JPH012871A - 鋳物用ダイヤモンドカッター - 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、鋳物を切断するためのカッターの構造に関す
る。

〔従来の技術〕

鋳物を製造したのちには後処理工程によって、製品であ
る鋳物についてるパリや、溶湯を注入するための湯口、
さらには押湯を切断する必要がある。従来この切断には
、ファインカッターと呼ばれるレジノイド砥石が使用さ
れている。レジノイド砥石は、溶融アルミナ質、炭化ケ
イ素質等の砥粒を結合剤で固め、繊維物質によって補強
し、大きな可塑性と高い周速度とを与えられた砥石であ
る。このファインカッターは、結合剤が樹脂からなって
いるため、ファインカッターが摩耗するにしたがって、
粉塵や臭いを発生し、健康によくないものであった。ま
た、早く摩耗してしまい、カッターの直径が減少してし
まうので、周速度が小さくなり１作業性がよくないもの
であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

したがって、本発明者は、鋳物を対象とするカッターに
、石材、コンクリート、およびタイル等を切断対象とす
るカッターを工夫して使うことができないかと着目した
。これらを対象とするカッターは、第２図に示すように
ダイヤの砥粒を含む焼結剤からなるチップ１を、スチー
ル盤２の円周縁面にロー付け３によって取り付けるもの
である。

切断の際に水を使用しないドライカッターは、そのロー
剤に高い耐熱性が要求されるため、コバルト合金（融点
１１００℃）が使用され、切断の際に水が使用されるウ
ォーターカッターでは、ロー剤に銅鋼系の合金（融点８
００℃程度）が用いられる。これらのロー付けの際に、
スチール盤の周囲縁は局部的に熱せられ、他の熱せられ
ていない部分との間に熱膨張差を生じ、歪みを生じてし
まう。したがって、従来のダイヤモンドカッターには、
周囲縁から中心に向って走る複数のスリン１へ４が存在
する（特公昭６１−３６３１、特公昭６１−７９０２．
特公昭６１−２２７６３．特公昭６Ｌ−２２７６４）。

このスリットにより、ロー付けの際の歪みを防止しよう
とするものである。

このスリットには、ダイヤモンドカッターを空冷する空
冷機能やスリット可動部が被切断物にぶつかる衝撃力を
利用して破砕切断することができる等の効果があるもの
の、発明者の意図するように鋳物切断用として使用する
ためには、鋳物自体が靭性が高く衝撃破損をしないので
スリット形状ではピークの応力が加わるため、なくして
しまわなければならないものであった。すなわち、スリ
ットが存在すると、切断時に鋳物の切断抵抗に対し大き
な力が断続的に加わり、基板に加わる最大応力のくり返
し作動により基板の破損に至る現象が起こる。このよう
に、いわゆるカッターとしての腰が弱くては鋳物切削に
は不適であった。なお、この腰が弱いという現象は、ロ
ー付けによって、焼き入れされていたスチール盤が熱に
よって焼き鈍し状態となり鈍化してしまうことにより、
さらに相乗的に生じてしまうものであった。

もっとも、小型のダイヤモンドカッターにおいては、ス
リットの存在しないものも従来技術にはあるが、このい
わゆる−枚もののダイヤモンドカッターは、前記局部的
な熱膨張の差を生じないために、スチール盤全体を前記
チップと一体的に製造する必要があり、この製造時の焼
結の際に、焼き入れされていたスチール盤は、やはり鈍
化してしまい、腰が弱くなってしまうものであった。

また、鋳物を対象とするカッターは、鋳物に対し作業上
いろいろな角度に傾けて使用する必要があるため１作業
員が手に持って傾けることのできるグラインダに取り付
けて使用される。このため。

カッターの姿勢は不安定となり、スチール盤の側面が鋳
物に接触し、熱が発生したり、歪みを生じたり、振動を
生じたりして作業能率が悪く、さらには作業員を危険な
状態においてしまうものであった。

さらに、従来、金属を対象とするカッターにはダイヤモ
ンドは使用できないと考えられていた。

その理由は、金Ｊ、ｍを切断するには金属自体の靭性が
高く、切削抵抗が大きいので切断する際の発熱に対し、
ダイヤモンドの耐熱性は十分でないと考えられていたか
らである。

本発明は１以上の問題点に鑑みてなされたものであり、
いわゆる腰が強く、かつ発熱景が小さく。

したがって鋳物を切断対象物とすることを可能としたダ
イヤモンドカッターを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

請求項１の発明は、厚さ１．０〜２．０ｏｎのキンバレ
ー型ホイルである金属盤の周囲縁面に２０〜５０メツシ
ュの粒度のダイヤ又はボラゾンの砥粒を、および両側面
全体または両側面の一部に３０メツシュ以下の粒度のダ
イヤ、ボラゾン、アルミナ、又はジルコニアの砥粒をニ
ッケルメッキまたはコバルトメッキの電気メッハによっ
て該メッキ層内に埋め込んで存在させた動物用ダイヤモ
ンドカッターである。

請求項２の発明は、金属盤の周囲縁の角部にＲ加工をお
こなったもので、その上に電気メッキがなされることに
なる。

請求項３の発明は、金属盤周凹縁の砥粒の分布を、金属
盤断面においてコの字形としたものである。

請求項４の発明は、金属盤をスチールではなくＮｉ　３
０〜５０％−Ｆｅ合金としたものである。

〔作用〕

ダイヤモンド等を電気メッキによってメッキ層内に埋め
込むので、従来のようにロー付けや一体的製造の際の焼
結を必要とせず、金属盤を高温にせずに製作でき、した
がってスリットの存在しないキンバレー型ホイルを使用
できる。スリン１−を使用しないことおよび金属盤を高
温にせずに製作することができるので、ダイヤモンドカ
ッター全体の腰を強くすることができる。また、ダイヤ
の砥粒は金属盤の周囲縁面のみならず、両面全体または
両面の一部に存在するので、カッターが傾いて鋳物に接
触する際、金属盤が直接鋳物に接触せず１発熱、振初等
を低減することができる。

さらに、ダイヤモンドカッターを鋳物用のカッターとし
て使用することにより、従来のファインカッターに比べ
て厚さが１．０〜２．０ｍ＋＋と薄いカッターとするこ
とができ、切削仕事斌の低減により切削能率が向上する
。また、レジンカッターのような砥粒を樹脂により固着
したものと異なり、請求項４の発明は金属盤が高強度、
高靭性のＮｉ３０〜５０％−Ｆｅ合金を使用をしている
ため作業安全性も増すことが出来た。さらには両側面全
体または両側面の一部にダイヤの砥粒等を存在させたの
で、ダイヤモンドカッターと鋳物との接触によって生ず
る熱を低くおさえることができ、したがってダイヤの耐
熱性で十分耐えられる発熱温度とすることができる。

請求項２の発明は、角部にのみ電気メッキが大きく成長
し異常電着どなって切断時にブレーキ作用をし切削速度
が低下するということを特徴とする 請求項３の発明は、角部のダイヤの脱落を防ぐが、ある
いは脱落しても側面側のダイヤの存在により切削性低下
を抑えることができる。

請求項４の発明は金属盤の振れを防止できる。

作業中に生ずる金属盤の振れは、半径方向に不均一に分
布する熱膨張率のために生ずるものであり、低熱膨張係
数材を使用することによりある程度ふせげる。

〔実施例〕

本発明の一実施例に係る鋳物用ダイヤモンドカッターを
第１図に示す、Ｎｉ３６％−Ｆｅ合金盤２′にはスリッ
トは存在せずキンバレー型ホイルとなっている０周囲縁
面及び両側面の一部にはダイヤ砥粒５が一層に存在する
。この鋳物用ダイヤモンドカッターによって実際の鋳物
を清音した実験結果を、従来のカッターによる実験結果
と比較して説明する。対象物となる鋳物は、ＦＣＤ−４
０（粒状黒鉛鋳鉄）３０＋ｎｍφである。カッターを回
転する回転駆動装置は、商品名ハンドグラインダー（日
立、ＤｉｓｃＧｒｉｎｄｅｒ　Ｐ　Ｄ　Ｈ−１８０，１
００Ｖ　　１２Ａ　　６００ｒｐｍ）である、従来のカ
ッターは、ファインカッターで、直径１７８ｍφ、厚さ
２．５＋ｎｎ＋である１本実施例の鋳物用ダイヤモンド
カッターは、直径１７８ｍ１φ、厚さ１．５ｍ（基板０
．９ｍｍ）、ダイヤモンド粒度は周囲縁面で２０〜３０
メツシュ、両側面の一部で３０メツシュ以下、メッキ母
材はニッケルである。この実験の結果は、以下の表のよ
うになった。

表 この実験結果において、従来のファインカッター（レジ
ノイド砥石）は、１５０ｍｍφまで使用可能であるので
、前記３０ｍｍφの鋳物を１００回切断すると使用不可
能となる。これに対し１本実施例の鋳物用ダイヤモンド
カッターは、４００回切断したのちも、自損で認識でき
る摩耗はないので、従来に比べかなり高い性能のカッタ
ーを提供できると考えられる。実際の鋳物工場では、切
断されるべき鋳物の直径は、約３０〜ＬＯＯｍｉφ近く
まであるので、大型の湯口を有する鋳物の場合には、さ
らに少ない切断回数によって従来のカッターは使用不可
能となってしまうことが考えられる。これに対し、本実
施例のカッターは、十分に威力を発揮できると考えられ
る。

請求項２と請求項３の発明に係る実施例として以下の実
験を示す。大きさが８インチ：２０５Ｉφの第３図のタ
イプのダイヤモンドカッターにより鋳物工場にて、押湯
・湯口等の切断実験をおこなった。従来のレジノイド砥
石による仕事量におきかえて約３０枚分相当の切断がで
きた。

しかし、第４図に示すように、基板自体に上・不作用の
応力が働きダイヤ切刃部固着界面からハクリ現象部も認
められ、又、角部のダイヤａ′のうける応力が高く脱落
（第５図）が早期に起こり切削性低下する傾向が認めら
れた。

そこで、第６図に示すように砥石の分布をコの字型に固
着しテストを行なった。

これにより、寿命が約３倍（従来型に比べ）に向上する
。ところが、切削速度が徐々に低下する傾向が認められ
た。解析結果よりａ′ダイヤの脱落及び基板の周囲縁の
角が直角でありこの角部に異常電着が起こり（第７図）
、切断時にブレーキ作用をおこしていることがわかった
。

そこで、第８図の形状を採用して角部にＲ加工をし、Ｒ
？０．２ｔとした（ｔ：厚さ）。

その結果、Ｒ加工することにより初期速度が長期に維持
出来た。レジンカッター使用量に換算して約１００枚以
上の切断ができた。その結果を以下に示す。

（ｉ）ＦＣＤ−４０（３０ｎｎφ）切削ナス１−比較第
６図のものでは１３〜１５ｓｅｃで切断できた。

第８図のものでは９〜１ｌｓｅｃで切断できた。

（…）鋳物工場に於ける実績 使用期間（２５日間）（従来Ｓ−！１２０枚／月使用）
サイズ１０’（２５０φ）（従来３８０枚／月使用）次
に請求項４の発明に係る実施例として、以下の実験を示
す、従来は鋼板金属盤に（ＳＫＳ−５１）（以下（ａ）
とする）を使用しており１作業中に基板振れ等が発生し
１作業効率の低下があった。

これに対して低熱膨張係数材（アンバー、Ｆｅ−３６％
Ｎｉ合金）（以下（ｂ）とする）を使用すると作業効率
が向上する。このことを実験（ｉ）（ｉｉ）で示す。

（ｉ）ＦＣＤ（神戸鋳鉄所製品デンスバー）切断テスト ＦＣＤ−１０（３０ｎｍφ） レジノイドカッターは１１〜１５秒かかって切断でき、
２〜３ｍｍ／回消耗した。

ダイヤモンドカッターは９〜１１秒かかつて切断できた
。また連続５回切断時に基板振れはダイヤモンドカッタ
ーにはほとんど認められない（（ａ）、（ｂ）材共にな
し）。

ＦＣＤ−４０（５０ｗｅφ） レジノイドカッターは５０〜５５秒かかって切断でき、
８〜Ｌｏｗ／回消耗した。

ダイヤモンドカッターは３８〜４２秒かかって切断でき
、（（ａ）材４２〜５Ｑｓｅｃ）連続５回切断時による
金属盤の振れは、（ａ）材の場合振幅巾約４ｍぐらいま
で振れだした（第１１図）。（ｂ）材の場合は振れは認
められなかった。

この振れの生ずる現象は金属盤の熱膨張に関係する。５
０ａｍφ（ＦＣＤ）切断時（１回）の切刃部熱影響はサ
ーモラベルによる測定では１７０〜２０５ｍｍφで約９
０℃上昇している。又５分後には１２０Ｉφまで７０℃
（１７０〜２０５ＩＩｌｌφ）ぐらい熱伝導している（
第１２図）。

前記の切断テストかられかるように、切断した際に発生
する発熱温度が９０℃以上になった場合、従来の材質で
は振れが発生し作業効率が低下する。

（…）被切断材ＦＣＤ　　４０．３０ｍｏφ（７）丸棒
を８１ｎｃｈのレジノイドカッターおよびダイヤモンド
カッターによって切断するテストを行った結果を第９図
に示す。

切断試験に用いたカッター装置は、大和工業製のライト
カッターム１００型（１００Ｖ　　１５Ａ３．４０Ｏｒ
ｐｍ）であり、レジノイド砥石はＮ社製２０５ｍφＸ２
．２ｍｍｔを使用し、外径１６０ｍｍφで寿命とした。

結果はレジノイドカッターは２５カツトで外径が１６０
１となり１カツト当たり１．１３５ｍの消耗に対し、Ｆ
ｅ−３６％Ｎｉ合金の金属盤を用するダイヤモンドカッ
ターの場合は外径摩耗はカット数４００でも−１０膿で
あった。また切削速度も平均で レジノイドカッター＋１３秒／カット ダイヤモンドカッター−１０秒／カットと切削性はダイ
ヤモンドカッターはレジノイドカッターより約１３０％
高い性能を示した。

さらに切刃部の発＋Ｋによる膨張を防ぐため、ダイヤモ
ンドカッターの金属盤には熱膨張率の少ないＮｉ３０〜
５０％−Ｆｅ合金を使用することにより、普通鋼にくら
べ熱膨張率を２００℃のとき１／８に低減することがで
き、熱膨張による障害を無視できるようになった。

尚、　８ｉｎｃｈ　（２０３，２ｍ）のダイヤモンドカ
ッターを使用して銑鉄鋳物を切断、切刃部（外周）に２
００℃の温度が発生した場合の外周の熱膨張量は、鋼の
熱張係数１２〜１３Ｘ１０″″′を採用すると ２０３．２ＸπＸ２００Ｘ１２．５ＸＩＯ−’＝１，５
９６ａｍだけ外周が膨張することになる。

この外周膨張によりカッターに歪み、たわみが発生し被
切削体との間に？＃撃力が加わり砥石の異常摩耗となる
。

本実施例のダイヤモンドカッターは切断の振れ防止のた
めに低熱膨張係数を有する特殊な材料を採用した（熱膨
張係数＝１〜２ｘｌＯ−’）−今、熱膨張係数を１．５
Ｘ１０−’とすると、２０３．２ＸｘＸ２００Ｘ１．５
Ｘ１０″″＠＝０．１９ｍｍだけ外周が膨張することな
り、鋼に比べ１／８以上で振れは無視できるようになっ
た。

次に粉塵の発生を抑止する効果を第１０図に示す実験結
果にもとづいて説明する。切断対象はＦＣＤ−４０（３
０■φ）であり、実験方法は切断時の切粉（砥粒）を回
収し粒度分布を調べることによりおこなった。

その結果である第１０図は、球状黒鉛鋳鉄（３０Ｉφ）
を切断した切断テストを行なった時に出る切粉（！８鉄
）と砥粒（レジノイド）を回収し粒度分布を示したもの
で、レジノイドカッタとダイヤモンドカッターの切粉（
Ｕ鉄）粒度は細い粉度側に差が認められる。又、大きな
違いは、レジノイドカッタの摩耗により出てくる砥粒に
よって体積比で約２５％の粉塵が発生していることであ
る。

粉塵として作業員の健康を害するのは、軽くて空気中に
まいあがり、ただよって落下しにくいレジノイド砥石の
粉である。また細い粒はど健康に害がある。この点、ダ
イヤモンドカッターによる方は、レジノイド砥石の粉塵
は生じず、粒度の小さい粉が少ないので、害が小さくな
っている。

〔発明の効果〕

本発明の鋳物用ダイヤモンドカッターによれば、電気メ
ッキによりダイヤモンド砥粒を存在させることと、形状
的にスリットのないことにより、腰の強い鋳物用カッタ
ーを提供でき、厚さを小さくし、両側面にもダイヤモン
ド砥粒を存在させることにより、切断時の発熱量を小さ
くシ、仕事斌を少なくして切削速度を倍増させ、耐久性
も大巾に増加させることが出来るものである。よって、
ダイヤモンドカッターを使用することにより、摩耗が少
なくカッターの半径が小さくならないので周速度が小さ
くならず、作業性が落ちない。また、寿命が長いので、
経済的となる。又、従来レジンカッターの場合と異なり
、粉塵等による不健康的な作業内容から開°放され、安
全衛生的にも大いに効果を発揮出来るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る鋳物用ダイヤモンドカ
ッターの一部を拡大する側面図、第２図は従来のダイヤ
モンドカッターの一部を拡大する側面図、第３図は第１
図の縁の断面拡大図、第４図は第３図のカッターによる
切削状態図、第５図は第３図の問題点を示す図、第６図
は請求項３の発明に係る実施例の縁の断面拡大図、第７
図は第６図の問題点を示す図、第８図請求項２の発明に
係る実施例の縁の断面拡大図、第９図は請求項４の発明
に係る実施例の実験結果を示すグラフ、第１０図は粉塵
を抑止できることを示す実験結果のグラフ、第１１図及
び第１２図は請求項４の発明に係る他の実施例の実験を
示す図である。 １・・・チップ、２・・・スチール盤、２′・・・Ｎｉ
３６％−Ｆ　ｅ合金盤、３・・・ロー付け、４・・・ス
リット、５・・・ダイヤ砥粒。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）鋳物を切断するためのカッターであって、厚さ１
   ．０〜２．０ｍｍのキンバレー型ホイルである金属盤の
   周囲縁面に２０〜５０メッシュの粒度のダイヤ又はボラ
   ゾンの砥粒を、および両側面全体または両側面の一部に
   ３０メッシュ以下の粒度のダイヤ、ボラゾン、アルミナ
   、又はジルコニアの砥粒をニッケルメッキまたはコバル
   トメッキの電気メッキによって該メッキ層内に埋め込ん
   で、存在させた鋳物用ダイヤモンドカッター。
2. （２）金属盤の周囲縁の角部にＲ加工をおこなった請求
   項１記載の鋳物用ダイヤモンドカッター。
3. （３）金属盤周囲縁面の砥粒の分布を、金属盤断面にお
   いてコの字形とした請求項１記載の鋳物用ダイヤモンド
   カッター。
4. （４）金属盤をＮｉ３０〜５０％−Ｆｅ合金とした請求
   項１記載の鋳物用ダイヤモンドカッター。