JPH012821A - ブレード切断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、特に大型の被加工物（以下、ワークという。

）を効率的かつ精密に切断する装置に関し、更に詳しく
は通常の切断工具では切断が不可能であるような、例え
ば大径のシリコン、化合物半導体結晶、ガラス、センダ
スト、ニューセラミックスなとの硬脆材、更にはＦＲＭ
、鉄筋コンクリートなどの複合材を金属帯体を主構成と
するブレードをもって新規な加工メカニズムを駆使して
効率的にかつ精密に切断するブレード切断方法と装置に
関するものである。

（従来の技術） 従来、鋼材、銅合金、アルミ合金等の一般的な金属材料
からなる棒材、埋材、管材等の切断には、炭素工具鋼、
合金工具鋼から作られた帯状鋼板の長手方向端面に沿っ
てノコ刃が形成された、所謂「金ノコ」が使われる。そ
の加工メカニズムは“研削”ではなく“切削”であるた
め、セラミックス、ガラス、石英、金属基複合材料、金
属間化合物、超硬合金等の硬脆材料の切断は不可能であ
る。

こうした特殊材料からなる棒材、埋材、管材を切断する
方法には、通常、次の如き２つの方法がある。

その１つは、高速で回転する外周縁に砥粒層を形成した
円板砥石にワーク２を押し当てて切断する「外周刃切断
法」ゝであり、他の方法は内円周の縁に砥粒層を形成し
たドーナツ形状の砥石円板を高速で回転させ、その内円
中にワーク２を挿入し、同ワーク２を前記砥石円板の内
円周に押し当てながら切断する「内周刃切断法」である
。

これらの切断法のうち、前者の「外周刃切断法」は多分
野に適用され極めて一般的な方法であり、これはスペー
サを挟んで所定の間隔で多数枚の円板砥石を積層して、
１個のワーク２を所望の厚みをもって同時に多数切断す
る、所謂「マルチ切断」をも可能としているため切断効
率が高い。しかし、この外周刃による切断では、切断深
さは円板外径の１７３程度までが限度で、同一径の円板
砥石でそれ以上の大きさをもつり−ク２を切断しようと
すれば、加工中に刃が逃げて反り易（なり、加工精度の
点で加工が不可能となる。従って、どうしても大径材料
の切断が要求されるときは、その大きさに合わせて砥石
自体の径も大きくしなければならない。しかるに、砥石
径が大きくなればなる程、砥石の振れ、機械の運転精度
等の阻害要因が増え、益々精度の高い切断をすることが
困難になる。

一方、「内周刃切断法」は円板の外周を支持して回転さ
せるものであるから、内円の径の範囲内で比較的大きな
ワークを高精度に切断することが可能であるが、装置の
構造上から前記外周刃による場合の如く、同時に多数の
切断製品を得ることが不可能であり、切断効率が低いと
いう欠点がある。

これら２種類の切断法の欠点を補うものとして、多数枚
の帯状鋼ＩｔＩｉ（以下、ブレードという。）を所定の
間隔で並設し、一定の張力を与えてフレームに取り付け
、フレームを往復運動させて切断する方式のもの（以下
、マルチブレード切断法という。）が開発されている。

この切断法は最近の半導体技術の進展に伴ない、その素
材の一つである硬脆材料を高精度にかつ大量に加工する
必要が生じてきたことにより開発されたものである。

ブレード番使う切断には、通常３種類があり、その１つ
は上記した如く端面にノコ刃が成形された金ノコによる
切断であり、他の２つは固定砥粒と遊離砥粒による研削
切断である。

前記金ノコによる切断対象は専ら既述したように一般金
属材であり、他の特殊な材料の切断には使われない。

一方、固定砥粒を用いる場合は鋼板の側端に砥粒層から
なるチップを取り付けるもので、通常、大理石、石灰岩
、砂岩等の切り易い材料の荒切断に適用される。

しかし、上記の如く硬脆素材を高精度に切断する場合は
専ら遊離砥粒が使われる。この′ｔ１離砥粒によるマル
チブレード切断法につき第３図及び第４図を参照しつつ
述べると、ＳＫ材の帯鋼で厚さが、０．１〜０．３１１
程度の細長いブレード１′の多数枚を、スペーサを介し
て互いに平行に所定の間隔をおいて配置しフレーム１０
に取付′治具４を用いて固定する。この際、全ブレード
１′には均一に弾性限界程度の引張力を与える。

以上のセントを終えてから、これらブレード群の側端面
をワーク２に所定の押圧力を与えながら押し当て、ブレ
ード１′とワーク２の接触部を中心に砥粒を油、水等の
液体に溶いだスラリー状の加工液をスラリー供給部５′
から供給しつつ、ブレード１′を長さ方向に往復動させ
てワーク２を切断する。

この往復動はフライホイール１１の回転をコネクティン
グロッド１２の直線運動に変換することにより行われ、
フライホイール１１は■ヘルド１４を介してモータ１３
により回転駆動される。コネクティングロッド１２と係
合するフライホイール１１上の固定子はフライホイール
１１の半径方向にその位置を摺動調節が可能であり、こ
の位置調整を行なうことにより往、復動速度と幅が調整
される。勿論、モータ１３も変速可能なものである。

こうして、同時に多数の切断製品を得る。なお、第３図
は竪型のフライホイールが使われている機種の例であり
、図中６はスプリング、１５はウェイト、１６はパウダ
ータンクである。第４図は横型のフライホイールを使用
する例である。

遊離砥粒による切断メカニズムは、ブレード１′とワー
ク２との隙間に加工液を供給することにより、両者間の
隙間に砥粒を導入し、ブレード１′とワーク２との間の
相対運動で前記砥粒を転がし引きづつで、或はその間に
ワーク２が砥粒によりこすられて、ワーク２に微少な破
壊を起こし切断を進行させるものである。これは、所謂
ラッピング加工と同様の原理に基づくものである。

遊離砥粒によるマルチ切断性独特の利点は以下に挙げる
点にある。

（１１−度の切断加工で同時に大きな多数枚の切断製品
が得られる。

（２）加工原理がラッピングと同様であるため、加工熱
の発生が少なくパウダー状の砥粒が使えるため加工歪層
が小さい。

（３）　　ラッピング式切断であるため、特に硬脆材料
の切断に適している。

このように、遊離砥粒によるマルチブレード切断法は、
大きな硬脆材を精度良く同時に多数切断できるという特
徴をもつものであるが、既述した固定砥粒、即ち円板砥
石により切断する一般の切断法に較べると、ブレード−
枚当りの単位時間内におけるワークの加工除去量は極め
て少な（、従ってブレード−枚当りの加工速度は一般砥
石切断の場合に較べて著しく低いものである。それ故、
マルチ切断が可能ではあっても、−度の切断に要する時
間は通常の砥石切断に比較すると格段に長く、従って切
断能率も期待する程に高くなるものではない。

これらの事情を踏まえたとき、その切断法が適用される
範囲は特殊な分野に限定されてしまう。この切断法には
、以上に加えて次に挙げる様々な問題点もある。

まず、この切断法では上記した如く液体に多量の砥粒を
混入し、スラリー状で常時切断部に供給し続けるもので
あるため、約１／３の砥粒が消費されてしまい、そのた
めにダイヤモンド。

ＣＢＮ等の高価な超砥粒が使用できず、砥粒としては硬
度が低く安価な５ｉＣ（ＧＣ）砥粒の如きものしか使い
切れないのが現状である。その結果、ワークもモース硬
度が７以下の比較的軟らかくかつ脆いものに限定される
ことになる。

次に、この切断法は油などを媒体にしたスラリー状の遊
離砥粒を切断部に供給しつつ加工するものであるから、
装置自体とその周辺の汚染・と悪臭が甚だしく、環境衛
生の点からも好ましいものではない。

更に、この切断法は、その加工原理がラッピング加工と
同様であるので、ワークとブレードが共にそれより硬度
の高い遊離砥粒でこすられるためにブレードの寿命が短
く、ワークによっては加工を終了する以前に頻繁にブレ
ードの交換を余儀なくせられ、上記加工速度の低さに加
えて頻繁に機械を停止せざるを得ず、装置の稼働効率を
一段と低下させている。そして、こうした加工途中にお
ける頻繁なブレード交換は、特に最近その開発・実用化
の進展が著しい新素材を切断する場合に顕著であり、ブ
レード交換時の切断面が変化して製品としての価値を失
うことが多い。

かくて、ｍＨ砥粒によるマルチブレード切断法は、現在
実用化されている難加工素材は勿論のこと、全後続々と
実用化されるであろうと予想されるニューセラミックス
、複合材料、金属間化合物等の難加工新素材に対しては
その採用が不可能であるとされている。

（発明の目的） 従って、本発明はマルチブレード切断法の長所を生かし
、その短所を補った新たな切断メカニズムによるブレー
ド切断装置を提供しようとするものである。

即ち、本発明の目的の１つは加工効率の低いラッピング
による切断を排除し、固定砥粒をもつブレードを使って
大きな材料をより速く、精密に切断することにある。

また、本発明の他の目的は、電気化学的な作用を利用し
てブレードの目詰まりを無くし、刃の切れ味をより長く
持続させることにある。従って、砥粒の消費を少なくし
、ブレードの寿命を従来より格段に増大させることで、
超砥粒を用いても十分な経済性を確保することにある。

更に本発明の他の目的は、単なる機械的な除肉作用に頼
ることなく、他に電気的、電気化学的作用を付加し、更
には他の加工原理をも加えて、それらの作用が複合的に
なされるような新規な加工メカニズムを提供することに
ある。

この加工原理により本発明は超砥粒の使用を可能とする
ことと相撲って、金属、ニューセラミックスは勿論、複
合材料等の物性の異なるあらゆる大型素材の精密切断を
可能にすることを目的とすることにある。

本発明は、これらの目的に加えてワークとブレード間の
相対運動速度を高め、より加工速度を上げることもその
目的の１つとしている。

（目的を達成するための手段及び作用）このため、本発
明は「細長い金属帯の側端面に導電性砥粒層を形成した
少なくとも一枚のブレードと、同ブレードの少なくとも
一端に設けられる引張り手段と、ブレードの前記砥粒層
と被加工物との間に所望の押付力を与える押付は手段と
、ブレードと被加工物間でブレードの長手方向に相対運
動を与える駆動手段と、ブレードの前記砥粒層の側端面
に接近して配置される電極と、同電極とブレード間にブ
レード側が連続的又は断続的にプラスとなるような電圧
を印加するドレス電源と、少なくともブレードと被加工
素材の加工部及び前記電極とブレードとの間に導電性加
工液を供給する手段とを備えることを特徴とするブレー
ド式切断装置」がその基本的な構成であり、これにブレ
ードと被加工物間に被加工物側が連続的又は断続的にプ
ラスとなるような電圧を印加し、更にはブレード、被加
工物及び加工液のうち少なくとも１つに超音波振動を与
え、同時に後述する各実施の態様をもって上記各目的を
達成するための手段とするものである。

本発明の構成は、その作用とともに以下の説明から更に
十分理解されるであろう。

本発明者等は、上記した従来の切断法がもつ各問題点を
踏まえ、種々検討を重ねた結果、大きなワークを同時に
多数の製品に切断できるブレード切断法を採用すること
が最も有利であるという認識に至った。

しかも、本発明に係るブレード切断装置では遊離砥粒を
用いるラッピングによる切断メカニズムではなく、これ
に代わる全く新しい加工原理に基づく切断法を導入する
ことにより飛躍的に加工能率を向上せしめ得ることを発
見し、そのための装置の開発に着手した。

そこで、まず本発明者等は、上記の如き遊離砥粒加工に
代わる加工メカニズムを探究した結果、まず均一な素材
のみから構成される金属プレートに代えて、その長手方
向側端面に砥粒を固めて刃を形成したブレードを使用す
ると共に、遊離砥粒を含有するスラリーに代えて通常の
研削液をワークとブレードの接触部分（切断部分）に供
給しつつ、ワークとブレード間に所定の押圧力を加えて
ブレードの長手方向に相対運動を与えながら切断加工を
行えば、従来のブレード切断では予想もつかない速い加
工速度で切断が可能となることを知った。

砥粒としては、固着砥粒であるため消耗の少ないこと、
及び加工能率を向上させる点からダイヤモンド、ＣＢＮ
等の超砥粒が好適である。

しかし、このような固着砥粒による刃付ブレードを使用
するだけでは、ワークによっては加工中に目詰まりを起
こし、次第に切れ味が低下するという問題が残った。

そこで本発明者は、この目詰まりの点に着目し、これを
解決すべく次の研究に入った。

砥石が目詰まりを起こし易いこと、及びこの目詰まりを
無くすべ（砥石にドレスを行うことは良く知られている
。通常のドレスは、加工中の砥石に連続的或は断続的に
ドレッサを押し当てて目詰まりと共に表面の砥粒を機械
的に除去し、砥石の整形を行なっている。従って、本発
明にもこのようなドレッサによるドレッシングを種々試
みた。しかし、通常のドレッサではブレード側の砥粒の
消耗が激しく、意外にブレード寿命が短いことが判明し
、同時にドレッサ側のダイヤモンドの消耗等によりドレ
ッサの保全・交換に手間のかかることを知った。これは
、特にニューセラミックス等の硬脆材、或はねばりの強
いアルミ系、ニッケル系複合材の切断に顕著であり、到
底実用化が困難であるという結論に達した。

本発明者等は、これら通常のドレッサに代わるものを探
究した結果、ブレードの砥粒固着部に導電性を与えると
共に研削液にも導電性を有するものを使用し、ブレード
の砥粒層（刃）に導電性と耐食性を有し、かつ加工が容
易な材料（たとえば黒鉛、或は黒鉛を含む焼結材）から
なる電極を接近させ或は軽く接触させてブレードと電極
間に同ブレードが連続的又は断続的にプラスとなるよう
な電圧を印加し、前記研削液を供給しながら加工すると
最高の切れ味を長期間持続することを知った。これは上
記砥粒層に電解・放電作用が働いてドレスされる結果、
加工中の目詰まりが起らないことによるものであり、し
かも砥粒層には当該ドレス作用によっては殆んど機械的
な剥離が起らないため、砥粒の消費が少なく、同時にド
レッサである電極にも殆んどその消耗が見られず、格段
に加工速度が向上し長時間の使用が可能となるものであ
る。

ブレードへの砥粒の固着手段としてはメタルボンド、レ
ジンボンド、電着のいずれもが採用できる。メタルボン
ドの場合、ボンドメタルとしては銅合金、鉄合金、ニッ
ケル合金などを使うことができ、レジンボンドではエポ
キシ樹脂、フェノール樹脂その他の樹脂或はこれらの混
合物を固着剤とし、導電性をもたせるためにこれに金属
粉末を混合する。或は樹脂で固めた砥粒層に金属をメツ
キ含浸させることも可能であり、更には砥粒を金属で被
覆して使用することもある。電着にはメツキ層としてニ
ッケル及びニッケル合金、銅及び銅合金、鉄及び鉄合金
等が採用できる。

更に、本発明者等は、以上の加工法に加えてワークとブ
レードの間に連続的又は断続的にワーク側がプラスにな
る如く電圧を印加すると、ワークに対し砥粒による研削
作用と電解作用及び放電作用の二作用が相乗的効果をも
って働き、加工速度が更に大巾に増大することを知った
。

これは、本発明にとって上記ドレス電圧の印加と共に切
断メカニズムを構成する重要な要素の１つである。その
作用原理につき通常の電解研削と大きく異なる点につき
説明すると、本発明にあってはワークとブレード刃部と
の間に相当の大きさの押圧力を加えている点で前記電解
研削とは区別されることを十分に理解されるべきである
。

電解研削は良く知られている如く、ワーク電極（＋）と
砥石電極（−）の間は丁度上記ブレードとドレス電極の
関係と同様、殆んど接触するか否かの位置関係を保持さ
せ、ワーク表面に電解作用を起こさせて電解生成物を砥
石で掻き落とすようにして除去す、るものであるが、本
発明の場合にはワークに対しブレードの砥粒層を十分な
力をもって押し付け、砥粒による機械的な研削作用が十
分に発揮されるようにしている点で大きく異なる。そし
て本発明によれば、ワークが金属材料の場合にはワーク
と砥粒層の間で同時に電解と放電が共に起こり、またワ
ークが非金属材料の場合には同時に放電が起こるという
点は注目すべき点である。

その作用原理は推測の域を出ないが、非導電性物質であ
る砥粒は常時ワークに接触しているが、砥粒の囲りに混
在し或は砥粒を被覆する導電性物質（金属）はワークに
対し接触・非接触を繰り返し、上記導電性の研削液を介
してこの導電性物質とワークの間で非接触時に電解作用
が生じ、接触・非接触の移行点で微少ではあるが強大な
エネルギをもつ放電作用が生じるものと考察される。こ
こで、特に注目すべき点は本発明に使用するブレードの
砥粒層は導電性物質からなる部分と非導電性物質である
砥粒層からなる部分を交互に並べた所謂セグメント形式
に形成する必要はなく、既述した如くワークに接触する
刃部を導電性物質が介在する全体として砥粒層が形成さ
れるように構成すれば足りる点である。

第１図は、以上述べた本発明の代表的な構成例を略示し
たものである。

図中、１はブレードでその本体１−１は通常ＮＳ鋼等の
特殊鋼が使われ、長さ１００〜９００ｍ／ｍ、厚さ０．
１〜０．８ｍ／ｍ　、巾５〜１５　ｎ＋／ｍの細長い金
属帯であり、同本体１−１のｌ側端面には第５図に示す
如く砥粒Ｎ１−２が形成される。

この砥粒層１−２は既述した如く導電性であり、ブレー
ド１の１側端面に連続して砥粒層１−２を設ける所謂連
続刃（第５図（ａ））に、或は間欠的に砥粒層１−２を
設ける所謂切欠刃（第５図（ｂ））として形成される。

ブレード１０両端はスペーサを介し、或は介することな
く取付治具４に固定され、図示せぬフレーム内で前記取
付治具４の位置を調整することでブレードｌに引張力を
与える。

２はワークであり、ワーク取付台２′に接着剤により固
定される。ワーク取付台２′の下面には圧縮スプリング
６を内蔵したベローズが取り付けられ、更にその下面を
例えばテコ等により常に一定の加圧力Ｆが上方にかかる
ようにしている。

ブレード１をワーク２上で往復動させる機構は、例えば
第３図及び第４図に示した従来公知の機構が採用できる
。７はブレード１の砥粒層端面に対向して接触するか否
かの程度で配設された黒鉛、銅等からなるドレス電極で
あり、同電極７とブレード１との間には、ブレード１側
が連続的又は断続的にプラスとなる如く取付治具４を介
してドレス電源８により電圧が印加される。このドレス
電圧の大きさは通常３０Ｖ程度で良い。

また、ブレード１とワーク２との間にも、ワーク２側が
連続的又は断続的にプラスとなるように電圧を印加する
加工電源９が装備される。

この加工電圧は通常は１２０〜２００　Ｖ程度である。

そして、これらドレス電源８及び加工電源９としては、
直流電源、交流電源は勿論のこと、パルス電源の使用も
可能である。

５は導電性の加工液を加工部とドレス電極７に供給する
ための加工液供給ノズルである。加工液としては、後述
する如く例えばＮａＮ０゜を僅かに含有する導電性加工
液が使われる。

以上は１個のワークを多数のブレードにより複数にスラ
イスする、所謂マルチブレード切断装置の例であるが、
本発明はマルチ切断に限るものではなく、１枚のブレー
ドを使ってワークを切断する場合も当然に包含するもの
である。

第２図はその例を示し、従来の金ノコ切断機に改良を加
えて本発明装置としたもので、機台１７′に１端が枢着
されたアーム１８の下面にコ字状ブレード固定枠４′が
摺動自在に嵌着されている。同ブレード固定枠４′の両
端部にブレード１が固定されると共に、同ブレード固定
枠４′の一部はモータ１３により回転駆動されるホイー
ル１１の偏心位置とコネクティングロッド１２を介して
連結される。また、機台には前記ブレード１の刃部に対
向してワーク固定治具２′を介してワーク２が固設され
るようになっている。

以上は、従来の金ノコ機の構造であるが、本発明では、
これらの構成に加えて、電極７．７をブレードの砥粒部
に接触するが否かの近さで導電性の支杆７’、７’を介
してアーム１８に固定し、ドレス電線８によりブレード
ｌと同電極７，７との間にブレード１側が連続的又は断
続的にプラスとなる如（電圧を印加するように構成する
と共に、ブレードｌとワーク２との間にも加工電源９か
らブレードｌ側がマイナスとなる如く別の電圧が印加さ
れるように構成されている。

ここで、ブレードｌは勿論上記マルチ切断に使われるブ
レードと同様の構成で何ら差支えないが、刃の部分は砥
粒を適当な結合剤と共に固めたチップをブレード端面に
ロウ付は等で固着させて第５図（ｂ）に示す切欠刃とし
て形成すると良い。

なお、この他、図示は省略したが切断部と電極部には上
記加工液が供給されるようになっている。

以上の如く構成された単ブレード切断装置によっても、
−船釣な金属材料は勿論のこと、従来の金ノコ機では切
断が不可能であった上記硬脆材料等を効率的に且つ精密
に切断することが可能となった。

さて、発明者等は以上述べた如き多様な構成に加えて様
々な検討を加えた結果、更に次に述べる如き知見を得た
。

即ち、発明者等は端面に砥粒層を形成したブレードの側
面の物理的状態が加工速度に及ぼす影響を検討した結果
、ブレード本体の側面に絶縁被膜を形成すると、電解・
放電作用が活発となり、加工速度が大巾に向上すること
を知った。

これは、前記絶縁被膜の存在によって、直接切断加工に
寄与しないブレード側面とワーク２との間の電解・放電
作用が抑止され、直接切断加工に寄与する刃の端面（即
ち、ワーク２と接触するブレード１の側端面）とワーク
２との間の電解・放電作用に加工電力の全てが費やされ
るためであると考えられる。なお、この絶縁被膜はブレ
ード本体ｌと砥粒層の側面全体に形成しても良いし、或
はブレード本体１の側面のみに形成するようにしても良
い。

更に、発明者等は切断加工に際して、ワークをブレード
側面に垂直な軸の回りに回転又は揺動させると、加工速
度が更に向上することを発見した。この事実は、ワーク
に前記回転運動又は揺動運動を与えつつ切断加工を施す
場合には、刃の端面とワークとの接触は、回転、揺動運
動を与えない場合には「線接触」であるのに対し「点接
触」となり、放電作用及び機械研削作用が線接触の場合
よりずっと効率的にワーク２に作用するためである。

ワーク２に回転運動を与えることは、以上の外につぎの
ような大きなメリットがある。

即ち、従来のブレード切断法では、取付治具に固定され
たブレード１’、１′−群とブレード川′。

１′−群に押しつけられたり−ク２のいずれか−方を又
はその双方を往復動させてワーク２を切断するが、ブレ
ード群１’、ｌ’−を固定する取付治具及びフレーム、
並びにワークは通常鋳鉄或は特殊鋼を使用するためかな
り重く、大きな惰性モーメントを有するために、往復動
のサイクル数が大きくなると装置の振動が甚だしくなる
。

また、前記往復動は回転運動を直線運動に変換している
ことも高速化ができない原因となっている。それ故、ワ
ークと工具（ブレード）の相対速度を余り大きくできず
、高々１０〜４０　ｍ／ｍｉｎ程度で一般の砥石切断な
みの相対速度、即ち１　、０００ｍ／ｍｉｎのオーダー
の相対速度は到底実現が不可能である。

しかし、ここで予めワーク２を円柱状に成形し、その中
心軸がブレード側面に垂直になるようにしてその囲りは
回転しつつ切断すれば、装置を振動させることな（一般
の砥石切断なみの相対速度が実現でき、飛躍的に加工速
度をアップすることができる。

さらに発明者等は、加工液、の供給法につき検討した結
果、ブレード１とワーク２の接触部分に、ノズル等によ
って加工液を供給しながら加工を行うよりも、ワーク２
及びブレード１を固定したブレード取付治具４の全体を
、加工液に浸漬して切断加工を行なう方が刃の切れ味が
よく、加工速度が高いことを発見した。これは、後者の
場合の方がワークとブレード刃の接触部分への加工液の
浸透が十分に行なわれることと、その部分における加工
液の循環が良いためであると考えられる。

最後に発明者等は、ワーク、ブレード、及び加工液のい
ずれか１つに、或はそれらの２つ以上に超音波振動を与
えると、ブレード刃の目詰まりが抑止され、加工中電解
ドレスのみを施した場合に比較して切れ味を一層良好に
維持できることを発見した。

このうち、加工液に超音波振動を与える場合には、ブレ
ードの刃の端面に超音波振動の腹が来るようにすると、
特に有効である。

（実施例） 以下、本発明の実施例を従来のブレードによる切断例と
比較例とを挙げて詳述する。

ここで、本発明を実施するにあたり、使用する装置の基
本的な構成部分の概略につき、第１図及び第２図につき
改めて説明する。

第１図はマルチブレード切断装置であり、第３図及び第
４図に示した従来装置と異なる点は、ブレードｌが導電
性の砥粒層を有する点、切断部にドレス電極（マイナス
極）７，７を配し同電極７と取付治具（プラス極）４間
をドレス電源を介して通電可能にしている点、ワーク（
プラス極）２と取付治具（マイナス極）４間を加工電源
を介して結んでいる点及び加工液供給ノズル５からは導
電性の加工液が供給される点である。

第２図は単ブレード切断装置を示し、従来の金ノコ機に
ドレス電源８、ドレス電極７，７、加工電源９を装備し
、ドレス電源８からはドレス電極７，７がマイナス極、
ブレードｌ側がプラス極となるように通電可能であり、
加工電源９からはワーク側がプラス極、ブレード側がマ
イナス極となるように通電が可能になっている。また、
図示してはいないが加工液供給ノズルが切断部に臨んで
いることは上記マルチブレード切断の場合と同じである
。

まず、マルチ切断実施例につき説明する。

実施例（１） １２０　ｍ／ｍ　Ｘ１２０　ｍ／ｍ　Ｘ３００　ｍ／ｍ
の硬脆材であるセンダスト合金の鋳塊を従来の遊離砥粒
を使った従来のブレード切断法、固着砥粒の刃付ブレー
ドと加工液を使用した比較切断法、及び本発明装置によ
る切断法により、それぞれ第１表に示す条件で薄切し、
その加工能率及びブレードの摩耗の度合を比較した。

第１表 以上の結果から明らかなように、従来法及び比較法に較
べ、本発明装置による切断では切断速度（切込速度）が
２０倍〜４倍と格段に大きく、かつブレードの摩耗量は
桁違いに少ないことが分る。特に、ここで注目すべき点
はブレード交換回数である。本発明装置による切断では
いずれもブレード交換が零で最後まで一気に切断が可能
であったが、従来装置による切断では４回、比較法によ
る切断で２回の交換が必要であった。

ブレード交換は本発明の如く精密切断を目的とする場合
には、致命的な欠陥となる。何となれば、如何に細心の
注意を払ってブレードを交換しても、ブレードの交換部
でワークの加工面に歪みが発生し、製品としての価値を
失うことによる。

更に、従来装置による切断では、ブレードの再使用が不
可能な状態にまでブレードの摩耗が進み、加工の途中で
４回もブレードを交換しなければならず、そのための時
間も加わって実際には完全切断に要する時間は切込速度
から計算した時間以上に非常に長くなっている。

また、比較法による切断の場合、切込速度は加工の初期
にはかなり速かったが、目詰まりのため、次第に遅くな
り、途中で２回のブレードの交換が必要であった。切込
速度も平均的には低い値に留まった。

一方、本発明装置による切断の場合は切込速度が速いう
えに、刃の摩耗が少なく、この結果機械を停止する必要
なく完全切断に要する時間は従来法に較べて格段に短縮
され、かつ切断断面も均一なものが得られ、本発明の画
期的効果を実証している。

実施例（２） つぎのような４種類のブレードの各々を使用して難削材
であるＮ、−Ｔ、超弾性合金の鋳塊（５６−ｔ％Ｎ＋−
４４ｗｔ％Ｔ＝　＋　Ｌｏｏｍ／ｍ　Ｘ　１００ｍ／ｍ
　Ｘ　２５０ｍ／ｍ）を切断し、ブレード刃の形状及び
ブレード側面の絶縁コーティングが切断速度に及ぼす影
響を調べた。

■　ブレード側端面に長さを５　ｍ／ｍ間隔で砥粒層を
固着した部分と砥粒層のついていない部分を、交互にブ
レード全長に亘って設けたもの・・・・−ブレードＡ（
切欠き刃ブレード）。

■　ブレードＡの両側面にイオン化メツキ法により厚さ
約５μｍの窒化硅素の絶縁皮膜を形成したもの−−−−
−−−−ブレードＢ（切欠き刃ブレード）。

■　全長に亘って端面に刃を一様に連続して着けたブレ
ード−・−・−ブレードＣ（連続刃ブレード）。

■　ブレードＣの側面にブレードＢと同じく絶縁皮膜を
形成したもの・・・−ブレードＤ（連続刃ブレード）。

加工条件は下記のほかは実施例（１１と同じである。

０ブレード取付板数：　各場合とも１０枚づつ０荷重（
全荷重）　　　：　　６ｋｇ ０加工電圧：　１２０Ｖ　（Ｄ、Ｃ，）０ドレス電圧　
：　　３０　Ｖ　（Ｄ、Ｃ，）結果は第２表に示す通り
であった。

第２表 この表からブレード刃の切欠き及びブレード側面の絶縁
が切断速度の改善に極めて有効であることが理解できる
。

一方、ブレードの刃の摩耗は切欠刃の方が刃の単位長さ
当りの荷重が大きいために当然大きくなる。また側面絶
縁を施すと、加工電流が刃の端面に集中的に流れるため
に刃の摩耗も多くはなるが、加工速度が改善される割に
はその閑耗量の増加は少なく、この面からもブレードの
側面に絶縁皮膜を形成することは有効であると云える。

実施例（３） 直径１００ｍ／ｍ　、長さ３００ｍ／ｍの金属間化合物
Ｔ、Ａ１の円柱状素材を本発明装置により切断する際、
■素材に円柱の中心軸のまわりの回転運動を与えた場合
、■素材にブレード側面に垂直で円柱の中心軸に平行で
かつその下方偏心位置６０ｍ／ｍのところを走る軸を揺
動軸とする左右１０度づつの揺動を与えた場合の双方に
ついて切断速度を比較した。

なお、加工条件は下記のほかは実施例（２）の場合と同
じである。

０ブレードサイズ：　０．４ｍ／ｍ　ｘｌｏ　ｍ／ｍ　
（巾）×５００　ｍ／ｍ　（長） ０刃部の材ｉｔ　　　：１８０メソシュＣＢＮ砥粒使用
のメタルボンド砥石（ＣＢＮコ ンセント１００） ０刃部の形状　　：■刃部長さ３ｍ／ｎ＋、刃のない部
分２　ｍ／ｍが交互に続 く切欠刃 ■連続刃 ０側面絶縁有り 結果は第３表に示す通りであった。

第３表 以上の結果から、ワークの回転成は揺動が加工速度の改
善に極めて有効なことが分る。また、連続刃と切欠き刃
とでは、後者の方がワークに回転を与える場合の効果が
溝かに顕著であることが分る。

実施例（４） 直径５０Ｉｌ／ｍ、長さ２５０ｍ／ｍのセラミックス材
料である窒化硅素の丸棒を下記の条件で加工液の供給の
仕方を変えて切断し、切断速度に及ぼす影響を比較した
。

０ブレードサイズ：　０．３ｍ／ｍ　（厚さ）Ｘ　１０
　ｍ／ｍ（巾）Ｘ５００ｍ／ｍ　（長） ０刃の材質　　　：２２０メツシュダイヤ砥粒使用のメ
タルポンド砥石（ダ イヤコンセント１００） ０刃の形状　　　：刃部長さ４ｍ／ｍ、刃のない部分１
　ｍ／ｍが交互に並んだ 切欠き刃 ０ブレード取付は 枚数　　　　　：１０枚 ０ストローク巾　：　２００ｍ／ｍ Ｏブレード往復回 数　　　　　　：１２０回／分 ０荷　　　重　　　　：８ｋｇ ０加工電圧　　　：９０ｖ Ｏドレス電圧　　；３０■ ０加　工　液　　：実施例＋１１と同じ０加工液の供給
法：■ノズルでブレード上方よりブレードとワークの接
触部分に噴射。

■ワーク及びブレードの全体を加工液に浸漬。

その結果は、加工液を噴射する場合の切断時間が４．８
時間であったのに対し、加工液中に浸漬して加工した場
合は３．９時間であった。

このことから、加工液の供給の仕方が切断速度にかなり
影響すること及び従来の切断方法では実現が困難なワー
クと工具を加工液中に完全に浸漬することが可能であり
、それが切断速度の改善に有効なことが分る。

実施例（５） 直径５０ｍ／ｍ　、長さ３００ｍ／ｍの安定化ジルコニ
アの丸棒の切断において、それぞれワーク、ブレード及
び加工液に超音波振動を与えることで切断速度にどのよ
うに影響するかを調べた。

加工条件は下記を除いて実施例（４）の場合と同じであ
る。

０加工液の供給法　　：ワーク、ブレードの全体をとも
に加工液中に浸漬。

０超音波振動の与え方：■、ブレード取付治具に振動子
を取付けて作動。■、ワーク取付台に振動子を取付けて
作動。■、加工液中に振動子を振動面がフリーになるよ
うにセントし、ブレード刃端面に振動の腹が来るように
調節。■、■と■の組合せ。■、■と■の組合せ。

０超音波のパワー　：　６００Ｗ その結果は、超音波を全く作用させなかった場合の切断
速度が１５ｍ／ｍ／ｈｒであったのに対し、■の場合が
２８ｍ／ｍ／ｈｒ、■の場合が２６ｍ／ｍ／ｈｒ、■の
場合が２０ｍ／ｍ／ｈｒ、■の場合が３６ｍ／ｍ／ｈｒ
、■の場合が３３ｍ／ｍ／ｈｒであった。

以上の結果から超音波振動が切断速度の改善に有効であ
り、ブレード又はワークに作用させると共に加工液にも
同時に作用させる場合には、特に顕著な効果が期待でき
ることが分る。

次に、単ブレード切断の実施例につき比較例と共に説明
する。

実施例（６）　石英、アルミナの単ブレード切断。

６０ｎ＋／ｍ　Ｘ　６０ｍ／ｍ　Ｘ　１００ｍ／ｍのサ
イズの石英ブ０７り及びアルミナブロックを下記の条件
で切断し、ドレス電圧をかけない場合（比較例）、及び
従来法（金ノコ切断）の場合と比較した。

０ブレードサイズ：　１．２ｍ／ｍ　Ｘ　２５ｍ／ｍＸ
　３５０ｍ／ｍＯ刃の形状　　　ニブレードの片端面に
長さ１０Ｉｌ／ＩＩ＋、突出量１．０　ｍ／ｍの砥石チ
ップ３　ｍ／ｍ間隔で接合 したもの ０刃の材質　　　二メタルボンドダイヤ（粒度１２０メ
ツシユ、コンセント ０ストローク巾　：　２００ｍ／ｍ Ｏ往復動回数　　二６０回／分 ０荷　　　　重　　　：１０ｋｇ ０ドレス電圧　　：４０Ｖ 結果は、本実施例装置の場合石英、アルミナのいずれも
が切断可能で、所要時間はそれぞれ２０分、及び５０分
であった。

これに対し、従来のノコ刃を使用した場合にはいずれの
場合も切断開始後、短時間で刃がつぶれてしまい、石英
の場合は切込約１ｍ／ｍ、アルミナの場合は１　ｍ／ｍ
以下で切断は進まなくなった。

また上記の加工条件のうちドレス電圧をゼロとした場合
は、加工の途中で砥石が目づまりをおこし、石英の場合
は２３ｍ／ｍ　、アルミナの場合は９　ｍ７ｍ切込んだ
ところで切断は進行しなくなった。

実施例（７）　硬脆難加工合金の単ブレード切断。

直径９０ＩＩＩ／Ｉ１１、長さ２００ｍ／ｍの超硬合金
、及び形状記憶性Ｎ、−Ｔ、合金を本実施例装置で切断
し、従来法（金ノコ切断）の場合と比較した。

本発明装置の切断における加工電圧、およびドレス電圧
は下記の通りで、その他の条件は実施例（６）の場合と
同じである。

０加工電圧゛：Ｏν、６０ν、１２０ＶＯドレス電圧　
　：、３０Ｖ 結果（切断に要した時間（分））は第４表の通りであっ
た。

第４表 （発明の効果） 以上、詳細に説明したことから明らかな如く、全く新し
い加工原理に基づき、さらにその上に数々の新規な工夫
を盛り込んだ本発明の切断装置によれば、従来の外周刃
切断法では切断不可能な大きなワークを、内周刃切断法
に劣らない加工精度（厚さ精度）で、従来のプレート切
断法より格段に優れた切断能率で切断することが可能と
なり、しかも従来のブレード切断法では切断が不可能な
難加工新素材の切断をも可能としたものである。

即ち、本発明の切断装置は、簡単な構造をもって、従来
のあらゆる切断方法の欠点をすべて解決したもので、現
時点で存在する全ての素材の切断はもとより今後開発さ
れるであろうあらゆる新素材の実用化に大きく貢献する
ことは勿論のこと、鉄筋コンクリート等の大型構造物の
切断にもその適用が可能であり、応用範囲は無限に近い
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の代表的な実施例であるマルチブレード
切断装置の概略構成図、第２図は本発明の他の実施例を
示す単ブレード切断装置の概略構成図、第３図は従来の
マルチブレード切断装置の一部切開側面図、第４図は同
装置のブレード往復動機構の一例を示す立体図、第５図
は本発明に適用される異なるブレード例を示す側面図で
ある。 図の主要部分の説明 １−ブレード １−１−　　（ブレード）本体 １−２−低粒層（刃） ２−・−ワーク ７−・−ドレス電極 ８−　ドレス電極 ９−・−加工電源 、外１名 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、細長い金属帯の側端面に導電性砥粒層を形成した少
   なくとも一枚のブレードと、同ブレードの少なくとも一
   端に設けられる引張り手段と、ブレードの前記砥粒層と
   被加工物との間に所望の押付力を与える押付け手段と、
   ブレードと被加工物間でブレードの長手方向に相対運動
   を与える駆動手段と、ブレードの前記砥粒層の側端面に
   接近して配置される電極と、同電極とブレード間にブレ
   ード側が連続的又は断続的にプラスとなるような電圧を
   印加するドレス電源と、少なくともブレードと被加工素
   材の加工部及び前記電極とブレードの間に導電性加工液
   を供給する手段とを備えることを特徴とするブレード切
   断装置。 ２、細長い金属帯の側端面に導電性砥粒層を形成した少
   なくとも一枚のブレードと、同ブレードの少なくとも一
   端に設けられる引張り手段と、ブレードの前記砥粒層と
   被加工物との間に所望の押付力を与える押付け手段と、
   ブレードと被加工物間でブレードの長手方向に相対運動
   を与える駆動手段と、ブレードの前記砥粒層の側端面に
   接近して配置される電極と、同電極とブレード間にブレ
   ード側が連続的又は断続的にプラスとなるような電圧を
   印加するドレス電源と、ブレードと被加工物間に被加工
   物側が連続的又は断続的にプラスとなるような電圧を印
   加する加工電源と、少なくともブレードと被加工物の加
   工部及び前記ドレス電極とブレードの間に導電性加工液
   を供給する手段とを備えることを特徴とするブレード切
   断装置。 ３、細長い金属帯の側端面に導電性砥粒層を形成した少
   なくとも一枚のブレードと、同ブレードの少なくとも一
   端に設けられる引張り手段と、ブレードの前記砥粒層と
   被加工物との間に所望の押付力を与える押付け手段と、
   ブレードと被加工物間でブレードの長手方向に相対運動
   を与える駆動手段と、ブレードの前記砥粒層の側端面に
   接近して配置される電極と、同電極とブレード間にブレ
   ード側が連続的又は断続的にプラスとなるような電圧を
   印加するドレス電源と、ブレードと被加工物間に被加工
   物側が連続的又は断続的にプラスとなるような電圧を印
   加する加工電源と、少なくともブレードと被加工物の加
   工部及び前記ドレス電極とブレードの間に導電性加工液
   を供給する手段と、前記ブレード、被加工物及び加工液
   の少なくとも１つに超音波振動を与える超音波発振手段
   とを備えることを特徴とするブレード切断装置。