JPH03213218A - 切削による金属長繊維の製造法 - 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〕 本発明は金属長繊維の製造法とりわけ切削方式による金
属長繊維の製造法に関する。

〔従来の技術及びその技術的課題〕

金属繊維は熱伝導性、導電性、焼結性などの優れた性質
があることや他種の繊維に比べて安価であることなどか
ら、ディスクブレーキパッドやクラッチ板などの耐摩耗
性材や繊維混入プラスチック材など各種の複合材料用繊
維基材あるいは単独基材として使用されている。

かかる金属繊維には短繊維と長繊維があるが。

長繊維はたとえば導電性やシールド効果などの特性向上
の面から有利であるとされている。このような金属長繊
維は、従来一般にダイヤモンドダイスにより線材の直径
を段階的に細くしていく線引き法で製造されていた。こ
の方法により製造された繊維は５寸法精度が高く１表面
性状も良好で。

繊維断面が真円であるなどの優れた点が多いが。

要求される繊維径が細くなるにしたがって加工コストが
急増するという欠点があった。

金属長繊維の他の製造法として切削による方法がある。

この方法は、具体的には、スチールウールの製造で代表
されるワイヤシェービング法と、薄板を積層したコイル
材の端面を旋削する方法とがあり、前記した線引き法に
比べ製造コストを低源にすることができる利点がある。

しかし、前者は線材を左右一対のドラムに掛は回して移
動させなから櫛刃状の工具を線材に接触させる方式であ
るため、材質によって線材が折断を起し、したがって製
造できる繊維材質が実質的に限定される欠点がある。

後者はこの欠点は本来的にはないものの、芯金に強固に
巻かれた薄板金属を単に幅広の切削工具で切削するだけ
であるため、長繊維となる時点で流れ型切り屑が幅方向
にその寸法を拡大しようとする挙動により相互に溶着を
起し、−本一本が独立した適正な長繊維にすることが困
難である。

この対策として、従来では一般に、幅広切削工具の逃げ
面に種々の寸法の■溝を形、成することが行われている
。しかしこの方法では、切削抵抗を増大させ切削時の発
熱を増すため、ｊｌ造する繊維太さや材質によっては溶
着を確実に防止すること、ができず、太さのそろった長
繊維を製造することが困難である。その傾向は銅系金属
、アルミ系金属、ステンレスなどの軟質な金属を繊維化
しようとする場合に特に顕著であった。

しかも、このようにＶ溝付き工具では次のような問題が
あった。その第１の問題点は、微細な溝の加工が技術的
に難しいため、工具が高価となり、しかもこの工具は消
耗品であるため繊維製造コストが高くなることである。

第２の問題点は、すくい面にＶ溝を形成することにより
切削抵抗が増大し、この切削抵抗の増大に関連して使用
する繊維製造装置の所要動力の増加と剛性の増大が必要
となり、機械が大型化、高価格化されることである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記のような問題点を解消するため研究して創
案されたもので、その目的とするところは、所望材質、
所望太さでかつ一本一本が独立し、太さのバラツキの少
ない金属長繊維をきわめて簡単かつ安価に量産すること
ができる方法を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明は、金属薄板を多層に巻
付けたコイル材を切削工具により切削して金属長繊維を
得る方法において、切削工具として、逃げ面に円弧状又
はこれに類する凹曲面を形成し又は／及びすくい面を円
弧状ないしこれに類する凸曲面としたものを用いてコイ
ル材端面を旋削することにより、切れ刃で切削された流
れ切り屑状の金属長繊維を互いに離間する方向に排出さ
せるようにしたものである。

本発明は前記旋削時に切削工具に超音波振動を付加する
方法との併用も含む。

以下本発明を添付図面に基いて説明する。

第１図と第２図は本発明による金属長繊維製造法の一例
を模式的に示している。１は繊維製造原料としてのコイ
ル材であり、銅系金属、アルミニウム系金属、ステンレ
スなど所望の材質からなる薄板１００を芯金２に所要層
にわたり緊密に巻付け、外周端を溶接などにより固定し
ている。前記芯金２は旋盤などの主軸３に取付けられ、
先端面が心神軸４で支持され、これによりコイル材１は
所要の回転数で軸線のまわりで回転されるものである。

５は本発明で特徴とする切削工具であり、シャンク５ｂ
の先にコイル材１の厚さと同等以上の幅広切れ刃部５ａ
を有している。この切れ刃部５ａは、第３図（ａ）　（
ｂ）のようにすくい面５０と逃げ面５１とを有している
が、本発明は、逃げ面５１をシャンク側に近い地点から
ノーズ５２に到るまで所要の曲率半径（たとえばＲ３０
〜８０■）の円弧状またはこれに類する凹曲面とするも
のであり、逃げ面５１の凹曲面は上下縁に到り、凹曲状
の綾線（横切刃）５３となってすくい面５０に続いてい
る０円弧状またはこれに類するのはん中には、真円、楕
円、長円のいずれもを含み、また１６角、３２角などの
多角形面の角をアールにしたようなものが含まれる。

第３図（、）においては、すくい面５０を平坦面として
いるが、これに代えて第３図（ｂ）のようにすくい面５
０を所要の曲率半径の円弧又はこれに類する凸曲面とし
てもよく、これも本発明に含まれる。

第４図と第５図は本発明の他の実施例を示しており、こ
の実施例では、切削工具５の逃げ面５１を直線面とし、
すくい面５０を所要の曲率半径の円弧状またはこれに類
する凸曲面としたものである。第１図ないし第３図の実
施例ともども、」円弧状またはこれに類する」というは
ん中には、真円、楕円、長円のいずれもを含み、また１
６角、３２角などの多角形面の角をアールにしたような
ものが含まれる。

また、切れ刃部５ａはムクであることに限定されるもの
ではなく、切れ刃部５ａがチップとして作られシャンク
５ｂにろう付は等により取付けられてもよいことは勿論
である。

金属長繊維を製造するにあたっては、前記切削工具５を
旋盤の刃物台７に保持させ、主機に備わっている送り装
置により切れ刃部５ａをコイル材１の端面に当て、刃物
台７に所望の送りたとえば３〜５０μｓｉ／ｒｅｖを与
えつつ、主軸３により芯金２を所望の周速たとえば１５
〜２０ｍ／ｓｉｎで回転させるものである。

こうすれば、コイル材１の端面表層が切れ刃部５の稜線
５３により連続的に薄く削られ１幅がコイル材１を構成
する薄板１００の板厚と一致し、厚さが主軸１回転当り
の送り量とほぼ一致する流れ切り屑型の長繊維Ｆが薄板
毎に連続的に創成される。

従来では長繊維Ｆが稜線５３に対し直角に排出されてお
り５しかも長繊維Ｆはタイトに巻かれた薄板１００から
分離した瞬間から幅方向に寸法を拡大しようとする性質
を持っている。しかも排出された繊維の両側にも繊維が
排出されている。このため隣接する繊維が互いに幅方向
に圧縮しあうと共に、切れ刃部５ａからの切削熱伝熱を
受けているため、あたかも圧接加工されたのと同じよう
に溶着を起すのである。

しかるに本発明においては、逃げ面５１が凹曲面となっ
ており、稜線５３も凹曲状となっているため、この稜線
５３で切削された金属長繊維Ｆは第２ａ図のように稜線
５３に対し放射状に外向きにｙト出されることになる。

従って、金属長繊維Ｆは、幅方向で隣接するもの同士が
完全に非接触か、少なくとも圧縮力が働かないごく弱い
接触関係で排出されはじまり、排出方向前方に進むほど
金属長繊維Ｆ同士が幅方向に大きく離間する。このため
、繊維の溶着が生じず、したがってこれによる繊維太さ
のバラツキが生じず、１本１本が確実に独立した目的寸
法の長繊維となってボビン等に巻数される。

このことは第４図と第５図のようにすくい面５０を凸曲
面にした場合も同様であり、稜線５３は直線であるがす
くい面５０が凸曲面となっているため、稜線５３で切削
された金属長繊維Ｆは凸曲面に倣って放射状に分散排出
され、溶着が防止される。

なお、第３図（ｂ）のように逃げ面５１を凹曲面、すく
い面５０を凸曲面にした場合にはそれら凹曲面と凸曲面
の相乗作用により、金属繊維をより一層離間する方向に
排出することができる。

さらに本発明の好適な方法は、上記方法において切削時
に切削工具５に超音波振動を重量する方法を併用する方
法である。第６図はこの態様を示しており、切削工具５
は超音波振動ユニット６に取付けられ、刃物台７に搭載
される。

超音波振動ユニット６は、超音波振動子６ａたとえばラ
ンジュバン型ピエゾスタック形を納めたホルダ６ｄと、
超音波振動子６ａに超音波出力を印加する発振器６ｂと
を備え、超音波振動子６ａのホーンと切削工具５はナツ
トなどの振動伝達部材１０で強固に結合される。ホルダ
６ｄはたとえばスライダ８に固定され、これをベース９
に対し高さ方向にのみ摺動可能に取付け、ベース９を刃
物台７にボルト等で固定すればよい１発振Ｉ６ｂは好ま
しくは周波数自動追尾型のものが用いられる。

この態様により長繊維を製造するに当っては、予め切れ
刃部５ａの振動方向が切削方向とほぼ一致するようにホ
ルダ６ｄをスライダ８に微少な傾斜角で取付け、刃物台
７への送りと主軸３の駆動と同時に発振器６ｂを作動さ
せる。こうすれば、超音波出力が超音波振動子６ａに印
加され、これにたとえば１５〜３０ＫＨｚの超音波振動
がシャンク５ｂから切れ刃部５ａに伝えられて共振し、
コイル材１の各層である薄板１００が超音波振動切削さ
れる。

通常の切削においては、繊維材料の回転と送り動力が切
削エネルギーであり、繊維は切れ刃部５ａが繊維材料に
押付けられることで生成され、繊維材料と切削工具の相
対変位は切削速度一定の条件でリニアに増加する。とこ
ろが、本発明では切れ刃部５ａの超音波振動が切削エネ
ルギーであり、切れ刃部５ａの稜線５３はパルス的にコ
イル材端面に接離する挙動を示す、そして、切削方向と
超音波振動方向がほぼ一致するため逃げ面５１がコイル
材端面に衝突しない。

従ってきわめて小さな切削抵抗でコイル材表層が小刻み
に無理なく切削され、５μｍ１ｒｅｖあるいはそれ以下
の微少な送り量でも稜線５３が滑りを起さず安定した切
削状態となり、直径換算で２０μ鳳以下たとえば１０〜
１５μ−というような極細長繊維を製造することができ
る。

そして、稜線がコイル材表面に強く押付けられないため
異常切削熱も発生せず、このことと逃げ面５１の凹曲面
化またはすくい面５０の凸曲面化による繊維排出方向の
制御とあいまち、より確実に繊維同士の溶着発生を防止
できる。

また、繊維の自由生成面に無理な押潰し力が与えられな
いため、凹凸の小さな幾何学的表面粗さとなり、ノツチ
効果による繊維軸線と直角方向の強度低下を防止でき、
強度的にもすぐれた長繊維を製造することができる。

なお１本発明は乾式法、湿式法のいずれも採ることがで
きる。

〔実　施　例〕

次に本発明の実施例を示す。

実施例Ｉ １、直径１５０■φの芯金に板厚０．１−１幅１００閤
の銅板を厚さ１３鵬となるように巻付けたコイル材を普
通旋盤の主軸に取付けた。切削工具は高速度鋼製で、第
３図（ａ）の形状とし、その逃げ面を曲率半径Ｒ５０１
の凹曲面とし。

すくい角（γ）約４５°、逃げ角（α）約５°とした。

前記コイル材を回転数１２５ｒｐｍで回転させつつ、そ
の端面に前記切削工具を当て０．０１園−／ミロの送り
を与えて乾式で旋削した。

■、その結果、断面が０．１１Ｘ０．０２−の矩形をな
し、換算直径５３μ−の銅の長繊維が全く溶着なしに製
造された。

比較のため逃げ面を凹曲面としない慣用の切削工具及び
逃げ面にＶ溝を加工した切削工具を用い、他は同じ条件
で長繊維を製造したが、前者は全量のほぼ５０％の繊維
、後者はほぼ２０％の繊維に溶着が発生し、基材として
使用できない不良品となった。

■、また前記切削工具として第３図（ｂ）のものを使用
し、すくい面を曲率半径Ｒ７０ｍｍとしたところ、長繊
維が稜線を過ぎるとすぐに離間し。

排出状態が一段と改善され、全く溶着のない良好な品質
の長繊維が得られた。

実施例２ ■、ワーク及び切削工具として実施例１と同じものを用
い、切削工具を振動子：ランジュバン型ピエゾスタック
タイプ、発振方式：インバータ周波数自動チューニング
式、最大超音波出力１２０Ｗ１発振周波数２０ＫＨｚの
超音波振動装置に第６図のように取付け、切削工具をピ
ッチング角１５°となるようにホルダに傾きをもって取
付けることで切削方向と振動方向をほぼ一致させた。切
削条件は送りをｏ、ｏｏｓ■／ｓｉｎとした。

■０以上の結果、断面がほぼ完全に矩形で自由生成面の
凹凸が少ない直径換算２６μ―の極細銅長繊維が繊維同
士全く溶着することなく製造された。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明の第１項と第２項によれば。

軟質の材料を用いても繊維同士の溶着かなく太さのバラ
ツキの少ない良好な品質の長繊維を容易に高歩留りで製
造することができ、しかも切削抵抗が増大しないため特
別な高剛性、高馬力の装置も不要となり、工具加工の容
易さとあいまも製造コストを一層低減することができる
というすぐれた効果が得られる。

また、本発明の第３項によれば、断面形状と寸法が均一
で強度も高い極細の金属長繊維を溶着を生じさせること
なく効率よく製造できるというすぐれた効果が得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図は第１
図の要部平面図、第２ａ図はその一部拡大図、第３図（
ａ）　（ｂ）は第１図の実施例に用いた切削工具の斜視
図、第４図は別の切削工具を使用した本発明の実施例を
示す正面図、第５図は第４図の実施例に使用した切削工
具の部分的斜視図、第６図は本発明の他の実施例を示す
平面図である。 １・・・コイル材、２・・・芯金、５・・・切削工具、
５ａ・・・切れ刃部、６・・・超音波振動ユニット、５
ｏ・・・すくい面、５１・・・逃げ面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属薄板を多層巻き付けしたコイル材を切削工具
   により旋削して金属長繊維を得る方法において、切削工
   具として逃げ面を円弧状ないしこれに類する凹曲面とし
   た切削工具を用いてコイル材端面を旋削することで切れ
   刃で切削された流れ型切り屑状の金属長繊維同士を互い
   に離間する方向に排出させることを特徴とする切削によ
   る金属長繊維の製造法。
2. （２）金属薄板を多層巻き付けしたコイル材を切削工具
   により旋削して金属長繊維を得る方法において、切削工
   具としてすくい面を円弧状ないしこれに類する凸曲面と
   した切削工具を用いてコイル材端面を旋削することで切
   れ刃で切削された流れ型切り屑状の金属長繊維同士を互
   いに離間する方向に排出させることを特徴とする切削に
   よる金属長繊維の製造法。
3. （３）切削工具に超音波振動を付加しつつ旋削すること
   を含む特許請求の範囲第１項または第２項いずれかに記
   載の切削による金属長繊維の製造法。