際、切断面がより円滑であり切削抵抗が小さい傾向がある。図47に示すように先端傾き角が7°の試験品220で被削材を切削する場合、最大で約0.15mmと全体的に比較的振れ幅が小さかった。試験品220による切削では、特に被削材の略中間部を切削している時の振れ幅が0.05mm以下で小さかった。先端傾き角が3°の試験品200と先端傾き角が5°の試験品210の場合、振れ幅の大きさ及び時間推移の傾向が試験品220の場合と類似した結果であった。
図48に示すように先端傾き角が12°の試験品240で被削材を切削する場合、特に切削始めと切削終わりで0.25~0.30mmと比較的振れ幅が大きかった。先端傾き角が10°の試験品230の場合、振れ幅の大きさ及び時間推移の傾向が図47に示す試験品220の場合と図48に示す試験品240の場合の略中間状態であった。
次に、チップが各径方向位置を有する分割切削型チップソーにおいて切削に関する比較実験を行った。本試験では、防音カバーを備えた実験機を使用した。試験品の台金形状や歯数等及び切削条件は、歯厚を2.2mmとし、ボディ厚を1.8mmとし、その他の条件を上記各試験と同様にした。試験品400,410,420は、4分割で先端傾き角が5°である。試験品400,410,420において、第1,第2山チップの先端高さ(台金の中心に対する径方向位置)を第1,第2端チップよりも高く設定した。なお第1,第2山チップの先端高さが第1,第2端チップよりも低い場合、第1,第2山チップが被削材と接触する面積が小さくなる。これにより第1,第2端チップによる切削の負担が増加して切削抵抗が大きくなると推測できる。そのため第1,第2山チップの先端高さが第1,第2端チップの先端高さ以上である場合のみ測定した。
図49に示すように第1山チップ61と第2山チップ62と第1端チップ63と第2端チップ64は、第1端61f,62f,63f,64fと第2端61g,62g,63g,64gをそれぞれ有する。第1山チップ61と第2山チップ62と第1端チップ63と第2端チップ64は、それぞれ例えば2.2mmの歯厚61j,62j,63j,64jを有する。第1端61f,62f,63f,64fから延出する第1側端面61h,62h,63h,64hと、第2端61g,62g,63g,64gから延出する第2側端面61i,62i,63i,64iは、台金の径方向に対して例えば30′の内側寄りの傾斜角をそれぞれ有する。
図49に示すように第1山チップ61は、第1端61fから厚み方向に歯厚61jの略3分の1の位置に先端61eを有する。第1傾斜面61cは、先端61eから第1端61fへ延出する。第1傾斜面61cは、台金の軸線と平行でかつ先端61eを通る仮想線L3に対して5°の第1先端傾き角61kを有する。第2傾斜面61dは、先端61eから第2端61gへ延出する。第2傾斜面61dは、仮想線L3に対して5°の第2先端傾き角61lを有する。第2山チップ62は、第2端62gから厚み方向に歯厚62jの略3分の1の位置に先端62eを有する。第1傾斜面62cは、先端62eから第1端62fへ延出する。第1傾斜面62cは、仮想線L3に対して5°の第1先端傾き角62kを有する。第2傾斜面62dは、先端62eから第2端62gへ延出する。第2傾斜面62dは、仮想線L3に対して5°の第2先端傾き角62lを有する。
図49に示すように第1端チップ63は、第1端63fから第2端63gへ延出する先端傾斜面63cを有する。先端傾斜面63cは、台金の軸線と平行でかつ第1端63fを通る仮想線L4に対して5°の先端傾き角63lを有する。第2端チップ64は、第2端64gから第1端64fへ延出する先端傾斜面64cを有する。先端傾斜面64cは、仮想線L4に対して5°の先端傾き角64kを有する。仮想線L3は、仮想線L4よりも高さ差H1だけ台金の軸方向外方に位置する。高さ差H1は、図50中の試験品400,410,420において、それぞれ0.05mm,0.10mm,0.20mmで設定される。試験品400,410,420の高さ差H1は、それぞれ各試験品の歯厚の2%,5%,9%である。
試験品210,400,410,420で被削材を切削した時の正味切削動力とラウドネスと音圧レベルの測定試験結果を図50にまとめた。図50,51に示すように試験品400,410,420で被削材を切削した時の正味切削動力は、試験品210の場合よりも2~4%低かった。特に図49に示す高さ差H1を0.05mmで設定した試験品400の場合、正味切削動力が4%低かった。図50,52に示すように試験品400,410,420で被削材を切削した時のラウドネスは、試験品210の場合よりも6~25%高かった。特に図49に示す高さ差H1を高くするほどラウドネスが高くなる傾向があった。ラウドネスの高低と類似して、音圧レベルも高低する傾向があった。したがって例えば第1,第2山チップを第1,第2端チップよりも各チップの歯厚の2~9%の長さだけ高く設ける。これにより切削抵抗が比較的小さくなる一方で騒音の度合いが比較的高くなる傾向にあると推測できる。
図49に示すように第1山チップ61と第2山チップ62の各先端61e,62eの径方向位置は、第1端チップ63の第1端63fと第2端チップ64の第2端64gの径方向位置よりも歯厚(厚み方向長さ)61j,62j,63j,64jの0~9%径方向外方(図示上方)であり、より好ましくは歯厚61j,62j,63j,64jの0~2%径方向外方である。したがって第1山チップ61第2山チップ62がより確実に被削材に当たって被削材を切削する。これにより切削動力が各チップでバランス良く振り分けられる。かくして切削抵抗が特定のチップに集中せず、切削抵抗を低減させることができる。
以上説明した各実施形態の分割切削型チップソー1,2,3には様々な変更を加えることができる。例えばチップ群は7種類以上の先端形状を有するチップで構成されていても良い。図1,4,7に示す各チップの台金4の周方向の並び順や、隣接するチップ間の間隔は適宜変更して良い。図3,6,9に示す先端11e,12e,21e,22e,23e,31e,32e,33e,34eの台金4の厚み方向についての位置は、各実施形態に挙げた位置に限らず適宜変更して良い。例えば先端11eを、第1端11fと第2端11gの間であって、第1端11fから厚み方向に歯厚11jの略5分の2の位置に設けても良い。例えば各チップの先端傾き角を6°,8°等に適宜変更してもよい。実施形態では金工用の分割切削型チップソーを例示したが、例えば樹脂用の分割切削型チップソーに適用しても良い。

Claims (4)

  1. 円盤状の台金と、前記台金の外周に接合された複数のチップを有して金属の被削材を切断する分割切削型チップソーであって、
    前記複数のチップは、前記台金の周方向から見て前記台金の厚み方向第1端に径方向外方に突出する先端を具備する第1端チップと、前記台金の厚み方向第2端に径方向外方に突出する先端を具備する第2端チップと、前記第1端と前記第2端の間の第1位置において径方向外方に突出する先端を具備する第1山チップと、前記第1端と前記第2端の間の第2位置において径方向外方に突出する先端を具備する第2山チップを有し、
    前記第1端チップと前記第2端チップは、前記各先端から他端へ延出する先端傾斜面を有し、
    前記第1山チップと前記第2山チップは、前記各先端から前記第1端へ延出する第1傾斜面と、前記各先端から前記第2端へ延出する第2傾斜面を有し、
    前記各先端傾斜面、前記各第1傾斜面、前記各第2傾斜面は、それぞれ前記台金の軸線と平行でかつ前記各先端を通る仮想線に対して先端傾き角を有し、前記各先端傾き角が5°以上かつ10°以下であり、
    前記複数のチップは、前記第1端チップ、前記第2端チップ、前記第1山チップ、前記第2山チップの4種類に加え、前記第1端と前記第2端の間の第3位置において径方向外方に突出する先端を具備する第3山チップを含む5種類のみ、あるいは
    前記5種類に加え、前記第1端と前記第2端の間の第4位置において径方向外方に突出する先端を具備する第4山チップを含む6種類のみから構成され、
    前記第3山チップと前記第4山チップは、前記各先端から前記第1端へ傾斜する第1傾斜面と、前記各先端から前記第2端へ傾斜する第2傾斜面を有し、
    前記第3山チップと前記第4山チップの前記各第1傾斜面と前記各第2傾斜面は、それぞれ前記台金の軸線と平行でかつ前記各先端を通る仮想線に対して先端傾き角を有し、前記各先端傾き角が5°以上かつ10°以下である分割切削型チップソー。
  2. 請求項1に記載の分割切削型チップソーにおいて、
    前記各先端傾き角が6°以上かつ8°以下である分割切削型チップソー。
  3. 請求項1または2に記載の分割切削型チップソーにおいて、
    前記各チップの前記各先端傾き角が全て同一であり、かつ前記各チップの前記各先端の径方向位置が同一である分割切削型チップソー。
  4. 請求項1または2に記載の分割切削型チップソーにおいて、
    前記第1山チップと前記第2山チップの前記各先端の径方向位置は、前記第1端チップと前記第2端チップの前記各先端の径方向位置よりも前記各チップの厚み方向長さの0~9%径方向外方である分割切削型チップソー。
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